개념 한 쪽
생물학적 처리는 미생물이 유기물을 분해하여 폐수를 정화하는 공정으로, 활성슬러지 공법과 다양한 고도처리 방식이 존재한다. 운전 상황에 따른 신속한 조치와 슬러지의 흐름 관리는 공정 안정성 확보의 핵심이다. 또한 각 공정의 조 기능과 미생물의 대사 특성을 이해해야 효율적인 영양염류 제거와 이상현상 대응이 가능하다.
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출제기준 단원 「생물학적 처리의 유지관리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 슬러지 처리 순서 판단 | 1 | 침전한 슬러지의 첫 단계 처리 공정을 가리기 |
| 미생물 원인 규명 | 1 | 슬러지팽화 유발 미생물의 특징을 구분하기 |
| 응급 운전 조치 판단 | 1 | 과량 유기물 유입 시 즉시 취할 운전 조치 선택하기 |
활성슬러지 공법에서는 미생물(활성슬러지)이 유기물을 먹이로 하여 분해한다. 처리 효율은 미생물량(MLSS 또는 MLVSS)과 유입 유기물량(BOD)의 비인 F/M비에 의해 좌우되며, F/M비는 하루 유입되는 유기물 부하량을 포기조 내 미생물량으로 나눈 값으로 계산한다. 따라서 유기물 부하 증가 시에는 미생물 농도를 즉시 보강하는 운전 조치가 필요하다.
과량의 유기물이 갑자기 유입되면 F/M비가 상승하여 미생물이 공급된 먹이를 모두 처리하지 못하고 침전성 저하 등 운전 장애가 발생한다. 이 경우 가장 빠른 응급조치는 슬러지 반송율을 증가시켜 폭기조 내 미생물 농도(MLSS)를 상승시키는 것임을 기억한다. 즉, '부하 증가=먹이 과다=미생물 수 늘리기(반송↑)'로 접근한다.
슬러지 처리는 먼저 부피를 줄이는 것에서 시작한다. 침전된 슬러지는 함수율이 매우 높아 수분이 대부분을 차지하므로, 농축을 통해 수분을 제거하여 고형물 비율을 높이는 것이 첫 단계이다. 농축 이후에 소화나 탈수 등의 후속 공정을 수행하여 효율적으로 처리한다.
고도처리 공법은 조의 구성에 따라 제거 대상과 효율이 달라진다. 예컨대 A/O 공법은 혐기조와 호기조로 구성되어 인 제거에 중점을 두며 무산소조가 없어 질소 제거가 어렵다. A2/O 등은 무산소조를 포함하여 질소와 인의 동시 제거가 가능하다. 또한 산화지법과 같은 자연형 처리에서는 수중 조류의 광합성이 호기성 세균의 산소 공급원 역할을 한다는 점을 구분한다.
미생물의 종류와 대사 특성도 운전 판단에 영향을 준다. 슬러지팽화 현상을 유발하는 미생물은 탄소동화작용을 하지 않고 유기물을 섭취하며 저산소·저영양 환경에서도 잘 성장하는 균류인 경우가 많다. 이처럼 특정 현상과 미생물 특성을 연결하면 원인 규명과 조치가 쉬워진다.
과량의 유기물 폭주가 발생하면 즉시 슬러지 반송율을 증가시켜 폭기조의 MLSS를 높여야 한다. 반송을 증가시키면 포기조 내 미생물량이 늘어나 F/M비가 낮아져 유입된 유기물을 더 잘 처리할 수 있다. 단, 영양물질 투입이나 설비 증설은 즉시 효과가 없거나 시간이 소요되므로 응급조치로 적절치 않다.
슬러지 처리 순서를 묻는 문제에서는 항상 '농축(수분 제거)→소화(안정화)→탈수(최종 감량)' 순서를 떠올려 농축이 가장 먼저 이루어져야 함을 선택지에서 가려야 한다.
영양염류 동시 제거 공정에서 A/O 공법 설명이 나오면 혐기조와 호기조만 구성되어 질소 제거가 어려운 점을 근거로 정답을 판별한다. 산화지법 관련 설명에서는 수심이 얕은 연못형의 경우 조류의 광합성이 호기성 세균의 산소 공급원임을 근거로 틀린 연결을 검증한다.
침전한 슬러지에서 가장 먼저 처리하는 것은?
정답 ① · 침전한 슬러지는 함수율이 95~99%에 달할 정도로 수분 함량이 매우 높아 부피가 크므로, 이후 소화·탈수 등 공정을 진행하기 전에 가장 먼저 농축을 통해 수분을 제거하여 부피를 줄이는 것이 슬러지 처리의 첫 단계이다. 수분 제거가 선행되어야 후속 처리 효율과 경제성이 확보된다.
슬러지는 함수율이 95~99%로 수분이 압도적이므로, 부피 감소를 위해 가장 먼저 수분 제거(농축) 공정을 수행한다.
탄소동화작용을 하지 않고 유기물질을 섭취하는 미생물 이며 폐수내의 질소와 용존산소가 부족한 경우에도 잘 성장하여 슬러지팽화를 유발하는 것은?
정답 ① · 탄소동화작용(광합성)을 하지 않으면서 유기물을 섭취하고, 폐수 내 질소나 용존산소가 부족한 열악한 환경에서도 잘 성장하는 미생물은 균류(사상균, 곰팡이류)이다. 이러한 사상성 미생물이 과도하게 증식하면 슬러지의 침강성이 나빠지는 슬러지 팽화(bulking) 현상을 유발하는 대표적 원인이 된다.
탄소동화작용을 하지 않고 유기물을 섭취하며 저산소·저영양 환경에서 슬러지팽화를 유발하는 미생물은 균류이다.
활성슬러지 공법에서 2차침전지 슬러지를 폭기조로 반송 시키는 주된 목적은?
정답 ② · 활성슬러지 공법에서 2차침전지의 슬러지(반송슬러지)를 폭기조로 반송시키는 주된 목적은 폭기조 내에 활성미생물(MLSS) 농도를 일정하게 유지시켜 유기물 분해에 필요한 미생물량을 확보하기 위함이다. 이를 통해 처리효율을 안정적으로 유지할 수 있으며, 단순히 슬러지 배출량 최소화나 유출수 농축, 무기고형물 산화가 주목적은 아니다.
반송슬러지 주된 목적은 폭기조 내 미생물 농도 유지이다.
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