활성슬러지법의 설계 활성슬러지의 설계변수 SRT (고형물체류시간 : Solids Retention Time)  활성슬러지의 설계변수 SRT (고형물체류시간 : Solids Retention Time) ⇨ SRT는 반응조, 이차침전지, 반송슬러지 등의 처리장 내에 존재하는 활성슬러지가 전체 시스템 내에 체재하는 시간을 의미한다. ⇨ SRT의 설정은 활성슬러지 중의 특정한 미생물의 증식의 가부를 결정하기 때문에 활성슬러지법의 하수처리장 설계에 있어 잉여슬러지량의 예측뿐만 아니라 유기물제거 및 질산화반응의 예측에도 이용이 가능하다.

여기서 X : 폭기조 내의 부유물 농도(MLSS) (mg/L) ① 반송 system을 고려하지 않는 경우:                 여기서 X : 폭기조 내의 부유물 농도(MLSS) (mg/L)             V : 폭기조의 부피 (m3)           SS : 유입수의 SS 농도 (mg/L)             Q : 유입수의 유량 (m3/day)       t : V/Q, 폭기시간 (day) * where MLSS (Mixed Liquid Suspended Solids) - 폭기조 혼합액 부유물질 (폭기조내 미생물을 대표)

② 반송 system을 고려하는 경우: 여기에서,        : SRT(일),           : 반응조의 용량(㎥)                  X  : 반응조 혼합액의 평균부유물(MLSS)의 농도(㎎/ℓ)                XW  : 잉여슬러지의 평균 SS 농도(㎎/ℓ)                  XE : 처리수중의 평균 SS 농도(㎎/ℓ)                 Q   : 반응조로의 유입유량(㎥/일),    QW   : 폐슬러지(유)량(㎥/일)                R   : 슬러지반송비,  XR       : 반송슬러지의 SS농도(㎎/ℓ) 만약, 반응조 내의 활성슬러지량(X)에 비해 처리수(유출수)중의 활성슬러지량(XE)을 무시하면

2) 유기물부하 (5-23) ① F/M비 : Ls (㎏BOD/㎏MLSSㆍ일)(=BOD부하, BOD-SS부하) 활성슬러지 미생물은 산화와 동화작용을 통해 하수 중의 유기물을 영양원으로 사용하여 증식하고, 하수 중의 유기물은 산화 분해되어 처리된다. ① F/M비 : Ls (㎏BOD/㎏MLSSㆍ일)(=BOD부하, BOD-SS부하)           : 유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비            : 단위 MLSS당 가해지는 BOD량                             (5-23) 예) Q=10,000㎥/일, BOD=120mg/L, MLSS=2,000mg/L, BOD부하=0.3 Kg BOD/KgMLSS•d 일 때     폭기조의 용적은 ?     폭기조 용적 V=

② BOD 용적부하 : (㎏BOD/㎥ㆍ일) ; 예) 하수량이 1,500㎥/일, BOD가 150mg/L이고 포기조의 용적이 250㎥이라면, BOD용적부하는 ?     계산: BOD용적부하 =

③ HRT ( Hydraulic Retention Time, 수리학적 체류시간)                                여기서,   : 반응조의 HRT(일) 통상 도시하수에서는 유입수의 평균 BOD가 거의 일정하기 때문에 활성슬러지법의 처리성능을 생각하는 경우, HRT와 BOD 용적부하는 서로 반비례 관계에 있는 지표가 된다. F/M비는 경험적으로 처리수의 BOD와 BOD 제거율의 예측 및 공기소비량의 예측을 위한 지표로 사용될 수 있다. 활성슬러지법의 설계 및 관리 지표로서 SRT와 F/M비는 중요한 인자이지만 이들은 유입부하량에 따라 적량의 활성슬러지를 반응조에 유지하기 위한 지표이다. 하수처리장에서는 하수의 정화에 따라 증가하는 활성슬러지를 잉여슬러지로써 공정 외로 방출됨에 따라 SRT 또는 F/M비를 관리하게 된다.

3) 반송률 (R = QR/Q) 활성슬러지법을 통한 하수처리에서는 미생물이 유기물을 분해/섭취하기 때문에 처리에 관여하는 미생물농도가 가장 중요한 조작 조건의 하나로 된다. 그러나 활성슬러지중에는 많은 불활성유기물이 포함되어 있기 때문에 미생물만의 농도를 측정하는 것은 불가능하다. ⇨ 일반적으로 활성슬러지 미생물농도를 대표하는 것으로서 MLSS농도 또는 MLVSS농도를 사용하고 있지만, 유입하수의 조성, 일차침전지에서의 BOD와 SS의 제거율, F/M비, SRT의 대소에 따라 미생물농도, MLVSS농도 및 MLSS농도의 비율이 달라진다. ① 반응조 내의 MLSS농도(X )는 반응조의 고형물수지로부터 계산: 유입수의 SS를 Sss라고 하면, 슬러지의 물질수지는 다음과 같다.

여기서, XR : 반송슬러지의 SS 농도(㎎/ℓ) R : 슬러지반송비 Sss : 유입수의 SS농도 양변을 Q로 나누고 반송율 R=Qr/Q를 대입하고, 유입수의 SS 농도(Sss )는 R•XR 값에 비해 너무 작기 때문에 무시한다면,                         (슬러지 반송비) 여기서,   XR : 반송슬러지의 SS 농도(㎎/ℓ)              R : 슬러지반송비             Sss : 유입수의 SS농도 Ex. 2.28) 반송슬러지 계산 : 폐수량이 1,000m/day이고, 폐슬러지의 농도가 10,000mg/L,  MLSS 농도가 3,000 mg/L의 반송률은?   ① 0.22   ② 0.43  ③ 0.86  ④ 1.72   Ex. 2.29) 유입원수의 SS는 400 mg/L, MLSS는 3,000 mg/L, 반송슬러지의 농도는   10,000 mg/L일 때 폭기조의 MLSS를 유지하려면 반송비를 얼마로 하면 좋은가?   ① 37 %   ② 42 %  ③ 48 %  ④ 60 %   R = (X-Sss)/(XR-X)

② MLSS농도를 유지하기 위하여 필요한 슬러지 반송비와 반송슬러지의 SS농도의 관계는 설정한 MLSS농도가 표준활성슬러지법처럼 비교적 낮은(1,500～3,000㎎/ℓ) 경우에도 반송슬러지의 SS농도가 낮게 되면 슬러지반송비를 100%정도로 할 필요가 생긴다. 또, 장기포기법과 산화지법처럼 MLSS농도가 3,000～4,000㎎/ℓ로 큰 경우에는 반송슬러지의 SS농도를 150～200% 정도로 비교적 높게 유지할 필요가 있다. ③ 활성슬러지법의 운전관리에는 반응조에서의 설정 MLSS농도를 유지하기 위해 이차침전지에서의 활성슬러지의 농축성을 확보할 수 있도록 구조적인 배려를 함과 동시에 활성슬러지의 벌킹이 일어나지 않도록 대책을 강구할 필요가 있다. ④ 일반적으로 동절기의 활성슬러지의 침강성/농축성의 악화에 따라 반송슬러지의 SS농도는 저하되는 경우가 많다. 특히 사상균 벌킹이 일어나는 경우에는 반송슬러지의 SS농도가 현저히 떨어지게 된다.

4) 잉여슬러지 (Qw) 발생량 ⇨ 잉여슬러지량은 유입수 중의 용해성 유기물로부터 전환된 활성슬러지와 유입수 중의 고형물로부터 전환된 활성슬러지량의 합계에서 활성슬러지 미생물의 내생호흡에 따른 자기분해량을 뺀 값으로 구할 수 있다. 여기서,  Qw : 잉여슬러지량 (㎥/일)           Xw : 잉여슬러지의 평균 SS 농도(㎎/ℓ)              Q : 반응조의 유입유량(㎥/일)           V  : 반응조의 용적(㎥)             X : 반응조의 MLSS 농도(㎎/ℓ)             So’: 반응조로 유입되는 유입수의 용해성 유기물농도(㎎/ℓ)           Sss : 반응조로 유입되는 유입수의 SS 농도(㎎/ℓ)             a  : S-BOD에 대한 슬러지전환율(㎎MLSS/㎎BOD)             b  : SS에 대한 슬러지전환율(㎎MLSS/㎎SS)              c : 활성슬러지 미생물의 내생호흡에 의한 감량을 표현한 대수(1/일)              θ : 반응조의 HRT(일) 일반적으로 계수 a, b, c의 값은 다음과 같은 범위이다.            a : 0.4～0.6 ,          b  : 0.9～1.0,          c  : 0.03～0.05

5) 포기조의 용량 포기조 용량은 다음과 같은 순서에 의하여 결정할 수 있다. 잉여슬러지 발생량 (QW)는 SRT로부터 다음과 같이 추정할 수 있다. 5) 포기조의 용량 포기조 용량은 다음과 같은 순서에 의하여 결정할 수 있다. 포기조 용량은 계획하수량, 유입수의 BOD농도, F/M비, MLSS농도, 포기시간등에 의해 정해진다. 포기조의 용량은 변동 인자로서의 유입수의 수질, 처리정도, 제거율, MLSS농도, F/M비 등을 충분히 고려함과 동시에 건설비 및 유지관리비에 유의해서 각 처리방식에 따라서 주어진 포기시간을 고려한 후 결정한다.

① 활성슬러지를 혼합시키기 위해 포기조 내에서의 수류상태를 최적으로 하기 위해 포기조의 폭은 수심의 1～2배 정도로 한다 ① 활성슬러지를 혼합시키기 위해 포기조 내에서의 수류상태를 최적으로 하기 위해 포기조의 폭은 수심의 1～2배 정도로 한다. 특히 선회류식 포기방식인 경우에는 포기조의 형상이 포기조 내의 MLSS 혼합에 매우 관계가 크다. ② 포기조의 폭을 수심에 비하여 너무 크게 하는 경우에는 유체의 흐름이 불균형하게 된다. 또한 폭에 비해 수심을 깊게 하는 경우에는 송기관의 압력이 증대되어 비경제적이다. ③ 포기조에 유입되는 반송슬러지와 유입하수가 충분히 혼합되도록 혼합지점에 포기장치 또는 기계적인 혼합장치, 저류판 등을 설치하는 경우도 있다 ④ 포기조의 수심은 처리장의 면적이 협소한 경우, 어쩔 수 없이 깊게 할 경우도 있으나 수심이 너무 깊으면 구조물의 건설비 등이 늘어나 비경제적이다. 또한 수심이 너무 얕으면 포기 효과를 충분하게 할 수가 없으며 동시에 포기조의 소요면적이 커져서 불리하게 되므로 유효수심은 일반적으로 4～6 m로 하는 것이 적당하다. 수중교반식으로 포기방식을 선정할 경우에는 설치 수심을 4～9 m까지 깊게 할 수도 있다.

6) 슬러지 침강성 * 슬러지 용량 지표 (SVI: Sludge volume Index) - - 슬러지 부피(SV) : 1 L의 혼합액을 Imhoff cone이나 mass cylinder에 넣어서 30분간 침강시킨 후 침전한 부유물이 차지하는 부피 ※ 통상 SVI는 50 - 150일 때 침강성이 양호하며, 200 이상이면 슬러지 팽화(sludge bulking)이 일어난다. SVI 가 크면 침강 농축성이 나쁘다 Ex. 2.26) SVI 계산 : MLSS 농도가 3,000 mg/L의 혼합액을 500 ml 메스실린더에 취해   30분간 정치했을 때의 침강 슬러지가 차지하는 용적은 220 ml였다. 이 슬러지의 SVI는?   ① 73.3   ② 146.7  ③ 500  ④ 600  = (440ml/L / 3000mg/L) x 1000 Ex. 2.27) SVI 계산 : MLSS 농도가 3,000 mg/L의 혼합액을 30분간 침전했을 때의 침강   슬러지가 차지하는 용적은 원래의 40 %일 때 이 슬러지의 SVI는?   ① 66   ② 133 ③ 183  ④ 236  = (400ml/L  / 3000 mg/L) x 1000

7) 폭기량 ⇨ 포기의 목적은 활성슬러지 미생물이 유기물질을 산화하고 새로운 세포의 동화작용에 필요한 산소의 공급과, 포기조 내 혼합액의 교반을 위한 것이다. ① 포기장치의 선택 포기장치는 활성슬러지에 산소를 공급시켜야 함은 물론 포기조를 혼합시켜 포기조 내의 MLSS가 침전하지 않도록 하는 역할을 해야 한다. 여기서,    N    : 산소 이동 속도 (㎏/시)                 KL   : 액경막에 있어서의 총 산소 이동 계수 (m/시)                 A    : 기체-액체 접촉 면적 (㎡)                 DOs   : 기상의 포화용존산소농도 (㎎/ℓ)                  DO   : 액상의 용존산소농도 (㎎/ℓ)

6-4-6. 활성슬러지법의 운전 ◦완전혼합형 반응조는 처리계통에 따라, 형상, 하수의 유입방식, 산기장치 등을 설정 필요  가. 반응조의 종류에 따라 ① 수심이 얕은 반응조와 깊은 반응조 ② 사각형수로와 장원형 무한수로 - 폭기조 체류시간 : 6 -8 시간 F/M 비 : 0.2 - 0.5 kgBOD/kgMLSS․day SRT : 2 - 3 day 2) 혼합방식에 따른 분류 ① 플러그흐름형 반응조 ② 완전혼합형 반응조 ◦완전혼합형 반응조는 처리계통에 따라, 형상, 하수의 유입방식, 산기장치 등을 설정 필요

⇨ 실제 시설에서는 플러그흐름형 반응조의 조건을 완벽하게 설정하는 것이 불가능하기 때문에 일반적으로, 여러 개의 완전혼합형 반응조를 격벽으로 분리하여 단락류를 방지하는 다단완전혼합형 반응조가 채용되고 있다. 나. 반응조의 성능 비교 ⇨ 성능 비교는 반응조 선택과 설계에서 큰 관심사이며, 선택과 설계는 기술자가 결과에 영향을 미칠 수 있는 부분이다. 예를 들면, 처리장은 유입 BOD에 대하여 통상 85%이상의 제거를 요구한다.

원인 : 진한 흑색이며 냄새가 날 때는 혐기성일 가능성이 많다. 대책 : DO 농도를 확인하고 폭기강도를 높일 필요가 있다. 6-4-7. 활성슬러지공정의 문제점 및 대책 ① 폭기조의 색상   원인 : 진한 흑색이며 냄새가 날 때는 혐기성일 가능성이 많다.   대책 : DO 농도를 확인하고 폭기강도를 높일 필요가 있다. ② 폭기조의 이상 난류: 산기장치의 고장 – 산기장치 정비 ③ 폭기조의 과도한 흰거품 원인 : SRT가 너무 짧거나 경성세제(ABS)가 함유되어 있다 대책 : SRT를 증가시키는데 잉여슬러지의 토출량을 감소시키든지 반송슬러지를 증가시킨다. ④ 두꺼운 갈색거품   원인 : 세포가 과도하게 산화되었음을 의미하는데 너무 긴 SRT가 원인이다. 대기온도가 높은 상태, MLSS 농도가 매우 낮을 때   대책 : SRT를 감소시켜 세포의 과도한 산화방지(잉여슬러지 증가, 반송슬러지 감소).

⑤ 슬러지 팽화(sludge bulking)   -. SVI가 200 이상으로 운전될 때   -. 사상균의 과도한 번식   -. 충격부하 : 유기물의 과도한 부하(F/M 비 과대) - 성숙한 활성슬러지 생성이 안됨   -. DO 부족 : 0.5 mg/L 이하 (bacteria 활동 저해)   -. 낮은 pH : pH 6이하   -. 영양분의 불균형(탄소화합물에 비해 N, P의 부족)   -. 낮은 SRT   -. 운전 미숙   대 책   -. BOD 부하를 감소시킨다 – 적절한 활성슬러지 생성   -. 포기조의 체류시간을 증대시킨다. - 적절한 활성슬러지 생성   -. 반송슬러지에 염소(HOCl ; 10 - 20 mg/L), 오존, 과산화수소 등의 살균제를 주입   -. MLSS 농도를 증가시켜 F/M 비를 낮춘다(SRT 증가 효과도 있음).   -. 소화슬러지 및 침전슬러지를 폭기조에 주입하여 SVI를 200 이하로 감소시킨다.   -. 철염, 알루미늄 등의 응집제를 첨가하거나, 규조토, CaCO3 등을 주입하여 침전성을      증대시킨다.   -. 반송슬러지를 재폭기시켜 산소공급을 증가시킨다.   -. N 또는 P를 주입하여 운전조건을 향상시킨다.   -. 심할 경우 기존 슬러지를 버리고 새로 시작한다.

⑥ Floc 해체 현상 : 활성 슬러지 floc이 침전조에서 미세하게 분산되면서, 잘 침강하지        않고 상등수와 함께 유실되는 현상    원인 : 독성물질 유입, 혐기성 상태, 폭기조의 과부하, 질소나 인 등의 부족, 과도한           난류의 전단력 (주로 물리적 원인) ⑦ 슬러지 부상(suldge rising) : 침전은 잘되나 침전후(1～2시간)활성 슬러지가   탈질산화가 이루어져 N2, CO2 가스로 인하여 슬러지 표면에 부착해 부상함으로써   수면에 흑색, 담갈색의 슬러지 덩어리가 생긴다. → 폭기조에서 질산화되고, 침전조에서 탈질화 발생)   원인 :      -. 침전조에서 DO가 부족하여 탈질소화 현상이 일어나면서 이 때 발생하는         질소가스가 슬러지를 부상시킨다.      -. SVI가 높고 잉여 슬러지의 인출량이 부족하거나 고착성 섬모충류 발생 및        지방을 함유한 부패성균의 성장, 침전조의 수면적 부하가 높고 침전        슬러지량이 많을 경우이다.   대책 :      -. 침전조의 유효수심을 낮추고 일시적으로 포기조의 포기량을 감소시켜         질산화 정도를 줄이고 반송 슬러지량을 증가시키거나 1년에 1～2회         침전조를 청소한다.      -. 폭기조 체류시간을 단축 또는 폭기량을 줄여 질산화 정도를 줄인다.      -. 탈질소화 방지를 위해 침전조의 체류시간을 단축시킨다.      -. 반송슬러지 및 폐슬러지량을 증가시켜 침전슬러지를 빨리 제거한다. ⑧ pin floc 현상 : SRT가 너무 길면 세포가 과도하게 산화되어 활성을 잃게 되어 floc        형성능력을 상실하여 작은 floc 현탁상태로 분산하면서 잘 침강하지 않는 현상. – 기포발생은 적다    원인 : SRT가 너무 길면 과도하게 산화되어 활성을 잃게 되어 floc 형성 능력이          저하된다. – 생물학적 원인    대책 : SRT를 감소시킨다.

* 슬러지 팽화(sludge bulking), 슬러지 부상(sludge rising)문제도 검토! 활성슬러지법 운전상의 문제점 Ex. 2.36) 활성슬러지에 있어서 온도가 높아지면 나타나는 특성중 맞는 것은 ? ① 단위 BOD 제거당 소요산소량이 증가한다. ② 슬러지 생산량이 증가한다. ③ 폭기조내 DO가 높아진다.                ④ BOD 제거량이 낮아진다.  Ex. 2.37) 폭기조내 용존산소가 부족할 경우 발생하는 문제점 중 옳지 않은 것은? ① 사상균, 황세균이 출현한다.             ② 슬러지 팽화 현상이 일어난다. ③ 슬러지의 부패 등의 문제가 발생한다.   ④ 산화가 일어나는 혐기성 상태가 된다. * 슬러지 팽화(sludge bulking), 슬러지 부상(sludge rising)문제도 검토!

6-5. 호기성 부착성장식 생물학적처리 공정 6-5-1. 호기성 부착성장식 생물학적처리의 개요   6-5-1. 호기성 부착성장식 생물학적처리의 개요   ⇨ 부착성장식 공정은 미생물이 매체에 부착상태로 성장하면서 폐수내의 각종 유기물을 효소에 의해 분해하여 이용 가능한 유기물로 만든 후 기타 새로운 세포나 최종생성물로 전환시키는 생물학적 공정이다.   ⇨ 여재에 부착된 미생물 중 일부는 탈리되어 침전지로 보내지고 부유성장식과는 달리 대부분 슬러지는 반송되지 않는다.   ⇨ 대부분 부착성장식은 부유성장식보다 에너지 절약효과가 있고 충격부하에 강하다는 장점을 가지고 있는 반면, 폐쇄현상, 산소의 원활하지 못한 공급으로 인한 악취, 처리효율의 감소, 온도 변화에 민감함 등의 단점도 가지고 있다.

6-5-2. 살수여상 (trickling filter process) ⇨ 대표적인 호기성 부착성장식 처리공정으로 자갈, 쇄석, 플라스틱제 등의 매체로 채워진 철근콘크리트조 위에 회전분배기(살수기) 혹은 조 안에 설치된 고정상 노즐로 폐수를 균등하게 살수하여 매체층을 거치면서 폐수내의 오염물질을 제거하는 공정이다.   ⇨ 살수여상의 정화작용은 매체에 부착된 미생물의 산화작용을 이용하는 것으로 여과작용에 의하여 처리가 되는 것은 아니다. – 여재표면에 형성되는 미생물막과 폐수중의 유기물을 접촉시키는 고정상에 의한 처리법 - 미생물 막위를 폐수가 흘러내리면 용해된 유기물은 미생물에 의해 분해 (colloid상의 유기물은 표면에 흡착) - 여상상부는 양분이 풍부해서 대수성장단계 (하부는 충분한 미생물을 얻지 못함), 전체적으로는 내생성장단계 - 호기성상태를 유지하기 위하여 산소는 여상바닥에서 폐수와는 반대방향으로 자연적으로 흐르는 공기에 의해서 공급

2) 살수여상의 구조  원형의 회전살수기사용 (살수기 중심으로부터 최소 60 cm 수두가 요구) - 여재는 쇄석이나 플라스틱 여재 사용 (표준살수여상의 경우 3-5 cm, 고속살수여상 5-6cm 크기) - 여상바닥은 폐수가 잘 흐르도록 블록으로 구성

미생물을 폐수로부터 제거하기 위하여 종말 침전지가 필요하다. 3) 살수여상의 운영  미생물을 폐수로부터 제거하기 위하여 종말 침전지가 필요하다. ① 저율살수여상의 경우는 폐수의 주입이 간헐적이고 - 침전지의 슬러지는 습정에서 제거 (폐수는 여상을 한번만 통과) - 슬러지 반송 없다.

② 고율살수여상의 경우는 원폐수와 재순환류와 혼합 - 폐수는 여상을 2번이상 통과 - 반송선은 슬러지+폐수의 재순환의 이중목적으로 사용 - 재순환율은 0.5-3.0정도 * 여과속도가 높고, BOD 제거율은 저율살수여상보다 낮고, 침전성도 낮다. 질산화진행이 거의 없으며 대규모처리에 이용

4) 살수여상 장점   -. 폐수의 수질이나 수량의 변동에      민감하지 않다   -. 분해가 잘되어 안정된 처리수를      얻을 수 있다.   -. 유지비가 비교적 싸고 건설비가 적게 든다.   -. 활성 슬러지법에서처럼 슬러지 팽화(sludge bulking) 문제가 없다.   -. 폭기에 동력이 필요 없다.   -. 슬러지 반송이 필요 없다. 5) 살수여상의 단점   -. 악취가 발생한다.   -. 여상의 폐색이 일어난다. 연못화(ponding)   -. 구더기, 파리 (psychoda종)가 발생   -. 생물막이 탈락된다. - 활성슬러지보다 처리 효율이 낮다

① 연못화(ponding) : 여상의 표면에 물이 고이는 현상   * 원인 :      -. 여재의 크기가 너무 작거나 균일하지 않을 때      -. 여재가 견고하지 못해 부서질 때      -. 최초 침전지에서 현탁 고형물이 충분히 제거되지 않았을 때      -. 미생물 점막이 과도하게 탈리되어 공극을 메우는 경우      -. 유기물질 부하량이 과도할 때   * 예방과 대책      -. 여상 표면의 여재를 자주 긁어 준다.      -. 여상 표면을 고압 수증기로 씻어 준다.      -. 고농도의 염소를 1주 간격으로 주입한다.      -. 별도의 처리시설일 때에는 유입폐수를 그 쪽으로 돌리고 연못화된 여상을 1일  이상 건조시킨다.      -. 1일 이상 여상을 담수한다.      -. 여재를 새 것으로 교체한다.

6) 살수여상법의 설계 ① 수리학적 부하 (m3 / m2∙d) = 유입수량 (m3/d)  / 여상면적 (m2)  = Q/A                           ② BOD 용적부하 (kg BOD / m3∙d) = 1일 BOD 유입량 / 여상 용적                                     = (BOD 농도 x 유입수량) / 여상용적                                     = BOD∙Q / (AxH) = * 활성슬러지법의 BOD 용적부하와 같다 * BOD 용적 부하 = (Q/A) ∙ (BOD/H) = 수리학적부하 x (BOD/H)

 6-5-3.  회전원판 공정 (RBC: rotating biological contactor)   ⇨ 살수여상과 함께 대표적인 부착성장식 공정으로서 회전하는 원판에 부착성장하는 미생물의 막을 이용하는 방법이다.   ⇨ 소요부지 및 에너지를 절감할 수 있으며 시설장치가 단순하고 유지관리가 용이할 뿐 아니라, 비교적 고농도에도 잘 적응하며 농도나 유량변화에도 덜 민감하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 산소공급능력의 부족과 온도나 강수 등의 외부환경변화에 민감하다. ⇨ 각 원판표면에는 미생물 점막이 형성되어 이것이 폐수조 내의 용존 유기물질을 섭취, 분해하여 제거 - 원판이 폐수면하 (40% 정도)에 있을 때 점막에 용존유기물질이 침투/흡착 되며, 폐수면 위로 노출될 때 산소의 공급을 받게 된다. - 원판에서 탈리된 점막은 원판의 회전작용에 의하여 반응조내에 현탁상태로 머물다 2차 침전지로 이동

회전 원판은 직경이 2-5m, 두께가 1-2cm인 플라스틱  (polyethylene, polystyrene)으로 이루어져 있으며 회전속도 1-2 rpm 유기물 부하는 0.03 - 1.5 kg BOD/m3/d 이고 체류시간은 0.7 - 1.5 시간정도 별도의 폭기장치가 불필요, 슬러지 발생량이 적다. 슬러지 반송이 필요없다. 미생물량의 임의 조절이 거의 불가능, 온도에 민감하다.

가. 장점   -. 폭기에 동력이 필요 없다.   -. 슬러지 발생량이 적다(표준 활성      슬러지법의 1/2정도이다).   -. 슬러지 팽화(sludge bulking) 문제가      없다.   -. 슬러지 반송이 필요 없다.   -. 다단식을 취하므로 BOD 부하변동      에 강하다.   -. 영양염류(N, P)의 제거가 가능하다. 나. 단점   -. 미생물의 임의 조절이 어렵다.   -. 온도의 영향을 받으므로 겨울철에 보온이 필요하다.   -. 폐수의 성상에 따라 처리효율이 크게 좌우된다.   -. 원판면상에서의 심한 혐기상태의 발생과 함께 냄새가 일어난다.

6-5-4. 접촉산화공정 (포장마차 오뎅 시스템, 장독 시스템)   ⇨ 접촉산화공정은 폭기조 내에 접촉매체를 충전하여 폐수를 매체표면에 생성된 생물막과 순환 접촉시키면서 폐수중의 유기물을 미생물의 분해작용을 이용하여 제거시키는 공정이다   ○ 충전재로서는 쇄석, 코크스, 대나무 등은 물론 각종 합성수지제 매체들이 사용되고 있다.

6-6 . 혐기성 부유성장 처리공정 6-6-1. 혐기성 폐수처리의 개요 ① 혐기성미생물에 의한 유기물질의 분해  6-6-1. 혐기성 폐수처리의 개요    ① 혐기성미생물에 의한 유기물질의 분해      - 단백질, 탄수화물 및 지방 등의 고분자물질을 휘발산 등 저분자물질로 분해하는 산발효 과정      - 생성된 휘발산을 분해하여 메탄, 이산화탄소 등의 가스로 전환하는 메탄발효 과정   ② 고농도 유기성 슬러지의 안정화에 적용 → 고농도 유기물 폐수를 산소공급 없이 효과적 처리 가능   ③ 호기성 처리에 비해 긴 반응시간을 필요. 반응부산물로 CH4를 이용할 수 있다.    - 슬러지가 적게 생산 (기체화하기 때문).    - 영양소가 호기성보다 적게 소요.    - 분뇨, 폐수슬러지 및 유기물 농도가 높은 공장 폐수의 최초 처리에 이용

나. 영향인자 ① pH : 6 - 8 - 메탄균은 pH에 민감하여 pH가 낮거나 높은 경우 반응이 늦고 메탄 생산율이 낮다.   - 메탄균에 의한 제 2 단계 반응이 진행되지 못하면 조내에 유기산과 CO2가 축적되어    pH가 낮아진다 (메탄형성의 최적 pH는 6-8) - 혐기성 소화처리의 실패 ② 온도 : 35 ℃전후 (비교적 높은 온도) ③ 독성물질 : Na, K, Ca, Mg 등은 낮은 농도에서 반응을 촉진시키나    높은 농도에서 반응을 억제시킨다.

6-6-3. 혐기성 부유성장식 공정    1) 혐기성 소화조    - 하수 및 폐수처리공정에서 발생되는 슬러지의 안정화를 위해 가장 오래 전부터 사용되어 온 공정    - 폐수처리에 있어서의 혐기성소화의 적용은 폐수 내에 침전성 유기고형물이 고농도인 경우에 유리 - 단단(저율)소화조 및 2단(고율)소화조

 2) 혐기성접촉공정    - 완전교반으로 운전되며 소화 후 특수한 탈기장치를 갖춘 침전조 혹은 진공식 부상조에서 고액분리    - 침전된 소화슬러지는 반송되어 유입수의 식종에 사용    - 고형물함량이 많은 고농도 유기성폐수에 적용 가능 - 균등화조, 완전혼합소화조, 소화가스제거 장치, 종말침전지 등로 구성  - BOD 제거율이 높다(97-98% 정도) *  원폐수를 균등지에서 24시간이상 저장 - 35 oC 정도 가열한후 - 소화조로 투입 (MLSS농도 7000-12000 mg/L이고 체류시간은 12시간) - 혼합액의 SS는 가스 때문에 침전이 어려우므로 먼저 가스 제거 시설을 거친 후 - 종말 침전지로 이송 (침전 슬러지중 1/3은 반송, 여분은 폐기)

  3) 상향류식 혐기성슬러지 블랭킷공정(Upflow Anaerobic Sludge-Blanket Process, UASB)    - 혐기성미생물 그래뉼로 구성된 슬러지층을 형성시켜, 고농도 미생물을 반응조 내에 축적하는 방식    - 반응조내 접촉재, 유동입자 등의 생물막 부착 담체를 이용하지 않고 미생물   자체의 응집능력(aggregation, agglomeration)을 이용하여 침강성이 뛰어난  그라뉼 상 증식 집괴를 형성시켜 고농도의 생물량을 유지하도록 하는, 일종의  자기 고정화(self-immobilization) 방식의 혐기성 발효 방법이다.

4) Imhoff 탱크    - 2개의 층으로 구분되어 상층은 침전, 하층은 슬러지 소화가 이루어진다.    - 침전실, 솨화실, scumtlf로 구분되어 침전실에서 침전되 부유물이 구멍을 통하여 소화실로 유입되어 분해된다.    - scum실에 떠오른 scum을 자주 제거해주지 않으면 scum이 건조하거나 얼어서 가스의 유출을 방지하므로 가스가 슬러지와 함께 침전실로 솟아오르게 되므로  주의한다.

5) 부패조(Septic tank): 폐수처리 발전 과정의 초기에 사용, 침전과 소화의 구분없이 처리