1. 서 론

기후변화로 인한 지속적인 수온 상승, 정체수역 증가 로 인한 유속 감소, 하수처리장의 방류수 및 축산농가 등으로부터 유출되는 영양염류 등이 조류 대발생의 원 인이 되고 있다 (Wetzel, 2001;Kim et al., 2007). 영양염 류 증가에 의한 부영향화를 방지하기 위하여 환경부에 서는 1996년 이후 총인(Total phosphorus; T-P)을 하수처 리시설 방류수 수질기준 항목에 추가하였으며, 2012년 이후에는 그 기준을 0.2-2.0 mg/L로 낮추는 등 지속적으 로 공공수역의 수질관리를 강화해 왔다 (Lee, 2014;Chang, 2017). 이와 같은 정부의 시책에 부합하기 위하 여 국내 공공하수처리시설에서는 총인 고도처리공정을 도입하여 오염물질 배출부하를 감소시키기 위한 노력 을 지속하고 있으며 (Lee, 2014;George and Franklin, 2016), 국내 500 m³/d 규모 이상의 하수처리시설 625개 소 중 330개소에서 인 고도처리시설을 도입하여 운영하 고 있는 실정이다 (Chae and Oh, 2012).

물리화학적 인 고도처리공정은 화학물질을 이용하 여 응집 후 여과, 침전 또는 부상 등의 고형물 분리를 통해서 인을 제거하는 방식이다. 저농도의 처리수질 을 달성할 수 있고 운전이 용이한 장점이 있으나 지 속적인 응집제 주입과 슬러지 발생 및 처리 등의 문 제를 안고 있으며, 저탁도 상태에서 운영하여 추가적 인 오염물질의 제거를 달성해야 하는 문제로 인하여 응집제가 과도하게 주입된다 (Kim et al., 2010). 이러 한 운영방식은 응집제 자체의 비용 증가뿐만 아니라 슬러지 발생량 증가에도 영향을 미치며 슬러지의 탈 수성을 불량하게 하는 등 품질에도 악영향을 미치는 것으로 알려져 있어, 하수처리장의 운영효율을 떨어 뜨리는 중요한 요인이 되고 있다 (Lee et al., 2018, So et al., 2018). 따라서, 목표수질에 부합하도록 하는 적 정한 응집제 농도를 결정하고 주입하는 응집공정의 제 어기법은 인 고도처리공정의 핵심이라고 할 수 있다.

하수처리시설의 원수 및 단위공정별 유입수는 T-P 및 고형물질(Suspended solids, SS)의 농도가 높거나 부 하변동이 큰 특징이 있어, 이에 안정적으로 대응할 수 있으면서 처리수의 수질기준을 만족할 수 있는 공정 이 필요하다 (Ministry of Environment, 2019). 기존에 도입된 고도처리공정 중에서 침전공정의 경우에는 유 지관리가 수월하고 고농도 원수의 유입 및 부하변동 에도 대응이 용이한 특징이 있으나, 저농도의 원수가 유입되면 응집제 및 폴리머(Polymer) 등의 화학약품을 과도하게 주입하게 됨에 따라 운전비용이 증가하고 슬러지가 과도하게 발생하는 등의 문제점이 있다 (Malley and Edzwald, 1991). 한편, 부상분리공정 (Dissolved air flotation; DAF)의 경우에는 상대적으로 소량의 응집제만 주입하더라도 부상분리가 가능하며 슬러지의 발생량이 적고 함수율이 낮으며 탈수성이 우수하다는 장점이 있으나, 통상 유입수의 탁도가 약 100 NTU 이상인 고탁수에 대해서는 처리효율이 현저 히 저하되는 단점이 있으므로 전단에 예비침전지 등 의 안정화조를 구축하여야 한다 (Edzwald et al., 1994;Ministry of Environment, 2017).

하수처리시설에서 기존의 인 고도처리공정의 문제점 을 해결하기 위해 개발된 일체형 침전부상공정 (Integrated sedimentation and dissolved air flotation process; SeDAF process)의 적절한 운전성을 확보하기 위하여, 실험실 규모 및 실증플랜트를 활용한 현장연구 를 통한 SeDAF 공정의 설계·운전인자의 적정성, 처리 효율 및 여러 운전특성 등에 대해서는 별도의 논문에서 보고한 바 있다 (Jang et al., 2020a, 2020b, 2020c, 2020d).

본 연구에서는 하수처리시설의 인 고도처리공정 중 에서, 특히 SeDAF 공정을 대상으로 하여, 실증플랜트 및 실규모 시설을 운용하는 데 있어 필수적인 응집제 주입농도 결정기법에 대하여 집중적으로 검토하였다. 이를 위하여 jar-test 기반의 침전 및 침전부상 공정 모 의실험을 실시하고, 이 결과를 토대로 적정한 응집제 주입농도 결정기법을 제안하였다. 제안된 응집제 주 입농도 결정기법을 실증플랜트에 적용하여 처리효율 및 운전성을 검증하였다. 또한, 인 고도처리공정에서 응집공정의 자동화를 목적으로 한 응집제 주입농도 의사결정 알고리즘을 제시하였다.

2. 연구방법 혹은 재료 및 실험방법

2.1 일체형 침전부상공정(SeDAF)의 개요

일체형 침전부상공정(SeDAF)의 개요는 Fig. 1과 같 다. 공정의 단계는 혼화, 응집, 침전 및 부상분리공정 으로 구성되어 있으며, 유입수는 혼화조–응집조–침전 부상조–최종처리수조의 순서로 이동한다.

침전부상조는 하부와 상부가 각각 침전부(Sedimentation zone) 및 부상부(Flotation zone)로 구성되어 있으며, 두 공정은 공간적인 구분은 없으나 수류의 흐름은 침전부 완료 후 부상부의 순서로 형성된다. 여기서, 하부의 침전 부로 유입된 원수는 평행한 흐름으로 이동하는 과정에서 침강성 플록의 침전이 이루어지며, 침전부가 완료되는 조의 말단부에서는 미세기포수(가압수)가 유입되어 수 직으로 상승하는 흐름을 나타낸다. 부상분리공정에서 수류의 흐름은 침전부와 반대 방향으로 흐르게 되며, 이 과정에서 미소한 저밀도의 부상성 플록이 분리된다. 이후 최종처리수는 조의 중간부에 있는 최종처리수 유공 관으로 유입되어, 별도의 동력 사용 없이 최종처리수조 로 이동한다.

2.2 Jar-test 기반 침전 및 침전부상공정 모의실험 개요

Jar-test를 기반으로 한 SeDAF 공정의 모의실험을 수행하는 절차는 Fig. 2와 같다. 침전공정의 모의실험 은 2 L의 jar에 원수를 충전한 후 200 rpm으로 혼화 0.5분, 85 rpm으로 10분간 1차 교반한 다음, 45 rpm으 로 10분간 2차 교반을 실시하였으며, 교반 종료 후 20 분간 정치하였다. 침전공정 완료 후 분석시료와 부상 공정 모의실험용 실험수를 채수하였다. 부상공정은 침전공정 완료실험수를 1 L jar에 충전한 후 미세기포 수 150 mL(총 유량의 15%)를 하부에 천천히 주입한 다음, 5분이 경과한 후 분석시료를 채수하였다. 미세 기포수는 Platypus^® DAF jar-tester 실험장치를 이용하 여 증류수를 공급하고 4-5 kg_f/cm²의 고압에서 과포화 수를 생성한 뒤 대기압 상태로 분출시켜 제조하였다. 증류수에 의한 희석효과는 희석배수를 반영하여 추후 교정하였다. 본 실험에 적용된 미세기포수는 부상공 정에 적합한 100 μm 이하의 기포를 고농도로 포함하 고 있음을 확인하였다. 50-70 μm의 미세기포가 가장 높은 밀도로 분포하는 것으로 나타났으며, 평균 540.6 개/mL의 수밀도를 갖는 것으로 분석되었다. 모의실험 중 침전공정은 침전단일공정에 해당하며, 전체공정은 침전부상공정에 해당한다.

원수(유입수)는 고도처리 유입수인 2차침전지 유출수를 대상으로 하였다. 연중 원수의 pH는 6.9-7.3(평균 7.10), 수온은 15-25˚C(평균 21.0), 총알칼리도는 43.9-127.7 mg/L as CaCO₃(평균 84.00)의 범위를 나타내었다. 본 원수는 생물학적 공정과 2차침전지를 경유한 이후에 유입되기 때문에 pH, 수온 및 알칼리도 등은 상대적 으로 안정된 특성을 갖는 것으로 나타났다. 실험의 제 어조건은 T-P 농도를 기준으로 설정하였으며, 하수처 리시설에서 인 고도처리공정 유입수의 일반적인 T-P 농도 범위인 0.03-3.0 mg/L에 해당하도록 하였다 (Kim et al., 2010). 유입수의 농도 조절이 필요할 경우에는 2차침전지의 전 단계인 생물학적 처리공정에서 유출 되는 슬러지를 소량 주입하여 조절하였다. 응집제로 는 알루미늄계열의 poly aluminium chloride (PAC) (Al₂O₃ 10%, basicity 40%)를 사용하였다. PAC는 과량 의 응집제를 주입한 조건에서도 pH, 알칼리도 및 응 집효율의 저하(재안정화) 현상이 잘 발생하지 않는다 는 특징을 갖고 있다. 한편 PAC를 활용한 예비실험 결과, 2차 침전지 유출수의 pH, 수온 및 알칼리도의 변동이 최종처리수질에 미치는 영향은 크지 않았으며 응집제의 주입농도가 결정적인 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

2.3 최적처리조건의 정의

Jar-test 기반 침전부상공정 모의실험을 수행하기 위 해 ‘최적처리조건(Optimal treatment condition)’의 개념 을 도입하였다. 하수처리시설의 인 고도처리공정에서 최종처리수의 수질(T-P)을 개선하기 위해서는 일반적 으로 응집제 주입농도를 높이게 되며, 그 결과로 슬러 지 발생량 또한 증가하게 된다. 따라서, 실제 현장에 서는 처리수질을 최대로 낮추기보다는 방류수 수질기 준에 부합하도록 운전하는 것이 보통이다. 본 연구에 서는 이러한 하수처리시설의 운전현황을 반영하기 위 하여, 최적처리조건을 방류수 수질기준인 1) T-P 0.2 mg/L 및 SS 10 mg/L의 방류수질을 동시에 만족하고, 2) 응집제를 최소 농도로 주입한 조건으로 정의하였 다 (Fig. 3). 추가로, 실시간 분석이 어려운 수질항목인 SS는 상관성이 높고 실시간 분석과 현장측정이 용이 한 탁도로 대체하였다. 두 항목 사이의 상관관계를 분 석하여 SS 10 mg/L은 탁도 3 NTU에 대응하는 선형회 귀식에 따라 대체하여 사용하였다. 한편, 본 연구에서 는 T-P 0.2 mg/L 이하를 만족하는 모든 실험조건에서 탁도 3 NTU 이하를 동시에 만족하고 있기때문에 이 후에는 T-P만을 기준으로 설명하였다.

2.4 실증플랜트를 활용한 침전부상공정의 실규모 검증

경기도 I 수질복원센터 내 2차침전지 유출수를 대 상으로 SeDAF 공정의 실증플랜트를 구축하고 운전하 였다. 일처리량 100 m³/d로 설계하였으며, 운전은 급 속교반(0.5분)-2단 응집조(20분)-침전부상공정(20분)의 순서로 진행하였다. 실증플랜트의 운전인자 및 주요 운전결과에 대해서는 Jang et al. (2020d)의 문헌에 보 다 상세히 기술하였다.

2.5 분석도구 및 기기

수질항목으로 수소이온농도(pH), 탁도, T-P, 용존성 인(PO₄-P), 화학적산소요구량(Chemical oxygen demand; COD) 및 SS를 분석하였다. pH는 HANNA instrument 사의 HI2210 pH Meter를 사용하여 측정하였으며, 탁 도는 HACH사의 TL2300을 사용하여 분석하였다. T-P, PO₄-P 및 COD의 측정을 위해 DR3900 분광광도계를 사용하였다. 본 연구에서 수행한 모든 측정 및 분석은 수질오염공정시험기준(국립환경과학원고시 제2020-18 호)에 의거하였다. 데이터 분석 및 결과도출을 위한 통계해석에는 microsoft excel 및 IBM SPSS statistics (ver. 25)를 사용하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 침전 및 침전부상공정의 최적 응집제 주입농도 도출

전체 jar-test 기반 침전 및 침전부상공정의 모의실험 결과를 Fig. 4에 정리하였다. 해당 그래프에는 유입수의 T-P 농도 0.29-3.00 mg/L에 걸쳐 도출된 전체 13 set의 결과를 응집제 주입농도별로 제시하였다. 또한, 침전공 정 이후 T-P 농도, 침전부상공정 이후 T-P 농도 및 각 조건별 응집제 주입농도를 도시하였다. 이를 통해, 1) 동일 유입수질에서 응집제 주입농도를 변화시킬 때, 2) 유입수 내 T-P 농도의 조건에 따라, 침전공정, 부상분리 공정 및 전체 침전부상공정에서 제거되는 T-P의 분율과 미처리 T-P의 분율 각각을 파악할 수 있게 된다. 본 결과 를 통해 침전공정 이후보다 침전부상공정 이후의 처리 수질이 전체 조건에서 우수함을 확인할 수 있으며, 이는 침전공정에서 미처리된 T-P가 부상분리공정을 거침으 로써 추가로 제거됨을 의미한다.

전체 결과(Fig. 4)에 ‘2.3 최적처리조건의 정의’에서 제시한 개념을 도입하면 침전공정과 침전부상공정의 각 조건에서, 목표수질(T-P 0.2 mg/L)을 만족하는 최 적 응집제 주입농도를 도출할 수 있다. 원수농도 0.57 mg/L인 3번째 set의 경우에는 응집제를 각각 0-5 mg/L 에 걸쳐 주입하였는데, 최적 응집제 주입농도로서 침 전공정에서는 3 mg/L, 침전부상공정에서는 2 mg/L가 도출됨으로써, 침전공정에 비해 침전부상공정에서 요 구되는 응집제 주입농도가 더 낮다는 사실을 확인할 수 있다. 본 연구의 전체 실험결과를 통해서 침전 및 침전부상공정에서 최적 응집제 주입농도의 상관성을 도출하고 해당 관계식을 3.2에 제시하였다.

3.2 침전 및 침전부상공정에 대한 응집제 주입농도 관계식 도출

앞서 3.1에서는 전체 모의실험 결과를 바탕으로, 침 전과 침전부상공정에서 응집제 주입농도에 따른 T-P 처리수질을 확인한 바 있다. 이상의 내용을 바탕으로, 전체 유입수의 T-P 범위에 대하여 ① 최적처리조건 (T-P 0.2 mg/L)을 만족하는 침전공정 및 침전부상공정 의 응집제 주입농도와 ② 최적 응집제 주입농도(침전 부상공정 기준)를 주입했을 때 침전공정과 침전부상 공정 간 처리수질의 차이를 set별로 정리하였으며, 그 내용은 Table 1과 같다.

위의 결과를 바탕으로 침전공정과 침전부상공정에 서 최적 응집제 주입농도의 관계를 산점도로 Fig. 5(a) 에 나타내었으며, 최적 응집제 주입농도(침전부상공 정 기준)의 조건에서 침전공정과 침전부상공정의 처 리수질의 차이를 상자수염그래프의 형태로 Fig. 5(b) 에 제시하였다. 도출된 상관식은 y = 0.60 x + 0.31 (y = 침전부상공정 최적 응집제 주입농도, x = 침전공정 최적 응집제 주입농도, R² = 0.88)과 같았다. 이는 침 전공정에서 도출된 최적 응집제 주입농도의 60%에 해당하는 값이 침전부상공정의 최적 응집제 주입농도 로 적용된다는 것을 의미하며, 침전공정에 대한 침전 부상공정의 응집제 저감효율에 대한 지표로 이해할 수 있다. 한편, 동일한 농도의 응집제를 주입하는 조 건에서 침전공정과 침전부상공정 사이의 처리수질의 차이를 분석한 결과로부터 T-P 0.05-0.25 mg/L(평균 0.11 mg/L)의 수치가 도출되었다. 이는 침전부상공정 의 처리수질이 침전공정에 비해 T-P 평균 0.11 mg/L 씩 개선된다는 것을 의미한다.

추가적으로, 최적처리조건 기준을 T-P 0.2 mg/L로 부터 T-P 0.1 mg/L로 강화했을 때를 상정하고, 위와 동일한 방식으로 ① 최적 응집제 주입농도 및 ② 침 전공정과 침전부상공정 간 처리수질의 차이를 정리하 여 제시하였다 (Table 2). 또한, 해당 결과를 바탕으로 T-P 0.1 mg/L를 만족하는 침전공정과 침전부상공정에 대한 최적 응집제 주입농도 사이의 관계(Fig. 6(a)) 및 최적 응집제 주입농도(침전부상공정 기준) 조건에서 침 전공정과 침전부상공정 간 처리수질의 차이(Fig. 6(b)) 를 도출하였다.

다음의 최적 응집제 주입농도 관계로부터 y= 0.70 x + 0.05 (y = 침전부상공정 최적 응집제 주입농도, x = 침전공정 최적 응집제 주입농도, R² = 0.79)의 상관식 이 도출되었다. 침전부상공정에서의 최적 응집제 주 입농도는 침전공정의 약 70%에 해당하며, 두 공정 간 처리수질의 차이는 T-P 0.05-0.16 mg/L(평균 0.08 mg/L)로 분석되었다.

최적처리조건 기준을 T-P 0.2 mg/L로부터 0.1 mg/L 로 강화함에 따라 침전공정 대비 침전부상공정의 최 적 응집제 주입농도는 약 60%에서 약 70%로 다소 증가하며, 침전공정과 침전부상공정 간의 처리수질의 차이는 T-P 평균 0.11 mg/L에서 평균 0.08 mg/L로 다 소 감소하는 경향을 나타낸다. 이는 최종처리수의 목 표수질이 T-P 0.1 mg/L 수준으로 매우 낮아짐에 따라 이를 달성하기 위한 응집제 주입농도가 증가하고, 이 와 같이 낮은 농도에서는 응집제 주입농도의 증가율 에 비해 T-P 제거효율의 제고율이 상대적으로 저하되 는 일반적인 경향(Edzwald et al., 1994)과 부합하는 결 과인 것으로 판단된다.

3.3 현장적용성 제고를 위한 응집제 주입농도 결정기 법 검토

3.3.1 응집제 주입농도 결정기법의 개요

앞에서 논의한 결과를 바탕으로, SeDAF 공정의 현 장적용성을 제고하기 위한 응집제 주입농도 결정기법 을 Fig. 7에 총 3가지 방법으로 제시하였다. 방법 A는 침전부상공정 기반 jar-test를 수행하여 최적 응집제 주 입농도를 결정하는 방법으로 가장 기본적인 결정기법 에 해당한다. 유입수에 대해 직접 SeDAF 공정을 모의 하는 2단계의 jar-test를 수행하여 그 결과를 바탕으로 결정하는 방법이다.

일반적인 침전공정 기반 jar-test는 이미 널리 쓰이 고 있는 실험방법에 해당하나, (침전)부상공정 기반 jar-test의 경우에는 실험방법이 일반화되어있지 않으 며 고가의 미세기포수 제조장치를 필요로 하므로, 현 장적용이 일반적이지 않다는 어려움이 있다. 따라서 현장적용성을 향상시키기 위하여 침전공정 기반의 jar-test를 기준으로 최적 응집제 주입농도를 도출한 뒤 해당 값을 ‘침전 및 침전부상공정 간 응집제 주입농도 의 상관식’에 대입하여 최종적으로 침전부상공정의 최적 응집제 주입농도를 도출하는 방식을 방법 B로 정의하였다. 방법 B에서는 유입수에 대해 기존 침전 공정 기반의 jar-test만을 수행한 다음, 이 결과로부터 SeDAF 공정의 최적 응집제 주입농도를 결정하게 된다.

방법 C의 경우, 기존에 분석된 데이터를 바탕으로 유입수의 지표항목(T-P 또는 탁도)에 대하여 응집제 주입농도를 결정하는 선형회귀식을 도출해 둔 상태에 서, 향후 운전 시 유입수 지표항목의 수질을 측정하여 최적 응집제 주입농도를 결정하는 방식이다 (Jang et al., 2020a). 하수처리시설의 인 고도처리공정에서 응 집제 주입농도를 결정하기 위한 지표항목으로서의 T-P 및 탁도의 유용성에 대해서는 여기에서 상술하지 않았다 (Jang et al., 2020d).

3.3.2 침전공정 및 부상분리공정의 T-P 제거특성 검토

위의 3.3.1에서 논의한 세 가지 방법 중에서, 방법 A와 방법 C는 주지(周知)의 사실에 해당하므로 여기에서는 별도의 논의를 생략할 수 있을 것으로 판단된다. 여기에 서는 방법 B가 유효한지에 대해 집중적으로 논의하였다.

Fig. 8에 응집제 주입농도에 따른 T-P 제거농도의 분 포를 유입수의 농도그룹별로 제시하였다. 여기에서는 ‘제거농도’를 유입수와 처리수의 농도의 차, 즉, 제거된 오염물질의 농도로 정의하였다. 침전공정 이후에는 응 집제 주입농도가 동일하더라도 유입수의 농도그룹별로 제거농도에 명확한 차이가 관찰된다 (Fig. 8(a)). 즉, T-P 제거농도는 응집제 주입농도에 따라 미소하게 증가하 지만 보다 직접적으로 유입수의 농도가 높은지 낮은지 에 따라 결정된다는 것을 보여준다. 이와는 달리, 부상 분리공정의 T-P 제거농도에는 유입수의 농도그룹별 차 이가 뚜렷하지 않고 혼재되어 있을 뿐만 아니라 T-P 제 거농도 자체도 침전공정(T-P 제거농도 0.0-3.0 mg/L) 대 비 약 1/10 수준(T-P 제거농도 0.0-0.3 mg/L)으로 낮아지 는 것이 관찰되었다 (Fig. 8(b)). 즉, 유입수의 전체 T-P 제거농도는 침전공정에서 사실상 높은 상관성으로 결 정되며, 부상분리공정이 미치는 영향은 상대적으로 미 미할 뿐만 아니라 응집제 주입농도에 대해서도 무작위 하게 높은 독립성을 갖고있는 것으로 나타났다. 이상의 논의는 침전공정의 결과만을 사용하여 응집제 주입농 도를 도출하는 방법 B가 충분히 유효할 수 있음을 시사 하는 것으로 판단하였다.

3.3.3 응집제 주입농도 결정기법의 현장적용 사례 검토

앞서 제시된 응집제 주입농도 결정기법 A, B, C를 실 증플랜트의 유입수 조건에 대하여 적용하고, 각각 최 적 응집제 주입농도를 도출한 사례를 제시하면 Table 3과 같다.

응집제 주입농도 결정기법 A를 적용하기 위해 침전 부상공정 jar-test를 수행한 결과, 최적 응집제 주입농 도로 2.0 mg/L as Al₂O₃가 도출되었다.

앞에서 논의한 3.2를 바탕으로, 응집제 주입농도 결 정기법 B를 활용하여 최적 응집제 주입농도를 도출하 였다. 침전공정 jar-test를 실시한 결과, 침전공정의 최 적 응집제 주입농도로 2.5 mg/L as Al₂O₃가 도출되었 다. 이를 3.2에서 도출한 침전-침전부상 응집제 주입 농도 관계식(y = 0.6 x + 0.31, y = 침전부상공정 최적 응집제 주입농도, x = 침전공정 최적 응집제 주입농 도)에 대입하여 침전부상공정의 최적 응집제 주입농 도 1.8 mg/L를 도출하였다. 방법 B에 따라 결정된 응 집제 주입농도를 바탕으로 실증플랜트를 운전한 결과 (Fig. 9), 최종처리수의 T-P는 0.2 mg/L 이하, 탁도는 2 NTU 이하를 안정적으로 만족하는 것으로 나타났다.

3.4 현장적용성 제고를 위한 응집제 주입농도 자동제 어기법 제안

위에서 논의한 방법 A와 방법 B는 모두 jar-test를 실시해야만 하는 어려움이 따른다. 한편, 방법 C를 활 용하면 보다 용이하게 응집제 주입과정을 자동화할 수 있는 장점이 있다. 하수처리시설에서 2차 침전지 유출수를 대상으로 하는 SeDAF 공정에서, 적정 응집 제 주입농도는 유입수의 T-P 농도와 매우 높은 상관 성을 갖고 있다는 사실이 보고된 바 있다 (Jang et al., 2020a)(식 1).

(1)

한편, T-P 항목을 분석하기 위해서는 가열 및 발색 이 필요하기 때문에 현장 조건에 따라서 즉시측정 또 는 연속측정이 곤란할 수 있다. 이와 관련하여, 유입 수 수질항목 간 상관관계 분석을 통하여, 하수처리시 설에서 2차 침전지 유출수의 경우 T-P와 가장 상관성 이 높은 항목이 탁도라는 사실이 보고된 바 있다 (Jang et al., 2020d). 따라서 T-P의 측정에 곤란이 따르 는 경우 또는 정밀한 조작이 필요치 않은 경우에는 T-P를 탁도로 대체하여 응집제 주입농도를 산정하는 방식과 이를 반영한 자동제어기법의 알고리즘을 제시 하고자 하였다.

본 연구에서는 다수의 jar-test 및 실증플랜트 유입 수질(n=87) 사이의 상관관계를 분석하여 T-P와 탁도 간의 상관식을 다음과 같이 도출하였다 (식 2).

위의 식 2를 기존에 보고된 응집제 주입농도 결정 식(식 1)에 활용함으로써 (Jang et al., 2020a), SeDAF 공정에 적용가능한 응집제 주입농도 자동제어기법 (안)을 제시하고 이를 Fig. 10에 도시하였다. 이를 활 용하면 유입수의 T-P 또는 탁도를 측정함으로써 위의 상관식에 의거하여 응집제 주입농도를 결정하는 응집 제 주입농도 자동제어시스템을 구축할 수 있을 것으 로 기대한다.

4. 결 론

본 연구에서는 응집제 사용량 및 슬러지 발생량 저 감 측면에서 기존의 인 고도처리공정에 비해 경제성 을 향상시킨 일체형 침전부상공정(SeDAF process)의 운영성에 대한 고찰을 수행하였다. 특히, SeDAF 공정 의 현장적용성을 제고하기 위한 운영방법 중에서 적 정한 응집제 주입농도의 결정기법에 대하여 집중적으 로 검토하였다. 최적처리조건(처리수 T-P 0.2 mg/L 이 하를 만족하는 최소 응집제 주입조건)을 정의하고, 다 양한 응집제 주입농도 결정기법을 제시하는 한편, 100 m³/d 규모의 실증플랜트(경기도 G시 소재)에서 각 결 정기법의 적용성을 실증하였다. 본 연구의 주요한 결 과는 다음과 같다.