상하수도 121회 4교시 문제 6. 혐기성 소화의 이상(異常)현상 발생 원인 및 대책에 대하여 설명하시오.

답 1. 슬러지 안정화의 목적

- 슬러지 안정화의 목적은

1) 병원균의 감소

2) 악취의 제거

3) 부패발생의 억제 · 감소 · 방지임

- 또한 상기의 건강과 심미적 이유 외 부피의 감량, 유용 가스 생산, 탈수성 개선을 위해 사용

- 이러한 목적의 달성은 안정화 조작 및 공정이 고형물에 함유된 휘발성 및 유기성 물질에 미치는 영향과 관련

- 슬러지 안정화 방법으로는 석회를 이용한 알칼리 안정화, 혐기성 소화, 호기성 소화, 퇴비화 등

답 2. 혐기성 소화원리

- 혐기성 소화는 유기물을 여러 미생물의 분해작용에 의해 메탄으로 전환하는 일련의 프로세스이며, 이는 크게 3단계로 구분 가능

[이미지 출처 : 하수도시설기준]

- 즉 고형상의 유기물을 액상화하고 가수분해하는 과정, 저급지방산(휘발성 유기산, VFA)을 생성하는 과정, 이들을 식초산 및 H2 가스로 분해하는 과정, 이들 산물을 이용하여 메탄을 생성하는 과정임

- 각각의 반응과정에서 작용하는 미생물은 각각 틀린 것으로 알려져 있으며, 실제로는 하나의 반응조 내에서 공생계를 만들어 연계된 반응, 즉 메탄발효 진행

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3. 혐기성 소화 영향인자(발생원인 및 대책)

1) pH

- 최적 pH : 6.8 ~ 7.4(극한 6.4 ~ 7.8)

- 낮은 pH에서는 중금속의 용해도 증가, 독성물질로 인한 미생물의 증식에 영향

2) 온도

- 최적온도 : 중온소화 35±2℃, 고온소화 50±0.5℃)

- 고온소화는 중온소화에 비해 메탄 생성속도가 약 2배 빠르고 반응조의 용적도 1/2로 감소되나, 온도변화와 기계적인 운전조작에 더 세심한 주의 필요

3) 영양물질

- 혐기성 세균의 영양물질 : 질소, 인, 무기질 이온

- 영양물질 소요량은 세포의 실생산계수, 생물분해되는 기질량, 슬러지 일령 등에 영향

4) 독성물질

- 혐기성 세균의 독성물질 : 암모니아, 휘발산, 무기염, 중금속 등

- 암모니아는 혐기성 반응조 내에서 단백질의 분해과정에서 탈아미노기 반응에 의해 생성되며, 암모늄이온(NH4+)보다는 암모니아 분자(NH3)가 훨씬 독성이 강함

 

 

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