생·화학적 인 제거

인 제거의 정의

인 제거는 하수 속 인산염을 고형물로 바꿔 분리하는 공정이다.

방법은 두 가지다. 생물학적 방법은 미생물을 쓰고, 화학적 방법은 금속염을 쓴다.

생물학적 방법은 EBPR, 화학적 방법은 금속염 응집·침전이라 한다.

생물학적 인 제거의 원리

생물학적 인 제거의 핵심은 PAO다. 혐기조를 호기조 앞에 둔다.

혐기 조건에서 PAO는 VFA를 세포 내 PHA로 저장하고, 폴리인산을 분해해 인을 방출한다.

호기 조건에서는 저장한 PHA를 에너지로 써서, 방출한 양보다 많은 인을 과잉 흡수한다.

흡수한 인은 잉여 슬러지와 함께 빠져나가므로 인 제거가 완결된다.

화학적 인 제거의 원리

화학적 제거는 금속염을 넣어 인산염을 불용성 침전물로 바꾸는 방식이다.

쓰는 금속염은 알루미늄염, 철염, 석회(칼슘염)이다.

생성된 플록은 침전 또는 부상으로 분리하며, 이때 작은 입자가 뭉치는 응집이 함께 일어난다.

침전과 응집은 구별해서 써야 한다. 화학 슬러지는 생물학적 방식보다 양이 많다.

두 방식의 비교

두 방식을 같은 기준으로 비교해 보자. 먼저 제거 원리가 다르다.

생물학적 방식은 슬러지 발생이 적고, 화학적 방식은 운전 제어가 쉽다.

다만 생물학적 방식은 운전 조건에 민감하고, 화학적 방식은 약품비와 화학 슬러지가 늘어난다.

그래서 두 방식을 함께 쓰면 슬러지 증가를 줄이면서 방류 기준을 안정적으로 맞출 수 있다.

계산 예제

이번에는 금속염 양을 계산해 본다. 가상의 예로 유입 인을 5 mg/L에서 0.5 mg/L까지 낮춘다.

처리량 10,000 ㎥/d에서 제거할 인 질량은 농도 차에 유량을 곱해 구한다. 결과는 45 kg/d이다.

알루미늄염은 인과 약 1:1 몰비로 보고, 원자량 비 27/31을 곱한다. 그러면 약 39 kg/d이다.

계산 결과는 하루 수십 kg 규모로, 중소형 시설에서 흔히 보는 범위다.

정리

정리하자. 인 제거는 생물학적 방식과 화학적 방식으로 나뉜다.

생물학적 방식은 PAO가 인을 흡수하고, 화학적 방식은 금속염으로 인을 침전시킨다.

화학 슬러지 증가는 화학적 방식의 핵심 단점이다.

두 방식을 병행하면 수질 안정성을 확보한다.