질산성 질소 유입 원인과 제거방법

질산성 질소란

질산성 질소는 질소가 산화되어 생성된 질산이온의 질소량이다.

물에 잘 녹아 먹는물 수질기준 초과의 원인이 되는 무기성 질소다.

먹는물 수질기준은 질산성 질소를 10mg/L 이하로 관리한다는 뜻이다.

유입 원인

질산성 질소의 원인은 비료, 축분·축산폐수, 생활하수로 나뉜다.

질소비료 성분은 빗물과 관개수에 씻겨 하천과 지하수로 흘러든다.

축분과 축산폐수가 적절히 처리되지 않으면 같은 경로로 들어간다.

지하수는 자정 작용이 느려 한번 오염되면 회복에 오래 걸린다.

생물학적 탈질 원리

생물학적 제거는 질산화와 탈질을 거쳐 질소를 질소가스로 바꾼다.

질산화조는 호기 조건에서 암모니아가 질산이온으로 산화되는 곳이다.

탈질조는 무산소 상태에서 탈질균이 질산이온을 질소가스로 환원한다.

탄소원이 부족하면 아질산성 질소가 쌓이므로 주입량을 관리해야 한다.

재폭기와 침전, 여과와 소독을 거쳐 수질기준 적합 여부를 확인한다.

제거 방법 비교

제거 방법은 생물학적 탈질, 이온교환, 역삼투를 원리와 부산물 기준으로 비교한다.

탈질은 질산염을 질소가스로 바꿔 시스템 밖으로 내보내므로 농축수가 없다.

이온교환과 역삼투는 질산염을 물에서 분리할 뿐이라 재생 폐액과 농축수를 따로 처리해야 한다.

이온교환은 질산염 농도가 높은 소규모 설비에, 역삼투는 여러 항목을 함께 처리할 때 쓰인다.

계산 예제

예를 들어 질산성 질소 15mg/L인 원수를 10mg/L 이하로 낮춘다고 하자.

필요한 제거율은 (15 - 10) / 15 × 100으로 약 33.3%다.

유량 1,000m³/d를 처리하면 하루 5kg의 질소를 제거해야 한다.

질산성 질소는 질소량 단위로 기준과 같은 기준에서 비교해야 한다.

정리

질산성 질소의 원인은 비료, 축분, 정화조 누출이다.

질산성 질소는 이동성이 커서 지하수에서 주로 검출된다. 먹는 물 기준은 10mg/L 이하다.

제거는 생물학적 탈질, 이온교환, 역삼투로 나뉘며 탈질은 무산소와 탄소원이 필요하다.

이온교환과 역삼투는 농축수 처리가 함께 필요하다. 발생원 관리도 병행해야 한다.