하수처리 질소 제거 원리

질소 제거란

하수처리장의 질소 제거는 생물학적 처리 공정이다.

유입 질소를 질산화로 질산성 질소로 바꾼 뒤, 탈질로 질소가스로 환원해 대기로 내보낸다.

질소를 그대로 두면 하천과 호소에서 조류가 늘어 부영양화가 생긴다.

질산화: 호기 조건

질산화는 호기 조건에서 암모니아를 산화하는 과정이다.

첫 단계는 Nitrosomonas 계열이 암모니아를 아질산성 질소로 바꾼다.

둘째 단계는 Nitrospira 계열이 아질산성 질소를 질산성 질소로 바꾼다.

이 과정에서 산소가 소비되고 알칼리도가 줄어 pH 관리가 필요하다.

탈질: 무산소 조건

탈질은 무산소 조건에서 질산성 질소를 질소가스로 환원하는 과정이다.

탈질 미생물은 종속영양 세균이라 유기물을 탄소원으로 소비한다.

용존산소가 있으면 산소를 먼저 쓰므로 탈질이 억제된다.

그래서 탈질조는 산소가 없는 무산소 상태를 유지해야 한다.

A2/O 공정: 내부반송

연속 흐름식 A2/O 공정은 반응조를 공간적으로 나눠 질소를 제거한다.

유입 원수의 유기물이 무산소조에서 탈질의 탄소원 역할을 한다.

호기조 혼합액을 내부반송하면 질산성 질소가 무산소조로 돌아간다.

반송비가 높을수록 제거율이 올라가지만 운전 조건을 함께 관리해야 한다.

질산화와 탈질 비교

질산화와 탈질은 조건, 미생물, 필요 요소가 서로 다르다.

질산화는 호기 조건에서 독립영양 세균이 산소와 알칼리도를 쓴다.

탈질은 무산소 조건에서 종속영양 세균이 유기탄소원을 쓴다.

두 공정의 산소 조건을 바꿔 쓰는 것이 가장 흔한 실수다.

정리

질소 제거는 질산화, 그다음 탈질 순서로 일어난다.

호기와 무산소 조건이 번갈아 유지되어야 질소가 제거된다.

시험에서는 이 원리와 A2/O의 내부반송을 함께 쓰는 것이 핵심이다.