스페인 코로도바대학교(University of Cordoba ; UCO)의 연구팀이 수행한 연구는 기계적 폭기에 의한 하수 오염을 감소시키는 것이 집약적인 시스템보다 악취 화합물을 적게 방출한다는 것을 증명했다. 또한 가지치기와 슬러지 퇴비로 채워진 바이오 필터의 사용이 처리장의 악취 영향을 최소화하기 위한 효율적인 시스템이라는 것을 입증하는 또 다른 연구가 수행되었다.

도시 하수처리장의 악취는 기술이 수년간 해결하려 했던 사회적 문제 중 하나다. 이러한 유형의 기반 시설의 제어 및 관리 시스템은 특히 하수처리장 근처에 사는 주민들의 삶의 질에 직접적인 영향을 미치는 이 폐기물의 환경 및 냄새나는 영향을 최소화하는 데 주의를 기울였다.

생명공학이 고안해낸 최신 시스템 중에는 그 효과를 입증함으로써 돌파를 시도하는 두 가지가 있는데, 그것은 바로 기계적인 통풍(mechanical ventilation)과 생물여과(biofiltration)이다. 두 연구 모두 코르도바대학의 두 과학팀에 의해 수행된 두 개의 독립적인 연구에서 평가되었으며, 『공정안전 및 환경보호 저널(journal Process Safty and Environmental Protection)』에 게재되었다.

첫 번째 연구는 에스피엘(Espiel)과 빌라비시오사(Villaviciosa)의 두 코르도반(Cordoban) 마을의 하수처리장(WWTP ; wastewater treatment plant)에서 실제 규모로 수행된 작업에 대해 설명하고, 두 번째 작업은 코르도바대학교 화학공학 구역의 시설에서 운영되는 파일럿 스케일 바이오 필터(pilot scale biofilter)의 작동에 대한 분석을 설명한다.

첫 번째 연구에서, 하수의 다른 생물학적 처리를 분석한 결과, 에스피엘 하수처리장(Espiel WWTP)에서 사용되는 장기간 폭기의 활성 슬러지라고 불리는 과정이 빌라비시오사에서 사용되는 회전 디스크 시스템보다 주민당 약간 더 높은 악취를 방출한다는 것을 증명할 수 있었다.

에스피엘 하수처리장의 시스템은 또한 하수처리를 위해 더 효율적이고 집약적이며 적절한 조건화가 가능한 부산물인 슬러지를 더 많이 발생시켜 순환경제 발전에 유리하다. 여기에 슬러지 게놈(sludge genome) 분석 결과 나타난 것처럼 질화(nitrifying)·탈질화 세균(denitrifying bacteria)이 존재하면 하수에서 오염 질소화합물을 제거할 수 있다.

두 번째 간행물은 서로 다른 유기성 폐기물로 채워진 장치에서 악취 화합물을 제거하기 위해 생물여과(biofiltration) 효과를 분석한다. 즉, 가지치기 잔여물만 남거나 처리장 자체의 슬러지 퇴비와 혼합하는 것이다.

이 연구의 결과는 부티르산(Butyric acid)과 같은 물에서 산성 및 가용성 성질의 악취성 화합물을 제거하기 위해 바이오필터를 사용하는 경우, D-리모넨(D-Limonene)과 같은 물에서 교잡성이 적은 화합물을 제거하는 경우보다 효율은 높지만 내구성은 낮다는 것을 보여주었다. 부티르산은 발효 과정에서 생성되는 화합물로 특유의 산미 냄새가 나는 반면, D-리모넨은 감귤류의 냄새를 특징짓는 화합물이다.

UCO(코로도바대학)의 엔젤레스 마틴 산토스(M. Angeles Martin Santos) 화학공학 교수에 따르면 “우리는 연구된 모든 식물들이 정해진 배출 한계를 준수하고 처리 공장의 냄새가 항상 근처 사람들에게 도달하는 것은 아니라는 것을 명심해야 한다”고 말했다.

산토스 교수는 특히 “환경에 의한 오염악취의 전체 이동과 희석 과정이 있는데, 이 과정은 냄새의 인식을 감소시키는 데, 예를 들어 바람은 그들을 분산시킬 수 있다. 따라서 하수관리에 있어 필수적인 측면은 처리장의 위치이다”라고 강조했다.

산토스 교수는 또한 “문제는 도시화와 토지 재획정 결과, 많은 하수처리장들이 인구에 매우 가깝기 때문에 냄새 배출 통제 시스템을 더 갖춰야 한다”고 역설했다.

■ 참고문헌(References)

P. 마르케즈(Marquez), M.C. 구티에레스(Gutierrez), M. 톨레도(Toledo), J. 알하마(Alhama), C. 미찬(Michan), M. A. 마틴(Martin), ‘활성화된 슬러지 프로세스 대 WWTP의 회전 생물학적 접촉기 : 작동 및 슬러지 세균 함량이 냄새 영향에 미치는 영향 평가(Activated sludge process versus rotating biological contactors in WWTPs: Evaluating the influence of operation and sludge bacterial content on their odor impact)’, 『공정 안전 및 환경 보호 저널(journal Process Saf ty and Environmental Protection)』, vol.160, 2022년 4월, 페이지 775∼785면, https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.02.071

P. 마르케즈(Marquez), J. A. 실레스, M.C. 구티에레스(Gutierrez), J. 알하마(Alhama),, C. 미찬(Michan), M. A. 마틴(Martin), ‘후각측정학, 물리화학 및 게놈 접근법의 조합을 이용한 리모넨 또는 부티르산에 오염된 공기의 생물 여과 비교 연구(A comparative study between the biofiltration for air contaminated with limonene or butyric acid using a combination of olfactometric, physico-chemical and genomic approaches)’, 『공정 안전 및 환경 보호 저널(journal Process Saf ty and Environmental Protection)』, 제160권, 2022년 4월, 페이지 362∼375면, https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.02.024

[원문보기]

The study of two wastewater treatment plants in Cordoba with different technology evaluates their odoriferous impact

The research developed proves that degrading wastewater pollution by mechanical aeration emits fewer odorous compounds than intensive systems. Additionally, another study has been carried out that demonstrates that the use of biofilters filled with pruning and sludge compost are efficient systems to minimize the odoriferous impact of the treatment plants.

The smell of city wastewater treatment plants is one of the social problems that technology has been trying to solve for years. The control and management systems of this type of infrastructure have taken care of minimizing the environmental and odoriferous impact of this waste that directly affects the quality of life, especially of those who live near the treatment plants. 

Among the latest systems that biotechnology has been able to devise there are two that try to break through by demonstrating their effectiveness: mechanical ventilation and biofiltration. Both have been evaluated in two independent studies carried out by two scientific teams from the University of Cordoba and published in the journal Process Safety and Environmental Protection. 

The first of these works describes the work carried out on a real scale in the wastewater treatment plants (WWTP) of two Cordoban towns: Espiel and Villaviciosa, and the second, the analysis of the operation of pilot scale biofilters operated in the facilities of the Chemical Engineering area of the University of Cordoba.

In the first work, the analysis of different biological treatments of wastewater has allowed to prove that the process called active sludge of prolonged aeration, which is used in the Espiel WWTP, emits slightly higher odor rate per inhabitant than the system of rotating discs that is used in Villaviciosa. 

Espiel's system is also more efficient and intensive for wastewater treatment and generates a greater amount of sludge, a by-product that can be properly conditioned, thus favoring the development of the circular economy. In addition, as the analysis of the sludge genome has shown, the presence of nitrifying and denitrifying bacteria allows the removal of polluting nitrogen compounds from wastewater.

The second publication analyzes the effectiveness of biofiltration to eliminate odoriferous compounds in devices filled with different organic waste: pruning remains exclusively or mixing them with sludge compost from the treatment plant itself. 

The results of this work showed that when biofilters are used to remove odorous compounds of an acidic and soluble nature in water such as butyric acid, the efficacy was higher but less durable than in the elimination of less miscible compounds in water, such as D-Limonene. Butyric acid is a compound that is generated in fermentation processes, with a characteristic rancid smell, while D-Limonene is a compound that characterizes the smell of citrus.

In any case, and according to M. Angeles Martin Santos, professor of Chemical Engineering at the UCO, "we must bear in mind that all the plants studied comply with the established discharge limits and that the smell of a treatment plant does not always reach the nearby populations. 

There is a whole process of transport and dilution of polluting odors by the environment that causes their perception to decrease. The wind, for example, can disperse them. Hence, an essential aspect in wastewater management is the location of treatment plants. 

The problem is that, as a result of urbanization and land requalification, many treatment plants are very close to populations and, therefore, must be more equipped with odor emission control systems."

References
P. Marquez, M.C. Gutierrez, M. Toledo, J. Alhama, C. Michan, M. A. Martin, "Activated sludge process versus rotating biological contactors in WWTPs: Evaluating the influence of operation and sludge bacterial content on their odor impact", Process Safety and Environmental Protection, vol. 160, April 2022, pp 775-785, https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.02.071.

P. Marquez, J. A. Siles, M.C. Gutierrez, J. Alhama, C. Michan, M. A. Martin, "A comparative study between the biofiltration for air contaminated with limonene or butyric acid using a combination of olfactometric, physico-chemical and genomic approaches", Process Safety and Environmental Protection, vol. 160, April 2022, pp 362-375, https://doi.org/10.1016/j.psep.2022.02.024.

[출처=코로도바대학교(https://www.uco.es/servicios/actualidad/noticiasactualidaddia/item/145158-el-estudio-de-dos-estaciones-depuradoras-de-aguas-residuales-de-cordoba-con-distinta-tecnologia-evalua-su-impacto-odorifero?lang=es&idU=1&acm=_3510) / 2022년 4월 19일자 보도자료]