표준활성슬러지법(2)

3. 표준활성슬러지법 설계

  가. 처리계통

 표준활성슬러지법은 처리수질, 시설의 건설비, 운전관리 등을 모두 고려할 때 중규모 이상의 하수처리시설에 경제적인 처리법으로 채용되고 있다. 표준활성슬러지법의 처리계통은 <그림 6.10>과 같다. 반응조에의 유입수는 반송슬러지와 함께 반응조에 투입되어 조내에서 혼합되며 일정시간동안 연속적으로 포기가 이루어진다. 그 후 활성슬러지 혼합액은 이차침전지에 유출되어 고액분리를 행하게 된다. 이차침전지의 상징수는 처리수로서 월류되고 침전된 슬러지는 반송슬러지로서 반응조에 이송되어 다시 생물처리에 사용된다. 이중 일부는 잉여슬러지로서 배출되게 된다.

  나. 수리학적 체류시간(HRT)

HRT는 계획하수량에 따라서 결정한다. 따라서 반송슬러지량은 고려하지 않는다. 표준활성슬러지의 HRT는 6~8시간을 표준으로 하나, 수온이 낮거나 유입수질(용해성BOD, SS)농도가 높아 처리수질을 만족할 수 없는 경우, 처리수질 예측결과, 처리수질이 목표처리수질을 만족할 수 없을 경우는 필요한 SRT, MLSS농도를 설정하고 식 V = Q x θ에서 반응조의 HRT를 구한다.

  다. MLSS농도와 슬러지반송비

반응조내의 MLSS농도는 일반적으로 1,500~2,500 mg/L의 범위로 운전하는 것을 표준으로 한다. MLSS농도가 너무 낮게 되면 처리가 안정되지 않고, 너무 높으면 필요산소량이 증가하거나 이차침전지의 침전효율이 악화될 우려가 있다.

반송슬러지의 SS농도에 대하여 설정한 MLSS농도를 유지하기 위해서 필요한 슬러지반송비는 아래 식으로부터 구할 수 있다.

R = X

XR - X

여기서, R : 슬러지반송비

XR : 반송슬러지의 SS농도(mg/L)

  라. 포기방식

포기방식에는 포기조의 형상이나 산기장치의 배치에 따라서 여러 종류가 있으나 크게 나누어 산기식과 기계식으로 구별된다.

 산기방식과 설계항목

산 기 방 식					설 계 항 목
산기식	선회류식 전면 산기방식 기포분사식 수중교반식				필요공기량 필요공기량과 순환펌프의 대수 및 능력 필요공기량과 수중교반기의 대수 및 동력
기계교반식					기계교반장치의 대수 및 동력

• 전면포기식은 산기판과 비교해서 소형이고 산기구멍이 작은 산기판을 포기조의 밑바닥 전체에 분산시켜 설치한다. 이 포기방법은 발포면적의 축소와 기포를 미세하게 하여 포기조내에서 기포의 분산성을 좋게 하여 산소전달효율을 높이는 방식이다.
•  반응조의 수심이 6 m 이상되는 것을 심층식이라 하고 일반적으로 10 m 전후가 많다. 선회류식은 포기조의 밑바닥 부근으로 공기를 분출시키는 고압식과 수면에서 80 cm정도 밑에서 공기를 분출시키는 저압식이 있다. 고압식의 경우는 송풍량의 3~7배이지만, 저압식의 경우에는 공기의 압력이 적고 효율이 불충분하며 또한 산소전달 효율이 적으며 혼합 후 선회류가 생기게 하기 위해서 고압식의 4배 정도 송풍량이 필요하다. 반면에 고압식은 혼합이 충분하고 산소전달효율은 크나 동력이 많이 드는 단점이 있다.
• 미세기포 분사식은 포기조 내 혼합액을 펌프에 의해 순환시켜 그 에너지에 의하여 공기를 분산 및 세분화시키고 노즐에서 미세기포를 혼합시킨 기액 혼합 순환수를 포기조 내부를 향해 고속으로 분출시킴으로써 산소전달효율을 높이는 방식이다. 수중 교반식은 송풍기에서 나온 공기를 수중에 설치한 수중포기기의 날개로 교반하는 방식이다. 이 방식은 기계식 교반의 강한 전단작용에 의해 기포를 미세화 시키고 동시에 강한 유체의 흐름에 의해 기포를 분산시켜 기액의 접촉을 좋게 해서 산소전달효율을 높이는 방식이다.

  마. 반응조의 형상, 구조 및 수

반응조의 형상, 구조 및 수는 다음의 항목을 고려하여 정한다.

• 형상은 장방형 혹은 정방형으로 하고 폭은 수심의 1~2배 정도이나, 심층식의 경 우는 수심과 같은 정도로 한다.활성슬러지를 혼합시키기 위해 포기조내에서의 수류상태를 최적으로 하기 위 해 포기조의 폭은 수심의 1～2배 정도로 한다. 특히 선회류식 포기방식인 경우 에는 포기조의 형상이 포기조내의 MLSS 혼합에 매우 관계가 크다. 포기조의 폭 을 수심에 비하여 너무 크게 하는 경우에는 유체의 흐름이 불균형하게 된다. 또 한 폭에 비해 수심을 깊게 하는 경우에는 송풍관의 압력이 증대되어 비경제적 이다. 포기조에 유입되는 반송슬러지와 유입하수가 충분히 혼합되도록 혼합지점 에 포기장치, 기계적인 혼합장치 및 저류판 등을 설치하는 경우도 있다.
• 흐름방향에 대하여 저류벽을 설치한다. 선회류식 포기방식에서는 단락류(short circuiting)방지와 포기조내의 균질화를 목적으로 조류벽을 설치하기도 한다. 조류벽의 하부에는 보수점검 등을 고려하여 개구를 설치함과 동시에 상부에도 스컴등의 체류를 방지하기 위해 개구를 설치하여야 한다. 또한 조류벽 은 벌킹대책으로 혐기운전시의 구별벽으로서 혹은 고도처리시설로의 개조시 조 구별벽 으로서 사용된다
• 수밀된 철근 콘크리트 구조로 주벽의 상단은 지반으로부터 15 cm이상 높게 한다.포기조는 다른 구조물에서와 마찬가지로 수밀성 철근콘크리트 구조로 하며, 주벽의 상단은 계획지반보다 15 cm 이상 높게 하여 토사나 지표수가 포기조에 유입되는 것을 방지하도록 한다. 또한 선회류식인 경우에는 일반적으로 포기조 횡단면의 사각에는 수평에 대하여 곡면 또는 45°의 기울기를 준다.
• 보수 및 유지를 위하여 약 90 cm이상의 폭을 가지는 인도와 안전설비를 설 치한다.
• 는 2조 이상으로 한다.청소, 보수 등을 고려하여 2조 이상으로 할 필요가 있다.
• 층식에는 흐름방향에 대해 수평으로 도류판을 설치한다. 도류판은 선회류식 심층포기에 있어서 산소전달효율과 혼합액의 순환효율을 높임과 동 시에 저면유속을 확보하기 위하여 설치한다. 산기부분과 다른 부분과를 구분하여 상승기 포분포를 동일하게 함과 동시에 동일한 상승류를 일으켜 선회류를 극대화하기 위하여 반 응조의 흐름방향에 평형하게 설치한다. 또한 도류판을 설치함으로 인해 산기수심을 낮게 (4.5~5.0 m) 할 수 있다.

  바. 수심 및 여유고

포기조의 수심 및 여유고는 다음 사항을 고려한다.

• 포기조의 유효수심은 표준식은 4.0~6.0 m를 심층식은 10 m를 표준으로 한다. 포기조의 수심은 처리장의 면적이 협소한 경우에는 어쩔 수 없이 깊게 할 경우도 있으나 수심이 너무 깊으면 구조물의 건설비 등이 늘어나 비경제적이 된다. 또한 수심이 너무 얕 으면 포기 효과를 충분하게 할 수가 없으며 동시에 포기조의 소요면적이 커져서 불리하 게 되므로 유효수심은 일반적으로 4~6 m로 하는 것이 적당하다. 심층식은 처리장의 면적 이 협소한 경우 등 용지의 이용효율을 높이기 위하여 고려할 수 있고, 유효수심은 8～12 m 정도가 이용되고 있다.
• 여유고는 표준식은 80 cm 정도를 심층식은 100 cm 정도를 표준으로 한다. 포기조의 여유고를 필요 이상으로 할 때에는 건설비를 증대시킬 뿐만 아니라 포기조의 수리, 청소 등 유지관리상 문제가 발생하므로 보통 80 cm 정도로 한다. 심층식은 송풍관 구경이 크므로 송풍관 공간을 고려하여 100 cm 정도로 하여야 한다.