폐수의 혐기성 처리와 고도처리 - 환경의 끝

* 폐수의 혐기성 처리

 

- 가수분해(느림) 단계 -> 수소, 산생성 단계 -> 메탄생성 단계인 3단계로 구성된다.

 

- 혐기성 발효는 열이 거의 발생되지 않기 때문에, 충분한 생물가스가 혐기성 시스템에 의해 생산되지 않는 한 외부적인 열 공급원에 비용을 들여 추가로 가열해야 한다.

 

- 산생성 세균에 적당한 pH는 5~6.5 정도이며, 메탄생성균에게 적당한 pH는 6.5 이상이다.

 

- 혐기성 처리 중 형성된 산을 완충할 만한 알칼리도가 충분하지 않은 폐수에 대해서 반응조의 pH는 자동감시 및 제어 시스템의 주도 아래에서 알칼리 물질을 주입하여 조절할 수 있다.

 

- 석회는 알칼리 중 가장 싼 물질이지만, 혐기성 시스템에서 CaCO3의 침전은 스케일링과 예기치 않은 고형물 축적 등의 심각한 문제가 발생한다. 더욱이 간단한 양이온의 상당한 양이 pH조절로 사용된다면 금속 양이온의 독성 가능성을 보일 것이다.

 

- 혐기성 처리 중 생산되는 NH3와 H2S는 혐기성균에 독성을 미치기 때문에 양을 조절해야 한다. 

 

- NH4+ = NH3 + H+ 에서 평형 pH 약 9.27 at 35C이다.

 

-  나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 같은 특정 양이온은 고농도로 존재할 때 혐기성 처리에 저해 효과 및 독성 효과를 보인다.

 

- UASB 상향류 혐기성 슬러지블랭킷 반응조:  초기에는 슬러지의 유실이 발생하나 점차 형성되는 슬러지량이 많게 되어 슬러지 블랭킷이 형성된다.

 

- 2단 혐기성 소화: 이 공법은 가수분해 및 산생성 단계와 메탄형성 단계를 각각 다른 반응조로 분리하여 각 세균 그룹에 대한 보다 적절한 환경을 유지해 줌으로써, 각 단계를 독립적으로 적정화시킬 수 있고, 결국 보다 안정적으로 반응조를 운전할 수 있다.

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- 질소는 미생물의 동화(Assimilation)에 의하여 제거된다.

 

- 질산화 미생물들은 여러 가지 유기 화합물들에 의해 저해를 받기 쉽다. 

 

- 질산화 공정은 탄소 산화와 질산화 기능의 분리 정도에 따라 두 가지 형태로 분류할 수 있는데 첫 번째는 1단계 질산화로 하나의 반응조에서 일어나는 것이고, 분리단계 질산화에서는 탄소산화와 질산화가 다른 반응조에서 일어나는 것이다.

 

- Nitrosomonas 단계가 속도제한 단계로 Nitrobacter의 성장률은 Nitrosomonas에 비해 아주 큰 것으로 나타난다.

 

- BOD/ TKN 비가 중요하고, 5 이상인 경우에는 혼합단계 질산화, 3 이하이면 분리단계로 운전해야 한다.

 

- 생물학적 질산화에 의해 생성된 질산염은 동화작용과 이화작용에 의해 제거되는데, 동화작용에 의한 것은 세포합성을 위해 암모니아로 전환되는 것을 의미하고, 이화작용의 경우는 탈질산화 반응으로 질소처리의 주 기작으로 질소가스의 전환을 말한다. 즉, 탈질화는 질산염을 더 환원된 상태인 N2, N2O, NO와 같은 형태로 바꾸는 생물학적 전환 공정이다.

 

- Pseudomonas는(탈질화 세균) 용존산소의 농도가 0.2mg/L 이상에서는 방해를 받으며 탈질화반응이 중지된 경우도 있다.

- 탈질과정에서 약 3.6mg 정도의 알칼리도가 생성되며, 설계 시에는 3.0mg가 권장되고 있다.