[논문]상온 조건에서 혐기 소화 상징액을 이용한 아질산화 반응과 운전 인자의 상관성 분석

임지열; 길경익

doi:10.17663/jwr.2016.18.3.244

초록
AI-Helper

혐기 소화 상징액은 고농도 질소를 함유하고 있으며 수처리 계통으로 반송되어 하수처리장 유입 부하를 증가시킨다. 혐기 소화 상징액 내 고농도 질소를 아질산화 반응을 통해 처리하게 된다면, 경제적인 하수처리장 개조 효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 혐기 소화 상징액을 이용한 장기간 실험실 규모 반응조 운전을 실시하였다. 운전 결과 암모니아성 질소 제거율 90% 이상과 아질산화율 70% 이상 효율을 보이는 운전 조건을 도출할 수 있었다. 또한 이를 바탕으로 운전 인자와 암모니아성 질소 제거 효율 및 아질산화율의 상관성을 분석하였다. 운전 결과 암모니아성 질소 제거 효율과 아질산화율은 미생물 체류시간 (SRT), 암모니아성 질소 부하 및 단위 미생물 농도 (MLSS) 당 암모니아성 질소부하와 관계가 큰 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 향후 혐기 소화 상징액의 아질산화 반응 유도에 중요 자료로 활용될 수 있으며, 아질산화 반응의 활용성을 증가시킬 것을 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Anaerobic digester supernatant including high concentrations of nitrogen is recycled to water treatment line and make pollutant load increase in municipal wastewater treatment plant(MWTP). To treat nitrogen in anaerobic digester supernatant is suggested the method of MWTP retrofit. In this study, th...

Anaerobic digester supernatant including high concentrations of nitrogen is recycled to water treatment line and make pollutant load increase in municipal wastewater treatment plant(MWTP). To treat nitrogen in anaerobic digester supernatant is suggested the method of MWTP retrofit. In this study, the lab scale reactor was operated about 200 days using supernatant of anaerobic digester. The results could draw operation condition that ammonium nitrogen removal efficiency more than 90% and nitrite conversion efficiency over 70%. Correlation between operation efficiency and operation factors was analyzed based on the operation results. Ammonium nitrogen remove efficiency and nitrite conversion efficiency were related to solid retention time (SRT), ammonium nitrogen load and ammonium nitrogen loading per unit mixed liquer suspended solid (MLSS). Results of this study can be used effective data on nitritation of supernatant of anaerobic digester, and be expected to increase availability of nitritation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 하수처리장 개조 효과를 기대할 수 있는 혐기 소화 상징액 내 고농도 질소를 아질산화 반응을 통해 처리하고자 하였다. 이를 위해 실험실 규모 반응조를 운전하여 장기간에 걸친 운전 결과를 확보하였다.
또한 운전 자료를 바탕으로 다양한 운전인자와 암모니아성 질소 제거 (Ammonium nitrogen removal efficiency, ARE)와 아질산화율 (Nitrite conversion efficiency, NCE)의 관계를 분석하였다. 이를 통해 안정적인 아질산화 반응 유도를 위해 관리가 필요한 운전 인자를 도출 할 수 있으며, 상대적으로 영향이 큰 인자들을 파악하고자 하였다.

제안 방법

3는 20°C 조건에서 실험실 규모 아질산화 반응조 운전 결과를 보여주고 있다. B1 ∼ B4 구간은 운전 인자 중 SRT에 따라 구분한 것이며, 초기 운전은 긴 SRT로 운전하여 질산화를 유도한 후 SRT를 감소해가며 아질산화 반응을 유도하고자 하는 연구 전략을 선택하여 실험실 반응조 운전을 실시하였다. 전체적인 암모니아성 질소의 농도는 840 mg/L ∼ 890 mg/L의 범위를 보였다.
이를 위해 실험실 규모 반응조를 운전하여 장기간에 걸친 운전 결과를 확보하였다. 또한 운전 자료를 바탕으로 다양한 운전인자와 암모니아성 질소 제거 (Ammonium nitrogen removal efficiency, ARE)와 아질산화율 (Nitrite conversion efficiency, NCE)의 관계를 분석하였다. 이를 통해 안정적인 아질산화 반응 유도를 위해 관리가 필요한 운전 인자를 도출 할 수 있으며, 상대적으로 영향이 큰 인자들을 파악하고자 하였다.

대상 데이터

8은 본 실험실 규모 아질산화 반응조에서 ARE, NCE와 상광성이 큰 인자를 분석하기 위한 피어슨 상관성 분석을 실시한 결과를 보여주고 있다. 분석에 사용한 인자는 앞서 세부적으로 각 각 ARE와 NCE에 대해 분석을 실시한 SRT, MLSS, 암모니아성 질소 부하 (N load), 단위 미생물당 암모니아성 질소 부하 (N load per MLSS), 알칼리도와 암모니아성 질소 비 (ALK), 유입수 특성인 COD와 BOD 그리고 운전 조건인 MLSS를 이용하였다. ARE의 경우 SRT, MLSS, 암모니아성 질소 부하 및 단위 MLSS 당 암모니아성 질소 부하와 높은 상관성을 보였다.
본 연구에서는 하수처리장 개조 효과를 기대할 수 있는 혐기 소화 상징액 내 고농도 질소를 아질산화 반응을 통해 처리하고자 하였다. 이를 위해 실험실 규모 반응조를 운전하여 장기간에 걸친 운전 결과를 확보하였다. 또한 운전 자료를 바탕으로 다양한 운전인자와 암모니아성 질소 제거 (Ammonium nitrogen removal efficiency, ARE)와 아질산화율 (Nitrite conversion efficiency, NCE)의 관계를 분석하였다.

데이터처리

Fig. 8은 본 실험실 규모 아질산화 반응조에서 ARE, NCE와 상광성이 큰 인자를 분석하기 위한 피어슨 상관성 분석을 실시한 결과를 보여주고 있다. 분석에 사용한 인자는 앞서 세부적으로 각 각 ARE와 NCE에 대해 분석을 실시한 SRT, MLSS, 암모니아성 질소 부하 (N load), 단위 미생물당 암모니아성 질소 부하 (N load per MLSS), 알칼리도와 암모니아성 질소 비 (ALK), 유입수 특성인 COD와 BOD 그리고 운전 조건인 MLSS를 이용하였다.

이론/모형

3 정도로 조정하였다. 본 연구에 사용된 모든 수질 분석은 standard method에 의거하여 실시하였다(APHA, 1998)

성능/효과

02 kg NH4⁺-N / kg MLSS / d의 조건에서 아질산화 반응의 효율이 높게 나타나는 것을 확인하였으며, 이는 암모니아성 질소 농도 및 체류시간을 조절을 통해 고효율의 아질산화 반응을 유도할 수 있다는 것을 보여준다. 암모니아성 질소 제거 및 아질산화율과 각 영향인자의 상관성 분석 결과 암모니아성 질소 제거율의 경우 SRT, MLSS, 암모니아성 질소 부하 및 단위 MLSS 당 암모니아성 질소 부하가 높은 상관성을 보였다. 하지만 아질산화율의 경우 가장 높은 상관성을 보인 항목은 MLSS였지만, 암모니아성 질소 제거율과 비교하여 항목간의 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다.
암모니아성 질소 제거 및 아질산화율과 각 영향인자의 상관성 분석 결과 암모니아성 질소 제거율의 경우 SRT, MLSS, 암모니아성 질소 부하 및 단위 MLSS 당 암모니아성 질소 부하가 높은 상관성을 보였다. 하지만 아질산화율의 경우 가장 높은 상관성을 보인 항목은 MLSS였지만, 암모니아성 질소 제거율과 비교하여 항목간의 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 이는 아질산화율의 경우 특정 범위에서 효율이 발생하는 것으로 나타났기 때문에 피어슨 상관계수를 통해 뚜렷한 상관성이 나타나지 않은 것으로 판단된다.

후속연구

이는 아질산화율의 경우 특정 범위에서 효율이 발생하는 것으로 나타났기 때문에 피어슨 상관계수를 통해 뚜렷한 상관성이 나타나지 않은 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 향 후 아질산화 반응의 하수처리장 적용에 있어 효과적인 활용이 될 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	부영양화란?	하지만 한강, 낙동강, 금강 등 주요 하천 및 습지에서 녹조 현상이 지속적으로 발생하고 있다. 녹조현상은 부영양화에서 시작되는데 부영양화는 수계의 질소가 증가하는 것을 의미한다. 부영양화가 발생되면, 수계 내 조류가 과다하게 증식하게 되는데 이를 녹조 현상이라 한다.
	질산화 반응에 관여하는 미생물 종류는?	여기서 1단계와 2단계 반응에는 서로 다른 미생물종이 관여한다. 1단계 반응에 관여하는 미생물 종을 암모니아성 질소 산화균 (Ammonium nitrogen oxidizing bacteria, AOB)이라 하며, 2단계 반응에는 아질산성 질소 산화균 (Nitrite oxidizing bacteria, NOB)이 관여한다. 이 점에 주목한 여러 연구진들은 AOB와 NOB의 저해 물질, 운전 조건에 따른 제어 및 물리적 특성 차를 고려하여 NOB를 인위적으로 저해하여 아질산화 반응을 유도하는 연구가 이루어지고 있다(Im et al.
	질산화 반응의 1, 2단계를 설명하세요.	1 (a) 질산화-탈질 반응은 암모니아성 질소가 질산성 질소로 산화된 후 탈질 반응을 통해 질소가스로 환원되는데, 질산성 질소로 산화되기 전 아질산성 질소의 단계를 거치게 된다. 질산화 반응은 일반적으로 2단계로 알려져 있으며, 1단계는 암모니아성 질소가 아질산성 질소로 산화되는 단계, 2단계는 아질산성 질소가 질산성 질소로 산화되는 단계이다(Im and Gil, 2011; van Dongen., 2001; van Loosdrecht and Jetten.

참고문헌 (15)

APHA, AWWA and WEF (1998). Standard method for examination of water and wastewater. 20th edition, Washington DC, US.
Gali, A, Dosta, J, Lopez-palau, S and Mata-alvarez, J (2008) SBR technology for high ammonium loading rates. Wat. Sci. & Tech., 58(2), pp. 467-472.

상세보기
Gil, K, Choi, E, Yun, Z, Lee, J, Ha, J and Park, J (2002) The nomographic design approach to recycled water treatment by the nitritation process, Wat. Sci. & Tech., 46(11-12), pp. 85-92.
Gil, K and Choi, E (2004) Nitrogen removal by recycle water nitritation as an attractive alternative for retrofit technologies in MWTPs, Wat. Sci. & Tech., 49(5-6), pp. 39-46.
Im, J and Gil, K (2011a) Evaluation of Nitritation of High Strength Ammonia with Variation of SRT and Temperature using Piggery Wastewater, J. of Korean society on water environment, 27(5), pp. 563-571. [Korean Literature]
Im, J, Jung, J, Bae, H, Kim, D and Gil K (2014). Correlation between Nitrite Accumulation and Concentration of AOB in a Nitritation reactor. Environ Earth Sci, 72, pp. 289-297.

상세보기
Kang, S, K, Jong, S, P, Hyeon, S, H, Kyoung, H, R (2012) Characteristics of Non-point Source Runoff in Housing and Industrial Area during Rainfall. Korean Wetlands Society, 14(4), pp. 581-589. [Korean Literature]
Kim, LH, Lee, S (2005). Characteristics of Metal Pollutants and Dynamic EMCs in a Parking Lot and a Bridge during Storms. J. of Korean society on water environment, 21(3). pp. 248-255. [Korean Literature]
Lee, EJ, Son, H, Kang, HM, Kim, LH (2007). Characteristics of Non-point Pollutant from Highway Toll Gate Landuse. J. of Korean Society of Road Engineers, pp. 185-192. [Korean Literature]
Li, H B, Cao, H B, Li, Y P, Zhang, Y and Liu, H R (2010). Effect of Organic Compounds on Nitrite Accumulation during the Nitrification Process for Coking Wastewater. Wat Sci Tech, 62(9), pp. 2096-2105.

상세보기
van de Graaf, A A, de Bruijn, P, Robertson, L A, Kuenen, J G and Mulder, A (1991). Biological oxidation of ammonium under anoxic conditions : ANAMMOX process. Intern. Symp. Environ. Biotechnol. 2. pp. 667-669.
van Kempen. R, ten Have, C C R, Meijer. S C F, Mulder. J W and Duin. J O J (2001). SHARON process evaluated for improved wastewater treatment plant nitrogen effluent quality. Wat Sci Tech, 52(4), pp. 55-62.
van Dongen, U, Jetten, M C M and van Loosdrecht, M C M (2001). The SHARON-ANAMMOX process for the treatment of ammonium rich wastewater. Wat Sci Tech, 44(1), 153-160.
van Loosdrecht, M C M. and Jetten, M C M. (1998). Microbiological conversions in nitrogen removal. Wat Sci Tech, 38, pp. 1-7.
Yang, Q, Liu, X H, Peng, Y Z, Wang, S Y, Sun, H W and Gu, S B (2009). Advanced Nitrogen Removal via Nitrite from Municipal Wastewater in a Pilot-plant Sequencing Batch Reactor. Wat Sci Tech, 59(12), pp. 2371-2377.

상세보기

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

상온 조건에서 혐기 소화 상징액을 이용한 아질산화 반응과 운전 인자의 상관성 분석
Correlation between operation factors and nitritation using anaerobic digester supernatant at ordinary temperature 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (15)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

상온 조건에서 혐기 소화 상징액을 이용한 아질산화 반응과 운전 인자의 상관성 분석 Correlation between operation factors and nitritation using anaerobic digester supernatant at ordinary temperature 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

데이터처리

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (15)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

임지열 (15) 길경익 (72)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

상온 조건에서 혐기 소화 상징액을 이용한 아질산화 반응과 운전 인자의 상관성 분석
Correlation between operation factors and nitritation using anaerobic digester supernatant at ordinary temperature 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper