환경화학 - 하수처리에 대하여

환경화학 - 하수처리에 대하여

환경화학[하수처리] -(2) 


- 활성슬러지 공정의 질산화가 잘 진행되는 상태에서 부유하는 미생물

-> Aspidisca, Vorticella, Euplotes, Clepus(섬모충류)

-> Monas, Pleuromonas(편모충류)



- 질산화가 안되고 질소제거율이 나쁜 시기에 나타나는 미생물

-> Monas, Oikomonas, Poteidedron, Peranema 등의 편모충류나 육질충류가 나타난다.



- 인 제거의 경우 SRT가 짧을수록 제거율이 향상되는 생물학적 공정이다.

-> 인 제거 고도처리 개발의 필요성 대두



- NO3-N 제거의 경우 동화작용과 이화작용을 하는 두 가지 효소가 관련되어 있는데 동화작용의 경우 NO3-N이 암모니아성 질소로 변환되어 세포합성에 이용되고, 이화작용의 경우 NO3-N으로부터 질소가스가 형성되어 탈질화가 일어난다.



 - 인은 생물학적 처리에서 오르토인산염, 폴리인산염, 미생물 세포 내에 유기물과 결합된 인으로써 제거된다. 

- Main stream에서 인을 제거하는 A/O공정, A2/O공정 등이 있으며, side stream에서 인제 거를 위한 Phostrip공정, SBR 등이 있다.



* 인의 제거기작
(Poly-P 가수분해하여 PHB 저장하고 ortho-P 방출 -> PHB 사용하여 poly-P 형태로 인 과잉섭취)


- 인을 제거하기 위한 첫 단계로 슬러지에서 인이 방출될 수 있는 혐기성 조건을 만들어 줌으로써 anaerobic stress를 최대한 많이 받게 하여 인을 방출시키도록 한다. 박테리아 세포 내에 축적되어 있는 polyphosphate를 분해 시 생성되는 에너지를 이용하여 유기산을 섭취한 후 polyhydroxybutyrate(PHB)로 전환하여 저장하는데 이때 polyphosphate(poly-P)의 가수분해에 의해 발생하는 에너지를 이용하여 Ortho-P가 방출된다.



- 호기성 부분에서는 저장된 기질(PHB)이 사용되면서 인이 섭취되어 polyphosphate 형태로 축적된다. 즉, 인을 과잉 섭취하면서 미생물이 증가하며 유기물의 산화와 분해를 동시에 인을 3~4배 과잉섭취하여 농축된 상태에서 침전조에서 잉여슬러지로 인출된다.



최종정리)



- 일반적으로 액체 중에서 콜로이드상의 고체 입자들은 두 가지 형태로 존재한다. 만약 용매가 물이라면 이들은 소수성과 친수성 콜로이드로 나눌 수 있다. 소수성 입자는 물에 대한 인력이 거의 없는 반면에 친수성 입자는 물에 대한 인력이 매우 크다. 표면전하 콜로이드의 안정도에 관련된 중요한 인자 중의 하나는 표면전하가 존재한다는 것이다. 표면 전하는 주로 선택적 흡착, 이온화, 이종동형치환 등에 의해 생기며 단백질이나 미생물 같은 물질일 경우에는 카르복실 기와 아미노기의 이온화에 의해 표면전하를 얻게 된다.



- NO3-N의 제거에는 동화 및 이화 작용을 하는 두 가지 효소가 관련되어 있다. 동화작용에 의한 질산염 제거 과정에서 가용할 수 있는 오직 하나뿐인 형태의 질소라면 NO3-N이 암모니아성 질소로 변환되어 세포합성에 사용된다. 인은 생물학적 처리에서 오르토인산염, 폴리인산염 그리고 미생물 세포 내에 유기물과 결합된 인으로써 제거된다. 미생물 세포 내의 인 함량은 질소함량의 대략 1/5~1/15 정도이나, 실제 인의 함량은 특정한 환경조건에 따라 질소값의 1/7~1/3까지 변화된다. 생물학적인 제거의 핵심은 미생물을 혐기성과 호기성 상태에 교대로 노출시켜 인을 과잉으로 섭취한 슬러지를 제거함으로써 인을 처리하는 것이다.