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운택 여
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1 기획특집 : 인제거기술 하ㆍ폐수중의인제거기술 김진한 전세진 *, 인천대학교도시환경공학부, * 가람환경기술 ( 주 ) 기술연구소 Treatment of Phosphorous in Sewage and Wastewater Jinhan Kim and Sejin Jun*, School of Urban and Environmental Eng., University of Incheon, Incheon, Korea *Garam Environmental Tech. Corp., Research Lab., Incheon, Korea Abstract: 하ㆍ폐수중의인처리기술로서물리ㆍ화학적처리, 생물학적처리, 토지처리, 식생을이용한처리, 그리고조류배양에의한처리기술및동향에대하여검토하였다. 식생을이용한처리기술은환경친화적인정화방법으로비점오염원의처리는물론하ㆍ폐수의고도처리방법으로장래에도이용이계속확산될것으로생각된다. 또여러선진국에서연구가활발히진행되고있는조류의대량배양에의한영양염류처리기술은대체에너지확보와이산화탄소저감을동시에달성할수있는고부가가치의친환경기술로서우리나라에서도관련기술및연구개발에대한보다적극적인노력이필요한것으로판단되었다. Keywords: treatment of phosphorous, sewage and wastewater, algae 1. 서론 1) 조류건조세포생체량 (Table 1) 의약 1% 를차지하는인 (phosphorous) 은호소의부영양화원인물질중하나이다. 하ㆍ폐수의인처리는부영양화를방지하고조류성장을억제하기위한목적으로이루어진다. 하ㆍ폐수중인의발생원은분뇨, 세제, 비료생산공정및동물사육장, 육류및음식가공공정, 축산폐수, 그리고펄프및제지공정등다양하게존재한다. 하수에포함된인의형태 (Table 2) 는총인함량농도 6~2 mg/l 중유기성인이 2~5 mg/l로전체의약 3% 를, 무기성인이 4~15 mg/l로전체의약 7% 를차지한다. 인처리를위한여러방법중일반적으로많이사용되는물리ㆍ화학적처리방법및생물학적처리방법, 토지처리및식생을이용한처리, 그리고최근활발히연구되고있는고농도의질소, 인함유폐수를조류배양액으로이용하여폐수를처리 주저자 ( jsj915@hanmail.net) 함과동시에바이오연료를생산하는방법에대하여살펴보고장래의하ㆍ폐수처리기술의발전방향에대해생각해보고자한다. 2. 물리ㆍ화학적처리 2.1. 응집침전에의한인처리물리ㆍ화학적인처리법은알루미늄염, 철염, 석회등을사용하여수중의인산을난용성물질로응집시켜침전제거하는방법이다. 사용되는화학약품은응집제로도작용하며정인산염과고형물에함유된다른형태의인을함께제거할수있다. 응집침전에의한인제거는처리효과가확실하여일반적으로많이사용되는방법이다 (Table 3) 알루미늄을이용한응집침전수중의인산은 AlPO 4 로응집침전되며, 1 mgp 에대하여.87 mgal이소요된다. 주로사용되는알루미늄응집제는 Alum[Al 2 (SO 4 ) 3 nh 2 O] 과알 12 공업화학전망, 제 14 권제 5 호, 211

2 하 폐수중의인제거기술 Table 1. 조류성장에필요한주요영양성분및조류구성 성분 Nutrient Compositions of algae biomass (%) Carbon 35~5 Nitrogen 3~1 Phosphorous.5~1. Silicon.1~14 Table 3. 물리ㆍ화학적응집침전에의한인처리효율 Treatment level Perecent removal of influent concentration Without chemical a) addition With chemical a) addition Lime addition Primary 5~1 7~9 8 Secondary 1~2 8~95 a) Alum or iron (ferric chloride). Table 2. 하수중인의형태및발생량 Concentration as P a) Items mg/l P a) generation (kg/capyr) Total 6~2.8~1.8 Organic 2~ 5.3~.6 Inorganic 4~15.5~1.2 a) Phosphorus Table 4. 응집침전을이용한인처리업체분포및사용 약품 Perecent Chemical U.S. Canada Total Al Fe Lime 루미늄산나트륨 [NaAlO 2 ] 이다. 이들알루미늄에의한인산의응집반응식은아래식 (1) 및 (2) 와같다. Al 2 (SO 4 ) H 2 PO HCO 3 2 2AlPO SO H 2 CO 3 (1) NaAlO 2 + H 2 PO HCO 3 AlPO 4 + Na CO H 2 O (2) 철을이용한응집침전수중에존재하는인산은철염 (Fe 2+, Fe 3+ ) 에의해 FePO 4 로침전제거된다. 양론적으로 1 mgp에대하여 1.8 mg의 Fe 2+ 또는 Fe 3+ 가필요하다. 시판되는철염으로는황산제일철 [FeSO 4 7H 2 O] 및황산제이철 [Fe 2 (SO 4 ) 3 2H 2 O], 염화제일철 [FeCl 2 6H 2 O] 및염화제이철 [FeCl 3 6H 2 O] 등이있다. 철염에의한인산의응집반응식은아래와같다. 4FeSO 4 + O 2 + 4H 2 PO 4 + 4HCO 3 4FePO 4 + 4SO H 2 O + 4H 2 CO 3 (3) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2H 2 PO 4 + 4HCO 3 2FePO 4 + 3SO H 2 CO 3 (4) FeCl 3 + H 2PO 4 + 2HCO 3 FePO 4 + 3Cl + 2H 2CO 3 (5) 인산응집에필요한알루미늄염과철염의양은실제로는화학양론적으로계산된양보다더많이소요된다. 일반적으로화학양론적인양보다 2~3 배의투여량이필요하며정확한투여량은실험에의하여결정된다 칼슘에의한응집침전수중의인처리를위해일반적으로많이사용되는칼슘의형태는석회 [Ca(OH) 2] 이다. 석회를첨가하면먼저수중의 CO 2, NH + 4, HCO 3 등과반응이일어나는데, 이때의반응식은아래식 (6)~(8) 과같다. 석회를이용한응집침전에서는 CaCO 3 가충분하게응집되어수산화인회석 [Ca 5(PO 4) 3OH] 응집을위한핵이될수있을정도까지 ph를상승시켜야한다. 따라서처리과정중많은양의슬러지가발생하게되어석회에의한인의응집처리방법은실제적용에많은제약이따른다 (Table 4). Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2O (6) KIC News, Volume 14, No. 5,

3 기획특집 : 인제거기술 Ca 2+ OH 표면정석 (Crystalization) 반응 유입수 OH Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) PO 3 4 Ca 2+ OH Ca 2+ PO 3 4 정석제 Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) Ca 2+ Ca 2+ OH OH PO 3 4 PO 3 PO Ca 2+ Ca 2+ OH 인처리수 Figure 1. 수산화인회석의용해도와과용해도. Ca(OH) 2 + 2NH 4 + Ca NH 3 + 2H 2 O (7) Ca(OH) 2 + 2HCO 3 CaCO 3 + CO H 2 O (8) 2.2. 정석탈인법 Zoltek (1974) 는슬러지가발생하지않는인제 거기술로인광석을핵으로사용해수중의인을수산화인회석결정으로제거하는방법에대해발표한바있다. 이기술은정석 (crystallization) 탈인법으로불리며기존에는정석재로인광석, 골탄등이사용되었다. 정석탈인법은이들정석재표면에칼슘과인이반응하여수산화인회석으로대표되는난용성인산칼슘결정으로정석반응이일어나게하여수중의인을처리하는방법이다 (Figures 1, 2). 따라서석회를이용한종래의응집침전법과같이다량의소석회를투입하지않고수중의인을제거하므로다른물리ㆍ화학적처리방법에비해슬러지발생량이현저하게적은특징을가진다. 정석탈인법을이용한처리에서는경우에따라적절한과포화도로조정하기위해 ph의조정과함께칼슘을첨가하여야한다. 최근에는정석재로제철공정에서발생하는슬래그 (slag), 패각등여러가지부산물을이용하는방법이연구된바있다. 정석탈인법에서의반응식을아래식 (9) 에나타내었다. 5Ca 2+ +OH + 3PO 4 3 Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) (1) Figure 2. 정석탈인법의인제거개념도. 3. 생물학적처리 3.1. 생물학적인처리원리인은생물체의구성성분중하나로없어서는안될중요한영양물질이다. 인은 DNA (Deoxyribo Nucleic Acid), RNA (Ribouncleic Acid) 와같은유전물질의구성요소이며, 세포내핵산과세포막중의인지질또는카르복시화효소, FAD (Flavin Adenine Dinucleotide), NAD (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) 등의구성성분으로작용한다. 또세포내의저장에너지인 ADP (Adenosine Diphosphate) 와 ATP (Adenosine Triphosphate) 등에너지대사에도직접관여하는성분이다. 인은물리적으로는용해성인과입자성인, 화학적으로는정인산 (orthophosphate), 다중인산 (polyphosphates), 그리고유기인산 (organic phosphate) 등으로나눌수있다. 입자성인은플랑크톤, 침적물및입자에흡착된인등이며, 용해성상태의인은무기성인과유기체로부터배설된형태의유기성인이있다. 이들중정인산은미생물에의해쉽게동화되나다중인산및유기인산은미생물에의해정인산으로가수분해된후섭취된다. 만약질소가풍부한수계에인이유입되면부영양화가촉진되어조류가대량번식하는이른바수화현상 (algal blooming) 이발생할수있는데인은수계에서조류성장의제한인자로작용한다. 따라서충분한양의질소가있다고하여도인을제거하면조류의성장을제어할수있다. 14 공업화학전망, 제 14 권제 5 호, 211

4 하 폐수중의인제거기술 Figure 3. 혐기 호기조건에따른 BOD 및인농도변화. 하ㆍ폐수처리공정중역사가깊은생물학적처리방법으로재래식활성슬러지 (activated sludge) 공법이있다. 이공법에서는미생물들이유기물을분해하는동시에폐수로부터인을양론적으로섭취, 증식하여폐기됨으로써일부의인이제거된다. 이때미생물세포내의인함량은보통건조중량의약 1% 정도이다. 그러나혐기성조건에연이어호기성조건을만들어주면미생물은세포성장을위한양론적요구량보다훨씬많은과잉의인을섭취 (luxury uptake) 하게된다. 즉, 인축적미생물 (PAO, Phosphorous Accumulating Organism) 의증식양을많게하면세포내의인함량은일반생물학적처리에서의세포중인함량보다훨씬많은 2~3% 에이르게된다. 이때인은마그네슘, 칼슘및칼륨등의양이온과함께인산의직쇄중합체형태 (volutin granule) 로저장된다. 혐기성조건에연이어호기성조건인반응조안에서의 BOD 와인농도변화를 Figure 3에나타내었다. 산소또는질산성질소와같은전자수용체가없는혐기성조건에서도 SBOD (Soluble BOD) 농도는감소되고, SBOD가감소되는동안용해성인의농도는증가되는한편호기성조건에서는용해성인의농도가급격히감소됨을알수있다. 생물학적인제거메커니즘을 Figure 4에나타내었다. 인제거미생물은혐기성조건에서발효에의해생성된아세트산과같은저급지방산을섭취한후세포내에축적되어있는 ATP가분해될때발생되는에너지를이용, 저급지방산을세포내에유기성저장물질인 PHB (Polyβhydroxybutyrate) 로전환하여저장한다. 이때 ATP로부터 Figure 4. 생물학적인제거메커니즘. 유리된정인산염 (orthop) 을세포밖으로방출시킨다. 그러나혐기성조건에서호기성으로전환되면인제거미생물은세포내에저장하였던 PHB를분해할때발생되는에너지로 ATP를합성하며, 혐기성조건에서방출한양보다더많은양의인을섭취하는데이를인의과잉섭취라고한다. 인제거관련미생물은 acinetobacter에속하며이들박테리아는그람음성 (gram negative) 의막대형간균으로크기는 1~1.5 µm이며군집형태를띈다. 또 aeromonas와 pseudomonas 등도다중인산염을과량축적하는미생물로알려져있다 생물학적인처리공법 A/O 공법생물학적인처리 (BPR: Biological Phosphorous Removal) 공법으로 A/O 공법이있다 (Figure 5). 혐기조 (anaerobic) 와호기조 (oxic) 로구성되며상대적으로짧은 SRT (Solid Retention Time) 와높은유기물부하가특징이다. 인의제거는처리시스템의침전조로부터슬러지를폐기함에의하여달성되며, 유출수의인농도는주로유입수의 BOD/P 비가 1 이상이면유출수의용해성인산 KIC News, Volume 14, No. 5,

5 기획특집 : 인제거기술 Figure 5. A/O 공법처리공정도. Figure 7. 수정 Bardenpho 공법처리공정도. Figure 6. A 2/O 공법처리공정도. 염농도는 1 mg/l 이하인것으로알려져있다 A 2 /O 공법 A 2 /O 공법은 A/O 공정의혐기조와호기조사이에무산소 (anoxic) 조를설치, 인과질소를동시에제거하기위한공법이다 (Figure 6). 먼저혐기조에서는미생물이유입수중의유기물을이용하여인을방출한다. 그리고무산소조에서는호기조로부터내부반송되는혼합액내의질산성질소를혐기조로부터유입되는유기물을탄소원 (carbon source) 으로이용, 질소가스로환원시켜제거한다. 호기조에서는암모니아성질소를질산성질소로산화시킴과동시에유기물제거와인의과잉섭취가일어난다. 인의제거는최종적으로잉여슬러지를시스템으로부터폐기함으로써달성된다 수정바덴포공법수정바덴포 (modified bardenpho) 공정 (Figure 7) 은 4단계 Bardenpho 공정앞에혐기조를설치하여질소와인을동시에제거하기위한공법이다. 첫번째무산소조에서는유입수중의유기물을탄소원 (carbon source) 으로이용하여첫번째호기조로부터재순환되는혼합액내의질산염을탈질 (denitrification) 시키며, 두번째무산소조에서는내생분해에의하여생성되는유기물을탄소원으로하는내생탈질에의하여질소제거효율을더 Figure 8. UCT 공법처리공정도. 높인다. 또첫번째호기조에서는유입수내에잔류하는유기물제거와함께질산화 (nitrification) 가진행된다. 두번째호기조에서는내생탈질에의하여발생되는암모니아성질소를산화시키고용존산소농도를높여최종침전지에서의탈질에의한슬러지부상및인의재방출을막는다. 최종적으로인의제거는잉여슬러지의폐기에의하여이루어진다. 혐기조에서의인방출과첫번째무산소조에서의질소제거에소요되는탄소원으로유입수내의유기물을이용하기때문에인및질소의제거는유입수유기물농도에의해영향을받는다. 또체류시간이길기때문에유입수의유기물농도가낮은경우에는탈질 (denitrification) 을위한유기물부족으로질소및인제거효율이저하될수있다 UCT 공법 A 2 /O 공법과수정 Bardenpho 공법에서는반송슬러지중의질산성질소가혐기조로직접유입되어혐기조에서의인방출이저해되어처리효율이저하되는단점이있다. UCT (University of Cape Town) 공법 (Figure 8) 은 A 2 /O 및수정 Bardenpho 공정의이러한단점을보완하기위한공법이다. 즉, 슬러지와혼합액을무산소조로반송시킨다음, 질산성질소가제거된혼합액을혐기조로반송시 16 공업화학전망, 제 14 권제 5 호, 211

6 하 폐수중의인제거기술 Table 5. 경작토양에적용가능한하ㆍ폐수및폐기물 Figure 9. VIP 공법처리공정도. 켜혐기조에서의질산성질소에의한영향을최소화시킨공법이다 VIP 공법 VIP (Virginia Initiative Plant) 공법 (Figure 9) 은 UCT 공정과매우유사하나각조가 2개이상의동일한크기의완전혼합조로나누어지며 UCT 공정에비하여상대적으로유기물부하가높고 SRT 가짧다는특징이있다. 호기조에서질산화된폐수의일부는반송슬러지와함께무산소조의유입구로반송되며, 무산소조의혼합액은혐기조의앞쪽으로반송된다. 4. 토지처리토지처리 (land treatment) 는오염물질의처리에토양과작물을이용하는방법으로하ㆍ폐수또는전처리한하ㆍ폐수방류수를토양의수센티미터깊이에주입하거나또는토양표면에살포하여처리하는방법이다. 토양에서인의물리ㆍ화학적인불용화 (immobilization), 작물에의한질소및인의흡수등이처리의주요기작이며토양미생물에의한생물학적분해, 물리ㆍ화학적침전, 이온교환등의반응이함께작용한다. 즉, 토양에함유된철, 알루미늄, 그리고칼슘등은인과반응하여 FeP, AlP, 그리고 CaP 등의착물 (complex) 을형성하여토양에흡착되거나침전제거된다. 유해물질이비교적적은폐수는농작물의생육에이용될수있다 (Table 5). 토지처리에서의처리효율은일반적으로토양의종류와깊이, 온도에의해큰영향을받을수있다. 저율처리 (slow rate) 에의한전형적처리결과를 Table 6에나타내었다. Waste (resource) Crops Manures Animal (all sources) Edible and nonedible Plant (green manures) Edible and nonedible Municipal waste Sewage water effluent Pasture, cotton, grains Sewage slurries (3 to 1% solids) Pasture, cotton, grains Sewage sludge (thick slurry or dry) Pasture, cotton, grains Solid waste (untreated) Pasture (alfalfa) Solid waste (pretreatedcompost) Home gardens Paper mill Waste waters Alfalfa, grass pasture Slurries Alfalfa, grass pasture Hardboard Paper board Composted or biodegraded Wheat, corn beans Cannery (tomatoes, corn, etc.) Small grain Tannery dust and slurry Cultivated pasture Dairy products residues Cultivated pasture Animal slaughter waste (blood) Home gardens, yards Mine tailings (processed) All land 5. 식생을이용한처리미국등선진국에서는 197년대이후인공습지에의한오염물질처리기술을개발해왔다. 인공습지에서는갈대등의수생식물과토양및미생물에의해정화가이루어지며, 수문학적특성에따라인공습지는자유수면습지시스템 (surface flow system), 여과습지시스템 (subsurface flow system), 그리고인공섬과같은부유식물시스템 (floating aquatic plant system) 으로분류될수있다. 습지에의한오염물질의정화는비점오염원의처리와하천및호소의정화기술로주로이용되어왔으나미국과캐나다등에서는하수의 2차방법으로, 또 2차처리수의고도처리방법으로습지를이용하고있다 (Figure 1). 자유수면습지에서의수생식물은수중의질소나인과같은영양염류를흡수하고물속의줄기는 KIC News, Volume 14, No. 5,

기획특집 : 인제거기술 Table 6. 저율토지처리의인제거효율 Agricultural system locations Annual wastewater loading rate [cm/yr] Camerillo, Calif. 16 Dicknson, N.D. 14 Hanover, N.H. Mesa, Ariz. Muskegon, Mich.

7 기획특집 : 인제거기술 Table 6. 저율토지처리의인제거효율 Agricultural system locations Annual wastewater loading rate [cm/yr] Camerillo, Calif. 16 Dicknson, N.D. 14 Hanover, N.H. Mesa, Ariz. Muskegon, Mich Surface soil Clay loams and sandy loams Sandy loams and loamy sand Sandy loam and silt loam loamy sands and sandy loams sands and loamy sands PO 4 SolublePO 4 concentration concentration in applied in affected Wasterwater groundwater [mg/l] as P [mg/l] as P 11.8 a 2.8 a 11.8 a Removal%.2 a 76 a Sampling depth, [m] 98 a 1 3 Distance from application site, [m] soluble PO 4 concentration in background groundwater [mg/l] as P 3. a 6.9 a.5 a 99 a < a a.3.7 b b 5. b 44 b.5 9. b 4.2 b 53 b 1 1. b 3.6 b a.3.5 a a a Rosewell, N.M. 8 Silty clay loams 7.95 a.39 a 95 a < 6.55 a Tallahassee. Fla. winter summmer sand 1.5 a.1 a > 99 a a. a > 99 a a.2 a a Total phosphate concentration, b Orthophosphate concentration Figure 1. 하수처리를위한인공습지활용개념도 ( 건교부, 24). 유속을감소시켜부유물질의침전을유도 (Figure 11) 한다. 환경적으로는저니토 (sediment) 에산소를공급하여미생물에의한분해를활성화시키고, 미생물이서식할수있는넓은표면적을제공하여미생물막이형성되도록도와준다. 이와함께수중생물의산란장, 양육장, 은신처로서의생태적기능을갖는다. 이용되는수생식물은생활형태에따라정수식물, 부엽식물, 침수식물, 부유식물등이있다 (Figure 12). 우리나라에서자생하는수생식물은약 136종으로생활형태별로볼때정수 Figure 11. 정수식물에의한인처리개념도. 식물 45.6%, 부엽식물 21.3%, 침수식물 28.7%, 부유식물 4.4% 로알려져있다. 이러한식생을이용한처리는겨울철온도변화에따른처리효율의저하, 성장후식물의제거와관리문제등여러문제가있으나수질정화목적이외에야생동물서식지, 자연학습공간, 습지복원등의친환경적기능을제공하는장점을가지고있다. 특히삶의질향상에대한최근의사회적, 18 공업화학전망, 제 14 권제 5 호, 211

하 폐수중의인제거기술 Figure 12. 하천의지형구분과식물대구분 ( 환경부, 21). 시대적요구에따라오염하천의복원과생태하 천조성시오염물질의정화방법으로많이이용 되고있다. 6. 조류배양에의한하ㆍ폐수의인처리 오일쇼크이후재생에너지등대체에너지개발에대한사회적관심이높아지고있는가운데최근조류를배양하여바이오연료를생산 (Figure 13) 하기위한여러연구가진행되고있다.

특히조류는팜 (palm), 콩등다른식물에비해성장이빨라단위면적당바이오연료생산량이더많은특징을가지고있다 (Table 7). 식물성플랑크톤과같은조류를원료로한바이오연료생산기술은대체에너지확보와이산화탄소저감을동시에달성할수있는대표적인친환경기술이며삼면이바다로둘러싸인한국의경우매우유리한사업으로평가 ( 삼성경제연구소, 29) 된바있다.

8 하 폐수중의인제거기술 Figure 12. 하천의지형구분과식물대구분 ( 환경부, 21). 시대적요구에따라오염하천의복원과생태하 천조성시오염물질의정화방법으로많이이용 되고있다. 6. 조류배양에의한하ㆍ폐수의인처리 오일쇼크이후재생에너지등대체에너지개발에대한사회적관심이높아지고있는가운데최근조류를배양하여바이오연료를생산 (Figure 13) 하기위한여러연구가진행되고있다. 조류를배양하기위해서는질소와인등의영양염류가필요한데축산폐수와같이고농도의질소, 인함유폐수를조류배양액으로이용하면바이오연료의생산과동시에하ㆍ폐수의정화가가능하다 (Figure 14). 조류는광합성을하는식물로생체량의상당부분이지질로구성되어있어이의대량배양을통하여에탄올, 부탄올, 탄화수소등의액체연료와메탄및수소등의기체연료를생산할수있다. 특히조류는팜 (palm), 콩등다른식물에비해성장이빨라단위면적당바이오연료생산량이더많은특징을가지고있다 (Table 7). 식물성플랑크톤과같은조류를원료로한바이오연료생산기술은대체에너지확보와이산화탄소저감을동시에달성할수있는대표적인친환경기술이며삼면이바다로둘러싸인한국의경우매우유리한사업으로평가 ( 삼성경제연구소, 29) 된바있다. 미국과유럽, 일본 (NIRE : National Institute for Resources and Environment) 등외국여러나라와우리나라의한국에너지기술연구원에서는조류배양시영양염류인질소, 인의공급원으로하ㆍ폐수를활용하는방안에대한연구를수행한바있 Figure 13. 조류배양에의한바이오연료생산. Figure 14. 하ㆍ폐수를이용한조류배양과바이오연료생산. 다. 또여러외국연구기관에서광반응기를이용한조류의대량배양방법, 적정조류종의분리, 바이오연료추출방법및조류를이용한온실가스저감에관련한연구를진행하고있다. 광합성을하는특성을가진조류를배양할때공기와이산화탄소를첨가하여조류생체량변화와질소, 인등의영양염류섭취효과에대해조사 KIC News, Volume 14, No. 5,

공기를사용한 때와비교하여이산화탄소를주입하여조류를배 양한경우, 생체량 (VSS : Volatile Suspended Solid) 은 4.6 배증가하고배양액의인농도는 1/1 로현 저하게인농도가감소되었다. 이결과로부터조 류배양을위한영양염류공급원으로하ㆍ폐수를 이용하면오염된하ㆍ폐수의정화는물론조류에 의한이산화탄소흡수가가능함을알수있었다.

9 기획특집 : 인제거기술 Table 7. 재료별바이오디젤생산량비교 Feedstock Yield (gallons/acre) Algae 1, Palm 65 Mustard 14 Rapeseed 11 ~ 145 Soya 4 ~ 5 출처 : Biodiesel 22 : A global market survey (2nd edition), USA (28) 한결과를 Table 8 에나타내었다. 공기를사용한 때와비교하여이산화탄소를주입하여조류를배 양한경우, 생체량 (VSS : Volatile Suspended Solid) 은 4.6 배증가하고배양액의인농도는 1/1 로현 저하게인농도가감소되었다. 이결과로부터조 류배양을위한영양염류공급원으로하ㆍ폐수를 이용하면오염된하ㆍ폐수의정화는물론조류에 의한이산화탄소흡수가가능함을알수있었다. 또한증식된조류로부터는화석연료를대체할수있는바이오연료생산이가능하여지구온난화방지와함께수질정화의목적을달성할수있어일석삼조의효과를얻을수있을것으로기대된다. 미국을비롯한선진국에서는이에대한국가차원의연구는물론기업체에서도세계시장을선점하기위한연구가활발히진행되고있다. 7. 맺음말 호소의부영양화방지와조류의대량번식을억제하기위해서는수중의인처리가필요하다. 본고에서는하ㆍ폐수중의인처리기술로물리ㆍ화학적처리, 생물학적처리, 토지처리및식생처리, 그리고조류배양에의한인처리기술및동향에대하여살펴보았다. 이들처리기술중식생에의한처리는관리상의문제와겨울철온도에변화에따른효율저하등여러문제가있음에도불구하고삶의질향상에대한사회적요구와환경친화적기술이라는장점을가지고있어비점오염원의처리는물론하 Table 8. 공기와이산화탄소주입에따른조류성장및질소, 인제거효과비교 ( 단위 : mg/l) Items Air sparged CO 2 enhanced VSS 13 6 NH + 4 N 25 < 1 PO 3+ 4 P 3 <.3 Photo 주 ) 1. 조류배양 5 일후결과 2. VSS : Volatile suspended solid ㆍ폐수의고도처리를위한방안으로앞으로도많이연구되고이용될것으로생각된다. 또조류의대량배양을통한하ㆍ폐수의영양염류처리기술은대체에너지확보와이산화탄소저감을동시에달성할수있는고부가가치의기술로판단된다. 여러선진국에서는이에대한국가차원의연구는물론기업체에서도연구가활발히진행되고있는실정이다. 따라서이제는우리나라에서도조류배양에의한하ㆍ폐수중질소, 인처리와관련된환경친화적기술을개발하기위해보다적극적으로노력하고연구에투자할때라고생각된다. 이기술은영양염류처리를위한새로운기술인동시에바이오에너지생산, 온실가스감축및탄소배출권거래등새롭게형성되고있는미래의세계시장에서선진국과나란히경쟁하기위해반드시필요한것이다. 참고문헌 1. H. Holtan, L. KampNielson, and A. O. Stuanes, Phosphorus in sediment, water, and soil : an overview, Hydrobiologia, 17, 19 (1998). 2. C. W. Deakyne et al., Pilot Plant Demon 2 공업화학전망, 제 14 권제 5 호, 211

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<342DB1E2C8B9C6AFC1FD2DC0CCC0BABDC D E687770> 기획특집 : 인제거기술 생물학적인제거기술동향및발전방향 이은실 최창식고등기술연구원청정에너지팀 Technical Trend and Developmental Direction of Biological Phosphate Removal Eun Sil Lee and Chang Sik Choi Clean Energy Team, Institute for Advanced Engineering