토목기사 하수처리 방법 — 활성슬러지와 생물막

하수처리 방법은 처리 원리에 따라 물리적, 생물학적, 화학적 처리로 나뉜다. 물리적 처리는 스크린, 침사지, 침전지처럼 크기와 무게 차이로 오염물을 걸러낸다. 생물학적 처리는 미생물이 유기물을 분해하는 힘을 이용하며, 활성슬러지법과 생물막법이 대표적이다. 화학적 처리는 응집, 탈인, 소독처럼 약품과 산화제를 쓴다.

활성슬러지법은 미생물을 폭기조 안에 부유시켜 유기물을 분해하는 부유법이다. 하수는 폭기조로 들어가 산소와 섞인 뒤 2차 침전지로 가고, 가라앉은 슬러지 일부는 폭기조로 반송되며 남는 잉여슬러지는 슬러지 처리로 보낸다. 이 가운데 장기폭기법은 1차 침전지를 생략하는 경우가 많지만, 폭기조와 2차 침전지, 슬러지 반송으로 이어지는 기본 흐름이 표준 활성슬러지법과 같아 흐름도가 같은 공법으로 출제된다. 산화구법, 접촉안정화법, 계단식폭기법, 회분식 공법도 활성슬러지법을 변형한 부유법이지만, 반응조 구성과 운전 방식이 달라 흐름도는 서로 다르다.

생물막법은 미생물이 여재 표면에 부착해 생물막을 만들고, 하수가 그 표면을 지나면서 유기물을 분해하는 고정화 방식이다. 살수여상법은 여재층 위에 하수를 뿌려 생물막과 접촉시키고, 회전원판법은 수면에 설치한 원판이 회전하면서 부착 미생물을 공기와 하수에 번갈아 노출시킨다. 호기성여상법도 여재 표면의 생물막을 이용하므로 부유법이 아니라 생물막법으로 분류한다. 생물막법은 미생물이 여재에 고정되어 있어 활성슬러지법보다 유량 증가와 충격 부하에 대응하기 쉽고, 운전이 비교적 간단하고 여러 단으로 나누어 운전할 수 있으며 미생물 분포가 다양하다.

미생물의 성장곡선은 지연기, 대수기, 정지기, 내호흡기로 나뉜다. 대수기에는 기질이 충분하고 세포 수가 적어 미생물이 가장 빠르게 증식하므로 유기물 분해속도도 가장 빠르다. 정지기에는 기질이 줄어 증식과 사멸이 균형을 이루고, 내호흡기에는 기질이 부족해 미생물이 자기 몸을 분해한다.

활성슬러지 공법의 MLSS는 폭기조 안 혼합액의 부유 고형물 농도로, 미생물 농도를 간접적으로 보여 준다. 유입수의 부유물은 SS, 방류수의 부유물도 SS로 부르지만, MLSS는 폭기조 안의 미생물 덩어리를 뜻하므로 구분한다. 처리 방법을 고를 때는 목표 수질, 입지 조건, 방류 수역의 이용 상황, 슬러지 처리와 유지관리 조건을 본다. 송수량과 관종은 관거 설계 요소이지 처리 공정 선택의 직접 기준이 아니다.