폐수처리장 시운전 안전 수칙
1. 목적
슬러지 체류 시간(SRT)은 활성 슬러지 시스템의 핵심 제어 매개변수로, 미생물 군집 구조, 오염물질 제거 효율 및 슬러지 특성을 직접적으로 결정합니다. 질소 및 인 제거 공정(A²/O, 산화구, SBR 등)에서 질화균(긴 세대 시간)과 다인산염 축적균(짧은 세대 시간)은 본질적으로 SRT 요구 사항과 상충됩니다. 실제 운영에서 SRT의 급격한 조정, 부정확한 측정 또는 매개변수 불일치는 방류수 초과, 슬러지 이상 및 에너지 소비 증가와 같은 문제를 쉽게 야기할 수 있습니다.
II. 슬러지 연령 조정의 핵심 원리
• 정의: 시스템 내 총 활성 슬러지 양과 일일 잔여 슬러지 배출량(d)의 비율로, 평균 미생물 체류 시간을 나타냅니다.
• 제어 논리: 슬러지 배출 증가 → SRT 단축; 슬러지 배출 감소 → SRT 연장.
• 공정 적응 범위
◦ COD 제거만: 5–10일
질화 및 탈질: ≥10일 (≥겨울철 15일)
질소 및 인 동시 제거: 12–20일
확장 폭기/MBR: 20–30일
3. 슬러지 연령 조정 중 일반적인 문제
(1) SRT가 너무 짧아서 발생하는 문제(과도한 슬러지 제거)
질화 붕괴 및 암모니아 질소 기준 초과
질화균은 세대 시간이 길기(10–20일) 때문에 SRT가 최소 세대 시간보다 짧으면 질화균이 지속적으로 씻겨 나가 암모니아 질소 제거 효율이 급격히 감소하고 방류수 NH₃–N 기준을 빠르게 초과하게 됩니다.
2. 슬러지가 미성숙하고 침강성이 좋지 않음
미생물 증식이 너무 빠르고, 플록 구조가 느슨하며, SV30이 낮고, SVI가 비정상적이며, 2차 침전조에서 미세 플록이 유출되어 SS가 증가합니다.
3. 슬러지 생산량 급증 및 처리 비용 상승
높은 F/M 운영은 높은 슬러지 수율, 높은 수분 함량 및 탈수 어려움을 초래하여 슬러지 탈수 빈도 및 화학 약품 투여량을 증가시킵니다.
4. 시스템 충격 저항 약화
생체량 부족, 부하, 독성 및 온도 변동에 대한 내성이 낮아 수질 변동이 심합니다.
(2) SRT가 너무 길어서 발생하는 문제(불충분한 슬러지 배출)
슬러지 노화 및 2차 침전조 부상 슬러지
과도한 내인성 호흡은 슬러지 광물화 및 플록 분해를 유발하여 빠르게 침강하지만 분해되기 쉽고, 탁한 방류수와 초과 SS 및 탁도를 유발합니다.
2. 인 제거 효율 감소
인 축적균은 슬러지 배출을 통해 인을 제거하기 위해 짧은 SRT에 의존합니다. SRT가 너무 길면 시스템 내에서 인이 축적되었다가 재방출되어 TP가 기준을 초과하게 됩니다.
3. 에너지 소비 및 운영 비용 증가
높은 MLSS는 산소 전달 효율을 감소시켜 폭기량을 증가시키고, 슬러지 노화는 반송 및 혼합에 더 많은 에너지를 소비하게 합니다.
4. 필라멘트성 벌킹 / 슬러지 벌킹 위험
낮은 부하와 긴 슬러지 연령은 필라멘트균의 과도한 성장을 쉽게 유발하여 SVI를 증가시키고 슬러지-물 분리에 실패하게 합니다.
5. 용해성 미생물 생성물(SMP) 축적
내인성 대사산물이 방출되어 방류수의 COD 및 색도 수준을 증가시키고 고급 처리 부하를 높입니다.
(3) 부적절한 조정 작업으로 인한 시스템 문제
1. 과도한 범위 조정, 시스템 진동
슬러지 제거량의 급격한 일회성 증가 또는 감소는 SRT의 갑작스러운 변화를 야기하여 미생물 군집 구조의 급격한 변화와 방류수 지표(NH₃–N, TN, TP, SS)의 동시 변동을 초래합니다.
2. SRT 계산 및 측정 왜곡
부정확한 MLSS 모니터링, 보정되지 않은 슬러지 배출 유량 및 반송/2차 침전조 슬러지 미고려는 명목 SRT와 실제 SRT 간의 상당한 편차를 초래합니다.
3. 온도 적응 부족
저온에서는 질화 속도가 현저히 감소하며, 계절에 따라 SRT를 연장하지 않으면 겨울철에 암모니아 질소 초과가 빈번하게 발생합니다.
4. 탈질 및 인 제거의 상충 관계
단일 슬러지 시스템에서 질화를 유지하면 SRT가 길어지고 인 제거가 불량해지며, 인 제거를 우선시하면 SRT가 짧아지고 질화가 불충분해져 두 가지 사이에 절충이 발생합니다.
5. 장비 및 운영 유지보수 부족
슬러지 펌프 막힘, 밸브 내부 누수, 배출 파이프 슬러지 축적은 불안정한 슬러지 배출을 유발하여 SRT의 수동적 드리프트를 초래합니다.
(4) 2차 운영 문제
• DO 불균형: 높은 MLSS와 긴 SRT는 국부적 저산소증을 유발하기 쉽고, 짧은 SRT는 과도한 폭기에 취약합니다.
• 탄소원 경쟁 심화: 비합리적인 SRT는 탈질과 인 제거 간의 탄소원 경쟁을 악화시켜 TN 및 TP의 동시 초과를 유발합니다.
• 현미경 검사상 비정상적인 생물학적 지표: 짧은 SRT는 자유 박테리아/작은 편모충이 우세하며, 긴 SRT는 윤충류 및 상피충과 같은 노화 지표를 보입니다.
