제 1 장 폐수의 특성 폐수란, 물에 액체성 또는 고체성의 수질오염물질이 혼합되어 그대로 사용할 수 없는 물을 말한다.

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1 제 1 장 폐수의 특성 폐수란, 물에 액체성 또는 고체성의 수질오염물질이 혼합되어 그대로 사용할 수 없는 물을 말한다. 폐수의 집수, 처리 및 처분 시설의 설계와 운전 그리고 효과적인 수질관리를 위하여 중요한 것은 폐수의 성질을 파악하는 일이다. 폐수는 크게 두 가지로 나누어 설명할 수 있는데 발생원에 따라 또는 물리, 화학, 생물학적 특성들을 열거 설명하는 것이다. 1-1 발생원에 따른 폐수의 특성 가정폐수 : 가정에서 사용하고 발생되는 폐수 산업폐수 : 가정에 근원을 두고 있지 않은 폐수 우수폐수 : 강우 발생 후 합류식 하수도를 흐르는 지표상의 유수 1-2 폐수의 물리적 특성 색 ( Color ) 원인 : 용존 상태의 부유 물질과 교질 상태의 물질들이 가시광선에 부딪칠 때 그 물질 분자의 구조가 어떤 특정 파장을 흡수함 으로써 색이 나타남.

2 이동시간의 증가 (혐기성 상태로 전환) 검회색 부패 검은색 가정하수 : 일반적으로 회색 색의 요인 회색, 검회색, 검은색은 금속성 황화물의 형성에 기인 ( 황화물 형태의 물질은 혐기성 상태에서 폐수내의 금속과 반응 하여 생성) 산업폐수의 유입 ( 직물, 제지, 피혁, 도금, 그리고 금속의 제련 공정등이 원인 ) 냄새 (Odor) 원인 : 하수에 유입된 물질 또는 유기물의 분해로 인하여 발생되는 기체로 인한 것 신성한 가정하수 : 불쾌하고 썩은 계란냄새 부패한 가정하수 : 매우 불쾌하고 썩은 계란냄새 ( 황산염을 황화물로 환원시키는 혐기성 미생물 에 의해서 생성되는 황화수소의 냄새)

3 산업폐수 : 냄새를 유발하는 화합물이 들어 있을 수 있으며, 폐수
처리 과정 중에서 생성된 화합물이 냄새를 유발할 수 있다. 검출방법 : 일반적 냄새 감각적 방법, 특정 냄새 기구 분석법 1-2-3 고형물 (Solid) 분류 : 총 고형물 함유량 (total solids content) = 부상성 물질 + 침전 물질 + 콜로이드 물질 + 용해물질 폐수의 총 고형물 : 103~105도에서 증발시켰을 때 잔류물로 남는 모든 물질 ( 이 온도에서 증기압이 커서 증발되는 물질은 고형물로 정의하지 않는다.) 침전성 고형물 (settleable solid) : 60분 동안에 원추형 용기 밑바닥 에 가라 앉는 고형물. mL/L 로 나타내는 침전 고형물은 1차 침전에 의해 제거되어질 수 있는 슬러지의 양을 알 수 있다.

4 총 고형물 ( Total Solids : 증발 잔류물) : 비여과 부분 + 여과부분
구분기준 : 고형물을 포함한 일정량의 액체를 여과기에 통과시킴 으로써 구분 * 여과지 : 약 1.2um의 공극 크기를 갖는 유리 섬유 여과지 여과성 고형물 : 콜로이드 + 용존 고형물 (dissolved solids) (콜로이드 : 지름 0.001~1um범위인 입자상 물질) (용존고형물 : 수용액으로 존재하는 무기물 및 유기물 분자와 이온)

5 침전성 고형물 Imhoff cone 증 발 (105도) TS 여과기 증 발 (105도) SS Muffle oven (550도)
증 발 (105도) TS 여과기 Glass fiber 증 발 (105도) SS Muffle oven (550도) 증 발 (105도) FS Muffle oven (550도) VSS FSS VFS FFS TVS TFS TS

6 유기물 120 mg/L 무기물 40 mg/L 45 mg/L 15 mg/L 10 mg/L 160 mg/L 290 mg/L 침전성 150 mg/L 비침전성 60 mg/L 콜로이드 50 mg/L 용존 450 mg/L 부유성 220 mg/L 여과성 500 mg/L 총량 720 mg/L

7 수온이 미치는 영향 : 수생생물, 화학반응 및 반응속도, 물의 이용
ex) 수온 상승 : 유입수역의 물고기의 종류가 달라질 수도 있다. 수온 급변 : 수생생물의 사멸률이 커진다. 온도 측정 : 화씨 도는 섭씨 * °C(섭씨) = 5 / 9 ( °F – 32 ) °F(화씨) = 9 / 5 ( °C) + 32 1-3 폐수의 화학적 특성 1-3-1 유기물질 ( Organic Matter ) 유기물질 : 폐수내 부유물질 (고형물)의 약 75% + 여과한 고형물 의 40% 유기화합물 : 탄소, 수소, 산소, 질소와의 결합으로 이루어 짐 ( 황, 인, 철 같은 다른 중요한 원소가 포함되기도 함.) 폐수 중에 들어 있는 유기물질의 주요성분 단백질 (46%~60%), 탄수화물 (25~50%), 지방과 유지 (10%)

8 1-3-2 유기물질 함유량 측정 (1) 생물화학적 산소 요구량 (Biochemical Oxygen Demand) BOD5 : 미생물이 20°C에서 5일동안 유기물을 생물화학적으로 산화할 때 소비하는 용존 산소의 양을 측정 ( 유기물의 양을 역으로 추정할 수 있다.) 폐수 중에 들어 있는 유기물질의 주요성분 단백질 (46%~60%), 탄수화물 (25~50%), 지방과 유지 (10%) (2) 화학적 산소 요구량 (Chemical Oxygen Demand) COD : COD는 BOD와 마찬가지로 수중의 유기물 함유도를 측정 하기 위한 간접적 지표이다. COD는 유기물을 화학적으로 산화시킬 때 얼마만큼의 산소가 화학적으로 소모되는가를 측정하는 방법으로 산화제로는 K2Cr2O7 이나 KMnO4을 사용하고 있다. 이 실험은 BOD측정이 5일 걸리는데 비하 여 약 2시간이내 측정이 가능하다는 장점이 있으며, 빠른 수질 결과를 확인하기 위하여 사용되기도 한다.

9 Chapter 14 Microbial Ecology
1차 처리(primary treatment) : 폐수를 생물학적으로 처리하기 전 에 폐수내의 침전 가능한 물질을 침 전시켜 물리적으로 분리하는 과정. 일반적으로 침전조에서 1~3시간 정도 침전시킨다. 일반적인 도시 생활하수의 경우 30~40%의 BOD제거 효율을 보인다. 1차 처리를 거친 폐수는 생물학적 처리방법인 2차처리로 들어간다. 2차 처리 1. 물리 화학적 방법 비용이 많이 들고 처리후 생성물을 재처리 또는 처분해야 하는 단점 2. 생물학적 방법 - 생물학적 처리 방법은 폐수내의 오염물질을 분해, 해독 및 분리 시키는 것으로, 세균, 균류, 조류, 원생동물 같은 미생물을 이용 도시 생물하수의 2차 처리, 유기물을 함유한 공장폐수에 사용되 는데, 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등으로 전세계적으로 가장 널리 사용되는 폐수처리 방법이다.

10 호기성 처리 : 산화지법, 살수여상법, 회전원판법, 활성오니법
혐기성 처리 : 혐기성 소화조법, 부패조법 이들 처리 방법들에서 미생물들은 크게 두가지의 생활 유형을 보이는데 폐수 내에 균일하게 또는 floc을 형성하여 부유 생활을 하거나 또는 적당한 표면에서 부착생활을 하게 된다. 산화지법 (oxidation pond) - 세균에 의해 호기성과 혐기성 분해가 같이 일어나므로 통성 산화지라고 부른다. - 폐수 내 유기물은 세균에 의해 분해되면 조류가 분해된 무기 염류와 태양광을 이용하여 광합성을 하고 산소를 배출한다. 그러면 다시 이 용존산소가 세균에 의해 이용되는 공생순환을 형성하게 된다. - 혐기성 조건인 바닥에 침전된 유기물은 분해되어 무기염류와 악취를 내는 황화수소 (H2S)등이 된다. - 10 feet이하, 약 1주일동안 폐수처리

11 살수 여상법 (trickling filter process)
- 이 살수 여상법은 폐수 정화에 관여하는 미생물들이 정지상 매체(stationary media) 또는 회전상 매체(rotating media)의 표면에 부착한 고정된 생물막(biofilm)을 이용하는 고정막 처리법 (fixed-film treatment)의 일종으로 이런 생물막을 이용하는 폐수 처리 방법으로는 살수여상법, 회전원판법(rotating biological contactor)등이 있다. 이 모든 공정의 공통점은 폐수 속의 용존 또는 부유 유기물의 제거가 고형매체 표면에 부착된 생물막에 의한 것으로 생물막 내부에 각종 미생물들이 존재하고 있다. - 폐수가 생물막 표면을 통과하면서 용존 유기물은 막 내로 확산 되어 미생물에 의해 대사되며, 막 표면 근처의 미생물들은 유기물 농도가 높기 때문에 빠른 성장을 보이나 표면 아래쪽은 유기물이 부족한 상태이다. 용존산소 역시 막내로 확산되어 호기성 대사에 이용되는데, 생물막이 두꺼워지면 표면에서 산소가 소모되므로 혐기성층이 표면의 호기성층과 고형매질 표면 사이에 생기게 된다.

12 살수 여상법 (trickling filter process)
- 생물막이 어느 정도 두꺼워져 유기물이 막 내부까지 들어가지 못하면 매질 표면에 가까운 곳의 미생물들이 매질 표면에의 부착력을 상실하게 된다. 이 때 폐수가 생물막을 통과하여 매질로 부터 막이 떨어지고 매질 표면에는 즉시 새로운 막이 생성된다. 여과매질로부터 떨어져 나온 생물막은 최종 침전조에서 폐수와 분리되어 제거된다. - Zoglea ramigera등에 의해 제공된 점액층 박테리아, 균류, 원생생물, 선충류, 윤충류 서식의 편의를 제공 - 비교적 비싸지 않은 처리방법이나, 넓은 장소가 필요하며 추운 겨울에는 그런 밖의 처리 설비의 효과를 떨어뜨리는 단점이 있다.

13 살수 여상법 (trickling filter process)

14 회전원판법 (rotating biological contactor, RBC)
- 회전원판법은 보다 발전된 호기성 생물막을 이용한 처리법으로 1920년대 말에 그 원리가 개발되어 1960년대부터 상업적으로 이용되기 시작하였다. 근접배지한 얇은 원형판들을 폐수가 흐르는 관에 약 40%정도 잠기게 한 후, 이 판의 수직축을 1rpm 정도로 회전시켜 생긴 판 표면의 생물막이 폐수를 통과하면서 유기물을 흡착하여 분해시킨다. 판이 회전하면서 규칙적으로 생물막이 공기에 노출되므로 산소와 계속적인 공급이 이루어 진다. 살수여상법에서와 같은 두꺼운 생물막이 생성되면 떨어져 2차 침전조에서 제거된다.

15 활성 슬러지법 (activated sludge process)
- 1차 처리 후, aeration tank 내에서 유기물을 함유한 폐수에 공기 를 주입하면 폐수 속에 존재하는 미생물의 호기성 대사에 의해 유기물이 이산화탄소와 물로 분해된다. - 원생생물은 윤충과 함께 박테리아의 중요한 포식자이다. - floc은 박테리아 점액물질에 의한 미생물 생물집단을 구성한다. 박테리아 점액물질은 Zooglea ramigera와 그와 유사한 유기체에 의해 유도된다. - 대부분 섬모가 있는 원생생물은 floc에 붙어서 부유된 박테리아 를 탁월하게 포식하지만, floc은 너무나 커서 선충과 윤충에 의해 소화되지 않는다. - 정화되지 않은 하수 오물에서는 부유된 박테리아가 많지만, 공기 탱크에 있는 동안 그들의 수는 감소하고 숫적으로 굉장히 증가한 floc에 참여하게 된다.

16 활성 슬러지법 (activated sludge process)
- 미생물들은 하수의 유기물을 산화하여 무기질 형태로 바꾸고 이 무기물의 일부는 세균의 세포로 변화시킨다. - 대부분 미생물 생물집단은 floc에 참여하게 되고 그 floc은 침전 에 의해 제거될 수 있다. - 침전된 하수 슬러지의 일부는 정화되지 않은 하수 유입에 대한 접종원으로써 사용하기 위해 recycle되고, 남아 있는 오니는 추가적인 처리가 요구된다. - 이 처리는 장내 병원균의 수를 많이 감소시키고, Salmonella, Shigella, E.coli등의 수는 처리 전보다 활성슬러지과정 배출물 에서 90~99%낮다. Enteroviruse들도 비슷한 비율로 제거되고, 주요한 제거 기작은 바이러스들의 슬러지 floc 침전물에 흡착에 의해 나타난다.

17 F 28.3

18 F 28.4

19 F 28.5

20 F 28.6

21 F 28.7

22 F 28.8

23 활성 슬러지법의 운전 및 관리 1. 활성 슬러지법의 기초 1-1 활성 슬러지법의 근본 원리 1914년 Andern 과 Lockett에 의해 개발된 공정 활성 슬러지 : 세균, 원생동물, 후생동물 등으로 이루어지는 혼합 미생물 군집 원리 : 미생물과 영양적으로 균형을 이룬 하, 폐수를 공기로 포기 혼합하면 여러가지 호기성 미생물이 하,폐수 중의 유기 오탁물을 분해, 자산화하여 증식한다. 이 사이 포기, 교반 혼합에 의해 미생물과 유기, 무기의 부유입자가 응집하여 침강성 좋은 활성 슬러지가 형성하고 이 활성슬러지는 다 수의 호기성 미생물 응집체로 유기물에 대한 흡착력과 산 화분해력이 아주 강하고 고액 분리성도 우수하다는 장점 을 살려 하 폐수의 유기물을 제거하는 원리이다.

24 혐기성 처리 - 장점 : 운영 비용이 적고(aeration 과정이 필요하지 않기 때문에) 호기성 처리에 비해 폐기 슬러지의 양이 적다. - 단점 : 분해 속도가 느리고, 비교적 높은 온도가 필요하며, 불완전한 처리 시에는 다음 단계로 호기성 처리를 해야 한다. 부패조 (septic tank) - 가장 간단한 형태의 혐기성 처리법으로 하수시설이 없는 시골 지역에서 많이 이용된다. - 하수는 부패조를 느린 속도로 통과하고 따라서 슬러지는 부패조 내에서 침전된다. - 부패조내의 슬러지는 혐기적인 조건이 유지된다. 부패조내의 혐기성 박테리아는 슬러지를 유기산과 황화수소로 변환시킨다. 이들 물질은 하수 유출수와 함께 토양중으로 분산된다. 부패조가 반드시 모든 병원균을 죽이는 것은 아니다. 부패조는 부패조에서 나온 유출수가 상수원을 오염시키지 않도록 배수지역을 잘 정하 여야 한다.

25 혐기성 소화조 (anaerobic digestor)
- 1차, 2차 처리에 의해 생성된 슬러지를 재처리 하기 위해 많이 쓰이는 방법이다. 혐기성 소화법은 산업 폐수의 처리에도 이용 된다. - 소화조는 일반적으로 35~37도가 최적 조건이며, pH는 6.0~8.0을 유지해야 하는데 최적은 7.0이다. 낮은 pH 또는 중금속 등 독성 물질의 유입은 혐기성 소화의 균형을 파괴시킨다. - 슬러지의 혐기성 소화는 1단계 또는 2단계로 실시되는데, 1단계 소화법에서는 소화조 내에서 내용물의 층별 구분이 일어난다. 가장 상층에는 scum층이, 상층수, 활발히 분해되고 있는 슬러지 층, 바닥에는 분해된 슬러지가 침전되어 있다. 상층수와 소화된 슬러지는 중간과 바닥에서 각각 방출되기 때문에 소화조 내에서 의 각층의 혼합은 잘 일어나지 않는다. 발생되는 가스는 연소시 켜 소화조의 온도 유지에 이용된다.

26 혐기성 소화조 (anaerobic digestor)
- 2단계 소화법에서, 첫번째 소화조에서는 슬러지를 완전 혼합하 여 세균에 의한 분해에 적당하게 가열을 한다. 슬러지의 소화는 대부분 첫번째 소화조에서 일어나며, 일정 체류시간 후 두번째 소화조로 옮겨지면 바닥에 소화된 슬러지가 침전되고 중력에 의해 농축된다. 2단계 소화법은 대단위 슬러지 처리 공정에 많이 이용된다. 3차 처리 (tertiary treatment) - 1, 2차 처리에 의해 제거되지 못한 난분해성 유기물과 무기 영양 염류, 특히 질소와 인의 제거가 주목적이다. - 난분해성 유기염소화합물 등의 유기물은 일반적으로 활성탄을 이용하여 제거할 수 있다. 폐수 내의 인산염은 흔히 Ca 또는 Fe 등의 응집제를 처리하여 불용성의 인산염으로 침전되어 제거할 수 있으며, 이는 1, 2차 침전조에서 또는 별도의 시설에서 실시 될 수 있다.

27 3차 처리 (tertiary treatment)
- 켈리포니아 South Tahoe에는 인산염, 질소와 난분해성 유기물질 을 제거하기 위해 2차 처리수에 고도처리를 하는 처리장이 가동 중이다. 인산염은 석회를 가하여 제거된다. 침전물이 된 인산염의 응결은 혼합과 고분자 응집제의 주입으로 얻어진다. 2차 처리 단계의 질소는 암모니아로 존재한다. 인산염 제거에서 나온 높은 pH의 유출수를 암모니아 탈기탑에 통과시켜 암모니아가 제거 된다. 알칼리 pH에서 암모니아는 기체상으로 존재하고 탈기탑 에서 높은 온도를 유지하고 강제 포기를 하면 쉽게 달아난다. 질소 제거 처리장치로부터 나오는 유출수는 pH 7로 조정된다. 다음에 난분해성 유기물질을 제거하기 위해 입상활성탄 흡착 탑을 통과시킨다. 살균 (disinfection) - 폐수처리의 마지막 단계는 폐수처리 과정에서 제거되지 않은 병원성 세균이나 바이러스를 죽이는 살균단계이다. 살균에는 염소 주입이 가장 널리 사용된다. 염소가스나 hypochlorite를 사용한다. 염소가스와 hypochlorite는 물과 반응하여 HOCl를 생성한다.

28 살균 (disinfection) - HOCl는 실제 살균제로 작용하며 이들의 농도를 잔류염소로 표시한다. - 탄화수소와 같이 산화가 잘 되지 않는 유기물은 염소에 의해 완전산화되지 않고 부분 산화가 일어난다. 이런 유기염소 화합물 은 독성을 띄고 분해가 어려우며, trichloromethane과 같은 물질 은 tirhalomethane(THM)에 속하는 발암성 물질로 알려져 있다. 그러나 다른 살균 방법은 비용이 많이 들기 때문에 염소주입이 폐수 살균의 주도니 방법으로 아직까지 사용되고 있다. - 염소처리의 단점 : trihalomethane(THM)성분을 생성 THM이 발암인자로 의심되어온 이래로 미국 EPA은 1979년에 먹는 물의 THM의 양을 최대 100ug/L로 제한.

29 1-2 활성 슬러지법 floc의 형성 활성 슬러지 3단계 - 운반 단계 : 미생물이 가용성(용해성)유기물질과 고형물(불용성) 입자들을 흡수하는 단계 - 전환 단계 : 미생물이 유기물을 합성 및 산화를 하는 단계로 활성 슬러지 floc을 형성 - 응집 단계 : 포기조에서 미생물들이 서로 충돌하여 거대 입자를 형성(floc) 1-3 미생물의 성장 지체 성장 단계 ( Lag Growth Phase) 대수 성장 단계 ( Log Growth Phase) 감소 성장 단계 ( Declining Growth Phase) 내생 성장 단계 ( Endogenous Growth Phase)

30 1-4 미생물의 분류 형태 산소 이용의 유무 (호기성, 혐기성, 임의성 미생물) 일령(체류시간) : 미생물이 처리조내에 머무는 기간 1-5 고형물의 분리와 반송 활성 슬러지의 일부를 포기조로 반송되고 나머지는 공정으로 부터 폐기하는 것으로 슬러지의 연령을 조절 2 운전에 영향을 미치는 인자 하폐수를 호기적인 조건하에서 효과적으로 산화처리하기 위해서 호기공정의 미생물 반응에 영향을 주는 인자

31 2-3 용존산소 최저 한계 용존 산소 (DO)농도 : 0.5 mg/L 이하시 활성슬러지 floc내부까지 산소 침투가 어려움 적정 DO 농도 : 2~3mg/L 포기조내의 과다 DO 농도는 활성슬러지 floc이 분산되어 floc의 침강성을 악화시킨다. 2-4 온도 미생물의 성장, 번식, 유기물 분해반응 속도에 영향을 미침 van’t hoff-Arrhenius 관계식 : KT = k20 * f KT : 수온 T℃인 경우의 반응 속도 상수 k20 : 수온 20℃인 경우의 반응 속도 상수 f : 온도 계수

32 2-1 원 폐수 강도 BOD 부하와 같은 페수 특성의 변화 - 과잉 BOD : 빠른 미생물 증식을 초래하여 슬러지의 열악한 침전성을 초래함 - BOD양 감소 : 미생물의 성장이 하락으로 인하여 슬러지가 빠르게 침전되므로 유기물을 완전히 제거하지 못함 2-2 영양분 활성슬러지의 증식에 필요한 N, P, 무기원소를 보충하여 정화능 을 충분히 발휘 바람직한 영양염 균형 : BOD : N : P = 100 : 5 : 1 영양염 부족시 : 활성슬러지 중 사상성 미생물이 우점화하여 bulking(팽화)현상이 나타남 영양염 과잉시 : 활성슬러지에 의해 섭취 및 제거가 안되어 처리 수 방류수역에서 부영양화를 일으킴

33 2-5 체류 시간 미생물이 폐수내의 유기물질을 분해할 수 있도록 충분한 시간을 제공 2-6 pH 미생물의 생장에 중요 활성슬러지의 환경 설정에 중요함 2-7 독성 하폐수에 섞여 있는 독성 물질 - 중금속, 합성 유기화합물, 농약, 합성세제등 미생물의 호흡계와 효소반응계를 저해하며 활성슬러지의 정화능 을 현저히 저하시킴 2-8 혼합 포기조에서의 혼합으로 세균이 바닥으로 침전된다는것을 막고 먹이원으로 사용되는 폐수내 유기물질과의 원활한 접촉과 floc 형성을 도움 원폐수의 단락류(short-circuiting)현상을 방지

34 2-9 수리학적 영향 유량의 적절한 조절 3 활성 슬러지법의 각종 변형 효율적인 하폐수 처리 운전 관리의 과제 - 하폐수의 수질, 수량을 조절 - 포기조내의 활성슬러지 농도 - BOD부하량 - 활성슬러지의 평균 체류 시간 3-1 압출류법 (Plug Flow) 재래식 활성슬러지법 유입 폐수가 일련의 수로를 거쳐 흘러 들어감 수로의 길이 방향에 따라 BOD 농도가 점차 감소하고 DO와 세균 의 수 또한 감소함에 따라 점감식 포기가 가능 사상성 미생물에 의한 bulking 발생이 덜함

35 압출류 (재래식) 활성 슬러지법 포기조 유입수 유출수 2차침전지 반송슬러지 폐슬러지

36 3-2 완전 혼합법 (Complete Mix) 포기조 전역에 걸쳐 유입되는 원 폐수가 산소, 미생물과 함께 즉시 혼합되는 것 포기조내의 활성슬러지 혼합액의 부유고형물 농도 ( MLVSS : Mixed Liquor Volatile Suspended Solids) 와 산소요구량이 전역에 걸쳐 동일함 3-3 접촉 안정화법 (Contect Stabilization) 생물 흡착법(Bio-sorption)이라고도 함 기아 상태의 활성슬러지가 유기 오탁 물질의 흡착제거 능력이 높은 점을 이용 안정화조에서 흡착력과 floc이 아주 강한 기아 상태의 활성 슬러 지를 만듬 포기조에서의 체류시간을 짧게 줌

37 완전 혼합 활성 슬러지법 포기조 유입수 유출수 2차침전지 반송슬러지 폐슬러지

38 접촉 안정화 (생물 흡착) 활성 슬러지법 포기조 유입수 유출수 2차침전지 안정화조 반송슬러지 폐슬러지

39 3-4 장기 포기법 (Extended Aeration)
가용성 유기물을 함유한 산업 폐수처리에 가장 많이 사용 포기조에서의 긴 체류시간이 갑작스럽고 일시적인 충격 부하를 다소 완화시켜주고 잉여 슬러지의 발생을 억제하는 장점 3-5 산화구법 (Oxidiation Ditch) T.N.O (공업기술연구소)의 A. Pasveer박사가 개발 고리 형태의 수심이 낮은 구와 포기용 회전기, 슬러지 일발 펌프가 설치 건설비와 운전비가 저렴

40 산화구법 포기조 유입수 유출수 2차침전지 포기장치 반송슬러지 폐슬러지

41 3-6 단계식 부하법 (Step Feed) 하,폐수를 분할 주입하고, F/M비 및 활성슬러지 혼합액의 산소 이용 속도를 포기조의 유하방향에 대해 균일화 함 3-7 점감식 포기법 (apered Aeration) 포기조내에서의 유기물질과 미생물의 분포도에 따라 포기조의 길이 방향에 따라 공기 공급이 감소하는 장치 3-8 순산소 활성슬러지법 (High Purity Oxygen) 유기물 산화분해를 위해 필요로하는 산소를 직접 공기중에서 얻는 반면에 공기 대신 고농도 산소를 사용함 1960년 유니언 카바이트회사에서 공기 분리 기술의 개발로 다단식 복개형 장치를 개발 높은 용존산소농도에서 경제적인 조업이 가능 산소 공급에 제약이 없기 때문에, 높은 MLSS농도 및 높은 용량 부하에서의 조업이 가능 슬러지의 응집성, 침강성이 좋고 높은 MLSS농도에서의 고속 처리가능 체류시간이 짧아 고부하 조업하에서도 슬러지 생성량이 적음

42 단계식 부하 활성 슬러지법 유입수 구획된 포기조 반송슬러지 2차침전지 유입수 포기조 반송슬러지 폐슬러지

43 점감식 포기법 2차침전지 유입수 포기조 반송슬러지 폐슬러지

44 순산소 활성 슬러지 법 유입수 포기조 반송슬러지 2차침전지 CO2(환기) 폐슬러지 유출수

45 3-9 연속 회분식 반응기 (Sequencing Batch Reactor)
일정량의 폐수를 반응기에 유입한 후에는 반응, 슬러지 침전분리, 처리수 유출, 잉여 슬러지 유출의 괒어을 한 개의 반응기에 모두 수행함 운전 형식 - 유입 : 기존의 슬러지 25%에 원폐수 75%를 유입하여 100%채움 - 반응 : 포기하는 시간은 폐수의 농도 및 분해도에 따라 다르나 전체 주기의 35%가량 됨 - 침전 : 중력 침전을 이용 - 처리수 유출 : 침전이 완료되면 상등수, 전체 반응기 부피의 65% 정도를 유출 소요시간이 전체 주기의 15%됨 - 잉여슬러지 폐기 : 전체 반응기 부피의 10% 줄게 잉여 슬러지를 배출

46 3-9 연속 회분식 반응기 (Sequencing Batch Reactor)
장점 - 원폐수 유입기간에 유출수 수질에 대해 영향을 전혀 주지 않음 - 유출수 방류시 수질기준을 만족할 때까지 방류를 지연할수 있음 - 유입량에 따라 반응기의 일부분만을 사용하여 과포기에 의한 에너지 손실이 없음 - 반송슬러지 운송이 필요 없음 - 반응기 내의 활성슬러지는 필요기간 동안 얼마든지 유지 할 수 있음 - 슬러지의 침전에 의한 고액분리가 유동이 없는 이상적인 상태에 서 이루어지기 때문에 단락류의 염려가 없음 - 원 폐수 유입시 DO가 zero에 가깝게 되기 때문에 농도 구배가 크므로 포기시 산소 전달의 구동력이 커져서 동일한 포기장치 에서 산소 전달 효율을 높일 수 있다. - 원 폐수 유입시 혐기 상태를 이루어 사상균의 증식을 억제 시킴 - 질산화는 혼합 및 포기시간을 증가시키고 탈질을 위한 인 방출 은 원 폐수 유입기간에 충분히 혐기 상태로 유지함으로써 가능 하고 인 과다 섭취는 포기기간에 성취 할 수 있다. - 활성슬러지의 활성이 전통적인 활성 슬러지 공정보다 훨씬 높아 기질 소비율을 얻을 수 있다.

47 3-10 그 외의 변법 수정 포기법 (Modified aeration) - 미생물을 대수 증식기로 유지 하여 산화 분해력을 높임 - 활성슬러지 floc 형성능은 약하지만 소비 전력이 절약 고농도 활성 슬러지법 - 처리장 용지의 확장이 어려운 대도시나 공장의 처리시설에 적합 - 활성슬러지를 높임에 따라 단위 활성 슬러지에 대한 유기물질 부하량을 낮게 유지 - 활성슬러지의 체류시간이 아주 길어 진다는 조건에서 운전되므 로 난분해성 물질을 함유한 공장폐수처리에 적합 - 침전 분리법에서 고농도의 활성슬러지(5000mg/L)로 유지하기 가 어렵다 - 활성슬러지의 고액분리로 부상분리법, 특수한 여과장치, 원심분 리기등을 사용 고속 aeration 침전지 - 포기조와 침전지를 compact하게 하나로 합친 일종의 완전 혼합 형 처리장치 - 포기조내의 활성슬러지 농도를 조절할 수 없다는 단점

48 3-10 그 외의 변법 심층 포기법 - 포기조의 깊이를 보다 깊게(10m ~ 수백m)하여 산소 이용 효율 향상과 소요 부지 면적의 감소를 목적으로 개발 - 활성슬러지 혼합액 주에 과포화의 용존가스를 함유하고 있기 때문에 부상 분리법을 사용하거나 포기조와 침전지 사이에 탈기조를 설치하여 활성슬러지 floc에 부착한 기포를 제거할 필요가 있음 활성탄, 무기 응집제 첨가 활성슬러지법 - 포기조에 활성탄 무기 응집제 등을 첨가하면 이것들이 활성슬러 지에 흡착되어 활성슬러지의 침강성이 개선되는 것과 함께 활성 슬러지와 이들 응집제의 상호작용에 의해 처리수질이 한층 좋아 진다는 것이 판명됨