하수 처리 기술 기본 질의응답

Thread Content

이 게시글은 마지막으로 zhaolijun에 의해 2016-5-10 08:37에 수정되었습니다. 1. 생화학적 방법으로 폐수를 처리할 때, 생화학 처리 탱크에 과도한 부하가 가해져 미생물들이 손상될 경우 어떤 조치를 취해야 할까요? 　　생화학 처리조가 가동되는 동안, 미생물이 수량이나 농도와 같은 부하의 영향을 받으면 COD 제거율이 갑자기 하락합니다. 심한 경우에는 슬러지가 생물 충전재에서 떨어져 나와 처리수가 탁해집니다.이때 즉시 물 공급을 중단하고, 슬러지 부하를 줄이기 위해 생화학 처리탱크에 분말 활성탄을 투입해야 합니다. 분말 활성탄의 투입 비율은 생화학 처리탱크의 부피 100m3당 10kg입니다.슬러지의 침전 성능이 회복된 후에는 슬러지 순화를 위한 빠른 증식 방법을 사용할 수 있다. 이때 생화학 처리탱크에 생활하수나 폐알코올, 혹은 마른 밀가루로 만든 반죽을 투입한다. 투입 비율은 생화학 처리탱크의 부피 100m3당 마른 밀가루 5-10kg을 투입하는 것이다. 2-3일 후에는 물을 공급하기 시작하여 매일 물의 양을 점차 늘려나가며, 미생물들이 정상적으로 활동할 때까지 계속한다. 　　2. 공휴일이나 일시적인 생산 중단으로 인해 생산 폐수가 발생하지 않을 경우, 생화학 처리조는 어떻게 작동해야 할까요? 　　휴일이나 임시적인 생산 중단으로 인해 생산 폐수가 발생하지 않는 경우는 ***회사에서 자주 있을 수 있습니다. 이럴 때는 생화학 처리 탱크에 생활하수를 넣거나 강물을 펌핑해 넣은 뒤, 밀가루를 끓여 만든 접착제를 첨가함으로써 미생물의 성장과 증식을 유지할 수 있습니다.생화학 처리탱크 내에서는 100m3당 5~10kg의 건조 밀가루를 투입하거나, 비율에 따라 폐알코올을 투입한 뒤 하루에 4~8시간 동안 공기를 주입합니다. 　　 　　4. 생화학 처리조는 겨울에 어떻게 작동하나요?
미생물이 가장 잘 성장하고 증식할 수 있는 온도 범위는 16~30℃입니다. 온도가 10℃ 미만으로 내려가면 폐수의 정화 효과가 현저히 떨어집니다. 일반적으로 온도가 10℃씩 낮아질 때마다 COD 제거율도 10%씩 감소합니다.그렇다면 겨울에는 생화학 처리장이 어떻게 작동할까요?한 가지 방법은 조절탱크 내에 증기를 공급하여 생화학 처리를 위한 워터의 온도를 높이는 것입니다；또 다른 방법은 생화학 처리조에 생물 슬러지를 추가하여 슬러지 농도를 높이고 슬러지 부하를 줄이는 것입니다. 수온이 6-7℃로 유지된다면, 활성 슬러지는 여전히 효과적으로 정화 기능을 발휘할 수 있습니다. 　　5. 슬러지 풀에 있는 슬러지는 어떻게 탈수되나요? 　　슬러지 탈수의 주요 방법에는 진공 여과법, 압착 여과법, 원심분리법, 자연 건조법이 있습니다.상하이 신의바이루다 제약유한회사는 압착여과법을 사용합니다. 전용 장비인 판프레임 압착여과기를 통해 시스템에서 발생하는 화학적 슬러지와 잔여 슬러지를 압력을 가하여 여과하는데, 탈수된 슬러지의 수분 함량은 일반적으로 80-85%에 이릅니다. 　　6. SBR 생화학 처리조에 남아 있는 슬러지를 어떻게 슬러지 저장조로 옮길 수 있나요? 　　SBR 생화학 처리조 내의 잔여 슬러지는 정기적으로 슬러지 탱크로 배출되어야 하며, 그렇지 않으면 SBR 생화학 처리조의 정상적인 작동에 영향을 미치고 생화학 처리된 수질에도 악영향을 줍니다.슬러지를 배출할 때는 먼저 SBR 생화학 탱크와 슬러지 탱크 사이의 파이프 밸브를 열어, SBR 탱크 내의 수위 압력을 이용해 남은 슬러지를 슬러지 탱크로 밀어넣습니다.슬러지 배출이 끝나면 SBR 탱크와 슬러지 탱크 사이의 슬러지 파이프 밸브를 닫아야 합니다. 　　7. 생화학 처리조 내에 포스포디하이드로칼륨은 얼마나 투입해야 하나요? 　　탄소와 인의 100:1 비율(중량비)로 환산하며, 엄밀히 말해 여기서의 탄소는 BOD5를 의미합니다.따라서, 생화학 처리조로 유입되는 물의 양이 하루에 240톤이고 BOD5 농도가 250mg/L라면, 생화학 처리용 원수의 하루당 BOD5 양은 240×0.25kg/톤 = 60kg이 됩니다. 또한, 하루당 필요한 인의 양은 60÷100 = 0.6(kg)입니다. 이 값을 인산이수소칼륨의 투입량으로 환산하면 0.6×136÷31 = 2.6(kg/일)이 됩니다. 　　계산을 용이하게 하기 위해, 다음과 같은 단순화된 공식을 사용할 수 있습니다. 　　W=BOD5×Q×0.044÷1000　　W=COD×B/C×Q×0.044÷1000　　여기서:　　COD는 생화학적 처리 전의 물에 포함된 COD로, 단위는 mg/L입니다； 　　BOD5—생화학적 입수수의 BOD5로, 단위는 mg/L입니다； 　　B/C—무차원； 　　Q—생화학 처리를 위한 원수 유량으로, 단위는 톤/일입니다； 　　W는 인산이수소칼륨의 하루 투입량으로, 단위는 kg/일입니다； 　　8. 미생물이 대량으로 죽었을 때 어떻게 해야 하나요? 　　미생물이 심각한 손상을 입어 대량으로 사멸하고 이를 회복시킬 수 없는 경우, 즉시 지역 환경보호 당국에 신고해야 하며, 동시에 활성슬러지도 즉시 교체해야 합니다.그런 다음 원인을 규명하여 유사한 사고가 다시 발생하지 않도록 방지합니다. 　　9. 생화학 처리조에는 하루에 얼마나 많은 요소를 투입해야 할까요? 　　적절한 영양소 비율은 탄소:질소:인＝100:5:1입니다. 탄소와 질소의 100:5라는 비율을 기준으로 계산됩니다(무게비). 엄밀히 말하면 여기서의 탄소는 BOD5를 의미합니다.따라서, 생화학 처리조로 유입되는 물의 양이 하루에 240톤이고 BOD5 농도가 250mg/L라면, 하루 동안 생화학 처리조에 유입되는 BOD5의 양은 240톤 × 0.25kg/톤 = 60kg이 됩니다. 그리고 하루 동안 필요한 질소의 양은 60÷100×5 = 3(kg)입니다. 이를 요소로 환산하면 3×44÷14 = 9.4(kg/일)가 됩니다. 　　계산을 용이하게 하기 위해, 다음과 같은 단순화된 공식을 사용할 수 있습니다. 　　W=BOD5×Q×0.157÷1000　　W=COD×B/C×Q×0.157÷1000　여기서:　　COD는 생화학적 처리 전의 물에 포함된 COD 값을 나타내며, 단위는 mg/L입니다； 　　BOD5—생화학적 입수수의 BOD5로, 단위는 mg/L입니다； 　　B/C—무차원； 　　Q—생화학 처리를 위한 원수 유량으로, 단위는 톤/일입니다； 　　W는 요소의 하루 투입량으로, 단위는 kg/일입니다； 　　***사의 폐수에는 원래 일정량의 질소가 포함되어 있기 때문에, 운영 시 유리아를 투입할 필요가 없습니다. 　　10. 왜 조절탱크 내의 폐수의 COD 농도를 700mg/L 이하로 유지해야 할까요? 　　조절탱크의 폐수가 바로 생화학 처리를 위한 원수이며, 그 COD 농도는 일반적으로 실험값과 설계 파라미터에 따라 결정됩니다.생화학적 처리가 용이한 폐수의 경우, 조절탱크 내의 폐수 COD는 일반적으로 1000mg/L 정도로 유지됩니다. 반면, 산업폐수, 특히 생물학적으로 분해되기 어려운 폐수의 경우에는 생화학적 처리를 위한 입수수의 COD가 500-800mg/L 범위로 유지됩니다.그렇지 않으면 생화학 시스템의 안정적인 운영을 보장하기 어렵으며, 생화학적 처리된 수질이 규정된 배출 기준을 충족시키는 것도 어렵습니다.상하이 신의바이루다 제약유한회사의 생화학적 유입수 COD 농도(700mg/L)는 실험값에 따라 결정되었습니다. 　　11. 슬러지의 배양 및 순화는 어떻게 진행하나요? 　　생화학적 배양의 주기는 폐수의 수온과 수질에 따라 달라집니다.수온이 15℃를 넘을 경우 균 배양 과정이 빠르지만, 수온이 15℃ 미만일 때는 슬러지의 순화에 더 많은 시간이 걸립니다. 따라서 슬러지의 배양 및 순화는 가능한 한 5월부터 11월 사이(장강 유역)에 진행하는 것이 좋습니다.폐수의 수질에 있어서, 독성이 없고 유해하지 않으며 생물학적으로 쉽게 분해되는 폐수의 경우, 생화학적 처리에 걸리는 시간은 보통 10~20일 정도입니다. 반면, 독성이 있거나 유해하며 생물학적으로 분해되기 어려운 폐수의 경우에는 훨씬 더 긴 시간이 필요하며, 약 30~60일, 혹은 그보다 더 오래 걸립니다. 　　청수로 조정을 마친 후, 생화학적 처리가 용이한 폐수의 경우에는 직접 폐수를 이용해 미생물을 길들일 수 있다；화학공업 폐수나 생화학적 처리가 어려운 폐수의 경우에는 단계적인 균 배양 방법을 사용해야 합니다. 구체적인 절차는 다음과 같습니다: (1) 빠른 증식.빠른 증식의 목적은 슬러지가 빠르게 충전재 위로 자라나도록 하는 것입니다.일반적으로 구매한 슬러지는 탈수나 운송 과정에서 미생물들이 다양한 정도로 손상을 입게 되며, 새로운 환경에서 회복하고 성장하기 위해서는 적절한 생존 환경이 필요합니다.이때 화학공정 폐수를 그대로 사용해 순화시키면, 필연적으로 미생물이 대량으로 죽게 됩니다.따라서 1단계에서는 생활하수나 포도당, 혹은 건조된 밀가루로 만든 반죽을 사용하여 균을 배양할 수 있습니다(처음 3~5일 동안은 생화학적 처리 탱크의 부피 100m3당 5~10kg의 건조된 밀가루를 투입합니다). 매일 두 번씩 공기를 주입해주며, 호기성 탱크에서는 매번 8시간씩 공기를 주입함으로써 미생물이 빠르게 회복되고 성장할 수 있습니다. 이 방법을 ‘빠른 증식법’이라고 합니다.빠른 증식 기간 동안 생화학 처리조 내의 폐수는 슬러지 조절관을 통해 배출될 수 있으며, 물을 방출하기 전에 먼저 공기 공급을 중단하고, 슬러지가 4~8시간 정도 가라앉은 후에 물을 방출해야 합니다.빠른 증식기는 일반적으로 7~10일입니다. 　　생화학 처리조가 가동되는 동안, 미생물이 부하의 충격을 받아 COD 제거율이나 SV가 갑자기 하락할 경우에도, 빠른 증식법을 활용하여 미생물이 회복하고 성장할 수 있도록 할 수 있다. 　　(3) 폐수 순화.슬러지가 충전재 위로 자라나면, 매일 100m3 크기의 생화학 처리 탱크에 투입되는 건조 밀가루의 양을 20-30kg까지 늘릴 수 있습니다. 동시에 생화학 처리 탱크에는 생화학 처리용 물이나 폐수도 펌프로 공급됩니다.초기 폐수의 유입량은 생화학 처리조의 부피 100m3당 1-2%의 비율로 펌프로 공급될 수 있으며, 이후 2일마다 2%씩 점차적으로 폐수의 유입량을 늘려가다가 설계된 폐수 유입량에 도달하도록 합니다.폐수 펌핑량이 점차 증가함에 따라, 포도당이나 건조 밀가루의 투입량 또는 생활하수의 펌핑량은 투입을 중단할 때까지 비례적으로 줄여야 하며, 아니면 폐알코올을 비례적으로 투입할 수도 있다(1kg의 폐알코올당 1.5kg의 COD로 계산). 　　배양 및 순화 기간 동안에는 매일 COD를 측정해야 합니다. 만약 COD 제거율이나 SV가 갑자기 하락하는 경우, COD 제거율이 50% 이상으로 회복되고 SV의 하락이 멈출 때까지 폐수의 투입량을 즉시 중단해야 합니다. 　　호기성 탱크에 폐수가 정상적으로 공급될 때, COD 제거율은 80% 이상을 유지할 수 있으며, 처리된 물의 COD 농도가 200mg/L 이하라면 생화학적 처리 과정이 정상적으로 작동하고 있다고 볼 수 있습니다. 　　슬러지 순화 기간에는 과도한 부하(예: 많은 양의 물, 높은 농도)가 가해지지 않도록 주의해야 하며, 균을 배양하는 작업이 완료되면 정상적으로 운영할 수 있습니다. 　　12. 생화학 처리조에 슬러지를 어떻게 투입하나요?어떻게 막을 형성하나요? 　　건조 슬러지를 이용한 배양법을 사용할 경우, 먼저 공기압축조에 깨끗한 물이나 강물을 가득 채운 다음 공기를 주입합니다. 동시에 미리 준비해 둔 건조 슬러지를 천천히 공기압축조 안에 투입합니다.전부 투입한 후 2~4시간 더 공기를 주입하고, 공기 주입이 끝나면 2시간 동안 그대로 두었다가 상층액을 제거합니다. 이 과정을 2~3회 반복하여, 정착된 후의 상층액이 맑고 투명해지며 탁하지 않게 됩니다. 이 과정을 슬러지 세척, 슬러지 활성화 또는 슬러지 막 형성이라고 합니다.슬러지를 활성화한 후, 영양이 풍부한 물이나 저농도의 폐수를 사용하여 순화 과정을 시작합니다. 　　13. 처음에 생화학 처리조에 얼마만큼의 슬러지를 투입해야 할까요? 　　건조 슬러지를 이용한 배양 방법을 사용할 경우, 생화학 반응탱크 내의 슬러지 농도를 3g/L, 즉 3Kg/m3 수준으로 유지해야 합니다. 건조 슬러지의 수분 함량이 80%이므로, 공기압입 탱크에 투입되는 건조 슬러지의 양은 최소 15Kg/m3가 되어야 합니다. 따라서 100m3 크기의 탱크에는 약 1.5톤의 건조 슬러지가 투입되어야 합니다. 　　14. 생화학 처리조에는 어떤 종류의 활성슬러지를 투입해야 하나요? 　　소위 활성슬러지의 배양이란, 활성슬러지를 형성하는 미생물들에게 적절한 성장 조건을 제공하는 것을 말합니다. 이러한 조건 하에서 일정 시간이 지나면 활성슬러지가 형성되고, 그 양도 점차 증가하여 결국 폐수 처리에 필요한 슬러지 농도에 도달하게 됩니다. 　　생활하수 처리장의 균 배양 과정은 비교적 간단하지만, 유독하고 유해한 산업 폐수의 경우 균 배양에 어느 정도의 어려움이 있으며, 슬러지의 순화에도 오랜 시간이 걸립니다. 일반적으로 산업 폐수의 경우에는 건조된 슬러지를 이용한 균 배양 방법을 사용하는데, 이는 정상적으로 가동되고 있는 하수 처리장에서 탈수된 건조 슬러지(수분 함량 약 80%, 탈수할 때는 화학물질을 첨가해서는 안 됨)를 균주원으로 사용하여 균을 배양하는 방식입니다.균주가 독성이 있고 유해한 산업 폐수에 빠르게 적응할 수 있도록, 같은 종류의 균주나 동일한 종류의 하수 처리장에서 건조된 건조 슬러지를 균주 원료로 사용하는 것이 가장 좋습니다. 　　15. 중화 침전조는 어떻게 진흙을 제거하나요? 　　중화 침전조 내의 폐수는 석회를 첨가하여 응집시킨 후 완전히 침전되면, 진흙과 물이 명확하게 분리되며, 화학적 슬러지는 반응조 하부에 침전됩니다.슬러지를 제거할 때는 먼저 침전조 바닥에 있는 슬러지 배출관의 밸브와 침전조 자체의 슬러지 배출관 밸브를 열어야 합니다. 그런 다음 수위의 압력을 이용해 반응조 내의 슬러지를 밖으로 밀어내어 침전조로 보냅니다. 슬러지 제거가 끝나면 두 침전조의 슬러지 배출관 밸브를 닫아주면 됩니다.그런 다음 오수 밸브를 열어 정화된 액체를 조절 탱크에 넣습니다. 　　중화 침전조 내부에는 물을 빼내는 장치가 있습니다. 이 장치의 구조는 고무 링 아래에 호스가 고정되어 있으며, 그 호스의 다른 쪽 끝은 조의 하부에 있는 오수 배출관과 연결되어 있습니다.그 작동 원리는 고무 고리가 물 위에 떠 있으면서 물의 위아래 움직임에 따라 함께 오르내리는 것입니다.진흙과 물의 분리는 항상 수면에서부터 시작되므로, 수면에 맑은 액체가 생기면 그 액체는 호스를 통해 연못 밖으로 배출됩니다. 따라서 배수와 진흙과 물의 분리는 동시에 이루어지며, 진흙과 물이 완전히 분리된 후에야 진흙을 제거하거나 물을 배출할 필요가 없어 작업 시간을 절약할 수 있습니다.다만 작업할 때는 혼합 과정에서 진흙이 호스 안으로 들어가지 않도록, 물을 걸러내는 장치를 물 위로 올려놓아야 합니다. 　　16. 중화 침전조의 배출수 pH는 왜 반드시 9 이상으로 조절해야 할까요? 　　철탄 처리 과정에서 나오는 물에는 상당량의 황산제1철이 포함되어 있습니다. 이를 제거하지 않으면 향후 생화학 처리 공정에서 미생물들의 성장과 증식에 악영향을 미칩니다. 따라서 우리는 석회를 사용하여 폐수의 pH 값을 5-6에서 9 이상으로 높여야 합니다. 그렇게 하면 수용성인 황산제1철이 불용성인 황산제2철과 황산칼슘으로 변환됩니다. 그 후 응집 침전 방법을 통해 이들을 침전시켜, 생화학 처리 공정에 들어가는 폐수에 황산제1철이 포함되지 않도록 해야 합니다. 　　수소산화철 침전물이 생성되는지 여부는 주로 폐수의 pH 값에 달려 있습니다. 폐수의 pH 값이 6.5가 되면 수소산화철의 일부가 침전되기 시작하지만, 폐수 내의 수소산화철을 완전히 침전시키려면 폐수의 pH 값은 9.7이어야 합니다.따라서 중화할 때는 반드시 폐수의 pH 값을 9 이상으로 조절해야 하며, 이를 통해 생화학 처리탱크로 들어가는 폐수 내의 황산철 이온을 매우 낮은 수준으로 억제할 수 있습니다. 　　17. 묽은 황산은 어떻게 만들까요? 　　먼저 폐산 조제 탱크에 깨끗한 물을 넣은 다음, 50%-60%의 묽은 황산이 되도록 98% 농축 황산을 천천히 부어줍니다. 　　희석된 황산을 준비할 때는 다음 세 가지 사항에 주의해야 합니다. 98%의 농축 황산이든, 이미 희석된 황산이든 모두 매우 강한 부식성을 가지고 있습니다. 또한 98%의 황산은 강한 흡수성도 있어서 피부를 화상시킬 수 있습니다.따라서 작업할 때는 반드시 안전장비를 착용해야 합니다. 　　농축 황산은 희석 과정에서 많은 양의 열이 발생하므로, 절대로 물을 농축 황산에 부어서는 안 됩니다. 반드시 농축 황산을 물에 천천히, 서서히 섞어 넣어야 합니다. 　　짙은 황산을 희석하는 과정은 강한 발열 반응이 일어나므로, 혼합 탱크 내에 있는 플라스틱 제품들(수도펌프, 파이프 등)은 열로 인해 변형되거나 손상되지 않도록 미리 치워두어야 합니다. 　　18. 폐수 처리에는 어떤 약제와 재료가 필요한가? 　　***처리장에서 사용되는 약제 및 재료의 사용량 목록 (참고용)
약재명 | 규격 | 필요한 양 | 시장 가격
98% 황산, 산업용 | 20Kg/일 | 0.5위안/kg
수산화칼슘, CaO≥93%, 25Kg 포장 | 12.5Kg/일 | 0.75위안/kg
인산이수소칼륨 | 2-3Kg/일 | 5위안/kg
입자형 활성탄, 17# 입자, Φ3-4, L=4-8mm | 5톤/1-2년 | 2500위안/kg
분말형 활성탄, 670형, 20Kg 포장 | 100Kg | 6000위안/kg
주철 조각 | 25톤/1-2년 | 1100위안/kg
생화학적 슬러지, 수분 함량 81% | 10톤(단회 사용) | 150위안/kg
19. 슬러지 탈수 시스템의 주요 기술 지표는 무엇인가요? 　　슬러지 처리량: 8톤/일 　　탈수 전 슬러지 농도: 3% 　　탈수 후 슬러지 농도: 20% 　　20. 생화학적 처리 공정의 주요 기술 지표는 무엇인가? 　　(1) 조절탱크
최대 저장량: 120톤
pH: 6-8
COD 제어 범위: 700mg/L
BOD5 제어 범위: 250mg/L

(2) 생화학적 접촉 산화 탱크
운영 방식: 연속 흐름 방식
최대 처리량: 120톤/일
수력 체류 시간: 20시간
공기 공급 시간: ≥16시간
배출수의 COD: ≤300mg/L

(3) SBR 생화학 탱크
운영 방식: 간헐적 운영 방식
최대 처리량: 120톤/일
수력 체류 시간: 20시간
입수 시간: 6시간
공기 공급 시간: 4시간
배수 시간: 2시간
배출수의 COD: ≤100mg/L
배출수의 BOD5: ≤30mg/L

21. 예비 처리 공정의 주요 기술 지표는 무엇인가? 　(1) 철탄 전기분해조
공정에서 발생하는 고농도 폐수의 양: 20톤/일
입수 pH: 2-3
배출수 pH: 5-6
반응 시간: 8시간 이상

(2) 중화 침전조
공정에서 발생하는 고농도 폐수의 양: 20톤/일
입수 pH: 5-6
배출수 pH: 9 이상
석회 가루 투입량: 폐수 1톤당 0.8킬로그램
중화 시간: 2시간

22. 전체 폐수 처리 과정은 몇 개의 단계로 나뉩니까? 　　전체 폐수 처리 공정은 예비 처리 공정(철탄 미전기분해-중화 응집)과 생화학 처리 공정(생물 접촉 산화 탱크-SBR 생화학)이라는 두 단계로 나뉩니다. 　　23. 생물탄소법(PACT법)이란 무엇인가요? 　　생물학적으로 분해되기 어려운 제약 산업의 폐수의 경우, 생화학적 처리를 거친 후의 수질에서 COD 농도를 **1급 배출 기준(100mg/L) 이하로 낮추는 것은 매우 어렵습니다. 따라서 생화학적 처리를 거친 후에는 입자상 활성탄 흡착 처리 기술을 추가로 적용하여 수질이 기준에 부합하도록 하는 것이 필수적입니다.하지만 입자형 활성탄 흡착 처리법에는 처리 비용이 너무 높다는 치명적인 단점이 있습니다. 그 근본적인 이유는 입자형 활성탄의 COD 흡착 용량이 약 10% 수준(중량 비율)에 불과하기 때문입니다. 즉, 1톤의 활성탄으로는 폐수 내의 COD를 약 100킬로그램 정도만 흡착할 수 있습니다.입자형 활성탄은 재생이 어렵고 처리 비용이 높기 때문에, 입자형 활성탄을 이용한 처리 기술의 활용은 국내에서 아직 널리 퍼져 있지 않습니다.그렇다면 활성탄의 동적 흡착 용량을 크게 향상시켜 폐수 처리 비용을 효과적으로 줄일 수 있는 새로운 기술을 개발할 수 있지 않을까요? 　듀폰사가 처음으로 개발한 바이오카본 처리 공정(Powdered Activated Carbon Treatment Process)이 바로 이러한 신기술의 대표적인 예 중 하나입니다.바이오카본법은 ‘PACT법’ 또는 ‘PACSBR 생화학법’이라고도 불리며, 해외에서는 가장 발전 가능성이 높은 새로운 폐수 생화학 처리 공정으로 여겨집니다. 생화학 처리 과정에서 분말 형태의 활성탄을 투입하여, 이를 다시 흡입된 탄소가 포함된 슬러지와 함께 호기조 내에서 혼합합니다. 그 후, 슬러지 응축조에서 나온 남은 슬러지는 슬러지 건조 장치로 보내집니다.호기조 내에서 활성슬러지는 분말활성탄의 표면에 부착됩니다. 분말활성탄의 매우 큰 비표면적과 강력한 흡착능력 덕분에 슬러지의 흡착능력이 향상되며, 특히 활성슬러지와 분말활성탄 사이의 용존산소 및 분해 대상 물질의 농도가 크게 증가합니다. 이로 인해 COD의 분해 제거율도 향상됩니다.일반적으로 PACT 시스템에서 활성탄을 이용한 COD 흡착 처리의 동적 흡착 용량은 100-350%(중량 백분율)이며, 즉 1킬로그램의 분말 활성탄으로 1.0-3.5킬로그램의 COD를 흡착 제거할 수 있다.또한, PACT법은 생물이 분해하기 어려운 유독하고 유해한 유기 오염 물질을 처리할 수 있다. 　　저희의 공정 조정 경험에 따르면, SBR 호기성 생화학 탱크 내에 정기적으로(15~30일마다) 분말 활성탄을 일정량 투입하면 매우 우수한 처리 효과를 얻을 수 있습니다.사실 분말 활성탄과 입상 활성탄의 흡착 처리 원리는 동일합니다. 하지만 SBR 생화학 반응조에 분말 활성탄을 투입하는 것은 다음과 같은 몇 가지 장점이 있습니다: 투자 비용 절감； 　　조작이 유연하고 편리함； 　　활성탄 활용률 높음； 　　입자형 활성탄이 생물막을 쉽게 형성하여 막히는 문제를 피할 수 있으며, 이로 인해 물의 유출 속도가 저하되는 단점도 없습니다. 분말형 활성탄-활성슬러지 시스템에서는 활성슬러지가 분말형 활성탄의 표면에 부착됩니다. 분말형 활성탄의 매우 큰 비표면적과 강한 흡착 능력 덕분에, 활성슬러지와 분말형 활성탄 사이의 용존 산소량과 분해되는 물질의 농도가 크게 증가합니다. 그 결과 COD의 분해 및 제거율도 향상됩니다.일반적으로 COD 제거율은(폐수의 종류에 따라 다름) 10-40% 향상될 수 있습니다； 　　폐수 내의 유독하고 유해한 유기물들이 분말 활성탄에 의해 흡착되기 때문에, 폐수 내의 유독하고 유해한 물질의 농도가 낮은 수준으로 안정적으로 유지됩니다. 이를 통해 생화학적 처리 시스템이 정상적으로 작동할 수 있습니다； 　　암모니아질소 지수의 반등을 방지하고, 처리된 물의 암모니아질소 지수가 기준에 부합하도록 하는 데 매우 효과적입니다. 　　우리는 PAC-SBR 방법을 이용하여 ***공장에서 발생하는 폐수를 처리한 적이 있습니다. 그 결과, PAC-SBR 방법은 상당히 효과적인 처리 방법임이 확인되었으며, 생화학적 처리를 거친 후의 물은 **1급 배출 기준을 충족했습니다. 　　***회사의 폐수 처리 시스템의 경우, SBR 생화학 처리 과정에서 나오는 물이 배출 기준을 충족하지 못할 때는, SBR 생화학 탱크에 소량의 분말 형태의 활성탄을 첨가함으로써 생화학 처리 효율을 높여서, 처리된 물이 규정된 배출 기준을 충족하도록 할 수 있습니다.
24. 잔여 슬러지의 발생량은 어떻게 추정할 수 있나요? 　　미생물의 대사 과정에서 일부 유기물(BOD)이 미생물에 의해 활용되어 죽은 미생물을 대체할 새로운 세포질이 합성된다.따라서 잔여 슬러지의 발생량은 분해된 BOD의 양과 관련이 있으며, 둘 사이에는 상관관계가 존재합니다. 　　공정 설계 시에는 일반적으로 BOD5 1킬로그램을 처리할 때 0.6~0.8킬로그램의 잔여 슬러지가 발생한다고 가정합니다(100%). 수분 함량이 80%인 건조 슬러지로 환산하면 3~4킬로그램이 됩니다. 　　25. 왜 잉여 슬러지가 발생하나요? 　　생화학적 처리 과정에서 활성슬러지 내의 미생물들이 지속적으로 폐수 내의 유기물을 소비합니다.소모된 유기물 중 일부는 미생물의 생명 활동에 필요한 에너지를 공급하기 위해 산화되고, 다른 일부는 미생물이 새로운 세포질을 합성하는 데 사용되어 미생물이 번식하게 됩니다. 미생물이 신진대사를 하는 동안 일부 노후한 미생물들은 사멸하게 되며, 그 결과 잔여 슬러지가 생성됩니다. 　　26. 폐수 내의 미생물들이 필요로 하는 각 영양소들의 비율은 얼마인가? 　미생물도 동식물과 마찬가지로 성장하고 증식하기 위해 필요한 영양분이 있습니다. 미생물에게 필요한 주요 영양분은 탄소(C), 질소(N), 인(P)입니다. 폐수 내의 주요 영양원들의 비율에는 일정한 기준이 있으며, 호기성 생화학적 과정에서는 일반적으로 C:N=100:5:1(중량비)입니다. 　　27. 생화학적 과정에서 왜 폐수에 포함된 영양분을 자주 보충해 주어야 할까요? 　　생화학적 과정을 이용해 오염물질을 제거하는 방법은 주로 미생물의 대사 과정을 활용하는 것이며, 미생물의 세포 합성과 같은 생명 활동에는 충분한 양과 다양한 종류의 영양소(미량원소 포함)가 필요하다.화학공업 분야의 폐수의 경우, 생산되는 제품이 단일하기 때문에 폐수의 성분도 비교적 단순하며, 미생물에게 필요한 영양분이 부족합니다.예를 들어, ***회사의 생산 폐수에는 인이 없고 탄소와 질소만 포함되어 있습니다. 이러한 폐수는 미생물의 신진대사에 필요한 조건을 갖추고 있지 않으므로, 미생물의 신진대사 과정을 원활하게 하고 미생물 세포의 합성을 촉진하기 위해 폐수에 인을 추가해야 합니다.이것은 마치 사람이 밥과 밀가루를 먹으면서 충분한 양의 비타민도 섭취해야 하는 것과 같습니다. 　　28. 생화학적 과정에서 미생물이 필요로 하는 산소는 누가 공급하나요? 　　생화학적 과정에서 미생물이 필요로 하는 산소는 주로 로터리 풍기를 통해 공급됩니다. 　　29. 폐수의 용존 산소 농도는 어떤 요인들과 관련이 있나요? 　　수중의 용존 산소 농도는 헨리의 법칙으로 표현할 수 있습니다. 용해 평형에 도달했을 때 다음과 같은 식이 성립합니다:
C = KH·P
여기서, C는 용해 평형 상태에서 물에 용해된 산소의 농도입니다； 　　P는 기상 중 산소의 분압입니다； 　　KH는 헨리 상수로, 온도와 관련이 있습니다；공기 공급을 늘려 산소의 용해 평형을 유지하려 하지만, 동시에 활성 슬러지는 물속의 산소를 소모하기도 합니다.따라서 폐수 내의 실제 용존 산소량은 수온, 유효 수심(압력에 영향을 미름), 공기 공급량, 슬러지 농도, 염도와 같은 요인들과 관련이 있습니다. 　　30. 용존산소(DO)는 무엇을 의미하나요?
용존산소(DO)는 물에 용해된 산소의 양을 나타내며, 단위는 mg/L입니다.다양한 생화학적 처리 방식은 용존 산소에 대한 요구도가 각기 다릅니다. 혼합 산소 생화학적 처리 과정에서는 물속의 용존 산소 농도가 일반적으로 0.2–2.0mg/L 사이이며, 반면 SBR 호기성 생화학적 처리 과정에서는 물속의 용존 산소 농도가 일반적으로 2.0–8.0mg/L 사이입니다.따라서 혼합산소탱크를 운영할 때는 공기 공급량을 줄이고, 공기 공급 시간도 짧게 해야 합니다；반면 SBR 호기성 탱크를 운영할 때는 공기 공급량과 공기 공급 시간이 훨씬 많고 길어지며, 우리는 접촉 산화법을 사용하여 용존 산소 농도를 2.0-4.0mg/L로 조절합니다. 　　31、슬러지 지수(SVI)는 무엇인가요? 　　슬러지 지수(SVI)는 전체 명칭이 슬러지 부피 지수입니다. 이는 건조된 슬러지 1그램이 습한 상태에서 차지하는 부피를 밀리리터로 나타낸 값입니다. 그 계산 공식은 다음과 같습니다:
SVI = SV * 10 / MLSS

SVI는 슬러지의 농도 요인의 영향을 제거하여, 활성 슬러지의 응집성과 침전성을 더 잘 반영해줍니다. 일반적으로 다음과 같은 기준으로 판단합니다:
- 60 < SVI < 100일 때, 슬러지의 침전 성능이 좋음
- 100 < SVI < 200일 때, 슬러지의 침전 성능이 보통임
- 200 < SVI < 300일 때, 슬러지가 팽창하는 경향이 있음
- SVI > 300일 때, 슬러지가 이미 팽창한 상태임

32. 슬러지 침전비(SV)란 무엇인가요? 　　슬러지 침전비(SV)는 공기압축조 내의 혼합액을 100밀리리터 용기에 넣고 30분간 정지 상태에서 침전시킨 후, 침전된 슬러지와 혼합액의 부피 비율(%)을 의미하며, 따라서 때로는 SV30으로 표기하기도 합니다.일반적으로 생화학 처리조 내의 SV는 20-40% 사이입니다.슬러지 침강비 측정은 비교적 간단하며, 활성슬러지를 평가하는 중요한 지표 중 하나입니다. 이 지표는 잔여 슬러지의 배출을 조절하거나, 슬러지 팽창과 같은 이상 현상을 신속하게 대응하는 데 자주 사용됩니다.분명히, SV는 슬러지 농도와도 관련이 있습니다. 　　33. 혼합액 휘발성 부유 고형물(MLVSS)이란 무엇인가요? 　　혼합액의 휘발성 부유 고형물(MLVSS)이란, 생화학 처리조의 혼합액 1단위 부피당 포함된 건조 슬러지 내의 휘발성 물질의 무게를 의미하며, 단위도 밀리그램/리터입니다. 이 값은 활성 슬러지 내의 무기물을 포함하지 않기 때문에, 활성 슬러지 내의 미생물의 양을 보다 정확하게 나타낼 수 있습니다. 　　34. 혼합액 부유 고형물(MLSS)이란 무엇인가요? 　　혼합액 내의 고형물(MLSS)은 슬러지 농도라고도 하며, 이는 생화학 반응조 내의 혼합액 1단위 부피에 포함된 건조 슬러지의 무게를 나타냅니다. 단위는 밀리그램/리터이며, 활성 슬러지의 농도를 나타내는 데 사용됩니다.그것은 유기물과 무기물, 두 부분으로 구성됩니다.일반적으로 SBR 생화학 탱크 내의 MLSS 값은 2000-4000mg/L 정도로 유지하는 것이 적절합니다. 　　35. 현미경을 이용해 미생물 군집을 관찰할 때, 어떤 종류의 미생물이 생화학적 처리 효과가 우수함을 직접 나타내나요? 　　미세 후생동물(예: 윤충, 선충 등)이 나타나는 것은 미생물 군집이 잘 자라고 있으며, 활성슬러지의 생태계가 비교적 안정적임을 의미합니다. 이때가 바로 생화학적 처리 효과가 가장 우수한 시기인데, 이는 마치 큰 물고기를 자주 잡을 수 있는 강에서 작은 물고기와 새우들이 잘 자라는 상황과 같습니다. 　36. 활성슬러지법과 생물막법에서의 활성슬러지는 어떻게 평가할 수 있을까? 　활성슬러지법과 생물막법의 활성슬러지 성장 상황에 대한 판별 및 평가는 다릅니다. 　　생물막법에서는 활성슬러지의 성장 상태를 평가할 때 현미경을 이용해 생물상을 직접 관찰합니다. 　　활성슬러지법에서 활성슬러지의 성장 상태를 평가할 때는 현미경을 이용해 생물상을 직접 관찰하는 방법 외에도, 혼합액 내 부유 고형분(MLSS), 혼합액 내 휘발성 부유 고형분(MLVSS), 슬러지 침전비(SV), 슬러지 침전 지수(SVI) 등과 같은 평가 지표들이 자주 사용됩니다. 　　37. 활성슬러지란 무엇인가? 미생물의 관점에서 보면, 생화학적 처리탱크 내의 슬러지는 다양한 생물학적 활동을 하는 미생물들로 구성된 생물군집입니다.슬러지의 점토 입자를 현미경으로 관찰하면, 그 안에 박테리아, 곰팡이, 원생동물, 후생동물(예: 윤형동물, 곤충의 유충, 벌레 등)과 같은 다양한 미생물들이 존재하는 것을 볼 수 있습니다. 이들은 먹이사슬을 형성하며, 박테리아와 곰팡이는 복잡한 유기 화합물을 분해하여 자신의 활동에 필요한 에너지를 얻고 자신의 몸을 구성합니다.원생동물은 박테리아와 곰팡이를 먹고 살며, 후생동물에 의해 섭취되기도 합니다. 또한 후생동물도 직접 박테리아를 이용해 살 수 있습니다.미생물이 가득하고 유기물을 분해할 수 있는 이러한 과립 형태의 진흙 입자를 활성슬러지라고 합니다. 　　활성슬러지는 미생물로 구성되어 있을 뿐만 아니라, 일부 무기물과 활성슬러지에 흡착되어 더 이상 생물학적으로 분해될 수 없는 유기물(즉, 미생물의 대사 잔여물)도 포함하고 있습니다.활성슬러지의 수분 함량은 일반적으로 98-99%입니다. 　　활성슬러지는 알루미나 꽃처럼 매우 큰 표면적을 가지고 있어, 유기물을 강하게 흡착하고 산화분해하는 능력이 뛰어납니다. 　　38. 생물막법과 활성슬러지법에는 어떤 유사점과 차이점이 있나요? 　　생물막법과 활성슬러지법은 생화학적 처리를 위한 서로 다른 반응기 형태이며, 외형상으로는 전자의 미생물은 충전재가 필요하지 않고 생물슬러지가 부유 상태인 반면, 후자의 미생물은 충전재에 고정되어 있다는 점에서 주로 차이가 납니다. 하지만 두 방법 모두 폐수를 처리하고 수질을 정화하는 원리는 동일합니다.또한, 두 경우의 생물슬러지는 모두 호기성 활성슬러지이며, 슬러지의 구성도 어느 정도 유사합니다.또한, 생물막법에서의 미생물들은 충전재에 고정되어 있기 때문에 비교적 안정적인 생태계를 형성할 수 있습니다. 그리고 이들의 생활에 필요한 에너지와 소비되는 에너지도 활성슬러지법의 미생물들에 비해 적기 때문에, 생물막법의 잔여슬러지 양도 활성슬러지법에 비해 적습니다.상하이 신의바이루다 제약유한회사의 접촉산화탱크는 생물막법을 사용하며, SBR 생화학탱크는 활성슬러지법을 사용합니다. 　　39. 생물 처리는 폐수 처리 공정에서 어떤 용도로 사용되나요? 　　폐수 처리 공정에서 가장 널리 사용되고 실용적인 생물학적 처리 기술은 크게 두 가지로 나뉩니다. 하나는 활성슬러지법이고, 다른 하나는 생물막법입니다. 　　활성슬러지법은 부유 상태의 생물군집의 생화학적 대사 작용을 이용하여 호기성으로 폐수를 처리하는 방식이다.미생물은 성장·증식 과정에서 표면적이 큰 균젤군을 형성할 수 있으며, 이는 폐수에 포함된 부유하는 콜로이드 상태나 용해된 오염물질들을 대량으로 응집시키고 흡착한 뒤 이러한 물질들을 세포 내부로 끌어들인다. 그리고 산소의 도움을 받아 이 물질들을 완전히 산화시켜 에너지와 CO2, H2O를 방출한다.활성슬러지법의 슬러지 농도는 일반적으로 4g/L입니다. 　　반면 생물막법에서는 미생물이 충전재 표면에 부착하여 젤라틴처럼 연결된 생물막을 형성합니다.생물막은 일반적으로 부풀어 오른 구름 모양의 구조를 가지고 있으며, 미세한 구멍이 많아 표면적이 매우 큽니다. 이로 인해 강한 흡착 작용을 할 수 있어, 미생물들이 흡착된 유기물을 더욱 효과적으로 분해하고 활용하는 데 도움이 됩니다.처리 과정에서 물의 흐름과 공기의 움직임으로 인해 생물막 표면이 물과 지속적으로 접촉하게 됩니다. 폐수에 포함된 유기 오염물질과 용존 산소는 생물막에 흡착되며, 생물막 위의 미생물들은 이러한 유기 물질들을 계속 분해합니다. 유기 물질이 산화분해되는 동시에 생물막 자체도 끊임없이 신진대사를 하게 되고, 낡은 생물막은 떨어져 나와 처리된 물과 함께 생물 처리 시설에서 배출된 후 침전조에서 물과 분리됩니다.생물막법의 슬러지 농도는 일반적으로 6-8g/L입니다. 　　슬러지 농도를 높여 처리 효율을 개선하기 위해, 활성슬러지법과 생물막법을 결합할 수 있다. 즉, 활성슬러지 탱크에 충전제를 추가하는 것인데, 이렇게 막을 형성하는 미생물과 부유하는 미생물이 모두 존재하는 생물반응기를 복합형 생물반응기라고 한다. 이 반응기는 매우 높은 슬러지 농도를 가지며, 일반적으로 14g/L 정도이다. 　　40. 호기성 생화학적 처리란 무엇인가요?혼합 산소 생화학 처리란 무엇인가요?둘의 차이점은 무엇인가요? 　　생화학적 처리는 미생물의 성장에 필요한 산소 환경의 차이에 따라 호기성 생화학적 처리와 혐기성 생화학적 처리의 두 가지로 나뉩니다. 혐기성 생화학적 처리는 다시 호혐성 생화학적 처리와 혐기성 생화학적 처리로 구분됩니다.호기성 생화학적 처리 과정에서 호기성 미생물은 다량의 산소가 존재하는 환경에서 성장하고 증식해야 하며, 폐수 내의 유기물을 줄여야 합니다；한편, 혼합산소 생화학적 처리 과정에서는 혼합종 세균이 성장하고 증식하기 위해 소량의 산소만 있으면 되며, 폐수 내의 유기물을 분해할 수 있다. 하지만 물속에 산소가 너무 많으면 오히려 혼합종 세균의 성장이 저하되어 유기물 처리 효율에 악영향을 미친다. 　　혼합산소 미생물은 COD 농도가 높은 폐수에도 적응할 수 있으며, 유입수의 COD 농도는 2000mg/L 이상까지 올라갈 수 있다. COD 제거율은 일반적으로 50-80%이다；반면, 호기성 미생물은 COD 농도가 낮은 폐수에만 적응할 수 있습니다. 유입되는 물의 COD 농도는 일반적으로 1000-1500mg/L 이하로 조절되며, COD 제거율은 보통 50-80% 정도입니다. 혼합호기성 생화학 처리와 호기성 생화학 처리 모두 처리 시간이 그리 길지 않아, 대체로 12-24시간 정도 소요됩니다.사람들은 혼합산소 생화학 처리와 호기성 생화학 처리의 차이점과 장점을 활용하여, 두 가지 처리 방식을 결합합니다. 즉, COD 농도가 높은 폐수는 먼저 혼합산소 생화학 처리를 거치고, 그 후 혼합산소 처리 공정에서 나온 처리수를 호기성 처리 공정의 원수로 사용합니다. 이러한 복합 처리 방식을 통해 생화학 처리 탱크의 용량을 줄일 수 있으며, 환경 관련 투자비를 절감할 뿐만 아니라 일상적인 운영 비용도 줄일 수 있습니다. 　　혐기성 생화학적 처리와 혼합산소성 생화학적 처리의 원리와 작용은 같습니다.혐기성 생화학적 처리와 혼합산소성 생화학적 처리의 차이점은, 혐기성 미생물이 증식하고 유기물을 분해하는 과정에서 어떠한 산소도 필요하지 않으며, 또한 혐기성 미생물은 더 높은 COD 농도를 가진 폐수(4000-10000mg/L)에도 적응할 수 있다는 점입니다.혐기성 생화학 처리의 단점은 생화학 처리에 매우 오랜 시간이 걸린다는 것으로, 폐수가 혐기성 생화학 처리 탱크 내에 머무는 시간은 일반적으로 40시간 이상 필요합니다. 　　41. 왜 고농도의 염분이 포함된 폐수는 미생물에 특히 큰 영향을 미치는가? 　　먼저 삼투압에 관한 실험을 설명해 보겠습니다. 반투과성 막을 이용하여 농도가 다른 두 가지 염수 용액을 분리합니다. 그러면 저농도의 염수 용액에 있는 물 분자들이 반투과성 막을 통과하여 고농도의 염수 용액으로 들어갑니다. 반대로 고농도의 염수 용액에 있는 물 분자들도 반투과성 막을 통과하여 저농도의 염수 용액으로 들어가지만, 그 양은 적습니다. 그 결과 고농도 염수 용액 쪽의 액면이 상승하게 됩니다. 양쪽 액면의 높이 차이가 물의 이동을 막을 만큼의 압력을 만들면 삼투가 멈춥니다. 이때 양쪽 액면의 높이 차이로 인해 생기는 압력이 바로 삼투압입니다.일반적으로 염분 농도가 높을수록 삼투압이 커집니다. 　　미생물이 염수 용액에 있는 경우는 삼투압 실험과 유사하다.미생물의 단위 구조는 세포이며, 세포벽은 반투과막에 해당한다. 염화이온 농도가 2000mg/L 이하일 때, 세포벽이 견딜 수 있는 삼투압은 0.5-1.0 기압이다. 세포벽과 세포질막이 일정한 강도와 탄력성을 가지고 있음에도 불구하고, 세포벽이 견딜 수 있는 삼투압은 5-6 기압을 넘지 않는다.하지만 수용액 내의 염화이온 농도가 5000mg/L 이상이 되면, 삼투압은 약 10-30기압까지 증가한다. 이렇게 높은 삼투압 하에서는 미생물 내부의 물 분자들이 대량으로 외부 용액으로 유출되어 세포가 수분을 잃고 세포벽과 세포질이 분리되며, 심한 경우 미생물이 사망하게 된다.일상생활에서 사람들은 식염(염화나트륨)을 사용해 채소와 생선을 절여서, 미생물을 죽이고 부패를 막아 음식을 보관하는데, 이것이 바로 이 원리를 활용한 것입니다.공학적 경험 데이터에 따르면, 폐수 내 염소이온 농도가 2000mg/L를 초과하면 미생물의 활동이 억제되어 COD 제거율이 현저히 감소한다；폐수의 염소이온 농도가 8600mg/L를 초과하면 슬러지의 부피가 팽창하고 수면에 많은 거품이 생기며, 미생물들이 차례로 죽게 됩니다. 　　하지만 장기간의 선택적 육종을 거치면, 미생물은 점차 고농도의 염수에서 성장하고 증식하는 데 적응하게 됩니다.현재 10,000mg/L 이상의 염화이온 또는 황산염 농도에 적응할 수 있는 미생물을 사육해낸 사람들이 있습니다.하지만 삼투압의 원리에 따르면, 높은 농도의 염수 환경에 적응하여 성장하고 번식하는 미생물의 경우 세포 내의 염분 농도가 매우 높습니다. 따라서 폐수의 염분 농도가 낮거나 매우 낮아지면, 폐수 속의 물 분자들이 대량으로 미생물 세포 안으로 들어가게 되어, 미생물 세포가 팽창하고 심한 경우에는 파열되어 죽게 됩니다.따라서 장기간의 선택적 번식을 거쳐 고농도의 염수 환경에서도 생존하고 증식할 수 있게 된 미생물들은, 생화학적 처리수의 염분 농도가 항상 상당히 높은 수준을 유지해야 하며, 너무 높아지거나 낮아지면 미생물들이 대량으로 사멸하게 됩니다. 　　42. 용존 산소란 무엇인가요?용존 산소와 미생물의 관계는 어떻게 될까요? 　　수체에 용해된 산소를 용존산소라고 합니다.수체 속의 생물과 호기성 미생물들이 생존하는 데 필요한 산소는 바로 용존산소입니다.서로 다른 미생물은 용존 산소에 대한 요구가 다릅니다.호기성 미생물은 충분한 용존 산소가 공급되어야 합니다. 일반적으로 용존 산소 농도는 3mg/L를 유지하는 것이 적절하며, 최소로도 2mg/L 이하가 되어서는 안 됩니다；혼합산소 미생물은 용존 산소 농도가 0.2-2.0mg/L 사이여야 합니다；반면, 혐기성 미생물은 용존 산소 농도가 0.2mg/L 이하여야 합니다. 　　43. 미생물에게 가장 적합한 pH 범위는 어떤 것인가? 　　미생물의 생명 활동과 물질 대사는 pH 값과 밀접한 관계가 있다.대부분의 미생물은 pH에 대한 적응 범위가 4.5~9이며, 가장 적합한 pH 값의 범위는 6.5~7.5입니다.pH가 6.5 미만이 되면 곰팡이가 박테리아와 경쟁하기 시작하며, pH가 4.5가 되면 곰팡이가 생화학적 처리 탱크 내에서 완전한 우위를 차지하게 됩니다. 그 결과 슬러지의 침전에 심각한 영향을 미칩니다；pH가 9를 넘으면 미생물의 대사 속도가 저하됩니다. 　　서로 다른 미생물은 pH 값에 대한 적응 범위가 각기 다릅니다.호기성 생물처리에서 pH는 6.5-8.5 사이에서 변동할 수 있습니다；혐기성 생물 처리에서 미생물은 pH에 대한 요구가 비교적 엄격하여, pH는 6.7-7.4 사이여야 합니다. 　　44. 미생물은 어떤 온도 범위에서 가장 잘 성장하고 증식할 수 있을까? 　　폐수 생물처리에서 미생물의 적정 온도 범위는 일반적으로 16~30℃이며, 최고 온도는 37~43℃입니다. 온도가 10℃ 이하로 떨어지면 미생물은 더 이상 성장하지 않습니다. 　　적절한 온도 범위 내에서 온도가 10℃ 상승할 때마다 미생물의 대사 속도도 함께 증가하며, COD 제거율도 약 10%씩 상승합니다；반대로, 온도가 10℃씩 낮아질 때마다 COD의 제거율도 10%씩 감소합니다. 따라서 겨울철에는 COD의 생화학적 제거율이 다른 계절에 비해 현저히 낮아집니다. 　　45. 미생물은 어떤 요인들과 관련이 있나요? 　　미생물은 영양분뿐만 아니라 온도, pH 값, 용존 산소, 삼투압과 같은 적절한 환경 요인도 필요로 하여 생존할 수 있다.환경 조건이 정상적이지 않으면 미생물의 생명 활동에 영향을 미쳐 변이가 일어나거나 사멸하기도 합니다. 　　46. 미생물은 어떤 방식으로 폐수 속의 유기 오염물질을 분해하여 제거하는가? 　　폐수에는 탄수화물, 지방, 단백질과 같은 유기물들이 존재하는데, 이러한 무생물인 유기물들은 미생물의 먹이가 됩니다. 그중 일부는 분해되어 세포 구성 물질(합성 대사 산물)로 변하고, 나머지는 분해되어 물이나 이산화탄소와 같은 물질로 변합니다(분해 대사 산물). 이 과정을 통해 폐수 내의 유기 오염물질들이 미생물에 의해 분해되어 제거됩니다. 　　47. 폐수의 생화학적 처리란 무엇인가요? 　　폐수의 생화학적 처리는 폐수 처리 시스템에서 가장 중요한 과정 중 하나로, 줄여서 생화학 처리라고 합니다.생화학적 처리는 미생물의 생명 활동 과정을 이용하여 폐수 내의 용해성 유기물과 일부 불용성 유기물을 효과적으로 제거함으로써 물을 정화하는 방법입니다.사실, 우리는 생화학적 처리에 그다지 낯설지 않습니다. 자연의 수역에는 먹이사슬이 존재하는데, 큰 물고기가 작은 물고기를 잡고, 작은 물고기는 새우를 잡으며, 새우는 작은 곤충을 잡고, 작은 곤충은 미생물을 잡습니다. 미생물은 오수를 섭취합니다. 이러한 먹이사슬이 없다면 자연계는 혼란에 빠질 것입니다.자연의 강에는 유기물을 먹고 사는 수많은 미생물들이 존재합니다. 이들은 밤낮으로 사람들이 강에 버리는 유기물들(산업 폐수, 농약과 비료, 분뇨 등)을 산화시키거나 환원시켜 결국 무기물로 전환시킵니다. 만약 미생물이 없다면, 우리 주변의 강들은 짧게는 몇 달, 길게는 1~2년 안에 악취가 나는 강이 되어버릴 것입니다. 다만 미생물들이 너무 작고 흩어져 있기 때문에 사람의 육안으로는 보이지 않을 뿐입니다.반면, 폐수의 생화학적 처리 공정은 인공적인 조건 하에서 이 과정을 강화하는 것입니다.사람들은 셀 수 없이 많은 미생물들을 하나의 탱크에 모아, 미생물들이 번식하고 성장하기에 매우 적합한 환경(온도, pH 값, 산소, 질소와 인과 같은 영양분 등)을 만들어냅니다. 이를 통해 미생물들이 대량으로 증식하여 유기물을 분해하는 속도와 효율을 높일 수 있습니다.그런 다음 하수를 연못 안으로 펌프로 주입하여, 하수에 포함된 유기물들이 미생물의 생명 활동 과정을 통해 산화 분해되도록 함으로써 하수를 정화하고 처리합니다.다른 처리 방법과 비교할 때, 생화학적 처리법은 에너지 소비가 적고, 약품을 사용하지 않으며, 처리 효과가 우수하고 처리 비용도 낮다는 특징이 있습니다. 　　48. 화학적 슬러지의 발생량은 어떻게 추정할 수 있나요? 　　화학 반응(예: 중화)과 물리화학적 처리(예: 약품 투입에 의한 응집)를 통해 생성되는 슬러지*는 일반적으로 화학 슬러지라고 불린다.철탄 출수가 중화 응집 처리를 거친 후 형성되는 슬러지는 주로 황산제1철과 황산칼슘으로 구성됩니다.슬러지의 발생량은 투입하는 황산과 석회 가루의 양을 통해 계산할 수 있습니다.공학적으로도 경험을 활용해 추정할 수 있다.일반적으로, 철탄을 이용한 원수의 pH가 2 정도라면, 중화 응집 과정 후 1톤의 폐수에서 생성되는 화학적 슬러지의 양(수분 함량 80%)은 약 50킬로그램 정도입니다. 　　49. 철탄 처리 후 나오는 물을 중화시키기 위해 왜 석회 가루를 사용해야 할까요? 　　황산을 이용해 pH를 2로 조절한 폐수가 철탄 처리를 거치면 황산은 황산철이 되고, 폐수의 pH 값은 2에서 5-6으로 상승합니다. 그렇다면 왜 철탄 처리 후의 폐수에도 여전히 석회 가루를 사용하여 중화 처리를 해야 할까요?아니면 중화 처리할 때 석회 가루를 조금 적게 넣어도 될까요? 　　철탄 처리수에는 다량의 황산제1철이 포함되어 있습니다. 이를 제거하지 않으면 후속의 생화학 처리 과정에서 미생물들의 성장과 증식에 영향을 미칩니다. 따라서 우리는 석회를 사용하여 폐수의 pH 값을 5-6에서 9 이상으로 높여야 합니다. 그렇게 하면 수용성인 황산제1철이 불용성인 황산제2철과 황산칼슘으로 전환됩니다. 그 후 응집 침전 방법을 통해 이들을 침전시켜, 생화학 처리 과정에 들어가는 폐수에 황산제1철이 포함되지 않도록 해야 합니다. 　　중화 처리할 때 석회 가루를 적게 넣어도 될까요?우리는 실험실에서 비교 실험을 할 수 있습니다.동일한 양의 철탄 투입수(pH 약 2)와 철탄 배출수(pH 5-6)를 각각 두 개의 비커에 담은 다음, 중화 응집을 위해 석회 가루를 각각 측정하여 넣었습니다. 두 비커의 폐수 pH 값을 모두 9로 조절했을 때, 두 비커에 투입된 석회 가루의 양이 같다는 것을 알 수 있었습니다.이는 철이 중화제가 아니기 때문입니다. 황산에 의해 생성된 황산철도 여전히 산성 물질이며, 황산철이 중화 과정에서 황산제1철과 황산칼슘으로 변할 때 필요한 석회 가루는 조금도 줄일 수 없습니다.따라서 철탄 유출수의 후처리 시 석회 가루를 반드시 추가해야 합니다. 　　50. 흡착이란 무엇인가요? 　다공성 고체(예: 활성탄)나 응집체 물질(예: 폴리철)을 이용하여 폐수 내의 유해 물질들을 고체나 응집체의 표면이나 미세한 구멍에 흡착시켜 수질을 정화하는 방법을 흡착 처리라고 합니다.흡착의 대상은 불용성 고체 물질일 수도 있고, 용해성 물질일 수도 있다.흡착 처리의 효율이 높고 처리수의 수질이 우수하여, 폐수의 심층 처리에 자주 사용됩니다.생화학적 처리 유닛에 흡착 처리를 도입하여 생화학적 처리 효율을 높일 수도 있다(예: PACT법이 그 중 하나이다). 　　51. 응집이란 무엇인가? 　　응집과 응고를 함께 사용하는 과정을 응집응고 과정이라고 합니다.응집은 실험이나 공학 분야에서 자주 활용되는데, 먼저 물에 황산제1철과 같은 약제를 투입하여 콜로이드 입자들 사이의 정전기적 반발력을 제거한 다음, 폴리아크릴아미드(PAM)를 투입함으로써 입자들이 점차 커져 육안으로 볼 수 있는 알갱이를 형성하고, 마지막으로 침전시킵니다. 　　52. 폐수를 처리할 때 왜 폴리철을 사용하여 응집 흡착 처리를 하는가? 　　중합철은 응집 과정에서 산화철 펠릿을 형성하며, 폐수 내 유기물을 흡착하는 능력이 매우 우수합니다. 실험 결과에 따르면, 폐수에 중합철을 사용하여 펠릿화시키면 폐수 내 COD의 10%-20% 정도를 제거할 수 있습니다. 이를 통해 생화학 처리장의 부담을 크게 줄일 수 있으며, 폐수의 규격에 맞는 처리에도 도움이 됩니다.또한, 폴리철을 이용한 응집 전처리를 통해 폐수 내에 있는 미생물에 유해하거나 그 성장을 억제하는 미량 물질들을 제거함으로써, 생화학 처리조 내의 미생물들이 정상적으로 활동할 수 있도록 할 수 있습니다.다양한 응집제 중에서 폴리철의 가격은 상대적으로 저렴한 편입니다(25-300위안/톤). 따라서 처리 비용도 낮아, 공정 폐수의 예비 처리에 적합합니다. 　　집철은 산성 물질로 부식성이 매우 강하므로, 처리 장비는 방식 처리를 철저히 해야 합니다. 　　53. 응집이란 무엇인가요? 　　응집이란 폐수에 고분자 응집제를 첨가하는 것으로, 고분자 응집제가 용해되면 고분자 중합체가 형성됩니다.이러한 고분자의 구조는 선형 구조이며, 한쪽 끝에는 작은 입자가 달려 있고 다른 쪽 끝에는 또 다른 작은 입자가 달려 있습니다. 서로 멀리 떨어져 있는 두 입자 사이에서 접착 및 연결 역할을 하여, 입자들이 점차 커지게 되고, 결국 큰 입자로 이루어진 응집체(일반적으로 ‘알루미늄 꽃’이라고 함)가 형성되어 입자들의 침강이 가속화됩니다.흔히 사용되는 응집제로는 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리철(PE) 등이 있습니다. 　54. 응집이란 무엇인가? 　　폐수에 양이온을 함유한 응집제를 투입하면, 다량의 양이온들이 콜로이드 입자들 사이에 존재하여 콜로이드 입자들 간의 정전기적 반발력을 제거함으로써 입자들이 응집됩니다. 이와 같이 양이온 전해질을 투입함으로써 콜로이드 입자들이 서로 응집되는 과정을 응집이라고 합니다.흔히 사용되는 응집제로는 황산알루미늄, 황산아이온, 명반, 염화철 등이 있습니다. 　　55. 콜로이드 입자를 침전시키려면 어떻게 해야 할까? 콜로이드 입자를 침전시키기 위해서는, 그 입자들이 서로 접촉하도록 해서 더 큰 입자가 되도록 해야 합니다. 즉, 입자들이 응집되어 밀도가 1보다 커지면 침전됩니다. 　　사용되는 방법은 매우 다양하며, 공학적으로 흔히 사용되는 기술에는 응집법, 응집축법, 응집결합법이 있습니다. 　　56. 왜 폐수 속의 콜로이드 입자들은 자연적으로 가라앉지 않을까? 폐수에 포함된 비중이 1보다 큰 불순물들, 큰 입자들, 그리고 쉽게 가라앉는 입자들은 자연적인 침전이나 원심분리와 같은 방법을 통해 제거할 수 있다. 　　하지만 비중이 1보다 작은, 아주 미세하여 육안으로도 볼 수 없는 부유 입자들은 자연적으로 가라앉기가 매우 어렵습니다. 예를 들어, 콜로이드 입자는 10⁻⁴~10⁻⁶mm 크기의 미세한 입자로, 물속에서 매우 안정적이며 가라앉는 속도도 극히 느립니다. 1미터 가라앉는 데에는 200년이 걸립니다.침강이 느린 이유는 두 가지가 있습니다. (1) 일반적으로 콜로이드 입자들은 음전하를 띠고 있습니다. 같은 전하끼리는 서로 밀어내는 성질이 있기 때문에, 콜로이드 입자들이 서로 접촉하는 것을 막아서, 물속에 그대로 떠 있게 됩니다.(2) 콜로이드 입자의 표면에는 또 다른 분자층이 단단히 둘러싸고 있습니다. 이 수화층도 콜로이드 입자들 간의 접촉을 방해하고 격리시켜, 입자들이 서로 결합하여 물속에 현탁되는 것을 막습니다.