[상하수도학]제 8장 하수처리장 시설(활성슬러지법의 특징/기타 생물학적 처리법/슬러지 처리시설)#3

 5. 활성슬러지법의 특징

  (1)활성슬러지법 운전시 문제점

   1)슬러지 팽화(Bulking)

    ㉠최종침전지에서 슬러지가 잘 침전되지 않고 부풀어 오르는 현상으로 주로 사상형 미생물이 과도성장하거나 미생물이 분산성장 상태에 있을 경우 발생된다.

    ㉡슬러지 팽화의 원인

     ·유기물질의 과도한 부하(F/M비가 과대), MLSS 농도 저하

     ·낮은 pH와 DO 부족, 부적절한 온도, SVI 증가>200

     ·탄소화합물에 비해 질소, 인 등 영양분 부족

    ㉢슬러지 팽화에 대한 대책

     ·MLSS농도를 증가시켜 F/M비를 낮춘다.

     ·소화슬러지 또는 침전슬러지를 폭기조에 주입, SVI를 감소시킨다.

   2)슬러지 부상(Rising)

    ㉠유입하수중의 질소성분이 충분한 폭기에 의해 질산화(Nitrification)된 후 최종침전지에서 용존산소가 부족하면 탈질화(Denitrification)현상이 일어나며 이때 발생하는 질소(N_2)기포가 슬러지를 부상시키는 현상을 말한다.

 

  (2)활성슬러지법의 종류(변법)

   1)표준 활성슬러지법(Standard Activated Sludge)(폭기시간: 6~8시간)

    ㉠활성슬러지법에서 기본이 되며 가장 널리 사용되는 방식이다.

    ㉡가장 양질의 처리수를 얻을 수 있는데 BOD는 85~95%, SS는 80~90%의 제거율을 보인다.

   2)계단식 폭기법(Step Aeration)(폭기시간: 4~6시간)

   3)장시간 폭기법(Extended Aeration)(폭기시간: 16~24시간)

    ㉠표준법과 유사한 방식이나 폭기조 내에서 하수를 장시간(16~24시간)체류시켜서 활성슬러지가 자기세포질을 대폭적으로 산화, 분해시키는 내생호흡단계에서 유기물질이 제거되도록 설계하여 잉여슬러지 배출량을 최대한 줄이고자 한 방식이다.

   4)접촉안정법(Contact Stabilization)(폭기시간: 5시간 이상)

    ㉠폭기조를 접촉조와 안정화조로 나누어 접촉조(폭기조)에서는 하수와 활성슬러지의 흡착과 응집에 의한 처리를 하고, 안정화조(재폭기조)에서는 반송슬러지를 장시간 재폭기시켜 반송슬러지의 안정화 흡착, 응집력 회복을 도모하여 하수를 처리하는 방식이다.

   5)기타 활성슬러지법의 변법

 

 6. 기타 생물학적 처리법

  (1)기타호기성 생물학적 처리법

   1)살수여상(Tricking filter)법

    : 여재상에 살수되는 하수가 여재사이를 통과하는 동안 여재표면에 부착되어 성장한 호기성 미생물의 생물학적 작용으로 하수중의 유기물을 제거하는 방법을 말한다.

장점	단점
·유입하수의 부하변동에 강하다. ·슬러지의 발생량이 적다. ·강제폭기를 할 필요가 없다. ·유지관리가 쉽고, 건설비 및 유지비가 저렴하다. ·슬러지 팽화현상이 없다. ·온도에 의한 영향이 적다.	·처리시설의 면적이 크고, 손실수두가 크다. ·여재상의 폐색(Ponding, 막힘)이 잘 일어난다. ·악취 및 파리가 발생한다. ·생물막의 탈락현상으로 처리효과가 악화되는 경우가 있다. ·겨울철에 동결문제가 있다.

   2)회전원판(RBC; Rotating Biological Contactor)법

    : 살수여상법과 같이 생물막을 이용하여 하수를 처리하며 공기 중에서 폭기가 이루어지는 호기성 처리방식이다.

장점	단점
·운전관리상 조작이 간단하다. ·질산화가 일어나기 쉬워 질소(N)의 제거가 가능하다. ·폭기장치와 슬러지 반송이 필요없다. ·슬러지 팽화현상이 발생할 염려가 없다.	·활성슬러지법에 비해 최종침전지에서 미세한 SS가 유출되기 쉽다. ·대규모의 하수처리에 부적합하다. ·온도의 영향을 크게 받는다. ·회전축의 파열이 일어나기 쉽다.

   3)산화지법

    ㉠얕은 연못에서 박테리아(Bacteria)와 조류(Algae) 사이의 공생관계에 의해 유기물의 분해, 처리하는 호기성 처리방식이다. 이 연못을 산화지(Oxidation pond), 늪(lagoon) 또는 안정지(Stabilization pond)라 한다.

    ※조류: 물속에서 생활을 하는 단순한 형태의 식물분류군

    ㉡박테리아와 조류의 공생이란 박테리아가 유기물을 섭취, 분해하여 질소(N)와 인(P)성분과 를 물속에 내어 놓으면 상부에서 조류는 이들 물질과 햇빛을 이용하여 광합성을 하여 산소를 만들며, 조류에 의해 발생된 산소(O_2)는 호기성 박테리아에 의해 이용되므로 이러한 순환이 계속되어 하수가 처리된다.

    ㉢자연 정화기능을 이용한 에너지 절약형 처리방법(폭기시설이 필요없음)이다.

 

 7. 슬러지 처리시설

  (1)슬러지 처리의 계통

   1)슬러지 처리의 목적

    ·슬러지 중의 유기물을 무기물로 바꾸는 생화학적 안정화

    ·병원균을 제거하는 위생적인 안전화

    ·슬러지 처리·처분량을 적게 하는 부피의 감량화

    ·처분의 확실성

   2)슬러지 처리 계통도

    ·슬러지⟶농축⟶소화⟶개량⟶탈수⟶건조⟶최종처분

   3)함수율과 슬러지 부피의 관계

여기서, V_1: 농축전 슬러지 부피(m^3), V_2: 농축후 슬러지 부피(m^3), W_1: 농축전 슬러지 함수율(%), W_2: 농축후 슬러지 함수율(%)

 

  (2)슬러지 처리

   1)슬러지 농축(Thickening)

    ㉠슬러지 부피를 감소시켜 후속 공정의 규모를 줄이고 처리효율을 향상시키는데 농축의 목적이 있다.

    ㉡1차 침전지에서 발생하는 슬러지는 농축과정을 생략하고 바로 소화과정으로 이송된다.

    ㉢농축방법 및 시설

     ·중력식 농축조: 가장 널리 사용

     ·부상식 농축조

     ·원심분리식 농축조

   2)슬러지 소화(Digestion)

    ㉠개요: 슬러지 탈수 및 최종처분을 용이하게 하기 위하여 슬러지 내의 유기물을 분해하여 부패성을 감소시키고 병원균 등을 사멸시켜 위생적으로 안전하게 만드는 슬러지 안정화방식의 일종이다.

    ㉡종류

     ◎호기성 소화

    ·호기성 및 임의성 미생물이 산소를 이용하여 분해 가능한 유기물과 세포질을 분해시켜 무기물화하는 방식을 말한다.

     ◎혐기성 소화

     ·용존산소가 존재하지 않는 환경에서 유기물이 혐기성 세균의 활동에 의해 무기물로 분해되어 안정화되는 방식으로 슬러지 무게와 부피가 감소되며 이용가치가 있는 CH_4(메탄) 등이 발생된다.

     ·혐기성 소화는 1차 단계인 유기산 생성단계와 2차 단계인 메탄 생성 단계로 구성되는 2단계 소화방식이다.

     ·1차 단계에서는 각종 휘발산(부틸산, 프로피온산 등)과 아세트산, 수소(H_2), 등이 생선된다.

     ·2차 단계에서는 주로 메탄(CH_4)과 CO_2가 2:1 비율로 생성되며 기타 황화수소(H_2S), 암모니아(NH_3) 등이 소량 생성된다.

     ·미생물이 필요로 하는 무기성 영양소(N, P 등)가 충분하여야 하고, 높은 온도를 필요로 한다.

     ·혐기성 소화는 유기물 농도가 높아야 하며 특히 탄수화물 보다는 단백질이나 지방질이 높아야 좋다.

     ·병원균 사멸률이 높다. 2단계라서 반응이 느리다.

   3)슬러지 개량(conditioning)

    : 소화공정을 거친 슬러지를 탈수하기 전에 물과 친화력이 강해 물과 분리되기 힘든 성질을 개선, 탈수효율을 높이기 위하여 실시하는 전처리과정을 말한다.

    : 약품개량, 열처리, 슬러지 세정, 동결법 등이 있다.

   4)슬러지 탈수(Dewatering)

    : 탈수는 수분감소에 의하여 슬러지 부피를 감소시킴으로써 슬러지 처리 및 처분비용을 감소시키는데 목적이 있다.

    : 진공탈수, 가압탈수, 벨트프레스, 원심탈수, 스러지 건조상 등이 있다.

   5)슬러지 최종처분(Disposal)

    : 하수처리 시설로부터 생성된 슬러지 또는 탈수 케이크, 소각재 등을 안전하게 처분하는 것을 말한다.

     ㉠종류

      ·매립처분, 토양살포, 해양투기, 소각 등은 2차 환경오염(지하수 오염, 토양오염, 해양오염, 대기오염 등)이 발생할 우려가 있다.