활성오니법의 이론 및 운전시 유의사항

활성오니법(活性汚泥法)의 이론 및 운전시 유의사항

1) 기본원리

폐수가 담겨져 있는 폭기조에 공기를 주입하는 동시에 교반을 하게 되면 미생물군(호기성균+원생동물)이 점차적으로 면(綿)과 같은 덩어리狀의 부류물인 floc을 생성하는데 이렇게 floc을 형성한 미생물군은 페수중의 용해성 및 부유성의 오염물질(주로 유기물)을 흡착한 후, 동화작용(同化作用) 및 이화작용(異化作用)(활성오니의 증식 및 유기물의 가스화등)을 거쳐 오염물질을 정화(안정화)시킨다.

이러한 안정화작용을 진행시키는 한편 생성된 floc은 비중이 커져 침강성을 갖게 된다. 뒤따라 floc을 포함한 폐수(혼합액)를 폭기조에서 정지상태에 있는 침전지로 이송하게 되면 floc은 용이하게 침전지의 저부로 침강하여 정화된 상등수와 분리하게 된다. 이렇게 침강된 floc은 미생물의 집합체이며 활성오니 그 자체이다. 이것을 통상 오니라고 호칭한다.

활성오니법의 기본구성은 폭기조와 조내의 공기공급을 위한 송풍설비 및 처리수와 오니를 분리하는 침전지 그리고 침전 오니의 계(系)외인출과 반송을 위한 펌프설비이다. 이러한 장치를 이용한 폐수의 정화는 활성오니에 의한 오염물질(유기물질)의 산화(酸化) 즉 생물화학적작용(同化 및 異化作用)을 이용하는 한편 여기에다 물리적인 침강분리작용을 더한 것으로 된다.

폐수와 활성오니를 서로 접촉시키면, 우선 폐수속에 용해되어 있는 유기물질을 활성오니가 섭취하게 되며 섭취한 유기물은 체내(體內)에서 분해(생물화학적산화)하게 된다. 분해과정에서 얻어진 영양분 및 energy는 ① 활성오니의 운동 ② 세포분열(새끼치기)에 사용한다.

한편 활성오니는 일반동물들이 호흡에서 탄산가스를 그리고 생리작용에서 기타 배설물을 체외로 배출하는 것과 같이, 탄산가스, 물 및 질산화물을 배출한다. 이렇게 보게되면 활성오니는 유기물이 대부분인 폐수를 식물로 섭취하여 무기물(탄산가스, 물등)로 변화시켜 놓은 것으로 된다. 이렇게 부패하기 쉬운 유기물을 안정된 무기물로 전환시키는 작용을 폐수의 안정화라고 한다. 활성오니법에서 유기물질을 무기물질로 전환시키는 율은 약 40%정도로 볼 수 있다. 따라서 활성오니의 정화작용은 안정화와 고액분리(固液分離)(잔여 60%)라고 말할 수 있다. 여기에서 고액분리라고 함은 침전지에서 활성오니의 침강을 말한다.

2) 제거(除去) BOD량과 미생물량

미생물의 영양원은 BOD, COD등의 오염지표로 표시할 수 있으나 BOD로 표시하는 것이 일반적으로 되어있다. 또한 미생물의 양은 활성오니법에 있어 폭기조내의 부유물질 농도인 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)로 표시한다. 그리고 폭기조의 용량은 이 영양원의 량(F kg/일)과 미생물의 량(M個)의 比로 표시되며, F/M比는 1개의 미생물이 어느정도의 영양을 필요로 하는가를 나타내는 것으로서 kgBOD/kgMLSS·일로도 표시된다.

이러한 것을 BOD-SS 부하라고도 한다. 지금 오수중의 0.3㎏의 BOD를 1일에 처리하는데 있어 1㎏의 MLSS가 필요하다고 치고, BOD-SS부하를 Lr라고 하면 Lr=0.3㎏BOD/일 ÷ 1㎏MLSS = 0.3㎏BOD/㎏MLSS/일로써, 이때의 폭기조의 용적을 V㎥, MLSS농도가 2,000㎎/ℓ라고 하면 V x 2,000g/㎥ x 10-3 = 1㎏ MLSS ∴ V = 0.5㎥로 되며, 폭기조단위용적당 1일 몇 ㎏의 BOD를 처리하였는가를 보게되면 0.3㎏ BOD/일÷0.5㎥=0.6 ㎏BOD/㎥/일 … (BOD 용적부하). 따라서 BOD용적부하 Lb는 Lb=Lr x MLSS x 10-3 로서 얻어진다.

활성오니법에 있어 BOD부하는 가장 중요한 것의 하나이며 유입수량 및 질이 항상 일정한 것이 좋으나 변동은 거의 피할 수 없는 것으로서 사람도 과식을 하게되면 설사를 일으키고 적을 때는 영양실조를 가져오는 것과 같이 수질, 수량의 변동은 폐수정화의 주역인 미생물 활동에 큰 영향을 주게 된다.

처리방식별 BOD 부하

처 리 방 식	BOD-SS부하	BOD용적부하(㎏/㎥/일)
	(㎏/SS100㎏/일)	표 준 치	범 위
표준활성오니법	20 ∼ 40	0.6	0.3 ∼ 0.8
분 주 폭 기 법	20 ∼ 40	0.8	0.4 ∼ 1.2
오니재폭기법	20	1.0	0.8 ∼ 1.4
장 기 폭 기 법	3 ∼ 5	0.2	0.15 ∼ 0.25
산 화 지	3 ∼ 5	0.2	0.1 ∼ 0.2

3) 폭 기(曝氣)

폭기의 목적은 flog에 산소를 공급하는 일과 폭기조내 혼합액을 교반(攪拌)하여 균일하게 함으로써 활성오니법의 처리효과를 높이는데 있다.

폭기조내의 활성오니를 적절하게 관리하기 위하여 활성오니의 산소이용속도(율)과 같거나 그 이상의 속도로 산소를 공급하지 않으면 아니된다. 폭기가 부족하면 활성오니의 침강성이 나빠지거나 때로는 부패를 가져오게 되나 과다하게 되면 활성오니가 개어져 세분(細分)되는 수가 있다. 폭기조내 혼합액의 산소이용속도(Υr)는 단위시간당의 이용산소농도( ㎎O₂/ℓ/hr)로 표시된다. 또한 산소이용속도계수(Kr)는 단위시간당 MLSS(g)당의 이용속도( ㎎/O₂/g/hr)로 표시된다.

일반적으로 폭기조의 유입구에서 MLDO가 0.5∼1.0㎎/ℓ, 유출구에서 2∼3㎎/ℓ이상되게 유지하여야 한다.

폭기조의 송기량은 처리방식에 따라 다르나 표준활성오니법은 유입폐수량(하수량)에 대하여 3∼7배량이 적당하다. 그러나 활성오니의 산소요구량은 수온, 수질, MLSS등에 따라 크게 다르므로 MLDO를 적의 측정하여 적절한 MLDO를 유지할 수 있도록 송기량을 조절할 필요가 있다.

폭기조의 송기는 산소를 공급하는 외에 조내의 교반이 있으므로 소기의 MLDO를 얻었다 하여 송기량을 지나치게 감소하면 조내 교반이 모자라 floc 형성에 지장을 초래하여 처리수를 악화시킬 우려가 있다. 또한 송기량을 필요이상으로 과다하게 되면 과잉공기로 되어 활성오니에 악영향을 줄뿐더러 쓸데없이 동력만 소비하게 된다.

일반적으로 송기량의 조절은 현장 DO메-타에 의한 자동제어를 하지 않는 한 유입수량과 수질의 변화에 따라 아침·저녁 2회정도 조절하는 것이 보통이다.

처리방식별 운전관리조건

조 건 처리방식	MLSS (㎎/ℓ)	송 기 량 (流入水量倍)	폭기시간 (時)	오니반송율 (%)
표준활성오니법	1,500∼2,000	3 ∼ 7	6 ∼ 8	20 ∼ 30
Step aeration법	2,000∼3,000	3 ∼ 7	4 ∼ 6	20 ∼ 30
Contact stabilization법	2,000∼3,000	12이상	5 이상	50 ∼ 100
장기폭기법	3,000∼6,000	15이상	16 ∼ 24	50 ∼ 150
Modified aeration법	400∼ 800	2 ∼ 4	1.5 ∼ 2.5	5 ∼ 10
고속에어레이션침전법	3,000∼6,000	5 ∼ 8	2 ∼ 3	50 ∼ 150
산화구법	3,000∼4,000	-	24 ∼ 48	50 ∼ 150

4) 미생물의 환경조건

가) 물리적 환경

(1) 온도

호기성미생물(활성오니)이 생산하는 산소를 매개로 하여 유기물이 분해되나 산소는 온도에 따라 그 활성도에 따라 영향을 받게된다. 토양균을 주체로 하는 호기성미생물의 최적온도는 15∼25℃라고 알려져 있다.

(2) 산소

호기성미생물의 호흡에는 수중에 녹아있는 용존산소가 필요하며, 폭기조의 유출구쪽의 용존산소가 2ppm 정도로 필요하다.

(3) pH

미생물세포가 증식함에 따라 최종생산물의 생성에 의하여 pH가 변화하며, 또한 유입수의 변화에 따라 pH가 달라진다. 호기성미생물의 최적 pH는 6.0∼8.0이다.

(4) 침투압(浸透壓)

염분농도가 높은 유기성폐수는 침투압이 높아져 활성오니의 세포내 수분을 빨아내어 세포형성을 유지하지 못하게 됨으로써 호기성미생물의 발육이 양호하지 못하게 된다. 이러한 까닭에 해수가 폐수에 혼합될 때에는 처리조건이 불리하게 된다. 보통 하수처리에서의 염분허용농도는 Cl-로 쳐서 15,000㎎/ℓ,NaCl치로서 30,000㎎/ℓ이하이다. 이때 받아드릴 수 있는 농도의 변화폭은 5,000㎎/ℓ/Cl- 이하로 되어야 한다.

(5) 일광(日光)

일반적으로 저영양미생물인 활성오니는 일광을 필요로 하지 않는다.

(6) 저해물질(沮害物質)

미생물의 발육을 저해하며 때에 따라서는 살균작용을 하는 화학물질(독물)이 있는데 그 종류는 다음과 같다.

중금속 : Pb, Hg, Cr, Mn, Cu, Zn

알 콜 : 메칠알콜

산·알칼리: Hcℓ, H₂SO₄, CH₃COOH, Ca(OH)₂, NaOH, NaCO₃, CaO

할로겐 : Cℓ₂, Br₂, I₂

기 타 : 포름알데히드, 크로로포롬, 과망간산카리, 오존, H₂O₂, Cn, C6H5OH,

계면활성제, 에칠아민, 에칠지아민 등의 유기화합물, 각종 항생물질

나) 생물적 환경

(1) 순화(馴化;순치(馴致),순응(馴應))

생물이 외계의 환경조건에 따라 그것에 적합하게 변화하는 성질을 적응이라 한다. 미생물을 생리적으로 불리한 환경에서 점차 익숙하게 되면 어느정도까지는 그 환경에서 살아가게 되는데 이러한 것을 순화(馴化)라고 하나 적응의 일종이다. 혹종의 화학물질을 활성오니로 처리하는데 이 방법을 사용하는 경우가 있다.

(2) 영양(營養)

영양물이 세포내로 침투하는 속도는 영양의 조성과 상태에 따라 다르다. 사람에게 영양이 필요한 것과 같이 활성오니도 C, N, P외에 K, Na, S, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Co, Mn 등의 미량성분이 필요하다. 보통 하수중에는 이러한 미량성분이 포함되어 있는데 특히 BOD:N:P의 비를 중시하여 많은 연구결과가 나와있다.

폐수중의 BOD, N 및 P의 최적바란스

연 구 자	BOD : N	BOD : P
Butterfield	16 : 1	40 : 1
Logon	20 : 1	40 : 1
Sawyer	20 : 1	-
Amberg	-	60 : 1
Helmers	17 : 1	100 : 1
Haffingth	19 : 1	81 : 1

5) 제어 지표

가) BOD 부하

유지관리시에는 이들 영향인자를 포함하는 유기물(영양원)과 활성오니미생물의 비(比)를 사용하며 유지관리의 지표로서 활성오니미생물을 폭기조내의 SS로, 그리고 유기물을 BOD로 표시하여 BOD/SS부하로서 사용한다. 부하(負荷)라 함은, 처리대상물이 처리장치 또는 환경에 대하여 어느 정도의 부담을 주는가 하는 것으로 예컨대 폐수중의 BOD를 활성오니로 제거코자 할 경우 해당 폭기조에 대하여 어느 정도의 BOD가 걸리는 가를 폭기조에 대한 BOD 용적부하(容積負荷)라고 한다. 실제로는 폭기조의 용적부하란, 폭기조의 용적 1㎥에 걸리는 BOD량(단위·㎏)으로 표시한다. 예컨대, 200㎥의 용량을 가진 폭기조에서 BOD 1,000ppm의 폐수를 120㎥ 처리할 경우, 이 폭기조의 용적부하를 구하게 되면 1일간에 유입하는 BOD량은 120㎥ x 1,000g/㎥ = 120㎏으로 되며, 이 BOD량이 200㎥의 폭기조에 1일당 부담으로 걸리게 되므로 그 용적부하는 120㎏÷200(㎥)=0.6(㎏/㎥/일)로 된다. 단위는 ㎏/㎥/일로 표시한다.

나) BOD-SS 부하

폐수중의 유기물(영양원)을 BOD로, 활성오니미생물을 폭기조내의 SS로 표시하게 되면 BOD량과 생산량과의 관계, 유지관리상의 지표등으로 유리하게 사용할 수가 있다.

BOD-MLSS부하란, 미생물집단 MLSS/㎏에 대하여 1일간에 유입되는 BOD량의 비를 나타낸 수치이다. 예컨대, 90㎥의 폭기조에 1일간에 BOD 1,500ppm의 폐수가 80㎥ 유입하며 이 때의 폭기조내의 MLSS가 4,000ppm이라고 하면 BOD- MLSS부하는 다음과 같이 된다.

즉, 1일 유입 총 BOD량을 구하면 1,500g/㎥ x 80㎥ = 120㎏으로 되며, 폭기조내의 MLSS량은 4,000g/㎥ x 90㎥ = 360㎏으로 된다. 따라서 BOD-MLSS負荷(Lss)는 Lss= 120/360 = 0.33㎏/㎏ 이 된다.

어느 범위까지는 BOD용적부하가 적을수록 BOD제거율이 커진다. 또한 BOD-MLSS부하 역시 적을수록 즉 미생물량이 많을수록 BOD 제거율은 커진다.

다) 오니지표

SV …… Sludge Volume (활성오니침전율)

SVI …… Sludge Volume Index (오니용량지표)

SDI …… Sludge Density Index (오니밀도지표)

SVI는 1g의 활성오니부유물이 점하는 용량을 ㎖수로 표시한 것으로서 다음과 같 이 계산된다.

SVI = SV(%) x 10,000 / MLSS(ppm)

즉, SVI는 SV 30분 침전시험과 MLSS로 구한다. 30분침전시험(SV)는 폭기조의 혼합액을 30분간 정치하여 두었을 때의 활성오니의 용적%이며, 1ℓ의 메스실린더 또는 Imhoff Cone에 혼합액을 넣고 30분후에 고액의 경계면을 눈금으로 읽고 %로 표시한다.

(1) SVI

SVI는 활성오니의 침전특성(沈降壓密性)을 나타내는 것으로서, 최종침전지에서의 오니의 분리가 잘 이루어지는가를 점검하거나 반송오니량을 결정하는데 쓰여진다. SVI의 값은 보통 50∼150범위에 있는 것이 좋으나 여러 가지 영향인자가 있으므로 수치의 평가 및 적용에 있어서는 주의할 필요가 있다.

오니반송은 폭기조내의 MLSS의 조정, 즉 활성오니미생물의 적량을 유지하기 위한 중요한 조작이며 MLSS를 정하고 오니반송량을 결정한다. 오니반송량의 증감에 따라 MLSS농도(㎎/ℓ)의 적정유지가 가능하게 된다. SVI등은 폭기조내의 혼합액(보통 유출구 부근에서 채취한다)에 대하여 측정하는 것이므로 다음과 같이 표현하는 것이 알기가 쉽다. 즉, SVI = SV(V/W%) / MLSS(W/V%) = SV(㎖) x 100 / MLSS(㎎/ℓ) 이다.

SVI 는 그 값이 적을수록 침전이 빠르며, 클수록 침전이 나쁜 것으로 된다. 보통 SVI=100 전후이면 안전하며, 아 때의 BOD-MLSS 부하는 0.2∼0.4㎏BOD/㎏MLSS/日로 된다.

(2) SDI

SDI는 활성오니를 30분간 정치하였을 경우 오니침전량 100㎖중에 포함된 활성오니부유물을 g수로 표시한 것이다. 따라서 SDI = 활성오니부유물(㎎/ℓ)/활성오니침전율(υ/υ%) x 100 = 100 / SVI

라) 오니반송

폭기조에 있어서는 활성오니(미생물, M)와 유입수중의 유기물(식물, F)의 비(比)가 주요한 관리지표로 된다. 이 F/M비를 나타내는 방법으로서 보통 BOD-SS부하가 사용되나, BOD-SS부하의 목표치를 어떻게 선택하는가에 따라 처리방식 및 정화정도등이 결정된다. 유입 BOD량에 따라 반송오니량을 조절하여 폭기조내의 미생물량(MLSS)을 변화시켜 BOD-SS부하를 각각 그 목표치에 맞도록 한다.

BOD-SS부하는 과다하게 되면 유기물의 일부가 처리되지 않은채 유출하게 되며, 너무 낮을 때는 활성오니의 내성호흡의 비율이 높아져 floc의 성상이 나빠지므로 어느 쪽이나 처리효율이 저하한다.

활성오니법에 있어 폭기조내의 DO가 적절하면 나머지는 MLSS의 적량관리와 반송오니량의 조절만이므로 반송오니는 중요한 조작조건으로 된다. 반송오니는 폭기조내의 MLSS를 적량유지하기 위하여 조절하는 것이며, 여기서 말하는 적량이란 처리조건인 오니부하가 폭기조내에서 유지되어야 하는 필요 MLSS의 농도인 것이다.

반송오니량을 결정하는 때는 여러 가지 식이 있으나 하나의 예를 들면 다음과 같다. : 여기에서, 1일 유입폐수량을 Q㎥, 유입폐수의 SS를 Sppm, 폭기조내의 MLSS를 Mppm이라 하고, 반송오니의 SS를 Sppm, 반송오니량을 Qr(㎥/일)라고 하면 :

Qr(㎥/일) = (M-S)Q / (R-M)

여기에서 1일 유입폐수량을 600㎥, 유입폐수의 SS를 800ppm, MLSS를 5,000ppm 그리고 반송오니의 SS를 9,000ppm 이라고 하면 1일간의 반송오니량은 Qr = (5,000-800) x 600 / (9,000-5,000) = 630(㎥/일) 여기에서 반송율 Rr(%)은 Rr(%)= 오니반송량(㎥/일)/유입오수량(㎥/일) x 100에서 Rr(%) = 630/600 x 100 = 105%로 된다.

마) 잉여오니량

폭기조내에서는 활성오니가 빨리 증식하므로 반송오니량을 일정하게 하여도 반송오니농도가 높아지므로 MLSS가 증가하며, SV도 높아진다. 반송오니농도가 너무 높아지면, 증가한 활성오니는 최종침전지에 퇴적하게 된다. 따라서 MLSS를 적정한 범위로 유지하면서 최종침전지에 필요이상의 오니퇴적을 방지할 수 있도록 증식한 활성오니를 잉여오니로서 별도로 인출하여 오니처리시설로 보내야 한다. 여기에서 잉여오니인출량은 다음과 같이 추정한다. 만약, 폭기조용적을 1,000㎥, 현재의 MLSS를 3,500ppm, 관리MLSS를 3,000ppm 및 반송오니의 SS를 8,000ppm이라고 하면, 잉여오니인출량

Q = 1,000 x (3,500-3,000) / 8,000 = 62.5 ㎥로 된다.

6.미생물 관할에 의한 처리상태 진단

생물성 : Vorticella, Epistylis

Opercularia, Carchesium, Aspisca

생활상태 : Floc에 고찰 or Floc의 주변에서 생활

Floc상태 : 크고 단단하며 분산상태의 균은 없다.

 

양호할때

생물명 : Fungi, 대중형-

생물명 : Litonotus - Amoeba

Chilodonella Euplotes

Oxytricha Oxytrica

생활상태 : 대형으로 Stentor, Colepes

부유형 Litonotus

Floc상태: 중간 중간 Spirostomum

크고 단단한 Amphileptus

Floc과 작은 Floc F/M비가 F/M비가 Arcella

분산상태의 크다가 작아 Euglypha

세균이공존한다. 낮게될때 상태악화 Difflugia

할때 Anthophysis

생활상태:대형으로부 유형 또는 포복형

Floc상태:전체적인압 밀이 나쁘고 일부 분산상태

 

나 쁠 때

생물명 : Bodo Oikomonas, Monas

Pleuromonas, Cyclidium

Uronema, Colpidium

Colpoda, Paramecium, 소형 Amoeba, 대장균

생활상태 : 소형일 부유성이며 부착성

Floc상태 : 미세하게 흩어져 있고 분산성 세균이

대단히 많다.

7.폐수의 성상과 활성슬러지 처리

1. 수질분석 항목

① 온 도

② 색, 냄새

③ BOD

④ CODMN (CODCr)

⑤ pH

⑥ SS

⑦ T - N

⑧ P

⑨ 유 분

⑩ 염 류

⑪ 중 금 속

⑫ 유해물질

2. 폐수조성 농도의 요점

① BOD/CODMN> 1: 활성슬러지 처리 적용 가능함.

② BOD/CODCR> 0.6 : 활성슬러지 처리 적용 가능함.

③ BOD : N : P = 100 : 5 : 1 의 영양 balance 가 좋다.

④ N, P 이외의 염류, 중금속은 자연계에 함유되어 있는 양으로 충분하다.

⑤ pH : 폭기조내에서 6∼8

⑥ 온도 : 폭기조내 온도 20∼25℃가 최적이지만 최저 15℃이상, 최고 30℃ 이하가 요망된다.

⑦ SS : 성상에 따라 다르지만 500ppm이하가 요망된다. 1,000ppm까지가 한도며 500ppm 이상에서는 전처리를 하여 제거하는 것이 좋다. 잉여슬러지 배출량에 관계된다.

⑧ 유분 : 동식물유 50ppm이하, 광물유 20ppm이하로 한다. n-Hexane 추출물질로서 50ppm까지는 지장이 없지만 그 이상은 전처리제거.

⑨ 염류 : 식염농도는 해수(3%까지) 수준까지는 그다지 영향이 없다.

Na2SO4 도 같은 양상이지만 염류는 폭기조입구 농도변동에 대책을 요한다.

⑩ Phenol : 특수한 활성슬러지 순양의 경우 200∼250ppm까지 가능

⑪ CN : 특수한 활성슬러지 순양의 경우 20∼30ppm까지 가능

⑫ 일반적으로 활성슬러지로 처리되기 쉬운 물질 : 유기산, 당류, 에스테르, 측쇄상의 알콜, 알데히드, 케톤류, TCA회로중의 물질 및 주변물질, 측쇄화합물

⑬ 활성슬러지로 처리가 곤란한 물질 : 염소화합물, 니트로화합물, 포화탄화수소, 방향족, 쇄상으로 알킬기를 가지는 화합물, 쇄상으로 탄소이의 원소를 가지는 측쇄화합물

⑭ 중금속 : 수ppm으로 잉여슬러지를 빼내는 경우는 영향이 없다. 20ppm까지가 한계농도이다.

⑮ H2S : 5ppm으로 영향이 있고 10ppm이상에서는 많은 해를 끼친다.

8. 폐수처리장에서 비정상적인 상태

1. 활성슬러지가 미숙성된 경우

가. 현미경 관찰시 미생물의 수가 적고, 침전조 상등액이 탁하다.

나. 유영성 소형 편모충류의 발견이 많이 되고 활성슬러지의 형성이 진행되는 현상

(원인)

1) 유입폐수의 조성, 농도의 변동폭이 크고 활성슬러지가 안정되지 못함.

2) 폐수중의 영양성분이 결여됨.

3) 폭기조의 용량이 부족하다.

4) 폭기조내의 pH조절이 되어 있지 않다.

5) 합성세제의 유입이 많다.

(대책)

1) 폐수의 조성 및 농도의 변동을 적게하고, 영양분의 농도가 균일하도록 영양분을 투여한다.

2) 폭기조의 용량을 크게하던가 체류시간을 길게한다.

(원폐수 배출량의 감축운전 및 폭기조 투입 폐수량을 줄인다. - 생산부서와 협조)

3) 20일 이상 상기 지침대로 운전하여도 별 효과가 없을때는 Seeding 및 방류하수의 표충에 기생하는 Sludge를 투여한다.

2. 변색·변질

가. 흑색 : 통기량부족, 활성슬러지의 혐기성 산화로 부패진행

(대책) 통기량을 증대하고 반송슬러지 양을 늘린다.

나. 백색 : 사상성균의 다량증식, 섬모충류의 대량발생

폭기조 유입폐수의 SS성분중 섬유류 성분이 많다.

 

3. 팽화현상 (Bulking sludge)

가. SVI 200이상 운전시

나. 사상성균이 많이 관찰될 때

다. 급격한 유기물 농도(부하)의 화 및 고부하

라. 폐수의 수질이 부패되었을 때

마. 폐수중 유지 함유량이 높다.

바. 독성물질이나 합성세제의 유입

사. 유량 및 수질의 급격한 변동

아. 영양원중 N.P의 Balance 결여

자. DO의 부족

차. MLSS의 과대농도 운전

카. 최종침전조에서 폭기조간의 반송슬러지 라인의 체류시간 증대로 인한 혐기성화

타. 총 CI 농도의 급격한 변동

파. 유기성 폐수중 무기질이 소량 혼입

하. 계절에 따른 수온의 변화

1) 운전조작법

가) 폭기조내 MLSS농도를 적정유지하고 F/M Balance를 0.35 이하로 유지

나) 반송슬러지의 반송율을 적정유지

다) 폭기조내 DO농도의 증대

라) 유기성 폐수내 무기질의 농도가 적을시 CaCO3 투입

마) 활성슬러지의 재포기후 공급

바) 계절의 변화에 따른 수온변동을 적게 할 것.

2) 대책

가) BOD부하를 반감시킨다.

나) 폭기조의 체류시간을 증대시킨다.

다) 염유농도를 희석수를 이용 희석시킨다.

라) 활성슬러지의 중량 개량제 투입 (소화슬러지, 규조토, 탄산칼슘)

마) 폭기조의 DO농도 증대

바) 침전조의 Surface loading을 적게 한다.

사) SVI는 200이내 유지

아) MLSS농도는 일정하게 유지하고 반송슬러지양을 증가시킨다.

자) 침전조 Surface loading은 직접 증가시킨다.

 

9. 부상슬러지 (Rising sludge)

가. 요 인

1) Imhoff Cone에서 일차 침전된 슬러지가 1∼3시간후 다시 부상 활성슬러지가 과도히 질산화가 이루어져서 질산염중 O2를 질산화 세균이 소모하고, N2, CO2의 gas가 슬러지의 밀도를 감소시킨다.

2) 활성슬러지가 해체하여 침전조 수면에 부상

3) 침전조 벽이나 바닥에 축적된 슬러지가 혐기성 분해에 의하여 가스가 발생되고 슬러지의 표면에 부착하여 부상

4) SVI가 높고 잉여슬러지 인출량이 부적시 부상

5) 희귀종의 미생물의 성장

가) 활성슬러지중 고착성 섬모충류의 발생

나) 사상성균의 직경이 커지고, 지방을 함유하는 부패성균의 성장

6) 침전조의 수면부하가 높고, 반송비가 적으며, 침전조내에 슬러지의 축적이 많을시 부상

나. 방지대책

1) 침전조의 유효수심을 적게 할 것.

2) 일년에 1∼2회 침전조 청소를 할 것.

3) 반송슬러지양을 증대시키고 슬러지가 붙어있는 기계의 속도를 높일것.

4) 일시적으로 폭기조의 통기량을 줄일 것.

 

10. 부패현상

가. 슬러지가 흑색으로 변한다.

나. 기존의 각종균이 유황세균군으로 바뀐다. (Beggiatoa, Thiothix)

다. H2S gas가 5ppm이상 검출된다.

(대책) (1) 유입폐수중 유황화합물의 폭기조투입을 억제

(2) 폭기조에 통기량을 증대시키면서 H2S gas를 배출

(3) pH 4이상에서 기계 교반하여 H2S gas를 배출하고 DO가 2∼3ppm 정도되면 폐수를 유입시킨다.

11. 해체현상 (Disintegration)

(현상)

가. 슬러지중 폐수를 정화하는 세균이 사멸되고 해체되어 조그만 조각이 되어 떠오름.

나. 침전조 상등맥의 pH가 약산성으로 떨어진다.

다. 반응이 정지되어 폐수의 BOD, COD, SS, T-N등이 그대로 폭기조와 침전조를 통과하여 효율이 저하된다.

라. 부패균이 급속히 증식한다.

(원인)

가. 유해물질의 유입.

나. F/M비가 0.1이하로 BOD부하가 감소하며 생물 밀도는 과다함.

다. F/M비가 0.4이상으로 BOD부하가 과대하며 생물 밀도는 과소함.

라. MLVSS 농도가 낮고 통기량이 과잉.

마. 아메바 소형 편모충류등의 특수 원생동물이 이상증식.

바. NaCl 농도가 높다.

사. 산성 완충 부가가 크다.

아. ABS 합성세제의 유입증가.

자. 과도한 폭기조내의 기계적 교반

차. 폐수계통의 조성이 변동.

(대책)

가. 생산조절 해야함.

나. Seeding 해야함.

다. 폭기조내 통기량 감소.

라. 과소 BOD부하일 경우 유입폐수량 증가.

 

12. 이상 산성화 현상

(현상)

가. 침전조 상동액 pH산성화.

나. 과소 BOD부하운전.

다. 폐수중 유기성N, 무기성N 의 자기산화.

NH4생성 (NH4 →NO2→NO3)

(대책)

가. NaOH를 이용 pH를 7.0∼7.6으로 조정.

나. 폭기조내의 통기량 감소.

다. 폭기조 입구 폐수유입량 증대.

라. MLSS의 증대, 반송슬러지양의 증대.

 

13. 활성슬러지법의 현장관찰기술

1. 침전조 (Sedimentation Tank)

가. 양호한 경우 : 상징액의 수질이 양호하고 맑은 청색

나. 악화 경우 : 상징액의 색상이 탁하고 어둡다.

독성물질의 유입, 슬러지의 부상 및 거품발생 영양물질(BOD)의 과부하로 인하여 폭기조의 처리 불능으로 인한 침전조 표면에 슬러지 부상

다. 혐기성 부패 : 폭기조의 체류시간 장기화 및 침전조에서 잉여슬러지양 인출 부족에 의한 슬러지의 부패

슬러지가 덩어리로 군데군데에서 떠오르며 슬러지의 색상이 검은색이며 기포가 포함되어 있다.

( 1년에 1∼2회의 청소 실시할 것 )

2. 폭기조 (Aeration Tank)

폭기조의 색상은 유입된 폐수의 함유 색소에 의해서 변화될 수 있으나 대체로 맑은 갈색으로 순기되는 부분에서 흰색의 거품이 생기면서 반대 방향으로 밀리며 혼합되는 순간 거품이 소멸되어야 한다.

가. 흰색 거품이 깨지지 않고 반대쪽에 쌓일 경우

SRT가 너무 짧다. SRT를 길게하기 위하여 반송슬러지 유입량을 증대시키는 반면 BOD부하를 줄인다.

(원수 유입량을 줄여준다) 체류시간을 길게 한다.

Spray Nozzle을 통하여 냉각수를 spray 하여 소포시킨다.

나. 갈색거품이 깨지지 않고 반대쪽에 쌓일 경우 SRT가 너무 길다. 반송슬러지 유입량을 감소시키고 탈수를 계속 실시하면서 BOD 부하를 증대시켜 체류시간을 감소시킨다.(이때는 폭기조 표면에 거품있는 슬러지의 부상 발생)

갈색거품의 원인은 SRT의 과잉증대 및 원수유입중 표면장력이 큰 유지분이 유입될 경과 발생되므로 집수조및 혼합에서 폭기를 충분히 하고 F/M비를 0.35이하로 조절한다.

다. 결론 : 폭기조 및 침전조의 체류시간 및 F/M비, BOD 용적부하에 맞도록 운전하여야 함.

3. 폭기조에 유입하는 폐수의 농도(BOD, COD)가 급격히 상승할 때

가. 반송슬러지양을 늘려서 운전하여야 하나 이때는 폭기조 체류시간이 단축된다.

나. 폭기조 체류시간이 단축되면 활성슬러지 생물상의 변화가 일어나서 처리효율에 악영향이 나타나고 생물상의 변화는 곧바로 SVI의 상승을 나타나게 한다.

다. 반송슬러지양이 증가하면 폭기조의 MLSS가 상승되므로 폭기조내의 DO공급을 증가하여야 한다.

라. 폭기조에서 MLSS 농도가 상승하여 침전조로 유입되면 침전조 바닥에서 혐기성으로 변할 확륙이 크므로 잉여슬러지 배출량을 늘려야 한다.

마. 반송슬러지양이 많을 경우 폭기조의 정상상태를 유지하기 위하여 폭기조유입 발생량의 0.7∼2.0배의 반송슬러지를 공급하여야 한다.

4. 폭기조에서 과폭기일 때

가. DO는 대체적으로 2∼4ppm 유지

나. 침전조에서 부상한다. (과폭기에 의한 질산화반응) - 통기량 감소

다. 활성슬러지가 과도하게 산화되어 처리수중 현탁현상 발생

라. 침전조 바닥이나 벽에 잉여슬러지가 충적되어 혐기성 분해(침전조의 잉여슬러지양을 많이 배출하여 체류시간을 줄인다)

14. 운전관리면에서의 중요점

1. 폐수의 수질분석관리

가. 활성슬러지법은 미생물처리방식(생화학적 반응에 의한 정화)이기 때문에 BOD에 근거하여 고찰하는(설계, 관리기술)것이 좋다.

나. BOD, CODcr은 분석시간이 오래 걸리기 때문에 BOD, CODMn의 상관관계를 구하여 CODMn법으로 관리하는 것이 편법이다.

다. CODcr는 HgSO4, Ag2SO4를 사용하며 CODMn 산성법은 Ag2SO4를 사용하는 것으로 약품비가 고가이기 때문에 CODMn 알칼리법으로 계속사용함이 좋다.

단, 법규제상 CODMn 산성법을 지정하고 있기 때문에 CODMn 산성법 사용을 요한다.

2. 저류조의 관리사항

가. 전처리 (최초침전지를 설치하는 경우도 잇따. pH조절)의 구실

나. 폐수의 수질변동을 흡수한다. (농도, 유량)

다. BOD부하 변동폭 30%이하로서 18시간의 체류시간이 요망된다.

라. 폐수중에 S화합물이 혼재하면 집수구멍에서 혐기성으로 되기 때문에 저류조의 공기교반을 중지하면 액성이 혐기적으로 되어 H2S가 발생한다. 폭기조의 활성슬러지가 상하게 되는 경우가 있어서 주의를 요한다.

3. 폭기조의 관리사항

가. 폭기조내의 온도유지, pH관리가 상당히 중요하다.

pH는 6∼8의 범위가 일반적으로 되어 있지만 6.7∼7.3의 pH 범위로 조절한다.

나. 폭기조내 용존산소(DO)는 1∼4ppm이 유지되도록 공기공급량을 조절한다.

다. 1) 활성슬러지법 처리를 행하는 경우 인위적으로 제어하기 어려운 조작조건

가) 혼입물질(폐수조성)

나) 수온

2) 활성슬러지법 처리를 행하는 경우 인위적으로 제어되는 조작조건

가) 폭기조 유입량, 농도

나) pH

다) 공기공급량(DO)

라) MLSS농도 (SVI)

마) 반송슬러지양

바) 영양원 첨가

라. BOD부하와 pH에 대하여

1) 과부하의 경우

제거효율이 저하와 동시에 폭기조내의 DO가 떨어지고 처리수의 pH는 약 알칼리성으로 상승하는 경향을 나타낸다.

2) 부하가 낮은 경우

제거효울은 변하지 않지만 폭기조내 DO는 과폭기 경향으로 상승하고 처리수의 pH는 약산성쪽으로 떨어지는 경향을 나타낸다. 이것은 폐수중에 함유되어 있는 NH+4 가 세균의 자기소화에 의하여 생성하는 NH4가 산화되어 NH4→NO2→NO3로 되어 처리수의 pH가 떨어지는 것으로 설명된다. 그러나 폭기조내에서 NO3까지 산화반응이 진행된다고는 생각되지 않는다.

마. MLSS농도는 중요한 관리사항이다.

1) 슬러지부하, SVI에 관계한다.

2) 폐수기질농도/MLSS농도 비에 의한 활성슬러지의 응집성(침전성)이 변한다.

3) MLSS농도가 높은 쪽이 폭기조입구의 충격부하에 강하다.

15. 침전조의 관리사항

침전조는 설계상 활성슬러지 floc의 부정형의 불확정요소를 취급하는 만큼 경험적인 요소가 상당히 많다. 수면부하(㎥/㎡·일)가 설계에 관여하는 기초적인 요소로 되어 있지만 체류시간의 관점으로 보면 월류부하(m/m·일)의 계산도 해볼 필요가 있다.

가. 체류시간은 1.5∼3시간 이지만 폭기조로부터의 혼합액은 침전조로 균등하게 유입되는 것이 수리학적으로 좋다.

나. Floc이 침전조 내부에 축적되면 혐기적으로 되어 슬러지부상의 원인이 되며 처리수의 수질을 나쁘게 하기 때문에 구조를 검토하여 보는 것이 좋다.

다. 침전조는 연 1∼2회 정도는 비워서 토사, 이온교환수지 입자등을 제거하는 것이 절대 필요하다.

마. 반송슬러지펌프는 1개 예비로 두어 반송률을 30∼200%까지 변화가능 하도록 하여 이상현상에 대처하는 것이 좋다.

16. 실험실 test에 의해 얻어지는 설계 Data

1. 폐수의 수질분석

가. 활성슬러지법 적용성 유무의 판단

나. 영양 balance 의 검토와 거품발생 물질의 혼입 검토

다. 희석의 필요성, 불필요성의 판단

라. 폐수의 수질변동폭으로부터 저류조의 크기 결정

2. 폐수의 중화곡선 작성

가. 중화에 필요한 산, 알칼리의 양

나. 산, 알칼리의 비용 계산

3. 활성슬러지 BOD부하

가. 최고 한계치와 최적치의 추정

나. 폭기조 용적의 결정

4. 슬러지부하 : 폭기조내 활성슬러지농도(MLSS) 의 결정

5. SV30과 슬러지의 침강속도

가. 침전조 면적의 결정

나. 슬러지 침강성의 판단(SVI)

6. 제거율

가. 처리효율 평가

나. 성능, 수질보증사항과의 균형

7. 영양원 첨가

가. 영양 balance로부터 영양소의 필요성

나. 영양소 약품비용의 계산

8. 잉여슬러지의 생산량

가. 부생성슬러지양의 결정

나. 여과성의 판단

다. 응집제의 선정

라. 여포, 탈수기의 기종 선정

9. 활성슬러지에 대한 페수처리관리자의 견해

몇 가지 예외는 있지만 최근까지 활성슬러지의 공학모델은 미생물 성장원리에 근거해 왔다.

활성슬러지 배양균은 TSS, VSS 와 같은 변수들에 의해 측정되고 언급되어진다. 이들 변수들의 결정은 생존력있고 활성있는 미생물 유기체 함량을 잘 반영하는 활성슬러지 성분을 측정함으로서 행해진다. 이들은 단백질, 탄수화물, DNA, ATP 측정과 생존세포 및 O2소모율, dehydrogenase 활성도와 같은 측정을 포함한다.

1. 활성슬러지의 미생물특성

1) 활성슬러지의 미생물 특성은 다음과 같은 이유 때문에 조사 되어진다.

a. floc을 형성하는 유기물 특성을 결정하기 위해

b. 특정반은(질소화, 인섭취)을 확인할 수 있는 미생물의 특성 성장속도, 생리적특성을 알아보기 위해

c. 활성슬러지의 고액분리에 영향을 주는 미생물의 특성, 성장속도, 생리적특성을 알아보기 위해

2) 활성슬러지의 floc구조

a. 전형적으로 floc형성이 잘되고 침전성이 좋은 활성슬러지는 입자크기의 범위가 광범위 하다.

b. 특별히 큰 floc(직경100㎛이상) 은 불규칙적인 형태를 지니는 경향이 있다. 활성슬러지 floc구조는 사상균에 의해 제공되는 생물응결 및 구조망에 근거를 두고 있다. 이러한 관점은 활성슬러지의 현미경 관찰에 의해 입증된다.

2. 활성슬러지에 있어서 고액분리 문제

a. 고액분리의 많은 문제점은 floc구조와 관련된다. 분산된 성장은 미생물구조와 생물응결이 나쁠 때 초래된다. 활성슬러지에 있어서 점성기포생성은 floc이 기포에 부착하여 표면으로 부유하게 하는 사상균 Nocardia sp 때문이다.

b. 몇 명의 조사자들은 사상균의 총괄적인 수준을 결정하였는데 이결정은 사상균의 수 및 길이에 의해 결정되었다.

결과는 다음과 같다.

ㄱ) 사상균의 길이가 길어져도 활성슬러지 침전특성에는 큰 악 영향을 끼치지 않는다

ㄴ) 사상균의 종류가 다르면 슬러지 침전성에 끼치는 영향도 다르다. 어떠한 사상균은 bridging에 의해 침전특성을 방해하며 어떤 사상균은 floc구조를 분산되게 한다.

3. 활성슬러지에 있어서 과잉의 사상균성장 원인

여러 종류 사상균의 출현은 폐수특성, 조작조건등과 상호 관련되어 있다.

1) 낮은 DO

a. 완전혼합 활성슬러지 폭기조에 있어서 낮은 DO값과 관련된 사상균 성장을 억제하는데 요구되는 DO농도는 F/M비의 함수이다.

b. 구획된 폭기조에 대해서 낮은 DO 사상균의 억제는 첫번째 폭기조에 있어서 DO농도와 F/M비와 관련되어 있다.

c.. type 1701과 S.natans과 같은 사상균은 낮은 DO에서 성장속도가 floc을 형성하는 유기물 보다 높기 때문에 DO값이 낮을 때 매우 잘 성장한다.

2) F/M비가 낮을 때의 Bulking

F/M비가 낮을 때 발견되는 미생물은 M.parvicella, H.hydrossis, 등이다.

매우낮은 F/M비에서의 Bulking은 회분식 혹은 층류식 시스템에서보다 완전혼합 연속식 폭기조에서 더욱더 일어나기 쉽다.

3) 정화조 폐수

Farquhar, Boyle, Merkel, Tomlinson, Bruce, chamber 등은 정화조 폐수처리가 bulking의 원인이라고 보고하고 있다. 정화조폐수는 고농도의 황화수소 및 휘발성 유기산을 함유한다. Farqhar Boyle은 유입수에 황화수소가 부가되면 Thiothrix에 의해 슬러지 Bulking을 유발할 수 있다고 한다.

정화조 폐수를 예비 폭기함으로서 황화수소, 휘발성 유기산을 제거하여 Thiothrix bulking을 제거할 수 있다고 보고되어 있다. 정화조 폐수를 처리할 때 bulking에 관여하는 3종류의 사상균을 관찰할 수 있다(Thiothix, Beggiaton).

이들은 무기황의 산화로부터 성장에너지를 얻는다.

4) 영양소가 부족한 폐수

Bulking은 질소 혹은 인이 부족한 폐수 처리에서 뿐만 아니라 미량원소가 부족한 폐수에서도 일어난다.

질소가 부족한 활성슬러지 폐수처리에 있어서는 M.parvicella등이 발견되며 인이 부족한 폐수처리에 있어서는 H.hydrossis이 발견된다.

또한 H.hydrossis은 영양소가 부족한 양조장폐수 및 석유화학 폐수에서 관찰되며 S.natans은 영양소가 부족한 낙농폐수에서 관찰된다.

5) 기타요소

폭기조 내의 pH가 낮으면 fungi에 의해 bulking이 일어난다. H.hydrossis은 소금폐수와 관련되며 저온에서 S.natans에 의한 Bulking 및 고온에서 사상균에 의한 Bulking현상이 관찰되고 있다.

17. 활성슬럿지법 (Activated Sludge)

활성슬럿지 법은 호기성 조건하에서 생물학적으로 하수를 처리하는 방법이다. 폭기는 압축공기를 사용하는 경우, 기계적인 경우, 두가지를 결합하는 경우를 들수 있다.

표준활성슬럿지 공법의 단점을 보완하기 위하여 접촉안정법(contack tank), 단계식 폭기(step aeration)활성슬럿지법과 장기폭기 활성슬럿지법(extended aeration)으로 변화되어왔다.

모든 활성슬럿공법은 폭기조내에 일정량의 용존산소가 요구되며 폭기조내에서의 체류시간, 충분한 MLSS, 침전성, 슬럿지의 용적지수(Sludge Volume Index, SVI) 또는 슬럿지의 밀도지수(Sludge Density Index, SDI), 원수의 5일 BOD, 1차 및 최종 침전조의 유출수와 총 공기 사용량등이 필요하다.

1. 폭기조내의 용존산소 (DO)

용존산소(DO)를 테스트(test)하는 시험으로 가장 합당하고 쉬운데다가 가장 용이하고 극히 간단한 방법을 사용한다.

용존산소(DO) 실험검액이 없을 때 채취하는 방법의 윤곽을 Standard Methods 12판 413페이지에 제시된 실험방법은 하천수, 하수와 공장폐수에 적용된다. 이것은 황산구리-술퍼민산법으로 검액에 황산망간, 알카리성 요오드와 칼륨 아지드화 나트륨용액을 가하여 실험하는 것이 보통이다.

폭기조내에서 온도에 따른 용존산소(DO)의 포화퍼센트를 알고자 할 때 용액의 온도를 잰 곳에서 검액을 채취한다. 또 다른 방법은 검액을 채취한 후 즉시 온도를 읽는다.

2. 슬럿지 용적지수(Sludge Volume Index : SVI)

슬럿지 용지수(SVI)는 30분, 침전후 1g의 활성슬럿지(activated sludge)가 차지하는 부피를 ml로 나타낸 값이다.

폭기조내의 혼합액(mixed liquor)은 1ℓ의 혼합액을 1,000ml 실린더에 넣어서 30분 침전시킨 후 침전한 부유물이 차지하는 부피를 말한다.

부유고형물질(SS)는 혼합액(mixed liquor)검액의 일부분으로 보통 10ml검액이 사용된다.

이들 둘을 미리 결정한 후에 활성슬럿지(activated sludge)과 부유고형물질(Suspended Solids : SS)의 침전성을 계산한다. 그렇지만 혼합액(mixed liquors)내의 부유고형물질(SS)를 보다더 신속한 실험방법은 Standard Methods 12판 540페이지에 제시된 알루미늄 접시방법이다.

혼합액(mixed liquors)을 30분 침전시킨후의 부피(ml)

SVI = × 1,000

혼합액(mixed liquors)을 부유고형물질(SS) (mg/ℓ)

SV(30분간 침전시 슬럿지 부피 : ml/ℓ)

( SVI = × 1,000 )  MLSS(mg/ℓ)

예제)) MLSS 3,000mg/ℓ

SV 300ml 300 × 1,000 = 100

SVI 1,000

슬럿지 용적지수(SVI)는 100 또는 이보다 적을때가 침전성이 양호하고, 지수가 40일 때 슬럿지가 침전이 되지 않고 지수가 200이상 일때는 슬럿지 벌킹(bulking)이 일어난다.

3. 폭기조내에서의 체류시간 (detention time)

폭기조의 부피 = 448,800gal(1,699㎥)

유 량 = 1mgd (3,785㎥/day)

448,800gal × 24hr 10,771,200

= = 10.77hr (또는 10시 46분)

1,000,000gal 1,000,000 또는 4,488 × 105gal × 24hr = 10.77hr

1× 106gal 1,699㎥ × 24hr/day

( = 10.77hr) 3,785㎥/day

폭기조내에서의 체류시간을 정확하게 구하려면 폭기조내로 반송된 슬럿지의 양을 고려해야한다. 유량의 25% (또는 250,000gal 946.3㎥)가 반송되어 운영된다고 가정하면 식은 다음과 같다.

폭기조 부피(gal) × 24hr

유량 + 반송슬럿지(gal)

예제)) 폭기조의 부피 448,000gal (1,699㎥)

유 량 1,000,000gal (3,785㎥/day)

반송슬럿지 250,000gal (946.3㎥)

448,000gal × 24hr 10,771,200

= = 8.62hr

(1,000,000 + 250,000)gal 1,250,000

또는 4.48 × 105gal × 24hr 10.77 × 106hr

= = 8.62hr

(1× 106gal) + (0.25× 106)gal 1.25× 106

1,699㎥ × 24hr

= 8.62hr

(3,785㎥) + (946.3㎥ )

4. 슬럿지 일령 (Sludge Age)

슬럿치 일령(sludge age)는 폭기조내의 MLSS량을 유입수내의 SS량으로 나눈 값을 말한다. 단위는 일(day)로 구해진다. 폭기조 부피(milgal) ×혼합액 부유고형물질(MLSS)×8.341b/gal 나누기 유량(mgd)×1차 유출수의 SS(mg/ℓ) ×8.341b/gal)이 요구된다. 폭기조부피와 하루 유량은 같은 단위로서 : gal(갈론) 또는 mil gal(미리갈론)이다.

폭기조부피 MLSS(mg/ℓ)

× 유량 1차 유출수의 SS(mg/ℓ)

예제))

폭기조 부피 224,400gal = 2.244 × 105 (849.4㎥)

MLSS 2,000mg/ℓ= 2.0 ×103

유 량 1mg d = 1.0 × 106 (3,785㎥/day)

1차유출수의 SS 120mg/ℓ= 1.2 ×102

0.2244mil gal ×2,000mg/ℓ 448.8

= 1.0mg d ×120mg/ℓ 120

= 3.74일 (슬럿지 일령)

또는

2,244× 105gal× 103×2mg/ℓ 4.488× 102

= = 3.74일

1.0 ×106gal×1.20 × 102mg/ℓ 1.20×102

849.4㎥ ×2,000mg/ℓ 1,698,800

= day

3,785㎥/day×120mg/ℓ 454,200

= 3.74 day

5. 폭기조 1,000ft3(1,000㎥당 BOD부하(파운드 kg)

폭기조 1,000ft3(1,000㎥당 BOD부하는 보통 파운드(kg)로 나타낸다.

유량(mgd) ×8.34 1b/gal × 1차 유출수의 BOD(mg/ℓ)× 1,000ft3 나누기 폭기조의 부피(ft3)

예제))

폭기조 부피 30,000ft3 (849㎥)

1차 유출수의 BOD 120mg/ℓ

1.0mil gal × 8.34 1b/milgal × 120 × 1,000ft3

30,000ft3

1,000,800

= 1b = 33.4 1b

30,000

또는

1 × 106gal × 8.34 1b/106gal × 120 × 102 ×1 ×103ft3

3 × 104ft3

10.0 × 105

= = 3.34 × 101 = 33.4 1b

3×104

3,785㎥/day×120mg/ℓ×1,000㎥ 454,200,000g/day

=849㎥ 849

454,200kg/day

=849

= 534.98kgBOD/1,000㎥-day

6. BOD(1b)당 필요한 총 공기량

이 값은 보통 BOD(1b)당 총공기량(ft3)으로 나타낸다.

1일 사용되는 공기량 (ft3)

유량(mgd) × 8.34 ×1차 유출수의 BOD(mg/ℓ)

예제))

1일 공기 사용량 900,000ft3 (25,470㎥)

유 량 1.0mgd (3,785㎥/day)

1차 유출수의 BOD 120mg/ℓ

900,000ft3 900,000

= 900ft3공기량/ 1b BOD

1.0×8.34×120 1,000

25,470㎥ 25,470,000

=3,785㎥×120mg/ℓ×kg/1,000g 454,200

= 56.07㎥ 공기량/kg BOD

7. 폭기조내에서의 혼합액부유고형물질(MLSS) 최대 값 산출 예

반송슬럿지의 부피(gal 또는 mgd)을 결정한다.

하수의 유량(gal 또는 mgd)을 결정한다.

1ℓ의 그래듀어티드에서 30분 침전시킨 슬럿지의 부피를 계산하여 SVI = 100으로 가정한다.

폭기조내에서 SS의 최대값을 계산하기 위하여 다음 식을 이용한다.

반송슬럿지(mgd) × 1000ml 유량(mgd) + 반송슬럿지(mgd)

= 1ℓ의 그래듀어티드 실린더에 넣어서 30분 침전시킨 후 침전한 슬럿지의 부피(ml)_

예제)

유 량 1,000,000gal = 1.0mgd (3,785㎥/day)

반송슬럿지 400,000gal = 0.4mgd (1,514㎥/day)

SVI 100gal

0.4mgd 400ml

×1,000ml = (1.0 + 0.4)mgd 1.4

= 286(ml)

1ℓ실린더에 넣어서 30분 침전시킨 후 침전 한 슬럿지의 부피

1,514㎥/day ×1,000ml = 286 (ml)

(3,785 + 1,514)㎥/day

MLSS의 최대값은

30분간 침전시 슬럿지 부피 ×1,000

슬럿지 용적지수(SVI) 286ml × 1,000 = 2,860mg/ℓSS 100