소개글
"환경미생물학 활성슬러지 공정과 생물학적 질소 제거 비교"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 활성슬러지 공정에 관여하는 환경미생물
2.1. 활성슬러지 공정의 개요
2.2. 활성슬러지 공정 관여 미생물
2.2.1. 호기성 세균
2.2.2. 아질산화 세균과 질산화 세균
2.2.3. 혐기성 세균
2.2.4. 진균류와 원생생물
3. 생물학적 질소 제거에 관여하는 환경미생물
3.1. 생물학적 질소 제거 공정
3.2. 생물학적 질소 제거 관여 미생물
3.2.1. 암모니아 산화 세균
3.2.2. 아질산화 세균
3.2.3. 탈질소화 세균
3.2.4. 아나목스 세균
4. 활성슬러지 공정과 생물학적 질소 제거 공정의 비교
4.1. 공정 목적과 미생물 역할
4.2. 주요 미생물 종류
4.3. 환경 조건
4.4. 대사 작용 및 산물
5. 결론
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
환경오염 문제는 현대 사회에서 중요한 이슈로 대두되고 있으며, 특히 수질 오염은 인간과 생태계에 큰 영향을 미치는 중요한 문제 중 하나이다. 이러한 수질 오염을 해결하기 위해 다양한 물리적·화학적 처리 방법이 개발되었으나, 최근에는 생물학적 처리 방법이 더욱 주목받고 있다. 그중에서도 활성슬러지 공정과 생물학적 질소 제거 공정은 폐수 처리에 널리 사용되는 대표적인 생물학적 처리 기술로, 미생물을 활용하여 오염 물질을 제거하는 방식으로 중요한 역할을 하고 있다. 활성슬러지 공정에서는 유기물의 분해가 주요 목표이다. 반면, 생물학적 질소 제거는 질소 화합물의 제거를 목표로 한다. 즉, 활성슬러지 공정은 하수 처리장에서 유기물을 제거하기 위해 널리 사용되는 방법으로, 다양한 미생물이 포함된 슬러지를 이용하여 유기물을 분해한다. 반면, 생물학적 질소 제거 공정은 하수 중의 질소 화합물을 제거하여 수질을 개선하는 데 중점을 둔다. 이 두 공정은 각각의 특성과 장단점을 가지고 있으며, 이를 비교 분석함으로써 보다 효율적인 하수 처리 방법을 모색할 수 있다. 이러한 두 공정에 관여하는 미생물들은 서로 다른 특성과 역할을 가지고 있으며, 이들의 차이를 이해하는 것은 효율적인 폐수 처리를 위해 중요하다. 이들 두 공정의 차이점과 공통점을 명확히 하고, 향후 하수 처리 기술의 발전 방향을 논하는 것은 매우 유의미할 것이다.
2. 활성슬러지 공정에 관여하는 환경미생물
2.1. 활성슬러지 공정의 개요
활성슬러지 공정은 하수 처리장에서 폐수에 포함된 유기물을 효과적으로 제거하기 위해 가장 널리 사용되는 생물학적 처리 방법이다. 이 공정은 미생물을 이용해 폐수 속 유기물을 분해 및 제거하는 과정으로, 하수 처리의 핵심 단계를 이루고 있다. 공정 과정에서 폐수는 호기성 조건에서 다양한 미생물이 포함된 슬러지와 혼합되며, 산소를 공급받은 미생물들은 유기물을 분해하면서 성장하고 번식하게 된다. 이때 발생하는 슬러지가 활성슬러지라 불린다.
활성슬러지 공정은 크게 세 가지 단계로 나눌 수 있다. 첫째, 1차 침전 단계에서 큰 입자와 부유물이 제거되고, 둘째, 생물학적 처리 단계에서 활성슬러지와 폐수가 반응하여 유기물이 분해된다. 셋째, 2차 침전 단계에서 분해 과정이 끝난 슬러지가 침전되며, 일부 슬러지는 재순환되어 활성슬러지로 다시 공정에 투입된다. 이와 같이 활성슬러지 공정은 미생물의 대사 활동을 활용하여 폐수 내 유기물을 제거하는 중요한 생물학적 처리 방법이다.
2.2. 활성슬러지 공정 관여 미생물
2.2.1. 호기성 세균
호기성 세균은 활성슬러지 공정에서 가장 중요한 미생물이다. 이들은 산소가 충분히 공급되는 호기성 환경에서 유기물을 산화하여 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O), 에너지를 생성하고, 이를 통해 자신들의 성장을 도모한다. 호기성 세균은 폐수 내 유기물을 효과적으로 분해하여 수질을 개선하는 데 핵심적인 역할을 한다.
대표적인 호기성 세균으로는 Pseudomonas, Acinetobacter, Bacillus 등이 있다. Pseudomonas는 유기물 분해와 다양한 오염물질 분해에 중요한 역할을 한다. 이 세균은 페놀, 톨루엔과 같은 유기 화합물도 분해할 수 있어, 오염된 환경의 생물학적 정화에 효과적이다. Acinetobacter는 인 제거에 관여하는 세균으로, 생물학적 인 제거 공정에서 필수적인 역할을 한다. 이들은 폐수 내 인을 세포 내로 흡수하여 인 농도를 감소시킨다. Bacillus는 유기물 분해와 함께 다양한 효소를 분비하여 복잡한 유기물 구조를 분해하는 데 기여한다.
이처럼 호기성 세균은 활성슬러지 공정에서 유기물 분해와 수질 개선에 매우 중요한 역할을 담당한다. 이들은 산소를 이용하여 유기물을 효과적으로 분해하며, 이를 통해 BOD(생화학적 산소 요구량)를 낮추고 방류수의 수질을 향상시킨다. 따라서 활성슬러지 공정의 성능은 이들 호기성 세균의 활성과 밀접한 관련이 있으며, 이들의 최적 환경 조건을 유지하는 것이 중요하다.
2.2.2. 아질산화 세균과 질산화 세균
아질산화 세균과 질산화 세균은 활성슬러지 공정에서 질소 제거에 중요한 역할을 담당한다. 아질산화 세균은 암모니아(NH3)를 아질산염(NO2-)으로 산화시키며, 질산화 세균은 아질산염(NO2-)을 질산염(NO3-)으로 산화시킨다.
아질산화 세균 중 대표적인 종은 Nitrosomonas이다. Nitrosomonas는 암모니아를 아질산염으로 산화시키는 과정에서 에너지를 얻어 세포 활동을 유지한다. 이 과정은 호기성 환경에서 이루어지며, 질소 제거 공정의 첫 번째 단계를 담당한다.
질산화 세균 중 Nitrobacter는 아질산염을 질산염으로 산화시키는 역할을 한다. Nitrobacter 또한 호기성 환경에서 작용하며, 질산화 과정의 두 번째 단계를 수행한다. 이를 통해 암모니아가 질산염으로 전환되어 후속 탈질소화 과정에 공급된다.
아질산화 세균과 질산화 세균은 활성슬러지 공정에서 질소 화합물의 산화를 담당하여 수질을 개선하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이들 미생물의 활성을 최적화하고, 호기성 환...
참고 자료
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
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.
한선기ㆍ정진영(2016), 환경미생물학, 한국방송통신대학교 출판문화원
