TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
1.1 계획하수량과 수질
계획하수량과 수질은 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 처리시설의 계획하수량은 1차처리, 2차처리, 고도처리 및 3차처리의 각 시설에 대하여 <표 1.1.1>을 표준으로 한다. 합류식 하수도는 우천시 일차침전지의 침전시간을 0.5시간 이상 확보하고, 표면부하율은 계획1일최대오수량에 대해 25∼50㎥/㎡·d 정도로 하여, 우천시 계획오수량을 유입시켜 1차처리해야 하며, 소독시설 고려시 우천시 일차침전 후 생물반응조로 유입되지 않고, By-pass되는 하수에도 소독이 고려되어야하므로 고탁도에도 안정적인 소독이 가능하도록 소독방법을 선정하여야 한다.
<표 1.1.1> 각 시설의 계획하수량

구 분

계 획 하 수 량

분류식 하수도

합류식 하수도

1차처리

(일차침전지까지)

처리시설(소독시설 포함)

계획1일최대오수량

우천시계획오수량

처리장내 연결관로

계획시간최대오수량

우천시계획오수량

2차처리

처리시설

계획1일최대오수량

계획1일최대오수량

처리장내 연결관로

계획시간최대오수량

계획시간최대오수량

고도처리 및 3차처리

처리시설

계획1일최대오수량

계획1일최대오수량

처리장내 연결관로

계획시간최대오수량

계획시간최대오수량
(2) 유입하수량과 유입수질의 결정시 그 지역의 환경과 유사한 처리구역을 사전에 충분히 조사를 통해 시간적 변동등을 반영하고, 분뇨등의 연계처리, 주야간 인구변동 및 그 이외의 장래계획도 고려해서 정한다.
(3) 유입되는 하수의 수량과 수질변동에 대처하기 위해서 필요에 따라 유량조정조를 설치한다.
1.2 처리방법의 선정
처리방법의 선택시에 다음 사항을 고려한다.
(1) 유입하수량과 수질
(2) 처리수의 목표수질
(3) 연계 및 장내반류수 처리계획
(4) 처리장의 입지조건
(5) 방류수역의 현재 및 장래 이용상황
(6) 건설비 및 유지관리비 등 경제성
(7) 유지관리의 용이성
(8) 법규 등에 의한 규제
(9) 처리수의 재이용계획
1.3 처리시설의 배열 및 구조
처리시설의 배열과 그 구조는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 각 시설은 유지관리가 용이하고 기능이 충분히 발휘될 수 있어야 한다.
(2) 처리시설은 각 시설특성에 적합한 방수대책과 방식도장으로 수밀성과 내구성이 있는 구조로 한다.
(3) 처리장의 주요시설은 점검, 수리, 청소, 고장에 의한 운휴를 감안하여 2계열 이상으로 설치함으로써 무중단 운전이 되도록 한다.
(4) 단계적 시공을 고려해서 정한다.
(5) 주변에 미치는 악취, 소음 등을 고려해서 정한다.
1.4 처리시설간의 수위차
1.4.1 수리계산의 필요성
하수처리시설은 일반적으로 침사지까지 하수를 자연 유하시킨 다음 펌프로 양수하여 본 처리시설을 거쳐 자연유하의 형식으로 방류될 수 있도록 하며, 수리계산은 이러한 유수의 자연유하가 가능하도록 각 시설간의 소요 수위차를 산정한 후 수리종단도를 작성하기 위하여 필요하고, 수리종단도를 작성함으로써 시설의 수리학적 안정성확보, 펌프소요수두 및 각 시설 설치지반고 산정 등이 가능하다.
1.4.2 수리계산시 고려사항
수리계산시 다음과 같은 사항을 고려한다.
(1) 계획방류수위 및 계획지반고 : 계획홍수위를 반영한 계획방류수위를 설정하고, 계획홍수위에도 자연유하로 방류되도록 계획지반고 및 유입펌프 소요 양정 산정
(2) 계획수량 및 유속
(3) 각 시설간의 연결관
(4) 여유치 : 각 시설은 구조상의 수위변화량에 관로, 계량설비 등의 수위변화량을 가산하여 소요 수위차를 갖도록 함
(5) 시설의 구조 : 단위처리시설 사이의 유량분배를 균등화할 수 있고, 미생물의 손실을 방지하기 위하여 극도의 첨두유량에서는 이차처리시설을 우회할 수 있는 대책을 마련하여야 하며, 관로나 수로에서 하수가 흐르는 방향이 변환되는 경우를 최소화하는 것이 필요
(6) 각종 수리학적 악조건의 발생 : 처리장내의 기계설비 고장 등으로 인하여 가동을 중지한 상태에서의 수리학적 상태 와 유량이나 수질면에서 최악의 상태 등에 대비하여 수리계산 시행
1.4.3 수리계산 방법
(1) 수리계산은 계획방류수위를 정한 후 방류관로로부터 처리시설의 펌프시설 또는 유입관로까지 역으로 계산한다.
(2) 수리계산시에는 적합한 수리공식이 적용되어야 하고 그 계산은 정확하여야 한다.
1.4.4 수리종단도
수리계산시는 수리종단도를 작성하여 처리시설에 대한 수리계산의 적합성 및 수리경사의 안정성 등을 확인하여야 한다.
2. 유량조정조
유량조정조는 유입하수의 유량과 수질의 변동을 균등화함으로써 처리시설의 처리효율을 높이고 처리수질의 향상을 도모할 목적으로 설치하는 것이 기본 목적이나, 합류식지역의 경우 우천시 처리장 유입수(하수+강우유출수)의 일시저류 목적으로 사용될 수 도 있다.
특히, 소규모 하수처리시설에서 시간대별 유량 또는 수질의 부하변동이 크게 발생하는 경우 반드시 유량조정조 설치를 검토하여야 한다.
2.1 용량
조의 용량은 처리장에 유입되는 하수량의 시간변동에 의해 정한다. 일반적으로 유입패턴 조사결과의 시간대별 최고 하수량이 일간평균치(계획1일최대하수량의 시간평균치)에 대해 1.5배 이상이 되는 경우, 고려할 수 있다. 유량변동 특성이 조사되면 유입량 누가곡선을 작성하여 도상에서 소요조정조 용량을 구한다.
2.2 조의 형상 및 수
(1) 형상은 직사각형 또는 정사각형을 표준으로 한다.
(2) 부속기계설비의 점검 및 수리를 위해 조의 배수가 필요한 경우에는 2조 이상을 원칙으로 하나, 그 이외의 경우, 수량 및 수질의 균등화를 위해 1조를 원칙으로 한다.
2.3 구조 및 수심
(1) 조는 수밀한 철근콘크리트구조로 하고 부력에 대해서 안전한 구조로 한다.
(2) 유효수심은 송수펌프의 양정을 작게 하기 위하여 3∼5m를 표준으로 한다.
(3) 유량조정조의 경우, 혐기화된 하수가 공기와 접촉하여 황하수소(H2S)를 발생시킬 가능성이 큰 곳으로 악취와 함께 상부가 복개된 경우 부식의 우려가 큰 곳으로 조 내부의 콘크리트 방식처리를 고려한다.
2.4 교반장치
유량조정조에는 오염물의 침전을 방지함과 동시에 유출수의 수질을 균질화하기 위해 교반을 한다. 또한 체류시간이 긴 경우에는 유입하수가 부패될 수 있으므로 방지대책을 고려한다.
2.5 유출설비
유량조정조의 유출은 직렬방식의 경우에는 펌프로, 병렬방식의 경우에는 자연유하로 유량조정조 하부로부터 침사지 등에 반송하는 것이 유리한 경우를 제외하고, 펌프에 의해 수처리시설로 송수한다.
3. 침전지
침전지는 고형물입자를 침전, 제거해서 하수를 정화하는 시설로서 대상 고형물에 따라 일차침전지와 이차침전지로 나눌 수 있다.
일차침전지는 1차처리 및 생물학적 처리를 위한 예비처리의 역할을 수행하며, 이차침전지는 생물학적 처리 또는 화학적처리(응집제 주입시)에 의해 발생되는 찌꺼기(슬러지)와 처리수를 분리하고, 침전한 찌꺼기(슬러지)의 농축을 주목적으로 한다. 소규모 하수처리시설에서는 처리방식에 따라서 일차침전지를 생략할 수도 있다.
3.1 일차침전지
3.1.1 형상 및 지수
침전지의 형상 및 지수는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 형상은 원형, 직사각형 또는 정사각형으로 하며, 침전지내에서 단락류(short circuiting)나 국지적인 와류가 발생되지 않도록 저류판등을 설치한다.
(2) 직사각형인 경우 길이에 비해 폭이 지나치게 크면, 지내의 흐름이 불균등하게 되어 정체부가 많이 발생되고 이로 인해 편류 등이 발생하여 침전효과가 저하되므로 폭과 길이의 비는 1:3이상으로 하고, 폭과 깊이의 비는 1:1~2.25:1 정도로, 폭은 찌꺼기(슬러지)수집기의 폭을 고려하여 정한다. 원형 및 정사각형의 경우 폭과 깊이의 비는 6:1~12:1 정도로 한다.
(3) 침전지 지수는 청소, 수리, 개조 등을 위하여 최소한 2지 이상으로 한다.
3.1.2 구조
침전지의 구조는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 침전지는 수밀성 구조로 하고 부력에 대해서도 안전한 구조로 하며 침전지내 설비의 유지보수 등을 위한 지배수 용도로 배수밸브 등의 배수시스템을 갖춰야 한다.
(2) 침전된 찌꺼기(슬러지)가 장시간 체류하게 되면 부패현상이 일어날 수 있으므로 이러한 부패현상을 막고 또한 유효침전 구역을 되도록 넓게 하기 위해서 찌꺼기(슬러지)를 제거목적의 찌꺼기(슬러지)수집기를 설치한다.
(3) 찌꺼기(슬러지)수집기를 설치하는 경우의 조의 바닥은 침전된 찌꺼기(슬러지)를 어느 한쪽으로 모으기 쉽게 적당한 기울기를 두며, 침전지 바닥 기울기는 직사각형에서는 1/100~2/100으로, 원형 및 정사각형에서는 5/100~10/100으로 하고, 찌꺼기(슬러지) 호퍼(hopper)를 설치하며, 그 측벽의 기울기는 60° 이상으로 한다.
(4) 악취대책 및 지역특성을 고려하여 복개를 검토할 수 있다.
(5) 가동초기에는 유입수량 및 유입수질이 계획수량 및 계획수질에 도달하지 못하는 경우가 많아 반응조의 생물처리에 필요한 영양원을 확보할 수 없는 경우가 발생하므로 초기운전대책으로 우회수로(by-pass line)의 설치를 검토할 수 있다.
3.1.3 표면부하율
표면부하율은 계획1일최대오수량에 대하여 분류식의 경우 SS제거율이 높아지면 반응조유입수의 BOD/SS비가 상승하여 벌킹의 원인이 되기도 하고 활성슬러지의 SVI가 높게 되어 처리수질을 악화시킬 수도 있으므로 35~70㎥/㎡·d, 합류식의 경우 우천시 처리 등을 고려하여 25~50㎥/㎡·d로 한다.
3.1.4 유효수심
실제 침전지 깊이가 너무 얕으면 유체의 흐름에 의해 영향을 받거나 찌꺼기(슬러지)를 제거할 때 찌꺼기(슬러지)가 부상할 수도 있으므로, 유효수심은 2.5~4m를 표준으로 한다.
3.1.5 침전시간
침전시간은 계획1일 최대오수량에 대하여 표면부하율과 유효수심을 고려하여 정하며, 일반적으로 2~4시간으로 한다.
3.1.6 여유고
여유고는 수위의 변화 및 바람에 의한 요소 등을 고려하여 40∼60cm 정도로 한다.
3.1.7 분배시설
일차침전지 분배시설은 지별로 균등하게 분배할 수 있어야 하며, 부유물 침전방지시설 설치 필요성을 검토한다.
3.1.8 정류설비
정류설비는 유입수를 단면전체에 대해 균등하게 분포시켜 침전지로 유입하는 유체의 흐름을 층류(laminar flow)로 유지시키기 위하여 설치하는 것이다. 정류설비에 대하여 다음 사항을 고려한다.
(1) 직사각형 침전지와 같이 하수의 유입이 평행류인 경우에는 유입된 하수가 침전지의 전체 폭에 균일하게 도달하게 하기 위해 저류판 혹은 유공정류벽을 설치한다.
(2) 원형 및 정사각형 침전지에서와 같이 하수의 유입이 방사류인 경우에는 유입구의 주변에 원통형 저류판을 설치한다. 원형침전지의 정류통의 직경은 침전지 직경의 15∼20%, 수면 아래의 침수 깊이는 90cm 정도가 되도록 설치한다.
3.1.9 유출설비 및 스컴제거기
유출설비 및 스컴제거장치는 다음 사항을 고려하여 설치한다.
(1) 유출부분의 유출설비는 침전지의 전면적에 대하여 유체가 일정하게 유출되도록 월류위어를 설치하고, 유출설비 앞에서 스컴이 유출되지 않도록 스컴저류판(scum baffle), 스컴제거기를 설치한다.
(2) 스컴은 자연적으로 월류위어 쪽으로 모이게 되므로 스컴저류판의 상단은 수면위 10cm, 하단은 수면아래 30∼40cm 가량 되도록 설치한다.
(3) 미립자의 부상효과를 억제하고 침전효율을 높이기 위해서는 월류길이당의 월류량(월류부하)를 작게 하는 것이 필요하며, 월류위어의 부하율은 일반적으로 250㎥/m·d 이하로 한다.
3.1.10 찌꺼기(슬러지)수집기
(1) 직사각형지의 경우에는 연쇄(chain-flight)식이 좋다.
(2) 원형지 및 정사각형지의 경우에는 회전식으로 한다.
(3) 수집기의 이동속도는 침전물의 침전을 방해하거나 침전된 찌꺼기(슬러지)가 뜨거나 또는 스컴이 발생하지 않을 정도로 완만하게 하며, 연쇄(chain-flight)식의 경우 0.3∼1.2m/min 정도, 원형침전지에서 스크레이퍼(scraper)의 원주속도는 1.5∼3.0m/min, 회전속도는 1∼3회/h가 적당하다.
3.1.11 찌꺼기(슬러지)배출설비
찌꺼기(슬러지)수집기에 의하여 모아진 찌꺼기(슬러지)는 다음 사항을 고려하여 배출한다.
(1) 일차침전지찌꺼기(슬러지)는 이차침전지찌꺼기(슬러지)에 비해 무기질을 다량 포함하여 비중이 크고 큰 협잡물이 다량 포함되어 있으므로 수위차에 의한 찌꺼기(슬러지)배출은 폐쇄가 되기 쉽고, 특히 우천시에는 배출관의 폐쇄가 심화될 수 있으므로 일차침전지의 찌꺼기(슬러지)는 펌프에 의한 강제배출을 기본으로 한다.
(2) 찌꺼기(슬러지)배출관은 주철관 또는 이와 동등이상의 기능을 갖는 재질의 관이어야 하며, 직경은 찌꺼기(슬러지)에 의해 폐쇄되지 않을 정도록 최소한 150mm 이상으로 한다.
(3) 배출관은 폐쇄되기 쉬우므로 청소가 용이하도록 배관의 굴곡부 등에 청소구를 설치하고, 적당한 장소에 점검구 및 압력수세척배관을 설치한다.
3.2 이차침전지
3.2.1 형상 및 지수
(1) 형상은 원형, 직사각형 또는 정사각형으로 한다.
(2) 직사각형인 경우, 폭과 길이의 비는 1:3 이상으로 하고 ,폭과 깊이의 비는 1:1~2.25:1 정도로, 폭은 찌꺼기(슬러지)수집기의 폭을 고려하여 정한다. 원형 및 정사각형의 경우, 폭과 깊이의 비는 6:1~12:1 정도로 한다.
(3) 침전지 지수는 최소한 2지 이상으로 한다.
3.2.2 구조
(1) 침전지는 수밀성 구조로 하며 부력에 대해서도 안전한 구조로 하며, 침전지내 설비의 유지보수 등을 위한 지배수 용도로 배수밸브 등의 배수시스템을 갖춰야 한다.
(2) 찌꺼기(슬러지)를 제거시키기 위해 찌꺼기(슬러지)수집기를 설치한다.
(3) 찌꺼기(슬러지)수집기를 설치하는 경우의 침전지 바닥 기울기는 직사각형에서는 1/100~2/100으로, 원형 및 정사각형에서는 5/100~10/100으로 하고, 찌꺼기(슬러지)호퍼(hopper)를 설치하며 그 측벽의 기울기는 60° 이상으로 한다.
3.2.3 표면부하율
이차침전지에서 제거되는 SS는 주로 미생물 응결물(floc)이므로 일차침전지의 SS에 비해 침강속도가 느리고, 따라서 표면부하율은 일차침전지보다 작아야하므로, 표준활성슬러지법의 경우, 계획1일 최대오수량에 대하여 20~30㎥/㎡·d로 하되, SRT가 길고 MLSS농도가 높은 고도처리의 경우 표면부하율을 15~25㎥/㎡·d로 할 수 있다.
3.2.4 고형물부하율
이차침전지의 고형물부하율은 40~125kg/㎡·d로 한다. 이차침전지에서 침전되는 찌꺼기(슬러지)의 SS농도가 매우 크므로 지역침전(zone settling)현상이 일어나므로, 침전시키려는 고형물의 양을 토대로 하여 계산된 값과 표면부하율에 의하여 계산된 값을 비교하여 소요면적이 큰 것으로 침전지의 표면적을 결정한다.
3.2.5 유효수심
유효수심은 2.5~4m를 표준으로 한다.
3.2.6 침전시간
침전시간은 계획1일 최대오수량에 따라 정하며, 표준적인 표면부하율 및 유효수심의 경우는 3∼4시간 정도, 침강특성이 양호하지 않을 경우는 4∼5시간 정도 확보하여야 한다.
3.2.7 여유고
침전지 수면의 여유고는 40~60cm 정도로 한다.
3.2.8 정류설비
정류설비에 대하여 다음 사항을 고려한다.
(1) 직사각형 침전지와 같이 하수의 유입이 평행류인 경우에는 저류판 혹은 유공정류벽을 설치한다.
(2) 원형 및 정사각형 침전지에서와 같이 하수의 유입이 방사류인 경우에는 유입구의 주변에 원통형 저류판을 설치한다.
3.2.9 유출설비 및 스컴제거기
(1) 유출부분에는 월류위어와 스컴저류판(scum baffle), 스컴제거기를 설치한다.
(2) 스컴저류판의 상단은 수면위 10cm, 하단은 수면아래 30~40cm 가량 되도록 설치한다.
(3) 월류위어의 부하율은 일반적으로 190㎥/m·d 이하로 한다.
(4) 월류위어 및 유출수로에 조류가 발생되면 부분적으로 월류가 방해되어 편류가 생성되기 쉬우므로, 월류위어 및 위어수로에는 필요에 따라 조류증식 방지대책을 고려할 수 있다.
3.2.10 찌꺼기(슬러지)수집기
찌꺼기(슬러지)수집기는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 직사각형지의 경우에는 연쇄식, 주행사이펀식을 이용하는 것이 좋다. 주행사이펀식은 진공주행장치 및 사이펀관 선회장치를 설치하여 약 30∼120cm/min의 속도로 왕복하면서 저부에 침전된 찌꺼기(슬러지)를 뽑아 올리는 방식이다.
(2) 원형지 또는 정사각형지의 경우에는 회전식으로 한다.
(3) 찌꺼기(슬러지)수집기의 속도는 침전된 찌꺼기(슬러지)가 교란되지 않을 정도로 한다. 이차침전지에서의 찌꺼기(슬러지)수집기 속도는 일차침전지에 비해 느리게 하여, 연쇄식에서는 0.3m/min 정도가 일반적이다. 원형에서는 원주속도가 0.6∼1.2m/min 정도이며, 2.5m/min을 초과하지 않도록 한다.
3.2.11 찌꺼기(슬러지)배출설비
(1) 찌꺼기(슬러지)를 배출하기 위해서는 수위차를 이용하거나 펌프 또는 주행사이펀을 사용한다.
(2) 찌꺼기(슬러지)를 배출하기 위한 관은 주철관 또는 이와 동등이상의 기능을 갖는 재질의 관이어야 하며 직경 150mm 이상으로 한다.
(3) 배출관은 폐쇄되기가 쉬우므로 배관에 특히 유의하며, 적당한 곳에 청소구를 설치한다.
3.3 다층식침전지
침전지를 다층식으로 하는 경우는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 형상은 직사각형을 원칙으로 하며 평행류로 한다.
(2) 유입부 및 월류부에 대해서는 상하 각 층에 균등하게 유입하도록 한다.
(3) 유출설비는 월류위어, 구멍난 관 등에 의하며 일차침전지의 유출설비는 월류위어방식으로 한다.
(4) 상하층 분할 슬래브(slab) 단에 스컴이 부착될 염려가 있으므로 찌꺼기(슬러지)수집기로 제거하는 것이 좋다.
(5) 찌꺼기(슬러지)배출관은 수심이 커지므로 폐쇄에 대해 안전한 구조로 한다.
(6) 유효수면적은 상하층의 평면적의 합계로 한다.
4. 생물학적처리의 기본원리
4.1 활성슬러지법의 기본원리
활성슬러지법에 의한 하수중의 오염물질 제거과정은 활성슬러지 미생물에 의한 반응조에서의 오염물질 제거(흡착·산화·동화)와 이차침전지에서의 활성슬러지 고액분리로 요약될 수 있다. 활성슬러지 미생물은 생리적인 특성에 의해 다음과 같이 네 가지 군으로 나누어 생각해 볼 수 있다.
① 호기적 조건(산소가 존재하는 조건)에서 탄소계유기물을 이용하여 증식하는 종속영양미생물(세균류 외에 원생동물과 대형생물 포함)
② 호기적 조건하에 암모니아성질소를 아질산성질소, 또는 질산성질소로 산화시키는 독립영양미생물(Nitrosomonas 등의 암모니아 산화미생물, Nitrobactor 등의 아질산 산화미생물을 포함하며 이 반응을 질산화라 하며, 이러한 미생물을 질산화미생물이라 함)
③ 무산소상태(용존산소가 존재하지 않는 상태)하에서도 질산성호흡, 아질산성호흡을 행하는 통기성미생물(종속영양미생물로 분류되며 탈질미생물이라 함)
④ 혐기상태(산소와 질산 및 아질산도 존재하지 않는 상태)와 호기상태를 교대로 반복하여 다중인산을 통상적으로 다량 축적하도록 하는 미생물(종속영양미생물로 분류되며 탈인미생물, 인축적미생물이라 함)
활성슬러지의 정화기능은 다음과 같다.
① 활성슬러지에 의한 유기물의 흡착 : 활성슬러지에 의한 유기물의 흡착은 활성슬러지의 표면에 유기물이 농축되는 현상
② 흡착된 유기물의 산화 및 동화
(예)(예) 산화에 의한 분해(에너지 생산)
흡착된 유기물 (예)(예)(예)
(예)(예) 동화에 의한 합성(세포합성)
③ 활성슬러지 플록의 침강·분리 : 이차침전지에서의 활성슬러지의 양호한 응집성과 침강성이 보장 필요
④ 질산화 : 질소화합물을 산화하는 질산화미생물에 의한 질산화반응
⑤ 탈질산화 : 통성혐기성 미생물군인 탈생미생물에 의해 유기물을 이용하여 아질산성질소와 질산성질소를 질소가스로 환원하는 반응
⑥ 생물학적 인 제거 : 활성슬러지 미생물에 의한 인 과잉섭취 현상을 이용
4.2 활성슬러지의 동역학해석
활성슬러지의 동력학적 모델의 유기물제거 원리를 정리하면 다음과 같다
① 처리수 유기물 농도는 SRT에 의해 결정된다.
② 유입수 유기물농도가 증가되면, 활성슬러지의 미생물농도가 증가되어 SRT가 일정정도 유지됨에 따라 처리수의 유기물농도가 안정된다.
③ 활성슬러지법에 의한 하수의 유기물 제거는 비교적 작은 SRT로 양호한 처리수질이 기대된다.
4.3 부착미생물에 의한 생물학적 처리의 기본원리 및 처리특성
부착미생물에 의한 생물학적 처리는 접촉제 및 유동담체의 표면에 부착된 미생물을 이용하여 처리하는 방법으로, 매체의 표면에 미생물을 부착시켜 전체적으로 반응조내 미생물양을 증대시켜, pH 변동 등의 충격부하에 대한 적응성이 강하고 난분해성 물질 유입에 따른 처리성능이 저하를 완화할 수 있는 처리특성이 있다.
(1) 부착미생물에 의한 생물학적 처리의 기본원리
① 생물막에서의 물질이동
② 생물막의 탈리
③ 반응조내의 미생물량의 조정
(2) 부착미생물에 의한 생물학적 처리의 처리특성
① 생물학적 특징 : 반응조 후단으로 갈수록 유기물농도가 저하하여 질산화미생물의 증식에 적합한 환경이 조성됨과 동시에 미생물의 생물막이 탈리되지 않는 한 반응조로부터 유출되지 않기 때문에 부착 미생물의 SRT가 길어져 질산화반응이 진행되기 쉽다.
② 반응조의 다단화와 단계(step) 유입 : 생물상의 다양성은 반응조를 다단화함으로써 촉진
③ 고액분리상의 특징 : 반응조 유출수중의 고형물은 대부분이 생물막으로부터 탈리된 부착 생물이고 그 농도는 20∼150mg/로 활성슬러지법에 비하여 작다.
4.4 부유미생물+부착미생물에 의한 생물학적 처리의 기본원리
활성슬러지 공정에서 사용하기 위한 여러 가지 종류의 합성 담체가 개발되었으며, 이 담체는 미생물 부착목적으로 활성 슬러지의 혼합액과 함께 부유되거나, 생물반응조 안에 고정된다. 담체 이용처리법은 크게 유동담체를 이용하는 방법과 고정담체를 이용하는 방법이 있다.
5. 활성슬러지법
5.1 활성슬러지법의 설계인자
5.1.1 설계·조작인자에 영향을 미치는 조건
5.1.2 반응조의 종류
(1) 반응조의 형상
활성슬러지법의 반응조의 형상에는 사각형 수로와 장원형 무한수로가 있다.
(2) 혼합방식
반응조는 혼합액의 혼합방식에 따라 플러그흐름형 반응조와 완전혼합형 반응조로 구분된다.
(3) 호기상태, 무산소상태와 혐기상태에 의한 반응조의 구별
생물반응조액을 처리목적에 따라 부분적으로 포기하거나 간헐포기 하는 경우가 있으며, 질소제거시에는 공기가 공급되지 않은 상태에서 교반만 적용하는 무산소상태로 만들고, 인제거시에는 인방출을 위하여 혐기상태로 만든다.
(4) 하수의 유입방법과 단위조작의 구성
하수의 유입방법은 연속식활성슬러지법과 회분식활성슬러지법으로 구분된다.
5.1.3 SRT (고형물체류시간：Solids Retention Time)
SRT는 반응조, 이차침전지, 반송찌꺼기(슬러지)등의 처리장내에 존재하는 활성슬러지가 전체 시스템내에 체재하는 시간을 의미한다.
V : 생물반응조 용량 (㎥), X : 생물반응조 MLSS농도
QW : 잉여찌꺼기(슬러지) 량, XW : 잉여찌꺼기(슬러지) 농도
5.1.4 유기물부하
SRT를 관리하기 위해서는 HRT, 활성슬러지 미생물량, 유기물량 등의 인자가 사용되며, 일반적으로 이러한 인자를 유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비(F/M비)로 표현하고, 실제로는 유기물을 BOD, 활성슬러지 미생물을 반응조내의 SS로 대표하여 BOD-SS부하 (kgBOD/kgMLSS·d)로써 설계와 운전관리의 지표로 활용하고 있다.
5.1.5 미생물농도
일반적으로 활성슬러지 미생물농도를 대표하는 것으로서 MLSS농도 또는 MLVSS농도를 사용하고 있지만, 유입하수의 조성, 일차침전지에서의 BOD와 SS의 제거율, F/M비, SRT의 대소에 따라 미생물농도, MLVSS농도 및 MLSS농도의 비율이 달라진다.
5.1.6 잉여찌꺼기(슬러지)발생량
잉여찌꺼기(슬러지) 발생량은 생분해성 유기물을 이용하는 종속영양미생물에 의한 세포합성량(A)과 질산화를 담당하는 독립영양미생물(질산화미생물)에 의한 세포합성량(B), 미생물의 사멸에 의한 세포잔류물(C)과 유입수내 생물학적으로 분해 불가능한 VSS량(D)의 합으로 다음 식처럼 구할 수 있다.
(A)

종속영양미생물

(B)

독립영양미생물

(C)

세포잔류물

(D)

유입수내 분해 불가능한 VSS량
여기서, : 매일 생산되는 잉여찌꺼기(슬러지)발생량(VSS 기준), kg/d
: 유입유량, ㎥/d
: 종속영양미생물 증식계수, ㎎/㎎
: 유입 용해성 기질 농도, ㎎/L
: 유출 용해성 기질 농도, ㎎/L
: 종속영양미생물 사멸계수,
: 고형물(미생물)체류시간,
: 독립영양미생물(질산화미생물) 증식계수, ㎎/㎎
: 질산화된 유입수의 암모니아성 질소 농도, ㎎/L
: 독립영양미생물 사멸계수,
: 활성미생물중 비생분해성분율,
: 유입수내 비생분해성 VSS, ㎎/L
5.1.7 찌꺼기(슬러지) 침강성
(1) 찌꺼기(슬러지)지표(SVI)
찌꺼기(슬러지)지표는 활성슬러지의 침강성을 보여주는 지표로서 광범위하게 사용되며, 간단히 찌꺼기(슬러지)지표라고 하면 통상 슬러지용량지표(SVI: sludge volume index)를 의미하며, SVI는 반응조내 혼합액을 30분간 정체한 경우 1g의 활성슬러지 부유물질이 포함하는 용적을 m로 표시한 것이며, 동일한 시료에 대해 MLSS농도 및 활성슬러지 침전율(SV30: 용적 1의 메스실린더에 시료를 30분간 정체시킨 후의 침전찌꺼기(슬러지)량을 그 시료량에 대한 백분율로 표시한 것)을 측정하여 다음의 식에 의해 산출한다.
(2) 활성슬러지계면의 초기침강속도
활성슬러지의 이차침전지에서 침강성과 농축성을 보다 잘 예측하기 위해서는 침강과정에서의 벽면효과를 가능한 한 적게 하도록 직경과 높이가 큰 침강관에서 정지상태의 활성슬러지 계면 침강곡선을 조사할 필요가 있다. 일반적으로 활성슬러지의 초기 침강속도는 수온과 MLSS농도에 의해 영향을 받는다. 즉, 수온이 낮은 동절기에는 사상균의 벌킹이 일어나지 않아도 활성슬러지의 농축성이 저하되고, 반송찌꺼기(슬러지)의 SS농도가 떨어질 수 있다.
5.1.8 용존산소농도 및 필요산소량
포기의 목적은 활성슬러지 미생물의 산화 및 동화작용(BOD제거)와 질산화 반응에 필요한 산소의 공급과 하수와 활성슬러지와의 혼합액을 교반하여 활성슬러지를 부유상태로 유지하기 위함이다.
활성슬러지법의 하수처리에 있어서 필요산소량은 다음의 식과 같다.
필요산소량 (AOR: Actural Oxygen Requirement)=OD1+OD2+OD3+OD4 (1.5.22)
여기서, OD1 : BOD의 산화에 필요한 산소량
OD2 : 내생 호흡에 필요한 산소량
OD3 : 질산화 반응에 필요한 산소량
OD4 : 용존산소농도의 유지에 필요한 산소량
5.1.9 필요공기량
필요공기량의 산출에 사용되는 포기장치의 산소이동효율은 청수상태에서의 성능이기 때문에, 필요산소량(AOR)은 청수상태에서의 산소공급량(SOR)으로 환산하고, 그 산소이동효율에서 실제필요공기량(Gs)을 구한다.
여기서, SOR : T1℃에서의 청수상태에서의 산소공급량, kgO2/d
AO\R : 생물반응조 T2℃에서의 필요산소량, kgO2/d
T1 : 포기장치성능의 기준 청수온도(20℃)
T2 : 생물반응조 혼합액의 수온(℃)
CS1 : 청수 T1℃에서의 포화산소농도
CS1 : 청수 T2℃에서의 포화산소농도
CO : 혼합액의 DO농도
α : KLa의 보정계수(저부하법 0.93, 고부하법 0.83)
β : 산소포화농도 보정계수(저부하법 0.97, 고부하법 0.95)
γ : 산기수심에 의한 Cs의 보정계수
h :산기수심(m)
P :처리장에서의 대기압(kPa abs)
5.2 포기에 의한 산소용해기구
5.2.1 총산소이동용량계수(KLa)
포기에 의한 산소의 용해는 가스상 산소가 용액중으로 확산하는 현상으로 총산소이동용량계수 KLa는 단위 부피당 산소이동속도를 의미한다.
5.2.2. KLa에 영향을 주는 인자
(1) 송풍량과 산기심도
기포 직경이 작고 수중에서의 기포 체류시간이 길면 KLa는 증가한다.
(2) 수온
물에 대한 산소의 용해는 수온이 높을수록 용해속도는 증가하지만 용해도, 즉 용존산소농도는 감소된다.
(3) 하수중 함유성분과 농도
활성슬러지에서 포기를 행하는 경우 하수중에 함유되어 있는 성분이나 그 농도에 의하여 KLa값에 차이가 발생한다.
5.2.3 하수의 포화용존산소농도
하수 중에 함유된 성분이나 그 농도에 의하여 용존산소농도에 차이가 발생한다.
5.2.4 포기장치 효율
포기장치 효율은 일반적으로 산소전달효율이나 산소이동 동력효율로서 나타내는 경우가 많다. 동일 포기장치에 있어서도 효율은 포기 조건에 따라 변화하기 때문에 효율을 나타내는 경우는 송풍량, 산기심도, 수온, 하수 특성, 반응조의 크기 등 조건을 모두 포함하여 나타내는 것이 바람직하다. 산소전달효율은 반응조에 송입된 산소 중량에 대한 용해 산소 중량의 비로서 표시할 수 있다.
5.3 활성슬러지법 처리방식
5.3.1 활성슬러지 변법
표준활성슬러지법외 활성슬러지 변법에는 step aeration법, 순산소 활성 슬러지법, 장기 포기법, 산화구법, 연속 회분식 활성 슬러지법등이 있으며, 계획수질외 시설의 규모, 주변 환경조건, 경제성 등을 고려하여 적절한 방식을 선택한다.
5.3.2 반응조의 설계
활성슬러지법의 반응조 설계는 수리학적체류시간(HRT)의 설정을 기본으로 하는 방법과 고형물체류시간(SRT)의 설정을 기본으로 하는 방법을 사용할 수 있다.
5.4 표준활성슬러지법
표준활성슬러지법은 생물반응조에의 유입수는 반송찌꺼기(슬러지)와 함께 반응조에 투입되어 조내에서 혼합되며 일정시간동안 연속적으로 포기가 이루어진다. 그 후 활성슬러지 혼합액은 이차침전지에 유출되어 고액분리를 행하게 된다. 이차침전지의 상징수는 처리수로서 월류되고 침전된 찌꺼기(슬러지)는 반송찌꺼기(슬러지)로서 반응조에 이송되어 다시 생물처리에 사용된다. 이중 일부는 잉여찌꺼기(슬러지)로서 배출되게 된다.
5.4.1 수리학적 체류시간(HRT)
표준활성슬러지법의 HRT는 6~8시간을 표준으로 하나, 유입수온이 낮거나 유입수질(용해성 BOD, SS)농도가 높아 처리수질을 만족할 수 없는 경우에는 필요한 SRT로부터 HRT를 구한다.
5.4.2 MLSS농도와 찌꺼기(슬러지)반송비
MLSS농도가 너무 낮게 되면 처리가 안정되지 않고, 너무 높으면 필요산소량이 증가하거나 이차침전지의 침전효율이 악화될 우려가 있으므로 MLSS 농도는 1,500~2,500mg/l를 표준으로 한다. 또한, 찌꺼기(슬러지)반송비는 반송찌꺼기(슬러지)의 SS농도를 고려하여 적정하게 설정한다.
5.4.3 포기방식
포기방식은 전면포기식, 선회류식, 미세기포 분사식, 수중교반식 등이 있다. 이들의 선택은 충분한 기액혼합과 높은 산소전달효율, 경제성, 입지조건 등을 고려하여 정한다.
<표> 산기방식별 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

기 계 교 반 식

기계교반장치의 대수 및 동력
5.4.4 반응조의 형상, 구조 및 수
반응조의 형상, 구조 및 수는 다음의 항목을 고려하여 정한다.
(1) 형상은 장방형 혹은 정방형으로 하고 활성슬러지를 혼합시키기 위해 포기조내에서의 수류상태를 최적으로 하기 위해 폭은 수심의 1~2배 정도이나, 심층식의 경우는 수심과 같은 정도로 한다.
(2) 단락류(short circuiting)방지와 포기조내의 균질화를 목적으로 흐름방향에 대하여 도류벽을 설치한다.
(3) 수밀된 철근 콘크리트 구조로 주벽의 상단은 토사나 지표수가 포기조에 유입되는 것을 방지하기 위해 지반으로부터 15cm이상 높게 한다.
(4) 보수 및 유지를 위하여 약 90cm이상의 폭을 가지는 인도와 안전설비를 설치한다.
(5) 청소, 보수 등을 고려하여 수는 2조 이상으로 한다.
(6) 심층식에는 산소전달효율과 혼합액의 순환효율을 높임과 동시에 저면유속을 확보하기 위하여 흐름방향에 대해 수평으로 도류판을 설치한다.
5.4.5 수심 및 여유고
포기조의 수심 및 여유고는 다음 사항을 고려한다.
(1) 수심이 너무 깊으면 구조물의 건설비 등이 늘어나 비경제적이 되며, 수심이 너무 얕으면 포기 효과를 충분하게 할 수가 없고 동시에 생물반응조의 소요면적이 커져서 불리하게 되므로, 생물반응조의 유효수심은 표준식은 4.0~6.0m를 표준으로 한다. 심층식은 처리장의 면적이 협소한 경우 등 용지의 이용효율을 높이기 위하여 고려할 수 있고, 10m를 표준으로 한다.
(2) 여유고는 표준식은 80cm 정도를, 심층식은 송풍관구경이 크므로 송풍관 공간을 고려하여 100cm 정도를 표준으로 한다.
5.4.6 계측제어설비
포기조에는 유입하수량, 반송찌꺼기(슬러지)량 및 공기량을 계측할 수 있는 계측제어설비를 설치한다.
5.4.7 포기장치
포기장치는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 포기장치는 산기식과 기계식으로 구분된다.
(2) 산기식 포기장치는 공기의 산기판, 산기관, 다공관 및 미세산기판 등이 있다.
산기판 및 산기관류에는 공기의 분출방법, 기포의 크기, 부착위치 등에 의해 각종 구조 및 재질이 사용되고 있고 미세기포장치와 조대기포장치로 구분된다. 통상 반응조에는 미세기포장치가 채용되고 있다.
(3) 산기식 포기장치는 설치 및 탈착이 간편한 형식을 선정하여 청소 및 유지관리가 간편한 구조로 한다.
(4) 산기식 포기장치는 균일하게 공기를 분출하지 않으면 포기효과가 저하되므로, 공기가 균등하게 분배되는 것으로 한다.
(5) 산기식 포기장치는 가능한 한 장기간에 걸쳐 고장 없이 사용할 수 있어야 하므로 내구성이 크고 내산성 및 내알칼리성의 재질로 한다.
(6) 기계식 포기장치는 기계식 표면포기기, 수중교반식 포기기로 구분되며, 표면포기기는 방사형 저속형(radial flow low speed), 축류형 고속형(axial flow high speed)과 브러시 로터형(brush rotor)으로 나누며, 수중교반식 포기기는 수중모타식 교반산기장치, 흡입튜브(draft tube)식 교반산기장치 등이 있다.
(7) 포기장치의 선정에 있어서 포기장치의 산소공급능력 이외에 포기조내에 MLSS가 침전되지 않도록 충분한 혼합을 줄 수 있는 능력을 고려한다.
5.4.8 송풍량 및 송풍압
송풍기의 송풍량 및 송풍압은 다음 사항을 고려한다.
(1) 송풍량은 생물반응조 등과 같이 연결되는 시설 등에 필요한 최대 송풍량을 공급할 수 있는 공기량으로 한다.
(2) 반응조의 필요공기량은 유입수질, 질산화의 유무 등을 고려하여 구한 필요산소량을 기준으로 산기장치의 산소전달효율로부터 구한다.
(3) 송풍압은 산기장치에 걸리는 수압과 산기장치, 송풍관 풍량측정장치, 공기여과기 등의 통과저항의 합계에 여유를 둔 것으로 한다.
5.4.9 송풍관
송풍관은 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 송풍관은 강관을 원칙으로 하나 부식 등이 우려될 경우 스테인레스관, 경질 염화비닐관 등을 사용하는 등 부식대책을 한다.
(2) 송풍관은 송풍관이 포기기의 수면 이하에 있을 때 운전조작 등의 실수로 송풍관내의 하수가 역류하여 녹이 생기게 되는 원인이 되고 동시에 다시 송풍을 시작하는데 지장을 줄 수 있으므로 하수가 역류 또는 저류 되지 않도록 배관한다.
(3) 송풍관의 이음은 공기가 새지 않도록 신축이음 설치를 고려하여야 한다.
(4) 송풍관에는 각 분기점, 기타 소요되는 곳에 밸브를 설치한다.
(5) 송풍관에는 측정이 정확하고 압력손실 및 고장이 적은 풍량측정장치를 설치한다.
5.4.10 송풍기(blower) 설비
(1) 산기식 및 수중형 포기기에는 송풍기(blower)로 공기를 공급하는데 기계식 표면 포기장치보다 포기조 내로 공급되는 공기량을 쉽게 조정할 수 있다.
(2) 송풍기의 기종 및 구조는 송풍량, 송풍압 및 경제성 등을 고려하여 선정한다.
(3) 송풍기의 구조는 송풍기는 고속회전으로 연속 운전할 때 허용한계를 초과하면 진동, 베어링의 온도상승 등 악영향이 발생하므로 감시제어장치, 감압변, 안전변 등을 설치하여 장시간 연속운전시 지장이 없는 구조이어야 한다.
(4) 송풍기의 용량 및 대수는 다음사항을 고려하여 정한다.
① 송풍기는 장시간 운전되고 회전수가 높아서 마모와 고장 등이 발생하기 쉬우므로 송풍기의 용량 및 대수는 2대 이상으로 하고 향후 증설계획 등을 고려하여야 한다.
② 유입하수량의 일변화 및 계절변화 등을 고려하여 송풍량 제어가 가능하도록 한다.
(5) 산기기의 구멍은 수중에서 폐쇄될 가능성이 있으므로 송풍기에 공급되는 공기는 깨끗한 바깥공기를 사용하며 필요에 따라서 여과 처리된 공기를 사용한다.
(6) 송풍기는 고속회전에 의한 진동과 마모로 인한 고장이 발생하기 쉬우므로, 송풍기의 기초는 가능한 한 진동을 방지하는 구조로 한다.
(7) 송풍기의 원동기의 동력은 소요공기량, 설치장소의 기압, 토출공기압, 온도 그리고 여유율 등을 고려하여 정한다.
5.4.11 송풍기실
송풍기실은 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 송풍기실은 열이 발생하므로 가능한 한 불연성 건물로 부등침하, 지하수의 침투, 우수에 의한 침수가 없는 구조로 한다.
(2) 송풍기는 그 회전수와 공기의 유속이 크기 때문에 소음이 많이 발생하므로, 송풍기실은 필요에 따라 적당한 방음설비를 한다.
(3) 송풍기실은 기계조작 및 송풍기, 송풍관, 밸브류 등 예상되는 기타 기계의 분해 및 조립 등의 점검에 지장이 없도록 충분한 공간을 확보하고 송풍기설비로부터의 방열에 의해 실내온도가 상승하는 것을 방지하기 위하여 환기를 고려하여야 한다.
(4) 송풍기 및 그 원동기의 기초는 운전시의 진동 및 최대하중을 고려하여 설치한다.
5.4.12 찌꺼기(슬러지)반송설비
이차침전지의 찌꺼기(슬러지)를 생물반응조로 반송하기 위해서는 다음 사항을 고려해서 찌꺼기(슬러지) 반송펌프 및 기타 설비를 정한다.
(1) 반송찌꺼기(슬러지) 펌프의 계획용량은 처리방법과 규모, 분류식 및 합류식에 따른 구분, 예상되는 반송찌꺼기(슬러지)농도 및 장래의 단계적 시공 그리고 잉여찌꺼기(슬러지)의 배출을 같은 펌프로 할 경우 등을 고려하여 필요한 반송찌꺼기(슬러지)양의 50~100%의 여유를 두고 정한다.
(2) 반송찌꺼기(슬러지) 펌프는 포기조의 규모, 계획반송찌꺼기(슬러지)양 및 반송찌꺼기(슬러지)양의 변동폭을 고려해서 펌프의 대수를 정하며, 보통 2대 이상으로 한다.
(3) 활성슬러지의 침전율과 SVI는 가능한 한 매일 여러 번 측정하여 처리조작을 정확하게 할 필요가 있으므로 반송찌꺼기(슬러지) 시료의 채취 및 계량 등을 쉽게 할 수 있도록 설비한다.
5.4.13 부대설비
(1) 반응조의 하수의 차단과 유량조절을 목적으로 유입구와 유출구에는 제수밸브 및 제수문을 설치하며, 적절한 위치에 배수관 또는 배수펌프를 설치한다.
(2) 생물반응조의 표면에 많은 거품이 생성되면 거품이 포기조의 보도와 수면을 덮어서 작업에 위험을 초래할 뿐만 아니라 거품에 포함된 오염물질에 의하여 의류, 도장 및 구조물 등을 손상시키므로, 생물반응조에는 소포장치를 설치한다.
5.5 순산소활성슬러지법
5.5.1 원리
순산소활성슬러지법의 기본적인 원리는 공기 대신에 산소를 직접 포기조에 공급하는 방법으로 이것 이외에는 일반 활성슬러지법과 동일하다. 순산소활성슬러지법에는 산소분압이 공기에 비해 5배 정도 높으므로 포기조내에서 용존산소를 높게 유지할 수 있다.
순산소활성슬러지법의 시설은 일차침전지, 반응조 및 이차침전지외 산소발생장치로 구성되어 있다. 표준활성슬러지법에 비해 반응시간이 짧아 유량변동의 영향을 받기 쉽기 때문에 필요에 따라 유량조정조를 설치할 수 있다.
5.5.2 특징
MLSS농도는 표준활성슬러지법의 2배 이상으로 유지 가능하여 표준활성슬러지법의 1/2 정도의 수리학적 체류시간이 필요하며, 포기조내의 SVI는 보통 100 이하로 유지되고 찌꺼기(슬러지)의 침강성은 양호하고, 이차침전지에서 스컴이 발생하는 경우가 많다.
5.5.3 반응조의 용량
순산소활성슬러지법은 MLSS농도(3,000∼4,000mg/L)가 높고 용존산소농도도 높기 때문에 반응조의 용량은 HRT 1.5~3.0시간을 표준으로 한다.
5.5.4 반응조의 형상, 구조 및 수
조의 형상 및 구조는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 조는 산소이용률을 높이기 위해서 특별한 경우가 아니면 기밀성으로 된 복개구조로 하고 산소가스의 누출을 방지할 수 있는 구조라야 하므로 기밀성의 철근콘크리트구조로 하며 덮개를 설치한다. 또한 각 실의 형상은 정사각형을 표준으로 한다.
(2) 교반기 날개의 회전에 따라서 혼합액이 함께 도는 것을 방지하고, 하수와 활성슬러지의 혼합 및 조의 깊은 부분까지 산소가 충분히 공급되도록 조류벽, 격벽 등을 설치한다.
(3) 구조, 재질 등은 산가스의 축적으로 야기되는 콘크리트의 중성화에 따른 부식에 대해 안전한 것으로 한다.
(4) 수는 청소, 보수 등의 경우를 고려하여, 2조 이상으로 한다.
5.5.5 포기장치
(1) 산소를 효율적으로 잘 용해시킬 수 있는 장치로 한다.
(2) 조의 기밀성이 유지되어야 한다.
(3) 유입부하의 변동에 대해 에너지 절약을 할 수 있도록 산소공급제어가 쉬운 장치로 한다.
5.5.6 산소발생장치
산소발생장치는 대규모 방식에 적용하는 공기의 액화분류에 의한 것(심냉분리방식)과 선택적으로 산소를 흡착하는 흡착제를 이용해서 압력변화에 따라 산소를 분리하는 것(흡착분리방식)이 있다. 산소발생장치는 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 용량은 계획1일 최대오수량에 대해서 필요산소량과 산소전달효율(80∼90%)을 고려하여 정하며, 산소발생장치의 설계에 있어서는 수량 및 수질의 시간변동을 고려하여 첨두부하(peak loading)에 대해 설계하여야 한다.
(2) 산소발생장치는 예비를 마련해 두고 계열수가 작은 경우 고장에 대비해서 예비의 액체 산소저장설비를 설치한다.
(3) 공기흐름, 자동교체밸브 등에 의한 소음에 대한 대책을 고려한다.
5.5.7 이차침전지
이차침전지의 형상, 지수 및 구조는 표준활성슬러지법에 준한다. 또한, 반응조와 마찬가지로 콘크리트 중성화에 대한 배려가 필요하다.
5.6 심층포기법
5.6.1 개요
심층포기조는 수심이 깊은 조를 이용하여 용지이용율을 높이고자 고안된 공법이다.
5.6.2 크기, 형상, 구조 및 수
포기조의 크기 및 형상은 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 조의 용적은 계획1일 최대오수량에 따라서 설정한다.
(2) 조의 수는 2조 이상으로 한다.
(3) 수심은 10m 정도로 하며, 산기수심을 깊게 할수록 용존질소의 재기포화에 대한 대책을 확실하게 한다.
(4) 형상은 직사각형으로 하고, 폭은 수심에 대해 1배 정도로 한다. 조내에서 유체의 흐름은 플러그흐름형으로 하고, 혼합방식 및 포기방식에 따라서 정류벽을 설치한다.
5.6.3 포기방식 및 송풍량
포기방식 및 송풍량은 다음 사항을 고려하여 정한다.
(1) 심층포기방식으로 혼합액에 용해된 가스가 과포화된 상태이면 이차침전지에서 과포화분의 용존가스가 다시 기포화되어 찌꺼기(슬러지) 침강성을 악화시키므로, 포기방식은 포기에 따라 용해한 용존질소의 농도가 이차침전지에서 과포화상태가 되지 않도록 한다.
(2) 산기장치는 수심 5m를 한도로 하여 조의 밑바닥에서 중간부분의 높이에 설치할 경우 선회류에 의해 균일하게 혼합되도록 배열한다.
(3) 수심 5m를 넘어서 저부에 산기장치를 설치하는 경우에는 혼합액이 이차침전지로 넘어가기 전에 용존질소가스를 탈기하기 위해 재포기를 한다.
5.7 연속회분활성슬러지법
5.7.1 원리
연속회분식(sequencing batch)활성슬러지법은 그림과 같이 1개의 반응조에 반응조와 이차침전지의 기능을 갖게 하여 활성슬러지에 의한 반응과 혼합액의 침전, 상징수의 배수, 침전찌꺼기(슬러지)의 배출공정 등을 반복하여 처리하는 방식이다.
유입 반응 침전 처리수 배출 찌꺼기 배출
[그림] 회분조의 처리공정
5.7.2 특징
① 유입오수의 부하변동이 규칙성을 갖는 경우 비교적 안정된 처리를 행할 수 있다.
② 오수의 양과 질에 따라 포기시간과 침전시간을 비교적 자유롭게 설정할 수 있다.
③ 활성슬러지 혼합액을 이상적인 정치상태에서 침전시켜 고액분리가 원활히 행해진다.
④ 단일 반응조내에서 1주기(cycle) 중에 호기-무산소-혐기의 조건을 설정하여 질산화 및 탈질반응을 도모할 수 있다.
⑤ 운전방식에 따라 사상균 벌킹을 방지할 수 있다.
⑥ 침전 및 배출공정은 포기가 이루어지지 않은 상황에서 이루어짐으로 보통의 연속식침전지와 비교해 스컴 등의 잔류가능성이 높다.
5.7.3 시설의 구성
시설은 산기장치 및 상징수 배출장치를 설치한 회분조로 구성된다.
5.7.4 회분조의 형상, 구조 및 수
회분조의 형상, 구조 및 수는 다음의 각항을 고려하여 결정한다.
(1) 평면형상은 일반적으로 정사각형 또는 직사각형으로 하며 유효수심은 4~6m 정도로 한다.
(2) 수밀성 구조로 하며 부력에 대하여 안전한 구조로 한다.
(3) 조의 수는 원칙적으로 2조 이상으로 한다.
(4) 단락류를 방지할 수 있도록 배치를 강구한다.
(5) 상징수 배출장치 등을 고려하여 여유고를 설정한다.
5.7.5 유입방식
회분조에의 오수 유입방식에는 연속식과 간헐식이 있지만 유입방식은 원칙적으로 간헐적으로 한다.
5.7.6 설계제원
회분조의 계획오수량은 계획1일최대오수량으로 하며, 설계제원은 계획오수량에 따라 아래 표를 표준으로 한다.
<표> 회분조의 설계제원
항 목

제 원

고부하형

저부하형

HRT

12∼24

24∼48

F/M비 (kgBOD/kgSS·d)

0.2∼0.4

0.03∼0.05

MLSS농도 (mg/l)

1,500∼2,000

3,000∼4,000

유출비 (1/m)

1/2∼1/4

1/3∼1/6

주기수 (회/d)

3∼4

2∼3

필요산소량 (kgO2/kgBOD)

1.4∼1.7

1.8∼2.2
5.7.7 산기장치 및 송풍량
산기장치 및 송풍량은 다음의 각항을 고려하여 결정한다.
(1) 산기장치는 막히지 않으면서 필요 산소량의 공급, 혼합액의 교반을 충분히 행할 수 있는 기능을 가진 것으로 하며, 무산소공정과 혐기공정을 설정하여 생물학적인 질소, 인의 제거를 수행할 수 있기 때문에 비포기공정 중 교반이 가능하도록 하는 기능을 갖추어야 한다.
(2) 산기장치의 형식, 기종선정에 있어서 장치의 능력 및 운전방법의 차이에 유의해야 한다.
(3) 송풍량은 고부하형에서는 유기물의 산화를, 저부하형에서는 유기물의 산화와 내생호흡 및 암모니아성질소의 질산화를 고려하여 결정하며, 실제 포기시간을 고려하여 송풍기 용량을 산정한다.
5.7.8 상징수 배출장치 및 스컴제거장치
상징수배출장치 및 스컴제거장치는 다음의 각항을 고려하여 결정한다.
(1) 상징수배출장치는 설정된 배출시간내에 활성슬러지가 부상없이 상징수를 배출할 수 있는 것으로 하며 상징수 배출공정 초기 SS유출대책을 고려한다.
(2) 상징수배출장치의 고장 등에 대비한 수중에 고정된 배출구등의 비상용 배출장치를 설치한다.
(3) 상징수배출장치는 스컴유출방지의 기능을 갖는 것으로 한다.
(4) 스컴제거장치를 설치한다.
5.8 산화구법
5.8.1 개 요
산화구(oxidation ditch)법은 일차침전지를 설치하지 않고 타원형무한수로의 반응조를 이용하여 기계식 포기장치에 의해 포기를 행하며, 이차침전지에서 고액분리가 이루어지는 저부하형 활성슬러지 공법이다.
5.8.2 용량, 형상, 구조 및 수
산화구의 용량 및 형상 등은 다음의 각 항을 고려하여 정한다.
(1) BOD제거를 안정적으로 수행하기 위해서는 질산화, 탈질반응을 함께 고려하여 설계하며, 용량은 HRT가 24∼48시간이 되도록 정한다.
(2)형상은 장원형무한수로로 하며 수심 1.0∼3.0m, 수로폭 2.0∼6.0m 정도가 되도록 한다.
(3) 구조는 수밀한 철근콘크리트조를 표준으로 하지만, 간이 구조로서 아스팔트라이닝, 모르터라이닝, 석적, 석장, 블록쌓기 등을 이용하는 것도 가능하나, 포기 장치의 설치부분은 수류가 격렬하기 때문에 철근콘크리트조로 하여야 한다.
(4) 지수는 청소, 보수 등의 경우를 고려하여 2지 이상으로 한다.
5.8.3 포기장치
포기장치는 다음의 항목을 고려하여 결정한다.
(1) 포기장치는 1지에 2대 이상을 표준으로 한다.
(2) 산소의 공급, 혼합액의 교반, 유속의 확보가 충분하도록 한다.
(3) 유기물의 산화 및 질산화, 탈질은 구내의 용존산소농도 상태와 깊게 관련되어 있으므로, 간헐 운전, 운전 대수 제어, 회전수 제어, 침적심도의 변경 등에 따라 운전방법의 선택이 가능하도록 한다.
(4) 포기장치의 종류로는 종축형, 횡축형, 스크루형 등의 기계식교반장치, 축류펌프형 및 프로펠라형 등이 있다.
5.8.4 부대설비
부대설비는 다음의 각 항을 고려하여 정한다.
(1) 유입 및 유출구(수위조절)에는 각각 게이트를 설치한다.
(2) 포기장치에는 필요에 따라서 위험방지, 비산방지, 점검 등을 위해 덮개 및 보행로를 설치한다.
5.8.5 이차침전지
이차침전지는 다음의 각 항목을 고려하여 결정한다.
(1) 형상은 찌꺼기(슬러지)수집기의 유지관리가 용이하며 일반적으로 소규모인 경우 경제적인 원형 방사류식으로 한다.
<표> 산화구법용 이차침전지 설계제원
항 목

제 원

침전시간 (시간)

유효수심 (m)

수면적부하 (㎥/㎡·d)

월류부하 (㎥/㎡·d)

6∼12

3.0∼4.0

8∼12

25∼30
(2) 방식은 연속식을 원칙으로 한다.
(3) 지수는 원칙적으로 2지 이상으로 한다.
5.8.6 이차침전지 부대설비
부대설비는 다음의 각항을 고려하여 정한다.
(1) 찌꺼기(슬러지)수집기
원형방사류식 침전지는 찌꺼기(슬러지) 침강성 개선을 위해 picket fence 부착형으로 한다.
(2) 스컴제거장치
산화구법은 일차침전지를 설치하지 않으므로 스컴이 이차침전지에 유입되기 때문에 이차침전지에는 스컴제거장치를 설치한다.
(3) 찌꺼기(슬러지)인발기 및 찌꺼기(슬러지)반송설비
반송찌꺼기(슬러지)펌프 능력은 일최대오수량의 100~200% 정도로 한다. 각 펌프는 예비 포함 2대 이상으로 한다. 찌꺼기(슬러지) 배관의 최소 구경은 100mm로 한다.
5.9 장기포기법
5.9.1 개 요