[활성슬러지법]

[활성슬러지법]

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○기출문제

• 슬러지 반송이 있는 연속류식 완전혼합형 활성슬러지법의 유기물 제거 원리
• biosorption
• 생흡착(biosorption)
• 생물학적 처리 시 생물반응조 설계 절차와설계인자

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1. 개요

1) 활성슬러지법은 용해성 유기물, 콜로이드 및 부유물질을 호기성 미생물에 의해 흡착, 산화, 동화 시켜 분해 제거하는 생물학적 처리방법

2) 하수에 공기를 주입하고 교반 시 미생물이 하수 중의 유기물을 이용하여 증식하여 floc형성함 > 활성슬러지

3) 활성슬러지는 산소와 함께 혼합하면 하수중의 유기물은 활성슬러지에 흡착되어, 미생물의 대사기능에 따라 산화 또는 동화됨

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1kg의 C5H7O2N을 합성하 기 위해서는 0.12kg의 질소와 0.025kg의 인이 소비됨 (100:5:1)

CHON(유기물) + O2 + 영양소 → C5H7O2N + CO2 + NH3 + 기타 생성물

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① 유기물의 산화(이화작용)

: 유기물(COHNS) + O2 → CO2 + H2O + 기타최종산물 + 에너지

② 세포물질이 합성(동화작용)

: 유기물(COHNS) + O2 + 에너지 → 세포물질(C5H7NO2)

3) 내호흡작용에 의한 세포물질의 산화(자산화작용)

: 유기물 공급이 불충분할때 미생물은 생존을 위하여 자기 자신의 세포 물질을 산화

세포물질 + O2 → CO2 + H2O +NH3 + 에너지

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출처 https://blog.naver.com/ok2leeok/220884448262

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출처 https://blog.naver.com/ok2leeok/220884448262

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• 1차 침전지 : 하수 중 고형물 침전 제거
• 폭기조 : 활성슬러지 유기물 흡착 > 흡착된 유기물 산화, 동화
• 2차 침전지

(1) 활성슬러지 플록 침강 분리

(2) 활성슬러지 농축 저장

(3) 농축슬러지 폭기조 반송 > 폭기조 MLSS 농도 유지

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2. 제거 원리

하수를 활성슬러지와 혼합 후 폭기 > 하수 중 유기물 미생물에 의한 흡착 > 산화 > 동화 > 침전지에서 슬러지 분리 > 제거

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활성슬러지에 의한 유기물의 흡착

기체와 액체, 고체와 액체 등 서로 다른 계면에서는 물질이 물리적․화학적으로 농축되는 경향이 있

으며 이 현상을 일반적으로 흡착이라 부른다. 활성슬러지에 의한 유기물의 흡착은 활성슬러지의 표면

에 유기물이 농축되는 현상이다.

하수와 활성슬러지를 혼합하여 포기시키면 하수로부터 C-BOD로서 표현되는 유기물이 제거된다. 하

수로부터의 유기물 제거량과 활성슬러지가 이용하는 산소량의 시간적인 변화 관계를 그려 보면 [그림

4.2.3]과 같다. 즉, 하수중의 유기물은 활성슬러지와 접촉하면 단시간에 대부분이 제거된다. 이러한

현상을 초기흡착이라 한다. 초기흡착에 의해 제거된 유기물은 슬러지 체류시간(SRT)동안 가수분해를

거쳐 미생물 체내로 섭취되어 산화 및 동화된다. 따라서 활성슬러지의 산소이용량은 외관상으로는 유

기물 제거량과 관계없고, 산화 및 동화가 진행되는 시간까지의 포기시간에 비례하여 증가하게 된다.

하수의 유기물과 그 제거량이 클수록 산소소비량이 증가한다.

 

1) 초기흡착

(1) 흡착

기체와 액체, 고체와 액체등 서로 다른 계면에서는 물리적, 화학적으로 농축되는 경향을 가짐

(2) 활성슬러지에 의한 유기물 흡착

활성슬러지 표면에 유기물이 농축되는 현상

(3) 초기흡착

• 하수중 유기물은 활성슬러지와 접촉하면 대부분 단시간에 제거되는데 이를 초기흡착이라고 한다.
• 초기흡착에 의해 제거된 유기물은 가수분해를 거쳐 미생물 체내로 섭취되어 산화 및 동화된다.

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2) 흡착된 유기물의 산화 및 동화

(1) 활성슬러지에 흡착된 유기물은 미생물의 영양원으로 이용되며 산화에 의한 분해 (에너지 생산)와 동화에 의한 합성(세포합성)에 이용된다.

(2) 산화 : 생체의 유지, 세포의 합성 등에 필요한 에너지를 얻기위해 흡착된 유기물을 분해하는것

(3) 동화 : 산화에 의해 얻어진 에너지를 이용하여 유기물을 새로운 세포물질로 합성(활성슬러지의 증식)

3) 활성슬러지의 Floc의 침강 및 분리

(1) 양호한 처리수를 얻기위해 2차 침전지에서 활성슬러지의 응집성과 침강성이 좋아야 하며 이는 미생물의 증식과정에 따라 변함

(2) 대수성장기

대수성장기는 미생물에 대한 유기물 비율(F/M비)가 클때 발생, 이때 미생물의 유기물 제거 속도는 커지나 응집성과 침강성이 불량

(3) 내생호흡단계

• 시간 경과에 따라 미생물의 증식이 진행되면 미생물에 대한 유기물의 비율이 감소하며 감쇠성장단계에서 내생호흡단계에 접근하여 미생물의 응집성과 침강성이 향상된다.
• 활성슬러지법은 미생물의 감소 성장단계와 내생호흡단계 사이에서 유기물을 제거하여 침강성이 좋은 양호한 Floc을 형성시켜 2차 침전지에서 침전, 분리시킨다.

3. 설계 제원

구분	범위
HRT	6~8시간
SRT	3~6일
MLSS	1,500~2,000mg/L
F/M비	0.2~0.4kgBOD/kgMLSS d