오수처리과정에서 여러가지 오수문제에 부딪치게 된다. 례를 들면 COD, 암모니아질소, TN, SS 등 출수지표가 표준에 도달하지 못하면 생화학처리의 원리가 모두 같기에 본고는 생활오수를 연구청본으로 하여 운영과정에서 출수가 표준에 도달하지 못하는 문제에 부딪치게 된다.
1. 유기물 기준치 초과
전통적인 활성 슬러지 공예의 주요 효능은 도시 하수의 유기 오염 물질을 제거하고 잘 설계되고 작동하는 활성 슬러지 공예이며, 출수 BOD5와 SS는 모두 20mg/L 미만일 수 있다.
유기물 처리 효과에 영향을 주는 요소는 다음과 같습니다.
1. 영양물
일반적으로 도시의 오수에 있는 질소와 인 등 영양원소는 모두 미생물의 수요를 만족시킬수 있으며 많이 과잉되여있다.그러나 공업페수가 차지하는 비률이 비교적 클 경우 탄소, 질소, 인의 비률이 100: 5: 1을 만족시키는가를 계산하는데 주의를 돌려야 한다.만약 오수에 질소가 부족하다면, 보통 암모늄염을 투입할 수 있다.만약 오수에 인이 부족하다면, 보통 인산이나 인산염을 투입할 수 있다.
2, pH
도시 하수의 pH 값은 중성으로 일반적으로 6.5~7.5이다.pH 수치의 미세한 감소는 도시 하수 수송관의 염산소 발효 때문일 수 있다.우기에 비교적 큰 pH가 낮아지는 것은 왕왕 도시의 산성비로 인한 것인데, 이런 상황은 합류제 시스템에서 특히 두드러진다.pH의 갑작스러운 대폭적인 변화는 높아지든 낮아지든 일반적으로 공업페수의 대량배출로 초래된다.오수 pH 값을 조절하는 것은 일반적으로 수산화나트륨이나 황산을 투하하는 것이지만, 이는 오수 처리 비용을 크게 증가시킬 것이다.
3. 기름
오수 중의 유류 물질 함량이 비교적 높을 때, 오수 설비의 오수 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 만약 오수량을 늘리지 않으면 처리 효율을 떨어뜨릴 수 있지만, 오수량을 늘리면 반드시 오수 처리 원가를 증가시킬 것이다.또 오수의 높은 유지 함량은 활성 슬러지의 침강 성능을 떨어뜨려 심할 경우 슬러지 팽창의 원인이 돼 출수 SS가 기준치를 초과할 수 있다.유류 물질 함량이 높은 입수에 대해서는 예처리 구간에 기름 제거 장치를 추가해야 한다.
4, 온도
온도가 활성 진흙 작업에 미치는 영향은 매우 광범위하다.우선 온도는 활성 슬러지 중 미생물의 활성에 영향을 미치며 겨울철 온도가 낮을 때 조절 조치를 취하지 않으면 처리 효과가 떨어진다.둘째, 온도는 이침지의 분리 성능에 영향을 줄 수 있는데, 예를 들어 온도 변화는 침전지에 이중류를 발생시켜 단류를 초래할 수 있다;온도가 낮아지면 활성 슬러지가 점도가 높아져 침강 성능이 떨어진다.온도 변화는 가스 시스템의 효율에 영향을 줄 수 있다. 여름철 온도가 높아지면 용해산소의 포화 농도가 낮아져 산소 충전이 어려워져 가스 효율이 떨어지고 공기 밀도가 낮아진다. 가스 공급량이 변하지 않도록 하려면 반드시 가스 공급량을 늘려야 한다.
2. 암모니아질소가 표준을 초과하였다
오수에서 암모니아질소의 제거는 주로 전통적인 활성오니법공예를 기초로 질화공예를 채용한다. 즉 지연폭기를 채용하여 시스템부하를 낮추는것이다.
출수 암모니아 질소가 기준치를 초과하게 된 원인은 여러 방면에 관련되어 있는데, 주로 다음과 같다.
1. 슬러지 부하와 슬러지 연령
생물질화는 저부하 공정에 속하며, F/M은 일반적으로 0.05~0.15kgBOD/kgMLVSS·d이다.부하가 낮을수록 질화가 충분히 진행될수록 NH3-N이 NO3--N으로 전환되는 효율이 높아진다.저부하에 대응하여 생물질화시스템의 SRT는 일반적으로 비교적 길다. 왜냐하면 질화세균은 세대주기가 비교적 길기때문이다. 만약 생물계통의 진흙체류시간이 너무 짧다면 즉 SRT가 너무 짧고 진흙농도가 비교적 낮을 때 질화세균은 배양할수 없으며 질화효과도 얻지 못한다.SRT가 얼마나 제어되는지는 온도 등에 따라 달라집니다.탈질소를 주요 목적으로 하는 생물 시스템의 경우 일반적으로 SRT는 11~23d를 취할 수 있습니다.
2. 환류비
생물질화시스템의 회류는 일반적으로 전통적인 활성오니공예보다 크다. 주로 생물질화시스템의 활성오니혼합액에는 이미 대량의 질산염이 함유되여있기때문이다. 만약 회류비가 너무 작다면 활성오니가 2침지에 머무르는 시간이 비교적 길고 반질화가 쉽게 발생하여 오니가 상승하게 된다.일반적으로 환류비는 50~100% 로 조절된다.
3. 수력 체류 시간
생물질화가스탱크의 수력체류시간도 활성오니공예보다 길며 적어도 8h이상이여야 한다.이는 질화속도가 유기오염물 제거율보다 훨씬 낮아 반응시간이 더 걸리기 때문이다.
4, BOD5/TKN
TKN은 수중의 유기질소와 암모니아질소의 합을 가리키며, 유입된 오수에서 BOD5/TKN은 질화 효과에 영향을 주는 중요한 요소이다.BOD5/TKN이 클수록 활성 슬러지에서 질화 세균이 차지하는 비율이 작아져 질화 속도가 작아지고 같은 운행 조건에서 질화 효율이 낮아진다;반대로 BOD5/TKN이 작을수록 질화 효율이 높다.많은 도시 하수 처리 공장의 운영 관행은 BOD5/TKN 값의 최적 범위가 2~3 정도라는 것을 발견했습니다.
5. 질화속도
생물질화시스템의 전문적인 공정매개 변수는 질화속도로서 단위중량의 활성오니가 매일 전환되는 암모니아질소량을 말한다.질화속도의 크기는 활성슬러지에서 질화세균이 차지하는 비례, 온도 등 많은 요소에 의해 결정되는데 전형적인 값은 0.02gNH3-N/gMLVSS×d이다.
6, 산소 용해
질화세균은 전성호산소균으로서 산소가 없을 때 생명활동을 중지하고 질화세균의 산소섭취속도가 유기물을 분해하는 세균보다 훨씬 낮다. 만약 충분한 산소량을 유지하지 않는다면 질화세균은 필요한 산소를"쟁탈"하지 못하게 된다.그러므로 생물못의 좋은 산소구역의 용존산소를 2mg/L 이상으로 유지해야 하며 특수한 상황에서 용존산소함량을 높여야 한다.
7, 온도
질화세균은 온도의 변화에도 민감하여 오수의 온도가 15 ℃ 보다 낮을 때 질화속도가 뚜렷이 내려가고 오수의 온도가 5 ℃ 보다 낮을 때 그 생리활동은 완전하고 중지된다.그러므로 겨울철에는 오수처리장 특히는 북방지역의 오수처리장에서 암모니아질소가 기준치를 초과하는 현상이 비교적 뚜렷하다.
8, pH
질화세균은 pH에 민감하게 반응하는데 pH가 8~9인 범위내에서 그 생물활성이 강하며 pH<6.0 또는 >9.6일 때 질화균의 생물활성은 억제되고 정지된다.그러므로 생물질화시스템의 혼합액 pH가 7.0보다 크도록 될수록 통제해야 한다.
3. 총질소가 표준을 초과하였다
오수탈질소는 생물질화공예에 기초하여 생물반질화공예를 증가하는데 그중 반질화공예는 오수중의 질산염을 가리키며 산소부족조건에서 미생물에 의해 질소로 환원되는 생화학반응과정을 말한다.
출수 총질소가 기준치를 초과하게 된 원인은 여러 방면에 관련되는데 주로 다음과 같다.
1. 슬러지 부하와 슬러지 연령
생물질화는 생물반질화의 전제이기 때문에 양호한 질화만이 효율적이고 안정적인 반질화를 얻을 수 있다.따라서 탈질소 시스템도 저부하 또는 초저부하를 채택하고 높은 슬러지 연령을 채택해야 한다.
2. 내외 환류비
생물반질화시스템의 외부환류는 비교적 단순한 생물질화시스템이 좀 작다. 이는 주로 유입오수중의 질소의 절대다수가 이미 제거되였고 2침지의 NO3--N 농도가 높지 못한데 있다.상대적으로 말하자면, 이침지는 반질화로 인해 진흙이 상승할 위험성이 이미 매우 적다.다른 한편으로 반질화시스템의 진흙침하속도가 비교적 빨라 환류진흙농도를 요구하는 전제하에 환류비를 낮추어 오수가 가스탱크내에 머무르는 시간을 연장할수 있다.
잘 운영되는 하수처리장은 외부 환류비를 50% 이하로 통제할 수 있다.반면 내환류는 일반보다 300~500% 사이로 통제된다.
3. 반질화속도
반질화속도계는 단위활성오니가 매일 반질화하는 질산염량을 말한다.반질화속도는 온도 등 요소와 관련되며 전형적인 값은 0.06~0.07gNO3--N/gMLVSS×d이다.
4. 산소부족구역 용존산소
반질화에 대해 말하자면, DO가 가능한 한 낮고, 가장 좋은 것은 0이며, 이렇게 하면 반질화 세균이"전력적으로"반질화를 진행하여 탈질소 효율을 높일 수 있기를 바란다.그러나 하수처리장의 실제 운영 상황을 보면 산소 부족 지역의 DO를 0.5mg/L 이하로 통제하는 것은 여전히 어려움이 있기 때문에 생물 반질화 과정에도 영향을 미치고 나아가 출수 총질소 지표에도 영향을 미친다.
5, BOD5/TN
반질화 세균은 유기물을 분해하는 과정에서 반질화 탈질소를 하기 때문에 산소 부족 지역에 들어가는 오수에 반드시 충분한 유기물이 있어야 반질화의 순조로운 진행을 보장할 수 있다.현재 많은 하수처리장의 부대배관망 건설이 지연되어 공장 진입 BOD5가 설계치보다 낮고 질소, 인 등 지표는 설계치에 해당하거나 높기 때문에 침수 탄소원이 반질화의 탄소원에 대한 수요를 만족시킬 수 없고, 출수 총질소가 기준치를 초과하는 경우도 종종 발생한다.
6, pH
반질화 세균은 pH의 변화에 질화 세균보다 민감하지 않으며, pH가 6~9인 범위 내에서는 모두 정상적인 생리대사를 진행할 수 있지만, 생물 반질화의 가장 좋은 pH 범위는 6.5~8.0이다.
7, 온도
반질화 세균은 온도 변화에 질화 세균만큼 민감하지는 않지만 반질화 효과도 온도 변화에 따라 달라진다.온도가 높을수록 반질화속도가 높으며 30~35 ℃ 에서는 반질화속도가 최대로 증가한다.15 ℃ 보다 낮으면 반질화속도가 뚜렷이 낮아지고 5 ℃ 가 되면 반질화속도가 중지된다.따라서 겨울철에 탈질소 효과를 보장하려면 SRT를 증대하고 슬러지 농도를 높이거나 투하지 수를 늘려야 한다.
4. 총린 기준치 초과
도시하수처리장의 제린은 주로 생물제린에 의거한다. 즉 좋은 산소구간 앞에 염산소구간을 증가시켜 폴리인균을 번갈아 염산소와 좋은 산소상태에 처하게 하고 인산염의 방출과 흡수를 실현하며 남은 오니를 배출하여 제린목적을 달성한다.생물제린이 표준에 도달하기 어려운 조건에서는 화학약제를 투입하여 제린을 보조하는 것도 고려할 수 있다.화학제린은 주로 혼합, 침전, 여과 등의 방법을 통해 인을 불용성의 고체 침전물로 만들어 오수에서 분리한다.
생물제린출수총인이 표준을 초과하게 된 원인은 여러 방면과 관련되는데 주로 다음과 같다.
1. 슬러지 부하와 슬러지 연령
염산소-호산소 생물제린 공정은 높은 F/M 낮은 SRT 시스템이다.F/M이 높고 SRT가 낮으면 남은 슬러지 배출량도 많다.따라서 진흙의 인 함유량이 일정한 조건하에서 인 제거량도 많을수록 인 제거 효과가 좋다.
제린을 주요 목적으로 하는 생체시스템의 경우 보통 F/M은 0.4~0.7kgBOD5/kgMLSS×d, SRT는 3.5~7d이다. 그러나 SRT도 너무 낮을 수 없으며 BOD5의 효과적인 제거를 보장하는 것을 전제로 해야 한다.
2, BOD5/TP
제린효과를 보장하려면 염산소구역에 들어가는 오수에서 BOD5/TP가 20보다 크도록 통제해야 한다.폴리인산균은 부동균속에 속하기 때문에 생리활동이 약하기 때문에 유기물 중 분해되기 쉬운 부분만 섭취할 수 있다.그러므로 물에 들어가면 BOD5의 함량을 보장하여 폴리인산균의 정상적인 생리대사를 확보해야 한다.그러나 많은 도시 하수처리장의 실제 침수에는 탄소원이 낮고 질소, 인 등의 농도가 높은 등의 현상이 존재하여 BOD5/TP 수치가 생물 제린의 수요를 만족시킬 수 없게 되어 생물 제린의 효과에 영향을 주었다.
3. 산소 용해
염산소구역은 엄격한 염산소상태를 유지해야 한다. 즉 용존산소가 0.2mg/L보다 낮아야 한다. 이때 폴리인균은 인의 효과적인 방출을 진행하여 후속처리효과를 보장할수 있다.좋은 산소구역의 용해산소는 2.0mg/L 이상을 유지해야 폴리인균이 인을 효과적으로 흡인할 수 있다.그러므로 염산소구역과 호산소구역의 용해산소에 대한 통제가 부당하면 생물제린의 효과에 극히 큰 영향을 미치게 된다.이밖에 일부 오수처리장의 입수는 물길수로서 오수중의 용해산소함량이 비교적 높으며 만약 직접 염산소구역에 들어간다면 염산소상태의 통제에 불리하여 폴리인균의 방린효과에 영향을 준다.
4, 환류비
염산소-호산소제린계통의 회류비는 너무 낮아서는 안되며 충분한 회류비를 유지하고 될수록 빨리 2침못내의 진흙을 배출하여 폴리인균이 2침못내에서 염산소환경에 부딪쳐 인이 방출되는것을 방지해야 한다.신속한 진흙 배출을 보장하는 전제하에, 가능한 한 환류비를 낮추어, 진흙이 염산소 구역에서 실제로 머무르는 시간을 단축하여 인의 방출에 영향을 주지 않도록 해야 한다.
염산소-호산소제린시스템에서 진흙의 침강성능이 량호하면 환류비가 50~70% 범위내에 있어 쾌속적인 진흙배출을 보장할수 있다.
5, 수력 체류 시간
오수가 염산소 지역의 수력 체류 시간은 일반적으로 1.5~2.0h의 범위 내에 있다.체류시간이 너무 짧다. 첫째, 인의 효과적인 방출을 보장할수 없다. 둘째, 진흙중의 겸성산화균은 오수중의 대분자유기물을 저급지방산으로 충분히 분해하여 폴리인균의 섭취를 제공하지 못하여 인의 방출에도 영향을 주었다.
오수가 좋은 산소 구역에 머무르는 시간은 일반적으로 4~6h이며, 이렇게 하면 인의 충분한 흡수를 보장할 수 있다.
6, pH
낮은 pH는 인의 방출에 유리하고, 높은 pH는 인의 흡수에 유리하며, 제린 효과는 인의 방출과 흡수의 종합이다.그러므로 생물제린계통에서는 혼합액의 pH를 6.5~8.0의 범위내에서 통제하는것이 좋다.
출수 총인 지표에 대한 요구가 부단히 높아짐에 따라 생물 제린 외에 화학 제린도 점점 더 많이 응용되고 있다.그러나 화학제린은 제린효과를 높이는 동시에 화학약제를 투여하여 잉여오니량을 크게 증가시켜 오니처리량과 토병처리량을 증가시킨다.
실제적으로 실험에 근거하여 화학약제의 투입점과 투입량을 확정하고 제때에 조정하여 출수린함량이 안정적으로 표준에 도달하도록 확보하고 될수록 약소모를 줄여야 한다.
5. 부유물 기준치 초과
출수중의 부유물지표가 표준에 도달했는지는 주로 생물계통의 진흙의 질이 량호한지, 제2침전지의 침전효과 및 오수처리장의 공예통제가 적절한지에 의해 결정된다.
이침지의 출수 부유물이 기준치를 초과하게 된 원인은 다음과 같은 몇 가지가 있다.
이침지 설계 파라미터의 선택이 적절한지는 출수 부상 고체 지표가 기준치를 초과할 수 있는지의 중요한 요소이다.많은 도시 하수처리장은 설계 초기에 건설 원가를 절약하기 위해 수력 체류 시간을 크게 단축하고 그 수력 표면의 부하를 최대한 높여 운행 시 이침지에 자주 진흙이 뒤집히는 현상이 발생하여 출수 부상 고체가 기준치를 초과하게 한다.
이밖에 일부 오수처리장은 실제공예조정수요로 하여 생물못의 진흙농도를 비교적 높은 수준으로 통제해야 할 때에도 2침지의 고체표면부하가 너무 커서 출수수질에 영향을 미치게 된다.그러므로 일반적으로 2침지에 대응하는 이 몇개 공정매개 변수의 설치는 비교적 큰 여지를 남겨두어 오수처리장의 공정의 통제와 조정에 유리하다고 생각한다.
일반적으로 침전지의 침전효과에 영향을 주는 주요공정매개 변수는 수력체류시간, 수력표면부하와 오니통량이다.
1, 2 침전지 수력 체류 시간
오수가 이침지의 수력 체류 시간이 길고 짧은 것은 이침지 운행의 중요한 매개 변수이다.충분한 체류 시간만이 양호한 응결 효과를 보장하고 비교적 높은 침전 효율을 얻을 수 있다.따라서 이침지의 수력 체류 시간은 3~4h 정도로 설정하는 것이 좋다.
2. 2침전지 수력표면부하
침전지의 경우, 입수량이 일정할 때, 그것이 제거할 수 있는 입자의 크기도 일정하다.제거할 수 있는 이 입자들 중에서 가장 작은 그 입자의 가라앉는 속도는 바로 이 침전지의 수력 표면 부하와 같다.따라서 수력 표면의 부하가 적을수록 제거할 수 있는 입자가 많아지고 침전 효율이 높아져 출수 부유물의 지표가 낮아진다.2침전지의 비교적 작은 수력표면부하를 설계하면 진흙 등 부상고체의 효과적인 침전에 유리하다.일반적으로 이침지의 수력 표면 부하를 0.6~1.2m3/m2×h로 제어하는 것을 권장한다.
3. 2침전지 고체표면부하
이침지의 고체 표면 부하의 크기도 이침지의 침전 효과에 영향을 주는 중요한 요소이다.이침지의 고체 표면 부하가 적을수록 진흙이 이침지의 농축 효과가 좋다.반대로 진흙은 2침지에서 농축 효과가 떨어진다.너무 큰 고체표면부하는 2침지의 진흙면이 너무 높아 많은 진흙솜이 침전되지 않고 오수를 따라 류출되여 출수부유물지표에 영향을 준다.일반적으로 2침전지의 고체표면부하는 최대 150kgMLSS/m2×d를 초과해서는 안된다.
4, 활성 슬러지 품질
활성 슬러지의 품질의 좋고 나쁨은 출수 부유물이 기준치를 초과했는지에 영향을 주는 중요한 요소이다.고품질의 활성 슬러지는 주로 네 가지 측면에서 구현됩니다: 좋은 흡착 성능, 높은 생물 활성, 좋은 침강 성능 및 좋은 농축 성능.
콜로이드 상태의 오염물은 우선 활성 슬러지 솜에 흡착되고 세균 표면 부근에 더 흡착되어야 분해 대사될 수 있기 때문에 흡착 성능이 떨어지는 활성 슬러지는 콜로이드 상태의 오염물질을 제거하는 능력도 떨어진다.활성 슬러지의 생물 활성계는 슬러지 솜 체내의 미생물이 유기 오염물을 분해하여 대사하는 능력을 가리키며, 생물 활성이 비교적 낮은 활성 슬러지가 유기 오염물을 제거하는 속도는 필연적으로 비교적 느리다.
침강 성능이 좋은 활성 진흙만이 이침지에서 효과적으로 진흙과 물을 분리할 수 있다.반대로, 만약 슬러지의 침강 성능이 악화된다면, 분리 효과는 필연적으로 낮아져 2침지의 출수가 혼탁하고 SS가 기준치를 초과하게 되며, 심각할 경우 활성 슬러지의 대량 유실을 초래하여 시스템 내의 생물량이 부족하게 되고, 이어서 유기 오염물에 대한 분해 대사 효과에도 영향을 줄 수 있다.활성 진흙이 좋은 농축 성능을 가져야만 이침지에서 비교적 높은 진흙 배출 농도를 얻을 수 있다.반대로 농축성능이 비교적 떨어지고 진흙배출농도가 낮아지면 충분한 환류오니량을 보장하고 환류비를 높여야 한다.그러나 환류비를 높이면 오수가 가스탱크에 실제로 머무는 시간이 단축돼 가스시간이 부족해져 처리 효과에 영향을 미친다.
5, 입수 SS/BOD5
바이오시스템 활성 슬러지 중 MLVSS 비율은 입수 SS/BOD5와 큰 관계가 있는데, 입수 SS/BOD5가 높을 때 바이오시스템 활성 슬러지 중 MLVSS 비율은 낮고 반대로 높다.운영 경험에 따르면 SS/BOD가 1 이하일 때 MLVSS 비율은 50% 이상을 유지할 수 있으며 SS/BOD5가 5 이상이면 VSS 비율은 20~30% 로 떨어진다.활성 슬러지 중 MLVSS 비율이 낮을 때, 질화 효과 시스템을 보장하기 위해서는 반드시 비교적 높은 슬러지 연령을 유지해야 하며, 슬러지 노화 상황이 비교적 뚜렷하여 출수 SS가 기준치를 초과하게 된다.
6. 유독물질
유입된 오수에 강산, 강알칼리 또는 중금속 등 유독물질이 함유되어 있으면 활성 오니가 중독되어 처리 효능을 잃게 될 것이며, 심각한 경우 심지어 오니가 해체되어 오니가 침전되지 못하고 출수 부유물이 기준치를 초과하게 될 것이다.활성 슬러지 중독 문제를 해결하는 근본적인 방법은 상류 오염원에 대한 관리를 강화하는 것이다.
7, 온도
온도가 활성 진흙 작업에 미치는 영향은 매우 광범위하다.우선, 온도는 활성 슬러지 중 미생물의 활성에 영향을 줄 수 있으며, 겨울철 온도가 낮을 때 조절 조치를 취하지 않으면 처리 효과가 떨어진다.둘째, 온도는 이침지의 분리 기능에 영향을 줄 수 있다.만약 온도의 변화가 이침지에 이중류를 발생시켜 단류현상이 발생하게 된다;온도가 낮아지면 활성 슬러지가 점도가 높아져 침강 성능 등이 떨어진다.