폐수처리시설 폭기조 이상현상 원인 대책 활성슬러지 미생물 해체 벌킹 팽화

폐수처리시설

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1. 폭기조의 현상과 분류

기호	폭기조에 있어서의 현상		분                  류
1	생활오니가 양호할 때 출현하는 생물		현재 운전하고 있는 조건을 변하지 않도록 유의하여 현상을 잘 유지하도록 한다. 이때의 D.O. MLSS, F/M, pH, TEMP들을 관찰하여 운전상의 지표로 삼는다.
2	활성오니가 나쁠 때 출현하는 생물		잔존유기물량이 많아서 (과부하), 생물산화가 늦어진 상태임.고로 가능한한 빨리 유기물질을 산화시키기 위해 DO와 함께 MLSS를 높이거나 원폐수유입을 일시 중지한다. 반송률을 높여서 반송오니를 재폭기 시켜 주면 효과적이다.
3	활성오니가 회복시 출현하는 생물		Air 유입을 차츰 높여서 D.O을 조금씩 증가시켜 줌으로써 회복이 빠르다.
	3-1	부하가 높은 상태에서 양호해져 갈때의 생물상
			이 경우 유지관리 대책은 생물종의 개체수의 BALANCE에따라 다음과 같이 조치한다. 1)대형Amoeba +Euplotes +Peramema윤충류등의 개체의 총화가 Epistylis Vorticella +Carchesium등의 녹모목의 개체의 총화인 경우 아직 해체기미 상태에 있기 때문에 Air양을 감소하여 D.O를 낮추고 잉여오니의 제거량을 다소 많이 하여 MLSS를 낮게 해주는 것이 좋다. 2) 1)항의 반대의 경우 : 거의 양호해져 있는 상태이므로, 이 상태를 유지하도록 한다.
	3-2	해체에서 다시 좋아질 때 의 생물상
4	해체시 혹은 해체 기미가 나타나는 상태에서 출현하는 생물상		오니가 해체한 경우의 대책은 그 원인에 따라 2가지 방법이 있다. 1)세계수량대로 유입되고 있을 때 해체한 경우 : Air양을 감소시켜 D.O를 낮춤과 동시에 잉여 오니를 제거하여 MLSS를 낮게하여 운전한다. 2)세계수량에 모자라게 유입되어 해체할 경우 (저부하) : 세계수량의 1/2-1/3밖에 되지 않을 경우에 해체하고 있을시는 폭기조를 1/2-1/3로 하여 용적부하를 높여준다. 세계수량에 약간 모자랄시는 야간에는 폭기를 중지하는 간차 운전을 하는것도 좋다.
5	유입수 농도가 극히 낮을시 출현하는 생물상		일시적으로는 Air양을 낮게하여 D.O를 낮춤과 동시에 NLSS를 낮게하여 운전하면 되지만, 이렇게 해도 오니가 적을시는 주간-야간 폭기를 간차 운전하든가 폭기조를 작게하여 용적부하를 높여야 한다. 출현하고 있는 생물종, 생물상태에 따라 대책이 다르다.
6	DO부족이 심할 경우 산출하는 생물상		1)폭기조중 다량의 Beggiatoa가 관찰될때는 D.O를 높여주고 2)D.O가 높을데도 Beggiatoa가 관찰되면 반송율을 높여서 침전시간을 짧게하여 오니의 부패를 방지해야 한다.
7	과폭기일 때 출현하는 생물상		Air양과 반송오니량을 작게한다. 이것으로 상태가 변하지 않을시는 포기장에 있어 Floc의 전단력을 고려해야 한다.

8	오니가 팽화할 때 출현하는 생물상		산출하고 있는 생물종에 따라 대책이 다르다. 1)사상균에 의한 팽화 : (1)사상균이 분기하고 있는 것이 관찰되면 폭기 시간을 길게하든가, 유입량을 적게하고, 반송오니를 재포기해 준다.  (2)분기상이 없고 흩어진 상태로 관찰하면 세계부하를 만족치 못한 경우가 대부분이어서 Air양을 조절해주고, 용적부하를 높여주는 것이 좋다. 2)진균류에 의한 팽화 : 양호한 오니를 다량으로 첨가하여 F/M비를 조절해준다.
	8-1	사상균에 의한 팽화
	8-2	진균류에 의한 팽화
9	오니가 퇴적하여 사영역이 존재할시 출현하는 생물		일체적으로 Air양을 많게하여 D.O를 높여주고, 또한 사영역의 오니를 제거해 준다. 사영역은 어느 폭기조에나 대,소의 차이는 있지만,존재하므로 처리수가 백탁한 경우를 제외하고는 크게 문제시 안된다. 출현하고 있는 생물종, 생물현상에 따라 대책이 다르다.
10	폭기조에 거품이 발생할 때 출현하는 생물상		1)SCUM상의 갈색거품 : 체류시간이 길고, 오니연령이 길어 오니의 산화가 현지한 경우로서 오니를 다소 많이 제거하여 오니연령을 짧게 함과 동시에 과폭할때는 Air양을 조절해 준다. 2)운상의 회색거품 : 오니일령이 너무 짧고, MLSS가 너무 낮은 경우로서 오니일령을 길게한다.

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2. .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.

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3. 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.

 

4. 부상슬러지 (Rising sludge)

가. 요인

  1) Imhoff Cone에서 일차 침전된 슬러지가 1～3시간후 다시 부상 활성슬러지가 과도히 질산화가 이루어져서 질산염 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.

 

5. 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.

 

6. 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.

 

7. 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.

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5. 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 겨우

    SRT가 너무 길다. 반송슬러지 유입량을 감소시키고 탈수를 계속 실시하면서 BOD부하를 증대시켜 체류시간을

    감소시킨다.(이때는 폭기조 표면에 거품있는 슬러지의부상 발생)

     갈색거품의 원인은 SRT의 과잉증대 및 원수유입중 표면장력이 큰 유지분이 유입될 경과 발생되므로

     집수조 및 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 증가해야 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)

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6. 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.

 

4. 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.

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7. 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. 처리비용의 계산

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8. 활성슬러지법 관리기술 표준표

구  분	운전조건항목	항 목 내 용 및 범 위    <단위>	적용범위
저류조	폐  수  조  성	BOD/COD	1이상
	영  양 balance	BOD : N : P	100:5-15:1
	부 하 변 동 폭	변동허용범위 ±15%	30이내
	유          분	동식물유 30ppm이하                                <ppm>  광물유   10ppm이하	30이하
	염          류	식염으로서 최대 10,000        <ppm>
	세          제	ABS	20이하
	pH	폭기조내 pH가 중성으로 되는 경우 알칼리성쪽으로 pH조절
	SS	300ppm이하가 요망된다	300이하
폭기조	pH	최적7.0～7.2, 허용pH 조절범위	6.5～7.5
	온          도	최소 15℃～최대 35℃	17～25
	유  입  농  도	폭기조입구 BOD농도 최소150, 최대1,000～1,200ppm, COD농도는 BOD/COD비에 따름.	500～800
	용  존  산  소	폭기조 중앙부 측정점으로서    <ppm>	1～4
	MLSS	최소 1,000ppm, 최대 5,000ppm  <ppm>	1,500-4,500
	SV30	SVI 80～120을 목표로 한다.
침전조	반송 슬 러 지 율	폭기조유입량에 대한 반송슬러지량의 백분율                         < % >	30～100
	잉여 슬러지 생산량	Kg - MLSS/Kg - BOD 제거   < % >	30～40
	SVI	SV30 <%> MLSS × 10-4 <%>	80～120
	BOD 부    하 (용 적 부 하)	C×Q        <Kg - BOD/㎥- 일>   V	0.2～1.0

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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.

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10. 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.