Abstract
The purpose of this study is to examine the basis of design condition of existing treatment processes, namely, Extended Aeration Process, Conventional Activated Process, High Rate Aeration Process and Modified Aeration Process, by clarifying the correlations of influent wastewater concentration, hydraulic retention time, food-to-microorganism ratio and sedimentation of sludge, as well as to ascertain the feasibility of design, regardless of the existing design condition. In particular, this study made a priority investigation of hydraulic retention time and sludge sedimentation, because sludge sedimentation is the main factor$^{1)}$ which determines the operating conditions of existing treatment processes. Therefore, it is generally known that in case exceeds the sphere of design presented for each treatment, sludge bulking may occur. The results of Lesperance's test$^{1)}$, which formed the basis of design, showed the sphere of loading without security of sludge sedimentation, as in Fig. 1. The reason for sludge bulking in a certain condition, as above, is due to failure in application of optimum loading corresponding to each retention time by employing a few operating condition, which proved to be consecutively workable after years of trials and failures by Lesperance, for test conditions. However, the result of this test showed that in case of proper maintenance of loading. sludge sedimentation can be ensured under 120 SVI. Therefore, this study suggested hydraulic retention time and its corresponding optimum loading, and identified the hydraulic retention time as a determinant of sludge sedimentation. And. on the basis of these findings, this study suggested the feasiblity of UHR(Ultra High Rate), a new operating process, exceeding several times the applicable loading value of High Rate Aeration Process under one hour retention time which has not yet applied to the existing treatment processes.
본 연구는 유입수의 농도, 수리학적 체류시간 및 F/M비와 슬러지 첨전성과의 상관관계를 새롭게 명확히 밝혀 기존에 제시된 각 처리법 즉 장기포기법, 재래식 활성슬러지법, 고율 활성슬러지법 및 수정포기법의 설계조건이 도출된 원인을 밝히고 동시에 이들 기 제시된 설계조건에 관계없이 설계가 가능함을 확인하기 위한 연구이다. 본 실험은 특히 체류시간과 미생물의 침강성을 중심으로 고찰되었는데, 이는 슬러지의 침강성이 기존 각 처리법의 운전조건을 결정하는 주인자$^{1)}$이기 때문이다. 따라서 각각의 처리법에 대해 제시된 설계범위를 벗어날 경우 슬러지는 팽화하는 것으로 알려져 있으며, 설계의 기초를 제공한 Lesperance$^{1)}$의 실험결과에서도 침강성이 확보되지 않는 부하범위가 발생하는 것으로 나타냈다. 위와 같이 일정 조건에서 슬러지가 팽화하는 원인은 Lesperance가 이전 다년간의 실패와 시도로 밝혀진 연속운전이 가능한 것으로 밝혀진 몇몇의 운전조건을 실험조건으로 채용함에 따라 각각의 체류시간에 해당하는 최적의 부하가 적용되지 않았기 때문이다. 하지만 본 실험결과 부하를 적절히 유지할 경우, F/M비 $6.3kg-BOD/kg-MLSS{\cdot}day$ 이하, HRT 0.67hr 이하의 조건에서 슬러지의 침강성이 SVI치 120 이하로 확보될 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 체류시간과 그에 해당하는 최적 부하를 제시하였으며, 체류시간이 미생물의 침강성에 결정적 영향인자임을 밝히고, 아울러 본 실험결과를 근거로 이제까지 알려진 처리법에서는 적용된 바 없는 1시간 이하의 체류시간에서 고율 활성슬러지법의 적용 부하치를 수 배 능가하는 새로운 운전법 (UHR : Ultra high rate)도 가능함을 제시하였다.