개념 한 쪽
산화구법은 활성슬러지 계열의 생물학적 처리 원리를 바탕으로 공정 치수와 운전 인자가 성능을 결정한다고 본다. 시험에서는 유입 부하와 조 용적, MLSS·MLVSS, Y·Kd·θc 같은 식들을 이용한 용적 및 면적 계산을 자주 묻는다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
출제기준 단원 「산화구법공정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 반응조 부피 계산(θc식) | 1 | Y, Kd, θc를 이용해 반응조 용적을 구하는 절차 |
| 표면적 산정(용적부하 역산) | 1 | BOD 부하와 용적부하로 부피를 구한 뒤 수심으로 면적을 계산하는 절차 |
| 반송슬러지량 혼동 함정 | 1 | 유입 SS와 MLSS를 이용한 반송량과 다른 정의를 구별하는 관찰 능력 |
활성슬러지 계열 설계 문제는 먼저 유입 부하량을 계산하는 것을 핵심으로 본다. 유량과 농도를 곱해 하루 총 BOD 또는 SS 부하를 구하고, 이를 용적부하 기준으로 나누어 필요한 반응조 용적을 산출하는 절차를 따른다. 단위 환산(예: mg/L를 kg/m³로 변환)을 정확히 처리하는 것이 중요하다.
미생물 체류시간(θc) 관련 문제는 성장계수 Y와 소멸계수 Kd를 포함한 식을 활용해 반응조 부피를 도출한다. 기본식은 1/θc = Y·(Q·ΔS/(V·X)) - Kd 형태로 표현되며, 이를 V에 대해 풀면 필요한 반응조 부피를 구할 수 있다. 식 변형 시 상수항 이항과 단위 일치에 주의해야 한다.
포기조의 단면적 산정 문제는 부피를 수심으로 나누는 방식으로 접근한다. 먼저 총 부하량을 용적부하로 나누어 부피를 구하고, 부피를 주어진 수심으로 나누어 표면적을 산출한다. 이 단계적 계산(부하→부피→면적)을 습관화하면 시간 내 정답 도출이 용이하다.
운전·운영 관련 지문은 미생물의 상태와 물리적 분리 단계를 구분하여 점검해야 한다. 예를 들어 포기조 내 미생물 활성 악화 원인으로는 유해성분·MLSS·pH 변동 등을 우선 검토하고, 원폐수의 SS 변동은 주로 2차 침전지 영향을 통해 간접적으로 문제를 일으킨다고 본다.
문제 A(체류시간식 이용 반응조 부피 계산) 주어진 값: θc=10일, Y=0.6, Q=40,000m³/day, S0=85mg/L, S=15mg/L, X(MLVSS)=2,000mg/L, Kd=0.6/day이다. 식 1/θc = Y·(Q·ΔS/(V·X)) - Kd에 값 대입 후 정리하면 1/10 = 0.6·(40,000·70/(V·2,000)) - 0.6이다. 이를 풀어 V=1,200m³를 얻는다.
문제 B(용적부하로 표면적 산정) 주어진 값: Q=1,000m³/day, S0=1,000mg/L(=1kg/m³), 용적부하 G=0.4kg/m³·day, 수심 H=5m이다. 하루 BOD 부하 1,000kg/day를 G로 나누어 부피 V=2,500m³을 구하고, V를 H로 나누어 표면적 A=500m²를 얻는다.
유량이 2,500m³/day인 폐수를 활성슬러지법으로 처리하고자 한다. 폭기조로 유입되는 SS농도가 200mg/L이고, 포기조 내의 MLSS 농도가 2,000mg/L이며, 포기조용적이 2,000m³일 때 슬러지 일량(day)은?
정답 ④ · 슬러지 용량(Sludge Volume Index, SVI)이나 식물체류시간과 관련하여 슬러지 일량을 산정하는 문제입니다. 슬러지 일량(Qr)은 유입 유량(Q)과 유입 SS 및 반응조 내 MLSS 비율에 의해 결정됩니다.
슬러지 일량(반송량)은 '유입유량×유입SS÷조내MLSS' 비율로 결정되며, 조 용적은 체류시간 계산 시에만 사용된다.
BOD5가 85mg/L인 하수가 완전혼합 활성슬러지공정으로 처리된다. 유출수의 BOD5가 15mg/L, 온도 20℃, 유입 유량 40,000톤/일, MLVSS가 2,000mg/L, Y값 0.6mgVSS/mgBOD5, Kd값 0.6d-1, 미생물체류시간이 10일이라면 Y값과 Kd값을 이용한 반응조의 부피(m³)는? (단, 비중은 1.0 기준)
정답 ③ · 완전혼합 활성슬러지 공정에서 미생물 체류시간(θc) 공식은 1/θc = Y * (Q*(S0-S)/(V*X)) - Kd 입니다. 주어진 값을 대입하면 1/10 = 0.6 * (40000 * (85-15) / (V * 2000)) - 0.6 (단, 단위를 mg/L와 톤을 통일하여 계산).
미생물 체류시간 공식을 변형하여 부피를 구하면 1/θc = Y(QΔS/VX) - Kd에서 V=1200m³이다.
BOD 1,000mg/L, 유량1,000m³/day인 폐수를 활성슬러지법으로 처리하는 경우, 포기조의 수심을 5m로 할 때 필요한 포기조의 표면적(m²)은? (단, BOD 용적부하 0.4kg/m·day)
정답 ② · 문제는 활성슬러지법에서 주어진 BOD 부하와 수심으로 포기조의 표면적을 계산하는 것이다. 공식 A = (Q×S0) / (G×H)를 사용하며 Q=1,000m3/day, S0=1,000mg/L(=1kg/m3), G=0.4kg/m3·day, H=5m를 대입하면 A = (1000×1)/(0.4×5) = 1000/2 = 500m2가 된다.
BOD 용적부하 공식 G=(Q×S0)/(V)에 수심 H를 대입하여 V=A×H로 변형하면 A=(Q×S0)/(G×H)가 된다.
수질환경산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.