pH와 암모니아 농도를 지표로 활용한 방류수 생태독성 관리에 관한 연구

Title
pH와 암모니아 농도를 지표로 활용한 방류수 생태독성 관리에 관한 연구
Authors
이재훈
Keywords
ph와암모니아농도를지표로활용한방류수생태독성관리에관한연구
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
요 약 문 본 연구는 2011년 생태독성관리제도의 시행을 앞두고 업종별 생태독성 저감사례를 평가하기 위해 수행되었다. 연구대상 업종은 젤라틴 제조시설로서 다량의 유기질소 성분이 함유된 폐수를 처리하는데 생물반응조(DBR 공정)의 질산화 처리가 미흡하여 최종 방류수의 높은 암모니아 농도가 생태독성에 영향을 미칠 수 있다고 판단 하였다. 이에 따라 Pilot test를 통해 질산화 처리효율을 확인하고, 암모니아 스트리핑을 통해 pH와 암모니아 농도를 지표로 24시간 물벼룩 급성독성간의 상관관계를 규명하여 방류수 생태독성의 저감방안을 연구하였다. Pilot test결과, 유입수보다 방류수의 암모니아성 질소농도가 약 2배가량 지속적으로 높게 나타났으며 이는 암모니아가 주성분임이 확인 되었다. 따라서 최종 방류수의 암모니아 농도를 저감시키기 위해 암모니아 스트리핑 실험을 통해 pH를 6~8범위까지 조정하여 생태독성의 발현정도를 확인해 보았다. 실험결과, pH가 약 6.56, 7.10에서 생태독성 TU(물벼룩의 유영저해율을 독성값으로 나타낸 단위)는 0.0으로 나타났으며, 암모니아 농도는 0.1, 0.4mg/L로 매우 낮았다. 또한, 암모니아 스트리핑 조작없이 pH 8.20에서 7.37까지 감소시켜도 TU와 암모니아 농도가 매우 감소하는 것을 확인 하였다. 상관성 조사결과에서 TDS는 생태독성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, pH는 R2값이 0.905(스트리핑), 0.966(방류수 원수 pH 조정)으로 생태독성과 높은 상관관계를 보였다. 암모니아는 R2값이 0.776(스트리핑), 0.825(방류수 원수 pH 조정)로 생태독성과 비교적 높은 상관성을 나타냈다. 따라서 pH와 암모니아를 지표로 하여 생태독성 배출허용기준 준수여부를 간접적으로 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 사업장에서는 방류수의 높은 암모니아성 질소농도를 유리 암모니아로 전환시키기 위해 pH를 감소시켜 암모니아성 질소농도를 저감시킴에 따라 생태독성도 비례하여 저감된다는 것을 확인할 수 있었다.
Description
제1장 서 론 1 1.1 연구배경 1 1.2 연구목적 및 내용 3 제2장 문헌연구 4 2.1 생태독성 관리제도 4 2.1.1 생태독성관리제도 도입배경 4 2.1.2 수질관리 및 독성물질 평가방법 5 2.1.3 국가별 생태독성관리제도 도입현황 7 2.1.4 생태독성저감평가(Toxicity Reduction Evaluation) 9 2.1.5 독성원인물질탐색(Toxicity Identification Evaluation) 12 2.2 젤라틴 폐수 18 2.2.1 젤라틴 특성 18 2.2.2 젤라틴 폐수발생량 및 원폐수 특성 19 2.3 암모니아 제거 방법 20 2.3.1 생물학적 방법에 의한 질소 제거 20 2.3.2 암모니아 탈기 원리 22 2.3.3 수용액에서 암모니아 화학종 분포 23 제3장 연구 대상사업장 조사 및 실험방법 25 3.1 연구대상사업장 현황 25 3.1.1 제조시설 조사분석 25 3.1.2 폐수처리시설 조사분석 30 3.2 주요 폐수발생 원인조사 34 3.2.1 암모니아(Ammonia) 34 3.2.2 염 류(TDS) 35 3.3 조사 및 실험방법 38 3.3.1 생물학적 처리공정 실험(Pilot-test) 38 3.3.2 암모니아 스트리핑 실험 40 3.3.3 물벼룩을 이용한 급성독성 시험 43 3.3.4 현장 약품사용량 조사 및 염 성분 분석 방법 47 제4장 결과 및 고찰 49 4.1 Pilot-test를 통한 질산화처리 분석결과 49 4.2 암모니아 스트리핑을 통한 생태독성 영향평가 53 4.2.1 pH에 따른 암모니아 및 TU 영향평가 54 4.2.2 약품 사용종류에 따른 생태독성 영향평가 56 4.3 방류수 염 농도에 의한 생태독성 발현가능 조사 57 4.4 기타 생태독성 원인물질 분석결과 58 4.4.1 약품사용에 따른 잔류염소 발현여부 평가 58 4.4.2 중금속 조사를 통한 생태독성 발현 가능성 평가 59 4.5 생태독성원인물질에 대한 상관성 분석 60 4.5.1 TDS와 생태독성 상관성 평가 60 4.5.2 NH3와 생태독성 상관성 평가 61 4.5.3 pH와 생태독성 상관성 평가 62 제5장 결 론 63 5.1 생태독성 저감방안 64 참고문헌 66 Table 1.1 Water quality guidelines for un-ionized ammonia for the protection of aquatic life. 3 Table 2.1 Components of an integrated approach to water quality-based toxicity control 6 Table 2.2 Current toxicity regulations for different countries. 7 Table 2.3 Current usage of toxicity test for living organisms in different countries. 8 Table 2.4 Additional treatment methods for toxicity confirmation. 15 Table 2.5 Procedures of Toxicity Identification Evaluation(TIE) for searching expected toxicant substances. 16 Table 2.6 Analytical results of gelatin's raw water. 19 Table 2.7 Percent of NH3 and NH 4+ for 25 and pH 610.5. 24 Table 3.1 Wastewater discharged from each manufacturing process 28 Table 3.2 Characteristics of raw wastewater in gelatin process. 29 Table 3.3 Wastewater treatment plant
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22284
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College of Engineering(공과대학) > Graduate School of Engineering (공학대학원) > Theses(공학대학원 석박사 학위논문)
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