[수질오염방지기술] 화학, 생물학적 폐수처리 - 2

- 양이온 교환수지는 금속 양이온들과 교환하기 때문에 강산성 이온교환수지는 모든 pH 범위에서 교환이 가능하나, 약산성 이온교환수지는 pH가 7 이상인 염기성 상태에서 이온교환이 잘 이루어진다. 산으로 재생하여 이용한다.

- 반대로 음이온 교환수지는 약염기성 교환수지의 경우 pH 7 이하인 산성에서 교환이 잘 이루어진다. 



- 이온교환법은 통과수 중에 현탁고형물이나 유기물질이 있으면 막혀서 처리가 어려우며, 질소나 인과 같은 영양물질이 있는 경우에도 장기적으로 미생물을 증식시켜 입자층의 폐쇄를 초래할 수도 있다. 그러므로 이러한 유기물 등은 이온교환수지를 통과시키기 전에 모래여과나 활성탄여과 등의 전처리를 통하여 제거하는 것이 필요하다. 또한 이온교환 후 재생하는 과정에서 발생하는 폐수의 별도처분이 필요하다. 



- 포도당의 발효과정 C6 H12 O6 -> 2 C2 H5 OH + 2CO2 + 2 ATP, 호흡의 경우 38 ATP 생성한다. 



- 반응차수가 높을수록 반응속도가 초기에 빠르고 후기에 느려져서 반응 종말점에 도달하는 속도가 느려지고 반응완료에 걸리는 시간이 길다. 따라서 한 반응을 끝까지 완료시키기 위해서는 반응차수가 낮을수록 유리하다.



- 포기조에서 기체전달과정은 정체액막이론으로 설명된다. 정체액막이론은 첫째, 기상과 액상 사이의 계면에 있어서 기체분자가 농축되어 있는 정체상의 액막이 존재한다. 둘째, 기체의 농도는 액막을 통하여 균일하지 않으며, 셋째, 헨리의 법칙에 의하여 주어진 포화농도로부터 막과 액 본체 경계의 저농도까지 농도가 감소한다는 것이다. 

-> KLa, 기체이전계수에 대한 영향인자, 즉 산소전달에 영향을 미치는 인자는 물속의 산소포화농도, 온도 및 수중의 불순물질 등을 들 수 있다. a, 알파값은 폐수의 특성에 따라 산소전달에 대한 계면활성제의 영향을 보정하기 위하여 도입하였으며, b, 베타값은 불순물의 영향을 고려한 포화용존 산소농도의 수정폐수로 표준상태에서 폐수와 순수의 Cs비를 말한다.



- 활성슬러지의 상태가 양호할 때 출현하는 미생물의 종류로는 Vorticella, Opercularia, Paramecium 등이 있다. 이들은 기어 다니는 미생물로서 처리수 1ml 당 활성슬러지 미생물이 1000개 이상으로 전체 미생물의 80% 이상이 존재하면 처리효율이 양호한 상태의 활성슬러지로 판단한다. 여기서 Vorticella는 섬모류의 일종으로 종 모양의 형태를 갖고 있으며 부하가 약간 높은 경우에 출현하고 생활환경이 악화되면 머리 부분만 유영한다. 



- 활성슬러지의 상태가 과부하일 때 출현하는 미생물의 종류로는 Bodo, Colpidium, Oikomonas, Pleuromonas, Actinophrys, Colpoda, Cyclidium, Monas, Uronema 등이 있다. 이들은 주로 헤엄쳐 다니는 편모충류의 형태이다. 



- 활성슬러지가 저부하일 때 출현하는 미생물은 Aspidisca, Arcella, Rotaria 등이 있다. Aspidisca는 플록의 주위를 많이 돌아다니며 처리수질이 양호한 경우에 많이 출현한다.



- 활성슬러지의 용존산소농도가 낮을 때 출현하는 미생물은 Beggiatoa, Paramecium 등이 있다.



- 슬러지 팽화가 발생할 때 나타나는 미생물은 Sphaerotius, thiothrix, zoophagus 등의 곰팡이 종류이다. 이들은 사상균의 형태로서 SVI가 200 이상일 때 주로 나타난다.



- 일반적으로 적정 SDI는 0.83~1.67 정도이며, 침강성이 좋으려면 SDI가 최소한 0.7 이상이어야 한다.

- 살수여상은 호기성 처리법으로 분류하지만 여재표면의 미생물막은 표층 0.1~0.2mm만 호기성이고 그 내부는 혐기성이다.



- 접촉산화법은 살수여상법과 활성슬러지법의 문제점을 개선하고 양쪽의 장점을 살린 방법이다.

- 분말활성탄-활성슬러지법은 기존의 활성슬러지공정에 분말활성탄을 직접 투입함으로써, 미생물에 독성을 유발하고 생물학적으로 분해가 어려운 유기물질들을 분말활성탄에 흡착시켜서 미생물의 처리능력을 향상하는 방법이다.



- 산화지 내에서 수심이 깊을 경우 수표면에 가까운 지역은 호기성상태를 유지하고 수심이 깊은 바닥 부분은 혐기성상태가 될 수 있는데 이와 같은 산화지를 임의성 산화지라고 한다.

산화지 내에서 질산화는 거의 일어나지 않아 질산염이나 아질산염은 거의 발견되지 않으며 산화지 내에서 질소의 주요 제거경로는 조류의 호흡에 따른 pH 상승으로 인해 암모니아의 탈기가 주원인이다.



- 탄수화물, 지방, 단백질을 혐기성 발효 시킬 경우 가장 많이 생성되는 중간물질이 아세트산이며, 최종발효산물인 메탄의 약 70%가 그것으로부터 전환된다고 한다.

혐기성 소화에서 유기산의 농도가 2000mg/L 이상이 되는 경우 가스의 발생이 억제되고 메탄의 생성률은 급격하게 떨어진다. 메탄박테리아는 주로 중온에서 반응이 잘 일어나며, 최적온도는 중온에서 30, 고온에서 55도 정도이다. C/N비는 12~16일 때 소화가스의 발생량이 가장 많다. 



- 혐기성 소화는 독성물질에 영향을 크게 받는데 K, Na, Mg, Ca 등과 특히 Cu가 10mg/L 이상 존재하면 혐기성 소화조에서 혼합슬러지의 반응이 정지된다. 또한 NH3와 NH4+도 영향을 미치는데 NH3의 한계농도는 80mg/L이며, NH4+의 한계농도는 3000mg/L 정도이다. 그러나 미생물이 순응될 경우에 NH4+의 한계농도는 8000~9000이 되기도 한다.



- 혐기성 분해에서 세포 생산율은 kgCOD당 0.05kg의 세포가 생산된다. 그리고 1kg의 유기물질이 분해될 경우에 0.35m3 정도의 메탄가스가 생성된다.

혐기성 소화는 활성슬러지에 비하여 세포생산계수, Y의 값이 1/10 정도가 됨에 따라 슬러지의 발생량이 적다.