Geotextile bag과 오존을 이용한 어류 양식장 배출수 최적 처리 조건 평가

Abstract

양식 수산물에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있으며, 그에 따라 수산물 생산을 위한 양식장에 대한 수요는 증가하고 있다. 현재 국내 양식업의 대다수는 유수식 양식시스템으로 운용되고 있으나, 해당 양식 과정은 환경문제의 문제를 일으킬 수 있다. 이에 대한 대안으로 환경으로의 영향이 상대적으로 적은 순환여과식양식시스템(RAS)를 들 수 있다. RAS는 발생하는 배출수의 양이 유수식 양식시스템에 비해 크게 적을 뿐만 아니라 양식 폐수의 배출 경로가 한정되어 관리하기가 용이하다는 장점이 있으나, 하나의 시스템 내의 물을 반복 수처리하는 과정에서 외부로 방출되는 배출수 중에는 고농도의 고형물 및 용존 물질이 축적되므로 외부 환경으로의 영향을 저감하기 위한 방법 마련이 필요하다. 이에 본 연구에서는 RAS에서 발생하는 배출수의 효율적 처리 방안을 도출하기 위하여 양이온성 유기 고분자 폴리머 응집제, geotextile bag, 그리고 오존을 이용한 배출수 처의 적정 처리 조건을 평가하였다. 폴리아크릴아미드로 구성된 응집제로 배출수를 처리한 결과, 해수 양식장의 배출수는 4 μL/g TSS의 폴리머 투입과 2분 동안의 혼합처리, 담수 양식장 배출수는 2 μL/g TSS의 폴리머 투입과 1분 동안의 혼합 처리를 실시하였을 때 배출수의 수질이 가장 효율적으로 개선되었다. 도출된 적정 처리 조건으로 폴리머를 처리한 배출수 시료에 12.5, 37.5, 75, 150, 300 mg O3/g TSS의 오존 부하를 가한 결과, 해수 배출수 시료와 담수 배출수 시료 모두 37.5 mg O3/g TSS의 오존 부하를 가했을 때 수질이 가장 효율적으로 개선되었다. 앞서 도출된 일련의 배출수 최적 처리 조건을 해수 RAS 및 담수 RAS에 설치된 pilot 규모의 배출수 처리 시스템에 적용하고, oxygen cone을 이용하여 오존 가스를 배출수에 용해시키며 수처리를 실시한 결과, 해수 RAS 및 담수 RAS 배출수의 pilot 규모 배출수 처리 시스템에서 처리된 배출수는 jar test에서 도출된 오존 부하량보다 적은 18.75 mg O3/g TSS의 오존 부하량 조건에서도 효율적인 수질 개선이 이루어진 것으로 나타났다. 또한 pilot 규모의 배출수 처리 시스템에서 사용된 geotextile bag 내에 축적된 고형물의 입도를 분석한 결과, 본래 geotextile bag의 공극으로 여과할 수 없는 크기의 고형물이 확인됨으로써 폴리머 응집제의 운용이 미세 고형물 포집 제거에 효과적으로 작용함이 확인되었다.|The demand for marine products from around the world is increasing. With this increase in demand, there is also an increase in demand for seafood produced not only by fisheries but also by aquaculture. However, as the number of aquaculture farms increases, so does the problem of wastewater from these farms becoming a source of pollution and polluting the environment. When wastewater from aquaculture farms is discharged without proper treatment procedures, eutrophication may occur in the marine area into which the wastewater is discharged. Therefore, in this study, the conditions for appropriate treatment of aquaculture farm effluent using polymer coagulants were investigated. Sludge from settling tanks in olive flounder(Paralichthys olivaceus) and rainbow trout(Oncorhynchus mykiss) farms was collected and diluted with distilled water to a concentration of 1 g TSS in a 250 mL glass flask. The diluted effluent samples were mixed with a polymer coagulant(ZetagTM 9168FS, Delaware, USA), and the particle sizes of the solids in the samples were analysed using a particle size analyzer(Mastersizer 3000, Malvern, United Kingdom). In addition, the removal efficiencies of TAN, NO2-N, NO3-N, TN, TP, TOC, COD, TSS, and turbidity were investigated. The study consisted of four experiments: In the first experiment, the optimal dose of polymer coagulant was determined(experimental doses 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, and 30 μl). In the second experiment, the optimal reaction time was investigated at the optimal dose found in the first experiment(experimental reaction times: 0, 1, 2, 4, and 8 minutes. In the third experiment, the appropriate ozone treatment amount of wastewater that has been filtered with a polymer and a geotextile bag was investigated(ozone loading amount 12.5, 37.5, 75, 150, 300 mg O3). Overall, The results of the experiment showed that the most efficient results were obtained when a polymer coagulant was added at a ratio of 4 μL coagulant to 1 g TSS at a reaction time 2 minutes for the effluent from the seawater aquaculture farm. And about freshwater farm effluent, the most efficient results were obtained when 2 μL of coagulant was added at a reaction time of 1 minute. Water temperature had some effect on polymer coagulant effectiveness, but when considered based on the general aquaculture water temperature range for fish, there was virtually no change in polymer coagulant efficiency with water temperature. There was a slight difference in the water treatment results using a polymer coagulant, but there was no sufficient effect on the filtration efficiency of the geotextile bag. As a result of O3 treatment at the jar test scale, 37.5 mg O3 loading amount per 1 g TSS of both seawater and freshwater effluent sample was found to be appropriate. As a result of the demonstration of a effluent treatment system in which all of the above conditions were applied, it was found that an amount loading of 18.75 mg O3 per 1 g TSS for seawater wastewater and freshwater wastewater, which is more than the amount of O3 derived from the jar test, are suitable for seawater and freshwater aqaculture effluent, respectively.