상하수도 118회 4교시 문제 5. 활성슬러지법에서 독립영양미생물에 의한 질산화 과정에 대하여 설명하시오.

답 1. 질산화의 정의

- 독립영양 미생물이 암모니아를 아질산이온(nitrite)을 거쳐 질산 이온(nitrate)으로 산화시키는 과정

답 2. 질산화 반응식

- 생물학적 질산화의 화학양론(암모니아에서 질산염으로 변화하는 2단계의 에너지 생산 산화반응)

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답 3. 활성슬러지법에서의 질산화 및 탈질 과정

- 우리나라 하수처리장의 경우, 영양염류를 제거하기 위해 여러 가지 공법을 설치 운용하고 있으나, 그 기본원리는 A2/O공법임

- A/O Process를 개량하여 질소의 제거가 가능하도록 Anoxic조를 추가한 방법으로, 포기조에서 질산화를 통해 생성된 질산성 질소를 무산소조로 반송하여 탈질

- 질소제거(총질소 제거율은 40 ~ 70%) 가능, 인의 방출에 대한 질산성 질소의 영향 감소

- A2/O 공정 및 각 조별 미생물 대사작용

 

반응조건	유기물	질소	인	비고
혐기	분해 또는 섭취	아미노산, 암모니아로 분해	방출, 유기인 분해	교반
무산소	탈질에 필요한 탄소원	탈질	-	교반
호기	산화	질산화	과잉 섭취	교반+폭기

답 4. 질산화 영향인자

1) pH

- pH에 민감. 질산화율은 pH 6.8 이하에서는 상당히 감소

- pH 5.8~6.0 근처에서의 질산화율은 pH 7.0에서의 10 ~ 20% 정도

- 최적의 질산화율은 pH 7.5 ~ 8.0 정도의 범위에서 일어남

2) Alkalinity

- 낮은 알칼리도 하수에는 적정 pH 유지를 위해 알칼리도 첨가 필요. 첨가 알칼리도의 양은 초기 알칼리도와 산화될 NH4+양에 따라 결정

- Lime(석회), Soda-Ash(소석회), 중탄산나트륨 형태로 첨가

3) 독성

- 질산화 미생물은 호기성 종속 영양미생물보다 훨씬 유기 및 무기화합물 농도에 민감

- 일부 독성은 질산화박테리아를 죽이며, 이러한 독성 화합물로는 유기용매 화합물, 아민, 단백질, 탄닌, 페놀화합물, 알코올, 시안화물, 에테르, 벤젠 등

4) 중금속

- 니켈 0.5mg/L, 크롬 0.25mg/L, 구리 0.1mg/L정도에 완전 산화저해 영향

5) 용존산소

- 질산화반응을 진행시키기 위해서는 적어도 용존산소 농도가 0.3mg/L 이상이어야 함

- Nitrosomonas 및 Nitrobacter에게 영향을 주지 않는 용존산소의 농도는 1mg/L 및 2mg/L

- 부유성장형 및 부착성장형 공정에서 질산화는 SRT 및 물질이송, 확산저항에 의존하며 DO농도는 0.5 ~ 2.5 정도임

6) 온도

- 질산화 반응은 약 4 ~ 45℃의 범위에서 영향을 받으며 Nitrosomonas는 35℃에서, Nitrobacter는 35~42℃범위에서 가장 큰 질산화율을 보이고, 일반적인 최적온도는 약 30℃임

- 질산화 반응에 있어서 온도에 의한 영향은 30℃의 범위까지 Van’t Hoff-Arrhenius식에 적용되어 일반적으로 적용범위 내에서 10℃ 증가함에 따라 성장률 2배 이상 증가 예측

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