생물반응조 잉여슬러지량 설정 방법

수질관리기술사 108회 계산문제로서 생물반응조 인발량에 관한 문제가 출제되었다. 또한 생물반응조 운영실무에서 실제로 운영상황 모니터링을 하면서 탄력적으로 운영할 수 있는 인자는 잉여슬러지량 조절이 유일하다고 할 수 있다. 잉여슬러지량을 조절함으로서 생물반응조내 미생물량을 조절할 수 있고 미생물량을 조절함으로 오염원 유출농도를 효과적으로 제어하고 2차 침전조(하수처리시)에서 침전상황의 변화에도 직접적으로 영향을 줄 수 있기 때문이다. 따라서 잉여슬러지량을 적절하게 설정하는 것은 생물반응조 운영실무에 필수적이라 할 수 있고 꼭 숙지해야 한다고 생각된다. 

잉여슬러지량을 설계하는 것은 역시 물질수지식을 구성함으로 가능하다. 

기질(Substrate, S), 즉 오염원에 대해 물질수지식을 세웠던 생물반응조 성능 예측 모델과 다르게 해당 슬러지 인발 관련 모델은 생물반응조에 보유중인 미생물량(X, MLVSS농도)을 기반으로 물질수지식을 구성한다. 총 미생물 유출량을 (Qin-Qr)X로 통합하여 정의하였고 미생물 증식량에 대한 부분을 Michaelis-menten 모델의 미생물 증식속도를 응용하여 정리하였다. 

인발량 설정에 따른 생물반응조 미생물농도 제어 예시

 

해당 풀이 결과를 이용하여 적정 미생물 인발량을 설정하면 물질수지 범위내 미생물농도(X)에 대해 그래프를 그리면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다. 다음과 같은 방법으로 잉여슬러지 유출량을 설정하여 생물반응조내 미생물 농도를 제어할 수 있다.