개념 한 쪽
하수 고도처리에서 질소 제거는 서로 다른 산소 조건을 이용한 미생물 반응의 결합으로 이루어진다. 질산화는 산소가 있는 호기성 조건에서 암모니아를 질산염으로 전환하는 과정이며, 탈질은 무산소 또는 무산소에 가까운 조건에서 질산염을 분해하여 질소 가스로 방출하는 과정이다. 여러 공정은 이 두 반응을 적절히 배치하여 효율적으로 질소를 제거한다.
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출제기준 단원 「생물학적 질소제거공정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 공정 단계별 기능판단 | 1 | 다단계 공정에서 조별(호기/무산소/혐기) 기능을 가려낼 수 있는지 묻는다 |
| 공정 명칭과 분류 구별 | 1 | 처리 공정과 측정장비 등 명칭의 용도를 구분하는 능력을 묻는다 |
| 혐기조 역할 선택 | 1 | 인·유기물 처리에서 혐기조의 기능을 묻는 선택형 문제를 출제한다 |
생물학적 질소제거는 기본적으로 질산화와 탈질이라는 두 단계 반응으로 설명한다. 질산화는 호기성 환경에서 질산화균이 암모니아를 산화하여 질산염을 생성하는 과정이며, 이 단계는 산소 공급이 필요하므로 보통 포기조(호기조)에서 수행한다. 탈질은 무산소 또는 무산소 조건에서 탈질균이 질산염을 환원하여 질소 가스로 방출하는 과정이며, 이 단계는 무산소조에서 주로 일어난다.
다단계 공정은 이러한 반응들의 공간적·시간적 분리를 통해 성능을 확보한다. 예컨대 Bardenpho 공정은 혐기-무산소-호기 순서 등으로 구성되어 있으며, 이들 조의 역할을 구분하여 인과 질소의 제거를 동시에 달성한다. 문헌 재료에서는 Bardenpho에서 호기조는 질산화를 담당하고 무산소조는 탈질을 담당한다고 설명한다.
A2/O나 A/O 같은 공정은 혐기·무산소·호기 또는 혐기·호기 구성으로 인 제거와 질소 제거를 조절한다. 특히 A2/O는 무산소 조를 포함하므로 A/O에 비해 탈질 성능이 우수하다고 설명한다. 공정 설계에서는 각 조의 부피 비율과 기능을 고려하여 질산화와 탈질의 균형을 맞춰야 한다.
현장 문제 유형은 각 조의 기능(예: 호기=질산화, 무산소=탈질, 혐기=인 방출)을 묻거나, 공정의 단계별 반응을 혼동한 진술을 찾는 것이 주된 형태이다. 공정 명칭과 처리 대상 또는 조별 역할을 정확히 대조하여 이해하면 문제 해결이 수월하다.
문제 예시는 Bardenpho 공정에 관한 진술의 옳고 그름을 판별하는 형태이다. 질문에서 'Bardenpho 공정에서 질산화는 무산소조에서 일어난다'라는 진술이 주어진다면, 이 진술은 호기조에서 질산화가 일어난다는 원리에 따라 틀린 설명으로 판별한다. 반대로 '무산소조에서 탈질이 일어난다'라는 진술은 올바른 설명으로 판별한다.
3차처리 프로세스 중 5단계-Bardenpho프로세스에 대한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 문제는 5단계 Bardenpho 공정의 조별 기능에 대한 틀린 설명을 찾는 것이다. Bardenpho에서는 혐기-무산소-호기 순으로 운전하며 질산화(암모니아→질산화물)는 호기조에서 일어나고 탈질(질산성질소→N2)은 무산소조에서 진행된다.
Bardenpho 공정은 혐기-무산소-호기 순으로 진행되며, 질산화는 호기조에서 일어난다.
생물학적인 원리를 이용하여 하수내 질소나 인을 제거하는 하수고도처리 공정이 아닌 것은 ?
정답 ④ · 문항은 하수 내 질소·인 제거를 위한 고도처리 공정 중 해당하지 않는 공정을 고르라고 묻고 있다. Bardenpho, A/O, UCT는 모두 탈질 및 인 제거를 목적으로 한 생물학적 처리 공정의 대표적 형태이다.
Warburg는 하수처리 공정이 아닌 생물학적 산소 요구량 측정용 장치입니다.
생물학적인 원리를 이용하여 하수내 인(P)을 처리하는 고도처리프로세스 공정 중 혐기조의 역할로 가장 알맞는 것은 ?
정답 ② · 문항은 인 제거를 위한 고도처리 공정에서 혐기조의 역할을 묻고 있다. 혐기조건에서는 인을 과잉흡수하는 것이 아니라 내부 저장 고세균(예: PAOs)이 내부 인을 방출하고 동시에 유기물을 섭취하여 에너지원으로 사용한다.
A2O 공정에서 혐기조는 인 방출 및 유기물 제거를 담당하는 핵심 구간이다.
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