매일 활성 슬러지를 다루는 하수 처리 관련 친구들은 이 물질이 물 속의 유기물을 이용하여 일하는 일종의 "미식가 병사"와 같다는 것을 알고 있습니다. 그런데 아시나요? 이 병사들이 제대로 일하려면 "음식"만으로는 부족하고, 다양한 "영양 보충제"도 필요하며, 그중 인은 특히 중요한 영양소입니다. 물에 인이 부족하면 활성 슬러지가 활발하게 움직이지 못하고, 앞으로 많은 문제가 발생할 것입니다. 오늘은 이 문제를 자세히 파헤쳐 이야기해 보겠습니다.
우선, 활성 슬러지 내 미생물에게 인이 어떤 역할을 하는지 이해해야 합니다. 생각해 보세요, 미생물은 성장하고, 번식하고, 유기물을 분해하기 위해 다양한 효소를 합성해야 하는데, 이 모든 것이 인에 의존합니다. 세포 내 유전 물질인 DNA에 대해 이야기해 보면, 인 없이는 합성될 수 없습니다. ATP와 같은 에너지 전달 물질과 인 역시 핵심 구성 요소입니다. 간단히 말해, 인은 미생물의 "에너지 배터리"이자 "성장 건축 자재"와 같습니다. 인이 없으면 미생물은 생존하기 어려울 뿐만 아니라 폐수 처리 작업도 할 수 없습니다.
만약 인이 정말 부족하다면, 활성 슬러지에 어떤 변화가 먼저 나타날까요? 가장 직관적인 것은 슬러지의 침강 성능이 악화되는 것입니다. 원래 활성 슬러지는 괜찮아서 침전 후 상등액이 맑고 슬러지 층이 촘촘했습니다. 그러나 인이 부족하면 침전조가 흩어진 슬러지로 가득 차고, 마치 "솜털" 층이 떠 있는 것처럼 보이며, 상등액이 탁해지는 것을 발견할 것입니다. 왜 그럴까요? 인 부족으로 인해 미생물이 세포벽과 캡슐 구조를 정상적으로 합성할 수 없어 세포벽이 약해지고 점성이 낮은 다당류를 분비하기 쉽습니다. 이렇게 되면 슬러지 입자가 잘 뭉쳐지지 못하고 "흩어진 병사"가 되어 자연스럽게 가라앉지 못합니다. 때로는 "슬러지 팽창" 현상이 발생하여 전체 폭기조의 슬러지가 떠다니는 경우도 있습니다. 슬러지 농도 측정기로 측정하면 농도가 낮지 않아 보이지만, 모두 허상이고 전투력이 없습니다.
처리 효과로 넘어가면, 이것이 우리가 가장 우려하는 부분입니다. 인 부족은 먼저 유기물 제거 효율에 영향을 미칩니다. 미생물은 원래 우리가 먹는 것처럼 유기물을 쉽게 먹었지만, 인이 부족해지면 유기물을 분해하는 효소조차 합성할 수 없게 되어 먹은 유기물이 완전히 분해되지 않고 중간 생성물 단계에 머물게 됩니다. COD(화학적 산소 요구량)를 테스트하여 확인할 수 있습니다. 유입수 COD는 상당히 높지만, 유출수 COD는 여전히 감소하지 않습니다. 때로는 유출수 COD가 이전보다 더 높을 수도 있습니다. 미생물이 일을 안 하는 것이 아니라, 분해할 수 없고 심지어 일부 유기물을 몸 밖으로 배출하는 것입니다.
유기물 외에도 질소 제거에도 영향을 미칠 수 있습니다. 요즘 많은 하수 처리 공장에서는 질산화 및 탈질화를 수행해야 하며, 질산화 세균과 탈질 세균에 의존합니다. 질산화 세균은 암모니아성 질소를 질산성 질소로 전환하고, 탈질 세균은 질산성 질소를 질소로 전환하여 방출합니다. 그러나 두 종류의 세균 모두 인에 특히 민감하며, 특히 탈질 세균이 그렇습니다. 인이 부족하면 탈질 세균의 호흡이 억제되어 질산성 질소를 전자 수용체로 사용할 수 없습니다. 그 결과 유출수의 질산성 질소 함량이 급증하고, 탈질 효과가 직접적으로 "반감"됩니다. 때로는 폭기조의 용존 산소가 충분하지만 암모니아성 질소 제거율이 증가하지 않는 것을 발견할 수 있습니다. 확인해 보면 인 부족이 질산화 세균의 활성을 저하시키는 것일 가능성이 매우 높습니다.
슬러지의 양과 특성에 대해 이야기해 봅시다. 인 부족은 미생물의 성장 및 번식 속도를 늦출 수 있습니다. 원래 하루에 한 세대를 번식할 수 있었지만, 인이 부족해지면 한 세대를 번식하는 데 이틀 또는 사흘이 걸릴 수 있으며, 이는 슬러지 성장을 감소시킵니다. 일부 친구들은 "슬러지가 적으면 슬러지 처리의 필요성을 줄여서 좋다"고 생각할 수 있지만, 사실은 그렇지 않습니다. 슬러지가 적다는 것은 일할 수 있는 미생물이 적다는 것을 의미하며, 장기적으로는 전체 활성 슬러지 시스템에서 "병력 부족"으로 이어질 것입니다. 유입 유기물의 갑작스러운 증가와 같은 약간의 충격 부하를 만나면 시스템이 견디지 못하고 붕괴되기 쉽습니다. 또한, 인이 부족한 슬러지의 특성도 변하며, 수분 함량이 증가하는 경우가 있습니다. 원래 슬러지 케이크의 수분 함량은 탈수 후 80% 미만으로 제어할 수 있었지만, 인이 부족해지면 85% 이상으로 상승할 수 있습니다. 슬러지 처리 비용이 직접적으로 증가하며, 매립이든 소각이든 더 많은 비용이 필요합니다.
또 다른 쉽게 간과되는 점은 인 부족이 활성 슬러지 시스템을 특히 "취약"하게 만들고 충격 저항성이 낮아진다는 것입니다. 정상적인 상황에서는 유입수 수질에 작은 변동이 있더라도 미생물이 천천히 적응할 수 있습니다. 그러나 인이 부족하면 미생물 자체가 "영양 부족" 상태에 있으며, pH 변화, 온도 강하 또는 물에 미량의 유해 물질이 존재하는 등 작은 변동에도 미생물이 대량으로 죽기 쉽습니다. 폭기조의 거품이 갑자기 점점 더 많아지고 비린내가 나는 것을 발견할 것입니다. 슬러지를 조금 가져와 현미경 검사를 하면 많은 미생물의 시체를 볼 수 있습니다. 활성 원생동물(예: 종벌레 및 윤충)은 거의 보이지 않지만, 오염 저항성이 강한 다세포 동물(예: 선충)은 모두 보이며, 이는 시스템에 문제가 있음을 나타냅니다.
인 부족 여부를 어떻게 판단할 수 있을까요? 실제로 몇 가지 간단한 방법이 있습니다. 첫째, 유입수와 활성 슬러지의 인 함량을 측정할 수 있습니다. 일반적으로 활성 슬러지(건조 슬러지 기준)의 인 함량은 1.5%에서 2.5% 사이여야 합니다. 1% 미만이면 인 부족일 가능성이 매우 높습니다. 또한 슬러지의 외관을 볼 수도 있습니다. 침강 불량, 탁한 상등액 및 거품 증가 현상을 참고할 수 있습니다. 또 다른 방법은 처리 효과를 테스트하는 것입니다. COD, 암모니아성 질소 및 질산성 질소의 제거율이 동시에 갑자기 감소하면, 용존 산소, pH 값 및 온도를 제외한 후 인이 부족한지 확인해야 합니다.
정말 인이 부족하다면 당황하지 마세요. 가장 직접적인 방법은 인을 보충하는 것입니다. 일반적으로 사용되는 인 보충제에는 과인산 석회, 인산이수소칼륨 및 인산이수소나트륨이 있습니다. 보충해야 할 특정 양은 유입수의 인 함량, 슬러지 농도 및 처리 목표에 따라 다릅니다. 예를 들어, 활성 슬러지의 인 함량을 2%로 늘리고 싶다면, 슬러지의 건조 중량을 기준으로 얼마나 많은 인을 추가해야 하는지 계산한 다음 여러 번에 걸쳐 추가할 수 있습니다. 한 번에 너무 많이 추가하지 마세요. 그렇지 않으면 유출수에 인이 과도하게 발생하여 더욱 문제가 될 수 있습니다. 또한, 원천에서 제어할 수도 있습니다. 물에 산업 폐수가 너무 많고 인 함량이 이미 낮은지 확인하는 것입니다. 상류 기업이 배수 수질을 조정하고 인 부족 문제를 근본적으로 해결할 수 있다면 더욱 좋을 것입니다.
전반적으로, 활성 슬러지 시스템에서 인의 비율이 높지 않지만, 전체에 파급 효과를 미칠 수 있는 핵심 영양소임은 분명합니다. 인 부족, 미생물
