하수처리시설의 효율적인 운영을 위한 일차침전지 설계 및 운전, 생물학적 처리 관리, 슬러지 처리 및 이송 공정의 주요 고려사항 doc_id CNTS-00118872468_8

일차침전지는 침사지에서 제거되지 않은 유입수중의 미세한 모래 및 부유물질(SS)를 완만한 유속으로 침전분리하고, 이어지는 생물처리시설의 유기물부하를 경감시킴으로써 양호한 생물처리를 실시하기 위한 시설이다. 합류식 하수도에서는 강우시 청천시의 수배의 하수량이 일차침전지로 유입되며, 생물반응조에는 계획1일 최대오수량만을 유입시키고 그 이상은 간이처리(침전처리)만으로 방류하기 때문에 방류수량 등을 조절하는 방류게이트설비가 있다. 분류식 하수도의 경우는 계획일최대오수량만 유입되기 때문에 일차침전지로 유입되는 유량을 항상 모니터링하면서 시설에 문제가 없도록 대응하여야 한다. 일차침전지에서 침전한 슬러지는 단독으로 슬러지처리하는 경우와 이차침전지에서 인출한 잉여슬러지와 함께 슬러지처리 하는 방법이 있다. 계획 1일 최대오수량에 대해 표면부하율을 합류식의 경우 25~50㎥/㎡․일, 분류식의 경우 35~70㎥/㎡․일 정도를 표준으로 하되 유입수질의 성상 및 생물반응조의 운전조건에 따라 표면부하율의 설정은 달라질 수 있다. 침전에 의해 부유고형물(SS)을 제거하는 경우 제거율은 입자의 침강속도와 침전지에서의 체류시간에 의해 정해진다. 기준이 되는 입자의 침강속도는 유입유량을 침전지의 표면적으로 나눈 표면부하율로 중요한 설계인자가 된다. 지의 용량은 우선 표면부하율을 정한 다음 유효수심과 침전시간을 고려하여 정한다. 표면부하율이 지나치게 적을 경우, SS제거율은 향상되나, 반응조내 유입 부유물질량이 감소하여 활성슬러지의 침강성이 저하되어 최종침전지에서의 고액분리가 곤란한 경우가 발생될 수 있다. 따라서 일차침전지의 적정 표면부하율은 하수의 수질, 침강성 물질의 비율, SS농도 등에 의해 달라진다. 활성슬러지 미생물은 산화와 동화작용을 통해 하수중의 유기물을 영양원으로 사용하여 증식하고, 하수 중의 유기물은 산화 분해되어 처리된다. SRT를 관리하기 위해서는 HRT, 활성슬러지 미생물량, 유기물량 등의 인자가 사용되며, 일반적으로 유기물 부하율을 설계와 운전관리의 지표로 활용하고 있다. 유기물 부하의 표현 방법은 단위 반응조 용적이 1일당 처리하는 BOD량으로 나타내는 BOD용적부하와 반응조의 단위 슬러지량이 1일당 처리하는 BOD량으로 나타내는 BOD－SS부하가 있으며, BOD－SS부하는 유기물량과 활성슬러지 미생물량의 비인 F/M비로 표현하기도 한다. 한편 반응조내의 MLSS 중 미생물의 비율은 하수처리시설로 유입되는 하수의 조성 차이, 일차침전지의 유무, SRT로 대표되는 반응조의 운전조건에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 하수처리시설에서 수온의 변화에 따른 SRT 관리를 하지 않을 경우 봄철과 가을철에 불완전한 질산화로 인한 NBOD의 발현으로 처리수의 BOD농도 증가될 수 있다. 동절기에는 수온이 낮게 유입되어 포기조에서 질산화균 성장이 억제되어 대부분의 처리시설에서 질산화가 원활히 진행되지 않게 된다. 그러나 봄철의 경우에는 수온이 상승하면서 질산화에 필요한 SRT가 짧아지게 되고, 동절기와 동일한 SRT를 유지할 경우 일부 시기에는 불완전 질산화로 인한 처리수의 BOD가 일시적으로 증가되는 사례가 발생하게 된다. 또한, 수온이 급격히 저하되는 가을에서 겨울시기의 경우, 가을철에는 수온이 높아 완전질산화가 일어나지만 겨울로 접어들면서 수온저하로 인해 불완전한 질산화가 진행되어 질소제거율의 감소와 동시에 처리수의 BOD농도가 증가되는 현상이 발생되고 있으므로 이를 참고하여 수온변화에 따라 SRT를 관리하여 안정적인 방류수질을 유지하여야 한다. 수처리시설에서는 슬러지처리에서 발생하는 반송수 부하를 고려하여 설계되고 있기 때문에 일반적으로 반송수가 수처리에 악영향을 미치는 경우가 없으나, 악영향을 미치는 경우 몇가지 사항에 대해서 고려하고 대처하여야 한다. 슬러지의 각처리과정에서 발생하는 농축분리액, 소화탈리액, 탈수여액 등을 총칭하여 반송수라고 하며, 일반적으로 수처리시설로 이송되어 처리하게 되는데 이때 각처리시설의 반송수의 수질항목을 면밀히 확인하여 이상이 발생하지 않도록 주의해야한다. 농축의 경우 SS, 질소, 인혐기성소화의 경우 질소, 인, COD, 탈수까지의 처리공정에 따라 다르지만 소화공정이 있는 경우는 질소, 인, 소각 및 용융의 경우 중금속, 다이옥신류, 시안등에 대하여 확인을 하여야 한다. 반송수의 양이나 수질이 시간적 변동이 큰 경우는 반송수 저류탱크에 반송수를 일시적으로 저류하여 평균화한 반송수를 수처리로 이송하는 것이 좋지만 슬러지의 부패를 일으키는 장시간의 저류는 피하는 것이 중요하다. 슬러지이송은 정해진 방식으로 수행하되 설정값의 결정에 있어서는 유입측의 관리를 고려하여 공급방법을 결정한다. 슬러지발생량은 시간 및 계절변동에 따라 변화하기 때문에 어느 정도의 농도변화는 피할 수 없다. 그러므로 슬러지의 농축성이나 탈수성 등이 가급적 변화되지 않도록 슬러지의 질을 균일하게 하고 고형물농도는 다소의 변동을 감안해야 한다. 슬러지의 질은 슬러지의 부패에 따라서도 변하기 때문에 슬러지저류조의 HRT 뿐만 아니라 유입조의 HRT도 고려하여 이송량을 결정하여야 한다. 슬러지펌프는 슬러지 중에 포함된 비닐, 천조각 등의 협잡물에 의해 막히는 경우 청소구에서 제거하거나 역세정하여야 하며 펌프의 윤활유 양, 토출압력, 임펠러의 마모상태 등 청천시 지속적으로 점검하여 강우시 문제가 발생하지 않도록 지속적인 점검을 하여야 한다. 슬러지 저류조의 경우 생슬러지를 슬러지저류조내에 필요이상으로 장시간 체류시키면, 슬러지가 부패한다. 특히 하절기의 고온시에는 부패하기 쉽다. 슬러지가 부패하면 탄산가스나 유해한 유화수소 및 스컴등이 발생하며 악취의 발생원이 된다. 슬러지를 이송할 경우 이송시에 이송측과 유입측의 유량을 비교하여 누수유무를 항상 확인하여야 한다. 특히 청천시 이송량을 면밀히 확인하여 강우시 증가되는 이송량에 따라 문제가 발생하지 않도록 하여야 한다. 이송관 세정의 경우 이송관내에 슬러지가 체류하면 모래 등이 퇴적하거나 가스의 발생이 일어나기 쉽다. 특히 장거리이송의 경우 슬러지를 단속적으로 이송하면 관내에 모래 등이 퇴적하여 관로가 폐색되기 쉬우므로 운전개시전, 슬러지 이송 종료 후에는 관로를 처리수 등으로 세정하여 문제가 발생하지 않도록 하여야 한다. 생슬러지의 경우 이송시에는 관내유속을 최소 1m/s 이상을 확보할 필요가 있다. 관내의 세정제어에는 슬러지농도계가 중요한 역할을 하므로 청천시 뿐만아니라 강우시에도 지속적인 점검을 하여야 한다. 또한, 슬러지를 자동으로 안전하게 이송하기 위해서는 청천시 슬러지의 이송 및 세정에 대한 제어모드를 설정하여 운영하여야 한다. 슬러지가 슬러지저류조에 장시간 체류할 경우 슬러지가 부패하기 쉽기 때문에 청천시 슬러지 이송계획을 정확하게 설정하여 강우시에 문제가 되지 않도록 하여야 한다.