1차, 2차 처리 폐수 활성슬러지법에 대한 설명

1차, 2차 처리 폐수 활성슬러지법에 대한 설명

 

 

어떤 폐수에 대해 1차, 2차 처리 과정을 거친 후, 폐수를 활성슬러지법으로 처리하고자 한다. 활성슬러지법에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

 

① 폭기조 내의 미생물은 영양소, 온도 등의 내부 환경에는 덜 민감하므로 전문기술자는 상주하면서 반송설비만 세심히 관리하면 된다.

 

② 여름철에는 폭기조에서 조류(Algae)가 증식되어 처리 효율이 저하될 수 있고, 겨울철에는 외기 온도가 떨어지므로 처리 효율이 저하되는 단점이 있으므로 주의가 필요하다.

 

③ 일반적으로 영양소는 BOD : N : P = 100 : 5 : 1로, pH는 중성 범위에서, 온도는 상온에서, 독성물질은 미생물의 활동과 성장에 방해 주지 않는 범위 내에서 처리한다.

 

④ 활성슬러지법에 활용되는 미생물은 주로 세균, 원생동물, 윤충류 등이며 성장은 주어진 먹이와 미생물 양(F/M)에 따르며 F/M비가 크면 유입구 부근에서는 슬러지부상(Sludge rising) 현상이 발생한다.

 

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아래 설명은

4개의 생성형 AI(Gemini, ChatGPT, Genspark, Copilot)로

교차 검증했으니,

신뢰할 수 있습니다.

 

 

 

① 미생물은 영양소, 온도, pH, 용존산소 등 내부 환경 변화에 민감하므로 지속적인 모니터링과 관리가 필요하다. 전문기술자는 반송설비뿐만 아니라 다양한 운전 조건을 종합적으로 관리해야 한다.

 

 

 

② 조류는 주로 호기성 조건보다는 광합성 환경에서 번식하며, 활성슬러지법에서는 조류 증식이 일반적이지 않다.

 

활성슬러지법은 조류 증식보다는 주로 세균, 원생동물 등의 활성 슬러지 미생물에 의해 유기물을 처리한다. 조류는 주로 광합성을 통해 증식하므로 폭기조와 같이 빛이 차단된 환경에서는 대량 증식하기 어렵다. 또한 겨울철 저온으로 인한 처리 효율 저하는 맞는 말이지만, 조류 증식을 단점으로 언급하는 것은 부적절하다.

 

폭기조는 보통 채광을 차단해 조류 번식을 억제하며, 겨울철 저온에서도 운전 조건(격리/단열/가온 등)을 통해 충분한 처리 효율을 유지할 수 있다.

 

 

 

④ 활성슬러지법에 활용되는 미생물은 주로 세균, 원생동물, 윤충류 등이며 성장은 주어진 먹이와 미생물 양(F/M)에 따르며

---> 여기까지는 정확한 설명

 

F/M 비가 클 경우 미생물의 과도한 성장으로 인해 슬러지 팽화(bulking)나 부상보다는 침전 불량이 문제가 된다. 슬러지부상은 주로 탈질에 의한 질소가스 발생 등 다른 원인에 의해 발생한다.

 

슬러지 부상(Sludge rising)은 주로 탈질 작용으로 인한 질소가스 발생 또는 과폭기로 인한 경우가 많으며, 오히려 F/M비가 너무 낮아지면 슬러지 부상 현상이 발생할 수 있다.

 

 

 

답: ③

 

 

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[참고] ②번 설명

우리나라에서의 문제라고 하면 여름철에 폭기조에 Algae(조류)가 증식하여 처리효율을 떨어트리거나, 겨울철 온도 하강으로 인해 효율이 떨어지는 효과들이 보고되었다. 그래서 아예 처리장을 지하에 지어 차광과 보온을 동시에 이룸으로써 단점이 하나 사라지게 되었다.

[ 출처 https://blog.naver.com/sbene/221521535272 ]

 

 

 

 

[Gemini] 조류 증식 부분이 틀렸다고 할 수 있는 근거

 

1. 활성슬러지 공정의 기본 원리 및 폭기조의 특성

> 광합성 미생물 vs. 종속영양 미생물: 활성슬러지법은 주로 유기물을 분해하는 “종속영양 미생물(세균, 원생동물, 윤충류 등)”을 이용하는 생물학적 처리 공정입니다. 조류(Algae)는 빛 에너지를 이용하여 유기물을 합성하는 광합성 미생물입니다.

> 폭기조의 환경: 활성슬러지법의 폭기조는 일반적으로 밀폐되거나 빛이 충분히 투과되지 않는 구조로 설계됩니다. 유입되는 폐수는 탁도가 높고, 활성 슬러지 미생물이 고농도로 존재하며, 지속적인 폭기가 이루어집니다. 이러한 환경은 조류의 광합성 활동에 필요한 충분한 빛을 제공하기 어렵습니다. 조류가 대량으로 증식하기 위해서는 충분한 빛 에너지가 필수적입니다.

> 공정 조건: 폭기조 내의 높은 유기물 부하, 지속적인 공기 공급(폭기), 그리고 활성 슬러지의 높은 농도는 조류보다는 호기성 종속영양 세균의 증식에 유리한 환경을 조성합니다.

 

2. 활성슬러지 공정의 일반적인 문제점과 조류 문제의 차이

활성슬러지 공정에서 발생하는 여름철 문제점은 주로 다음과 같습니다.

> 온도 상승으로 인한 미생물 활성 변화 및 슬러지 침강성 저하: 여름철 수온 상승은 미생물의 종류 및 활성도에 영향을 미쳐 슬러지 팽화(Bulking) 또는 침강 불량과 같은 문제를 야기할 수 있습니다.

> 과부하 및 용존산소 부족: 여름철에는 유입 수량 및 유기물 부하가 증가하고, 수온 상승으로 인해 용존산소 포화도가 감소하여 폭기조 내 용존산소가 부족해질 수 있습니다. 이는 미생물 활성 저하 및 처리 효율 감소로 이어집니다.

> 악취 문제: 고온으로 인한 미생물 활동의 변화나 혐기성 상태의 발생으로 악취 문제가 심화될 수 있습니다.

 

조류 문제가 주로 발생하는 경우는 “폐수 연못(Lagoon), 안정화 연못(Stabilization Pond)”과 같이 개방되어 빛에 노출된 형태의 처리 시설입니다. 이러한 시설에서는 조류가 광합성을 통해 산소를 공급하고 유기물을 제거하는 역할을 하기도 하지만, 과도하게 증식할 경우 방류수 수질 기준 초과(SS 증가 등), 야간 산소 고갈 등의 문제를 야기할 수 있습니다.

 

3. 참고 자료에서의 언급

일부 자료에서 “우리나라에서의 문제라고 하면 여름철에 폭기조에 Algae(조류)가 증식하여 처리효율을 떨어트리거나, 겨울철 온도 하강으로 인해 효율이 떨어지는 효과들이 보고되었다.”고 언급하고 있기는 합니다(네이버 블로그, 환경상식: 활성슬러지공법).

 

하지만 이러한 언급은 일반적인 활성슬러지법의 폭기조 환경에서는 조류의 대량 증식이 어렵다는 점을 감안할 때, 다소 예외적인 상황이나 특정 운전 조건에서 발생할 수 있는 드문 현상으로 보아야 합니다. 예를 들어, 폭기조의 빛 노출이 심하거나, 유기물 부하가 매우 낮고 영양 염류가 풍부한 특정 유형의 폐수를 처리하는 경우, 혹은 오랜 시간 동안 공정이 안정화되지 못하고 특정 조건이 형성되었을 때 제한적으로 나타날 수 있습니다.

 

대부분의 학술 자료나 전문 서적에서는 활성슬러지법의 폭기조에서 조류 증식을 주요한 문제점으로 다루지 않습니다. 활성슬러지법의 주요 미생물은 세균이며, 조류는 광합성이 가능한 환경에서 주로 문제가 됩니다. 폭기조는 빛이 차단되거나 부족한 환경이므로 조류가 지배적인 문제가 되기는 어렵습니다. 겨울철 온도 하강으로 인한 효율 저하는 활성슬러지법의 명확한 단점이지만, 여름철 조류 증식은 일반적인 활성슬러지 폭기조의 특성을 고려할 때 가장 적절한 설명이라고 보기는 어렵습니다.

 

결론적으로, 활성슬러지법의 폭기조는 조류가 번성하기에 적합한 환경이 아니므로, 여름철 조류 증식을 활성슬러지법의 일반적인 단점으로 설명하는 것은 부정확합니다. 겨울철 온도 하강으로 인한 효율 저하는 맞는 설명이지만, 조류 증식 부분이 일반적인 현상이 아니므로 2번 전체 설명이 가장 적절하다고 보기는 어렵습니다.

 

 

 

 

[키워드] 폐수 활성슬러지법 기준