핵심 해설
이 문제는
환경위생학 및
환경약학 분야에서 폐기물 처분과 수질 오염 관리의 핵심 개념인
침출수(Leachate)의 특성 변화를 묻고 있어요. 특히 매립 연한에 따른 성상 변화를 이해하는 것이 중요합니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept): 침출수는 매립지 내 폐기물층을 통과하면서 유기물, 중금속, 질소화합물 등이 용출된 액체입니다. 매립 초기에는 호기성(Aerobic) 및 혐기성(Anaerobic) 분해 과정에서 유기산(Volatile Fatty Acids)이 많이 생성되어
생화학적 산소 요구량(BOD, Biochemical Oxygen Demand)이 매우 높고, BOD/COD 비율도 0.5 이상으로 높습니다. 그러나 매립 연한이 길어지면 쉽게 분해되는 유기물은 줄고, 리그닌(Lignin)과 같은 난분해성 유기물(Refractory Organics)이 상대적으로 증가합니다. 이에 따라 BOD는 급격히 감소하는 반면,
화학적 산소 요구량(COD, Chemical Oxygen Demand)은 상대적으로 덜 감소하여 BOD/COD 비율이 지속적으로 감소하는 경향을 보입니다.
2.
정답 근거 (Answer Rationale): 보기 3번은 "매립 연한이 길어질수록 BOD/COD 비율이 증가하는 경향이 있다"고 서술하고 있습니다.
핵심! 이는 사실과 반대되는 설명입니다.
매립 연한이 증가할수록 난분해성 유기물의 비율이 높아져 BOD/COD 비율은 감소합니다. 따라서 옳지 않은 설명인 보기 3번이 정답입니다.
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
-
혼동 주의! 보기 1번은 침출수의 기본적인 관리 원칙으로,
차수막(Liner) 설치와 집수처리 시스템은 환경 오염을 방지하기 위한 필수 시설입니다. 이는 옳은 설명입니다.
- 보기 2번은 매립 후기 성상 변화에 대한 옳은 설명입니다.
핵심! 초기에는 저분자 유기산이 주를 이루지만, 후기에는 휴믹물질(Humic Substances)과 같은 고분자 난분해성 물질 비율이 높아집니다.
- 보기 4번은 침출수의 일반적인 특성입니다. 폐기물 내
중금속(Pb, Cd, Cr 등)과 고농도의 암모니아성 질소(NH₃-N)는 주요 수질 오염원으로 작용합니다.
- 보기 5번은 매립 초기 침출수의 특징입니다.
초기 혐기성 분해 단계(산 생성 단계, Acidogenic Phase)에서 생성된 유기산 때문에 BOD 농도가 매우 높게 나타나고, 이는 pH를 낮추고 중금속 용출을 촉진할 수 있습니다.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 침출수 처리 공정은 일반적으로 물리화학적 처리(응집, 침전, 여과)와 생물학적 처리(활성슬러지법, 혐기성 처리)가 병행됩니다. 매립 연한에 따라 유기물 부하와 성상이 변하므로, 초기에는 생물학적 처리가 용이하지만 후기에는 물리화학적 처리(예: 역삼투막(RO) 공정)가 더 효과적입니다. 또한
암모니아성 질소(NH₃-N)는 매립 후기까지 지속적으로 용출되어 질소 제거 공정(예: 탈질 공정) 설계 시 핵심 고려 사항입니다.
개념 정리: 매립 연한에 따른 침출수 특성 변화:
| 구분 | 매립 초기 (3~5년 미만) | 매립 후기 (10년 이상) |
|---|
| BOD 농도 | 매우 높음 (수천~수만 mg/L) | 낮음 (수십~수백 mg/L) |
| BOD/COD 비율 | 높음 (0.5~0.7) | 낮음 (0.1~0.2) |
| 주요 유기물 | 유기산 (Volatile Fatty Acids) | 난분해성 물질 (Humic Acid, Fulvic Acid) |
| 생분해성 | 높음 (생물학적 처리 유리) | 낮음 (물리화학적 처리 필요) |
한눈에 비교!: BOD/COD 비율: 쉽게 분해되는 유기물의 비율을 나타냅니다. 비율이 높을수록 생물학적 처리가 용이하며, 낮을수록 난분해성 물질이 많아 화학적/물리적 처리(응집, 흡착, 고도산화공정)가 필요합니다.
국시 빈출 포인트: BOD/COD 비율의 변화 방향(초기 상승, 후기 하락)과 그 원인(생분해성 유기물 감소)을 묻는 문제가 자주 출제됩니다. 또한 각 처리 단계(물리화학적, 생물학적)의 적용 시기를 매립 연한과 연계하여 이해해야 합니다.
기출 변형 주의!: 최근에는 침출수 특성 분석 결과를 보고 적절한 처리 공정을 선택하거나, 처리 효율을 개선하기 위한 약제(응집제, 산화제 등)의 선정 및 투여량 계산 문제로 변형될 수 있습니다.