활성슬러지 변법(장기포기법)

1. 장기포기법

  가. 개요 

장기포기법은 활성슬러지법의 변법의 하나로 HRT와 SRT를 길게 유지하고 동시에 MLSS농도를 높게 유지하면서 하수를 처리하는 방법으로 특징은 다음과 같다. 

    1) 활성슬러지가 자산화되기 떄문에 잉여슬러지의 발생량은 표준 활성슬러지법에 비해 적다. 

    2) 과잉 포기로 인하여 슬러지의 분산이 야기되거나 슬러지의 활성도가 저하되는 경우가 있다. 

    3) 질산화가 진행되면서 pH의 저하가 발생한다. 

  나. 시설의 구성 

장기포기법의 구성은 산기장치를 설치한 반응조와 이차침전지로 구성되며 아래 그림과 같다. 

원칙적으로 유량조정조 및 일차침전지는 설계하지 않으며 유량변동이 매우 큰 경우에는 이차침전지에 유입량의 균등화를 도모하기 위해 유량조정조 및 유량조정장치의 설치 등을 검토할 필요가 있다. 

  다. 반응조의 형상, 구조 및 수 

    1) 형상은 장방형 또는 정방형으로 하며 장방형의 경우 유로의 폭은 유효수심의 1~2배의 범위에서 결정한다. 활성슬러지의 혼합과 조내의 수류상태를 양호하게 하기 위해 조의 폭은 유효수심의 1~2배로 하는 것이 좋다. 특히 선회류식의 경우 하수와 활성슬러지와의 혼압액의 수류상태는 조의 폭과 수심의 비율에 관계가 있는데 조의 폭을 수심에 비하여 크게하면 수류가 불균등하게 된다. 조에 유입되는 하수와 반송슬러지를 충분히 혼합시키기 위해 저류판 등을 설치하는 것을 검토한다. 

    2) 유효수심은 4~6m를 표준으로 한다. 

    3) 여유고는 80cm 정도를 표준으로 한다. 

    4) 플러그 흐름형 반응조의 경우에는 조의 내부를 분할할 수 있는 저류벽 등을 설치한다. 

질산화가 진행됨에 따라 pH가 저하되는 것을 막기 위해 반응조내에 탈질공정을 도입하여 알칼리도를 회수하는 것이 바람직하며 이를 위해 반응조내에 탈질공정을 도입하여 알칼리도를 회수하는 것이 바람직하며 이를 위해 반응조를 적절히 분할할 필요가 있다. 조를 40~50% 정도로 분할하여 운전의 상황에 따라 최적의 무산소시간과 호기시간과의 비를 조정한다. 

    5) 수밀성 철근콘크리트조로 하며 벽의 최상단이 지면으로부터 15cm 이상이 되도록 한다. 

    6) 유지관리를 위한 점검통로를 설치한다. 

    7) 수는 원칙적으로 2조 이상으로 한다. 

청소, 보수 등의 경우를 고려하여 조는 원칙적으로 2조 이상 설치한다. 

  라. 반응조의 설계제원 

반응조의 계획하수량은 계획 1일 최대하수량으로 하며, 설계제원은 계획하수량에 대하여 아래 표를 표준으로 한다. 

본법에 있어서 F/M비, MLSS농도 및 슬러지반송비에 대해서는 산화구법과 동일한 정도의 값을 갖게 되지만 HRT는 16~24시간으로 한다. 통상적으로 저수온 시에는 16시간 정도의 HRT로는 안정된 처리를 유지할 수 없기 때문에 24시간 정도로 하는 것이 바람직하다. 

  마. 산기장치 및 송풍량 

산기장치 및 송풍량은 다음의 각 항을 고려하여 결정한다. 

    1) 산기장치는 반응조의 운전방법에 대응할 수 있는 기종 및 구성이 되도록 유의한다. 본법에 사용하는 산기장치는 반응조의 운전방법에 따라서 산기식, 기계식 및 병용식으로 선정할 수 있지만 질산화-탈질 운전의 경우는 기계식을 선정한다. 또한 산기장치의 선정에 있어서는 필요한 공기량을 공급할 수 있고 반응조내에서 고형물의 퇴적이 일어나지 않도록 충분한 교반능력을 갖추어야 하며, 질산화-탈질 운전을 행하는 경우에도 지장이 없는 기종을 선정한다. 

    2) 송풍량은 유기물의 산화와 내생호흡 및 암모니아성 질소의 질산화를 고려하여 결정한다. 본 법과 같이 낮은 F/M 비로 운전하는 활성슬러지법에 있어서 필요한 산소공급량은 유입 BOD의 산화, 암모니아성질소의 질산화 및 내생호흡과 같은 자산화 반응에 필요한 산소량을 총합하는데 대략적으로 BOD 1kg당 1.8~2.2kg의 O2가 필요하다. 장기포기법에서는 대부분의 경우 질산화가 일어나지만 질산화작용은 알칼리도의 소비를 동반한다. 통상적으로 암모니아성 질소 1kg이 질산화되는 데에는 7.14kg의 알칼리도가 소비되게 된다. 예를 들어 암모니아성 질소농도 25mg/L의 유입수를 완전히 질산화시키기 위해서 알칼리도는 약 180mg/L 정도 소비되는 것으로 계산된다. 하수 중의 알칼리현상을 예방하기 위해 알칼리제(수산화나트륨 등)를 첨가하는 방법이 있지만 소규모처리시설에 있어서는 탈질작용에 의한 알칼리도의 회수를 도모하는 방법을 택하는 것이 바람직하다. 반응조의 앞부분을 무산소반응조로 하며, 이 무산소반응조는 포기를 하지않으면서 유입하수와 반송슬러지를 혼합할 수 있는 구조로 만들며, 반응조의 뒷부분은 포기를 행할 수 있는 구조로 만든다. 또한, 초기 운전 시와 같이 유입수량이 작은 때에는 과잉 포기가 되지 않도록 포기 강도를 계획치의 1/3 정도로 낮추어 운전하도록 한다. 조내의 교반 능력은 조의 형상과 포기장치의 배치에 따라 크게 차이가 나는데 저부의 최저유속이 10cm/s 이상이 되면, 고형물의 침전이 일어나지 않는다.