[수질] 수질오염방지기술, 고도처리공법[하수의 고도처리(생물학적 고도처리)]

Q. 부영양화를 제어하기 위한 고도처리공법 중 생물학적 인 제거 공정의 운전조건에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 인 제거 미생물에 의한 인의 과잉섭취를 도모하기 위해서는 혐기와 호기조건이 반복되어야 한다.

② 침전조에서 반송된 슬러지는 혐기조 유입부로 투입된다.

∨③ 질산염은 인방출을 촉진한다.

④ 유출수 내 인 농도를 감소시키기 위해 금속염을 공정 내 주입할 수 있다

 

Q. 다음 중 생물학적 원리를 이용하여 하수내 질소를 제거(3차 처리)하기 위한 공정으로 가장 거리가 먼 것은?

① SBR 공정 

② UCT 공정 

∨③ A/O 공정 

④ Badenpho 공정

≒ 질소와 인을 동시에 제거하기 위한 생물학적 처리가 아닌 것은?

① A2/O ② bardenpho ③ phostrip ∨ ④ A/O

 

Q. 2차적 처리 수중에 함유된 N, P 등의 영양 염류는 하류 수역의 부영양화 원인이 된다. P를 제거하기 위한 처리 방법으로 부적당한 것은?

① polyelectrolytes에 의한 응집 

② 활성 Alumina로 채워진 흡수관

③ 생물학적 탈인 

∨④ Air stripping

 

Q. 다음의 그림은 생물학적 3차처리를 위한 A/O공정을 나타낸 것이다. 상기의 각 반응조 역할을 가장 적절하게 설명한 것은?

∨① 혐기조에서는 유기물제거와 인의 방출이 일어나고 폭기조에서는 인의 과잉섭취가 일어난다.

② 폭기조에서는 유기물 제거가 일어나고 혐기조에서는 질산화 및 탈질이 동시에 일어난다.

③ 제거율을 높이기 위해서는 외부탄소원인 메탄올 등을 폭기조에 필요에 다라 간헐적으로 주입한다.

④ 혐기조에서는 인의 과잉섭취가 일어나며 폭기조에서는 질산화가 일어난다.

 

Q. 하수고도처리를 위한 A/O 공정이 일반적인 활성슬러지 공법과 비교하여 가지는 특징으로 알맞은 것은?

① 포기조내에서 질산화가 잘 이루어진다. 

② 폭기조내에서 탈질이 잘 이루어진다.

∨③ 잉여슬러지내의 인농도가 매우 높다. 

④ 최종 침전지 상등수를 응집처리한다.

 

Q. 생물학적 방법으로 하수내의 인을 제거하기 위한 고도처리 공정의 A/O공법에 관한 설명으로 알맞는 것은?

① 무산소조에서 질산화 및 인의 과잉섭취가 일어난다.

② 혐기조에서 유기물제거와 함께 인의 과잉섭취가 일어난다.

③ 폭기조에서 인의 방출과 질산화가 동시에 일어난다.

∨④ 하수내의 인은 결국 잉여슬러지의 인발에 의하여 제거된다.

 

Q. 하수 내 함유된 유기물질 뿐 아니라 영양물까지 제거하기 위하여 개발된 A2/O 공법에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?

① 인과 질소를 동시에 효과적으로 제거할 수 있다.

② 혐기조에서는 인의 방출이 일어난다.

∨③ 폐슬러지 내의 인함유량은 일반 슬러지에 비해 2~3배 낮게 유지될 수 있다.

④ 폭기조의 주된 역할은 질산화와 인의 과잉 섭취이며 다시 무산소조로 반송시킨다.

 

Q. 하수의 고도처리시 N, P을 동시 제거할 수 있는 A2O 공법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 호기조와 질산성 질소의 순환에 따라 혐기조와 무산소조로 구분된다

∨② 혐기성 반응조에서 인을 섭취하고, 후속 호기조에서 미생물이 인이 방출한다.

③ 무산소조에서는 호기조의 내부 반송수중의 질산성 질소를 탈질시키는 역할을 한다.

④ 혐기조에서는 유입수나 탄소원 또는 아세트산 등의 휘발성 지방산(Volatile Fatty Acid)이 존재해야 한다

 

Q. 아래의 공정은 생물학적 질소, 인 제거의 대표적 공정인 A2/O 공정을 나타낸 것이다. 각 반응조의 기능에 대하여 가장 적절하게 설명한 것은?

 

답: 혐기조：인 방출 / 무산소조：탈질 / 폭기조：질산화

 

≒ 고도처리법 중 하나인 A2/O공정의 순서: 혐기조-무산소조-호기조

≒ 2차 처리수 중 미제거된 질소와 인을 제거하기 위한 UCT 프로세스의 배열: 혐기성조 → 무산소조 → 호기성조 → 침전조

Q. 생물학적 질소, 인 처리공정인 5단계 Bardenpho 공법에 관한 설명으로 틀린 것은?

① 폐슬러지내의 인의 농도가 높다.

② 1차 무산소조에서는 탈질화현상으로 질소제거가 이루어진다.

∨③ 호기성조에서는 질산화와 인의 방출이 이루어진다.

④ 2차 무산소조에서는 잔류 질산성질소가 제거된다.

 

Q. 생물학적으로 질소와 인을 제거하기 위한 고도처리공법 중 5단계 Bardenpho공정의 호기조 역할이 아닌 것은?

∨① 탈질 

② 질산화 

③ BOD제거 

④ 인과잉 섭취

 

Q. 3차 처리 프로세스 중 5단계-Bardenpho 프로세스에 대한 설명으로 틀린 것은?

∨① 혐기조에서는 질산화로 질소가 제거된다.

② 혐기조에서는 용해성 인의 방출이 일어난다.

③ 인의 제거는 인의 함량이 높은 잉여슬러지를 제거하는 것으로 가능하다.

④ 폭기조에서는 질산화 과정이 일어난다.

 

Q. 하수처리에서 기존의 활성 슬러지 공정과 비교할 때 막분리 생물반응조 공정의 특징으로 옳지 않은 것은? (2018지방직9급)

∨① 일반적인 처리장 운전에서 슬러지 체류시간을 짧게 하여 잉여 슬러지 발생량을 줄일 수 있다

② 하수처리를 위한 부지 공간을 절약할 수 있다

③ 수리학적 체류시간을 짧게 유지할 수 있다

④ 주기적인 막교체에 소요되는 비용이 발생한다

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● 생물학적 고도처리 (생물학적 탈질과정)

1. 원리

- 인 제거: 혐기(인 방출), 호기(인 섭취) -> Acinetobacter

- 질소 제거: 호기(독립영양 미생물에 의한 질산화), 무산소(종속영양 미생물에 의한 탈질)

- 유기물 제거: 호기조(호기성 종속영양 미생물)

 

2. 질소제거 반응

① 질산화 반응

 

② 탈질산화 반응 

- 종속영양미생물에 의해 진행된다

- 반응 후 pH가 증가하면서 알칼리도도 증가한다

 

※ 질소순환

 

3. A/O 공법 (혐기호기조합법)

- 생물학적 인 및 질소제거 공정 중 인의 제거만을 주목적으로 개발한 공법

- 잉여슬러지내의 인농도가 활성슬러지 공법에 비해 매우 높다. 

- 하수유입과 반송슬러지의 유입이 첫 단계의 혐기조로 함께 유입되는 생물학적 탈 인 공정의 대표적인 예이다.

- 하수내의 인은 결국 잉여슬러지의 인발에 의하여 제거된다.

1) 공정

- 혐기조: 유기물 제거와 P의 방출이 일어남

- 폭기조(호기조): P의 과잉섭취가 일어난다.

 

2) 장점과 단점

① 장점

- 운전이 비교적 간단하다

- 체류기간이 짧다

 

② 단점

- 높은 정도의 질소와 인이 동시에 제거되지 않는다

- 높은 BOD/P 비가 요구된다

- 낮은 수온조건에서 운전 성능이 불확실하다

- 공정의 운전 유연성이 제한되어 있다

- 호기성 미생물의 체류기간 감소시 고효율의 산소 전달장치가 필요하다 

 

 

4. A2/O 공법 (혐기무산소호기조합법)

- 질소와 인을 동시에 제거하는 공법

- A/O 공정에서 인 제거, 무산소조건에서 질소가 제거되어지는 공법

- 호기조와 질산성 질소의 순환에 따라 혐기조와 무산소조로 구분된다

환경직공무원 교재 226p / 시대고시기획

혐기반응조, 무산소(탈질)반응조, 호기(질산화)반응조의 순서로 배치하여 유입수와 반송슬러지를 혐기반응조에 유입시키면서, 호기반응조 혼합액을 무산소반응조에 순환시키는 방법이다.

① 혐기조

- P의 방출이 일어난다

- 유입수나 탄소원 또는 아세트산 등의 휘발성 지방산(Volatile Fatty Acid)이 존재해야 한다

② 무산소조:  호기조의 내부 반송수중의 질산성 질소를 탈질시키는 역할을 한다.

③ 폭기조(호기조): 질산화와 인의 과잉 섭취하고 다시 무산소조로 반송시킨다.

 

 

5. Bardenpho 공정 

- 질소와 인을 제거한다 

- 폐슬러지내의 인의 농도가 높다.

- 인의 제거는 인의 함량이 높은 잉여슬러지를 제거하는 것으로 가능하다.

환경직공무원 교재 227p / 시대고시기획

① 혐기조

- 용해성 인의 방출이 일어난다.

② 1차 무산소조

- 탈질화현상으로 질소제거가 이루어진다.

③ 1차 폭기조(호기조)

- BOD 잔여량을 제거한다

- 질산화 과정이 일어난다. 

- P의 과잉섭취 

④ 2차 무산소조

- 잔류 질산성질소가 제거된다.

⑤ 2차 폭기조

- 최종 침전지의 인산염 인의 방출을 막기 위해 DO를 공급한다 

 

6. UCT 공정

- 질소와 인 제거 

 

7. Phostrip 공정

- 생물화학적 인 및 질소의 제거공법 중 인의 제거만을 주목적으로 개발된 공정

- 비교적 유입수의 유기물 부하에 영향을 받지 않고 인을 과잉으로 함유하여 잉여슬러지로 배출하는 혐기호기조합법에 비해 슬러지의 처리가 용이하다.

- 석회주입량은 알루미늄이나 금속염과 달리 알칼리도에 의하여 결정되고 탈인조 상징액이 총유입수량에 비하여 아주 적으므로 인을 침전시키기 위하여 소요되는 석회의 양이 순수화학처리방법보다 적게 된다.

 

8. VIP 공정 

 

9. SBR 공정

- 생물학적 원리를 이용하여 폐수를 고도처리(영양염류 제거공정)하기 위한 공정중 하나의 탱크에서 시차를 두고 유입, 반송, 침전, 유출 등의 각 과정을 거치는 것

 

10. 전무산소 공정

 

11. MBR : 막분리 생물 반응조 

- 생물반응조와 분리막을 결합하여 이차침전지 및 3차처리 여과시설을 대체하는 시설

- 미생물 Floc을 중력침전의 침전지를 이용하는 것이 아닌 분리막으로 분리하는 공정

 

1) 장점

- 안정적인 처리 수질을 얻는다

- 완벽한 고액분리가 가능하며 높은 MLSS 유지가 가능하므로 지속적인 안정된 처리수질을 획득할 수 있다

- 적은 소요부지로 부지이용성이 탁월하다.

- 긴 SRT 로 인하여 슬러지발생량이 적다.

- 수리학적 체류시간을 짧게 유지할 수 있다

 

 

2) 단점

- 분리막의 유지보수비용, 특히 분리막의 교체비용 등이 과다하다.

- 질산화균 증식이 가능하다

- 분리막의 파울링에 대처가 곤란하며, 높은 에너지 비용소비로 유지관리 비용이 증대된다.

- 분리막을 보호하기 위한 전처리로 1mm 이하의 스크린 설비가 필요하다.

 

12. 혐기성 암모늄 산화 공정 (ANAMMOX)

https://www.bkt21.co.kr/paper-link/2020/amx3

ammonia와 nitrite를 각각 전자 공여체와 전자 수용체로 사용하여 질소를 제거함으로써, 기존의 질소 제거 과정을 단축함과 동시에 별도의 유기물을 주입할 필요가 없으며 부산물인 슬러지의 발생 량도 감축할 수 있어 경제적이며 친환경적인 질소 제거 공법으로 알려져 있다

① ANAMMOX 세균 전자공여체 : 암모늄이온 NH4+

② ANAMMOX 세균 전자수용체: NO2-

③ 탄소원: HCO3- 독립영양미생물

④ 효과적 운영을 위해 많은 바이오매스량이 필요하다

⑤ 잉여슬러지가 적게 발생된다 

 

 

 

참고:

하수도시설기준(2011)

https://www.koreascience.or.kr/