一体化污水处理设备AO工艺，中桥启明

오늘 제가 여러분께 소개해 드릴 AO 공정은 저희 프로젝트에서 실제로 사용되는 처리 공정입니다. 주로 일일 처리 용량 200세제곱미터의 식품 생산 폐수를 처리하는 데 사용됩니다.

AO(혐기성-호기성) 공정은 통합 하수 처리 장비에 널리 적용되는 성숙하고 효율적인 생물학적 하수 처리 기술입니다. 혐기성 탈질 및 호기성 분해 공정을 단일 통합 장치로 통합하여 구조가 컴팩트하고 작동이 안정적이며 처리 효율이 높고 적응성이 강한 것이 특징입니다. 이 공정은 주로 생활 하수, 소규모 산업 폐수 및 기타 저농도-중농도 폐수를 처리하는 데 사용되며, 폐수 내 유기 오염 물질, 질소, 인 및 기타 유해 물질을 효과적으로 제거하여 관련 국가 배출 기준을 충족하고 폐수의 재활용 및 무해 처리를 실현합니다. 다음은 통합 하수 처리 장비의 AO 공정 흐름에 대한 자세한 소개로, 각 단위의 기능, 공정 원리 및 작동 특성을 포함합니다.

통합 하수 처리 장비의 AO 공정 전체 공정 흐름은 다음과 같습니다. 조정조 → 부상 분리조 → (가수분해 산화조 1 → 가수분해 산화조 2 → 1차 침전조) → (혐기성조 → 호기성조 1 → 호기성조 2) → (호기성조 3 → 호기성조 4) → 2차 침전조 → 정수조 → 방류수 배출입니다. 공정 흐름에서 괄호 안에 표시된 부분은 통합 장비의 핵심 구성 요소이며, 단일 장치 본체에 통합 및 설치되어 바닥 면적을 줄이고 운송, 설치 및 운영 관리를 용이하게 한다는 점을 강조해야 합니다.

공정의 첫 번째 단계는 조정조로, 통합 하수 처리 장비의 중요한 전처리 단위입니다. 일상 생활이나 산업 생산에서 발생하는 폐수는 pH 값, 온도, 오염 물질 농도 및 기타 지표의 변동이 크고 수질과 수량이 불안정한 경우가 많습니다. 조정조의 주요 기능은 유입되는 폐수를 수집하고 수량을 조절하며 수질을 균형 있게 하여 후속 처리 장치가 안정적인 작업 조건에서 작동하도록 보장하는 것입니다. 조정조에서는 교반 장치에 의해 폐수가 완전히 혼합되어 수질 및 수량의 갑작스러운 변화가 후속 공정에 미치는 영향을 줄이고 처리 장비의 과부하 작동을 방지하며 전체 AO 공정의 효율적인 작동을 위한 견고한 기반을 마련합니다. 이 외에도 조정조는 폐수 내 일부 큰 입자 불순물을 침전시켜 후속 처리 단계의 부담을 줄일 수 있습니다.

조정조에서 폐수가 조절된 후, 통합 장치의 핵심 전처리 장비인 부상 분리조로 들어갑니다. 부상 분리조는 용존 공기 부상 원리를 사용하여 용존 공기 시스템을 통해 다수의 미세 기포를 생성합니다. 이 기포는 폐수 내 부유 고형물, 유분 및 기타 경량 오염 물질에 부착되어 오염 물질이 수면으로 떠올라 스컴을 형성합니다. 그런 다음 스컴 스크래퍼 장치에 의해 스컴이 긁혀 나와 오염 물질을 물에서 분리하는 목적을 달성합니다. 부상 처리는 폐수 내 부유 고형물(SS) 및 유분 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 폐수 내 화학적 산소 요구량(COD) 및 생물학적 산소 요구량(BOD)도 어느 정도 감소시킬 수 있습니다. 이 단계는 기름과 더 많은 부유 고형물을 포함하는 폐수 처리에 특히 중요하며, 과도한 오염 물질로 인해 후속 생물학적 처리 장치가 막히거나 처리 효율이 감소하는 것을 방지할 수 있습니다.

부상 분리조의 전처리 후, 폐수는 가수분해 산화조 1, 가수분해 산화조 2 및 1차 침전조로 구성된 통합 핵심 장치로 들어갑니다. 이 장치는 주로 폐수의 생분해성을 개선하고 유기 오염 물질의 일부를 제거하여 후속 혐기성 및 호기성 처리에 유리한 조건을 조성하는 데 사용됩니다. 가수분해 산화 공정은 온화한 조건에서의 혐기성 생물학적 반응 공정으로, 엄격한 혐기성 환경과 높은 에너지 소비가 필요하지 않습니다. 가수분해 산화조 1과 가수분해 산화조 2에서는 다수의 가수분해 산화균이 충진재에 부착됩니다. 이 박테리아는 폐수 내 고분자 유기물(예: 전분, 셀룰로오스, 단백질 등)을 호기성 미생물에 의해 쉽게 분해되는 저분자 유기물(예: 아세트산, 프로피온산, 부티르산 등)로 분해합니다. 동시에 가수분해 산화 공정은 폐수의 pH 값을 낮추고 수질의 산염기 균형을 조절하며 후속 호기성 미생물의 수질 적응성을 향상시킬 수 있습니다. 이 외에도 가수분해 산화 공정은 폐수 내 COD 및 BOD의 일부를 제거하여 후속 호기성조의 처리 부하를 줄일 수 있습니다.

2단계 가수분해 산화조 처리가 끝난 후, 폐수는 1차 침전조로 흘러 들어갑니다. 1차 침전조의 주요 기능은 가수분해 산화 공정에서 생성된 응집성 물질과 잔류 부유 고형물을 침전시키는 것입니다. 중력 작용 하에 폐수 내 고체 입자는 탱크 바닥에 침전되어 슬러지를 형성하며, 슬러지 배출 장치를 통해 정기적으로 배출됩니다. 침전 후의 상등액은 추가 처리를 위해 후속 혐기성조로 들어갑니다. 1차 침전조의 설치는 폐수 내 고체 오염 물질을 효과적으로 제거하고, 후속 혐기성 및 호기성조의 슬러지 축적을 방지하며, 생물학적 처리 공정의 원활한 작동을 보장할 수 있습니다. 1차 침전조에서 배출된 슬러지는 수집 후 균일하게 처리하여 2차 오염을 방지할 수 있습니다.

1차 침전조에서 처리된 폐수는 AO 공정의 혐기성 구역, 즉 혐기성조로 들어가며, 이는 통합 장비의 탈질 핵심 단위입니다. 혐기성조는 혐기성 환경(용존 산소 함량 0.5mg/L 미만)에 있으며, 탱크 내에 다수의 탈질균이 배양됩니다. 탈질균은 폐수 내 유기물을 탄소원으로 사용하고, 후속 호기성조에서 생성된 질산성 질소(NO3-N) 및 아질산성 질소(NO2-N)(내부 환류 시스템을 통해 혐기성조로 환류됨)를 전자 수용체로 사용하여 탈질 반응을 수행합니다. 이 과정에서 질산성 질소와 아질산성 질소는 질소 가스(N2)로 환원되어 대기 중으로 배출되어 폐수 내 총 질소(TN) 제거를 실현합니다. 혐기성조에는 교반 장치가 장착되어 폐수, 반환 슬러지 및 환류액이 완전히 혼합되도록 하여 탈질균에게 좋은 반응 환경을 제공합니다. 탈질 반응에 필요한 탄소원은 주로 가수분해 산화 공정에서 생성된 저분자 유기물에서 공급되므로, 추가 탄소원 요구량을 줄여 운영 비용을 절감할 수 있습니다.

혐기성조에서의 탈질 처리 후, 폐수는 호기성 구역으로 흘러 들어가며, 이는 4단계 호기성조(호기성조 1, 호기성조 2, 호기성조 3, 호기성조 4)로 구성됩니다. 호기성 구역은 AO 공정에서 유기 오염 물질 분해 및 질산화의 핵심 단위이며, 통합 장비의 핵심 부분입니다. 4단계 호기성조는 직렬로 배치되며, 각 호기성조에는 통기 장치가 장착되어 탱크에 지속적으로 공기를 공급하여 탱크 내 높은 용존 산소 함량(일반적으로 2-4mg/L)을 유지하고 호기성 미생물의 성장 및 번식에 좋은 호기성 환경을 조성합니다.

4단계 호기성조에서는 다수의 호기성 미생물(종속영양균, 질산화균 등 포함)이 생물학적 충진재에 부착됩니다. 종속영양균은 폐수 내 유기물을 영양분으로 사용하여 호기성 호흡을 수행하고, 유기 오염 물질을 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 분해하여 폐수 내 COD 및 BOD를 제거합니다. 호기성 구역의 COD 제거율은 85% 이상, BOD 제거율은 90% 이상에 달하여 폐수 내 유기 오염 물질을 효과적으로 기준치 이하로 분해할 수 있습니다. 동시에 호기성조의 질산화균은 질산화 반응을 수행하여 폐수 내 암모니아성 질소(NH3-N)를 질산성 질소(NO3-N) 및 아질산성 질소(NO2-N)로 산화시킵니다. 이 질산염과 아질산염은 내부 환류 시스템을 통해 혐기성조로 환류되어 탈질 반응에 참여하여 완전한 질소 제거 사이클을 형성합니다.

호기성조의 4단계 직렬 설계는 계층적 처리 방식을 채택하여 유기 오염 물질의 점진적 분해와 질산화 반응의 단계적 완료를 실현할 수 있습니다. 폐수 내 유기 오염 물질 농도는 4개의 호기성조를 통과하면서 점차 감소하고 질산화 반응이 더 충분합니다. 이 설계는 처리 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 공정의 안정성을 향상시킵니다. 유입 폐수의 수질 및 수량 변동이 있더라도 4단계 호기성조는 여전히 안정적인 처리 효과를 보장할 수 있습니다. 이 외에도 각 호기성조의 통기 장치는 균일 통기 설계를 채택하여 탱크 내 용존 산소가 균일하게 분포되도록 하고, 사각 지대 발생을 방지하며, 호기성 미생물이 폐수 및 오염 물질과 완전히 접촉하도록 하여 분해 효율을 향상시킵니다.

4단계 호기성조 처리가 끝난 후, 폐수는 통합 장치의 고액 분리 장치인 2차 침전조로 들어갑니다. 2차 침전조의 주요 기능은 폐수 내 활성 슬러지(다수의 호기성 미생물을 포함)를 처리된 물과 분리하는 것입니다. 중력 작용 하에 활성 슬러지는 탱크 바닥에 침전되어 과잉 슬러지를 형성하며, 슬러지 배출 장치를 통해 정기적으로 배출됩니다. 침전된 활성 슬러지의 일부는 반환 슬러지 시스템을 통해 혐기성조 및 호기성조로 반환되어 탱크 내 미생물 농도를 유지하고 생물학적 처리 공정의 정상적인 작동을 보장합니다. 고액 분리 후의 상등액은 정수조로 흘러 들어가는 처리된 깨끗한 물입니다.

정수조는 통합 하수 처리 장비의 최종 저장 및 안정화 장치입니다. 처리된 깨끗한 물은 정수조에 저장되며, 물리적 침전 및 통기를 통해 수질이 더욱 안정화됩니다. 정수조에는 수질 감지 장치가 장착되어 처리된 물의 수질 지표(예: COD, BOD, SS, NH3-N, TN 등)를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 수질이 배출 기준을 충족하는 경우에만 방류관을 통해 배출됩니다. 이 외에도 정수조의 깨끗한 물은 녹지 관개, 도로 청소, 화장실 물 내림 등 다른 용도로 재사용될 수 있어 물 자원의 재활용을 실현하고 물을 절약할 수 있습니다.

AO 공정을 채택한 통합 하수 처리 장비는 위의 모든 처리 단위를 단일 장치 본체에 통합하여 많은 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 장비의 레이아웃이 컴팩트하고 바닥 면적이 작아 주거 지역, 소규모 공장, 농촌 지역 등 공간이 제한된 경우에 적합합니다. 둘째, 장비 설치 및 디버깅이 용이하며 현장 운송 후 신속하게 가동할 수 있어 건설 기간 및 건설 비용을 절감할 수 있습니다. 셋째, 공정 작동이 안정적이고 처리 효과가 신뢰할 수 있으며 유입 수질 및 수량 변동에 대한 적응성이 강합니다. 넷째, 장비의 에너지 소비 및 운영 비용이 낮으며, 일일 운영에는 소량의 전기 및 화학 물질만 소비되어 장기 운영에 적합합니다. 마지막으로, 장비의 슬러지 발생량이 적고, 슬러지는 간단한 탈수 처리를 통해 무해하게 처리할 수 있어 슬러지로 인한 환경 오염을 줄일 수 있습니다.

결론적으로, 통합 하수 처리 장비의 AO 공정은 효율적이고 안정적이며 경제적인 하수 처리 기술입니다. 전처리, 가수분해 산화, 혐기성 탈질, 호기성 분해 및 고액 분리의 합리적인 조합을 통해 폐수 내 다양한 오염 물질을 효과적으로 제거하고 폐수의 기준치 배출 및 재활용을 실현할 수 있습니다. 이 공정은 하수 오염 문제를 해결할 뿐만 아니라 물 자원을 절약하여 생태 환경 보호와 지속 가능한 발전을 촉진하는 데 중요한 실질적인 의미를 갖습니다. 하수 처리의 다양한 분야에 널리 사용되며 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다.