SRT변화에 따른 활성슬러지 공정 분석

문서 내 토픽

1. 활성슬러지 공정의 SRT(Solids Retention Time) 관리

활성슬러지 공정에서 SRT는 슬러지 일령을 나타내는 중요한 운전 인자입니다. SRT가 증가하면서 MLSS 농도는 증가하지만 MLVSS는 감소하게 됩니다. 이는 활성슬러지 내부의 미생물이 사멸되어 존재하기 때문입니다. fav와 fat 값은 슬러지 일령이 길어질수록 감소하는 경향을 보이며, 이를 통해 SRT 조절을 통한 적절한 관리가 필요함을 알 수 있습니다. 연구에서는 SRT 5일 조건에서 M(Xa) 7,266 kg VSS, M(Xv) 11,114 kg VSS의 값을 나타냈습니다.
2. 온도와 수질에 따른 C-BOD 제거 효율

동일 수온에서는 SRT가 길수록 처리수의 C-BOD 값이 감소합니다. 동일 SRT에서는 수온이 높을 때 C-BOD 농도가 낮아집니다. 실제 처리장에서의 SRT와 이차 침전지 유출수의 C-BOD 관계를 통해 온도 조건의 변화에 따라 Yh, μm, bh, Ks 등의 지표가 변함을 확인할 수 있습니다. 수온이 활성슬러지를 통한 C-BOD 제거에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.
3. 질산화 과정과 F/M비 관리

질산화 과정에서 SRT가 길어지고 Xi, Oc 값이 증가하며 F/M비가 감소합니다. 연구 조건에서 F/Mv는 0.302 kg BOD/kg VSS/d로 계산되었습니다. 유입수질에 맞는 적절한 관리가 필요하며, 질산화 미생물의 성장을 위해서는 충분한 SRT 확보가 중요합니다. 산소 소모량(Oc)은 SRT 5일 조건에서 3,564 kg O/d로 나타났습니다.
4. 생물반응조 설계 및 운전 인자

생물반응조의 용적은 M(Xt)/Xt 계산식으로 5,557 m³로 결정되었습니다. 수리학적 체류시간(Rhn)은 5.557시간, 슬러지 배출량(Qw)은 1,111 m³/d입니다. 처리수의 최대 농도(Ste)는 38.167 mg tCOD/L, 용존성 COD(Sse)는 21.127 mg sCOD/L로 계산되었습니다. OLR은 0.605 kg BOD/m³/d이며, 세포증식계수(Yobs,VSS)는 0.384 g VSS/g bCOD입니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 활성슬러지 공정의 SRT(Solids Retention Time) 관리

SRT 관리는 활성슬러지 공정의 핵심 운전 인자로서 미생물 군집 구성과 처리 효율을 직접 좌우합니다. 적절한 SRT 유지는 원생동물과 메타조아의 번식을 억제하여 미생물 플록 형성을 촉진하고, 슬러지 침강성을 개선합니다. 질산화를 목표로 하는 경우 일반적으로 8-15일의 SRT가 필요하며, 이는 질산화균의 성장률이 낮기 때문입니다. SRT가 과도하게 길면 에너지 소비 증가와 슬러지 처리 비용 상승을 초래하고, 너무 짧으면 미생물 유출로 인한 처리 효율 저하가 발생합니다. 따라서 계절 변화와 유입 수질 변동을 고려한 동적 SRT 관리가 필수적이며, 이를 통해 안정적이고 경제적인 공정 운영이 가능합니다.
2. 온도와 수질에 따른 C-BOD 제거 효율

온도는 미생물의 대사 활동을 지배하는 가장 중요한 환경 인자로, C-BOD 제거 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 온도가 5°C 상승할 때마다 생화학적 반응 속도는 약 2배 증가하는 경향을 보입니다. 겨울철 저온 조건에서는 미생물 활성 저하로 제거 효율이 감소하므로, 이를 보완하기 위해 SRT 연장이나 MLSS 농도 증가 등의 조치가 필요합니다. 유입 수질의 BOD 농도와 C/N/P 비율도 중요한데, 영양염 부족 시 제거 효율이 저하됩니다. 따라서 계절별 온도 변화에 대응하는 적응적 운전 전략과 수질 특성에 맞춘 공정 설계가 안정적인 처리 성능 확보의 핵심입니다.
3. 질산화 과정과 F/M비 관리

질산화는 암모니아성 질소를 질산염으로 산화하는 과정으로, 질산화균의 성장 속도가 느리기 때문에 충분한 SRT 확보가 필수적입니다. F/M비(Food to Microorganism ratio)는 미생물 단위량당 공급되는 기질의 양을 나타내며, 질산화 효율과 밀접한 관계가 있습니다. 낮은 F/M비(0.05-0.15 kg BOD/kg MLSS·day)는 질산화에 유리하지만 처리 용량이 제한되고, 높은 F/M비는 처리 용량은 증가하나 질산화 효율이 저하됩니다. 따라서 목표 처리 수질과 처리량을 고려하여 최적의 F/M비를 설정해야 합니다. 특히 저온 조건에서는 질산화균의 활성이 급격히 감소하므로, 더욱 낮은 F/M비 유지가 필요하며, 이는 공정 설계 단계에서 충분히 고려되어야 합니다.
4. 생물반응조 설계 및 운전 인자

생물반응조 설계는 처리 목표, 유입 수질, 기후 조건 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 반응조 용적은 필요한 SRT와 수리학적 체류시간(HRT)을 기반으로 결정되며, 일반적으로 HRT는 6-8시간이 표준입니다. 폭기 방식 선택은 산소 전달 효율과 에너지 소비에 영향을 미치므로 신중한 검토가 필요합니다. 반응조 내 혼합 상태, 미생물 군집 구성, 슬러지 침강성 등은 운전 인자 조절을 통해 관리됩니다. MLSS 농도, 폭기량, 반송 슬러지량 등의 최적화는 처리 효율과 에너지 효율을 동시에 달성하는 데 중요합니다. 또한 계절 변화와 부하 변동에 대응하는 유연한 운전 전략 수립이 필수적이며, 이를 통해 안정적이고 효율적인 폐수 처리가 가능합니다.

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