수처리는 화학적 수처리와 생물학적 수처리로 나눌 수 있다!
미생물의 분류
| 광합성(Photo) | 자가(독립) auto | 무기물 이용 | 무기탄소(CO₂), CO₃²⁻(탄산이온), HCO₃⁻(중탄산이온) |
| 타가(종속) hetero | 유기물 | 유기탄소 | |
| 화학합성(Chemo) = 산화 · 환원반응 |
자가(독립) auto | 무기물의 산화환원반응 | 무기탄소(CO₂) |
| 타가(종속) hetero | 유기물의 산화환원반응 | 유기탄소 |
광합성 작용
1) 호기성 : CO₂ + H₂O → CH₂O (포도당) + O₂
2) 이화작용 : 에너지를 얻기 위함, 발열반응, 에너지 생성 반응 / 복잡물질에서 간단물질
3) 동화작용 : 흡열반응, 에너지 소비 반응 / 간단물질에서 복잡물
질소순환 과정
1. 질소고정(Nitrogen fixation)
: 대기 중 질소(N₂)를 생물체가 이용할 수 있는 암모니아성 질소(NH₃)로 전환
- 방법
1) 생물학적 질소고정 : Rhizobium, Azotobacter 등 질소고정세균이 질소분해효소(Nitrogenase)를 사용
2) 비생물적 질소고정 : 번개, 공업적 하버-보슈(Haber-Bosch) 반응
2. 무기질소 → 유기질소 : 동화 작용!
: 암모니아성 질소(NH₃/NH₄⁺)나 질산(NO₃⁻)이 식물에 흡수되어 아미노산, 단백질 등 유기질소로 합성
3. 질산화 (Nitrification) – 호기성, 독립영양 미생물
: 암모니아성 질소 → 아질산성 질소 → 질산성 질소로 산화
※ 조건 : 호기성 환경, 질산화미생물은 독립영양세균
4. 탈질화(Denitrification)
: 질산(NO₃⁻) → 아질산(NO₂⁻) → 질소기체(N₂)로 환원
※ 조건 : 혐기성 환경
미생물의 종류
🦠 미생물 분류 및 특징
| 구분 | 세포 구조 | 예시 | 특징 |
| 진핵세포 | 핵막 있음 | 진균류(Fungi), 조류(Algae), 원생동물(Protozoa) | 세포 내 소기관 발달, 리소좀 있음 |
| 원핵세포 | 핵막 없음 | 박테리아(Bacteria) | 세포 구조 단순, 분열로 증식, 리소좀 없음 |
🍄 주요 미생물 종류
| 미생물 | 세포 형태 | 광합성 여부 | 특징 | 경험적 화학식 |
| 박테리아(Bacteria) | 원핵 | ❌ | 단세포, 분열로 증식 | |
| - 호기성 박테리아 | 원핵 | ❌ | 산소 필요 | C₅H₇O₂N (오칠이) |
| - 혐기성 박테리아 | 원핵 | ❌ | 산소 없이 생존 | C₅H₉O₃N (오구삼) |
| 조류(Algae) | 진핵 | ✅ | 엽록소 A 보유, 미생물 중 유일하게 광합성 가능 | C₁₀H₁₉O₅N (오팔이) |
| 곰팡이(Fungi) | 진핵 | ❌ | 비광합성, 곰팡이·효모 포함 | C₁₀H₁₇O₆N (일공일칠육) |
| 원생동물(Protozoa) | 진핵 | ❌ | 동물성 단세포 생물 | C₇H₁₄O₃N (칠일사삼) |
🌡️ 미생물 온도 특성
- 친냉성: 낮은 온도(0~20℃)에서 잘 자람
- 친온성: 중간 온도(20~45℃)에서 잘 자람
- 친열성: 높은 온도(45℃ 이상)에서 잘 자람
🧫 곰팡이 vs 박테리아 비교
| 구분 | 곰팡이(Fungi) | 박테리아(Bacteria) |
| 세포 구조 | 진핵세포 | 원핵세포(단세포) |
| 증식 | 광합성 ❌ / 탄소동화작용 ❌ (이산화탄소 → 유기물 합성 못함) |
세포분열로 증식(이분법) |
| 성장 조건 | - 질소 부족해도 성장 가능 - 용존산소(DO) 부족해도 성장 가능 - pH 낮아도 잘 성장 |
- pH 5~8 범위 적합 - DO 2 mg/L 이상 필요 - 영양비(BOD:N:P) = 100:5:1 필요 |
| 성장 한계 | 조건이 까다롭지 않아 환경 변화에 강함 | 조건이 맞지 않으면 성장 저해 |
| 화학식(경험식) | C₁₀H₁₇O₆N (일공일칠육) | - 호기성: C₅H₇O₂N (오칠이) - 혐기성: C₅H₉O₃N (오구삼) |
| 환경 영향 | - 활성슬러지에서 박테리아 대신 과도하게 성장 시 벌킹(Bulking) 유발 | - 정상 슬러지 형성의 주역 |
| 벌킹 관련 | - SVI(슬러지 용적 지수): 정상: 50~150 팽화(벌킹): 200 이상 |
- 조건 적합 시 SVI 정상 유지 |
| 구성 성분 |
(별도 비율 정보 없음) | - 세포 구성: H₂O 80%, 고형물 20% - 고형물 중 유기물 90%, 무기물 10% |
| 세포벽 : 기계적 보호 세포막 : 영양분 투과 및 수송 편모 : 세포 이동력 리보솜 : 단백질 생성 메소좀 : 세포 호흡기능 박테리아에는 리소좀이 없다! |
📌 핵심 포인트
- 곰팡이: ‘환경 내성 강자’ → 조건 나빠도 버팀 → 과도 성장 시 벌킹 문제 발생
- 박테리아: ‘조건 까다로운 정규군’ → 환경 적합 시 처리효율 최고, 불리하면 활동 급감
🪸 조류(Algae)와 기타 미생물 정리
| 생물군 | 세포 유형 | 광합성 | 특징 | 경험식 |
| 조류 (Algae) | 대부분 진핵 (예외: 남조류) |
✅ 가능 | 미생물 중 유일하게 광합성 → 수중 DO 균형에 영향 | C₁₀H₁₉O₅N (오팔이) |
| - 규조류 (Diatom) | 진핵 | ✅ | 황조류의 일종, 규산 껍질 보유 | |
| - 남조류 (Cyanobacteria) | 원핵 | ✅ | - 독성을 가짐 - 질소고정 능력 있어서 P만 외부 공급 필요 - 엽록소가 세포 전체에 분포 - 박테리아에 가까움 |
|
| - 녹조류 (Green Algae) | 진핵 | ✅ | 세포벽 존재, 클로로필 A·B 보유 | |
| 효모 (Yeast) | 진핵 | ❌ | 무성생식(출아), 비사상성 곰팡이, 타원형·구형 | |
| 원생동물 (Protozoa) | 진핵 | ❌ | 구성: 물 80%, 고형물 20% | C₇H₁₄O₃N (칠일사삼) |
| 후생동물 (Metazoa) | 진핵(다세포) | ❌ | 고등동물, 하천에서 Rotifer 발견 시 수질 양호 지표 |
📌 핵심 포인트
- 조류는 미생물 중 유일하게 광합성 가능 → 용존산소 변화에 큰 영향
- 남조류는 세포 구조상 원핵생물이라 박테리아에 가깝지만, 광합성과 질소고정 가능
- 효모와 곰팡이는 모두 진핵세포이며, 광합성 불가
- Protozoa는 활성슬러지 내에서 박테리아 먹는 포식자 역할
- Rotifer는 하천 생태계 건강 지표종
🧬 원핵세포 vs 진핵세포 비교
| 구분 | 원핵세포 | 진핵세포 |
| 핵막 | ❌ 없음 | ✅ 있음 |
| 염색체 | 1개(원형 DNA) | 여러 개(선형 DNA) |
| 세포분열 | 유사분열 ❌ (이분법) | 유사분열 ✅ |
| 세포벽 성분 | 펩티드글리칸 | 셀룰로즈(식물), 키틴질(곰팡이) |
| 리보솜 크기 | 70S | 80S |
| 세포 크기 | 작음 (약 0.2~2 μm) | 큼 (약 10~100 μm) |
| 세포소기관 | ❌ 없음 (막으로 둘러싸인 소기관 없음) | ✅ 있음 (미토콘드리아, 엽록체, 액포 등) |
| 예시 | 박테리아, 남조류 | 곰팡이, 조류(녹조·규조), 원생동물, 식물, 동물 |
🌟 진핵세포의 주요 세포소기관
- 미토콘드리아 → 에너지 생성(ATP 생산)
- 액포 → 노폐물 배출, 물·영양분 저장
- 엽록체 → 광합성(식물·조류에서만 존재)
💡 기억 포인트
- 핵막 유무와 세포벽 성분, 리보솜 크기는 시험 단골 비교 항목
- 원핵세포 = 작고 단순 / 진핵세포 = 크고 복잡
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