질산화

질산화 정의

질산화는 하수 속 암모니아성 질소를 산화하는 생물학적 반응이다.

독립영양 미생물이 호기 조건에서 이 반응을 맡는다.

질산화가 끝나야 뒤따르는 탈질에서 질소를 가스로 제거할 수 있다.

두 단계 반응

질산화는 두 단계로 진행되며 각 단계를 맡는 미생물이 다르다.

첫 단계는 AOB가 암모니아성 질소를 아질산성 질소로, 둘째 단계는 NOB가 아질산성 질소를 질산성 질소로 바꾼다.

AOB는 AMO와 HAO 효소로 산화하며, 두 단계 모두 산소가 필요하다.

AOB는 NOB보다 질소 1몰당 더 많은 에너지를 얻는다.

반응식과 산소 요구량

1단계는 암모늄을 아질산염으로, 산소 1.5몰을 써서 산화한다.

2단계는 아질산염을 질산염으로, 산소 0.5몰을 써서 산화한다.

두 식을 합치면 암모늄 1몰당 산소 2몰이 필요한 전체 식이 된다.

이때 수소이온이 생겨 알칼리도가 소모되고 pH가 낮아진다.

영향인자

질산화에 영향을 주는 주요 인자는 온도, pH, 용존산소, SRT다.

온도는 25~30℃ 범위가 좋고, 저온일수록 성장률이 떨어진다.

pH는 7.5~8.5가 적정하며, 7 미만이면 질산화가 저해된다.

질산화 미생물은 성장이 느려 SRT를 충분히 확보해야 한다.

질산화와 탈질 비교

시험에서 자주 틀리는 것은 질산화와 탈질을 혼동하는 것이다.

질산화는 호기 조건에서 질산성 질소를 만들고, 탈질은 무산소 조건에서 질소 가스를 만든다.

또 AOB와 NOB, 알칼리도 소모, 호기 조건을 빠뜨리지 않고 적어야 한다.

정리

질산화는 AOB와 NOB가 호기 조건에서 암모니아성 질소를 질산성 질소까지 산화하는 과정이다.

영향인자는 온도, pH, 용존산소, SRT이며 두 단계 모두 산소가 필요하다.

질산화 뒤에 탈질을 연계해야 질소 가스로 제거가 완결된다.

직접 풀어 보자. 1단계를 담당하는 미생물은 무엇인가?