침강성은 폐수장 운전에서 아주 중요하다.
SVI Test로 폐수의 침강성을 판단할 수 있다.
* SVI30 (Sludge Volume Index)
: 폭기조의 물을 메스실린더에 1000ml 담은 후 30분 뒤에 가라앉은 후 수치를
읽는다. SVI (ml/g) = {sv(ml/L)*1000}/MLSS(mg/L)
일반적으로 SVI 가 50~150이면 양호, 200이상이면 불량이다.
1) SRT가 길어질 때
슬러지의 SRT가 길어서 슬러지가 자산화단계에 들어가면 부상의 원인이 될 수 있다슬러지의 SRT가 길어질수록 활성화 -> 질산화 -> 자산화가 일어나게 된다. 일반적으로 공법에 따라 차이가 있으나 SRT가 5~10일이면 활성화, 11~15일이면 질산화, 16일 이상이면 자산화가 일어나게 된다. 따라서, 슬러지 인발량을 적정량 인발하지 못하고 반송하거나 농축조 월류수에 의해 반송되는 SS 함량이 높아지는 경우에 이러한 현상이 생길 수 있다. 따라서, 탈수량을 늘려 슬러지의 SRT를 줄여 자산화되고 있는 슬러지를 배출하여 SRT를 짧게 유지하면 이러한 현상이 개선될 것이다. 질산화 단계에서부터 슬러지의 색상이 어두운 색을 가지게 되며, 상부 부상되는 미세 floc들이 많이 생기게 된다. 자산화가 되면 이러한 현상이 더욱 심해지게 된다.
2) MLSS가 많을 때
물이 뻑뻑하면 잘 가라앉지 않는 것이 상식이다.
당연히 인발을 하여 MLSS를 줄이면(묽어지면) 잘 가라앉는 것은 당연하다.
MLSS가 많아진 이유는 많이 빼지 않거나(잉여폐기), 많이 들어왔기 때문이다.
Test 방법) SV30 측정할 때 메스실린더를 두 개 준비한다.
하나는 MLSS를 70%정도 희석하고 (MLSS 70%, 침전조 상등수 30%)
하나는 그래로 넣고 SV30 측정한다.
만일에 슬러지가 오래 되어(늙어서) 혹은 많아서 잘 가라앉지 않을때는
이렇게 하면 70%정도 희석한 것은 엄청 잘 가라앉는다.
이럴 경우에는 잉여폐기를 하면 해결이 된다.
그렇지 않고 희석함에도 침강성이 썩 좋지 않을 때에는 벌킹이다.
3) 침전조 로 유입된 질산성 질소가 탈질작용에 의해서 N2가스 발생
-> N2가스와 함께 슬러지가 부상
침전조에서 탈질이 일어나면 미세한 질소가스가 발생하게 되고 이 미세한 질소가스가 자기네들끼리 결합결합하여 가벼워지게 된다.
이 가벼워진 질소가스는 슬러지와 함께 부상하게 되는데 이 현상이 탈지렝 의한 슬러지의 부상이 되겠다.
1. 가장 빠른 방법은 폭기를 줄여주는방법
(위의 첫번째 조건인 폭기조에서 질상화를 일어나지 않게 하는 방법임.)
-> 하지만 T-N이. BOD, COD,T-P가 늘어나게되고 전반적인 수처리에 문제가 발생함.
2.유입부하를 줄인다.
즉, 1차 처리를 강화하여 한톨의 SS도 폭기조로 보내지 않도록 함.(상당한 효과가 있음)
-> 하지만 공정상 유입부하 조정이 쉽지 않은 곳에서는 적용하기 어려운 방법임.
3.폭기조 말단의 DO를 늘린다.(->침전조의 무산소 상태를 줄이기 위함인데. 검증이 필요!)
4.호기조 내부반송을 늘려 탈질 반응을 활성화 시킨다.
-> 즉, 모든 NO3-N을 없애는 것이다.
5.침전조 반송펌프량을 늘려 침전조 체류 시간을 줄인다.
-> 탈질 반응이 일어나는 시간을 주지 않도록 함.
4) 부패에 의한 슬러지 부상
슬러지가 혐기성으로 되어 부패되며 H2O, CO2, H2 등의 가스가 발생되는데 이 가스가 기포의 형태로 슬러지 플럭에 부착됨으로써 슬러지는 가벼원져 부상하게 된다.
브로와의 용량이 부족하거나 산기장치가 불량하여 폭기조에 폭기량이 부족하게 되면 폭기조 일부에 혐기상태가 형성되어 부패가 일어난다. 또한 폭기조내에 혼함이 완전히 이루어지지 않아 DEAD SPACE가 형성되고 여기에 슬러지가 쌓여 부패가 일어나기도 한다.
침전조 스크레퍼의 고장 또는 불량으로 침전조 바닥에 슬러지가 축적되어 부패가 일어날 수 있으며 또한 침전조 벽면에 슬러지가 누적되어 역시 부패가 일어날 수 있다.
폭기조에서의 폭기량이 부족될 때 침전조의 DO농도가 ZERO에 가까울 정도로 저하되어 부패가 촉진될 수 있다.
부패의 원인이 폭기조에 있는지 침전조에 있는지 진단하여 원인을 제거한다.
폭기조에서 침전조로 넘어가는 혼합액의 DO가 너무 낮으면 부패가 일어날 수 있으므로 침전조 유입 혼합액의 DO농도가 0.2mg~0.5mg/L정도가 되도록 관리한다.
5) 과폭기에 의한 슬러지 부상
지나친 폭기에 의해 작은 공기기포가 활성슬러지 플럭에 부착하게 된다.
그러면 가벼워져 슬러지가 부상한다.
폭기량을 줄이거나 간헐폭기로 한다.
폭기량을 줄이기 어려운 상황이면 여러개 폭기조 중 됫단 폭기조의 폭기량을 상대적으로 줄인다.
6) 벌킹의 의한 슬러지 부상
*벌킹(bulking) 의 정의 : SVI (Sludge Volume Index)가 150㎖/g 이상인 슬러지를 벌킹슬러지 라고 하며 폭기조 혼합액 1㎖ 내 사상체 길이의 합이 107㎛ 이상이면 슬러지 침강이 불량하며 슬러지농축이 일어나지 않는다. 벌킹의 발생원인은 수없이 많다 . 인간에 있어 암의 발병원인이 여러가지이듯이 활성슬러지에 있어서도 거의 모든 환경조건이 벌킹의 원인으로 작용될수 있으며 따라서 상반되는 환경조건이 벌킹의 발생원인이 될수 있다. 부하가 너무 높거나 낮아도, DO 농도가 너무 높거나 낮아도, 수온이 너무 높거나 너무 낮아도, MLSS 농도가 너무 높거나 너무 낮아도 벌킹이 일어날수 있는 것이다. 벌킹의 원인이 될수 있는 여러 가지 조건들을 5가지로 분류하면① 낮은 DO ② 낮은 유기물 부하 ( 낮은 F/M 비 ) ③ 원수의 부패및 고농도 황화물 ④ 영양염 ( N, P 등 ) 결핍 ⑤ 낮은 PH 벌킹이 일어나면 방류수로 슬러지가 유실되어 방류수의 SS 농도가 높아지는 등 방류수 수질기준을 위반할 우려가 있으며 방류수의 염소소독효과도 떨어진다. 벌킹이 심하면 폐수처리능력을 상실하게 되고 심하지 않더라도 슬러지 반송률을 높여야 하며 잉여슬러지 처리문제가 발생된다. 고형물농도가 3∼4% 인 정상적인 슬러지에 비하여 고형물농도가 1∼2% 인 벌킹슬러지의 부피는 2∼4 배가 되므로 슬러지 탈수에 큰 어려움이 있다.
벌킹의 빠른 해결조치로는 운전제어 및 공정개선 이 주로 이용되고 있지만 화학물질의 첨가도 종종 이용된다. 그러나 화학물질의 첨가는 벌킹의 원인을 근본적으로 해결하는 것이 아니므로 화학물질 첨가를 중단하면 벌킹이 다시 일어나는 것이 일반적인 현상이다. 뿐만 아니라 응집제 등의 화학물질 첨가방법은 비용이 많이 드는 단점이 있다. 벌킹제어 방법은 다음과 같이 크게 3가지로 나누어 볼 수 있다.
(1) 운전제어 ① 침전조 SS 부하량 감소 ② DO 농도 조절 ③ 폐수부패성 제어 ④ 영양염 첨가⑤ 폭기조 PH 조절 ⑥ 혐기->호기 운전
(2) 화학물질 첨가 ① 살균제 ( 염소 ) ② 응집제, 침강제
(3) 공정개선 ① 폭기조형태와 폐수 유입방식 - 폭기조의 분할 - 폐수단속주입 ② 선택조 ( Selector )