[스크랩] 하수처리장 운영관련(han Work 5)

 

5. 하수처리장 운영관련

 

   1) 슬러지 벌킹

     - 폭기조내의 용존산소(DO), BOD, pH, 영양분 등의 불균형

     - 실모양 미생물이 번식하거나 미생물이 분산성장 상태에 있어 최종침전지에서 미생물이 쉽게  침전하지 않는 것을 말한다.

     - 슬러지의 침전성은 통상 SVI 가 50~150일 때 침전성이 양호한데 팽화시 SVI는 200이상

    【원인】

    - 충격부하(shock load) : 유기물질의 과도한 부하(F/M의 과대)

     - 용존산소(DO)부족 :

     - 영양물질 불균형 : 탄소화합물에 비해 N나 P의 과부족( BOD:N:P=100 : 5 : 1)

     - 낮은 pH : 폭기조의 적정 pH는 6 ~ 8인데 이보다 낮게 유지될 경우

     - 낮은 SRT : 세포체류시간이 짧을 때

     - 운전미숙 : 운전조건의 불균형

     【대책】

     - 초기에는 반송슬러지에 염소(10~20mg/l),오존, 과산화수소등의 살균제를

        주입시킨다.

     - MLSS 농도를 증가시켜 F/M비를 낮춘다. (SRT 증가효과도 있음), 

     - 소화슬러지 또는 침전슬러지를 포기조에 주입, SVI를 감소시킨다.

     - 철염, 알루미늄 등의 응집제를 첨가하거나 침전성을 증가시킨다.

     - 기타 N나 P등의 증가와 더불어 운전조건을 향상시킨다.

 2) 슬러지 부상

         - 유입폐수 중의 질소성분이 폭기에 의해 질산화 되고 종말 침전조에서 용존산소가 부족하면 탈질산화(denitrification)현상이 일어나면서 이 때 발생하는 질소기포가 고형물 즉 sludge를 부상시킨다.

        - 또 침전조내가 혐기성이 되면 바닥에 쌓인 슬러지가 혐기성 분해를 일으키고  그 때 생기는 기포와 함께 덩어리로 부상되기도 한다

    【대책】

     - 폭기조 체류시간 단축 또는 폭기량을 줄여 질산화정도를 줄인다.

     - 탈질산화 방지를 위해 침전조의  체류시간을 단축시킨다.

     - 반송슬러지의 반송율을 증가시키고 슬러지 제거속도를 증가시켜 침전조로 부터 슬러지를 빨리제거 시킨다.

    3) 핀플럭

         - SRT가 너무 길면 세포가 과도하게 산화되어 휘발성 성분이 적어지고 활성을 잃게 되어 floc 형성 능력이 저하된다.

         - 이럴 경우 흔히 1mm 보다 훨씬 작은 floc이 현탁상태로 분산하면서 잘 침강하지 않는 상태가 된다.

   4) 질산화와 탈질산화(Nitrification & denitrification)

     - 질산화 : 4.57mg/l 산소필요 / 7.14mg/l 알칼리도 소모(첫번째 반응)

     - 탈질산화 : 2.47g의 메탄올(3.7g의 COD필요) / 3.57mg/l 알칼리도 생성

        (1g의 질산성 질소를 제거하는데 필요한 이론적 유기물량은 2.86 g COD)

     - 생물학적으로 질소를 제거하기 위해서는 기본적으로 두 단계의 반응이 필요하다.

   【암모니아의 독성】

         - 질산화 반응시 기질로 이용되는 암모니아성 질소 및 아질산성 질소는 이온화되지 않은 상태인 free-ammonia(FA) 및 free-nitrous acid(FNA) 농도에 따라 질산화균에 독성 피해를 나타내며

         - 중금속과 같은 물질들은 이온상태가 독성에 영향을 미치는 것으로 보고되었다

    【공정】

        - 전탈질 : 무산소 → 호기(외부탄소공급 없음)

        - 후탈질 : 호기 → 무산소(외부탄소공급 , 내부반송)메탄올, 초산, 펩톤, 글루코오스

         - 바덴포 ; 무산소 → 호기 → 무산소 → 호기(전탈질, 후탈질 장점결합)

    5) 인 : 하수내의 인(Phosphorus)은

          ▷ 유기인(Organic-Phosphorus)

        ▷ 무기인(Inorganic-Phosphate)  : 정인산(Ortho-P)과 

                                                        고분자인산(Poly-P)

    【고도처리공정에서 발생되는 잉여오니에 포함된 P의 농도는】

        - 표준활성슬러지법 : 1.5∼2%

        - 고도처리공정 : 3∼8%(대표치 : 3∼6%)

    【인 제거원리】

      - 혐기성 : 인방출(에너지 섭취)

      - 호기성 : 인의 과잉섭취(에너지 생성)

      - 미생물 몸속으로 일시적으로 인을 다량 섭위시켜 미생물을 폐기시키는 방법

 

    【ATP】아데노신삼인산.

          - 세포가 이용하는 에너지원이 되는 물질.

          - 모든 세포는 ATP를 생명 활동의 에너지로 이용하고 있다.

          - 자동차로 말하면 가솔린 역할을 하는 화학 물질이다.

          - ATP는 아데노신(아데닌과 리보오스라고 하는 당이 결합한 것)에 3개의 인산이 결합하고 있고, ATP에서 1개의 인산이 분리되어 ADP(아데노신이인산)가 되면 다량의 에너지가 방출된다.

          - 이 에너지는 ADP와 인산의 화학적 결합으로 축적되어 있던 것으로 '화학 에너지'라고 불린다.

          - 생물은 에너지를 ATP의 형태로 저장해 두었다가 필요할 때 인산과 ADP로 분해하여 방출되는 화학 에너지를 생명 활동에 이용하고 있는 것이다.

          - ATP는 탄수화물이 분해되어 최종적으로 이산화탄소와 물이라는 단순한 형태로 되는'이화'의 과정에서 만들어진다.

          - 세포에서는 주로 미토콘드리아에서 ATP의 생산이 이루어진다. 미토콘드리아가 '세포의 발전소'라 불리는 것은 그 때문이다.

    6)  질소 인 동시제거 : 혐기, 무산소, 호기의 조합

          - 혐기상태 : 인방출 유기물 반드시 필요(용존산소 없음/ 결합산소 없음)

          - 무산소상태 : 탈질산화, 유기물 반드시 필요(용존산소 없음 / 결합산소 있음)

          - 호기상태 : 질산화, 인섭취, 유기물 필요없음(용존산소 있음 / 결합산소 있음)

   7) 유기물에도 서열이 있다.

         - 유기물을 보통 BOD, COD, TOC 라고 측정하고 분류하지만 이는 직접적인 측정이 아니고 간접적인 측정방법이다.

         - 유기물의 종류는 수십만 개도 넘는다. 특히, 고도처리공정에 이용되는 경우에도 같은 BOD 에서도 전혀 다른 효율을 나타내는 경우도 있다. 

         - 예를 들면, 사람이 고기를 먹을 때, 스프로 만들어 먹는 것과 익혀먹는 것은 같은 양의 에너지를 섭취한다고 해도 몸에 흡수하는 것은 큰 차이가 있다.

         - 미생물이 유기물을 섭취할 때, 저가(short chain)의 유기물을 쉽고 빠르게 흡수하게 된다.

         - 물론 입자상 보다는 용존성이 속도가 빠르다.

         - BNR 공정에서 성패를 좌우하는 것은 유기물(BOD)의 양이 아니라, 미생물이 쉽게 이용할 수 있는 유기물의 양이다.

         - 따라서, 이러한 물질을 Short-chain Volatile Fatty Acid(SCVFA) - 저급지방산

         - 또는 Readily Biodegradable COD(RBD COD)라고 한다. - 유입수 특성파악과연계

       (BD COD : 생물학적분해가능한 / NBD COD : 생물학적 분해불가능한)

       (RBD COD : 빠르게 분해가능한  / SBD COD : 느리게 분해가능한)

  8) 생물막법

        - 미생물이 부착할 수 있는 접촉여재를 투입하여 미생물을 여재표면에 증식시키고 성장한 미생물을 이용하여 오염물질을 처리하는 방법으로서,

        - 포기조내에 접촉여재(쇄석, 플라스틱)을 충진하여 여재 표면에 형성된 미생물막과 유기물을 접촉하여 처리하는 방법을 접촉산화법이라 하고,

        - 수세미나 브러쉬 모양의 미생물 접촉재를 포기조에 매달아 놓음으로써 표면에 생성된 미생물막에 의하여 유기물을 제거하고

        - 증식 미생물은 일정시간 후 탈리되어 침전분리 제거시키는 방법을 현수 미생물접촉법 이라 한다

  9) MBR(Membrane Bio-Reactor)

    l 부유고형물을 100% 제거할 수 있어 슬러지의 침강성에 관계없이 안정성

    l 활성슬러지법에 비해 미생물 농도를 3~4배 높아 폭기조의 용량이 감소효과

    l 침전조가 필요없고, 농축조 부피 또한 감소되므로 공정의 compact화 가능

    l 질산화 매우 유리, 잉여슬러지 발생량이 적음

    l 소독 및 여과공정 불필요

   - MBR은 Membrane의 고액분리 기능을 활용한  기술로서 N, P 제거는 기존의 생물학적 고도처리기술인 BNR의 최적화에 의해 이루어짐

   - 멤브레인의 종류 : 평막, 나권형, 관형, 중공사형

  10) 개선방안

     � 하수관거 정비의 미비로 유입수 수질저하  ☞ 분류식 하수관거 정비

     �  낮은 C/N, C/P 문제 극복  ☞ 유기물의 활용성 극대화에 따른 효율향상 및 경제성

     �  기존시설과의 호환성 및 운영방식 개선의 문제  ☞ 기존시설의 최적화 및 고도처리 전환기법

     �  현장 운영기술 및 지원시스템 미흡  ☞ 공정의 다양화-소수의 적용현장으로 운영관리기술 체계화 필요

     �  활성슬러지 예측모델을 보조수단으로 활용  ☞ 공정선정 및 운영인자 평가, 최적운영관리에 있어서 보조수단으로 활용

     �  객관적인 공정평가 및 분류시스템 구축  ☞ 처리대상 물질에 따른 공정선정의 객관성 및 신뢰성 확보

     ※ OUR(Oxygen Uptake Rate) : 산소섭취율

 

출처 : 블로그 > 생명 | 글쓴이 : 21센트 [원문보기]