활성슬러지 변법(순산소 활성슬러지법1)

가. 원리 

  활성슬러지는 포기조 내에서 호기성 미생물을 부유시켜 하수와 접촉시키면서 하수를 정화시키는 방법이지만 공기 공급방법으로는 산소 공급능력에 한계가 있으므로 포기조내에서 유지할 수 있는 MLSS농도에 한계가 있다. 하수의 정화능력은 MLSS농도와 관계가 있기 때문에 포기조 내 혼합액의 농도를 높일 수 있다면 포기조를 작게 해도 정화가 가능할 것이다. 순산소 공급에 의한 순산소 활성슬러지법은 이와 같은 요구를 만족시키기위해 개발된 처리방식이다. 순산소 활성슬러지법의 기본적인 원리는 공기 대신에 산소를 직접 포기조에 공급하는 방법으로 공기에 비해 5배 정도 높으므로 포기조 내에서 용존산소를 높게 유지할 수 있다. 즉, 순산소 활성슬러지법은 공기에 의한 종래의 방법에 비해서 순산소 활성슬러지법이 고농도의 하수에 대해 보다 적용성이 높고, 또한 동일한 성질의 하수라면 공기에 의한 종래의 방법과 비교해서 포기조의 용량을 작게 할 수 있다는 것을 뜻한다. 순산소 활성슬러지법에서는 필요한 산소를 처리장내에서 순산소를 발생시켜 이용함에 있어서 포기시킨 산소가 충분히 이용될 수 있도록 개발되어 있는 방법은 다음과 같다. 

1. 포기조를 복개해서 기밀한 구조로하여 순차적으로 기체 산소를 액체속으로 용해시키는 밀폐형이 있다. 

2. 효율이 좋은 산기장치에 의해 액체 속에 산소의 전달효율을 높이는 방법 및 포기조의 수심을 깊게(10M 이상)해서 산소와 액체와의 접촉시간을 증가시켜 산소 전달 효율을 높이는 개방형이 있다. 순산소 활성슬러지법의 시설은 일차침전지, 반응조 및 이차침전지와 산소발생장치로 구성되어 있다. 본 법은 기본적으로 공기에 의한 활성슬러지법과 유사하지만 공기 대신 산소를 이용하여 포기하기 때문에 처리장내에 산소발생장치를 설치할 필요가 있다. 한편, 표준 활성슬러지법에 비해 반응시간이 짧아 유량변동의 영향을 받기 쉽기 때문에 필요에 따라 유량조정조를 설치할 수 있다. 

나. 특징 

  순산소 활성슬러지법의 특징은 다음과 같다. 

1. 이 처리방법은 표준 활성슬러지법의 1/2 정도의 포기시간으로도 처리수의 BOD, SS, COD 및 투시도 등을 표준 활성슬러지법과 비슷한 결과를 얻을 수 있다. 

2. MLSS농도는 표준 활성슬러지법의 2배 이상으로 유지 가능하므로 BOD용적부하를 1.0~2.0kg BOD/m^3d 및 F/M비를 0.3~0.6 kg BOD/kg MLSS.d로 운전할 수 있다. 

3. 순산소 활성슬러지법의 포기조 내의 SVI는 보통 100이하로 유지되고 슬러지의 침강성은 양호하다. 또 잉여슬러지 발생량은 슬러지의 체류시간에 의해서 큰 차이가 나므로 표준 활성슬러지법에 비해서 일반적으로 적다. 또한 슬러지의 농축성도 양호하지만 탈수할 때의 여과속도는 표준 활성슬러지법과 거의 동일하다. 

다. 반응조의 용량 

반응조의 용량은 HRT 1.5~3.0시간을 표준으로 한다. 

순산소 활성슬러지법은 MLSS농도가높고 용존산소농도도 높기 때문에 질산화가 진행되기 쉬운 조건이다. 특히 고수온기에는 질산화 반응과 동반하여 필요산소량이 증가하는 경우가 많다. 또한 밀폐구조로 되어있어 탄산가스가 수중에 용해되기 쉬워 pH가 약산성이 되기 쉬우나 수로 및 이차침전지에서 탄산가스의 방출로 인해 중성으로 회복된다. 

라. 반응조의 형상, 구조 및 수 

  조의 형상 및 구조는 다음 사항을 고려하여 정한다. 

  1) 기밀성의 철근콘크리트구조로 하며 덮개를 설치한다. 또한 각 실의 형상은 정사각형을 표준으로 한다. 조는 산소이용율을 높이기 위해서 특별한 경우가 아니면 기밀성으로 된 복개구조로하고 산소가스의 누출을 방지할 수 있는 구조이어야 한다. 그리고 압력은 통상적으로 운전시에 +50mmHg정도 유지 가능하도록 한다. 

  2) 조류벽, 격벽 등을 설치한다. 

조의 각 실에는 교반기 날개의 회전에 따라서 혼합액이 함께 도는 것을 방지하고, 하수와 활성슬러지의 혼합 및 조의 깊은 부분까지 산소가 충분히 공급되도록 철근 콘크리트 구조로된 주상의 컬럼배플을 설치한다. 이 컬럼배플은 비산혼합액과 접촉하므로 기상부에서 액상부에 걸쳐서 스테인레스제의 판을 설치하는 것이 좋다. 또한 포기조에는 격벽을 설치하는데 다음과 같은 3종류의 개구부를 설치한다. 

    (1) 기상부에 설치한 산소가스의 통기공 

    (2) 수면부근에 설치한 스컴 통과공

    (3) 혼합액을 유하시키기 위한 액상부에 설치한 통과공 

여기서 (3)의 통과공은 혼합액의 흐름에 단락류가 발생되지 않도록 좌우교대로 설치하는 것이 바람직하다. 또한 반응조의 최종단에는 수위를 유지하기 위해 월류위어를 설치하는데, 높은 DO농도의 혼합액이 직접 유출되지 않도록 격벽과 동일한 위치에 설치하든지 또는 측벽의 외부에 설치하고, 이때 기상부의 액체가 밀봉되는 구조로 하고 월류위어앞에 조류벽을 설치한다. 수중위어를 설치할 경우 최종단 부근에는 스컴이 쌓이므로 유출부에는 스컴 파쇄용 스프레이를 고려하여야 한다.  

  3) 구조, 재질 등은 부식에 대해 안전한 것으로 한다. 

조는 보통 수밀한 콘크리트 구조로 하지만 탄산가스의 축적으로 야기되는 콘크리트의 중성화에 따른 부식에 충분히 주의를 해야 한다. 

  4) 수는 2조 이상으로 한다. 

청소, 보수 등의 경우를 고려하여 조는 2조 이상으로 한다.