[🌊수질환경기사] 1과목_수질오염개론_4장 미생물 성장과 먹이의 관계

 

1️⃣ 박테리아 성장 단계

단계	명칭	특징
대수성장 단계	Log / 기하급수적 성장	- 먹이 풍부 → 미생물 수 빠르게 증가 - 세포분열 활발
감소성장 단계 (정지기)	Stationary	- 먹이 부족 → 성장 멈춤 - 생존한 세포보다 전체 원형질 중량 큼 - 침강률 가장 높음, 미생물 가장 단단함
내성장 단계 (사멸기)	Death	- 먹이 거의 없음 → 자기세포분해(autolysis) - 세포수 감소

💡 포인트: 활성 슬러지법에서는 감소성장 단계에 들어가면 안됨. 왜냐하면 침강이 잘 되어야 하기 때문!

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2️⃣ 박테리아 성장 조건

• pH: 5~8
• DO(Dissolved Oxygen): ≥ 2 mg/L
• 영양비 (BOD:N:P): 100:5:1

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3️⃣ 생물학적 수처리법

① 부유성장식 (우리나라에서 주로 사용)

• 예시: 활성슬러지법
• 특징:
  • 미생물이 수중에 떠서 성장
  • 침강성 중요 → 감소성장단계 전에 처리 필요
  • 내성장단계로 가지 않도록 관리

② 부착성장식 (미국에서 주로 사용)

• 예시: 살수 여상법, 회전원 방법
• 특징:
  • 미생물이 고체 표면에 붙어 성장
  • 미생물 덩치가 작고, 처리 유기물 양 적음
  • 내성장단계를 거침

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💡 요약 포인트:

• 성장 단계에 따라 수처리 효율과 침강성 달라짐
• 우리나라는 부유성장식 → 활성슬러지법, 미국은 부착성장식 → 여상법/회전원
• 영양비, pH, DO 조건을 맞춰야 미생물 성장이 최적

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모노드 식(Monod)

 

세포 비증식 계수(비성장률, /hr) = 최대 비증식 계수(/hr) * 제한 기질농도 S(mg/L) / (반속도 상수 Ks + S)

 

• μ : 비증식 계수 (비성장률, 1/hr)
  → 미생물이 시간당 얼마나 빠르게 성장하는지를 나타내는 비율.
• μmax​ : 최대 비증식 계수 (1/hr)
  → 기질이 충분히 많을 때, 즉 제한 요소 없이 가능한 최대 성장 속도.
• S : 제한 기질 농도 (mg/L)
  → 미생물 성장에 필요한 영양분 또는 기질의 현재 농도.
• Ks​ : 반속도 상수 (mg/L)
  → 성장률이 최대 성장률의 절반(1/2)이 될 때의 기질 농도.