▶ 공식 HRT(hr) = V/Q
① V : 반응조 부피(m³) 즉, 원수조, 유량조정조, 포기조, 침전조 등의 체적 계산에서 광범위하게 사용합니다.
② Q : 유량, m³/d
▶ 설명
① 폐수가 반응조 안에서 머무르는 평균 시간을 계산합니다.
② '물이 시설에 머무는 시간'이라고 쉽게 이해할 수 있어요.
▶ 활용
① 충분한 반응시간 확보로 유기물 제거율 향상
② 체류시간이 너무 짧으면 미생물 반응이 완료되지 않고,
③ 너무 길면 불필요한 슬러지 생성이 증가합니다.
▶ 운영 기준(포기조)
① 표준 활성슬러지법은 6~8 hr
② 장기 포기법 18~36 hr
③ SBR(간헐식 반응조) 4~12 hr
④ MBR(막분리 활성슬러지법) 4~10 hr
⑤ A/O, A2/O 공정 4~8 hr
▶ 예제
① V : 2,400m³,
② Q : 4,800m³/d
③ → 수리학적 체류시간(HRT) = 2,400m³/4,800m³/d × 24hr/d = 12 hr
▶ 공식 : 포기 시간 = Va / Q
① Va : 포기조 용적, m³
② Q : 포기조로 유입되는 원수 유량, m³/d
▶ 설명
① 폐수가 포기조에서 머무는 시간으로, 포기되는 시간을 말합니다.
② 포기조의 HRT이자 산소 공급 시간을 의미합니다.
③ 폐수처리 공정에서 유기물 분해, 질산화 등을 수행하기 위해 폐수가 공기와 접촉하는 시간
▶ 활용
① 유기물 분해 및 질산화 반응에 필요한 충분한 시간 확보
② 포기 시간이 너무 짧으면 → 유기물 분해가 미흡하고, 질산화가 불충분
③ 너무 길면 → 슬러지 노화, 산소의 과 공급, 에너지 낭비
④ 반드시 HRT, SRT, MLSS, DO와 함께 종합 평가 필요
⑤ 현장에서는 보통 이 공식이 기본값으로 쓰입니다.
▶ 운영 기준
① 표준 활성슬러지법 : 6~8 hr, 고부하 처리에 적합한 넓은 적용 범위를 가짐.
② 장기 포기법 : 18~36 hr, 저부하, 소규모 시설에 적합하며 슬러지 발생량이 적음.
③ 단계식 포기법 : 6~10 hr, DO 분포를 개선하고 슬러지 팽화 억제 효과가 있음.
④ 질소 제거 공정 : 4~8 hr, 전체 체류시간의 60~70% 정도에 해당.
▶ 예제
① Va : 2,500m³,
② Q : 1,800m³/d
③ → 포기 시간(유입수 기준) = 2,500m³/1,800m³/d × 24hr/d = 33.3hr
▶ 공식: 포기 시간 = Va /( Q + Qr) × 24hr/d
① Va : 포기조 용적, m³
② Q : 포기조로 유입되는 원수 유량, m³/d
③ Qr : 반송슬러지 유량, m³/d
④ 24hr/d : 단위 환산
▶ 설명
① 포기조 내를 실제로 순환하는 모든 유체량(유입수 + 반송슬러지)을 기준으로 반응조 내의 실질적인 유동 체류시간을 계산하는 방법
② 슬러지 교반, 산소 전달, 유속 분포 등에 영향을 주는 유체의 점유 시간 평가
③ 실제 유입수만을 기준으로 한 반응시간보다 항상 짧게 계산됨
▶ 활용
① 교반 및 유속 분석 : 반응조에서의 혼합 상태와 슬러지 희석 정도 확인
② 송풍기 용량 및 산기관 설계 : 총 체류 유량에 따른 산소 분산 및 기포 분포 판단
③ 과도한 반송 확인 : 슬러지 반송률 과다로 인한 체류시간 단축 여부 평가
④ 부하 예측 : 총 부하의 물리적 체류시간 단축 가능성 조기 파악
▶ 운영 기준
① 체류시간(총 유량 기준) : 4시간 이상 권장
→ 권장 범위 이하로 짧아지면 교반 불량, DO 저하 우려
② 슬러지 반송률 : 50~150%
→ 200% 이상이면 총 유량이 커져 체류시간 급감할 수 있음
▶ 예제
① Va : 2,500m³
② Q : 1,800m³/d
③ Qr : 1,200m³/d
④ → 포기 시간(총 유량 기준) = 2,500m³/(1,800+1,200)m³/d × 24hr/d = 20hr
▶ 공식 : SV30 (%) : 30분간 침전 후 슬러지 부피 / 채취 부피 × 100
① 30분간 침전 후 슬러지 부피, ml
② 채취 부피, 1,000ml
▶ 설명:
① 1L 슬러지가 30분간 침전되었을 때의 부피 비율
② 슬러지 표본 1L를 채취해 30분 동안 가만히 두었을 때, 얼마나 가라앉았는지를 %로 계산합니다.
③ 슬러지의 침강성을 평가하는 가장 기본적이고, 널리 쓰이는 지표입니다.
▶ 활용:
① 슬러지 침강성 판단
② 벌킹 조기 진단
③ 침전조 관리 지표
▶ 운영 기준
① 현장 상황에 따라 기준이 크게 달라질 수 있음
② 일반적으로 20~50%의 범위가 권장됨
③ 미생물의 절대량을 표시하는 의미가 있지만,
④ 미생물 플록의 해체 여부와 팽화 현상 등에 따라 값이 크게 달라지므로, 미생물의 절대량으로 인식함이 오히려 오류가 될 수 있음.
⑤ MLSS 측정값과 항상 병행 사용할 것을 권고함.
⑥ 너무 높으면 벌킹
⑦ 특히 갑자기 빠른 속도로 높아지는 것은 벌킹 또는 과도한 산화의 징표이므로 침강제 사용을 고려해야 함.
⑧ 너무 낮으면 미생물의 부족으로 유기물 산화가 불완전할 수 있음
⑨ SV30은 절대적인 값보다 경향성이 더 중요합니다.
⑩ 갑작스러운 증가 또는 감소는 공정 이상, 사상균의 번식, 독성 영향, SRT 변화의 신호일 수 있습니다.
▶ 예제
① 채취 부피 : 1,000ml
② 30분간 침전 후 슬러지 부피 : 355mL
③ → 30분 침강률(SV30) = 355/1000 × 100 = 35.5%
▶ 공식: SVI (mL/g) = SV30(천분율)/MLSS × 1000mg/g
① SV30(천분율) : SV30 측정 시 시료 1,000ml 중 30분 침전 후 슬러지 부피 (mL)
② MLSS : 혼합액 부유물질 농도 (mg/L)
③ 1,000mg/g : 단위 환산
▶ 설명
① 슬러지의 침강 특성을 정량적으로 나타냄
② 슬러지 1g이 침강할 때 차지하는 부피(mL)를 의미합니다.
③ 슬러지가 부풀거나 침전되지 않는 문제를 조기에 알 수 있습니다.
▶ 활용
① 슬러지의 벌킹 진단 기준이자 조기 경보 지표로 활용
▶ 운영 기준
① 80~150mL/g 이면 양호
② 150mL/g 미만이면 적정함으로 판단
③ 숫자가 커질수록 악화함을 의미
▶ 예제
① SV30(천분율) : 355mL/L
② MLSS : 3,000mg/L
③ → 슬러지 용적 지수(SVI) = 355mL/L / 3,000mg/L × 1,000mg/g = 118.3mL/g
▶ 공식: 산소요구량(kg O2/d)
= 유기물 분해에 필요한 산소요구량 + 미생물 호흡에 필요한 산소요구량
= Q × BOD × 1kg/1,000g × 1.3 + Va × MLVSS × 1kg/1,000g × 0.07/d × 1.42
① 유기물 분해에 필요한 산소요구량 : BOD 제거 총량(kg/d)에 필요 산소량 계수 1.3을 곱함
② 미생물 호흡에 필요한 산소요구량 : 포기조 내의 MLVSS 총중량(kg)에 내부 호흡 계수(Kd) 0.07을 곱한 것에 소멸슬러지 산소요구량을 곱한 것
③ Q : 유입 유량, m³/d
④ BOD : 산화 제거된 BOD 농도, g/m³
⑤ 1.3 : 유기물 산화 필요 산소량 계수로 1.1~1.5배 범위를 사용하는데, 일반적으로 1.3배를 주로 사용
⑥ Va : 포기조 용적, m³
⑦ MLVSS(= MLSS × 0.7) : 혼합액 휘발성 부유물질 농도, g/m³
⑧ 0.07/d : 미생물 호흡 필요 산소량 계수로 내부 호흡 계수(Kd)라고도 한다. 0.06~0.1/d를 곱해 사용하며, 일반적으로 0.07/d를 주로 사용
⑨ 1.42 : 소멸하는 슬러지 1kg당 산소 요구량(예 : 1.42kg O2) 계수
▶ 설명
① 유기물 분해에 필요한 산소요구량과 미생물 호흡에 필요한 산소요구량의 합계량
② 공정의 포기량 설계나 송풍량 산정 시 기준이 됩니다.
③ 이 산소량을 공급해야, 유기물 제거와 미생물 호흡을 충분히 지원할 수 있습니다.
▶ 활용
① 미생물 활성 최적화를 위한 포기량 설정
② 포기조 설계 시 송풍기 용량 산정 기준
③ 공정 변경에 따른 부하 변동 시 산소 공급 적정성 평가
④ 산소 부족에 의한 악취, 혐기성 반응 예방
▶ 운영 기준 : BOD 제거량의 1.3배 + MLVSS 총량의 0.07×1.42배의 합계 산소 중량이 필요
▶ 예제
① Q : 1,500m³/d
② BOD : 450g/m³
③ Va : 2,500m³
④ MLSS : 2,000g/m³
→ MLVSS 추정 농도는 1,400g/m³
⑤ → 산소요구량
= 1,500m³/d×450g/m³×1kg/1,000g×1.3 +
2,500m³×1,400g/m³×1kg/1,000g×0.07/d×1.42 = 1,225kg O2/d
▶ 공식: 공기 요구량(m³/min) = 산소요구량 × 1/0.299 × 1/OTE × 1/1440
① 산소요구량 : 1일 유기물 분해와 미생물 호흡에 필요한 총산소 요구량(kg O2/d)
② 1/0.299 : 산소 중량에 해당하는 공기량 보정 → 1m³의 공기에는 약 0.299kg의 산소가 포함되어 있음(1m³ Air/0.299kg O2)
③ 1/OTE : 산소 전달 효율(Oxygen Transfer Efficiency)을 참작한 보정
→ OTE는 평균 20%로 송풍 된 공기 중 실제로 폐수에 녹아든 산소 비율을 말함
→ 수심이 증가할수록 수압 증가, 접촉시간, 혼합 효과 등이 커져 효율이 더욱더 올라갑니다.
→ 수심이 2m일 때 산소전달효율(OTE)은 약 10%
→ 수심이 3m일 때 산소전달효율(OTE)은 약 15%
→ 수심이 4m일 때 산소전달효율(OTE)은 약 20%
→ 수심이 5m일 때 산소전달효율(OTE)은 약 25%
→ 수심이 6m일 때 산소전달효율(OTE)은 약 30%
→ 위의 수치는 추정치이며, 실제는 폭기 장치의 종류, 폐수의 특성, 온도, 압력 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있습니다.
④ 1d/1440 min : 분 단위로 단위 환산
▶ 설명: 공기 중 산소 함량과 전달효율을 고려한 분 단위 송풍량 계산 공식입니다.
▶ 활용: 송풍기 및 디퓨저 용량 선정
▶ 예제
① 산소요구량 : 1,225kg O2/d,
② OTE(산소전달효율) : 20%
③ → 공기 요구량 = 1,225kg O2/d × 1m³ Air/0.299kg O2 × 1/0.2 × 1d/1440 min
= 14.2m³ Air/min
▶ 공식
① 일반 포기조에서 DO는 1.5 ~ 2.0mg/L 이상 유지하는 것이 안정적
▶ 설명
① DO(Dissolved Oxygen, 용존산소)는 미생물의 호흡에 필요합니다.
② 미생물은 유기물과 산소를 이용해 에너지를 만들므로 산소는 생존의 필수 요소
③ 산소가 너무 부족하면 미생물의 활동이 둔해지고, 유기물 분해와 질산화가 제대로 이루어지지 않습니다.
④ DO가 1.0mg/L 이하로 떨어지면 불완전 산화 및 악취 발생 위험 증가
⑤ 2.5mg/L 이상에서는 과도한 포기(전력 낭비)가 될 수 있으므로 주의가 필요합니다.
▶ 활용
① 포기량 조절
② 유기물의 완전한 산화 확보
③ 미생물 활성도 유지
④ 과도한 산화의 방지
▶ 예제
① DO 측정 결과 0.8mg/L → 포기량 증가 조치 필요
▶ 공식 : 산소 이용률(%) = 총 산소 소모량/공기를 통해 공급된 총산소량 × 100
① 총 산소 소모량 : 미생물이 BOD 제거 + 미생물 호흡에 실제로 사용한 산소(kg/d)
② 공기를 통해 공급된 총산소량 : 투입된 공기량(m³/d)×공기 내 산소 밀도(0.299kg/m³
기준)(kg/d)
▶ 설명
① 공급된 산소 중 실제로 미생물이 사용한 비율을 나타냅니다.
② 송풍기에서 전달된 산소(O2) 중 얼마나 실제 유기물 분해 및 호흡에 사용됐는지를 나타냅니다.
③ 미생물이 활용한 산소의 효율성(%)
④ 너무 낮으면 송풍 손실 큼
▶ 활용
① 생물학적 설계 적정성 판단 → 송풍기 크기, 디퓨저 배열 최적화
② 슬러지 활성 평가 → 실제 산소 소모와 비교
③ 에너지 절감 전략 → 산소 낭비율 확인 및 송풍 최적화 유도
④ 비상 대응 → 산소 소비율 급감은 독성물질 유입 의심
▶ 운영 기준
① 일반 활성슬러지 공정 : 15~25%
② 고효율 미세기포 포기 : 25~35%
③ 산소 과잉 송풍 시 : 10% 미만(비효율적)
▶ 예제
① 유기물(BOD) 분해에 사용된 산소량 : 250kg/d
② 미생물 호흡에 사용된 산소량 : 150kg/d
→ 총 산소 소모량 : 400kg/d
③ 공기 주입량 : 8,400m³/d
→ 공기 중 산소 농도 : 0.299kg/m³이므로
→ 공급 산소량 : 8,400m³/d × 0.299kg/m³ = 2,512kg/d
④ → 산소 이용률 = 400/2512×100 =15.9%
▶ 공식 : 슬러지 반송률, R = Qr/Q × 100 (%)
① Qr : 슬러지 반송 유량, m³/d
② Q : 유입 폐수 유량, m³/d
▶ 설명:
① 전체 유입수 대비 슬러지를 몇 % 반송하는지를 나타내는 비율
② 슬러지 펌프 설정이나 일상적인 운영 관리에서 가장 널리 쓰이는 단순하고 실용적인 공식입니다.
▶ 활용
① MLSS 농도 조절,
② 슬러지 반송 펌프 용량 설정
▶ 운영 기준: 50~150%
▶ 예제:
① Q : 1,000m³/d,
② Qr : 1,500m³/d
③ → 슬러지 반송률(R) = 150%
