(환경미생물학 B형) ‘생물학적 질소 제거’에 대해서 서론 본론 및 결론으로 나누어 논하시오

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목차

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 본론

1. 질소제거 이론 및 정의

2. 생물학적 질소 순환에 대한 이론적 배경
1) 질산화(nitrification)
(1) 생리학적 관점에서의 암모니아 산화
(2) 암모니아의 산화와 관련된 효소들
2) 탈질화(denitrification)

3. 생물학적 질소 제거

4. 질산화 반응, 탈진화 반응
1) 질산화의 영양 인자
(1) pH의 영향
(2) 용존산소의 영향
(3) 화학량론 (Stoichiometry)
(4) 온도
(5) 방해 물질
2) 탈질산화의 영향인자
(1) 미생물(MICROBIOLOGY)
(2) 용존산소
(3) 온도
(4) pH의 영향
(5) 기질 (Substrate)
(6) 이화작용 [異化作用, Catabolism]
(7) 동화작용(同化作用, Anabolism)

5. 생물학적 질소 제거 공정
1) A/O (Anaerobic-Oxic) 공정
2) A2/O공정
3) 수정 Bardenpho공정
4) UCT(University of Cape Town) 공정
5) Phostrip공정 (Phostrip process-고도처리)
6) VIP (Virginia Initiative Plant) 공정
7) SBR (Sequencing Batch Reactor) 공정
8) Bio-denipho 공정 (PID BioDenipho) 공법
9) Oxidation ditch 공정

Ⅲ. 결론

참고문헌

본문내용

질산성 질소에 의한 영향을 최소화시킴으로써 유입수의 COD/TKN비가 7.14㎎COD/㎎.N에서도 처리수의 인 농도를 1㎎/L이하로 유지할 수 있다고 한다. 장점은 Anoxic조로 슬러지를 반송시킴으로서 질산염의 영향을 제거하였으며, 반송슬러지에 함유된 NO3-에 의한 인제거 효율의 저해요인을 감소시킬 수 있으며, Bardenpho보다 반응조의 크기가 작다. 단점은 내부순환 펌프 비용이 추가적으로 들며, 높은 BOD/P비가 필요하다. 또한, 슬러지의 침전성이나 농축성이 떨어진다. 특히, 이 공정의 문제점은 Anoxic조의 질산염 농도를 낮게 유지하는 것이 전체 인 제거효율을 결정짓게 됨으로서 질산화를 충분히 시키지 않게 되는 경향이 있다. 이러한 공정을 변형하여 변형 UCT공정이 개발되었는데 이 공정의 특징은 혐기조 및 폭기조 사이에 두 개의 Anoxic조를 두어, 반송슬러지내 잔존 질산염을 완전 탈질 산화하여 혐기조로 회송함으로서 혐기조에서 인 방출시 질산염 영향을 제거하기 위한 목적의 Anoxic조와 순수한 탈질산화 목적의 Anoxic조를 분리하여 운전한다는 것이다.
(5) Phostrip공정 (Phostrip process-고도처리)
Phostrip공정은 측류공정의 대표적인 공법으로 1964년 Levin에 의해 개발된 공정이다. 주로 인의 제거만을 목적으로 개발되었으며, 세포분해에 의해 생성되는 유기물을 탈인조에서의 인방출시 요구되는 유기물로 사용함으로써 인의 제거가 유입수의 수질에 의하여 영향을 받지 않는다. 그러나 폭기조의 운전을 완전 질산화 조건에서 운전하는 경우에는 폭기조에서 형성되는 질산성 질소에 의해 탈인조에서의 인 방출이 악영향을 받기 때문에 Phostrip공정에서 인 뿐만 아니라 질소까지 제거하기 위해서는 2차침전지 다음에 질산화조 및 탈질조를 추가로 설치해야 한다. 장점은 기존 처리장에 적용이 용이하며, 운전성이 좋다. 또한 유기물 농도와 인의 농도비에 크게 영향을 받지 않으며, 유출수의 인을 1.5㎎/L 이하로 처리할 수 있다. 단점은 석회주입이 필요하며, 따라서 Scale이 생길 가능성이 높다. Stripping용의 별도 반응조가 필요하며, 질소의 농도가 많을 경우 처리 효율이 떨어진다.
(6) VIP (Virginia Initiative Plant) 공정
이 공정은 1988년 Daigger가 만든 공정으로 기본공정은 UCT와 비슷하나 차이점은 UCT가 한 개의 완전혼합조로 구성된 반면 완전 혼합조를 직렬 조합하여 인의 과잉축적 능력을 증가시켰다. 또한 UCT의 슬러지체류 시간이 13∼25일인 반면 VIP공정은 슬러지 체류시간이 5∼10일이므로 슬러지 생성율이 높아 인제거에 유리하다. VIP 공정의 최대의 장점은 인 제거효율이 높고 계절의 영향을 적게 받는다는 것이다. 또한 반응조의 크기가 작으므로 부지면적을 적게 차지하고, Anoxic조로의 질산염 반송이 산소요구량 및 알카리도 소모량을 줄여주며, 호기성조의 질산염 부하를 줄여줄 수 있다. 단점은 내부순환펌프가 필요하므로 에너지비용이 증가한다. 또한 저온시 질소제거능이 떨어진다.
(7) SBR (Sequencing Batch Reactor) 공정
SBR은 유입수를 한 개의 반응조에서 혐기, 호기, 무산소, 침전 등의 운전을 교대로 실시하여 영양염류를 처리하는 공정이다. 장점은 탈질산화·탈인이 한 반응조에서 이루어지므로 소요면적이 적고 구조 및 운전이 간단하며 조작의 유연성이 있다. 또한 첨두유량, 충격부하에 적응성도 좋다. 단점은 자동화 시스템의 도입이 필수적이며, 작은 폐수량에 적합하다. 또한 처리 수질은 고액 분리조에 많은 영향을 받는다
(8) Bio-denipho 공정 (PID BioDenipho) 공법
Kruger사와 Denmark 공과대학에 의해 개발되었으며, 혐기조, 간헐식폭기가 가능한 두 개의 폭기조, 침전조 및 반송슬러지 라인으로 구성되어 있다. 2단계의 주단계와 2단계의 보조단계로 구성되어 있다. 각 단계의 시간을 쉽게 변경할 수 있으므로 유입부하조건에 따라 운전 조건을 쉽게 변경할 수 있는 것이 가장 큰 장점이다.
(9) Oxidation ditch 공정
이 공정은 유입폐수와 침전지의 반송슬러지를 먼저 무산소지역에 유입시켜 폐수의 탄소원 일부를 탈질산화에 이용하여 질소를 제거하고, 폐수의 흐름은 계단식 폭기 장치를 통과시켜 호기성 지역에서 침전조로 이송하는 공정이다. 장점은 운전과 관리가 용이하며, 단점은 무산소지역이 하나뿐이므로 Bardenpho공정에 비해 질소제거효율이 낮으며, 질소제거효율을 높이기 위해서는 부지면적을 많이 차지한다. 또한 미생물이 가라앉지 않게 유속을 빠르게 해주어야 하므로 동력비 소모가 크다.
Ⅲ. 결론
지금까지 본론에서는 ‘생물학적 질소 제거’에 대해 서술해 보았다. 현재 국내에서 적용되고 있는 하,폐수처리 기술은 대부분 활성오니법으로 대부분 100년전 개발한 기술들을 그대로 적용하고 있다. 이러한 활성 슬러지법은 미생물에 의한 유기물의 분해와 같은 활성을 이용하여 처리함에 따라 숙련된 운전기술이 요구 되는데 국내의 경우 장기간 사용으로 많은 Know-how가 축적되어 있고, 비교적 처리 효율이 양호하고 적용사례가 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 기존방법은 앞서 제시한 영양소들을 제거하기엔 상당한 고도처리 기술이 필요하다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위하여 선진 외국의 경우 A/O, A2O, UTC, MUTC, VIP, Bardenpho, SBR 등 많은 대체공정의 개발이 이루어져왔으며, 그 중 하나가 활성 오니에 여재 부착 미생물을 이용한 생물 공정들이다. 생물 여과를 이용한 활성 슬러지공법과는 처리 메커니즘이 근본적으로 다르다.
참고문헌
유명진(2003). 수질관리. 동화기술.
환경관리공단(2009). 하수처리수 재이용 가이드 북.
환경부(2006). 환경신기술 요약집 환경신기술평가단.
양착식 외(2002). 토양미생물 시험법. 월드사이언스.
문명환(2008). 화학공장 폐수의 생물학적 처리시 염분 농도의 영향. 전북대학교.
최상교 외(2005). 생물학적 질소처리 공정에 있어서 칼슘의 역할과 장애. 대한환경공학회. 추계학술연구발표회.

키워드

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