활성슬러지 변법 (산화구법)

2. 산화구법

  가. 개요 

산화구(oxidation ditch)법은 일차침전지를 설치하지 않고 타원형무한수로의 반응조를 이용하여 기계식 포기장치에 의해 포기를 행하며, 이차침전지에서 고액분리가 이루어지는 저부하형 활성슬러지 공법이다. 기계식 포기장치는 처리에 필요한 산소를 공급하는 이외에, 산화구내의 활성슬러지와 유입하수를 혼합.교반시키고 혼합액에 유속을 부여하여 산화구내를 순환시켜 활성슬러지가 침강되지 않도록 하는 기능을 갖는다. 

 본법은 저부하조건(F/M비 0.03~0.05 kgBOD/kg SS.d)에서 처리를 수행하므로 고형물체류시간(SRT)이 길어 질산화반응이 진행되기 쉽다. 또한 산화구내에 무산소지역을 설치하여 질소의 제거를 기대 할 수 있다. 

산화구법은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. 

    1) 산화구법은 저부하에서 운전되므로 유입하수량, 수질의 시간변동 및 수온저하(5도씨 부근) 가 있어도 안정된 유기물제거를 기대할 수 있다. 

    2) 저부하조건의 운전으로 SRT가 길어 질산화반응이 진행되기 때문에 무산소 조건을 적절히 만들면 70% 정도의 질소 제거가 가능하다. 

    3) 질산화반응에 따른 처리수의 pH저하에 의해 처리수질의 악화를 방지하기 위하여 반응조내 무산소 영역을 만들거나 무산소 시간을 설정하여 탈질반응을 일으켜 질산화로 소비된 알칼리도를 보충할 수 있다. 

    4) 산화구내의 혼합상태에 따른 용존산소농도는 흐름의 방향에 따라 농도구배가 발생하지만 MLSS농도, 알칼리도 등은 구내에서 균일하다. 

    5) 슬러지 발생량은 유입 SS량당 대략 75% 정도이다. 이 비율은 표준 활성슬러지법과 비교하여 작다. 

    6) 잉여슬러지는 호기성 분해가 이루어지게 되므로 표준 활성슬러지법에 비해 안정화되어 있다. 

    7) 체류시간이 길고 수심이 얕으므로 넓은 처리장부지가 소요된다. 

  나. 용량, 형상, 구조 및 수 

산화구의 용량 및 형상 등은 다음의 각 항을 고려하여 정한다. 

    1) 용량은 HRT가 24~48시간이 되도록 정한다. 본법은 질산화반응이 불가피하게 진행되므로 BOD제거를 안정적으로 수행하기 위해서는 질산화, 탈질반응을 함꼐 고려하여 설계하는 것이 일반적이다. 

    2) 형상은 장원형무한수로로 하며 수심 1.0~3.0m 수로 폭 2.0~6.0m 정도가 되도록 한다. 산화구의 형상은 장원형의 무한수로로 한다. 그러나 부지 형상에 의해 형상이 변경되어야 할 필요가 있는 경우에는 수로가 굽은 형태의 무한수로로 하는 것도 가능하다. 수심은 1.0~3.0m 정도를 표준으로 한다. 수로폭은 2.0~6.0m 정도를 표준으로 하지만 이차침전지와의 관계를 고려하여 특별한 경우에는 그 제한을 두지 않는다. 굴곡부에 있어서는 외측의 유속이 내측의 유속에 비해 빠르게 되어 흐름의 정류부가 발생하게 되므로 슬러지의 침강 및 유효용량의 감소 등이 발생하기 때문에 굴곡부에는 도류벽을 설치하여 내측의 유속을 증대시키는 것이 바람직하다. 

    3) 구조는 수밀한 철근콘크리트조를 표준으로 한다. 철근콘크리트조를 표준으로 하지만 간이 구조로서 아스팔트라이닝, 모르터라이닝, 석적, 석장, 블록쌓기 등을 이용하는 것도 가능하다. 그러나 포기 자ㅏㅇ치의 설치부분은 수류가 격렬하기 때문에 철근콘크리트조로 하여야 한다. 

    4) 지수는 2지 이상으로 한다. 

지수는 청소, 보수 등의 경우를 고려하여 2지 이상으로 한다. 단, 융입수량이 적은 경우에는 1지로 할 수도 있다. 

  디. 포기장치 

포기장치는 다음의 항목을 고려하여 결정한다. 

  1) 포기장치는 1지에 2대 이상을 표준으로 한다. 설치 대수는 고장에 의한 정지를 고려하여 2대 이상으로 하는 것이 바람직하지만 처리 수량이 작은 경우와 방류 수질을 유지하는 것이 가능한 경우에는 1대로 하는것도 가능하다. 

  2) 산소의 공급, 혼합액의 교반, 유속의 확보가 충분하도록 한다.  포기장치는 산소를 공급하고 혼합액에 순환유속을 부여하며 유입하수나 활성슬러지를 혼합 교반한다. 산화구내의 유속은 최저유속(저부유속) 0.1m/s 이상, 평균유속 0.25m/s 정도로 한다. 각 형식에 따라 운전방법이 다르고 효율이 좋은 산소공급이 수행되는 동력 투입밀도(단위혼합액당의 투입동력)의 범위 및 동력투입밀도와 유속 및 유속분포의 관계, 산소공급효율이 다르기 때문에 각각의 특징을 충분히 파악하여 선정할 필요가 있다. 

  3) 간헐 운전, 운전 대수 제어, 회전수 제어, 침적심도의 변경 등에 따라 운전 방법의 선택이 가능하도록 한다. 유기물의 산화 및 질산화, 탈질은 구내의 용존산소농도 상태와 깊게 관련되어 있다. 용존 산소농도는 유입하수의 수량, 수질, 수온 및 MLSS농도에 따라 변화한다. 산소공급량의 조정은 포기장치의 운전방법에 따라서(간헐운전, 운전대수제어 등) 또한, 산소공급능령의 제어(회전수 제어, 침적심도의 조절 등)와 연계하여 수행한다. 

   4) 포기장치의 종류로는 종축형, 횡축형, 스크루형 등의 기계식교반장치, 축류펌프형 및 프로펠라형 등이 있다.  기계교반식은 산소공급 및 교반 및 유속의 확보를 모두 수행하지만 축류펌프, 프로펠라형은 교반 및 유속의 확보를 수행하고 산소의 공급은 별도 산기장치로 수행한다.