활성슬러지 공정의 기술현황과 개발 동향은 어떠한가요?

활성슬러지 공정은 하수처리의 주요 공정이다. 전 세계적으로 약 60,000개의 도시 하수 처리장 중 30,000개 이상이 활성 슬러지 공정을 사용하고 나머지는 대부분 소규모 안정화 연못 시스템입니다.

활성슬러지 공정은 금세기 초 영국에서 등장해 유럽과 미국에서도 빠르게 적용됐다. 일찍이 1920년대 초, 우리나라 상하이에 활성슬러지법을 이용한 하수처리장이 건설되었습니다. 1930년대 초 일본에서도 하수 처리에 활성슬러지 공정을 사용하기 시작했습니다. 1960년대 이전에는 여러 곳에서 사용되던 활성슬러지 공정이 기본적으로 원형과 동일하여 전통활성슬러지 공정이라 불렸다. 1960년대 이후 점점 심각해지는 수질오염 문제로 인해 많은 수의 하수처리장 건설이 시급히 요구되었고, 이로 인해 활성슬러지의 급속한 발전이 이루어졌다. 본 논문에서는 활성슬러지 공정의 기술 발전을 공정 개선과 슬러지 팽창이라는 두 가지 측면에서 검토하고, 향후 공정 개발 동향에 대해 논의한다.

1. 활성슬러지 공정 개선

기존의 활성슬러지 공정은 중간 정도의 슬러지 부하를 사용하며 폭기조는 연속식 푸시플로우 방식이다. 아직도 전통적인 활성 슬러지 공정을 사용하는 처리장이 많이 운영되고 있습니다. 유기 오염물질만 제거해야 하는 경우 기존 활성 슬러지 공정이 여전히 실행 가능한 옵션입니다. 기존 활성 슬러지 공정에 대한 다양한 개선으로 인해 다양한 활성 슬러지 공정이 탄생했습니다. 일부 프로세스는 기존 프로세스에 비해 처리 기능이 향상되었으며 일부 프로세스는 작동이 더 안정적이고 다른 프로세스는 훨씬 저렴하거나 작동이 더 편리합니다. 이러한 프로세스 개선은 다양한 처리 요구 사항을 완전히 충족합니다. 이러한 개선은 수영장 형태 개선, 운영 방식 개선, 통기 방식 개선, 생물학 개선, 충진제 첨가 등 여러 측면으로 나눌 수 있습니다.

1.1. 풀 형상 개선

전통적인 공정은 푸시 흐름 폭기조를 사용했으며 나중에는 완전 혼합 폭기조가 나타났습니다. 플러그 흐름과 완전 혼합 흐름 체제는 각각 고유한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 플러그 흐름과 비교하여 완전 혼합 흐름 상태는 충격 하중에 대한 저항력이 강하지만 흐름이 짧은 경향이 있습니다. 또한 완전 혼합 활성 슬러지 시스템에서는 사상균 박테리아 슬러지 팽창이 발생하기 쉽습니다. 산화 도랑은 순환 흐름 상태로 완전 혼합과 푸시 흐름 사이에 있으며 두 가지 장점을 모두 가지고 있습니다. 산화도랑 공정의 가장 눈에 띄는 특징은 간단한 운영과 관리, 안정적인 물 생산량이다.

1.2. 운전 모드 변경

기존 공정은 연속 흐름 운전 모드로 폭기조 전단에서 물이 공급됩니다. 운영 방법의 초기 개선 사항은 다지점 물 유입 프로세스였습니다. 다점 물 유입의 원래 목적은 탱크를 따라 슬러지 부하와 산소 요구량의 균형을 맞추는 것이었지만 나중에 테이퍼링 폭기 공정으로 대체되었습니다. 캐스케이드 탈질 공정을 사용하는 경우 다점 유입수를 사용하여 각 무산소 구역의 탄소원을 보충합니다. 다지점 물 진입 작업의 또 다른 새로운 용도는 유압 충격 부하를 완충하는 것입니다. 장마철에 활성슬러지 시스템으로 유입되는 유량이 증가할 경우 다점 취수 운전으로 전환하면 슬러지 손실을 효과적으로 방지할 수 있습니다.

SBR은 간헐 활성 슬러지 공정으로 폭기 및 침전이 동일한 탱크에서 완료되므로 2차 침전조 및 역류 시스템이 필요하지 않아 운영이 단순화됩니다. 원래의 SBR 시스템은 간헐적인 물 유입과 간헐적인 물 배출로 작동되었습니다. 이후 연속적인 물 유입과 간헐적인 물 배출 작동을 구현하기 위해 반응기에 프리존을 추가했습니다. 이러한 개선의 목적은 질소 및 인 제거 과정에서 탄소원을 보충하고, 사상균의 성장을 억제하는 것입니다. 해당 공정에는 CASS와 ICEAS가 포함됩니다. CASS는 순환 활성 슬러지 시스템으로 Trausenviro Company의 특허 공정입니다. ICEAS는 ABJ Company의 특허 프로세스인 간헐 주기 지연 폭기 시스템입니다. 이 두 공정의 본질적인 특징은 연속적인 물 유입과 간헐적인 물 배출이며 동일한 공정에 속합니다. AquaSBR, OmNifloSBR, BPAS, Fluidyne 등과 같은 다양한 SBR 프로세스도 있습니다. 이러한 모든 프로세스는 폭기 장비 및 디캔터에서 개선되었으며 작동 방법은 원래 SBR과 일치합니다. T형 산화 도랑은 또 다른 간헐적 운영 모드로, 두 측면 도랑이 주기적으로 폭기 및 침전 상태를 유지하므로 2차 침전조 및 역류 시스템이 필요하지 않습니다. 운영주기와 절차를 합리적으로 조정함으로써 T형 산화 도랑은 질산화 및 탈질화도 수행할 수 있습니다.

T형 산화도랑의 단점은 회전브러시의 활용률이 너무 낮고 탈질 효율이 높지 않다는 점이다. 이러한 이유로 Kruger Company는 De-type 산화 도랑을 개발했습니다. 이러한 유형의 산화 배수로는 반간헐적으로 작동하며 2차 침전조와 역류 시스템을 갖추고 있습니다. 두 개의 도랑은 하나의 그룹을 형성하고 질산화와 탈질화 상태가 교대로 진행됩니다. 질소만을 제거하는 산화 도랑을 바이오데니트로 공정이라 하고, 산화 도랑 외부에 혐기성 탱크를 설치해 인을 제거하는 것을 바이오덴포 공정이라 한다. 2차 침전조와 역류 시스템의 추가로 DE 배수로의 회전 브러시 활용률이 크게 향상되었습니다.

간헐적 작업의 최근 개선 사항은 Seghers의 Unitank 프로세스입니다. 이 공정은 T형 산화 도랑과 유사하게 작동하지만 작동 절차가 더 최적화된 것으로 보입니다.

1.3. 폭기 방법의 변화

기존 활성 슬러지 공정은 폭발 폭기와 기계적 표면 폭기를 모두 사용합니다. 폭발 폭기에는 천공형 튜브 폭기와 미세공공 폭기의 두 가지 형태가 있습니다. 천공관 폭발 폭기는 산소 전달 효율과 전력 효율이 낮기 때문에 실제로 거의 사용되지 않습니다.

산소화 성능을 향상시키고 운영 및 유지 관리를 용이하게 하기 위한 것이 주로 폭기 방식의 개선입니다. 제트 에어레이션은 에어레이션 방식의 초기 개선이다. 산소화 성능은 천공 튜브 통기보다 높으며 유지 관리가 쉽습니다. 현재에도 여전히 새로운 제트 폭기 장치가 등장하고 있습니다.

세라믹 미세다공성 폭기장치는 1980년대부터 사용되었으나 널리 사용되지는 않았다. 1980년대 중반에는 다수의 하수처리장이 세라믹 미세다공성 통풍장치로 전환되었으나, 1990년대에는 고무 다이어프램 통풍장치로 빠르게 교체되었습니다. 다이아프램 에어레이터의 특징은 스케일을 막거나 쌓이지 않는다는 점입니다. 그러나 재질로 인해 수명과 물리적, 화학적 안정성이 여전히 해결되어야 할 문제입니다.

순수 산소 에어레이션 역시 기존 에어레이션 방식을 개선한 것으로 산소화 성능이 대폭 향상된 것이 특징이다. 그 이유는 산소 분압이 증가하면 하수 내 산소의 포화 용해도가 증가하여 산소 물질 전달 및 확산의 추진력이 증가하기 때문입니다. 깊은 통기의 산소화 성능도 크게 향상되는데, 그 이유는 압력의 증가로 인해 확산 물질 전달의 추진력이 증가하기 때문입니다. 현재 가스 탈거 반응기의 출현으로 심부 폭기 공정이 최적화되었습니다.

1.4. 생물학적 개선

기존 활성 슬러지 공정은 중간 정도의 슬러지 부하를 사용합니다. 초기 개선 방법으로는 고부하 공정과 저부하 공정이 있습니다. 고속 폭기 공정이라고도 알려진 고부하 공정은 주로 활성 슬러지의 강력한 흡착 성능을 사용하여 단시간에 대부분의 유기물을 제거합니다. 흡착 재생 공정과 AB 공정의 A 섹션도 엄밀히 말하면 고속 폭기 공정입니다. 지연 폭기 공정이라고도 알려진 저부하 공정은 유기물을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 슬러지의 호기성 안정화도 달성할 수 있습니다.

기존 활성슬러지 공정의 가장 큰 개선점은 다양한 질소, 인 제거 공정의 등장이다. 초기 탈질공정은 2단계 또는 3단계 활성슬러지 공정을 사용하였으며, 다양한 활성슬러지 시스템에서 유기물 분해, 질화, 탈질이 완료되었으며, 탈질 공정에는 외부 탄소원이 필요하였다. 1970년대 초반 Wuhrmann 공정은 유기물 분해, 질산화 및 탈질화를 활성 슬러지 시스템으로 결합하여 초기 OA 탈질화 공정을 형성했습니다. Ludzack Ettinger 공정은 탈질 구간을 질산화 구간의 시작 부분으로 이동시키고 OA 공정을 AO 공정으로 개선합니다. 이후 Baranard는 MLE 공정을 제안하고 Ludzack Ettinger 공정에 혼합액의 내부 순환을 추가하여 현재 일반적으로 사용되는 AO 탈질 공정을 형성했습니다.

생물학적 인 제거 기술의 발전은 기본적으로 생물학적 질소 제거와 동기화되어 있다. 일찍이 1950년대에 활성슬러지에서 "인과다흡수"(LuxuryupTank) 현상이 발견되었으나 이론적 연구가 1960년대 중반에 시작되어 현재의 AO인 제거공정이 형성된 것도 1970년대이다. 포레독스(Phoredox) 공예로 알려져 있습니다. AO 생물학적 인 제거 공정에는 주류 인 제거와 측류 인 제거라는 두 가지 유형이 있습니다. MainStream 인 제거 공정은 주 공정 흐름에 인을 방출하는 혐기성 섹션을 배치하는 반면, Sidestream(SIDESTREAM) 공정의 혐기성 섹션은 주 공정 도로에 있지 않으며 Strip pool이라고 합니다. 사이드 플로우 공정은 포스립(Phostrip) 공정이라고도 불리는데, 개선 목적은 인 배출구를 추가해 인 제거율을 높이는 것이다.

A2O 공정은 생물학적 탈질과 생물학적 인 제거를 동일한 활성슬러지 시스템에 통합한 것으로, 생물학적 탈질과 생물학적 인 제거의 초기 결합 지점이다. A2O 공정은 American Air Products Company에 의해 특허를 받았지만 생물학적 질소 및 인 제거 분야에서 다른 많은 특허 공정으로 빠르게 대체되었습니다. A2O 공정의 개선은 생물학적 질소 및 인 제거에 대한 대량의 기초 연구를 기반으로 합니다. 개선의 목적은 탈질과 인 제거 사이의 상호 간섭을 제거하고, 탈질과 인 제거의 효율성을 향상시키며, 운영 비용을 절감하는 것입니다.

UCT 공정과 MUCT 공정의 주요 특징은 인축적세균의 인 방출 과정에 복귀슬러지 내 질산성질소나 DO의 영향을 제거하는 것이다. MUCT는 이러한 영향을 최소화하고 내부 환류율을 높이며 질소 제거율을 향상시키기 위해 두 개의 독립적인 무산소 구역을 설정합니다. 같은 역할을 할 수 있는 것이 바로 VIP 프로세스이다. Eimco의 Bardenpho 공정은 미세한 질소 제거에 역할을 하는 AO 및 A2O에 무산소 구역과 호기성 구역을 추가합니다. Bardenpho 공정에는 4Zone 공정과 5Zone 공정이 있으며, 4Zone 공정은 질소 제거에 사용되며, 5Zone 공정은 질소 및 인 제거에 사용됩니다. A2O 개선 공정의 또 다른 유형은 슬러지 발효로 생성된 쉽게 분해되는 유기물(VFA)을 A2O 공정의 혐기성 또는 무산소 섹션을 보충하여 질소 및 인 제거 효율을 향상시키는 것입니다. 주로 NTH, HyproConcept, Owasa, UBC 및 EASC와 같은 프로세스 유형이 있습니다.

오와사(Owasa)는 미국식 공정으로 발효 후 1차 슬러지를 중력 농축하고, 상등액은 폭기조의 혐기성 또는 무산소부로 들어가는 것이 특징이다. NTH는 노르웨이 공정으로 1차 슬러지를 1차 농축하고, 농축된 슬러지를 열분해(100~180°C)한 후 원심분리하여 분리된 액을 폭기조의 무산소부로 되돌려 보내는 것이 특징이다. 노르웨이 하수의 BOD5/TN은 매우 낮으며 탈질에 필요한 VFA는 심각하게 부족합니다. 그러나 열 가수분해는 탈질 요구를 충족시키기 위해 더 많은 양의 VFA를 제공할 수 있습니다.

HyproConcept는 덴마크 프로세스입니다. 사전 화학적 인 제거를 사용하는 경우 1차 침전조 유출수의 BOD5가 크게 감소하므로 후속 탈질소 요구를 확실히 충족시키지 못합니다. 따라서 1차 침전 슬러지를 발효하고 원심분리하여 농축해야 합니다. VFA가 풍부한 원심분리기 액체를 발효시켜야 합니다.

UBC는 캐나다 공정으로 1차 침전슬러지가 발효된 후 슬러지의 일부는 1차 침전조 전단으로 복귀되고, 나머지 일부는 슬러지에서 제거되는 것이 특징이다. 발효슬러지 농축시설이 없습니다.

실제로 침전 과정에서 1차 침전조로 반환된 발효 슬러지는 VFA와 하수를 완전히 혼합하여 후속 질소 및 인 제거 시스템으로 들어갑니다. UBC 공정에서는 1차 침전조가 농축 장치를 대체합니다. EASC는 독일에서 등장한 것으로 지연혐기성 슬러지 접촉공정이라 불린다. 복귀슬러지는 1차 침전조로 배출되고, 1차 침전슬러지는 폭기조로 배출되는 것이 특징이다. EASC 공정에서는 복귀슬러지의 질산성질소와 DO, 유입하수의 질산성질소와 NXO가 1차 침전조에서 소비되므로 후속 질소 및 인 제거에 영향을 미치지 않습니다. 동시에 1차 슬러지의 VFA가 폭기조에 들어간 후 질소 및 인 제거에 필요한 인 공급원을 보충할 수도 있습니다.

일부 질소 및 인 제거 공정도 있습니다. 메커니즘이 새로운 것은 아니지만 시스템의 총 유압 유지 시간을 줄이고 투자를 절약할 수 있습니다. 다단계 시리즈 탈질 공정 및 RDN 공정 등. 두 가지 다단계 생물학적 탈질 공정이 있습니다: CascadeNdN 및 CascadedNN 공정. 전자는 내부 환류가 필요하지 않지만 다지점 물 유입 작업이 필요한 다단계 시리즈 탈질 공정입니다. 후자는 다단계 시리즈 사전 탈질 공정이며 각 단계에는 내부 환류 장치가 필요합니다. RDN은 체코에서 개발된 공정으로 AO 탈질 시스템에 슬러지 재폭기조를 추가해 시스템의 호기성 슬러지 연령을 높이는 것이 특징이다. 동일한 탈질 효율 하에서 RDN은 AO에 비해 유압 유지 시간을 단축하여 투자를 절약할 수 있습니다.

위의 생물학적 질소 및 인 제거 공정은 대부분 1980년대 후반과 1990년대 초반에 개발되어 하수처리장에서 널리 활용되어 왔다. 1994년 이후 생물학적 질소 및 인 제거 메커니즘에 대한 연구가 새로운 진전을 이루었고 이를 바탕으로 몇 가지 새로운 과정이 등장했습니다.

무산소증과 탈질소화는 밀접하게 관련된 두 가지 개념입니다. 저산소증은 혼합용액에 결합산소(NO-X)만 존재하고 분자산소는 존재하지 않는 상태를 말한다. NO-X나 DO가 모두 없으면 혐기성 상태입니다. 무산소 조건에서 NO-X는 유일한 최종 전자 수용체입니다. 이용 가능한 탄소원이 있으면 미생물은 탈질작용을 수행해야 합니다. 그러나 이때 용존산소가 존재하게 되면 미생물은 O2를 최종 전자로 우선적으로 이용하게 되어 탈질작용을 억제하게 된다. 따라서 실제 하수처리에 있어서 N2O 공정은 일반적으로 무산소 구간의 DO가 0.5mg/L가 되어야 하며, 무산소 구간에서는 계속해서 탈질을 유지할 수 있다. 동시에 DO의 증가로 인해 질산화도 존재합니다. 이를 통해 사람들은 질산화와 탈질화가 더 높은 DO 범위(예: 10~15mg/L) 내에서 동시에 수행될 수 있다는 것을 깨달았습니다. 질화와 탈질이 동시에 일어나는 현상에 대한 가능한 설명은 활성슬러지 내의 질화세균이 슬러지 플록에서 쉽게 떨어져 나와 자유롭게 존재하거나 주로 플록의 외층에 살고 있는 반면, 종속영양세균은 플록의 외층에 살고 있다는 것이다. 탈질은 주로 플록 내부에 집중됩니다. DO를 적절한 범위 내로 조절하면 혼합액 본체와 슬러지 플록의 외층은 호기성 상태가 되어 질산화균이 질화작용을 하는 반면, 슬러지 플록 내부는 무산소 상태가 된다. , 이종친화성 세균은 탈질작용을 수행한다. 동시 질화 및 탈질화를 기반으로 하는 공정에는 NdeN 공정, OrbalsimPre 공정 및 OAO 공정이 포함됩니다.

NdeN 공정이 동일한 탈질 효율을 달성할 경우 필요한 수리학적 체류 시간이 AO 탈질 공정보다 짧아 투자가 절감됩니다. OrbalsimPre 공정은 Enviro가 ORBAL 산화 도랑에 동시 질산화 및 탈질화 원리를 적용한 것입니다. 이는 사전 동기식 질화 및 탈질화를 수행하는 OrbalRBAL 산화 도랑입니다. OrbalsimPre는 일반적으로 직렬로 3개의 배수로로 나누어지며, 첫 번째 배수로는 질화와 탈질을 동시에 수행하고, 두 번째와 세 번째 배수로에서는 질산화를 수행합니다.

O1의 DO 값은 혼합 용액의 ORP에 의해 제어됩니다. 즉, ORP를 필요한 범위 내에서 제어하여 질산화와 탈질화가 동시에 진행되도록 합니다. AN은 인산을 축적하는 박테리아가 인을 방출하는 데 사용되는 혐기성 섹션입니다.

AO 생물학적 인 제거의 기본은 인 축적 박테리아가 혐기성 조건에서 인을 방출하고 호기성 조건에서 다량의 인을 흡수한다는 것입니다. 실제 A2O 시스템에서는 무산소지대를 통과한 후 혼합용액 내 인 농도가 50% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 이는 인 축적 박테리아가 무산소 조건에서 많은 양의 인을 흡수할 수 있음을 보여줍니다. 일련의 후속 실험에서도 인 축적 박테리아가 유기물을 분해하고 많은 양의 인을 흡수하기 위한 에너지를 얻는 과정에서 NO3-를 최종 전자 수용체로 사용할 가능성이 더 높다는 것이 입증되었습니다. 즉, 무산소 조건에서 인 축적 박테리아의 인 흡수율은 호기성 조건에서보다 더 높다. 즉, 인 축적 박테리아도 탈질을 수행할 수 있다. 이 현상의 원인은 아직 명확하지 않지만, 이 현상을 기반으로 하는 두 가지 최신 질소 및 인 제거 공정, 즉 Dephanox 공정과 BCFS 공정이 등장했습니다.

이 과정에서 질산화된 하수는 데파녹스 풀에서 인을 완전히 방출한 인축적세균과 혼합되며, 인축적세균이 탈질작용을 하여 인을 흡수하게 된다. 탈질 및 인 제거 공정은 더 이상 VFA와 경쟁하지 않기 때문에 Dephanox 공정을 사용하면 SBOD5/TP가 매우 낮더라도 외부 탄소원이 더 이상 필요하지 않을 수 있습니다.

위의 공정은 탈질화 인 축적 박테리아의 번식에 특히 적합하며 질소 제거와 인 제거의 유기적 결합을 달성합니다. 전통적인 질산화 공정은 암모니아성 질소를 아질산성 질소로 산화시킨 다음 이를 질산성 질소로 산화시킵니다. 탈질 시스템은 질산성 질소를 점차적으로 N2로 환원시킨다.

초고아민 질소 부하 AO 탈질 시스템에서는 온도와 pH를 조절하면 질산화가 아질산성 질소로만 진행될 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 아질산성 질소는 탈질작용을 거쳐 탈질작용을 달성합니다. 이 "단락" 탈질 과정은 시스템의 유압 유지 시간과 산소 소비를 줄일 수 있습니다. 해당하는 것은 샤론크래프트입니다.

본 공정은 아민질소 농도가 높은 소화환류 또는 매립침출수의 탈질에 적합하며, AO 탈질공정에 비해 투자비용 및 운영비용이 저렴하며, 온도는 35°C, pH는 7로 조절이 가능합니다. ~ 8.

1.5. 공급 및 담체 개선

활성 슬러지 공정의 폭기조에 흡착 특성을 갖는 일부 활성 물질을 추가하면 슬러지 농도가 증가하고 슬러지가 크게 개선될 수 있습니다. 농도. 진흙의 침전 특성. 이전 공정은 분말활성탄 활성슬러지 공정인 PACT 공정이다. 분말 활성탄은 가격이 비싸고 재생이 어렵기 때문에 PACT는 널리 사용되지 않습니다. 최근에는 소위 LUZENAC 프로세스가 등장했습니다. 본 공정에 사용되는 투입재료는 활석이며, 주성분은 수화규산마그네슘[Mg3Si4O10(OH)2]이므로 활성슬러지 투입공정의 운영비용을 대폭 절감할 수 있다.

폭기조에 캐리어를 추가하면 활성 슬러지의 농도를 높이고 시스템의 수리학적 체류 시간을 크게 단축할 수 있습니다. 많은 국가에서 이 분야에 대해 많은 연구와 실습을 수행했으며 여러 가지 적합한 캐리어 유형을 개발했습니다. 세계적으로 가장 대표적인 공정으로는 KMT 공정, CcptorR 공정, Biofor 공정, Linpor 공정, IFAS 공정 등이 있습니다. 그 중 IFAS 공정은 통합 고정막 활성 슬러지 공정이고 나머지는 부유 생물막 활성 슬러지 공정입니다. KMT는 노르웨이 및 스웨덴 공정이며 담체 재료는 직경이 7mm, 높이 12mm, Captor는 폴리우레탄 소재를 사용하고 12mm×25mm×25mm의 직육면체입니다. LINPOR는 독일 기술이고 Biofor는 프랑스 기술입니다. 캐리어는 약 3mm의 불규칙한 모래 입자입니다.

2. 슬러지 팽창 및 생물학적 거품 문제

1932년 프랑스인 Donaldso는 활성 슬러지에서 사상균 팽창 문제를 처음으로 발견했습니다. 1969년에 Anon은 미국 밀워키 하수 처리장에서 바이오폼 문제를 처음으로 발견했습니다. 슬러지 벌킹과 생물학적 거품의 출현 이후 사람들은 원인을 연구하고 제어 전략을 찾기 시작했지만 지금까지 해결되지 않았습니다.

슬러지 팽창 제어에 있어서 많은 중요한 발전이 이루어졌다고 말해야 하지만, 이러한 발전은 새로운 공정으로 인해 발생하는 새로운 팽창 문제에 비해 뒤떨어져 있습니다. 1975년에 Eikelboom은 사상성 미생물에 대한 일련의 분류 및 식별 방법을 체계적으로 요약하여 슬러지 벌킹을 제어하기 위한 기초를 제공했습니다. 1973년 Chudoba는 KST 이론(운동학적 선택)과 생물학적 선택기의 개념을 제안하여 슬러지 벌킹을 제어하기 위한 올바른 방향을 찾았습니다.

1977년 쿠퍼는 무산소 선택기 개념을, 스펙터는 혐기성 선택기 개념을 제안했다. 1980년대 후반 JenkIns는 MST 이론(대사 선택)을 제안했고, 1980년대의 실제 결과와 결합하여 호기성 선택기, 무산소 선택기, 혐기성 선택기의 이론과 설계 방법을 체계적으로 제안했습니다. 전 세계적으로 수많은 사례를 통해 생물학적 선별기가 다음과 같은 사상균에 의해 발생하는 슬러지 벌킹을 영구적으로 제어할 수 있음이 입증되었습니다: 불행하게도 위의 종은 H. Hydrossis입니다. 적당한 슬러지 부하로 활성 슬러지를 크게 만드는 박테리아. 저부하 시스템에서는 위의 사상균이 일반적으로 우점종이 되지 않습니다. 특히 질소 및 인 제거 시스템에서는 혐기성 구역과 무산소 구역 자체가 대사 선택 기능을 갖고 있어 위의 종들이 번식 가능성을 잃게 됩니다.

덴마크, 스웨덴, 네덜란드, 독일, 프랑스, ​​이탈리아, 영국, 남아프리카공화국, 호주 등 국가의 수천 개 처리장에서 실시된 조사에 따르면 생물학적 질소 및 인 제거 활성 슬러지 시스템은 박테리아와 같은 슬러지가 팽창할 가능성이 더 높습니다. 일반적인 사상균은 M. Parvicella; 0675; 1851; 0041입니다. 그 중 M. Parvicella는 슬러지 벌킹을 일으키는 가장 중요한 종입니다. Nocadia spp.는 바이오폼을 일으키는 주요 종입니다. M. Parvicella는 또한 종종 거품을 유발하는데, 이는 Nocadia가 생성하는 거품보다 점성이 더 높고 흔히 생물학적 쓰레기라고 불립니다. M. Parvicella에 의해 생성된 슬러지 벌킹 및 쓰레기는 서늘한 계절에 나타나며 때때로 늦가을부터 초봄까지 지속될 수 있습니다. Nocadiaspp에서 생산되는 거품은 여름에 자주 나타납니다. 슬러지 벌킹과 생물학적 쓰레기 및 거품 문제는 처리장의 운영 제어 및 유지 관리를 심각하게 방해할 수 있습니다. 슬러지 팽창으로 인해 전체 공정 상태가 제어 요구 사항에서 벗어나게 되며 심한 경우 슬러지 손실이 발생하고 작동 실패로 이어질 수 있습니다.

바이오폼이 운영에 미치는 영향은 때때로 상상할 수 없을 정도로 클 수 있습니다. 호주의 한 처리장에서 M. Parvicella로 인한 생물학적 쓰레기의 최대 두께는 1.5m에 이릅니다. 스웨덴 스톡홀름의 HilmMerfjarden 처리장은 1994년부터 심각한 생물학적 쓰레기를 겪고 있습니다. 공장에서 나온 거품은 폐슬러지와 함께 소화조로 들어간 후 바이오가스 파이프라인을 통해 바이오가스 보일러로 들어갔습니다. 미국의 한 처리장에서는 다량의 스컴이 소화조 액위와 탱크 커버 사이의 공간을 막아 1차 방류수가 폭기조로 유입되는 것을 막았습니다.

미국의 또 다른 처리장에서 생물학적 쓰레기가 심각했을 때 폭기조 내 MLSS(활성슬러지 내 부유고형물)의 45%가 쓰레기로 옮겨간 것으로 회계조사 결과 나타났다. 생물학적 선택자가 M. Parvicella에 의해 생성된 팽창 및 찌꺼기와 Nocadiaspp에 의해 생성된 거품을 제어할 수 있다는 것은 이론적으로 입증될 수 없습니다. 실제로 실제로 성공적인 경험은 없습니다. 많은 하수 처리장에서는 M. Parvicella를 죽이기 위해 염소를 첨가하려고 시도했지만 거의 성공하지 못했습니다. 균사체의 상당 부분이 플록 내부 깊숙이 숨겨져 있기 때문입니다. 전 세계적으로 광범위한 연구와 실행에도 불구하고 M. Parvicella를 통제할 수 있는 대책은 발견되지 않았습니다.

이 사상균에 대한 일부 예비 순수배양 연구에서는 혐기성, 무산소, 호기성 주기가 교대로 이루어지는 환경이 특히 이 사상균의 대규모 번식에 적합하다는 사실이 밝혀졌습니다. 따라서 질소 및 인 제거를 위해 설정된 공정 상태는 M. Parvicella의 대량 번식을 위한 조건을 만듭니다. 아마도 M. Parvicella는 다음 세기에 해결해야 할 문제일 것이다.

3. 활성슬러지 공정의 발전 추세

수십년간의 연구와 실습을 통해 활성슬러지 공정은 비교적 완전한 공정이 되었습니다. 풀 형태, 작동 모드, 폭기 모드, 캐리어 등의 측면에서 큰 개발을 하기가 어렵습니다. 기존의 수단을 사용하여 생물학에서 획기적인 발전을 이루는 것은 이미 어렵습니다. 저자는 향후 이 공정의 두 가지 주요 방향은 막분리 기술과 분자생물학 기술의 적용이라고 믿는다.

3.1. 막분리 기술 적용

침전 대신 막분리를 이용하여 진흙과 물을 분리하면 활성슬러지 공정에 다음과 같은 변화가 일어날 수 있다.

①아니오 그렇다면 슬러지 벌킹 문제가 있습니다. 활성 슬러지 시스템을 규제할 때 슬러지의 침전 성능을 고려할 필요가 없으므로 공정 제어가 크게 단순화됩니다.

② 폭기조의 슬러지 농도가 크게 증가합니다(MLSS는 20,000mg/l 이상) 시스템이 초대형 진흙 및 초저부하 조건에서 작동할 수 있도록 하여 다양한 오염물질 제거 요구를 완전히 충족합니다.

③ 동일한 처리 요구 사항 하에서, 폭기조 용량을 대폭 줄일 수 있습니다. 소형으로 처리장 바닥 면적을 절약할 수 있습니다.

4슬러지 농도가 증가하면 폭기율이 높아지므로 막 분리와 함께 순수 산소 폭기가 널리 사용됩니다. .

막 분리막이 쉽게 막히는 등의 문제는 아직 남아있지만 이러한 문제는 점차 해결되고 있습니다. 실제로 현재 다수의 막분리 활성슬러지 시스템이 가동되고 있다. 예를 들어 일본 히로시와시에 있는 히가시 하수처리장의 막분리 시스템은 3년째 연속 가동되고 있다.

3.2.분자생명공학의 응용

현재 분자생명공학은 하수처리 분야에 응용되기 시작했다. 인축적세균에 의한 인 제거의 생화학적 메커니즘을 규명하기 위해 분자진단기술을 이용하여 인축적세균의 유전정보를 얻어왔다. 활성 슬러지에서 발견된 30종 이상의 사상균 중 4종만이 정확한 이름과 분류학적 위치가 지정되었습니다. 왜냐하면 이들 사상균의 대부분은 분리 및 배양이 불가능하기 때문입니다. 분자 진단 기술은 현재 이러한 사상균의 생물학을 지도화하여 그 특성을 더욱 정확하게 이해하는 데 사용되고 있습니다.

분자진단기술의 폭넓은 적용, 활성슬러지 미생물 유전자 라이브러리의 구축, 유전기술을 활용한 고활성 슬러지 균주 배양을 통해 처리효과를 더욱 향상시키는 것이 향후 발전방향이다.

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