소개글
"‘탄소의 순환’, ‘질소의 순환’, ‘황의 순환’, 및 ‘인의 순환’을 서로 비교하여 서론, 본론, 및 결론으로 나누어 논하시오"에 대한 내용입니다.
목차
1. 환경미생물과 폐수 처리
1.1. 활성슬러지 공정과 관여하는 환경미생물
1.1.1. 살수여상의 원리와 목적
1.1.2. 살수여상의 여재조건
1.1.3. 살수여상법의 장단점
1.1.4. 살수여상의 공법
1.1.5. 활성슬러지 공정에서 주요 환경미생물
1.1.5.1. 호기성 세균
1.1.5.2. 혐기성 세균
1.1.5.3. 질산화 세균
1.1.5.4. 방선균
1.2. 생물학적 질소 제거와 관여하는 환경미생물
1.2.1. 생물학적 질소 제거
1.2.2. 생물학적 질소 제거 공정
1.2.2.1. Single-sludge Process
1.2.2.2. Two-sludge Process
1.2.2.3. Triple Sludge Process
1.2.2.4. Four-stage Bardenpho Process
1.2.2.5. Oxidation ditch Process
1.2.3. 생물학적 질소 제거에 관여하는 환경미생물
1.2.3.1. 암모니아 산화균
1.2.3.2. 니트라이트 산화균
1.2.3.3. 탈질화 세균
1.2.3.4. 혐기성 암모니아 산화균
1.2.3.5. 방선균
1.3. 활성슬러지 공정과 생물학적 질소 제거 미생물의 비교
2. 참고 문헌
본문내용
1. 환경미생물과 폐수 처리
1.1. 활성슬러지 공정과 관여하는 환경미생물
1.1.1. 살수여상의 원리와 목적
살수여상법은 회전분무기를 통해 배수와 통기가 잘되는 여과재로 채워진 원형구조의 여과상에 1차 침전조를 거친 유출수를 골고루 뿌려 폐수처리를 하는 방법이다. 여과재는 생물막 형성을 위해 단위 부피당 표면적이 넓어야 하며, 폐수와 산소전달을 위한 공극율도 높아야 한다. 과거에는 주로 직경 25∼100㎜의 쇄석, 세라믹 물질 등을 이용하여 1∼2.5m깊이의 여상을 만들었지만 근래에는 가볍고 공극율과 표면적이 큰 플라스틱같은 합성여과재를 사용한다. 전형적인 유기물 부하량은 0.5㎏/㎥·day 이며 저율 살수여상재에서는 0.1∼0.4㎏/㎥·day, 고율 살수여상재에서는 0.5∼1.0㎏/㎥·day정도이다. BOD 제거율은 저율에서 약 85%, 고율에서는 65∼75%정도이다. 쇄석이나 기타 여재로 채워진 여상위에 폐수를 살포함으로써 폐수가 여재를 통과하는 동안 여재 표면에 부착된 미생물막에 의해 폐수내 유기물질을 처리하는 방식으로, 여상매질 표면에서 탈리된 미생물을 침전시켜 제거하기 위한 최종침전지가 필요하다.
1.1.2. 살수여상의 여재조건
살수여상의 여재는 미생물이 부착되어 잘 자랄 수 있도록 표면이 거칠고 단위 면적당 표면적이 넓어야 한다. 또한 배수와 통기가 잘 되도록 공극률도 높아야 한다. 과거에는 주로 직경 25~100mm의 쇄석, 세라믹 물질 등을 이용하여 1~2.5m 깊이의 여상을 만들었지만 근래에는 가볍고 공극률과 표면적이 큰 플라스틱 등의 합성 여재를 많이 사용한다. 이러한 여재 조건은 살수여상법에서 미생물의 활성화와 유기물 분해 효율을 높이는 데 중요하다.
1.1.3. 살수여상법의 장단점
살수여상법의 장단점은 다음과 같다.
살수여상법은 설치와 운영이 쉽고 유입폐수의 수질 및 수량 변화에 대한 조절능력이 있으며 독성폐수에도 어느 정도 견딜 수 있는 장점이 있다. 폭기에 동력이 필요없고, 건설비와 유지비가 적으며, 운전이 간편하다. 또한 폐수의 수질이나 수량변동에 덜 민감하며, 온도에 의한 영향이 적고, bulking 문제가 없으며, 슬러지 반송이 필요 없다는 장점이 있다.
그러나 단점으로는 짧은 체류시간으로 생폐수내의 유기물질이 방류된다는 점, 자연에 의한 공기주입 이므로 적정처리가 어렵다는 점, 특히 겨울에는 문제가 발생될 수 있다는 점, 처리정도를 결정하기 힘들고 유출수가 잘 처리되지 않는 경우 교정하기가 어렵다는 점, 냄새가 난다는 점, 여재가 잘 막히고 여름철에 파리발생의 문제가 있다는 점 등이 있다. 다른 공정에 비해 처리효율이 떨어지고 비교적 넓은 장소가 필요하며 기온변화에 큰 영향을 받는 단점도 있다.
1.1.4. 살수여상의 공법
살수여상의 공법은 회전분무기를 통해 배수와 통기가 잘되는 여과재로 채워진 원형구조의 여과상에 1차 침전조를 거친 유출수를 골고루 뿌려 처리하는 방식이다. 전형적인 유기물 부하량은 0.5㎏/㎥·day이며, 저율 살수여상재에서는 0.1∼0.4㎏/㎥·day, 고율 살수여상재에서는 0.5∼1.0㎏/㎥·day 정도이다. BOD 제거율은 저율에서 약 85%, 고율에서는 65∼75%정도이다.
여상 공극의 폐쇄를 막기 위해 1차 침전지에서의 전처리 과정이 필수적이며, 여상을 통과한 유출수를 재순환시킨다. 이를 통해 유입폐수의 수리적 부하율과 전단력을 증가시켜 미생물 점막이 계속적으로 탈리되게 하여 과도한 미생물 성장을 억제하고, 피해 발생을 방지할 수 있다. 또한 유입폐수를 활성미생물로 식종함으로써 처리효과를 상승시킬 수 있다.
회전식 살수여상은 수리적으로 회전시키는 방식과 전동기를 통해 회전시키는 방식이 있으며, 종방향 이동식 살수기를 사용할 경우 살수여상은 정사각형 또는 직사각형 형태이다. 살수여상의 깊이는 플라스틱 여재를 사용하는 경우 보통 5~8m를 사용한다. 여상의 밑바닥은 0.5/100~5/100의 기울기를 가지며, 집수 부분의 단면은 환기를 고려하여 집수 소요 단면의 2배 이상으로 한다. 여상의 주변은 철근 콘크리트 구조로 하여 여재와 수압에 대한 안전한 구조를 갖추며, 여유고는 일반적으로 30cm 이상으로 한다.
플라스틱 여재는 고속 살수여상법에 이용되며, 입경이 균일하고 비표면적이 크며 환기율이 좋은 특징이 있다. 여상 공극이 막히는 현상은 여상의 크기가 너무 작거나 균일하지 않을 때, 여재가 부서질 때, 최초침전지에서 현탁고형물이 충분히 제거되지 않았을 때, 미생물 점막이 과도하게 탈리되어 공극을 메울 때, 유기물질 부하량이 과도할 때 발생할 수 있다.
1.1.5. 활성슬러지 공정에서 주요 환경미생물
1.1.5.1. 호기성 세균
호기성 세균은 활성슬러지 공정에서 가장 중요한 미생물군으로, 산소를 사용하여 유기물을 분해하는 역할을 담당한다. 이들은 유기물의 분해와 동시에 질소 제거에도 중요한 기능을 한다.
대표적인 호기성 세균으로는 Acinetobacter, Pseudomonas, Bacillus 등이 있다. 각 미생물의 역할은 다음과 같다.
Acinetobacter는 유기물과 유해물질을 분해하는 능력이 뛰어나며, 수질 개선에 기여한다. 특히 수돗물 처리와 폐수 처리에서 중요한 역할을 한다.
Pseudomonas는 다양한 환경에서 생존할 수 있는 능력이 뛰어나며, 유기물 분해와 함께 여러 가지 유해 물질을 분해할 수 있다. 이 세균은 오염된 환경에서의 생물학적 정화에 효과적이다.
Bacillus는 다양한 환경에서 자생하며, 유기물 분해와 질소 제거 외에도 병원균 억제와 같은 추가적인 이점을 제공한다. 이들은 일반적으로 효모와 박테리아의 대사 산물에 의해 활성화된다.
이들 호기성 세균은 활성슬러지 공정에서 유기물과 질소를 효과적으로 처리하여, 수처리의 효율성을 높이고 오염 물질을 줄이는...
참고 자료
물순환안전국, 2021 주요 업무보고, 2021
서울하수도과학관, 하수처리시스템, 2022년 5월 10일 접속,
https://sssmuseum.org/main/?mc_code=131110
서울시 하수도 정책, 서울 정책아카이브, 2017, p.22~37
한선기, 정진영 저, 환경미생물학, 한국방송통신대학교출판문화원, 2016
박노연 저, 무산소-혐기-호기 활성슬러지 공정을 이용한 하수내 질소와 인의 생물학적 제거, 연세대학교 2004
김조락 저, 활성슬러지공정 모델 최적화 및 모델 기반 관리자 국지제어, 부산대학교 2006
이선옥 저, 2차침전조 대체 활성탄 패치의 포기조 내 설치에 의한 기존 활성슬러지공정 개선, 한양대학교, 2008
장경오 저, 대규모 도금폐수 처리장의 경제적인 생물학적 질소제거 방법 연구, 아주대학교, 2006
이승호 저, 호기성 입상 슬러지를 이용한 생물학적 단축질소제거 연구, 한양대학교, 2012
김희수 저, 생물학적 질소제거를 위한 유동성담체의 개발, 서울산업대학교, 2010
공용, 환경미생물학, 활성슬러지 공정과 살수여상 공정을 환경미생물의 관점에서 비교, 2022.
김동민 외 9인, 폐수처리공학, 도서출판 동화기술, 2013.
조관형 외 7인, 최신 상하수도, 신광문화사, 2008.
장덕, “폐수처리공학강의록ⅠⅡ“, 건국대학교 환경공학과, 第8版 (2017)
이진룡ㆍ손종열공저, “환경공학 설계”, 대학서림, pp. 81-105 (1994)
한선기ㆍ정진영(2016), 환경미생물학, 한국방송통신대학교 출판문화원
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12