상하수도 122회 4교시 문제 3. 표준활성슬러지 공정의 용존산소농도 및 필요산소량에 대하여 설명하시오

답 1. 일반적인 도시하수처리 계통도

- 우리나라 하수처리장의 경우, 영양염류를 제거하기 위해 여러 가지 공법을 설치 운용하고 있으나, 그 기본원리는 A2/O공법임

- A2/O공법은 A/O공법을 개량하여 질소 및 인을 제거하기 위한 공법으로 반응조는 혐기성조, 무산소조, 호기성조로 구성

답 2. 용존산소농도 및 필요산소량

1) 호기성 조건

- 질산화, 유기물의 산화 및 인의 섭취 반응 발생

- 보통 DO 농도는 2.0mg/L 정도 유지

- DO 농도가 너무 낮으면 인의 흡수율 저하로 인 제거율이 감소, 침전성이 낮은 슬러지 생성

- DO 농도가 너무 높으면 포기조에서 무산소조로 내부순환되는 반송수 내에 DO 농도가 높아 탈질반응에 영향, 결국 호기조에서 질산성 질소 농도를 높게 하여 인 방출률 감소 가능

→ 호기조건에서 DO 농도는 전반부는 2.0mg/L로 유지하고, 무산소조로 내부순환하는 부분은 1.0mg/L 정도로 낮게 유지하는 것이 바람직

2) 무산소 조건

- 탈질이란 미생물이 산소가 없는 상태에서 호흡을 하기 위해 최종 전자수용체로서 작용하는 질산성 질소를 환원시키는 것을 말하며, 무산소(anoxic) 상태에서 일어나기 때문에 혐기성 호흡(anaerobic respiration)이라고도 함

- 탈질균은 유기물을 산화 분해할 때 발생하는 전자의 최종수용체로서 산소를 이용하는데, 산소가 부족하거나 없는 상태에서는 anoxic 호흡을 하며, 이 때 최종 전자수용체로서 NO3-, SO42-, PO43- 등을 이용

- 이와 같이 용존산소가 없고 화학적으로 결합한 형태의 산소(즉 NO3-, SO42-, PO43- 등)만이 존재할 때를 혐기성 상태와 구별하기 위해 무산소 상태(anoxic)라 함

- 용존산소 농도가 클수록 탈질이 방해를 받으므로 무산소조의 DO 농도는 0mg/L 정도가 가장 좋은 조건이나 최악의 조건에서도 0 ~ 0.5mg/L 이하로 유지하는 것이 좋음

3) 혐기성 조건

- 일반적으로 인제거 미생물은 혐기성 조건에서 유기물(아세테이트 류)등을 흡수할 수 있다는 점 때문에 다른 미생물에 비해 우위에 있어 혐기성 상태가 인 제거 미생물들을 선택 · 증식시킬 수 있는 조건이 됨

- 혐기성 상태의 유지를 위해 DO 농도를 0mg/L에 접근시키는 것이 좋음

4) 무산소 조건와 혐기성 조건의 차이점

- 유리산소는 없지만 결합산소는 있는 상태가 무산소 조건이고, 유리산소도 없고 결합산소도 없는 즉, 산소 자체가 전혀없는 상태가 혐기성 조건임

답 3. 하수처리장의 미생물과 산소섭취율(필요산소량)

- 호기성 미생물이 기질을 산화하면서 이용하는 용존산소 호흡율 = 산소 섭취율 혹은 이용률

- 산소 섭취율을 공정에 적용하기 위해서는, 단위시간 동안 단위 미생물에 의한 산소소모 고려 필요

답 4. 호흡율 측정방법

1) 호흡율 측정원리(Respirometer)

- 특정한 조건에서 생물학적 산소 소모량을 측정하고 이를 해석하는 방법

- 현재 사용되고 있는 대다수의 호흡율 측정기는

(1) 미생물이 존재하는 액상에서의 산소농도 감소율 측정

　　　　　　　- DO meter를 사용하여 액상의 용존산소 농도의 변화를 측정

(2) 미생물이 존재하는 액상으로의 산소전달율 측정

- 기상과 액상의 산소농도가 평형을 이룬다는 가정 하에 기상의 산소농도 변화 측정

- 높은 산소 섭취율 수치는 높은 미생물 활성도를, 낮은 산소 섭취율 수치는 낮은 미생물 활성도를 나타냄

2) 측정방법

- 유기물 및 암모니아의 부하에서 MLSS 농도를 달리한 호기성 조건에서 산소농도를 7mg/L 이상 용해한 후, 교반조건 하에서 시간에 따른 산소농도 측정

→ 유기물과 암모니아의 산화 정도를 확인하여 산소와 오염물 제거의 상관성 분석