생물학적 악취 처리

왜 배우는가: 생물학적 악취 처리는 악취성분을 미생물의 대사작용으로 분해하므로 화학약품과 연료 사용이 적다. 하수처리장과 축산 시설처럼 악취 민원이 잦은 현장에서 널리 쓰이기 때문에 설계와 운전 관리의 기본 지식이 된다. 시험에서는 처리 원리, 장단점, 화학적 처리와의 비교가 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제123회 2교시 6번, 제92회 4교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

생물학적 악취 처리는 미생물의 대사작용으로 악취성분을 분해하여 무취의 가스로 전환하는 처리방법이다.

답안 첫 줄에는 이 정의를 그대로 쓰고, 아래 키워드를 본문에 함께 넣는다.

• 생물여과(biofiltration): 미생물이 부착된 충전층에 악취가스를 통과시켜 분해하는 방식이다.
• 바이오필터: 생물여과를 수행하는 충전식 장치로, 악취 처리 현장에서 가장 널리 쓰이는 형식이다.
• 미생물 담체: 미생물이 부착되어 증식하는 충전재이며, 이탄이나 우드칩 같은 천연 유기물과 합성 재료가 쓰인다.
• 흡착 후 분해: 악취성분이 담체 표면에 먼저 흡착된 뒤 미생물에 의해 분해되는 순서이다.
• 살수 세정: 충전층에 물을 뿌려 수분과 영양소를 공급하고 대사 생성물을 씻어 내는 조작이다.
• 복합악취: 두 가지 이상의 악취물질이 함께 작용하여 사람의 후각을 자극하는 냄새이며, 생물 처리의 주요 대상이다.

2. 개념 풀이

생물학적 악취 처리는 악취성분을 미생물이 섭취하는 영양원으로 삼아 분해하는 처리방법이다. 악취를 약품으로 중화하거나 고온으로 태우는 대신, 미생물의 대사작용으로 무취의 가스로 바꾸어 방출한다는 점이 핵심이다. 이 원리를 구현한 장치를 생물여과장치 또는 바이오필터라 부른다.

원리는 세 단계로 나뉜다. 첫째는 흡착 단계로, 악취가스가 미생물 담체로 채워진 충전층을 통과하면서 악취성분이 담체 표면에 흡착되어 기체에서 빠져나온다. 둘째는 분해 단계로, 흡착된 성분이 담체 표면의 미생물막에서 미생물의 영양원으로 섭취되어 분해되므로 악취가 제거된다. 셋째는 세정 단계로, 미생물의 대사 생성물은 1일 수 회 뿌려지는 살수에 씻겨 나가며, 살수는 미생물에 필요한 수분과 영양소도 함께 공급한다.

미생물막은 담체 표면에 형성되는 얇은 미생물 층이며, 세균과 진균이 여기에 고정되어 실제 분해 반응을 일으킨다. 공기 중 오염물질은 충전재 표면의 미생물막으로 이동한 뒤 분해되므로, 충전층의 면적과 미생물 활성이 처리 성능을 좌우한다.

습도와 pH는 미생물 활성을 결정하는 운전 인자이다. 공기는 베드에 들어가기 전에 분무나 가습으로 적셔 충전층의 수분을 유지해야 하며, 수분함량과 pH가 적정 범위를 벗어나면 분해율이 떨어진다. 충전층이 마르거나 산성으로 바뀌면 미생물의 활성이 줄어들기 때문이다.

가스 체류시간은 악취가스가 충전층 안에 머무는 시간으로, 처리 효율을 정하는 설계 인자이다. 체류시간이 짧으면 악취성분이 분해되기 전에 빠져나가고, 길면 설비 면적이 커지므로 두 조건을 함께 고려하여 설계한다.

담체는 이탄, 식물성 멀치, 나무껍질, 우드칩 같은 천연 유기 재료가 쓰인다. 천연 재료는 적절히 유지하면 수년간 쓸 수 있으며, 공학적으로 설계된 복합 담체는 일반적으로 최대 10년까지 지속된다. 공극률과 수분 보유능은 압력손실과 미생물 부착량을 함께 좌우하므로 담체 선택이 설계의 출발점이 된다.

3. 등장 배경과 필요성

악취는 「악취방지법」 제2조에서 황화수소, 메르캅탄류, 아민류 등 자극성 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새로 정의된다. 하수·폐수처리시설, 축산 시설, 폐기물처리시설처럼 유기물을 다루는 시설에서 발생이 많고, 주민 생활환경에 직접 영향을 주므로 민원의 주된 원인이 된다.

법은 이러한 시설을 관리하기 위해 신고대상시설과 배출허용기준을 두고 있다. 악취배출시설의 배출허용기준은 기후에너지환경부장관이 관계 중앙행정기관의 장과 협의하여 기후에너지환경부령으로 정한다. 시·도 또는 대도시는 대통령령으로 정하는 시설에 대하여 주민의 생활환경을 보전하기 어렵다고 인정하면 조례로 더 엄격한 기준을 정할 수 있으며, 처리설비는 이 기준 이하로 악취를 내보내도록 설계되어야 한다.

시·도지사, 대도시의 장 및 시장·군수·구청장은 지방자치단체가 설치·운영하는 공공하수처리시설 등 악취배출시설에 대해 5년마다 기술진단을 실시하여야 한다(다른 법률에 따라 악취에 관한 기술진단을 실시한 경우에는 이를 실시한 것으로 본다). 시행규칙에서는 여러 사업장이 공동 방지시설을 설치·운영할 수 있도록 정하고 있으며, 이때 운영기구의 대표자가 설치명세서와 운영규약 등을 제출하여야 한다.