▶ 공식 : BOD 부하(kg/d) = BODi × Q

① BODi : 유입 BOD 농도, g/m³

② Q : 유량, m³/d

▶ 설명

① 폐수의 유입 BOD 농도(BODi)와 하루 유입 유량(Q)을 곱하여 하루 총오염물 부하량을 구합니다.

▶ 활용

① 처리시설의 설계 용량과 비교해 부하율 점검

② 슬러지 관리

③ 미생물 활성 조절에 활용

▶ 운영 기준

① 시설 설계 부하 대비 80~90% 이내를 유지하는 것이 바람직합니다.

② 과부하 되면 침전물 유실, 처리 불량, 악취 발생 위험이 있습니다.

▶ 예제

① BODi : 250g/m³

② Q : 2,000m³/d

③ → BOD 부하량 = 250g/m³ × 2,000m³/d × 1kg/1,000g = 500kg/d

▶ 공식 : COD 부하 (kg/d) = CODi × Q

① CODi : 유입 COD 농도, g/m³

② Q : 유량, m³/d

▶ 설명

① 폐수의 유입 COD 농도(CODi)와 유량을 곱하여 하루 총 COD 부하량을 계산합니다.

② COD는 분해가 어려운 오염물까지 포함하기 때문에 BOD보다 실제 부하량을 더 정확히 반영합니다.

▶ 활용

① BOD 부하량과 함께 COD 부하량을 계산해 시설 과부하 여부를 판단합니다.

② 특히, 비 생분해성 물질이 많은 경우 COD 관리가 더 중요합니다.

▶ 운영 기준

① COD 부하량도 시설 설계 용량 대비 80~90% 이내로 관리하는 것이 좋습니다.

▶ 예제

① CODi : 400g/m³

② Q : 1,500m³/d

③ → COD 부하량 = 400g/m³ × 1,500m³/d × 1kg/1000g = 600kg/d

▶ 공식 : 유기물 부하율 (kg BOD/m³·d) = 1일 BOD 부하량 / V

① 1일 BOD 부하량 (kg/d) : 유입 BOD 농도 × Q

② V : 반응조 부피 (m³)

▶ 설명

① ‘BOD 용적 부하’라고도 함

② ‘포기조 단위 용적당 BOD 부하’라고도 함

③ 포기조 1m³ 부피당 하루 들어오는 유기물량을 kg 중량으로 표시한 것입니다.

④ 시설에 대한 부하 정도를 쉽게 파악할 수 있습니다.

▶ 활용

① 과부하/적정부하/저부하 판단,

② 부하에 맞는 미생물량 조정

③ 부하에 적합한 공기 공급량 조정

▶ 운영 기준

① 표준 활성슬러지법 → 0.2~0.6 kg BOD/m³·d

② 장기 포기법 → 0.05~0.15 kg BOD/m³·d

③ SBR(간헐식 반응조) → 0.1~0.6 kg BOD/m³·d

④ MBR(막분리 활성슬러지법) → 0.5~1.0 kg BOD/m³·d

▶ 예제

① 유입 BOD 농도 : 500g/m³

② Q : 1000m³/d

→ BOD 부하량 = 500g/m³ × 1,000m³/d × 1kg/1,000g = 500kg/d,

③ 반응조 V = 2,500m³

④ → 유기물 부하율 = 500kg/d/ 2,500m³ = 0.2 kg/m³·d

▶ 기준 : BOD(유기물) 기준, N(질소)과 P(인)의 비율 = 200 : 5 : 1의 중량

▶ 설명 : 미생물의 안정적인 생장에 필요한 최소한의 영양균형

▶ 활용 : 탄소량(BOD량) 기준 부족한 영양소 균형을 맞추기 위해 외부 영양제 투입

▶ 예제 1(질소 보충)

① 1일 유입 BOD 중량 : 800kg/d

② 1일 유입 N 중량 : 10kg/d

→ 1일 N 필요 중량 : 800kg/d × 5/200 = 20kg/d

③ → N 보충 중량 : 20kg/d(필요 중량) – 10kg/d(유입 중량) = 10kg/d(보충 중량)

▶ 예제 2(인 보충)

① 1일 유입 BOD 중량 : 800kg/d

② 1일 유입 P 중량 : 1kg/d

→ 1일 P 필요 중량 : 800kg/d × 1/200 = 4kg/d

③ → P 보충 중량 : 4kg/d(필요 중량) – 1kg/d(유입 중량) = 3kg/d(보충 중량)

▶ 필요 질소량 및 보충이 필요한 질소(Nw)의 산정 과정

① 1일 BOD 유입 총량의 5/200에 해당하는 질소량의 확보를 목표로 함

② 필요 질소량 중 원수에서 공급되는 부분을 차감한 후 부족한 질소량(Nw)을 특정

▶ 공식 : 요소 필요량 = Nw × 60/28 × 1/0.98

① Nw : 보충이 필요한 순수 질소의 양, kg/d

② 60/28 : 요소 중 질소함량에 대한 보정

→ 요소(NH2)2CO의 분자량 : 60

→ 질소(N2)의 분자량 : 28

③ 1/0.98 : 공업용 요소(함량 98%)의 보정

▶ 예제

① 1일 유입 BOD 총량 : 800kg/d

② 1일 유입 N(질소) 중량 : 10kg/d

③ Nw(보충이 필요한 순수 질소의 양) : 800×(5/200) - 10 = 10kg/d

④ → 요소 필요량 = 10kg/d × 60/28 × 1/0.98 = 21.9kg/d

▶ 필요인(P) 양 및 보충이 필요한 인(Pw)의 산정 과정

① 1일 BOD 유입 총량의 1/200에 해당하는 인(P) 양의 확보를 목표로 함

② 필요 인(P)양 중 원수에서 공급되는 부분을 차감한 후 부족한 인의 양(Pw)을 특정

▶ 공식 : 인산 필요량 = Pw × 98/31 × 1/0.85

① Pw : 보충이 필요한 순수 인(P)양, kg/d

② 98/31 : 인산 중 인 함량에 대한 보정

→ 인산(H3PO4)의 분자량 : 98

→ 인(P)의 분자량 : 31

③ 1/0.85 : 공업용 인산(함량 85%)의 보정

▶ 예제

① 1일 유입 BOD 총량 : 800kg/d

② 1일 유입 P(인) 총량 : 1kg/d

③ Pw(보충이 필요한 순수 인의 양) : 800×1/200 - 1 = 3kg/d

④ → 인산 필요량 = 3kg/d × 98/31 × 1/0.85 = 11.2kg/d

▶ 공식 : MLSS(mg/L) = 슬러지 건조 중량/ 채수량

① 슬러지 건조 중량(mg)의 측정

→ 미리 건조하여 무게를 단 유리섬유 여지(GF/C 등)를 준비한다.

→ 그 위에 포기조액 (예 : 50ml)를 채수해서 놓는다.

→ 진공 펌프로 흡입하여 수분을 빼고 거른다.

→ 걸러진 여과지를 105℃의 Drying Oven에서 1시간 이상 건조한다.

→ 데시케이터에서 30분간 방랭 후 무게를 단다.

→ 이 무게에서 건조된 유리섬유 여지 무게를 빼면 슬러지의 건조 중량이 된다.

② 채수량(L) : 포기조에서 채수한 액의 부피(예 : 50ml = 0.05L)

▶ 설명

① 반응조 내 활성슬러지의 총 부유물질 농도를 나타냅니다.

② 포기조에서 채취한 혼합액 부유물질 농도는 상당 부분이 미생물로 구성되어 있어, 통상 미생물 농도로 치부합니다.

▶ 활용 : 혼합액 부유물질 농도를 파악해 공정이 안정적으로 운전되고 있는지 판단하는 데 사용합니다.

▶ 운영 기준

① 표준 활성슬러지법 : 2,000~3,500g/m³

② 장기 포기법 : 3,000~5,000g/m³

③ SBR(간헐식 반응조) : 2,500~5,000g/m³

④ BNR공정 : 3,500~5,500g/m³

⑤ MBR(막분리 활성슬러지법) : 6,000~12,000g/m³

▶ 예제

① 슬러지 건조 중량 : 150mg,

② 채수량 : 50ml(0.05L)

③ → MLSS = 150mg/50ml = 150mg/0.05L = 3,000mg/L = 3,000g/m³

▶ 공식: MLVSS(mg/L) = MLSS × 가연분 비율((VSS/SS)

① MLSS : 혼합액 부유물질 농도, mg/L

② 가연분 비율(VSS/SS) : 슬러지 중 유기물의 비율

③ VSS (휘발성 부유물질, mg/L) : MLSS 측정 후의 슬러지 건조 중량이 있는 유리섬유 여지를 550℃로 설정된 전기로(Furnace)에서 15~20분간 태우면 휘발성 물질이 연소하고 회분만 남는데, 여기서 휘발된 물질의 중량을 찾는 것이고, 이 물질을 사실상 미생물로 간주하는 것이다.

④ SS (부유물질, mg/L) : 슬러지 건조 중량 즉, 휘발성 및 비휘발성(회분) 부유물질

▶ 설명:

① MLSS 중 유기물(살아있는 미생물 등) 성분만 계산한 것이 MLVSS 입니다.

② 보통 MLSS의 60~80% 정도입니다.

▶ 활용:

① 실제 생물학적 처리를 수행하는 미생물량을 추정할 때 사용

② 미생물 활성도 평가, 즉 함량이 높을수록 미생물의 순도가 높다.

③ 슬러지 품질 관리 기준으로 사용합니다.

▶ 운영 기준:

① MLSS의 약 70~80%(실험을 통하지 않고, 개략적으로 어림잡는 수치)이면 양호

② MLVSS/MLSS 비율이 60~80%이면 정상 범위

③ 50% 이하라면 사멸 슬러지 증가, 슬러지 악화 우려

▶ 예제

① 슬러지 건조 중량 : 150mg,

② 채수량 : 50ml(0.05L)

→ MLSS = 150mg/50ml = 150mg/0.05L = 3,000mg/L = 3,000g/m³

③ 550℃ 전기로에서 태운 후 데시케이터에서 냉각 후 잰 회분의 무게 : 37.5mg

→ 가연분 비율((VSS/SS) = (150-37.5)/150 × 100 = 75%

④ → MLVSS = 3000 × 0.75 = 2,250mg/L = 2,250g/m³

▶ 공식 : F/M 비(/d) = (Q × BODi)/(V × MLVSS)

① Q : 유량, m³/d

② BODi : 유입수의 기질 농도, g/m³

③ V : 반응조 부피, m³

④ MLVSS : 반응조 슬러지 농도, g/m³

⑤ MLVSS 측정이 어려운 경우에는 ‘MLSS × 0.7’로 대신 사용.

▶ 설명:

① 유입수 내에 미생물이 먹을 수 있는 유기물(BOD)의 양과 미생물 자체량(MLVSS) 사이의 비율입니다.

② ‘BOD/MLVSS 비’라고도 합니다.

③ '먹는 양 대비 몸무게' 같은 개념입니다.

④ 낮을수록 안정적인 공정

▶ 활용:

① F/M 비율을 통해 포기조의 운영 안정성,

② 미생물 증식 과소 여부,

③ 공정 부하 조절,

④ 슬러지 농도 조정의 기준이 됩니다.

▶ 운영 기준:

① (0.05 ~ 0.2)/d 정도가 일반적인 안정 운영 범위

② 너무 높으면(>0.3/d) 과도한 슬러지 생성,

③ 낮으면(<0.05/d) 슬러지 사멸

▶ 예제

① Q : 2,000m³/d,

② BODi : 250g/m³

③ V : 4,000m³,

④ MLSS : 3,000g/m³

⑤ → F/M 비 = (2,000m³/d × 250g/m³)/(4,000m³ × 3,000g/m³ × 0.7) = 0.06/d

▶ 공식: SRT(d) = (V × MLSS) / (Qw × MLSSw + Qe × MLSSe)

① V : 반응조 부피, m³

② MLSS : 반응조 내 MLSS, g/m³

③ Qw : 폐슬러지 유량, m³/d

④ MLSSw : 폐슬러지 농도, g/m³

⑤ Qe : 배출수 유량, m³/d

⑥ MLSSe : 배출수 슬러지 농도, g/m³

▶ 설명

① 반응조 내에서 미생물(슬러지)이 얼마나 오래 머무르는지를 나타내는 시간입니다.

② 즉, 슬러지가 반응조에 들어오거나 새로 생겨난 후 방출(제거)되기까지 평균 체류하는 기간을 의미합니다.

▶ 활용

① 슬러지 생성량 조절 → SRT증가 → 슬러지 성장 억제 → 잉여슬러지 감소

② 슬러지 노화 방지 → SRT 과도하면 미생물 활력 저하

③ 질산화균 적정 농도 유지

④ 공정 안정화 → 부하 변동에도 안정적 운영 가능

▶ 운영 기준

① 표준 활성슬러지법 : 5~10d

② 장기 포기법 : 15~30d

③ BNR 공정 : 15~25d

④ MBR(막분리 활성슬러지법) : 20~40d

▶ 예제

① V : 4,000m³,

② MLSS : 3,000g/m³

③ Qw : 100m³/d,

④ MLSSw : 6,000g/m³

⑤ Qe : 2,000m³/d,

⑥ MLSSe : 30g/m³,

⑦ → 슬러지 체류시간(SRT) = (4000×3000)g / (100×6000+2000×30)g/d = 18.2d