용존 산소 전략: MBBR과 MBR에 서로 다른 "황금률"이 필요한 이유

작성자: 케이트 첸
이메일: [email protected]
Date: Dec 18th, 2025

생물학적 폐수 처리의 세계에서는 용존 산소(DO) 시스템의 생명선입니다. 이는 미생물의 신진대사를 촉진하고 폐수의 품질을 직접적으로 결정합니다. 그러나 업계에서 흔히 볼 수 있는 실수는 MBBR(이동층 생물막 반응기) 그리고 MBR(막 생물반응기) 기존 활성 슬러지에 사용된 것과 동일한 폭기 논리를 사용합니다.

사실 두 기술 모두 발전했지만 산소와의 관계는 근본적으로 다릅니다. "모든 경우에 적용되는" DO 설정점을 적용하면 에너지 비용이 치솟거나 생물학적 성능이 불안정해질 수 있습니다.

MBBR 과제: 대량 전송 한계 극복

MBBR 시스템에서는 박테리아가 자유롭게 떠다니지 않습니다. 그들은 보호된 표면 영역에 부착됩니다. HDPE 캐리어 . 이 생물막 구조는 탄력성을 제공하지만 산소에 대한 물리적 장벽도 생성합니다.

"침투" 요소:
산소가 박테리아와 쉽게 접촉하는 부유 슬러지와 달리, MBBR은 산소를 생물막의 내부 층 깊숙이 "밀어넣기" 위해 더 높은 DO 수준이 필요합니다. 이는 기술적으로 극복이라고 알려져 있습니다. 대량 전송 제한 .
권장 DO 범위:
MBBR의 효율적인 질산화를 위해 일반적으로 DO 수준을 다음과 같이 유지하는 것이 좋습니다. 3.0~4.0mg/L , 기존 시스템에서는 2.0mg/L이면 충분할 수 있습니다. DO가 너무 낮으면 생물막의 내부 층이 혐기성이 되어 캐리어의 전체 효율성이 감소할 수 있습니다.
믹싱도 마찬가지로 중요합니다.
MBBR에서 통기는 단지 산소에 관한 것이 아닙니다. 그것은 제공합니다 혼합 에너지 미디어를 유동화 상태로 유지합니다. 잘 설계된 통기 그리드는 탱크에 "불감대"가 없도록 보장하여 모든 매체 조각이 처리 프로세스에 기여하도록 보장합니다.

빠른 비교: MBBR 대 MBR 폭기 전략

특징	MBBR 시스템(이동층 생물막 반응기)	MBR 시스템(막 생물반응기)
최적의 DO 목표	3.0~4.0mg/L	1.5 – 2.5 mg/L(공정 탱크)(참고: 멤브레인 탱크 DO는 종종 더 높음)
1차 통기 기능	1. 생물학적 호흡2. 매체 유동화(혼합)	1. 멤브레인 수색(Cleaning)2. 생물학적 호흡
주요 과제	대량 전송 제한:Oxygen struggles to penetrate deep into the protected biofilm layers.	DO 캐리오버(Carryover): 정련에서 나온 고산소수를 재순환시켜 탈질작용을 방해합니다.
심각한 위험	데드 존: 혼합이 불량하면 미디어가 쌓여 효과가 없게 됩니다.	에너지 낭비: 청소를 위한 과잉 통기는 높은 OPEX의 가장 큰 원인입니다.
센서 배치	잔류 산소를 측정하기 위해 롤링 매체의 하향 흐름 영역에서.	직접 수세거품이 발생하지 않는 잘 혼합된 구역의 중간 깊이입니다.
제어 전략	VFD 연속 제어: 실시간 부하를 기준으로 램프 업/다운.	간헐적/주기적 통기: 주기적으로 정련 공기를 일시 중지합니다(예: 10초 켜기/10초 끄기).

MBR 역설: 수색과 호흡

MBBR은 충분한 산소를 얻기 위해 고군분투하는 동안 으로 생물막, 막 생물반응기(MBR) 종종 정반대의 문제에 직면합니다. 즉, 원하지 않는 곳에 산소가 너무 많이 존재하는 것입니다.

이해 상충:
MBR 시스템에서 폭기 시스템은 이중 임무를 수행합니다. 이는 박테리아가 숨을 쉴 수 있는 산소를 제공하지만(Process Air), 더 중요한 것은 멤브레인 섬유를 청소하기 위해 공격적인 난류를 생성한다는 것입니다(Scouring Air). 유지하려면 막횡단 압력(TMP) 낮기 때문에 작업자는 생물학적 수요에 관계없이 수세식 송풍기를 최대 용량으로 가동하는 경우가 많습니다.
"DO 이월" 악몽:
이것이 MBR 설계에서 가장 중요한 기술적 뉘앙스입니다. MBR 시스템은 일반적으로 탈질소화를 위해 막 탱크에서 무산소 탱크로 다시 높은 재순환율(유입수 흐름의 300-400%)을 요구합니다.
문제: 정련 공기가 멤브레인 탱크를 밀면 DO 6.0mg/L , 산소 포화 액체를 무산소 구역으로 다시 펌핑하고 있습니다. 이는 탈질소화에 필요한 무산소 환경을 파괴합니다. 결과는? 당신의 총질소(TN) 제거 효율이 급락하고 탄소원을 낭비하게 됩니다.
해결책: 순환 통기:
고급 MBR 작업은 연중무휴 24시간 최대 전력으로 정화 공기를 실행해서는 안 됩니다. 구현하는 것이 좋습니다 “순환 통기” 또는 “간헐적 운영” (예: 10초 켜짐, 10초 꺼짐). 이는 멤브레인의 청결도를 유지하는 동시에 과도한 DO 축적을 방지하여 "이월" 효과를 크게 낮춥니다.

"사각지대": 센서 배치가 중요한 이유

최고의 장비를 사용하더라도 센서가 잘못된 위치에 있으면 DO 판독값은 쓸모가 없습니다. 이는 개조 프로젝트에서 흔히 볼 수 있는 오류입니다.

MBBR 탱크의 경우:
센서를 통기 그리드 바로 위에 놓지 마십시오. 상승하는 기포는 잘못된 판독값을 제공합니다. 대신 센서를 하향류 구역 롤링미디어의. 이는 생물막이 소비된 후 "잔류" 산소를 측정하여 다음을 제공합니다. 사실 물의 상태.
MBR 탱크에서:
정련 기둥 중앙에 센서를 직접 배치하지 마십시오. 강렬한 난류로 인해 신호 잡음이 발생합니다. 센서는 혼합이 잘 되는 위치에 위치해야 하지만 직접적인 거품 충격으로부터 멀리 , 혼합액의 평균 판독값을 보장하기 위해 중간 깊이 수준에 있는 것이 좋습니다.

육안 진단: 슬러지가 알려주는 내용

숙련된 엔지니어는 모니터를 보기 전에 탱크를 보는 것만으로도 DO 상태를 판단할 수 있는 경우가 많습니다.

낮은 DO(<1.0mg/L)의 증상:
어두운/검은색 슬러지: 혐기성 조건과 정화조 구역을 나타냅니다.
불쾌한 냄새: 썩은 계란 냄새(H_2S)는 생물학이 질식하고 있음을 나타냅니다.
필라멘트 벌킹: 특정 사상균은 낮은 DO에서 번성하여 (하이브리드 시스템에서) 침전되지 않는 슬러지를 유발합니다.
높은 DO(>5.0mg/L)의 증상:
핀 포인트 플록: 슬러지 입자가 작아지고 분산되어 탁한 유출수(탁한 물)가 됩니다.
과도한 거품: 흰색의 부풀어오르는 거품은 시동 또는 과도한 통기 기간 동안 표면에 쌓이는 경우가 많습니다.
에너지 비용 급증: 가장 분명한 증상은 송풍기 에너지 소비가 COD 부하에 비해 불균형적으로 높다는 것입니다.

최적화를 향한 길: 폐쇄 루프 제어

이러한 문제를 영구적으로 해결하기 위해 업계에서는 수동 밸브 조정에서 벗어나고 있습니다.

광학 센서와 멤브레인 센서 비교:
구식 멤브레인(갈바닉) 센서 사용을 중단하십시오. 그들은 매주 효과적으로 표류합니다. 우리는 시스템에 다음을 표준으로 갖추고 있습니다. 광학(형광) DO 센서 . 이 제품은 전해질, 멤브레인 변경이 필요 없고 교정이 최소화된 청색광 여기 방법을 활용합니다.
VFD 링크:
궁극적인 목표는 폐쇄 루프 PID 제어 . 광학 DO 센서를 가변 주파수 드라이브(VFD) 송풍기에서 시스템은 실시간 생물학적 수요에 따라 공기의 양을 자동으로 늘리거나 줄입니다.
결과: "황금률"(MBBR의 경우 3.0mg/L / MBR의 경우 2.0mg/L)을 자동으로 유지하여 에너지 비용을 절감하는 동시에 안정적인 유출수를 보장합니다. 최대 30% .

결론

용존산소는 단순한 매개변수가 아닙니다. 그것은 생물학적 과정의 맥박입니다.

성공적인 치료를 위해서는 기술의 고유한 요구 사항을 인식해야 합니다. MBBR의 침투 및 유동화 , 그리고 관리 MBR의 정련 및 재순환 .

귀하의 공장은 높은 에너지 비용이나 불안정한 질소 제거로 인해 어려움을 겪고 있습니까?
이제 통기 전략을 감사해야 할 때입니다. 지금 당사 엔지니어링 팀에 문의하여 전문적인 평가를 받고 스마트 DO 제어가 폐수 운영을 어떻게 변화시킬 수 있는지 알아보십시오.

FAQ: 고급 폐수 시스템의 DO 문제 해결

Q1: DO가 2.0mg/L인데도 MBBR 시스템이 암모니아(질산화)를 제거하지 못하는 이유는 무엇입니까?
답: MBBR 시스템에서는 2.0mg/L가 부족한 경우가 많습니다. 부유 슬러지와 달리 MBBR의 박테리아는 생물막 운반체 내부 깊숙이 숨겨져 있습니다. 일반적으로 더 높은 운전 압력이 필요합니다. 3.0~4.0mg/L —외층을 통해 산소를 밀어내고 내부의 질산화 박테리아에 도달합니다. DO가 너무 낮으면 내부 생물막이 혐기성이 되어 질산화가 중단됩니다.

Q2: 내 MBR 유출수에는 총 질소(TN)가 높습니다. 문제가 있을 수 있나요?
답: 놀랍게도 그렇죠— 너무 많이 DO가 범인일 수 있습니다. 멤브레인 세척 공기가 너무 공격적인 경우 멤브레인 탱크의 DO가 6~7mg/L까지 치솟을 수 있습니다. 산소가 풍부한 이 액체가 탈질소를 위해 무산소 탱크로 다시 재순환되면 무산소 환경을 "독성"시킵니다. 박테리아는 질산염 대신 유리 산소를 소비하므로 TN 제거가 실패합니다. 재순환 비율을 최적화하거나 탈산소 탱크를 설치해야 할 수도 있습니다.

Q3: DO 센서를 얼마나 자주 교정해야 합니까?
답: 기술에 따라 다릅니다.

기존 갈바닉/멤브레인 센서: 교정 필요 간격: 1~2주 그리고 frequent electrolyte refilling.
광학(형광) 센서(권장): 이는 매우 안정적이며 일반적으로 확인/보정만 필요합니다. 6~12개월마다 . B2B 애플리케이션의 경우 유지 관리 노동력을 줄이기 위해 광학 센서만 권장합니다.

Q4: DO 수준을 낮추면 슬러지 벌킹에 도움이 될 수 있습니까?
답: 일반적으로 그 반대입니다. 낮은 DO(섬유성 벌킹) 하이브리드 시스템에서 슬러지 침전이 불량한 일반적인 원인입니다. 일부 사상균은 저산소 환경에서 번성하고 플록 형성 박테리아를 능가합니다. 안정적인 DO 설정점을 유지하는 것(1.5mg/L 미만으로 떨어지는 것을 방지)은 벌킹을 방지하는 데 중요합니다.

Q5: DO 제어를 위해 VFD 송풍기로 업그레이드할 가치가 있습니까?
답: 물론입니다. 폭기는 일반적으로 다음을 차지합니다. 50-70% 폐수 처리장의 총 에너지 비용 중 고정 속도 송풍기에서 실시간 DO 센서로 제어되는 VFD 송풍기로 전환하면 공기 공급을 생물학적 수요에 맞출 수 있습니다. 대부분의 식물은 12~18개월 이내 ROI(투자 수익) 순전히 전기를 절약합니다.