▶ 영향

① 포기조로 유입되는 유기물(BOD) 농도가 높을수록 유기물 산화균(종속영양세균)이 산소를 우선 소비하게 됩니다.

② 이에 따라 질산화균(독립영양세균)이 사용할 수 있는 산소가 부족해지고, 질산화가 지연되거나 정지할 수 있습니다.

③ 유기물 산화가 완결된 이후에야 질산화가 본격적으로 시작되므로, 유입수의 유기물 농도가 낮을수록 질산화 효율이 높아집니다.

▶ 측정 방법

① CODcr 측정: HACH 흡광 광도계 및 CODcr 시약 이용

② BOD 측정: 표준 BOD 측정 방법 (5일간 인큐베이션)

▶ 문제 해결 방법

① 유입 수질 균질화

→ 하루 24시간 동안 유입이 균등하게 이루어지도록 조정

→ 유기물 농도 변동을 줄이기 위해 조정조(균질화조) 설치

② 무산소조 효율 개선

→ 무산소조 혼합 상태 점검

→ 무산소조 내 DO를 0.5mg/L 이하로 유지

③ 유휴시간 활용

→ 주말이나 연휴 등 유입 부하가 줄어드는 시기를 활용해 포기조 유기물 농도 저감

④ 외부 탄소원 투입 시 주의

→ 무산소조 탈질에 필요한 양만 투입, 과다 투입 방지

▶ 영향

① 질산화균은 산소 요구량이 매우 높으며, 특히 DO 농도가 2mg/L 이상일 때 질산화가 원활히 진행됩니다.

② DO가 0.5mg/L 이하로 떨어지면 질산화 속도가 급격히 저하되고, 0.2mg/L 이하에 서는 질산화가 정지됩니다.

③ 플록 입자 내부는 혼합액보다 DO 농도가 더 낮으므로, 포기조 전체 DO 농도는 충분히 높게 유지해야 합니다.

▶ 측정 방법

① DO 측정기: Pro 20i (또는 유사한 휴대용 DO Meter 사용)

▶ 문제 해결 방법

① 송풍량 증가

→ 송풍기 가동 시간 연장

→ 인버터 적용 시 송풍량(회전수) 증가

→ 송풍기 용량 증설 필요시 대용량 교체

② 무산소조 탈질 효율 향상

→ 유기물 완전 소모 → 후속 포기조 산소 요구량 감소

③ 수리학적 체류시간(HRT) 확보

→ 슬러지 반송량 조절로 포기조 HRT 연장

④ 유휴시간 활용

→ 유입량이 줄어드는 시기에 유기물 농도 저하 및 DO 개선 추진

▶ 영향

① 질산화균(Nitrosomonas, Nitrobacter)은 성장 속도가 느리고 수율이 낮습니다.

② 따라서 충분한 SRT를 유지하지 않으면 질산화균이 슬러지에서 제거되어 질산화가 저해됩니다.

③ 일반적으로 질산화를 위해 SRT는 최소 8~15일 이상 유지해야 합니다.

▶ 측정 방법

① SRT 계산 :

SRT = [MLSS (g/m³) × 반응조 부피 (m³)] / 일일 슬러지 배출량 (g/m³)

② 주기적 MLSS 측정과 슬러지 배출량 기록 필요

▶ 문제 해결 방법

① 슬러지 배출 관리

→ 잉여 슬러지 배출량을 조절해 SRT 연장

② MLSS 농도 관리

→ 반응조 내 MLSS를 적절하게 유지 (보통 3,000~5,000mg/L 권장)

③ 포기조 운영 조건 최적화

→ 산소공급 충분히 확보 → 질산화균 성장 유리

▶ 영향

① 질산화균의 최적 활동 pH는 7.5~8.5 범위입니다.

② pH가 6.5 이하로 떨어지면 질산화율이 급격히 감소하고, pH 6.0 이하에서는 질산화가 거의 정지합니다.

③ 반대로 pH가 지나치게 높아도 미생물 활성에 악영향을 줄 수 있습니다.

▶ 측정 방법

① pH 측정기: 휴대용 pH Meter (예: TOADKK HM-30P 등)

② 주기적인 포기조 pH 모니터링 필요

▶ 문제 해결 방법

① pH 조정제 주입

→ 중탄산나트륨(NaHCO₃), 탄산나트륨(Na₂CO₃), 수산화나트륨(NaOH) 등 알칼리제 사용

② 원수 유입 수질 관리

→ 급격한 유입수 pH 변동 방지

③ 조정조 운영

→ 유입수의 pH를 중화하여 일정하게 유지

▶ 영향

① 질산화 과정에서는 암모니아 산화 시 알칼리도가 소모됩니다.

② 암모니아 1mg-N이 산화될 때 약 7.14mg의 알칼리도가 소비됩니다.

③ 알칼리도가 부족하면 pH가 하강하고, 질산화가 저해됩니다.

▶ 측정 방법

① 알칼리도 측정 키트: Hach 알칼리도 테스트 키트

② 적정법: 황산 또는 염산으로 적정하여 알칼리도 계산

▶ 문제 해결 방법

① 알칼리제 주입

→ NaHCO₃(탄산수소나트륨), Na₂CO₃(탄산나트륨) 사용

② 운영 기준

→ 포기조 알칼리도는 최소 80~100mg/L 이상 유지

③ 슬러지 반송량 및 탈질조 조정

→ 효율적인 탈질 과정으로 알칼리도 회복 가능

▶ 영향

① 질산화균은 온도에 매우 민감합니다.

② 일반적으로 수온이 20~30℃ 범위일 때 활성이 가장 높고,

③ 15℃ 이하에서는 질산화 속도가 급격히 저하되며,

④ 10℃ 이하에서는 질산화가 사실상 정지할 수 있습니다.

▶ 측정 방법

① 수온계: 일반 수중 온도 센서 또는 디지털 수온계

▶ 문제 해결 방법

① 수온 유지 관리

→ 외부 기온이 낮은 경우, 반응조 보온 조치 (방풍 막 설치, 단열 시트 등)

② 운영 조건 최적화

→ 겨울철에는 HRT(수리학적 체류시간) 연장

→ 슬러지 농도(MLSS) 상승으로 미생물량 확보

③ 유입수 온도 조정

→ 필요시 온수와 혼합해 유입수 온도 상승 유도

▶ 영향

① 질산화균(Nitrosomonas, Nitrobacter)은 독립영양세균으로, 에너지원으로 암모니아를, 탄소원으로는 이산화탄소(CO₂) 또는 무기 탄소를 이용합니다.

② 포기조 내 무기 탄소(특히 CO₂) 공급이 부족할 경우, 질산화균의 세포 합성(증식)이 제한되고, 질산화 속도가 감소할 수 있습니다.

③ 무기 탄소 결핍은 특히 유기물 농도가 매우 낮거나, 지나치게 높은 탈질 효율로 인해 CO₂가 제거되었을 때 문제가 됩니다.

▶ 측정 방법

① 직접적인 무기 탄소(CO₂) 농도 측정은 어렵지만,

→ pH 변화 관찰 (CO₂ 부족 시 pH 상승 경향)

→ 총 무기 탄소(TIC) 분석기를 통해 간접 확인 가능

▶ 문제 해결 방법

① 유입수 내 무기 탄소 관리

→ 무기 탄소(탄산염, 중탄산염 등)를 적정량 유지

② 외부 무기 탄소 공급

→ 필요시 CO₂ 가스 주입 또는 NaHCO₃ (중탄산나트륨) 주입

③ 탈질조 운영 조정

→ 탈질 효율을 지나치게 높여 CO₂가 과도하게 소모되지 않도록 관리

▶ 영향

① 질산화균은 독성물질(중금속, 살충제, 유기용제 등)과 환경 스트레스(급격한 pH, 수온 변화)에 매우 민감합니다.

② 특히 중금속 이온(Cu²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ 등)은 낮은 농도에서도 질산화에 심각한 저 해를 일으킬 수 있습니다.

③ 기타 유해 화학물질(페놀류, BTX 등)도 질산화균의 활성을 억제합니다.

▶ 측정 방법

① 중금속 분석: ICP-MS, AAS (원자흡광광도계) 이용

② 독성시험: 미생물 활성 저해 테스트 (예 : Microtox 테스트)

▶ 문제 해결 방법

① 유입수 사전 관리

→ 원수 중 독성물질 발생 여부를 정기적으로 분석

→ 공정 전처리 강화 (예: 응집침전, 활성탄 처리 등)

② 완충조 설치

→ 유입수 급변을 막기 위한 완충조(Balancing Tank) 운영

③ 공정 운영 유연성 확보

→ 일시적인 독성물질 유입 시 슬러지 반송률 조정, 송풍량 조정 등으로 회복 시간 확보

▶ 영향

① 포기조의 구조적 설계가 부적절하면 혼합 불량, 산소 분포 불균일, 단락 흐름(short-

circuiting) 등 문제가 발생할 수 있습니다.

② 이에 따라 질산화균이 필요한 산소와 기질(암모니아) 공급을 받지 못하고, 질산화 효율이 저하됩니다.

③ 또한, 체류시간이 충분하지 않으면 질산화 반응이 완료되지 않은 채 배출될 수 있습니다.

▶ 측정 방법

① 수리학적 테스트: 염색 물질 추적 시험(tracer test) 등 이용

② 현장 관찰: DO 분포 측정, 교반 상태 확인

▶ 문제 해결 방법

① 교반 및 송풍 개선

→ 송풍기 위치 재조정

→ 교반기 설치 또는 보강

② 수리학적 체류시간(HRT) 확보

→ 구조 변경 또는 운영 방식 조정

③ 단락 흐름 방지

→ 유입구 및 유출구 설계 개선

→ 내부 벽 설치 또는 수로 조정

▶ 영향

① 충격 부하는 짧은 시간 동안 원수 유입량 또는 오염물질 농도(BOD, COD, NH₃-N 등)가 급격히 증가하는 현상을 말합니다.

② 포기조에 과다한 유기물이나 암모니아가 순간적으로 유입되면, 유기물 산화균(종속영양세균)이 산소를 과도하게 소비하고, 질산화균(독립영양세균)의 산소공급이 차단되어 질산화가 급격히 저하됩니다.

③ 동시에, 부적절한 SRT 유지로 질산화균이 손실될 수도 있습니다.

④ 반복적인 충격 부하는 슬러지 상태를 악화시키고, 처리수질 변동을 초래합니다.

▶ 측정 방법

① 유입수 부하량(BOD, COD, NH₃-N) 모니터링

→ HACH 흡광광도계, 자동 수질 모니터링 장비(AMC 등) 활용

② 수질 변화 추적

→ 포기조 DO 농도 급변 모니터링 (DO 급감 발생 시 충격 부하 의심)

③ SS, MLSS 농도 모니터링

→ 슬러지 농도 급변(희석 또는 고농도화) 여부 점검

▶ 문제 해결 방법

① 조정조(균질화조) 설치 및 운영

→ 원수 유입의 부하 변동을 완충하여 포기조로 안정적인 수질 공급

② 유입량 및 농도 관리

→ 비상시 유입 수량 조절 (우수 우회, 급속 유입 조정 등)

③ 운영 유연성 확보

→ 충격 부하 발생 시 송풍량 즉시 조정 → DO 농도 유지

→ 슬러지 배출량 임시 조정 → 질산화균 손실 최소화

④ 감시 및 조기경보 체계 구축

→ 유입수 수질 변동에 대해 조기경보 시스템(EMS) 설치

→ 일별 수질 경향 분석으로 사전 대응

⑤ 유휴시간 활용

→ 충격 이후 주말 등 부하가 낮은 기간을 이용하여 슬러지 정상화 및 질산화 회복