필요산소량(AOR)

왜 배우는가: 필요산소량(AOR)은 활성슬러지 반응조의 송풍기 용량과 전력비를 결정하는 설계·운전의 핵심 값이다. 기술사 시험에서도 용어, 논술, 계산 문제로 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제127회 1교시 11번, 제127회 4교시 5번, 제113회 4교시 3번, 제100회 2교시 2번, 제95회 4교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

필요산소량(AOR)은 반응조에서 유기물 산화와 세포 호흡에 실제로 소비되는 산소량으로, 유입 BOD 제거량과 잉여 미생물 산화량으로 계산한다.

• 필요산소량(AOR)
• 실제산소요구량
• BOD 제거량
• 잉여슬러지 생산량
• 내생호흡
• 질산화 산소요구량
• 산소전달효율
• 표준산소전달량(SOTR)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 미생물이 오염물질을 분해하려면 산소가 얼마나 필요한지를 계산한 값이다. 반응조에 공급해야 하는 산소량이 여기서 정해진다.

정식 정의는 다음과 같다. 필요산소량(AOR, Actual Oxygen Requirement)은 단위 시간당 활성슬러지 반응조에서 유기물의 호기성 산화와 미생물 내생호흡, 질산화에 실제로 소비되는 산소량이다. 단위는 kg O₂/d 를 쓴다.

핵심 용어는 다음과 같다. BOD 제거량은 유입 BOD에서 유출 BOD를 뺀 값이다. 잉여슬러지 생산량은 세포합성으로 새로 생긴 미생물 중 시스템에서 빠져나가는 양이다. 내생호흡은 미생물이 자기 세포를 산화시켜 에너지를 얻는 과정이며 산소를 소비한다.

원리는 질량 수지다. 세포합성에 쓰인 유기물은 산소를 적게 소모하고, 세포 산화분은 산소를 많이 소모한다. 따라서 AOR은 BOD 제거량과 잉여슬러지량을 함께 고려해야 정확하다.

3. 등장 배경과 필요성

활성슬러지법은 호기성 미생물로 유기물을 분해한다. 이때 산소 공급이 부족하면 처리 효율이 떨어지고 혐기 상태가 생긴다. 반대로 과잉 폭기하면 송풍 동력이 낭비된다. 따라서 설계 단계에서 필요산소량을 산정하는 과정이 필요해졌다.

실제 송풍기는 표준 조건에서의 산소전달 능력으로 용량을 정한다. 그러나 하수 온도, 염분, 수심, 계면활성제 등에 따라 실제 전달량은 달라진다. 그래서 AOR을 먼저 구하고, 이를 현장 조건으로 보정해 송풍 용량을 결정한다.

필요산소량 개념은 질산화와 탈질이 포함된 고도처리 공정에서 더 중요해졌다. 질산화에는 많은 산소가 필요하고, 탈질은 산소 일부를 회수한다. 따라서 AOR 산정 시 질소 제거 공정의 영향을 반영해야 한다.

BOD 제거 시 소모 산소량은 관련 기준의 설계값으로 한다

위 표는 AOR을 구성하는 네 항목을 나타낸다. 각 항목은 설계 조건에 따라 비중이 달라진다. 설계자는 이 네 항목을 합산해 전체 필요산소량을 얻는다.

4. 구성요소·원리·절차

필요산소량(AOR, Actual Oxygen Requirement)은 반응조에서 미생물이 유기물을 산화하고 자기 세포를 내생호흡으로 분해하는 데 실제로 쓰는 산소의 양이다. 제거된 BOD 전부가 산화에 쓰이지는 않는다. 일부는 세포 합성에 전환되므로, 그 몫만큼 산소 요구량에서 뺀다. 구성요소는 아래 표와 같다.