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하수의 처리방법에는 물리적, 화학적, 생물학적 처리방법이 있는데 이들을 적당히 조합시켜 처리가 행해져야 한다. 하수 성분의 주체는 유기물이므로 유기물 제거에 대해서는 가장 경제적이고 확실한 처리방법으로 생물학적 처리가 주류를 이루고 있다. 생물학적 처리 방법은 하수 중에 존재하는 유기물 중에서 생물에 의해서 분해 가능한 유기물과 부유물질을 미생물을 이용하여 제거시키는 방법이다.

표준활성 슬러지법

하수처리 공법중 가장 많이 사용되는 방법이다.

최종침전지로부터 유입 하수량의 20~50%에 상당하는 활성슬러지를 포기조(활성슬러지조)로 반송하여 유입하수와 활성슬러지를 혼합한다. 그 후 5시간 정도 포기하여 최종침전지에서 슬러지를 분리하여 상등수를 방류하는 것이다. 이 방법은 침전성이 좋은 활성슬러지가 얻어지고 또한 정상적인 기능이 기대될 수 있는 공법이다.

흡착 및 산화 작용의 처리등이 원활하고, 합리적으로 이루어져야 하는등 고도의 운전기술을 필요로 하므로 비교적 대규모의 처리시설에 전문기술자가 상근하는 곳에 적당하다. BOD 제거율이 90%이상으로 투시도가 높으며 건설비가 적게 든다. 그러나, 포기용 동력이 비교적 많이 들고 잉여오니의 생성량이 많다.

단계식포기법 (STEP AERATION)

단계적 포기법은 폐수를 포기조의 전체 길이 4개 정도로 분할하여 유입시킨다.

반송유량은 선단(앞부분) 포기조에 보내어 포기조 입구에서 출구보다 지나치게 부하율이 증대되는 결점을 방지하기 위한 처리 공법이다.

실제로 운전시 1차 침전지 이후에 30분 정도의 중화조 설비하여 충격부하에 따른 미생물 영향을 줄일 수 있다. 또한, 반송 슬러지는 포기조 앞으로 반송하면서 유입수는 포기조 흐름 방향으로 수 개조로 나누어 유입시키는 방법으로 포기조내 오염 부하량을 균등화시키므로 처리효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. F/M 비는 0.2~0.4 정도이고 BOD 용적부하는 0.4~1.4 정도이다.

장기포기법 (EXTENDED AEARTION)

장기포기법은 활성오니법의 변법의 일종으로 표준적인 방법보다 포기시간이 길고 (18~36 시간) BOD 용적부하가 적으며, 포기조내의 MLSS가 높게 유지되는 것이 특징이다. 이것은 잉여슬러지의 생산량이 적고, 유입수량 및 부하변동에 강한 장점을 지니고 있는 반면, 동력비의 소모가 많은 단점이 있다.

또한, 장기 포기법은 SRT 를 충분히 길게 유지해서 잉여슬러지를 최소화하는 공법으로 분해가능한 유기물은 내생호흡 단계에서 제거하도록 설계한다. 포기시간은 12-24 hr, F/V비는 0.2, F/M 비는 0.05 이하로 소규모 처리시설에 적합하며 반송률은 50 ~50 %, MLSS는 3500~5000 mg/l 이다.

접촉안정법 (CONTACT STABILIZATION)

접촉안정법은 접촉조에서 1차 침전지의 유출수를 약 30분간 접촉시켜 산화한다. 그 후 침전지에서 고액 분리시켜 분리된 슬러지를 안정조로 보내 3~7 시간 재포기해서 슬러지를 활성, 안정화시킨다. MLSS 농도는 접촉조에서 2000mg/l, 안정조에서 20,000 mg/l 정도이며 슬러지가 미세하여 탈수와 침전성이 나쁘다. 활성슬러지는 F/M 비를 적당히 유지하면서 응집 및 흡착작용에 의해 플럭(floc)형성이 현저하게 높아진다.

접촉안정법은 활성슬러지를 하수와 약 20 - 60 분간(유량기준) 접촉조에서 포기, 혼합하여 활성슬러지에 의해 유기 영양물을 흡수, 흡착 제거시켜, 이것을 최종침전지에서 침전시킨다. 그래서 활성슬러지를 안정조에서 3 - 6시간 포기하여 흡수, 흡착된 유기물을 산화시키고 새로운 미생물을 생성해내는 방법으로 유기물의 상당량이 콜로이드 상태로 존재하는 도시하수를 처리하기 위하여 개발되었다.

산화구법 (OXIDATION DITCH)

산화구법은 장기포기법의 일종으로 타원형 산화지에 폐수를 전처리 없이 유입한 후 기계식으로 24시간 이상 포기시켜 질산화 반응까지하여 처리한다. 산화구는 수심 1~1.6 m, 폭은 수심의 1~1.2 배, 유속은 0.4m/sec 정도로 BOD 2000 mg/l 이하에 적합하며, 운전이 편리하고 악취가 없어 주거지역에서도 설치할 수 있다.

또한 포기조는 타원모양의 유로를 갖는 형상으로 유속은 대체로 0.25 - 0.35 % 로 유지되고 질산화 탈질이 1개의 포기조내에서 진행된다는 장점을 가지고 있다. 특히, 이 방법에서는 사용되는 포기조는 브러쉬(brush) 형상으로 시간당 산소공급 능력은 1.0~1.4Kg O2/HP 이며, 이 포기기 1 대당 최대 폭은 약 7.5m 정도이다.

살수여상법 (TRICKING FILTER TREATMENT)

살수여상법 (TRICKING FILTER TREATMENT) 살수여상법은 여과재, 하부 배수시설, 살수분배기로 구성된다.

살수분배기에 의해 살포되어 하수는 여상에 충진되어 있는 잡석이나 Plastic재 등의 여재표면을 따라 흐르면서 여재표면에 형성된 미생물 막과 접촉한다. 하수중의 부하변동에 강하고 반송 슬러지가 없어 조작이 간편하다는 장점이 있으나, 취기발생 및 시설면적이 넓게 소요된다는 단점이 있다. 살수여상법의 처리방식에는 표준살수 여상법과, 고속살수 여상법이 있고, 일반적으로 전자는 고도처리, 후자는 보통 처리이다.

표준살수여상법은 BOD 부하를 낮게 설정해 운전하기 때문에 정화효율이 우수하고 질산화가 진행된 처리수를 얻을 수 있지만, 넓은 부지면적을 필요로 하는 단점이 있다. 한편 고속살수여상법은 살수부하가 크기 때문에, 용지면적의 절감은 되지만 처리수질은 전자보다 나쁘다. 또한, 고속살수여상법은 원칙으로 높은 반송을 행함으로서 다음과 같은 장점이 있다.

유입폐수의 유량, 온도, 유독물질의 영향을 받는 것이 적다.
살수기의 자동운전이 용이하다.
여상 파리의 발생, 비산이 방지된다.
악취의 발생이 방지된다.

회전 원판법 (RBC : ROTATING BIOLOGICAL REACTOR)

회전원판법은 직경 2 - 5m인 주로 프라스틱제의 원판체를 여러장 겹쳐 수평 방항의 축(Shaft)에 15~ 30mm 간격으로 고정시켜, 원판표면적의 총 40%가 수중에 침적되도록 수조에 설치된다. 축에 고정된 판들은 Shaft와 천천히 회전하면서 수중과 공기중을 교대로 접촉함으로서, 원판표면에 부착된 1~3 mm의 미생물막에 의해 하수중의 유기물질을 흡착하여 산화 및 동화작용을 통해 정화시킨다. 회전원판법은 반응조에 저류된 폐수면보다 약간 높게 설치된 수평 회전축에 1백여매의 원판을 수직으로 고정시켜 만든다. 이 원판 표면의 흠에 미생물막이 형성되어 그 회전 장치가 회전하여 반응조에 적실때, 미생물이 유기물을 섭취하고 그 부분이 대기중에 노출시에는 공기중의 산소를 전달받아 호기성 조건에서 폐수를 처리하는 공법이다.

RBC공법의 특징

질소 제거가 가능하며 저 농도에서 고 농도의 BOD 처리가 가능하다.
잉여슬러지의 생산량이 적으며, 충격 부하에도 잘 적응한다.
포기와 반송슬러지가 필요없고, 동력비가 싸며 운전도 용이하다.
DO는 최소한 0.5-1mg/l 이상 유지해야 한다.
회전원판의 미생물층이 백색을 띨 때는 Beggiatoa, Thiothrix 등이 과잉 번식된다.