혐기성소화 관련 기출 · 풀이
혐기성 소화 공정의 개요, 설계인자, 운전조건, 소화과정에 의한 물질 변환과정, 특징 및 소화조의 종류, 신재생 에너지원으로써의 소화가스의 활용방안과 향후 추세 등에 대하여 설명하시오.
혐기성 소화는 무산소 조건에서 미생물이 유기물을 분해해 소화가스(메탄 50~70%, CO₂ 30~45%)와 안정화 슬러지를 생성하는 공정으로, 가수분해–산생성–아세트산생성–메탄생성 4단계를 거친다. 주요 설계인자는 SRT(중온 약 20~30일), 유기물부하, VS 감량률, 온도(중온 35℃·고온 55℃)이며, 소화가스는 발전·열·바이오가스(도시가스·차량연료)로 활용된다. 향후 가축분뇨·음식물과의 통합소화와 바이오메탄 고질화가 추세다.
전체 해설 보기혐기성소화의 목적, 유기물 분해과정, 혐기성반응의 영향인자를 설명하시오.
혐기성소화는 무산소 조건에서 혐기성 미생물이 유기물을 분해해 메탄(바이오가스)을 생산하는 슬러지 안정화 공정으로, 목적은 슬러지 감량·안정화·병원균 저감·에너지(메탄) 회수다. 분해과정은 가수분해→산생성(acidogenesis)→초산생성(acetogenesis)→메탄생성(methanogenesis)의 4단계로 진행되며, 온도(중온 35℃·고온 55℃), pH 6.8~7.2, 알칼리도, C/N비, 독성물질, 체류시간(중온 20~30일)이 주요 영향인자다. 메탄생성균이 율속 단계이자 환경변화에 가장 민감하다.
전체 해설 보기혐기성 소화시 저해물질에 대하여 설명하시오.
혐기성 소화 저해물질은 메탄생성균 등 미생물 활성을 억제해 소화효율·바이오가스 생산을 떨어뜨리는 물질로, 휘발성지방산(VFA) 축적, 암모니아성 질소(FAN), 황화물(H2S), 중금속, 염류(Na·K), 산소 등이 대표적이다. 특히 유리암모니아는 pH·온도 상승 시 독성이 커지고, VFA/알칼리도 비가 0.3~0.4를 넘으면 산패(Acidification) 징후로 본다. 저해 발생 시 부하·온도 조정, 희석, 미량원소 보충, 전처리로 대응한다.
전체 해설 보기혐기성 소화 시 이상 상태의 원인 및 대책에 대하여 설명하시오.
혐기성 소화 이상상태는 pH 저하(산패)·가스발생량 감소·거품(스컴)·온도 변동 등으로 나타나며, 주원인은 유기물 과부하, 독성물질 유입, 온도 급변, C/N 불균형, 메탄생성균 활성 저하다. 산생성균과 메탄생성균의 활성 불균형으로 휘발성유기산(VFA)이 축적되고 pH가 6.5 이하로 떨어지면 소화가 정지된다. 대책은 부하·온도 안정화, 알칼리도 보충, 교반 강화, 독성물질 차단으로 균형을 회복하는 것이다.
전체 해설 보기고농도 유기성폐기물의 혐기성소화 처리시설 설계 시 고려사항에 대하여 설명하시오.
고농도 유기성폐기물(음폐수·분뇨·축산폐수 등)의 혐기성소화는 유기물을 메탄(바이오가스)으로 전환해 에너지를 회수하는 처리법이다. 설계 시 가수분해·산생성·메탄생성 4단계 미생물 균형, 적정 온도(중온 35℃·고온 55℃), VS 부하율(일반 1~3 kgVS/㎥·d), HRT(중온 20~30일), C/N비(20~30), pH 6.8~7.4, 알칼리도, 독성물질(암모니아·황화물) 관리가 핵심이며, 소화효율·가스발생량·교반·전처리·소화슬러지 처분을 종합 고려한다.
전체 해설 보기연관 출제 키워드
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