Characteristics and Control of Microthrix Parvicella Bulking in Biological Nutrient Removal Plant

생물학적 영양소제거공정에서 Microthrix Parvicella에 의한 Bulking 특성 및 제어

Many BNR (Biological Nutrient Removal) plants have experienced a bulking problem, mainly due to the growth of filamentous organisms, particularly during the winter months. This study investigated the problem of bulking due to the growth of M. parvicella both at a full-scale municipal wastewater treatment plant and a pilot scale plant located in the C city. The full-scale facility was operated at a flow rate of $51,000m^3/d$, an F/M (Food-to-Microorganism) ratio of 0.12 kgBOD/kgMLVSS/d and an SRT (Solids Retention Time) higher than 25 days, respectively. This plant experienced bulking and foaming problems at low temperatures below $15^{\circ}C$ since it was retrofitted with the BNR system in 2003. The pilot plant employed had an identical process configuration as the full scale one and used the same wastewater source. It was operated at a flow rate of $3.8m^3/d$, temperatures between 10 to $25^{\circ}C$ and SRTs between 10 and 25 days. At full scale, the M. parvicella growth and SVI (Sludge Volume Index) patterns were studied in conjunction with temperature variations. At pilot scale, DO and SRT variations were also explored, in addition to the filamentous bacteria growth and SVI patterns. During the full-scale investigation, over a 3 year period, it was noted that the SVI was maintained within acceptable operational values (i.e. under 160) during the summer months. Moreover settling in the secondary clarifiers was good and was not affected by the presence of M. parvicella. In contrast, at low mean temperatures during winter, the SVI increased to over 300. Overall, as the temperature decreased, the predominance of M. parvicella became apparent. According to this study, M. parvicella growth could be controlled and SVI could drop under 160 by a change in operational conditions which involved an increase in DO concentration between 2 and 4 mg/L and a decrease in SRT to less than 20 days.

생물학적 영양소 제거공정의 하수처리장에서 운전온도가 낮은 겨울철 기간중 사상성 미생물에 의한 Bulking 문제가 발생하고 있다. 본 연구는 사상성 세균의 한 종류인 M. parvicella의 성장에 의한 Bulking 문제를 C시 하수처리장과 파일럿 시설을 이용하여 검토하였다. Full-scale 시설은 1일 처리용량이 $51,000m^3/d$이고 F/M비는 0.12 kgBOD/kgMLVSS/d이며 SRT는 25일 이상으로 운전되고 있었다. 본 시설은 2003년 생물학적 영양소 제거공정으로 전환된 이후 운전온도가 $15^{\circ}C$ 이하의 저온으로 운전될 때 Bulking과 그로 인해 반응조내 거품현상이 주기적으로 발생되어 왔다. 파일럿 플랜트는 Full-scale과 동일한 시스템 및 폐수를 이용하였으며 1일 처리용량은 3.8 톤이고 운전온도는 $10^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$이었으며 SRT는 10일에서 25일 사이로 운전되었다. Full-scale에서는 온도변화에 따른 M. parvicella 성장과 SVI 변화 양상이 검토되었다. 아울러 파일럿 시설에서는 DO와 SRT를 변화시키면서 그에 따른 Bulking 미생물의 성장과 SVI 변화 형태를 분석하였다. 3년간 Full-scale의 운전결과를 분석한 결과 여름철 기간은 SVI가 160 이하의 양호한 분포를 나타내는 가운데 M. parvicella에 의해 더 이상 침전효율이 저조한 결과를 나타내지 않고 있었다. 반면 낮은 운전온도에서는 SVI가 300 이상의 높은 값을 나타내었다. 본 연구결과 DO 농도를 2-4 mg/L로 운전하거나 SRT를 20일 이내로 유지하였을 경우 M. parvicella에 의한 Bulking 문제가 효과적으로 제어되었다.