1. DO (Dissolved oxygen, 용존산소)

물 또는 용액 속에 녹아있는 분자상태의 산소를 말한다. DO는 호기성 미생물의 호흡을 비롯하여 모든 호기성 미생물에 필요한 요소이다. 물속에 용해되는 산소의 양은 제한되어 있고, 용존산소의 양은 기체의 용해도, 기체의 대기 중에서의 분압, 온도 및 순도(유기물, 염도, 부유 고형물 등)에 따라 달라진다.

자연수에서 수중 DO의 농도는 위의 항목 이외에 물의 정체성과 흐름에 따라 달라지나 보통 깨끗한 물의 경우 높은 DO를 가진다. 생물의 호흡이나 수중의 유기물의 산화 등에 의하여 소모되기 때문에 즉, 오염된 물일수록 DO는 감소한다. 반면에 조류 등이 번식하면 광합성 작용으로 DO가 증가하여 과포화를 나타내는 경우도 있다. DO는 수중생물들에게 필수적인 요소로 오염된 물에서도 비교적 잘 살 수 있는 붕어, 잉어 등도 5mg/L 이상 있는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.

하수처리 방법 중 활성 슬러지법은 호기성 미생물을 이용하기 때문에 폭기하여 용존산소를 공급하여야 하나 보일러 수, 관로, 공정에서는 부식 미 반응속도를 제한 하므로 용존산소를 제거하는 경우도 있다.

2. BOD(Biochemical oxygen demand, 생화학적 산소요구량)

BOD는 물속의 오염물이 호기성 미생물에 의하여 분해되는 과정에서 수중의 용존산소를 소비하게 되는데 이 때 요구되는 용존산소의 양을 표현한 것이다. 일반적으로 알고 있는 BOD는 명확하게 BOD₅로 표현해야 한다. 이것은 5일 동안 미생물을 배양했을 때 유기물을 분해하는 과정에서 미생물에 의해서 소비된 용존산소의 양을 말하는 것이다.

예를 들면, 도시폐수의 경우 BOD 반응은 20℃에서 약 20일이 걸리는데 이와 같이 실제적으로 수중의 유기물이 미생물에 의해서 완전히 분해되는 데는 대략 20여 일이 소요된다. 사실, 정확한 의미의 BOD는 20일 동안 소비된 산소량을 의미한다. 그러나 결과 값을 얻는데 20일간 긴 시간과 대부분의 오염물은 5일이면 분해가 되는 이유로 일반적으로 5일간 소비된 산소량을 BOD₅라고 하며, 지표수의 오염 지표로 사용한다.

지표수의 오염지표로 가장 많이 사용하고 있는 BOD시험에도 활성화된 미생물이 반드시 필요하다. 독성물질의 방해, 생분해성 유기물만 측정이 가능하다는 점, 질산화 미생물에 의한 산소소비 억제, 장기간이 소요되는 등 몇 가지 한계성이 존재한다. 그러나 BOD가 많이 쓰이는 이유는 생분해성 산소요구량의 측정과 생물학적 처리시설의 설계에 BOD 측정값이 직접 필요하기 때문이다. 일반적인 BOD 측정 공식은 다음과 같다.

1) 식종(호기성미생물을 첨가하는 것)을 한 경우 : 20℃, 5일

DOi : 희석된 시료의 용존산소 (DO : mg/ℓ)

DOf : 5일 배양 후 희석된 시료의 (DO : mg/ℓ)

Bi : 배양 전 희석식종수의 (DO : mg/ℓ)

Bf : 5일 배양 후 희석식종수의 (DO : mg/ℓ)

P : 시료량의 비율  V1= 시료 부피,  V2=희석수 부피

1-P : 희석식종수에 대한 시료의 식종비

2) 식종을 하지 않은 경우 

DOi : 희석된 시료의 용존산소 (DO : mg/ℓ)

DOf : 5일 배양 후 희석된 시료의 (DO : mg/ℓ)

P : 시료량의 비율  V1= 시료 부피,  V2=희석수 부피

3. 생물학적 자정작용

<사진출처 : 네이버물백과사전, 생물학적 작용>

생물학적 작용이 자정작용에서 가장 중요한 작용을 한다. 일단 오염물이 하천에 들어오면 자연적 또는 인공적으로 산소를 보충하지 않으면 DO가 감소하고 마침내는 그것을 소비하는 호기성 미생물(유리산소만을 소비하는 미생물)이 대신 활동을 개시하게 되며 초기에는 호기성 미생물이 분해를 하다 후에는 혐기성 미생물이 오염물을 산화시킨다. 이러한 과정을 통해 오염물은 무해한 물질로 분해된다. 

*참고문헌

1. 물백과사전, 용존산소량,

2. 두산백과, 생화학적산소요구량

3. 환경화학, ClairN.Sawyer PerryL.Mccarty GeneF.Parkin, 동화기술(2005)