안정적인 유입 pH는 지방 폐수 처리장(WWTP)의 신뢰성 있는 운영을 위한 기본 요건입니다. 하지만 산업 배출이 증가하고, 혼합 하수도 시스템과 변동적인 빗물 유입으로 인해 유입 하수의 pH 변동이 더 빈번하고 심각해졌습니다.
pH가 통제되지 않으면 생물학적 처리가 방해받고 슬러지 침전성이 악화되며, 화학 투여의 효과를 저하시켜 궁극적으로 공정 안정성을 위협할 수 있습니다.
이 글은 이를 설명합니다 영향력 있는 pH 변동이 지방 자치단체 WWTPs의 불안정화 그리고 적절한 알칼리도 완충제를 선택하는 것이 이러한 위험을 효과적으로 완화하는 방법.
영향력 있는 pH 변동이 지방 자치단체 WWTP 성과에 미치는 영향
생물학적 활동 억제
생물학적 치료에 필요한 주요 미생물 — 특히 질산화 및 탈질성 박테리아 — 좁은 pH 범위 내에서 작동한다.
- 유입 pH가 그 이하로 떨어지면 6.0질화율이 급격히 감소합니다.
- pH 이상에서는 8.5미생물 효소 활성이 억제되어 유기물 제거와 질소 전환 효율이 모두 감소합니다.
부적절한 pH 조건에 지속적으로 노출되면 바이오매스 붕괴, 질화제 세척, 그리고 장기적인 회복특히 활성화 슬러지 시스템에서 그렇습니다.
슬러지 침하 특성의 악화
극심한 pH 조건은 슬러지 플록 구조를 심각하게 손상시킬 수 있습니다:
- pH에서 <5.0 또는 >10.0, 세포외 고분물질(EPS)은 불안정화됩니다.
- 슬러지 플록은 느슨하고 파편화되어 더 높은 층으로 이어집니다 슬러지 부피 지수 (SVI) 그리고 탁한 상정액이 있습니다.
- 심각한 경우에는 운영자가 관찰할 수 있습니다 슬러지 벌킹, 부유 슬러지, 또는 2차 클라리파이어 캐리오버.
침하가 불량하면 배출수 품질이 직접적으로 저하되고 하류 여과 또는 소독 부하가 증가합니다.
산업 방전에서 발생하는 충격 하중 증폭
산업 폐수 부문에서 오는 전기도금, 제지 제조 및 화학 처리 종종 매우 산성이거나 알칼리성인 하천을 포함합니다.
이러한 폐수가 충분한 사전 처리 없이 지방 자치단체 시스템에 유입되면 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다 즉각적인 pH 급상승 이는 평등화 탱크의 완충 용량을 초과합니다.
이러한 갑작스러운 pH 충격은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다:
- 일시적 붕괴 생물학적 처리
- 트리거 비상 화학물질 투여
- 부분 우회 또는 유량 감소 강제
처리 화학물질의 효과 감소
pH 변동은 화학 처리 단계에도 영향을 미칩니다:
- 응고제 예를 들어 폴리염화알루미늄(PAC) pH에 의존하는 조절된 가수분해 행동에 의존합니다.
- 플록큘러트 (예: PAM)은 최적의 pH 창 밖에서는 성능이 좋지 않습니다.
- 그 결과, 1차 및 2차 정제에서 고체-액체 분리 효율이 감소하여 탁도와 폐수 내 부유 고형물이 증가합니다.
pH 안정화를 위한 적절한 알칼리도 완충제 선택
적절한 알칼리도 완충제를 선택하는 것은 유입되는 pH 변동을 제어하는 가장 효과적인 전략 중 하나입니다. 선택은 균형을 맞춰야 합니다 중화의 강도, 완충 동작, 운영 안전성, 비용 및 후속 영향.
탄산나트륨 (Na₂CO₃)
- 강한 알칼리성과 빠른 pH 조절
- 둘 다 증가합니다 pH와 알칼리도, 안정적인 질산화를 지지합니다
- 만성 저pH 유입에 직면한 산업 및 지방 자치 시스템에서 흔히 사용됩니다
가장 적합한 분야: 지속적인 산성과 높은 알칼리도 수요
중탄산나트륨 (NaHCO₃)
- 제공 부드럽고 제어 가능한 완충
- 좁은 pH 범위 내에서 효과적(대략 6.0–8.5)
- 과도한 보정과 갑작스러운 pH 급상승 위험을 최소화합니다
가장 적합한 분야: 일상적인 pH 안정화 및 생물학적으로 민감한 시스템
지방 WWTPs에서 주요 일일 완충제로 자주 선호됩니다
수산화나트륨 (NaOH)
- 매우 강한 기반과 빠른 반응 동역학
- 고산성 유입물의 긴급 중화에 매우 효과적입니다
- 국소적으로 고pH 지역을 피하기 위해 정밀한 투여 제어가 필요합니다.
가장 적합한 분야: 단기 또는 긴급 pH 보정, 연속 완충이 아닙니다
석회(수산화칼슘, Ca(OH)₂)
- 낮은 화학물질 비용과 널리 이용 가능합니다
- 대규모 pH 조정에 적합함
- 이는 상당한 추가 슬러지를 발생시키고, 파이프라인과 탱크에서 스케일링을 일으킬 수 있습니다
가장 적합한 분야: 견고한 슬러지 처리 능력과 규모 관리 전략을 갖춘 공장
실질적인 운영 권고사항
실제 지방 자치 WWTP 운영에서:
- 중탄산나트륨 일반적으로 권장되는 1차 완충제 안정성 있고 자기 제한적인 버퍼링 동작 때문입니다.
- 갑작스러운 고산도 사건의 경우, 수산화나트륨 보조 비상 시약으로 사용할 수 있으나, 오직 온라인 pH 모니터링 및 자동 도징 제어.
- 활용 중성 폐수 재순환 2차 또는 3차 정제제부터 희석된 유입물까지 화학 소비를 크게 줄일 수 있습니다.
- 버퍼 투여 전략은 다음을 기준으로 조정되어야 합니다:
- 영향력 있는 수질 추세
- 이퀄라이제이션 탱크 부피
- 혼합액 현탁 고형물(MLSS) 농도
MLSS 용량이 높은 시스템은 일반적으로 pH 변동에 대한 내성이 더 강하며, 더 낮은 완충 용량이 필요할 수 있습니다.
결론
영향력 있는 pH 변동은 지방 자치단체 폐수 처리장의 안정성에 숨겨진 심각한 위협이 됩니다. 이들의 영향은 생물학을 넘어 슬러지 거동, 화학적 효율성, 전반적인 공정 회복력에도 영향을 미칩니다.
pH로 인한 불안정성의 메커니즘을 이해하고, 특히 중탄산나트륨과 같은 통제된 완충제를 선호하는 적절한 알칼리도 완충제를 선택함으로써, 운영자는 시스템의 견고성과 장기적인 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.