개념 한 쪽
하수 중 질소와 인을 생물학적으로 동시에 제거하기 위해서는 혐기·무산소·호기 조의 역할과 슬러지 흐름을 이해해야 한다. 인 제거는 미생물의 방출·흡수 과정과 최종적으로 잉여슬러지로의 배출이 핵심 변수이므로, 공정별 기능과 내부반송 및 사이드스트림 방식의 차이를 명확히 구분해야 한다.
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출제기준 단원 「생물학적 고도처리 원리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 인 제거 메커니즘 판단 | 1 | 인 제거의 핵심 변수와 슬러지 배출의 관계를 가려내기 |
| 공정 구성·조수 판단 | 1 | A/O·A2/O 등 공정의 조 구성과 필수 조를 식별하기 |
| 내부반송·공정 흐름 판단 | 1 | 내부반송 방향과 조별 역할(탈질·흡수·방출)을 매칭하기 |
A2O 또는 A/O와 같은 생물학적 고도처리 공정은 혐기조에서 인을 방출하고, 무산소조에서 탈질 반응을 수행하며, 호기조에서 인을 과잉 흡수하는 순서로 작동한다. 이렇게 미생물 체내에 저장된 인은 잉여슬러지로 배출될 때 계외로 제거되므로 인 제거율은 최종 배출되는 슬러지의 인 함유량과 배출량에 의해 결정된다고 본다.
인 제거에 특화된 공정에는 본선에서 처리를 수행하는 방식과 슬러지 일부를 사이드스트림으로 처리하는 방식이 있다. Phostrip 공법은 활성슬러지의 일부를 혐기성 조로 분리하여 인을 방출시키고, 방출된 인 함유 슬러지에 응집제를 투입해 화학적으로 침전 제거하는 사이드스트림 방식으로 설명된다. 따라서 Phostrip은 유입수 전체를 혐기화하는 방식이 아니며, 슬러지 분리와 화학침전을 결합한 공법으로 이해한다.
질산화와 탈질은 서로 다른 조건에서 진행된다. 질산화는 호기성 조건에서 암모니아성 질소가 아질산염을 거쳐 질산염으로 산화되는 2단계 과정이며, 탈질은 무산소조에서 질산을 환원하여 질소가스로 방출하는 과정으로 연결한다. 내부반송은 호기조의 질산을 무산소조로 되돌려 보내어 탈질 효율을 확보하는 목적으로 수행된다.
공정명과 조의 수를 정확히 구분하는 것은 문제 이해의 핵심이다. 예를 들어 A/O는 혐기조·무산소조·호기조의 구성임을 기억하고, 내부반송의 방향은 호기→무산소가 표준 운전 방식임을 숙지한다.
1) A2/O 공정의 인 제거 설명에서 '인 제거율은 잉여슬러지의 인 함유율과 배출량에 의해 결정된다'는 진술을 근거로, 혐기조에서의 방출률만을 근거로 삼는 선택지를 오답으로 판정한다. 인 제거는 방출·흡수 과정뿐 아니라 최종 슬러지 관리까지 고려해야 한다는 점을 예로 든다.
2) Phostrip 관련 보기에서 '유입수 전체를 혐기성으로 처리한다'는 설명이 나오면 Phostrip의 사이드스트림 특성을 근거로 틀린 설명으로 판정한다. Phostrip은 활성슬러지 일부를 혐기화하여 화학침전으로 인을 제거하는 방식이라는 점을 근거로 제시한다.
생물학적 인제거 공정에 관한 설명이다 틀린 것은?
정답 ② · 문항은 생물학적 인 제거 공정에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 인 과잉 축적을 수행하는 주요 미생물로 Acinetobacter 등이 알려져 있으며 Phostrip 공정은 side stream에서 인을 제거하거나 농축된 슬러지 처리를 통해 인 부하를 낮추는 공정으로 적절하다.
인제거 미생물은 호기성 조건에서 인을 과잉 축적하므로 혐기성 조건만으로는 설명이 부족하다.
생물학적으로 인을 제거하는 3차처리 공법중 A/O공정에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · A/O 공정은 혐기성조-호기성조(무산소조-폭기조)로 구성된 인 제거 공법으로, 폐슬러지 내 인 함량이 높아 비료로의 활용성이 높습니다. 인 제거효율은 SRT(슬러지 체류시간)에 큰 영향을 받으며, 주요 미생물이 특정 온도 조건에 민감해 기온이 낮을 경우 운전 성능이 불확실해질 수 있습니다.
A/O 공정은 혐기조-무산소조-호기조 순서로 구성되며, 무산소조와 폭기조만 있는 것은 틀린 설명입니다.
생물학적 원리를 적용하여 질소, 인을 제거하는 방법 중 A2/O 프로세스에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ③ · A2/O 프로세스는 혐기성-무산소-호기성 조로 구성된 생물학적 질소·인 제거 공법입니다. 이 공정에서는 혐기조에서 인이 방출되고, 무산소조에서는 질산호흡을 통한 탈질이 일어나며, 호기조(폭기조)에서 인을 과잉 흡수합니다.
A2/O 공정은 혐기-무산소-호기 조로 구성되며, 내부반송은 호기조에서 무산소조로 이루어진다.
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