초록 ▼

□ 혐기성 공정에서의 질소제거기술개발과 Anammox 슬러지의 입상화
□ 혐기성 질소제거 미생물의 입상화 및 미생물학적 특성 평가
지속적인 혐기성 질소제거와 미생물학적 입상화 특성이 실험실규모의 혐기성 입상 슬러지상 반응조를 사용하여 평가되었는데, 대상기질로는 합성(무기성, 유기성)폐수와 돈사폐수를 이용하였다. 무기성 폐수의 경우 미량의 hydroxylamine의 첨가로 인해 아질산성/질산성 질소로의 독립영양 암모늄 산화반응이 관찰되었다. 또한 실험 결과는 기질에 포함된 Anammox 중간산물(특히 hydrazine)이

□ 혐기성 공정에서의 질소제거기술개발과 Anammox 슬러지의 입상화
□ 혐기성 질소제거 미생물의 입상화 및 미생물학적 특성 평가
지속적인 혐기성 질소제거와 미생물학적 입상화 특성이 실험실규모의 혐기성 입상 슬러지상 반응조를 사용하여 평가되었는데, 대상기질로는 합성(무기성, 유기성)폐수와 돈사폐수를 이용하였다. 무기성 폐수의 경우 미량의 hydroxylamine의 첨가로 인해 아질산성/질산성 질소로의 독립영양 암모늄 산화반응이 관찰되었다. 또한 실험 결과는 기질에 포함된 Anammox 중간산물(특히 hydrazine)이 혐기성 질소제거 공정의 한가지 중요인자라는 것을 보여 주었다. 유기성 폐수를 사용한 운전결과는 공정의 초기운전단계에서 Anammox 미생물이 충분히 확보되어있지 않다면 오히려 탈질 반응과 혐기성 암모늄형성 반응이 Anammox 반응에 우선한다는 것을 알 수 있었다.
돈사폐수로 부터의 혐기성 질소제거는 성공적이었는데, 이는 아마도 기질속에 포함된 Anammox 중간산물로 인한 영향으로 판단된다. 이 반응조는 부분탈질 반응 뿐만 아니라 Anammox 반응과 HAP 결정화 반응 등의 복합적인 운전특성을 보였다.
미생물 활성도 실험으로부터 최대 비 질소 전환율은 0.1 g NH4-N/g VSS/day 과 0.77 g T-N/g VSS/day 이었으며, 또한 아질산성 탈질의 잠재적 가능성도 높게 나타났다. Anammox반응에 의한 $NO_2-N/NH_4-N$의 제거 비율은 1.17이었으며, 슬러지상 층의 미생물은 초기 검은색에서 검붉은색으로 변하였다. 반응조 하단부의 슬러지 상층에서 직경 1~2mm의 의 붉은 색의 입상슬러지가 관찰되었으며, 슬러지의 침전성 특성은 초기 식종슬러지 보다는 다소 낮지만 비교적 양호한 것으로 나타났다. 미생물의 특성조사결과 이들 반응조내에서의 질소제거는 주로 anoxic ammonium oxidizer 와 anoxic denitrifying autotrophic nitrifier 에 의해 진행되었음을 보여주었다.
본 연구결과는 고율의 독립영양 질소제거공정 개발과 관련 미생물의 입상화 가능성을 충분히 보여주고 있다. 뿐만 아니라 본 연구에 의해서 혐기성/혹은 무산소 독립 영양 질소제거공정 자체에 대한 이해와 공정내 반응 중간산물로서 hydrazine and hydroxylamine 의 영향 등에 대해 보다 명확히 이해 할 수 있다. 이러한 잠재적인 가능성과 공정의 이해는 지속발전적인 공정으로서 질소제거기술의 개발에 기초적인 자료로서 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼

□ Nitrogen removal and Anammox sludge granulation in anaerobic process
□ Microbial granulation and characterization of Anammox sludge
The sustainable anaerobic nitrogen removal and microbial granulation were investigated by using a laboratory anaerobic granular sludge bed reactor, treating syn

□ Nitrogen removal and Anammox sludge granulation in anaerobic process
□ Microbial granulation and characterization of Anammox sludge
The sustainable anaerobic nitrogen removal and microbial granulation were investigated by using a laboratory anaerobic granular sludge bed reactor, treating synthetic (inorganic and organic) wastewater and piggery waste. From inorganic synthetic wastewater, lithoautotrophic ammonium oxidation to nitrite/nitrate was observed by an addition of hydroxylamine. Also, the results revealed that the Anammox intermediates (particularly, hydrazine) contents in the substrate would be one of important parameters for success of the anaerobic nitrogen removal process. The results from organic synthetic wastewater shows that if the Anammox organism were not great enough in the startup of the process, denitritation and anaerobic ammonification would be a process prior to the Anammox reaction. The anaerobic ammonium removal from the piggery waste was performed successfully, probablydue to the Anammox intermediates contained in the substrate. This reactor shows a complex performance including the Anammox reaction and HAP crystallization, as well as having partial denitritation occurring simultaneously.
From the activity test, the maximum specific N conversion rate was 0.1 g NH4-N/g VSS/day (0.77 g T-N/g VSS/day), indicating that potential denitritation is quite high.
The NO2-N/NH4-N ratio to Anammox is 1.17. The colour of the biomass treating the piggery waste changed from black to dark red. It was also observed that the red-colored granular sludge had a diameter of 1~2mm. The settleability assessment of the granular sludge revealed that the granular sludge had a good settleability even though it was worse than that of seed granular sludge. The microbial characterization suggests that an anoxic ammonium oxidizer and an anoxic denitrifying autotrophic nitrifier contribute mainly to the nitrogenremoval in the reactor.
The results revealed the feasibility on development of high performance lithoautotrophic nitrogen removal process with its microbial granulation. It is expected that this study would lead to a better understanding of the anaerobic lithoautotrophic nitrogen removal and the effect of reaction intermediate, such as hydrazine and hydroxylamine.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 1.1 연구배경 및 중요성...6
• 1.2 연구목표 및 범위...9
• 2. 실험재료 및 방법...10
• 2.1 실험실규모 반응조...10
• 2.2 기질...10
• 2.3 질소제거 미생물(Anammox)의 활성도 분석...12
• 2.4　분석방법...12
• 3. 결과 및 고찰...12
• 3.1 무기성 폐수로부터 질소제거...12
• 3.2 유기성 폐수로부터 질소제거...15
• 3.3 돈사폐수로부터 질소제거와 부수적인 인 결정화반응...16
• 3.4 미생물학적 입상화 및 활성도...17
• 3.5 미생물 성상분석...20
• 4. 결론...22
• 5. 인용문헌...22