폐수처리공학 (2) - 환경의 끝

폐수처리 공학[폐수의 미생물과 질산화, 탈질화]

 

1) 박테리아 bacteria

 

-  박테리아는 생물여상과 활성슬러지 처리장에서 그 수가 많으며, 활성슬러지 처리장에서 더욱 많다. 박테리아의 주 역할은 일차적인 분해이고 용해성 유기물들을 분해한다. 또한 체외 효소의 생성을 통해 부유성 유기물의 분해에도 관여한다.

활성슬러지에서 박테리아의 수는(10) 10~ (10) 12/L이다.

 

2) 조류 : 조류는 조건이 좋은 생물여상 표면, 안정지와 최종처리조에서 발견할 수 있다.

 

3) 원생동물 : 생물여상에서 흔히 볼 수 있으며, 활성슬러지 처리장에서는 처리장의 부하에 따라 다양하게 존재한다. 부하가 낮은 활성슬러지 처리장에서 수가 많으며, 폐수의 2차 침전지에서 중요한 역할을 한다.

 

4) 후생동물 : 생물여상과 부하가 낮은 활성슬러지 처리장에서 존재한다. 

 

- Nocardia: 박테리아이며, 활성슬러지 처리장에서 거품을 일으킨다.

 

- Vorticella: 종모양이며, 부착형 ciliates, 자유유영 ciliates이 있으며,

자유유영 ciliates는 박테리아를 먹이로 하고 물을 깨끗이 한다. 박테리아가 부족하면 부착형 ciliates가 우위를 차지하고 있고 처리가 양호하게 되었다는 것을 의미한다. (부착형이 존재하면 생물학적 처리가 양호하다.)

 

- zooglea: 박테리아이며, 젤라틴형의 끈적끈적한 점액을 만들어내기 때문에 박테리아는 쉽게 뭉치며, 활성슬러지의 응집뿐 아니라 점액형성에도 중요하다.

 

- 활성슬러지 처리장에서는 혐기성 미생물이 생존하기 어려우며, 호기성, 임의성 박테리아는 살아남을 수 있다.

 

- 가수분해 과정은 큰 분자 기질을 직접 작은 분자로, 용해가능한 분자로 변환시키며 입자상 물질과 용해물질로 분해된다. 가수분해는 보통 미생물 성장과정보다 속도가 느리며 반응속도가 제한을 받는다.

 

- 호기성 분해에 영향을 미치는 요소들: 온도, 산소, pH, 독성 물질, 질소, 인 등

 

-최대 비증식 속도 단위 day-1, 값의 범위 4~8 정도이다.

 

- 암모니아의 아질산염으로 변하는 단계가 속도를 제한하는 단계이다. Nitrosomonas

 

* 질산화 반응

 

- 일반적으로 질산화는 저온~중온에서 발생하며 친열성 미생물 최적온도 50~60도에서는 일어나지 않는다.

(10~22도 최적온도)

- NH3는 Nitrosomonas, Nitrobacter 모두를 방해하는 반면에, NO2는 nitrobacter 만을 억제한다.

- Ni, Cu, Zn, 3가 Cr, Co는 질산화에 저해작용을 일으킨다. 

 

* 탈질화 반응

 

- 탈질화의 중간생성물: NO2, NO, N2O 등이 있다.

- 탈진화에서의 Monod, 질산염을 전환해야 하기 때문에 제한 요인이 없는 기질을 대상으로 한다. 그러므로 0차 반응으로 표현되는 식을 사용할 수 있다. S>>Ks 인 경우 u=umax가 된다.

- 가수분해 공정이 속도가 느리므로 반응속도를 제한하게 된다.

- 온도 의존성은 호기성 공정과 비슷하나 50~60도의 친열성 상태에서도 발생된다.

- pH 7~9가 최적이다.