빠른 답변: 토지가 확보되고 하루 동안 부하 변동이 심할 때는 SBR을 선택한다. 기존 탱크를 업그레이드하면서 침전지를 추가할 수 없을 때는 MBBR을 선택한다. 방류 기준이 엄격하거나 물을 재이용할 예정이고 막과 막을 세척할 공기에 비용을 지불할 수 있을 때는 MBR을 선택한다. 세 가지 모두 여전히 탈수해야 하는 폐슬러지를 발생시킨다.
세 가지 과정을 각각 한 단락으로 설명
SBR — 연속 회분식 반응조. 하나의 탱크가 모든 것을 순차적으로 처리합니다. 미국 EPA 팩트 시트에는 다섯 단계가 나열되어 있습니다: 아이들, 필, 리액트, 세틀, 드로우폭기, 침전 및 데칸팅이 동일한 용기에서 서로 다른 시간에 이루어지므로 별도의 침전조가 없고 반송 슬러지 펌핑도 없습니다. 제어는 타이머와 레벨 스위치로 이루어집니다.
MBBR — 이동층 생물막 반응조. 작은 플라스틱 담체로 채워진 폭기조. 박테리아는 각 담체의 보호된 내부 표면에 생물막으로 성장하므로, 슬러지 재순환 없이도 생물량이 탱크 내에 유지된다. 담체는 출구의 스크린에 의해 반응조 내에 유지된다. 탈리된 고형물은 하류에서 제거되며, 일반적으로 침전조나 DAF 장치에 의해 처리된다.
MBR — 막 생물 반응기. 활성슬러지 공정에서 2차 침전지를 마이크로 또는 한외여과 막으로 대체한 것으로, 이 막은 폭기조에 침지되거나 사이드스트림에 위치한다. EPA 막 생물반응기 팩트 시트는 약 1 마이크론, 이는 MBR 유출수가 본질적으로 부유 고형물과 대부분의 박테리아가 없다는 것을 의미합니다.
각각 잘하는 것
SBR: 작은 설치 면적에서의 유연성
EPA 팩트 시트는 SBR이 균등화, 1차 침전, 생물학적 처리 및 2차 침전을 단일 용기에서 결합하며, 최소한의 설치 면적과 침전조 제거로 인한 잠재적 자본 절감 효과를 제공한다고 평가합니다. 같은 문서에 인용된 설계 값은 다음과 같습니다. 도시 하수는 4시간 주기, 산업 폐수는 4~24시간, 저수위에서 MLSS가 2,000–4,000 mg/L인 경우.
사이클 길이는 제어판에서 변경할 수 있기 때문에, SBR은 짧게는 3.5시간의 접촉 안정화 모드에서 길게는 18~36시간의 연장 폭기 모드까지 운전할 수 있습니다. 이 때문에 교대조나 계절에 따라 부하가 변하는 공장에 적합합니다. BOD 제거율은 일반적으로 85–95%, 그리고 팩트 시트에 인용된 공급업체들은 BOD와 TSS가 10 mg/L 미만임을 보장합니다.
MBBR: 동일한 탱크에서 더 많은 용량
캐리어는 탱크 용량을 늘리지 않고 바이오필름 표면을 추가합니다. 표준 Kaldnes K1 캐리어는 대략 캐리어 1세제곱미터당 보호 표면적 500m², 그리고 원자로는 일반적으로 최대 탱크 용량의 약 67–70% 따라서 담체는 여전히 순환할 수 있다(Rusten et al., 2006). 탱크를 담체로 절반까지 채우면 콘크리트를 건드리지 않고도 유효 바이오매스 인벤토리가 몇 배로 증가한다.
기존 플랜트가 과부하 상태이고 두 번째 폭기조를 설치할 공간이 없을 때 MBBR이 일반적인 선택인 이유가 바로 여기에 있습니다. 또한 생물막이 부착되어 있어 부유성 플록처럼 씻겨 나가지 않기 때문에 충격 부하도 잘 처리합니다. 대가는 자체 고형물을 침전시키지 못한다는 점입니다. 여전히 침전조, DAF 또는 여과 단계가 필요하며, 탈수 단계에 도달하는 슬러지는 기존의 폐활성슬러지보다 더 가볍고 농축하기 어렵습니다.
MBR: 가장 깨끗한 물과 가장 작은 탱크
EPA 팩트 시트는 BOD를 약 150–280 mg/L에서 1–2 mg/LTSS는 약 170–250 mg/L에서 1–3 mg/L조지아주의 한 정수장에서는 암모니아성 질소를 0.3mg/L 이하로 낮추었으며, 유출수의 평균 탁도는 0.3 NTU였다. 막이 반응조 내의 모든 생물량을 유지하기 때문에 MLSS는 침전조 기반 정수장보다 훨씬 높게 운전할 수 있어, 탱크 용적과 수력학적 체류 시간을 줄일 수 있다.
동일 문서에서 나온 두 가지 주의 사항. 최대 유량은 다음과 같이 유지되어야 합니다. 평균의 1.5–2배 이하막은 침전조처럼 수압 서지를 견딜 수 없기 때문에 일반적으로 균등화 탱크가 필요합니다. 그리고 스카우어 공기도 상당합니다: 한 플랜트에서는 평균 1,800 kWh/백만 갤런 멤브레인 스커어 블로어만으로도 기존 플랜트의 폭기 필요 공기량의 약 두 배를 사용합니다. 멤브레인 보증 기간은 3년에서 10년입니다.
나란히 비교
| 크라이테리언 | SBR | MBBR | MBR |
|---|---|---|---|
| 별도 분리기가 필요함 | 아니요 | 예 (또는 DAF) | 아니요 — 멤브레인 |
| 풋프린트 | 작은 | 소형; 기존 탱크에 적합 | 가장 작은 |
| 방류수 TSS | <10 mg/L 일반적 | 클래리파이어에 따라 다릅니다 | 1–3 mg/L |
| 부하 변동에 대한 내성 | 높음 (주기 조절 가능) | 높음(부착 생물량) | 보통; 이퀄라이제이션이 필요함 |
| 에너지 | 보통 | 보통 | 최고 (멤브레인 스코어 에어) |
| 소모품 | 번역할 내용을 보내주세요. | 캐리어 (장수명) | 멤브레인, 세정 화학물질 |
| 운영자 기술 | 타이머 및 밸브 | 낮음 | 높음 |
| 최적 적합 | 가변 하중, 그린필드 부지 | 개조, 용량 업그레이드 | 재사용, 엄격한 제한, 토지 없음 |
네 가지 질문으로 결정하는 방법
- 허가증은 무엇을 요구합니까? TSS가 5 mg/L 미만이어야 하거나, 물이 냉각 또는 공정 보충수로 재이용될 경우, MBR은 별도의 3차 필터 없이 이 수준에 도달하는 세 가지 방법 중 유일한 방법입니다.
- 기존 탱크가 있나요? 그렇다면 과부하 상태인 경우 MBBR 담체를 추가할 수 있습니다. MBR로 전환하는 것도 가능하지만 새로운 스크린, 멤브레인 및 블로워가 필요합니다.
- 흐름은 얼마나 안정적인가요? 배치 생산, 계절성 공장 및 세척 피크가 있는 식품 공장은 SBR을 선호합니다. 부하가 많을 때는 주기를 길게 하고, 적을 때는 짧게 할 수 있기 때문입니다.
- 누가 그것을 운영할 것인가? MBR은 막간 압력, 화학 세정 및 파울링을 이해하는 사람이 필요합니다. MBBR은 체와 공기 분배를 확인하는 것 외에는 거의 아무것도 필요하지 않습니다.
아무도 브로슈어에 넣지 않는 부분: 슬러지
세 가지 공정 모두 용존 유기물을 바이오매스로 전환하며, 이 바이오매스는 약 0.5–1.2% 고형분 농도의 폐슬러지로 처리장에서 배출됩니다. EPA의 막 생물 반응기 자료에 따르면 폐슬러지는 총 고형분 1–1.2%이며, SBR과 MBBR도 이와 유사하거나 더 묽습니다.
탈수 단계에서 그들 사이에 세 가지 차이점이 있습니다:
- MBR 슬러지 더 오래되고 더 광물화되어 있어 일반적으로 케이크 건조에 도움이 되지만, 높은 MLSS를 동반하고 미세 콜로이드가 포함되어 천을 빠르게 막을 수 있습니다. 천을 선택하기 전에 테스트하십시오.
- MBBR 탈리 생물막 가볍고 응집시키기 위해 더 높은 폴리머 투여량이 필요한 경우가 많습니다. 중력만으로는 잘 농축되는 경우가 드뭅니다.
- SBR 폐슬러지 일반 폐활성슬러지처럼 거동하며, 세 가지 중 탈수하기 가장 쉬운 챔버 필터 프레스.
세 가지 중 어느 것이든, a 멤브레인 필터 프레스 1% 고형분의 생물학적 슬러지를 한 단계로 20–30% 케이크로 농축하며, 이는 운송 또는 매립 비용을 관리 가능하게 만드는 요소입니다. 하루 건조 고형분이 몇 톤 미만인 소규모 플랜트의 경우, 다중 디스크 스크류 프레스 더 낮은 에너지 옵션입니다.
관련: 폐수 처리장에서 발생하는 슬러지의 양은 얼마나 됩니까?, 용존 공기 부상이 필요할 때, 그리고 산업 폐수 처리 설비.
자주 묻는 질문
MBR이 SBR보다 더 나은가요?
배출수 수질이 필요할 때만 그렇습니다. MBR은 TSS 1–3 mg/L와 거의 제로에 가까운 박테리아를 달성하는데, SBR은 3차 여과와 소독 없이는 이에 필적할 수 없습니다. SBR은 에너지, 운전자 기술, 유량 피크에 대한 내성에서 우수하며, 교체할 막이 없습니다.
MBBR이 활성슬러지 공장을 대체할 수 있나요?
동일한 탱크 내에서 생물학적 공정을 대체할 수 있지만, 이후에도 여전히 고형물 분리 단계가 필요합니다. 대부분의 개조에서는 기존 침전조를 유지하거나 MBBR 반응조 뒤에 DAF 장치를 추가합니다.
SBR에 적합한 플랜트 규모는 어느 정도인가요?
EPA 팩트 시트에 따르면 SBR은 일반적으로 일일 500만 갤런(약 19,000m³/d) 이하의 유량에서 사용되며, 대부분의 설치는 2 MGD 미만이다. 더 큰 유량은 일반적으로 연속 흐름 활성 슬러지 또는 MBR로 처리된다.
MBBR 탱크에 담체가 얼마나 들어가나요?
일반적으로 반응기 부피의 30%에서 67% 사이이며, 약 70%를 넘지 않도록 하여 폭기에 의해 담체가 계속 움직일 수 있게 한다. 정확한 충전량은 설계 부하에 필요한 생물막 표면적에 따라 결정된다.
MBR에는 왜 균등화 탱크가 필요한가요?
막의 플럭스가 제한적이기 때문입니다. EPA 팩트 시트는 최대 설계 유량을 평균의 1.5~2배 이하로 유지할 것을 권장합니다. 침전조는 급증을 견디지만, 막은 그렇지 않습니다.
세 가지 중 어느 것이 슬러지를 가장 적게 생성합니까?
MBR은 대부분의 경우 긴 슬러지 체류시간으로 운영되어 내생 호흡에 의해 더 많은 생물량이 소비되기 때문이다. 차이는 크지 않으며, 세 가지 모두 슬러지를 운반하기 전에 탈수 단계가 필요하다.
흐름, COD 또는 BOD 부하, 방류 한도, 그리고 기존 탱크가 있는지 알려주시면, 어떤 공정이 적합한지 알려드리고 그에 맞춰 슬러지 탈수 설비의 크기를 산정해 드리겠습니다: 공정 및 사이징 추천을 요청합니다.
참고 문헌: US EPA — 폐수 관리 팩트 시트: 막 생물 반응기 (832-F-07-015), US EPA — 폐수 처리 기술 정보지: 연속 회분식 반응조 (1999), Rusten B. et al. (2006) — Kaldnes 이동상 생물막 반응기의 설계 및 운영, Aquacultural Engineering 34.
이 글은 우리의 가이드의 일부입니다 폐수 슬러지 탈수.