환경자료실

  활성 슬러지법

유기물을 함유한 하수의 2차 처리는 대부분 생물학적 처리방법을 이용하여 처리하는데 그 가운데에서도 가장 널리 보편화되어 있는 처리방법은 1914년 영국의 Arden과 Lockett에 의해 개발된 활성슬러지법이다.
활성슬러지법은 1차 처리된 하수를 2차 처리를 위해서 주로 이용되며 주요 공정은 폭기조, 최종침전지, 슬러지 반송설비 등으로 구성되었다. 활성 슬러지법의 적용은 생물의 대사작용(호기성 세균 등)을 활용하여 하수중의 부패성 유기물(BOD)성분 제거에 이용된다. 주로 우리나라는 하수처리 방법으로 사용하고 있다.
하수를 폭기하면서 하수주의 유기물을 영양원으로 하여 각종 호기성 미생물이 번식하는데 그동안 미생물에 의해 유기물이 분해되고 폭기에 의한 교반 작용으로 하수중의 부유물과 콜로이드상 물질을 응집시켜 하수 처리에 효과적인 활성 슬러지가 얻어진다. 이 활성 슬러지를 이용해서 하수를 정화하는 방법이다. 활성 슬러지법에 활용되는 미생물은 주로 세균이고, 이외에 원생동물, 윤충류, 균류 등이 있다.
 

  순산소 활성 슬러지법

활성슬러지는 포기조 내에서 호기성 미생물을 부유시켜 하수와 접촉시키면 정화시키는 방법이지만 공기 공급방법으로는 산소공급능력에 한계가 있으므로 포기조 내에서 유지할 수 있는 MLSS농도에 한계가 있다.
하수의 정화능력은 MLSS농도와 관계가 있기 때문에 포기조내 혼합액의 농도를 높일 수 있다면 포기조를 작게 해도 처리가 가능할 것이다.
순산소 공급에 의한 순산소활성슬러지법은 이와 같은 요구를 만족시키기 위해 개발된 처리방식이다.
순산소활성슬러지법의 기본적인 원리는 공기 대신에 산소를 직접 포기조에 공급하는 방법으로 이것 이외에는 일반 활성슬러지법과 동일하다. 순산소활성슬러지법에는 산소분압이 공기에 비해 5배 정도 높으므로 포기조 내에서 용존산소를 높게 유지할수 있다.
예를 들면 공기에 의한 포기방법은 포기조 내의 용존산소 농도를 1~2 mg/ℓ정도로 유지하지만, 순산소활성슬러지법의 포기조에서는 6~10 mg/ℓ정도로 유지할 수가 있기 때문에 그만큼 MLSS농도를 높게 유지할 수있다.
즉, 공기 공급에 의한 포기방법에서는 MLSS농도가 1,500~3,000 mg/ℓ인 반면에 순산소활성슬러지법의 포기조에서는 MLSS농도가 6,000~8,000 mg/ℓ이라도 포기조내의 용존산소 유지가 가능하다.
이러한 사실은 공기에 의한 종래의 방법에 비해서 순산소활성슬러지법이 고농도의 하수에 대해 보다 적용성이 높고, 또한 동일한 성질의 하수라면 공기에 의한 종래의 방법과 비교해서 포기조의 용량을 작게할 수 있다는 것을 뜻한다.

<설계제원> 

  심층포기법

심층 포기조는 수심이 깊은 조를 이용하여 용지이용률을 높이고자 고안된 공법이다.

<심층포기법의 특징> 

이들 특징중에서 질소과포화분의 재기포화는 종래의 산기식 포기조에서 잘 일어나지 않는 심층포기조의 독특한 특징으로서 산기수심이 5m를 넘을 때 슬러지의 부상경향이 뚜렷해진다. 최근에는 심층포기조가 개발되고 소개되고 있다. 이 포기조는 깊이가 50~150m이고 직경이 2~6m인 우물형 포기조로 조의 깊이에 따라 수압이 커져 산소 전달률이 좋은 것으로 알려져 있다.



  회전원판법

회전원판법(R.B.C)은 살수여상법과 활성오니법의 단점을 보완하고 장점을 최대로 이용한 생물학적 처리 방법이다. 회전축에 많은 원판을 고정하여 원판표면에 미생물을 부착시켜 하수중의 유기물을 처리하는 방식으로 반송슬러지가 필요 없으며, 부하변동에 강하여 안정된 처리수를 얻을 수 있고, 조작과 유지관리가 쉽다.
회전원판법은 하수나 각종 산업폐수등 유기성 오염물질 처리에 넓게 이용되고 있으며, 경제성이나 안전성에서도 확고한 위치를 차지하고 있다.
부영양화, 적조현상의 주 요인인 질소, 인제거가 쉽고 유기성오염 물질제거에 광범위하게 이용되므로 하수종말처리장, 오수처리시설, 폐수처리장등에 적용할 수 있는 정화장치로 등분된 부채꼴형의 회전원판체를 체류시간과 표면적이 최대가 되도록 돌기부를 형상하는 동시에 공기통로와 대각으로 형성된 통로를 처리수와 공기가 유통케하여 다른 통로로 흘러내리지 못하게 함으로서 원판에 부착된 미생물이 처리수중의 유기물질을 공기중의 산소를 이용하여 흡착 산화시키며 미생물과 처리수를 장시간 접촉시켜 잉여오니량을 최소(생물학적 처리법중 최저로 활성오니법에 비해 30%오니발생)로 감소시켜 정화처리 효율을 최대로 하도록 하는 것이 주기능이다.



  산화구법

일차침전지를 설치하지 않고 타원형 무한수로의 반응조를 이용하여 기계식 포기장치에 의해 포기를 행하며 이차침전지에서 고액분리가 이루어지는 저부하형 활성슬러지 공법이다.
기계식 포기장치는 처리에 필요한 산소를 공급하는 이외에 산화구내의 활성슬러지와 유입하수를 혼합.교반 시키고 혼합액에 유속을 부여하여 산화구내를 순환시켜 활성슬러지가 침강되게 하도록 하는 기능을 갖는다.

<설계제원> 

  고속포기식 침전지법

고속포기식침전지는 소규모시설에 적용될수 있으며, 포기조와 이차침전지가 동일한 지내에 있는 구조이다. 일차침전지로부터 유입하는 하수는 우선 포기부에서 활성슬러지와 혼합되어 포기된 후 포기부의 위쪽에서 침전부로 유입되고 여기서 상징액은 침전부의 월류웨어를 통해서 유출되고 분리된 활성슬러지는 침전해서 침전부의 밑바닥에서 연속적으로 포기부로 반송 순환되도록 한 방식이다.

설계범위
포기부의 체류시간은 계획하수량에 대하여 2~3시간을 표준으로 하지만, 포기부의 F/M비는 0.2~0.4㎏/㎥ · 일이 되도록 하고 침전지 체류시간은 2~2.5시간, 수면적부하는 30~40㎥/㎡ · 일이 되도록 한다. 포기장치에는 산기장치와 교반기를 병용하는 방법과 산기장치 만을 사용하는 경우가 있다. 이들 방법은 선회류를 일으키기 위한 것으로 교반기의 회전수는 날개의 구조에 따라 다르나 보통 분당 20~50회 정도가 바람직하다.



   산화지법

산화지법은 생물학적처리법의 일종으로 다음과 같이 분류된다.
 - 호기성 산화지
 - 포기식 산화지
 - 임의성 산화지
호기성 산화지의 깊이는 0.3~0.6m 정도이며 산소는 바람에 의한 표면포기와 조류에 의한 광합성에 의하여 공급된다. 호기성 산화지는 전 수심에 거쳐 일정한 용존산소농도를 유지하기 위해 주기적으로 혼합시켜 주어야 한다.
포기식 산화지는 임의성 산화지보다 높은 BOD부하를 유지할 수 있으며, 악취문제가 적고 소요부지 또한 비교적 작은 편이다.
포기식 산화지 다음에는 임의성 산화지나 침전지를 설치하여 방류수 내의 SS함량을 줄이도록 한다.
임의성 산화지의 깊이는 0.5~2.5m, 체류시간은 25~180일 정도이다. 임의성산화지에 있어서는 호기성산화지나 포기식산화지와는 달리 부유물질이 산화지 내에서 침전되어 혐기성지역이 형성되도록 하며 혐기성 분해가 이루어지도록 설게된다. 따라서 수면과 대기의 접촉부분은 호기성, 밑바닥은 혐기성이 되어 임의성 산화지가 형성된다.

<각종 산화지의 적용범위 및 장단점> 

  살수여상법

살수여상법은 과거 처리수질이 BOD, SS 공히 20~40㎎/ℓ 정도인 것으로 알려져 왔으나, 최근의 기술개발로 BOD, SS 10㎎/ℓ , NH3-N 1㎎-N/ℓ 의 수준으로 처리가 가능한 것으로 보고되고 있다. 살수여상의 장점은 첨두유량으로 인한 처리시스템에 문제가 야기되지 않는다는 점이다. 그래서 때로는 간이 살수여상을 활성슬러지 전단부에 조합시켜서 후속 활성슬러지공정의 BOD부하를 완화시키는데에 사용하기도 한다. 더욱이 살수여상으로 용존 BOD를 제거하면 활성슬러지에서의 팽화현상을 제어할 수 있는 것으로 알려져 있는데, 이 사실은 많은 산업폐수를 처리하는 살수여상-활성슬러지 연계시스템에서 보여지고 있다.
표준법은 통상 1단으로 운전되지만, 고율법은 1단 혹은 2단 여상법으로 운전되고, 순환수는 연속적으로 혹은 간헐적으로 반송된다.

- 1단 살수여상의 처리 흐름도 -

- 2단 살수여상의 처리 흐름도 -

  접촉산화법

접촉산화법은 생물막을 이용한 처리방식의 한가지로서 반응조 내의 접촉재 표면에 발생 부착된 호기성미생물의 대사활동에 의해 하수를 처리하는 방식이다.
일차침전지 유출수 중의 유기물은 호기상태의 반응조 내에서 접촉재 표면에 부착된 생물에 흡착되어 미생물의 산화 및 동화작용에 의해 분해 제거된다. 부착생물의 증식에 필요한 산소는 포기장치로부터 조 내에 공급된다.

<접촉산화법의 특징> 

접촉산화법의 처리계통 

  호기성여상법

호기성 여상법은 3~5㎜정도의 접촉여재를 여상의 상부에 일차침전지 유출수를 유입시켜 여재를 통과하는 사이에 여재의 표면에 부착된 호기성미생물로 하여금 유기물의 분해와 SS의 포착을 동시에 행하게 하는 처리방식으로 이차침전지는 설치하지 않는다.
미생물의 산화 및 동화작용에 필요한 산소의 공급은 여상하부의 산기장치로부터 이루어진다.
처리시간의 경과와 더불어 포착된 SS와 증식된 미생물에 의해 여상이 폐쇄되기 때문에, 여과기능을 회복하기 위해서 공기 또는 물을 이용하여 역세척을 하게 된다. 이 때 발생하는 역세배수는 일차침전지로 반송되어 역세배수 중의 SS등을 침전시켜 제거한다.
호기성여상법의 처리계통