▶ 공식 : 슬러지 반송률, r = (CA-Ci)/(CR-CA) × 100
① CA : 반응조 내 MLSS 농도, g/m³
② Ci : 유입수 SS 농도, g/m³
③ CR : 반송슬러지 농도, g/m³
▶ 설명:
① 슬러지 농도 차이를 이용해 슬러지 반송률을 이론적으로 추산하는 방식입니다.
② 이론적으로 슬러지 농도와 유입수 SS 농도를 고려하여 균형 잡힌 반송률을 설정할 수 있게 도와줍니다.
③ 단순히 유량만을 비교하는 방법보다, 슬러지 농도를 기준으로 실제 필요한 반송량을 계산할 수 있습니다.
▶ 활용
① 정밀한 공정 제어가 필요한 경우,
② MLSS 농도와 반송슬러지 농도를 함께 고려할 때 사용
▶ 운영 기준(일반적)
① CA : 반응조 내 MLSS 농도 → 일반적으로 1,500~4,000mg/L
② CR : 반송슬러지 농도 → 일반적으로 2,500~8,000mg/L
③ Ci : 유입수 SS 농도 → 일반적으로 20~400mg/L
④ r : 슬러지 반송률
→ 일반적으로 0.5~1.5(즉, 50%~150%)
→ 반송률이 0.3 이하일 경우 MLSS 유지가 어려우며, 2.0 이상이면 슬러지 과잉 순환 가능성 있음
▶ 예제
① CA : 3,000g/m³
② Ci : 50g/m³
③ CR : 6,500g/m³
④ 슬러지 반송률(r) = (3000-50)g/m³/(6500-3000)g/m³ × 100 = 84.3%
▶ 공식 : Qr(m³/d) = 슬러지 반송률(R) × Q
▶ 설명 : 침전조에서 반응조로 되돌리는 슬러지의 양
▶ 활용 : MLSS 농도 조절, 슬러지 순환 및 체류시간 확보
▶ 예제
① Q : 1,000m³/d,
② 반송률 R : 84.3%
③ → 슬러지 반송량(Qr) = 1,000m³/d × 0.843 = 843m³/d
▶ 공식 : Y = ΔX/ΔS
① ΔX : 생성된 미생물량 VSS, kg
→ X는 생물량(Biomass)을 의미하는 기호입니다.
② ΔS : 감소한 BOD 양, kg
→ S는 유기물 기질(Substrate)로 세포 생장에 필요한 유기성 영양분을 말합니다.
▶ 설명
① 세포 1g을 생성하는 데 필요한 기질의 양을 의미함
② BOD 제거량 중 세포합성에 이바지한 비율
③ 유기물 제거량 당 새로 생겨난 미생물량을 보여주는 지표입니다.
④ 기질 소비율과 세포 증식 간의 관계를 설명하는 지표
⑤ Y가 높으면,
→ 기질을 효율적으로 사용하여 세포가 잘 자라는 것이라고 해석할 수 있음
→ 기질 1g당 더 많은 미생물량(VSS)이 생성됨
→ 슬러지 발생량이 상대적으로 많을 가능성 있음
▶ 활용:
① 슬러지 발생량 예측, 설계 참고 값
② 슬러지 처리비용 예측에 중요합니다.
▶ 일반값: 일반 활성슬러지 공정에서 0.4~0.6 kg VSS/kg BOD
▶ 예제
① BOD 110kg 제거
② 미생물 58kg 생성
③ → 세포합성 계수(Y) = 58 / 110 = 0.53
▶ 공식 : 소멸하는 슬러지량(kg/d) = Kd × X
① Kd : 내부호흡계수(경험적으로 주어짐, 1/d)
② X : 반응조 내 MLVSS 총질량, kg
▶ 설명
① 슬러지 내 미생물이 외부 유기물이 없을 때, 자신을 유지하기 위해 자기 몸(세포질)을 분해하며 소멸하는 양을 말함.
② 즉, '먹을 게 없어지면 스스로 줄어드는' 미생물의 단위 시간당 변화량을 의미한다.
③ 이때 소멸하는 슬러지량 Kd×X에 소멸 슬러지당 산소량 계수 1.42를 곱한 것이 ‘내부 호흡량’이다.
④ Kd = 0.06/d → 하루에 전체 미생물량의 약 6%가 자가 산화된다는 뜻
⑤ Kd 값이 클수록 슬러지 노화 속도 빠름 → 더 자주 폐슬러지 제거 필요
⑥ Kd 값이 작을수록 슬러지 유지가 오래됨 → 긴 SRT 운전 시 유리
▶ 활용
① 폐슬러지량 계산 : 슬러지 생성량에서 소멸하는 슬러시량을 빼는 데 사용
② 산소공급량 계산 : 포기조에서의 산소요구량 추정 시 “미생물 호흡에 필요한 산소요구량 즉, 내부 호흡량”으로 이용됩니다.
▶ 운영 기준
① 표준 활성슬러지의 Kd : 0.06~0.1/d
② 장기 포기법의 Kd : 0.04~0.06 /d
③ SBR(간헐식 반응조)의 Kd : 0.05~0.1/d
④ A2/O 또는 BNR의 Kd : 0.06~0.1/d
⑤ MBR(막분리 활성슬러지법)의 Kd : 0.04~0.08/d
▶ 예제
① Kd : 0.07/d
② 반응조 내 MLSS : 4,000g/m³
→ MLVSS = 4000 × 0.7 = 2800g/m³
③ 반응조 부피 : 2,000m³
→ 따라서 X = 2,800g/m³ × 2,000m³ × 1kg/1,000g = 5,600kg
④ → 소멸하는 슬러지량= 5,600kg × 0.07/d = 392kg/d
▶ 공식: 폐슬러지 발생량(kg/d)
= Y × BOD 제거량 – Kd × X
= 새로 생성된 미생물량 - 소멸하는 슬러지량
① Y : 세포합성계수 일반값 0.4~0.6, 일반적으로 0.5를 주로 사용
② BOD 제거량, kg/d : (유입 BOD-유출 BOD) × Q(유량) × 1kg/1,000g
③ Kd : 내부호흡계수 0.06~0.1/d, 일반적으로 0.07/d를 주로 사용
④ X, kg : 반응조 미생물 총량 → MLVSS(g/m³) × V(포기조 용적, m³) × 1kg/1,000g
▶ 설명: 유기물 제거 시 생기는 미생물량에서 사멸량을 뺀 값
▶ 활용: 폐슬러지 처리량 및 탈수기 운전 기준
▶ 예제:
① Y : 0.5
② Q : 800m³/d
③ BODi(유입 농도) : 550g/m³
④ BODo(유출 농도) : 50g/m³
→ BOD 제거량 = 800m³/d × (550-50)g/m³ × 1kg/1,000g = 400kg/d,
→ 새로 생긴 미생물량 = 0.5 × 400 = 200kg/d
⑤ Kd = 0.07/d
⑥ V : 500m³
⑦ MLSS : 3,500g/m³ → MLVSS = 3500 × 0.7 = 2,450g/m³
→ X = 500m³ × 2450g/m³ × 1kg/1,000g = 1,225kg/d
→ 미생물 사멸량 = 0.07 × 1225 = 85.8kg/d
⑧ → 폐슬러지 발생량 = 200 – 85.8 = 114.2kg/d
▶ 공식 : Qw (m³/d) = (Va × MLSS) / (SRT × MLSSw)
① Va : 포기조 용적, m³
② MLSS : 혼합액 부유물질 농도, g/m³
③ SRT : 슬러지 체류시간, d
④ MLSSw : 폐슬러지 농도, g/m³
▶ 설명
① 슬러지 체류시간 유지를 위해 필요한 폐슬러지 방출량을 계산합니다.
▶ 활용
① 슬러지 농도 유지
② 노화 방지
▶ 운영 기준
① SRT 목표에 따라 적절히 배출
▶ 예제
① Va : 1,000m³,
② MLSS : 3,000g/m³
③ SRT : 15d
④ MLSSw : 6,000g/m³
⑤ → 폐슬러지 배출량 = (1,000m³×3,000g/m³)/(15d×6,000g/m³) = 33.3m³/d
→ 즉, 1일 6,000g/m³ 농도의 슬러지를 33.3m³씩 배출하면 SRT 15d가 유지됩니다.
▶ 공식 : 수리학적 부하 (m³/m²·d) = Q / A
① Q : 1일 폐수 유입 유량(m³/d)
② A : 침전조 바닥면적 (m²),
▶ 설명
① 침전조 바닥면적 1m²당 하루 유입되는 물의 양입니다.
② 너무 높으면 단위 면적당 유입량의 증가로 구조적 과부하 우려가 있습니다.
▶ 활용
① 침전조 설계 및 운영 기준.
② 즉, 조가 물을 감당할 수 있느냐를 평가하는 구조체 적정성 판단에 이용
▶ 운영 기준
① 일반 침전조 HLR : 20~50m³/m²·d
② 수치가 너무 높으면 구조가 과소 설계된 것입니다.
▶ 예제
① Q : 1,000m³/d
② A(바닥면적) : 40m²
③ → 수리학적 부하율 = 1,000m³/d/40m² = 25 m³/m²·d
※ 표면에서 바닥으로 수직으로 내려가는 침전조(수직 벽체 침전조)에서는 수리학적 부하와 표면부하율은 같습니다.
▶ 공식 : 표면부하율(m³/m²·d) = Q / A
① Q : 1일 폐수 유입 유량(m³/d)
② A : 침전조 수면면적 (m²),
▶ 설명
① 침전조의 표면을 기준으로 수직 침전이 얼마나 효율적으로 이뤄지는가를 나타내는 값
② 단위 면적당 유량이 높을수록 → 고형물이 침전되기 전에 유출될 가능성 증가
③ 표면부하율이 낮을수록 → 침전시간 확보 → SS 방류 저감
▶ 활용
① 슬러지 침강성
② SS 배출
③ 침전조 유실 방지 등을 평가하고 조정하는데 사용
▶ 운영 기준
① 일반적인 생물학적 플록 침전조 : 20~30m³/m²·d
② 고효율이 요청될 때 : 15~20m³/m²·d
③ 참고 사항
→ 1m³/m²·d = 0.694mm/min
→ 30m³/m²·d = 20.8mm/min
▶ 예제
① Q : 1,200m³/d
② A(수면면적) : 60m²
③ → 표면부하율 = 1,200m³/d/60m² = 20m³/m²·d
▶ 측정 대상 : 탈수 슬러지 케이크
▶ 준비 장비
① 알루미늄 또는 스테인리스 건조 접시
② 0.01g까지 측정할 수 있는 전자저울
③ 105℃에서 4시간 건조할 건조기(드라이 오븐)
④ 냉각 후 습기 및 흡수 방지용 데시케이터
⑤ 고온 기구 취급용 집게와 장갑
▶ 측정 절차
① 접시 무게 측정 : 빈 건조 접시 무게를 측정하고 기록 (W0)
② 슬러지케이크 담기 : 케이크 약 50g 정도 채워 넣고 전체 무게 측정(W1)
③ 건조 : 105℃ 오븐에서 4시간 이상 완전히 건조
④ 냉각 : 데시케이터에서 30분 이상 식힘
⑤ 건조 후 무게 측정 : 건조된 슬러지 및 접시 무게 측정(W2)
⑥ 계산 : 고형물량 = W2 – W0
고형물 함량(%) = (W2 – W0) / (W1 – W0) × 100
▶ 예제
① 빈 접시(W0) : 60g
② 접시+슬러지케이크(W1) : 105g
③ 건조 후 무게(W2) : 70g
④ → 고형물 함량 : (70-60)/(105-60) × 100 = 22.2%
▶ 공식 : 수분 함량(%) = 100 - 고형물 함량(%)
▶ 설명 : 슬러지 탈수 후 수분 함량 확인
① 고형물 함량 : 전체 중량 대비 고형분 비율 (고형물량/총시료량 × 100, %)
② 고형물량 : 총시료량을 건조 후 남은 고형분 무게, g 또는 kg)
③ 총시료량 : 탈수케이크 전체 무게(수분 포함, g 또는 kg)
④ 수분 함량 : 전체 중량 대비 수분 비율 (100 - 고형물 함량, %)
▶ 활용 : 슬러지 운반/처리비 산정 기준
▶ 예제
① 총시료량 200g
② 고형분량 45g
→ 고형분 함량 = 45g/200g × 100 = 22.5%
③ → 수분 함량 = 100 – 22.5 = 77.5%
