무슨 소리야? 고형물체류시간 (Solid Retention Time, SRT) 1편.

고형물체류시간 (이하 "SRT"),  하.. 참 이름 안와닿는다. 

직전 포스트에서 잠시 언급했듯이, SRT는 슬러지가 반응조안에 거주하는 시간을 얘기한다. 다시말해 어느 일정한 "기간"을 지칭하는 일종의 변수 (State Variable)이다. 그렇다면 왜 이 기간을 지칭하는 변수가 중요할까? 이러한 기간의 변동으로 어떤 결과를 유추할 수 있을까? 다시말해, SRT Monitoring을 통해 반응조의 성능을 짐작하고, 운영 조건을 변경하여 안정적인 처리장 운영하는데 도움이 될수 있을까? 

변수가 가득한 하수처리장에서는 여러가지 물리적, 화학적 그리고 생물학적 반응들이 종합적으로 일어난다. 경험적, 통계적 데이타를 기반으로 특정 문제와 빈도를 정량화 할 수 있겠지만, 이를 한정적인 틀안에서 일반화 하는것은 어려울 것이다. 따라서, SRT가 전능한 변수가 될수는 없지만, 상대적으로 강력한 Indicator 임에는 틀림없다. 그리고 왜, 어떻게 그런건지에 대해 앞으로 차근차근 함께 알아보도록 하자. 그럼, Engineering 관련 내용을 소개하기전, 큰그림을 그려보자.

 

SRT는 미생물이 반응조내 체류하는 시간이다. 따라서 체류하는 시간이 길면, 미생물은 번식할수 있는 시간이 길어짐으로 미생물 양은 증가한다. 따라서 동일조건에서 (SRT 제외) 절대적인 Substrate 섭취량은 증가한다. 반면, 미생물 또한 나이가 들기 때문에, SRT가 길어질수록 성장속도는 느려진다. 

위 1번 공식을 보자. 좌항은 미생물의 성장 속도이고, 우항은 성장속도와 관련있는 각각의 변수들이다. Θc는 SRT이고, b_H는 Decay 계수이다. SRT의 값이 커질수록 μ_H는 작아니고, SRT가 무한으로 갈때, μ_H는 b_H 와 같아진다. 다시말해 SRT가 매우 커지면 미생물의 성장속도는 Decay 계수로 수렴한다, 또한 이는 정상상태에서 미생물이 가질수 있는 최소한의 성장속도 이다. 한편 1번 공식은 이상적인 반응조의 정상상태 조건에서, 미생물양에 관한 Mass Balance 공식에서 유도된 것이다. 이는 가장 기본적이고 중요한 내용으로, 추후 Engineering에 대한 내용 기술시 다시 다루겠다. 

 

다시 큰그림으로 돌아와서, SRT의 변동은 미생물의 성장속도와 밀접한 관련이 있다. 그리고 또한 이는 하수처리장 성능과 직결되어 있다. 왜냐하면 미생물의 성장 속도를 조절하여 변화하는 하수처리장 조건에 대응할 수 있기 때문이다.

 한가지더, 짚고 넘어가고 싶은 개념은, SRT는 Mass flow rate에서 Derive 된것이다 (2번 공식). HRT와 같은 Volume flow rate가 아니다. 따라서 SRT가 다루는 개념들에서 항상 미생물의 Mass 이미지를 함께 고려하는것이 개념을 이해하는데 도움이 될것이라 생각한다. 

Wrapped Up

SRT는 미생물이 성장할수 있는 시간을 지칭한다. SRT에 부합하는 미생물 양 (Mass quantity)은 SRT가 높을수록 증가한다. 따라서 SRT 증가하면 제거될수 있는 Substrate (오염물질)은 증가한다. 다만, SRT 증가는 미생물이 나이가 드는것을 의미함으로, 단위 미생물의 성장속도는 감소한다. 

Reference: Grady, Jr., C. P. Leslie, et al. Biological Wastewater Treatment, Third Edition,