개념 한 쪽
수질환경기사 산화구법공정 — F/M비와 슬러지 생성량
이 개념의 세트 문항은 활성슬러지 계열 운전 계산으로 묶여 있다. F/M비와 수리학적 체류시간, 유기물부하, 슬러지 생성량, 슬러지 체류시간, 영양염류 첨가량을 차례로 익힌다.
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뜻
F/M비는 유입 BOD 부하량을 포기조 내 MLSS 총량으로 나눈다. F/M = (Q × S0) / (V × X)이고, 수리학적 체류시간 θ를 쓰면 V = Q × θ이다. 폐수량 2,400m³/일, BOD 300mg/L, 체류시간 θ = 6시간이면 포기조 용량은 600m³이고, F/M비 0.4를 유지하려면 MLSS는 3,000mg/L가 된다. mg/L와 g/m³는 같은 값으로 다룬다.
유기물부하는 F/M비와 같은 식을 쓴다. L = (Q × S0) / (V × X)이므로 X = (Q × S0) / (L × V)로 역산한다. 폐수량 2,000m³/일, BOD 200mg/L, 체류시간 6시간이면 용량은 500m³이고, 유기물부하 0.2kg BOD/kg MLVSS·일에서 MLVSS는 4,000mg/L가 된다.
슬러지 생성량은 미생물 합성량을 내생분해 보정으로 나눈 형태로 구한다. P_x = Y × Q × (Si − Se) / (1 + Kd × θc)이다. 폐수량 10,500m³/일, 유입 BOD 200mg/L, 유출 BOD 20mg/L이면 제거 BOD량은 10,500 × 180 = 1,890,000g/일, 즉 1,890kg/일이다. 여기에 Y 0.6을 곱하면 1,134kg/일이고, Kd 0.05/일과 슬러지 체류시간 10일로 내생분해를 보정한 1 + 0.05 × 10 = 1.5로 나누면 756kg/일이 된다.
슬러지 체류시간은 포기조 내 고형물량을 하루 배출 고형물량으로 나눈다. SRT = (V × X) / (Qw × Xr)이다. 포기조 500m³, MLSS 3,000mg/L이면 조 내 고형물은 1,500kg이고, 1% 농도의 슬러지를 30m³/일 배출하면 하루 배출량은 300kg이므로 SRT는 5일이다.
영양염류는 BOD:N:P = 100:5:1 비율로 정한다. 에탄올은 ThOD 계수 약 2.08을 적용해 BOD로 환산한다. 에탄올 100mg/L, 폐수량 10,000m³/일이면 BOD 부하량은 약 2,080kg/일이고, BOD:N:P = 100:5:1이면 질소 104kg/일, 인 20.8kg/일이 필요하다. BOD 300mg/L, 질소 5mg/L, 폐수량 500m³/일이면 필요한 질소는 15mg/L이고 부족량은 10mg/L이다. 요소의 질소 함유율 28/60을 적용하면 요소는 약 10.7kg/일 필요하다.
예제
선지 판단은 F/M비의 분자와 분모, 유기물부하와 MLVSS의 관계, 슬러지 생성량의 내생분해 보정 계산, SRT의 분모, 영양염류 비율 적용 순서에서 갈린다. F/M비에서 Q × S0와 V × X의 자리를 바꾸거나 체류시간을 일 단위로 바꾸지 않은 선지가 틀린다. 슬러지 생성량에서 내생분해 보정 1 + Kd × θc를 적용하지 않은 선지도 어긋난다. SRT에서 배출 슬러지 농도를 반영하지 않은 선지, 에탄올 농도를 환산 없이 BOD로 본 선지도 성립하지 않는다.
자주 묻는 물음
- F/M비와 유기물부하는 어떻게 계산하나요?
- F/M비는 (Q × S0) / (V × X)로 계산하고, 체류시간 θ가 주어지면 V = Q × θ로 용량을 먼저 구합니다. 폐수량 2,400m³/일, BOD 300mg/L, 체류시간 6시간이면 용량은 600m³이고, F/M비 0.4에서 MLSS는 3,000mg/L가 됩니다. 유기물부하도 같은 식을 써서 X = (Q × S0) / (L × V)로 MLVSS를 역산합니다.
- 슬러지 생성량과 슬러지 체류시간은 어떻게 구하나요?
- 슬러지 생성량은 P_x = Y × Q × (Si − Se) / (1 + Kd × θc)로 구합니다. Y 0.6, 폐수량 10,500m³/일, 유입 BOD 200mg/L, 유출 BOD 20mg/L, Kd 0.05/일, 슬러지 체류시간 10일이면 1,134kg/일을 1.5로 나누어 756kg/일입니다. 슬러지 체류시간은 SRT = (V × X) / (Qw × Xr)로 구하며, 포기조 고형물 1,500kg을 하루 배출량 300kg으로 나누면 5일입니다.
- 영양염류 첨가량은 어떻게 정하나요?
- BOD:N:P = 100:5:1 비율로 필요한 질소와 인의 양을 정합니다. 에탄올은 환산 계수로 BOD 부하량을 구한 뒤 비율을 적용합니다. BOD 300mg/L, 질소 5mg/L, 폐수량 500m³/일이면 질소 부족량은 10mg/L이고, 요소의 질소 함유율 28/60을 적용하면 요소는 약 10.7kg/일 필요합니다.
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