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문제 정의
- 있다. 따라서 본 연구에서는 유입 부하변동에 강하고 낮은 수온에서도 안정적인 제거율과 동력비 및 슬러지 발생량이 비교적 적은 생물막 반응기를 이용하여 고농도 암모니아성 질소를 함유하고 있는 혐기성 소화술러지 탈수여액의 질산화에 관한 실험에서 아질산성 질소의 축적에 미치는 영향인자들에 대한 연구를 하였다.
제안 방법
- 5 mg/L 일 때 저해를 받았지만 순옹을 시킨 경우에는 FA의 농도가 40 mg/L일 경우에도 저해를 받지 않았다고 보고한 바 있다. 그러나 본 연구에서는 FA의 농도 0.1-16 mg/L의 범위에서 지속적인 아질산성 질소의 축적이 진행되었다.
- 길이 3~5 mm인 실린더형 발포 폴리우레탄 수지를 75 cm 높이로 충전하였다. 장치는 상향류로 운전하였으며, 유입수를 적절히 분배하고 기질 및 용존산소의 전달을 양호하게 하기 위하여 유출수를 순환조에서 선속도 5.0 m3/ m'h로 순환하였다. 공기는 컴프레셔와 유량계를 이용하여 반응기의 하부에서 일정량으로 주입하였다.
- 장치의 운전은 탈수여액에 알칼리도를 보충하지 않고, 메디아의 용적을 포함하지 않는 공탑체류시간 (EBCT)을 7.1 시간으로 운전한 Run 1과 공탑체류 시간을 5.0시간으로 운전한 Run 2, 탈수여액에 NaHCOa를 첨가하여 공탑체류시간 5.0시간에서 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비를 5.4~6.1로 유지한 Run 3과 이론적으로 소요되는 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비를 7.1 이상 유지한 Run 4로나누어 실험하였다. 각 실험기간 동안 반옹기의 운전조건을 Table 2와 Fig.
대상 데이터
- 반응기 내부에는 지름 3 cm. 길이 3~5 mm인 실린더형 발포 폴리우레탄 수지를 75 cm 높이로 충전하였다. 장치는 상향류로 운전하였으며, 유입수를 적절히 분배하고 기질 및 용존산소의 전달을 양호하게 하기 위하여 유출수를 순환조에서 선속도 5.
- 본 연구에서 사용된 폐수는 J하수처리장의 혐기성소화슬러지를 벨트프레스 탈수기로 여과한 탈수여액을 사용하였다. 실험기간 동안 사용된 탈수여액의 수질은 질소의 경우 대부분 암모니아성 질소의 형태로 존재하였으며 340-420 mg/L의 범위를 나타내었다.
- 1 에 나타내었다. 실험장치는 내경 5 cm, 높이 120 cm인 아크릴 원통으로 제작하였으며, 여재의 지지와 유입수의 적절한 분배를 위하여 지름 3 mm의 구멍이 뚫린 평판을 충전층의 상 . 하부에 설치하였다.
이론/모형
- NOa'-N. Alkalinity를 Standard Methods(2)에 따라 분석하였다. 반응기 내의 pH의 측정은 pH메타(ORION, 520A)를 이용하였으며 , 온도 및 DO의 측정은 DO메타(YSI, 58) 를 이용하였다.
- Alkalinity를 Standard Methods(2)에 따라 분석하였다. 반응기 내의 pH의 측정은 pH메타(ORION, 520A)를 이용하였으며 , 온도 및 DO의 측정은 DO메타(YSI, 58) 를 이용하였다.
성능/효과
- 탈리액의 유량 및 수질변동이 심하기 때문에 부하변동에 강하며, 동력비 및 슬러지발생이 적은 공정이 요구된다. 또한, 질산화 공정에서 만약 암모니아성 질소가 아질산성 질소로만 산화된다면 질산성 질소로의 질산화에 비하여 25%의 산소 소요량을 줄일 수 있고, 탈질과정에서 40%의 외부 탄소원 소요량을 절감시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 아질산성 질소로의 질산화는 FA에 의한 저해.
- 이는 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 중가함에 따라 Nitrosomonas의 성장속도는 증가하고, 반응기내의 pH가 높게 유지됨으로서 FA의 농도도 증가하게 되어 Nitrobacter의 성장을 부분적으로 저해시키기 때문에 아질산성 질소의 축적이 증가된 것으로 판단된다. 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비 7 이상에서는 반응기의 온도가 증가할수록 아질산성 질소의 축적도 증가하는 경향을 나타내었다. 고농도의 암모니아성 질소를 포함하고 있는 탈수여액을 생물여과 공정으로 처리할 경우, 안정적인 아질산성 질소의 축적을 위해서는 유입수의 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비를 7 이상으로 유지하여 반웅기의 pH롤 7.
- 1 ~16 mg/L의 범위를 나타내었다. 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 중가함에 따라 반응기의 pH가 높게 유지되고, FA의 농도도 증가하게 되어 FA에 의한 영향은 pH의 영향과 비숫한 경향을 나타내었다. Anthonisen 등에 의하면 FA에 의한 Nitrosomonas의 저해농도는 ]0~]50 mg/L이고, FA농도가 0.
- 암모니아성 질소의 제거속도 및 질산성 질소의 생성속도는 각각 Nitrosomo- nas 및 Nitrobactej의 성장속도와 관계된다. 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 증가함에 따라 암모니아성 질소의 제거속도는 증가하는 경향울 나타내었으며, 질산성 질소의 생성속도는 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 중가함에 따라 다소 감소하였으며 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 7 이상에서는 거의 일정하게 유지되었다.
- 9 mg/L이었다. 알칼리도의 농도는 평균 1,500 mg/L로 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 약 4.1-4.5 정도로 완전한 질산화를 위해서는 추가적인 알칼리도의 공급이 필요한 것으로 나타났다.
- 1 로 유지한 Run 3의 경우 이 기간 동안 유입수의 암모니아성 질소의 농도가 다소 감소하였옴에도 불구하고 아질산성 질소의 농도는 증가하여 106~195 mg/L의 범위로 평균 163 mg/L이었다. 암모니아성 질소의 농도는 평균 145 mg/L로 Run 2보다 감소하였고 질산성 질소의 농도는 90-145 mg/L의 범위로 평균 119 mg/L이었다.
- 6에는 반응기 온도에 따른 암모니아성 질소의 제거속도 및 질산성 질소의 생성속도를 나타내었다. 암모니아성 질소의 제거속도는 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비에 관계없이 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 질산성 질소의 생성속도는 알칼리도를 공급하지 않은 Run 1, 2의 실험기간 동안에는 온도가 증가함에 따라 질산성 질소의 생성속도도 증가하는 경향을 나타내었으나 알칼리도를 공급한 Run 3. 4의 실험기간 동안에는 온도가 증가함에도 불구하고 어느 정도 일정하게 유지되었다.
- 1 시간으로 운전한 Run 1의 경우 유출수의 암모니아성 질소의 농도범위는 161~228 mg/L로 평균 169 mg/L이었다. 유출수의 아질산성 질소의 농도는 1~8 mg/L로 낮게 유지되었으며 질산성 질소의 농도는 160~285 mg/L의 범위로 평균 231 mg/L이었다.
- 이상의 생물여과 공정을 이용한 고농도 암모니아성 질소를 포함하고 있는 혐기성 소화슬러지 탈수여액의 질산화에 관한 실험에서 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 4.3에서 8.3으로 중가함에 따라아질산성 질소의 축적도 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 알칼리도/암모니아성 질소의 농도비가 중가함에 따라 Nitrosomonas의 성장속도는 증가하고, 반응기내의 pH가 높게 유지됨으로서 FA의 농도도 증가하게 되어 Nitrobacter의 성장을 부분적으로 저해시키기 때문에 아질산성 질소의 축적이 증가된 것으로 판단된다.
- 이상의 실험결과에서 미생물의 농도률 고려하지않았지만 아질산성 질소의 축적은 유입수의 알칼리도/암모니아성 질소의 비, 온도, pH, FA농도 둥에크게 영향을 받았으며 안정적인 아질산성 질소의 축적을 위해서는 유입수의 알칼리도/암모니아성 질소의 비를 7 이상으로 유지하여 반옹기의 pH률 7.5 이상 유지시키고, FA의 농도를 약 1 mg/L 이상 유지시키는 조건이 필요한 것으로 판단된다.
- 그림에 나타낸 것과 같이 pH가 증가함에 따라 암모니아성 질소의 제거속도는 증가하는 경향을 나타내었으며. 질산성 질소의 생성속도는 pH가 증가함에 따라 감소하는 경향을 볼 수 있었다.
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