생물학적 처리공정의 과학적·공학적 원리 환경공학의 생물학적 처리공정에는 미생물이 주로 이용되며, 이 공정의 효과적인 설계와 운영을 위해서는 우리가 활용하고자 하는 미생물이 우리가 원하는 기능을 수행하기 위해서 어떤 조건이 필요한지 잘 이해하고, 이러한 조건을 제공하기 위한 방법론에는 무엇이 있는지 잘 파악해야 한다. 이를 위해 미생물학과 생화학에 대한 기초적인 지식과 함께 생물반응조의 설계 및 운영에 필요한 공학적 역량이 요구된다. 미생물의 다양성과 미생물이 매개하는 반응의 다양성, 미생물이 주변환경과 상호작용하는 양상의 다양성으로 인해 생물학적 공정의 설계와 운영에는 많은 경험적인 지식 또한 요구된다. 이러한 고찰을 바탕으로 이 책은 환경공학에서 사용되는 생물학적 처리공정의 과학적·공학적 원리를 폭넓게 소개하며, 하폐수 처리 공정을 중심으로 독자들이 생물학적 공정의 해석과 설계에 필요한 기본적인 요령을 익히고 공정의 실제에 대해 이해하도록 돕고자 한다.

머리말 1 서론? 2 미생물학의 기초? 2.1 세포와 세포의 구성 2.1.1 세포와 그 분류 2.1.2 원핵세포의 구성 요소 2.1.3 세포의 원소 구성 2.2 유전물질 2.3 생물 분류학 2.3.1 형질학적 분류와 유전학적 분류 2.3.2 형질학적 방법에 따른 생물 분류 2.4 수평적 유전자 전이 3 생물분자와 효소반응 및 물질대사 3.1 생물분자 3.1.1 탄수화물 3.1.2 지질류 3.1.3 단백질 3.2 효소와 효소반응 3.2.1 효소와 효소반응의 원리 3.2.2 효소반응의 속도론 3.2.3 가역적 저해와 비가역적 저해 3.2.4 가역적 저해가 효소반응 속도에 미치는 영향 3.3 보조인자와 아데노신인산 3.3.1 보조인자 3.3.2 아데노신인산 3.4 지방산 및 포도당의 산화와 시트르산 회로 4 생화학반응의 화학양론 4.1 화학양론 4.2 생화학반응과 산화수 4.2.1 생화학반응 4.2.2 산화수 4.3 산화-환원 반쪽반응의 화학양론 4.4 전자의 분배와 세포 산출량 4.4.1 미생물 생장의 전자 분배 4.4.2 산출량과 감쇠 4.5 에너지 반응, 세포 합성 반응, 총괄 반응 4.5.1 에너지 반응과 세포 합성 반응 4.5.2 발효 4.5.3 총괄반응식 작성 4.6 생화학반응의 에너지 수지 4.6.1 표준 조건과 깁스 자유에너지 값의 변환 4.6.2 에너지 반응을 통한 에너지 수득 5 미생물 생장속도론과 반응조 해석의 기초 5.1 미생물 생장속도론 5.2 반응조 해석의 기초 5.2.1 1차 화학반응이 일어나는 completely-mixed batch reactor 5.2.2 1차 화학반응이 일어나는 plug flow reactor 5.2.3 1차 화학반응이 일어나는 continuously-stirred tank reactor 5.2.4 수리학적 체류시간 5.2.5 Plug flow reactor와 continuously-stirred tank reactor 비교 5.3 미생물 생장속도 모델이 적용되는 반응조의 해석 5.3.1 Completely-mixed batch reactor 5.3.2 Plug flow reactor 5.3.3 Steady state continuously-stirred tank reactor 6 생물반응조 해석 6.1 지표 및 용어 6.2 슬러지 반송이 없는 steady state CSTR 생물반응조 해석 6.2.1 Biodegradable soluble COD와 활성 미생물 6.2.2 Non-biodegradable volatile suspended solids 6.2.3 Soluble microbial products 6.2.4 영양염 소모량 6.2.5 전자수용체 소모량 6.2.6 입자상 유기물질의 가수분해 6.3 슬러지 반송이 있는 CSTR 기반 steady state 생물반응 시스템 해석 6.3.1 고형물 체류시간 6.3.2 해석 요령 및 결과 6.3.3 고형물 체류시간과 시스템 지표 간의 관계 6.3.4 시스템의 고형물 발생량 7 생물학적 영양염 제거 7.1 호기성 질산화 7.1.1 기작과 관여 미생물 7.1.2 환경조건의 영향 7.1.3 질신화의 화학양론 7.2 탈질 7.2.1 기작, 관여 미생물, 용존산소 조건 7.2.2 탈질의 화학양론과 전자공여체 7.2.3 탈질을 위한 수처리 공정 구성 7.2.4 동시 질산화-탈질 7.3 향상된 생물학적 인 제거 8 생물학적 하폐수 처리공정 8.1 생활하수 처리 시스템의 일반적 구성 8.1.1 전처리 8.1.2 1차처리와 2차처리 8.1.3 3차처리 8.2 생물학적 하수처리 공정의 유형 8.2.1 부유상 생장 공정 8.2.2 부착식 생장 공정과 하이브리드 공정 9 에너지 회수형, 에너지 절약형 생물학적 하폐수 처리공정 9.1 혐기성 산화 9.1.1 혐기성 산화의 특성 9.1.2 고분자 유기물질의 혐기성 분해경로 9.1.3 혐기성 산화의 COD 수지와 바이오가스 생산량 9.1.4 혐기성 산화의 제약 요인 9.2 아나목스 공정 9.2.1 아나목스 반응과 화학양론 9.2.2 아나목스 공정의 장단점 10 난분해성 유기물질의 하수처리 시설 내 거동과 생물변환 10.1 난분해성 유기물질 10.2 난분해성 유기물질의 하수처리시설 내 거동 10.3 난분해성 유기물질의 생물변환 기작 10.3.1 미생물의 전자공여체 및 탄소원으로 사용 10.3.2 미생물의 전자수용체로 사용 10.3.3 공대사에 의한 난분해성 유기물질의 분해 참고문헌