농업, 하수 및 폐수 등으로부터 배출되는 질소는 수계에서 부영양화를 야기하여 수질 및 수생태계에서 환경 문제 요인으로 작용하기 때문에 질소의 처리는 필수적이다. 질소는 일반적으로 질산화-탈질화를 통해 처리하는데 이러한 방법은 탈질을 위한 외부 전자 공여체인 유기 탄소원의 공급과 폭기를 위한 에너지 비용이 높다. 아질산염을 ...
농업, 하수 및 폐수 등으로부터 배출되는 질소는 수계에서 부영양화를 야기하여 수질 및 수생태계에서 환경 문제 요인으로 작용하기 때문에 질소의 처리는 필수적이다. 질소는 일반적으로 질산화-탈질화를 통해 처리하는데 이러한 방법은 탈질을 위한 외부 전자 공여체인 유기 탄소원의 공급과 폭기를 위한 에너지 비용이 높다. 아질산염을 전자 수용체로 사용하여 암모늄을 질소 가스로 산화하는 ANAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation) 반응은 기존 질산화-탈질화 공정에 비해 기 탄소원 공급이 필요 없고, 폭기에 소요되는 에너지가 크게 감소함에 따라 공정 운영비를 크게 감축할 수 있다는 장점이 있다. 이렇게 ANAMMOX 공정은 비용 효율적이지만 ANAMMOX 미생물의 낮은 성장속도 및 운전인자의 변동에 따른 적응성, 전자수용체로 요구되는 아질산염의 생성 및 유지가 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 문제를 개선하는 방법 중 철을 활용하는 방법이 있으며. 철을 활용 시 FEAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(III) reduction) 반응을 통해 ANAMMOX 반응에 필요한 아질산염을 공급 할 수 있으며, 주입 된 magnetite 에 의해 ANAMMOX 미생물의 활성이 증가하여 공정 안정성 또한 향상시킬 수 있다고 보고되고 있다. 하지만 이러한 방법은 magnetite 의 적정 주입량 및 아질산염 대체 기여도에 관한 연구는 미미하다. 따라서 본 연구에서는 magnetite 을 활용한 ANAMMOX 공정의 구체적인 운전 조건을 확립하고자 하였다. 실험 결과 전체 운전 기간에서 철 주입 시 NH4+-N:NO2--N = 1:1.2 에서 80%, 1:0.8 에서 77%, 1:0.5에서 71%의 암모늄 제거율을 확인하였다. 이 결과는 ANAMMOX 공정에서 magnetite 주입 시 아질산염의 주입량을 1/2(mol ratio) 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 기존 ANAMMOX 공정과 magnetite를 주입 후 아질산염을 감소한 반응조는 암모늄 제거 효율 비교 시 큰 차이를 보이지 않았다. 즉, ANAMMOX 공정에서 magnetite 의 첨가는 아질산염의주입량을 감소 시킬 수 있으며 ANAMMOX 공정 운영 시 아질산염의 생성 및 유지에 대한 미생물 저해를 최소화 할 수 있음을 확인하였다. 또한, 아질산염 비율이 낮은 조건에서 ANAMMOX 공정보다 빠른 start-up이 확인되어 magnetite 주입이 공정의 안정화에 기여함을 확인하였다. 본 연구에서는 결론적으로 magnetite 을 활용한 ANAMMOX 공정에서 최적 운전인자를 도출하였으며, Two-stage 공정을 대체한 새로운 One-stage 공정의 가능성을 열었다.
농업, 하수 및 폐수 등으로부터 배출되는 질소는 수계에서 부영양화를 야기하여 수질 및 수생태계에서 환경 문제 요인으로 작용하기 때문에 질소의 처리는 필수적이다. 질소는 일반적으로 질산화-탈질화를 통해 처리하는데 이러한 방법은 탈질을 위한 외부 전자 공여체인 유기 탄소원의 공급과 폭기를 위한 에너지 비용이 높다. 아질산염을 전자 수용체로 사용하여 암모늄을 질소 가스로 산화하는 ANAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation) 반응은 기존 질산화-탈질화 공정에 비해 기 탄소원 공급이 필요 없고, 폭기에 소요되는 에너지가 크게 감소함에 따라 공정 운영비를 크게 감축할 수 있다는 장점이 있다. 이렇게 ANAMMOX 공정은 비용 효율적이지만 ANAMMOX 미생물의 낮은 성장속도 및 운전인자의 변동에 따른 적응성, 전자수용체로 요구되는 아질산염의 생성 및 유지가 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 문제를 개선하는 방법 중 철을 활용하는 방법이 있으며. 철을 활용 시 FEAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe(III) reduction) 반응을 통해 ANAMMOX 반응에 필요한 아질산염을 공급 할 수 있으며, 주입 된 magnetite 에 의해 ANAMMOX 미생물의 활성이 증가하여 공정 안정성 또한 향상시킬 수 있다고 보고되고 있다. 하지만 이러한 방법은 magnetite 의 적정 주입량 및 아질산염 대체 기여도에 관한 연구는 미미하다. 따라서 본 연구에서는 magnetite 을 활용한 ANAMMOX 공정의 구체적인 운전 조건을 확립하고자 하였다. 실험 결과 전체 운전 기간에서 철 주입 시 NH4+-N:NO2--N = 1:1.2 에서 80%, 1:0.8 에서 77%, 1:0.5에서 71%의 암모늄 제거율을 확인하였다. 이 결과는 ANAMMOX 공정에서 magnetite 주입 시 아질산염의 주입량을 1/2(mol ratio) 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 기존 ANAMMOX 공정과 magnetite를 주입 후 아질산염을 감소한 반응조는 암모늄 제거 효율 비교 시 큰 차이를 보이지 않았다. 즉, ANAMMOX 공정에서 magnetite 의 첨가는 아질산염의주입량을 감소 시킬 수 있으며 ANAMMOX 공정 운영 시 아질산염의 생성 및 유지에 대한 미생물 저해를 최소화 할 수 있음을 확인하였다. 또한, 아질산염 비율이 낮은 조건에서 ANAMMOX 공정보다 빠른 start-up이 확인되어 magnetite 주입이 공정의 안정화에 기여함을 확인하였다. 본 연구에서는 결론적으로 magnetite 을 활용한 ANAMMOX 공정에서 최적 운전인자를 도출하였으며, Two-stage 공정을 대체한 새로운 One-stage 공정의 가능성을 열었다.
Nitrogen treatment is essential because nitrogen discharged from agriculture, sewage and wastewater causes eutrophication in water systems and acts as an environmental problem in water quality and aquatic ecosystems. ANAMMOX (Anaerobic ammonium oxidation) process, which oxidizes ammonium into nitrog...
Nitrogen treatment is essential because nitrogen discharged from agriculture, sewage and wastewater causes eutrophication in water systems and acts as an environmental problem in water quality and aquatic ecosystems. ANAMMOX (Anaerobic ammonium oxidation) process, which oxidizes ammonium into nitrogen gas using nitrite as an electron acceptor, has advantages of no requirement for the supply of an organic carbon source compared to the conventional nitrification-denitrification process and low process operating costs as the energy required for aeration is greatly reduced. ANAMMOX process is cost-effective, but it has problems in producing and maintaining nitrite required as an electron acceptor and adaptability to the low growth rate of ANAMMOX microorganisms and changes in operating factors. A method using iron is one of the ways to improve these problems. It supplies nitrite necessary for the ANAMMOX reaction through FEAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe[III] reduction) reaction, and it has reported improved process stability with ANAMMOX microorganisms activity increased by injected iron. However, studies on the proper injection amount of iron and the contribution of nitrite substitution in this method are insufficient. Therefore, this study is to establish specific operating conditions of the ANAMMOX process using iron. For injecting magnetite during the entire operating period, the result showed 80%, 77%, and 71% of the ammonium removal efficiency at NH4+-N:NO2—-N(mol/mol) ratio = 1:1.2, 1:0.8, and 1:0.5 respectively. By injecting magnetite, the M-ANA reactor could be operated by reducing nitrite to 1/2 of the ammonium mol ratio. Compared to the existing ANAMMOX process, the injection of magnetite 50 mg/L did not show a significant difference in NH4+ removal. It demonstrated that the injection amount of nitrite can be reduced if magnetite is injected in the ANAMMOX process, and the inhibition occurred by the production and maintenance of nitrite can be minimized during the operation of the ANAMMOX process. Additionally, the contribution to the stabilization of the process was confirmed with faster start-up at the lower nitrite ratio compared to ANAMOX process. This study concluded the optimal operating factor in the ANAMMOX process using magnetite and opened the possibility of a new one-stage process that replaced the Two-stage process.
Nitrogen treatment is essential because nitrogen discharged from agriculture, sewage and wastewater causes eutrophication in water systems and acts as an environmental problem in water quality and aquatic ecosystems. ANAMMOX (Anaerobic ammonium oxidation) process, which oxidizes ammonium into nitrogen gas using nitrite as an electron acceptor, has advantages of no requirement for the supply of an organic carbon source compared to the conventional nitrification-denitrification process and low process operating costs as the energy required for aeration is greatly reduced. ANAMMOX process is cost-effective, but it has problems in producing and maintaining nitrite required as an electron acceptor and adaptability to the low growth rate of ANAMMOX microorganisms and changes in operating factors. A method using iron is one of the ways to improve these problems. It supplies nitrite necessary for the ANAMMOX reaction through FEAMMOX(Anaerobic ammonium oxidation coupled to Fe[III] reduction) reaction, and it has reported improved process stability with ANAMMOX microorganisms activity increased by injected iron. However, studies on the proper injection amount of iron and the contribution of nitrite substitution in this method are insufficient. Therefore, this study is to establish specific operating conditions of the ANAMMOX process using iron. For injecting magnetite during the entire operating period, the result showed 80%, 77%, and 71% of the ammonium removal efficiency at NH4+-N:NO2—-N(mol/mol) ratio = 1:1.2, 1:0.8, and 1:0.5 respectively. By injecting magnetite, the M-ANA reactor could be operated by reducing nitrite to 1/2 of the ammonium mol ratio. Compared to the existing ANAMMOX process, the injection of magnetite 50 mg/L did not show a significant difference in NH4+ removal. It demonstrated that the injection amount of nitrite can be reduced if magnetite is injected in the ANAMMOX process, and the inhibition occurred by the production and maintenance of nitrite can be minimized during the operation of the ANAMMOX process. Additionally, the contribution to the stabilization of the process was confirmed with faster start-up at the lower nitrite ratio compared to ANAMOX process. This study concluded the optimal operating factor in the ANAMMOX process using magnetite and opened the possibility of a new one-stage process that replaced the Two-stage process.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.