활성슬러지 계산기 (F/M, SRT, HRT, SVI)

활성슬러지 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리

활성슬러지 공정을 운전할 때 가장 자주 확인하는 네 가지 지표인 F/M비, 수리학적 체류시간(HRT), 고형물 체류시간(SRT, 슬러지 일령), 슬러지 용적지수(SVI)를 한 번에 구합니다. 폭기조 부하가 적절한지, 미생물이 충분히 오래 머무는지, 침전지에서 슬러지가 잘 가라앉을지를 함께 판단할 수 있습니다.

계산 방법

• F/M = Q × BOD ÷ (V × MLSS), 단위는 kg BOD/kg MLSS·d입니다. 1 mg/L × 1 m³ = 1 g이므로 분자와 분모의 단위가 서로 맞습니다.
• HRT = V ÷ Q × 24 (시간)
• SRT = V × MLSS ÷ (Qw × Xw) (일), Qw는 잉여슬러지 인발량, Xw는 그 SS 농도입니다. 유출수로 빠지는 고형물은 무시합니다.
• SVI = SV30 × 1000 ÷ MLSS (mL/g), SV30은 1 L 메스실린더에서 30분 침전 후 슬러지 부피입니다.

원리

활성슬러지는 먹이와 미생물의 물질수지입니다. F/M비는 하루 유입 BOD 부하를 이를 분해할 미생물 양과 비교한 값으로, 너무 높으면 처리가 불완전하고 너무 낮으면 미생물이 굶주립니다. SRT는 계 안의 고형물 총량을 하루 제거량으로 나눈 평균 체류시간입니다. 질산화균처럼 느리게 자라는 미생물은 SRT가 짧으면 씻겨 나가므로 SRT가 핵심 설계·운전 인자입니다. SVI는 침전 후 슬러지 1 g이 차지하는 부피로, 작을수록 잘 압밀된 슬러지입니다.

예제 풀이

1. 입력값: Q 10,000 m³/d, BOD 200 mg/L, V 3,000 m³, MLSS 3,000 mg/L, Qw 100 m³/d, Xw 8,000 mg/L, SV30 250 mL/L입니다.
2. BOD 부하 2,000 kg/d, 미생물량 9,000 kg이므로 F/M = 0.222입니다.
3. HRT = 3,000 ÷ 10,000 × 24 = 7.2시간입니다.
4. 인발 고형물 800 kg/d이므로 SRT = 9,000 ÷ 800 = 11.25일입니다.
5. SVI = 250 × 1,000 ÷ 3,000 = 83.3 mL/g입니다.

결과 해석

표준 활성슬러지법의 교과서 범위는 대략 F/M 0.2~0.4, SRT 3~15일, HRT 4~8시간, MLSS 1,500~3,000 mg/L입니다. 장기폭기법은 F/M이 훨씬 낮고 SRT가 깁니다. SVI가 100 mL/g 이하이면 대체로 침강성이 좋고, 150 mL/g을 넘으면 슬러지 팽화(벌킹)를 의심합니다. 예제는 침강성이 양호한 전형적인 표준법 운전 상태입니다.

흔한 실수

• 어떤 식에는 MLVSS를, 다른 식에는 MLSS를 섞어 씁니다.
• 1차 침전 후 BOD와 원수 BOD를 혼동합니다.
• 유출 SS가 많은데 무시해 SRT를 과대평가합니다.

자주 묻는 질문

SRT와 HRT는 무엇이 다른가요?

HRT는 물이, SRT는 고형물이 머무는 시간입니다. 반송슬러지 덕분에 SRT가 HRT보다 훨씬 깁니다.

SRT를 늘리려면 어떻게 하나요?

잉여슬러지 인발량을 줄이면 됩니다. 보유량이 같을 때 인발량을 절반으로 줄이면 SRT는 두 배가 됩니다.

F/M비에는 MLSS와 MLVSS 중 무엇을 쓰나요?

살아 있는 미생물을 더 잘 나타내는 MLVSS를 쓰는 교재가 많습니다. 이 계산기는 MLSS 기준이므로 같은 기준의 목표값과 비교하셔야 합니다.

출처: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery, McGraw-Hill · APHA/AWWA/WEF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Method 2710