폐수처리장 사상체에 의한 벌킹슬러지 원인및 대책방법

 

 

1. 벌킹(buling)의 정의

슬러지용량지수(SVI, Sludge Volume Index)가 150mg/g 이상인 슬러지를 벌킹슬러지라 한다. 폭기조혼합액 1ml내 사상체 길이의 합이 10의 7승㎛ 이상히 면 슬러지 침강이 불량하고 슬러지 농축이 일어나지 않는다.

2. 벌킹슬러지의 형태

벌킹슬러지의 형태는 다음의 3가지 종류가 있다.

 

1) 플럭 간 架橋(interfloc bridging)

플럭과 플럭 사이에 사상체가 뻗어 있다. 그리하여 플럭과 플럭이 접근하지 못하고 떨어져 있다.

 

2) 길쭉한 플럭(diffuse floc)

플럭 내부에 사상체가 증식되어 있고 플럭 밖으로는 사상체가 짧게 뻗어 나와 있다. 플럭의 모양이 길쭉하게 뻗어나간  모양이다.

 

3) 속이 빈 플럭(open floc)

플럭이 아주 크지만 플럭 내부에 빈 공간이 많이 있다.

 

3. 벌킹의 발생원인

벌킹의 발생원인은 수없이 많다. 인간에게 있어서 암의 발병원인이 여러 가지이듯이 활성슬러지에 있어서도 거의 모든 환경조건이 벌킹을 일으키는 원인으로 작용될 수 있다. 그리하여 상반되는 환경조건이 벌킹의 발생원인으로 될 수 있다. 부하가 너무 높거나 낮아도, DO농도가 너무 높거나 낮아도, 수온이 너무 높거나 낮아도, MLSS농도가 너무 높거나 낮아도, 벌킹은 일어날 수 있다.

 

 

1) 유기물부하가 갑자기 높아졌을 때 또는 유기물 高負荷가 계속될 때

2) 폐수 원수가 부패될 때

3) 유지 함유량이 높은 폐수, 독성폐수,  세제 등으로 영향을 받았을 때

4) 유량이나 수질이 크게 변동되었을 때

5) 영양원인 질소(N)와 인(P)이 적당히 존재하지 않을 때

6) 폭기량이 불충분하여 DO가 부족할 때

7) MLSS량이 과다일 때

8) 침전조나 슬러지 반송경로에 슬러지가 오래 체류되어 혐기성 상태도 된 때

9) 염류(Cl-) 농도가 크게 변동된 때

10) 유기성 폐수중에 무기질이 적을 때

11) 환절기와 같은 수온변화가 클 경우

 

그러나 이러한 조건들을 같은 그룹끼리 묶어보면 다음의 5가지 그룹으로 나누어 볼 수 있다.

 

-낮은 DO

-낮은 유기물부하(낮은 F/M비)

-원수의 부패 및 고농도의 황화물

-영양염류(N, P) 결핍

-낮은 pH

4. 사상체 증식의 메커니즘

 

사상체가 증식되는 메커니즘에 대해서는 많은 학설과 이론이 있지만 그중에서 가장 설득력 있는 것은 A/V(Area/Volume)假說이다. 세균은 고등동식물과는 달리 영양분을 섭취하고 노폐물을 배설하는 기관이 따로 있는 것이 아니고 세포표면을 통해 영양분을 섭취하고 노폐물을 배설한다. 따라서 세균의 A/V값이 크면 즉, 체적에 비해 체표면적이 넓으면 넓을수록 세균의 대사속도가 빨라진다. 따라서 영양분이나 DO와 같은 어떤 환경인자가 부족한 상태에서는 세포의 A/V값이 큰 세균이 경쟁력을 가진다. 세균세포의 형태로는 구형, 막대형, 나선형, 사상체가 있는데 이 중에서 가장 A/V값이 큰 것이 사상체이다.

따라서 유기물이 부족하거나, 영양염(N, P)이 결핍되거나, DO가 부족한 환경에서는 사상체가 증식이 쉬워진다. 그리하여 구형이나 막대형의 세균수가 줄어들면 경쟁상대가 없어지게 되므로 사상체는 더욱 그 양이 늘어난다. 사상체의 양이 극단적으로 많아진 상태가 벌킹이다. 그러나 벌킹의 발생원인 중 유기물부하가 고부하인 경우에는 이 A/V가설로서 설명이 어렵다.

 

 

5. 벌킹의 영향

벌킹이 일어나면 방류수로 슬러지가 유실되어 방류수의 SS농도가 높아지는 등 방류수 수질기준을 위반할 우려가 있고 방류수의 염소소독효과가 떨어진다. 벌킹이 심하면 폐수처리능력을 상실하게 되고 심하지 않더라도 슬러지 반송률을 높여야 하는 문제, 잉여슬러지처리문제가 발생된다. 고형물농도가 3~4%인 정상적인 슬러지에 비해 고형물농도가 1~2%인 벌킹슬러지의 부피는 2~4배가 되므로 슬러지 탈수에 큰 어려움이 있다.

6. 벌킹의 원인균

Zoogloea벌킹을 제외하고는 모든 벌킹이 사상체에 의해 일어난다. 벌킹을 일으키는 사상체의 종류는 20여 종이 있는데 폐수의 성상, 폐수처리방법, 운전방법, 기후 등에 따라 벌킹을 주로 일으키는 원인균도 달라진다. 그리하여 미국에서 벌킹을 일으키는 빈도가 가장 높은 것이 Type 1701이고, 유럽에서는 Microthrix parvicella가 가장 빈번하게 벌킹을 일으킨다. 우리나라에서는 Type 021N의 출현빈도가 가장 높은 것으로 생각된다.

 

 

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