핵심 해설
이 문제는
살수여과법(Trickling Filter Process)에서 형성되는
생물막(Biofilm)의 미생물 분포 특성을 묻고 있어요. 살수여과법의 핵심은 여재 표면에 부착된 생물막을 이용해 유기물을 처리하는 방식이에요.
핵심! 생물막 내부는 두께에 따라
산소 전달의 차이가 발생하여 서로 다른 미생물 군집이 형성된다는 점을 이해해야 해요.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
살수여과조 내의 여재(주로 쇄석이나 플라스틱) 표면에 폐수를 살수하면, 시간이 지남에 따라 점착성의 생물막이 형성됩니다. 이 생물막은 물과 접촉하는
표면과 여재에 붙어 있는
저부(안쪽 깊은 부분)로 나뉘어요. 표면은 대기 및 폐수 흐름과 접촉하여
산소 공급이 원활하지만, 생물막이 두꺼워지면 저부로 갈수록 산소가 확산되기 어려워져
혐기성 상태가 됩니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
정답은 5번, "표면에는 호기성 세균, 막의 저부에는 혐기성 세균"입니다.
살수여과법의 생물막 구조에서:
-
생물막 표면(외부): 용존 산소 농도가 높아
호기성 세균(Aerobic Bacteria)이 주로 서식하며 유기물의 산화 분해를 담당합니다.
-
생물막 저부(내부): 생물막이 두꺼워지고 표면의 호기성 미생물이 산소를 대부분 소비하기 때문에, 저부는
혐기성 세균(Anaerobic Bacteria)이 서식하는 혐기성 환경이 됩니다. 이곳에서는 탈질화(Denitrification)와 같은 혐기성 처리 과정이 일어날 수 있어요.
오답 분석 (Distractor Analysis)
혼동 주의!
①
표면과 막의 저부 모두 호기성 세균: 저부까지 산소가 충분히 공급되지 않으므로, 표면과 저부 모두 호기성일 수 없어요. 두꺼운 생물막 내부는 혐기화됩니다.
②
표면과 막의 저부 모두 혐기성 세균: 표면은 산소가 풍부하므로 표면에 혐기성 세균이 주로 서식할 수 없습니다. 이는 완전 혐기성 처리 공정(예: 혐기성 소화조)의 특성이에요.
③
표면에는 혐기성 세균, 막의 저부에는 무균상태: 표면에는 호기성 세균이, 저부에는 혐기성 세균이 존재합니다. 무균 상태가 아닙니다.
④
표면에는 혐기성 세균, 막의 저부에는 호기성 세균: 산소 분포와 미생물 위치가 완전히 반대입니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
살수여과법 외에도 생물막을 이용하는 공정으로
회전 원판법(Rotating Biological Contactor, RBC)이 있으며, 유사한 생물막 구조와 호기/혐기 분포 특성을 가집니다. 생물막이 과도하게 성장하면 여재 사이의 공극이 막히거나, 저부의 혐기성 가스 발생으로 인해 생물막이 탈리(Sloughing)될 수 있다는 점도 알아두세요.
한눈에 비교!
| 구분 | 생물막 표면 (외부) | 생물막 저부 (내부) |
|---|
| 산소 조건 | 호기성 상태 | 혐기성 상태 |
| 주된 미생물 | 호기성 세균 | 혐기성 세균 |
| 주요 기능 | 유기물의 호기성 산화 | 탈질화, 혐기성 분해 |
국시 빈출 포인트
살수여과법의 생물막 특성은 상하수도 및 환경위생 파트에서 꾸준히 출제되는 개념이에요. 활성슬러지법과 달리 생물막을 이용하는 부착성장 공정이라는 점, 생물막 내 산소 농도 구배에 따른 미생물 분포 차이를 꼭 기억하세요.
기출 변형 주의!
단순히 호기성/혐기성 세균의 위치만 묻는 것이 아니라, "생물막이 탈리되는 원인"이나 "살수여과조에서 발생할 수 있는 문제점(파리 번식, 냄새) 및 대책"을 묻는 형태로도 변형될 수 있어요.