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1[수질환경기사 필기] 23년 2회차
기질과 미생물 혼합물로 채워진 호기성 반응조가 있다. t=0일 때 기질농도(S)는 150㎎/ℓ 이고 미생물의 농도 (X)는 1500㎎/ℓ 이며 생물반응은 일차반응이다. 6시간 동안 폭기한 후 기질농도는 4㎎/ℓ 이고 미생물의 농도는 1590㎎/ℓ 이다. 이 때(t=6hr)의 미생물 성장율(㎎/ℓ -hr)은? (단, 문제 이미지 이다)
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약 4㎎/ℓ - hr
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약 8㎎/ℓ - hr
3
약 12㎎/ℓ - hr
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약 18㎎/ℓ - hr
해설

Monod 식으로 비성장률을 구해 미생물 농도를 곱하면 성장률은 약 12 mg/L·hr이다.

주어진 Monod 식에 t=6hr 시점의 기질농도 4 mg/L와 Ks=60 mg/LK_s=60\,\mathrm{mg/L}, μmax=3.0 d−1\mu_{max}=3.0\,\mathrm{d^{-1}}를 대입하면
μ=3.0×460+4=0.1875 d−1\mu=3.0\times\dfrac{4}{60+4}=0.1875\,\mathrm{d^{-1}}
이고, 이를 24로 나누어 시간 단위로 바꾸면 약 7.81×10−3 hr−17.81\times10^{-3}\,\mathrm{hr^{-1}}이다.

미생물 성장률은 비성장률에 그 시점의 미생물 농도를 곱한 값이므로
rg=μX=7.81×10−3×1590≈12.4 mg/L⋅hrr_g=\mu X=7.81\times10^{-3}\times1590\approx12.4\,\mathrm{mg/L\cdot hr}이다.

초기값(S=150, X=1500)이 아니라 t=6hr 시점의 S=4 mg/L, X=1590 mg/L를 대입해야 하고, 일(d) 단위인 μmax\mu_{max}를 시간 단위로 환산하는 것이 채점 포인트다.

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