SVI(Sludge Volume Index)

왜 배우는가: SVI는 활성슬러지 침강성을 판단하는 대표 공정 관리 지표로, 벌킹 진단과 침전지 운전 조건 설정에 바로 쓰인다. 하수처리 공정 문제의 원인을 묻는 1교시 용어 문제로 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제135회 1교시 10번, 제134회 1교시 4번, 제129회 1교시 12번, 제121회 1교시 12번, 제109회 1교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

슬러지 용적지수(SVI)는 활성슬러지 1g이 30분 정치 후 차지하는 부피(mL)로, 슬러지의 침강·농축 특성을 나타내는 지표다.

핵심 키워드

• 슬러지 용적지수(SVI): 활성슬러지의 침강·농축성을 mL/g으로 나타낸 값
• MLSS(혼합액 부유물질): SVI 계산에 쓰는 포기조 내 미생물 농도
• SV30: 1L 메스실린더에서 30분 정치 후 침전 슬러지가 차지하는 부피(mL/L)
• 벌킹(Bulking): SVI가 높아져 슬러지가 잘 침강하지 않는 현상
• 사상균(Filamentous bacteria): 벌킹의 주요 원인 미생물
• 침강성: 슬러지가 응집되어 가라앉는 성질
• 슬러지 농축: 침전지에서 슬러지 농도를 높이는 과정
• F/M비: 미생물 1kg당 공급되는 BOD량으로, SVI 변화와 함께 해석함

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, SVI는 "활성슬러지가 얼마나 잘 가라앉고 뭉치는가"를 숫자로 나타낸 것이다. 값이 작으면 슬러지가 빨리 가라앉아 맑은 물이 나오고, 값이 크면 슬러지가 부풀어 처리수와 함께 흘러나간다.

정식 정의는 다음과 같다. 슬러지 용적지수(SVI)는 혼합액 1L를 30분 정치했을 때 침전한 슬러지 부피(mL/L)를 혼합액 부유물질 농도(MLSS, g/L)로 나눈 값이며, 단위는 mL/g이다. 계산식은 다음과 같다.

$SVI\ (mL/g) = \frac{SV_{30}\ (mL/L)}{MLSS\ (g/L)}$

여기서 SV_{30}은 30분 후 침전 슬러지 부피(mL/L), MLSS는 포기조 혼합액의 부유물질 농도(g/L)다. 예를 들어 SV30이 300mL/L, MLSS가 3g/L이면 SVI는 100mL/g이다. 계산 결과가 50~150mL/g 범위면 침강성이 양호한 정상 상태로 본다.

SVI의 핵심 원리는 슬러지 1g이 차지하는 부피다. 같은 MLSS라도 플럭(floc)이 크고 치밀하면 부피가 작아 SVI가 낮고, 사상균이 많아 엉성하면 부피가 커져 SVI가 높다. 따라서 SVI는 미생물 양이 아니라 미생물의 상태를 나타낸다.

측정은 1L 메스실린더 또는 임호프 콘(Imhoff cone)을 이용한다. 포기조 출구 부근의 혼합액을 잘 섞어 실린더에 채우고 30분간 정치한 뒤, 침전 슬러지 부피를 읽는다. 같은 시료로 MLSS를 측정해 두 값을 나눈다.

3. 등장 배경과 필요성

SVI는 1934년 Mohlman이 도입한 지표로, 활성슬러지법이 널리 쓰이면서 침전 불량 문제를 진단하는 표준 수단이 되었다. 활성슬러지법에서 침전지는 고액분리를 담당하므로 슬러지가 잘 가라앉지 않으면 처리 전체가 흔들린다.

침전 불량이 생기면 최종 침전지에서 슬러지가 월류하여 처리수 부유물질(SS) 농도가 높아진다. 반송슬러지 농도도 낮아져 포기조 미생물 농도를 유지하기 어렵다. SVI는 이런 현상이 벌킹 때문인지 확인하는 간단하고 빠른 측정값이다.