미생물을 활용한 폐수 정화: 활성 슬러지 실험 방법

목차

산업화와 도시화로 인해 다양한 유기물과 오염물질이 포함된 폐수가 증가하면서, 효과적인 폐수 처리 기술에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그중 가장 널리 사용되는 생물학적 처리 방식이 바로 활성 슬러지 공법입니다. 이 공정은 미생물의 대사 작용을 이용해 오염물질을 분해하고, 수질을 정화하는 친환경적인 방법입니다. 본 글에서는 활성 슬러지의 원리와 구성, 실험 방법, 그리고 수질 정화 효과에 대해 상세히 설명합니다.

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1. 활성 슬러지란?

활성 슬러지는 폐수 내 유기물을 분해하는 데 활용되는 미생물 군집과 고형물의 혼합물을 말합니다. 주요 구성은 박테리아, 원생동물, 후생동물 등으로, 이들은 유기물을 먹이로 삼아 생장하면서 폐수 내 오염물질을 제거합니다.

 

2. 활성 슬러지 공정의 원리

폐수를 공기(산소)와 함께 포기조(Aeration tank)에 주입하면 미생물들이 유기물을 분해하며 성장합니다. 이후 침전조(Settling tank)에서 고형물(슬러지)이 가라앉고, 상등수는 방류되거나 추가 정화 과정을 거칩니다. 침전된 슬러지의 일부는 재순환되고, 일부는 폐기됩니다.

 

3. 활성 슬러지 실험 목적

• 폐수 내 유기물 제거 효율 분석
• 미생물 활성을 통한 BOD, COD 감소 관찰
• 슬러지 부착 및 침전 특성 확인

 

4. 실험 장비 및 재료

• 실험용 반응조 (용기 2개)
• 공기 공급기 및 에어 스톤
• 폐수 시료 (합성 폐수 또는 실제 폐수)
• 활성 슬러지 (하수처리장 슬러지 사용 가능)
• BOD 또는 COD 분석 키트
• pH 측정기, DO 측정기

 

5. 활성 슬러지 실험 절차

1. 반응조 준비: 용기에 폐수와 슬러지를 일정 비율로 혼합
2. 공기 공급: 포기조에 에어 펌프 연결, DO 농도 유지 (2~4 mg/L)
3. 교반 및 반응: 4~6시간 동안 반응 진행
4. 침전: 반응 종료 후 30분간 침전
5. 시료 채취: 상등수 채취 후 BOD 또는 COD 측정
6. 슬러지 분석: 슬러지 농도, 침전 속도, SVI 측정

 

6. 실험 결과 해석 지표

• SS(부유물질): 정화 전/후 SS 감소율
• BOD 제거율: 생물학적 산소요구량 변화
• COD 제거율: 화학적 산소요구량 변화
• 슬러지 침전성(SVI): 슬러지의 침전 특성 평가

 

7. 활성 슬러지의 장점

• 친환경적 처리: 화학약품 없이 미생물 활용
• 높은 정화 효율: 유기물 제거율이 높음
• 운영 비용 절감: 단순한 공정 구조

 

8. 주의사항

• DO 농도를 적절하게 유지하지 않으면 미생물 활성이 저하됨
• pH가 너무 낮거나 높으면 미생물 생존에 악영향
• 슬러지 부패 방지를 위해 반응 직후 침전 필요

 

9. 적용 분야

• 하수 및 생활폐수 처리 시설
• 축산 폐수, 식품 공장, 제약 산업 등 유기물 함량 높은 폐수 처리
• 학교 및 연구기관의 환경 교육 실험

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결론

활성 슬러지를 활용한 폐수 정화 실험은 수질 개선 기술 중 가장 핵심적인 방법으로, 미생물의 생물학적 작용을 이해하고 적용할 수 있는 효과적인 환경 공정입니다. 실험을 통해 정화 효율과 슬러지 특성을 분석함으로써, 실질적인 폐수 처리 전략을 수립할 수 있습니다. 환경 보호와 자원 순환의 관점에서 활성 슬러지 기술은 앞으로도 중요한 역할을 계속할 것입니다.