폭기

폭기(曝氣, Aeration)는 액체나 물질에 공기(주로 산소)를 강제로 접촉시켜 산소를 공급하거나, 액체 내에 용해되어 있는 특정 기체를 방출시키고, 물질을 혼합하는 과정을 의미한다. 이 과정은 주로 수처리, 폐수 처리, 양식업, 토양 개선, 퇴비화 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 한다.

목적

폭기의 주된 목적은 다음과 같다.

• 산소 공급: 수중의 호기성 미생물 활동이나 수중 생물(어류 등)의 호흡에 필요한 용존 산소를 공급한다. 이는 유기물 분해, 질산화 등 산소가 필요한 생화학적 반응을 촉진한다.
• 가스 제거: 액체 내에 용해되어 있는 불필요하거나 유해한 가스(예: 휘발성 유기 화합물, 황화수소, 이산화탄소)를 공기 중으로 탈기(Stripping)시켜 제거한다.
• 혼합 및 교반: 액체나 슬러리 상태의 물질을 균일하게 혼합하여 미생물과 유기물 또는 다른 반응 물질 간의 접촉을 효율화하고, 침전을 방지한다. 또한, 온도 및 농도를 균일하게 유지하는 데 기여한다.
• 산화: 물 속에 녹아 있는 철이나 망간 등을 산화시켜 침전물 형태로 만들어 제거하기 용이하게 한다.

방법

폭기는 다양한 방법을 통해 이루어진다.

• 산기식 폭기 (Diffused Aeration): 블로워(Blower)를 이용하여 공기를 압축한 후, 액체 바닥에 설치된 산기관(Diffuser)을 통해 미세한 기포 형태로 주입하는 방식이다. 기포의 크기, 주입량, 수심 등에 따라 산소 전달 효율이 달라진다.
• 기계식 폭기 (Mechanical Aeration): 회전하는 임펠러(Impeller)나 스크류(Screw) 등의 기계 장치를 이용하여 액체 표면을 휘젓거나 액체를 분사하여 공기와 접촉시키는 방식이다. 표면 폭기기(Surface Aerator), 수중 교반기(Submersible Mixer with Aeration) 등이 있다.
• 기타 폭기 방식: 폭포나 분수처럼 물을 공기 중으로 떨어뜨리거나 분사하여 자연적으로 산소를 접촉시키는 방법도 있다.

적용 분야

• 폐수 처리: 활성 슬러지 공법 등 생물학적 폐수 처리 과정에서 호기성 미생물이 유기물을 분해할 수 있도록 충분한 산소를 공급하고 혼합한다.
• 수도 처리: 원수 중의 철, 망간 등을 산화시켜 제거하거나, 용해된 유해 가스를 제거하는 데 사용된다.
• 양식업: 어류나 기타 수생 생물이 생존하는 데 필요한 용존 산소 농도를 유지하기 위해 사용된다.
• 퇴비화: 유기물을 호기성으로 분해하는 미생물 활동을 촉진하기 위해 퇴비 더미에 공기를 공급한다.
• 저수지 및 하천 정화: 부영양화된 수역에 산소를 공급하여 수질을 개선하고 악취를 제거한다.

폭기는 다양한 환경 및 산업 공정에서 산소 공급, 혼합, 유해 물질 제거 등 필수적인 기능을 수행하는 중요한 기술이다.