질소제거 관련 기출 · 풀이
하수처리장에서 질소 제거 원리
하수처리장의 생물학적 질소제거는 호기조건의 질산화(Nitrification)와 무산소조건의 탈질(Denitrification) 2단계로 이루어진다. 질산화는 독립영양 질산화균이 NH₄⁺→NO₂⁻→NO₃⁻로 산화하며 산소·알칼리도를 소비하고, 탈질은 종속영양 탈질균이 유기물을 전자공여체로 NO₃⁻→N₂로 환원해 대기 방출한다. 대표 공정은 무산소조를 앞에 두는 MLE(A2O 등)이며, 내부반송비·SRT·C/N비·DO·알칼리도가 제거효율을 좌우한다.
전체 해설 보기하수처리장에서 반류수의 정의와 반류수 처리방법(질소제거)에 대하여 설명하시오.
반류수(Return Liquor)는 하수찌꺼기(슬러지) 농축·소화·탈수 과정에서 분리되어 수처리 계통의 앞단으로 되돌아오는 고농도 액체로, 특히 혐기성 소화 후 탈수여액은 암모니아성 질소(NH4-N) 농도가 수백~1,000 mg/L 이상으로 매우 높다. 이는 전체 유입 질소부하의 15~30%를 차지해 생물반응조의 질소제거 부하를 가중시키므로, 별도 처리(측류처리)가 효과적이다. 질소제거 방법으로는 아질산화-탈질(SHARON), 아나목스(ANAMMOX) 등 부분 아질산-탈암모니아 공정과 MAP(스트루바이트) 결정화, 암모니아 탈기 등이 적용된다.
전체 해설 보기하수처리 시 질소제거 미생물
하수의 생물학적 질소제거는 질산화와 탈질의 두 단계로, 서로 다른 미생물이 관여한다. 질산화는 독립영양 호기성 세균인 암모니아 산화균(Nitrosomonas)과 아질산 산화균(Nitrobacter)이 NH4-N를 NO3-N로 산화하고, 탈질은 종속영양 통성혐기성 세균(Pseudomonas 등)이 무산소 조건에서 NO3-N를 질소가스로 환원한다. 최근에는 아나목스(ANAMMOX) 균을 이용한 자가영양 질소제거가 주목받는다.
전체 해설 보기반류수처리의 필요성과 반류수 내 고농도 질소의 생물학적 제거 기술동향에 대하여 설명하시오.
반류수(반송수)는 하수찌꺼기(슬러지) 농축·소화·탈수 과정에서 발생해 수처리 계통으로 되돌아오는 고농도 폐액으로, 특히 혐기성 소화 탈리액은 암모니아성 질소가 수백~1,000 mg/L 이상으로 매우 높아 본처리 부하를 가중시킨다. 따라서 반류수를 별도(측류, Side-stream) 처리해 질소 부하를 차단하는 것이 방류수 총질소 기준 준수와 처리효율 안정화에 필수다. 고농도 질소제거 기술은 부분아질산화-아나목스(Anammox/Deammonification), SHARON, SBR 기반 부분질산화 등으로 발전하고 있으며, 아나목스 공정은 외부탄소원·송기량을 크게 절감(이론상 산소 약 60%, 외부탄소원 약 100% 절감)하는 방향으로 동향이 형성되어 있다.
전체 해설 보기A2O (혐기/무산소/호기조 조합) 공정에 대해 아래사항을 설명하시오. 1) 각각의 반응조의 기능과 정의(환경조건) 2) 호기조에서 질산성 질소로 산화된 질소량 3) 내부반송비와 무산소조에서 제거된 질산성 질소량 (호기조내 탈질은 없다고 가정한다)
A2O 공정은 혐기조(인 방출)·무산소조(탈질)·호기조(질산화·인 과잉섭취)를 직렬 조합한 고도처리(질소·인 동시제거) 공법이다. 혐기조는 인 방출, 무산소조는 내부반송된 질산성 질소를 탈질, 호기조는 암모니아를 질산화하고 인을 과잉섭취한다. 호기조 질산화량은 유입 TKN에서 세포합성·유출분을 뺀 양이며, 무산소조 탈질량은 내부반송비(r)와 반송수 질산성 질소농도로 결정되어 탈질효율은 r/(1+r+R)로 표현된다.
전체 해설 보기탈질(Denitrification)
탈질(Denitrification)은 무산소(Anoxic) 조건에서 탈질미생물이 질산성질소(NO3-)를 전자수용체로 이용해 질소가스(N2)로 환원·제거하는 생물학적 질소제거 공정이다. 유기물(전자공여체)이 필요하며 질산화로 생성된 NO3-를 내부반송해 무산소조에서 탈질한다. C/N비·용존산소·온도가 탈질효율을 좌우한다.
전체 해설 보기연관 출제 키워드
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