(수질기사) 내부반송이 있는 경우 활성슬러지법 반응시간 구하기

Q. 

SS가 거의 없고 COD가 2,000mg/L인 폐수를 처리하기 위해 CFSTR반응조를 설계하고자 한다. 설계 MLSS는 3,500mg/L, 설계 SDI=7,000mg/L (반송슬러지 농도), 유출수 COD는 150mg/L이하이어야 한다. MLSS의 70%가 MLVSS이고 MLVSS를 기준으로 한 속도상수는 0.469L/g-hr이며, 폐수 중 생물학적으로 분해 불가능한 COD는 125mg/L일 때 슬러지 반송(2차 침전조에서 폭기조 앞 관로에 유입)이 있는 경우 반응시간 θ를 구하시오. (단, 반응은 1차 반응)

 

A. 

반응시간 공식을 유도하거나 외워서 쓴다. 

θ =  (Si - S0)/KXS0

 

내부반송이 없는 경우에는 단순히 COD에서 NBDCOD를 뺀 값을 Si, S0에 넣으면 되지만 이 문제는 그렇게 풀면 안 된다. 

(내부반송이 없는 경우 문제풀이)

 

우선, Si 값을 구하기 위해 반송비를 구해준다. 

반송비 공식 또한 유도해주거나 외워서 써주면 

Qr/Q = (X - SSi) / (X - Xr)

 

문제에서 SS가 거의 없다고 주어졌으므로 

반송비 = 3500/(7000-3500) = 1이다. 즉 Q = Qr.

Si는 폐수의 COD와 반송슬러지에 함유된 COD양을 더한 값을 총 유량으로 나눈 후 NBDCOD를 빼서 구한다.

COD에서 NBDCOD를 빼서 BDCOD만을 대상으로 계산하는 이유는,

문제에서 주어진 속도상수가 생물학적으로 분해가능한 MLSS인 MLVSS를 기준으로 한 값이기 때문이다.

Si = (2000Q + 150Q) / 2Q - 125 = 950mg/L

S0 = 150-125 = 25mg/L

KX = 1차반응 속도상수 = 0.469L/g-hr*(3,500mg/L*0.7) = 0.469L/g-hr*(3.5g/L*0.7) = 1.14905/hr

 

θ = (950 - 25) / 1.14905 / 25 = 32.2 hr

답: 32.2시간