생물학적 질소제거

목차

생물학적 질소제거
1. 생물학적 질산화 공정
1.1 생화학적 경로
1.2 질산화의 영향인자
1.3 질산화 미생물
1.4 탈질화
1.5 탈질화의 전자공여체

본문내용

하수의 질소 성분은 유기질소와 암모니아성 질소(NH4+-N)로 구분되며 유기질소는 단백질성 물질과 요소로 구분 되어진다. 단백질성 물질은 박테리아의 분해를 통해 제거되고, 요소는 요소분해효소(urease)에 의한 가수분해를 통해 암모니아성 질소로 변환되어 일부는 미생물의 동화작용(assimilation)에 의한 세포합성에 이용되어지고 나머지는 질산화(nitrification) 및 탈질화(denitrification)반응을 연속적으로 유도하여 질소가스(N2)로 전환시키므로서 이루어진다. 세포합성에 이용되는 질소는 미생물 건조중량당 약 12.5% 정도로 알려져 있으며, 재래식 생물학적 처리공정에서의 질소 제거율은 낮게 평가되고 있다. 따라서 질소제거를 위한 경제적 방법으로 생물학적 질산화와 탈질화공정을 이용하게 되는데 다음과 같이 표현될 수 있다(EPA, 1993, Ranmani et al., 1995, Painter, 1970).


1. 생물학적 질산화(nitrification) 공정

1.1 생화학적 경로

질산화(nitrification)반응은 암모니아성 질소(NH4+-N)가 호기성조건에서 화학합성 독립영양균(Chemoautotrophics)에 속하는 질산화미생물에 의하여 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화되는 과정으로 알려져 있다(Engel and Alexander, 1958).
암모니아성 질소 산화에 관여하는 미생물은 일반적으로 Nitrosomonas(N. europaea, N. mono cella)와 Nitrococus로 알려져 있으며, 아질산성 질소의 산화에는 Nitrobacter(N. agilis, N. winogradskyi)와 Nitrosocyshics가 관여하는 것으로 보고되어 있다(Painter, 1977). 생물학적 암모니아 산화반응은 hydroxylamine (NH2OH)의 생성과 아직도 정확히 규명되지 않은 불안정한 중간물질을 포함하는 복잡한 반응으로서 초기 산화반응에서 hydroxylamine이 생성되기까지 에너지 방출은 없으며, 식(2-7)에 제시된 바와 같이 NH2OH가 NO2-로 산화되는 과정은 cytochrome계를 포함하는 semiclical 공정이 요구되며, 이때 비로소 아질산성 질소(NO2--N)가 생성된다(Painter, 1977, Sharma and Ahlert, 1977, Focht and Chang, 1975).

참고 자료

1. 과학기술처, 단독 주택용 분뇨정화조의 개선, 1991
2. 김용환 외3, 담체종류에 따른 유기물의 제거 특성에 관한 연구, 한국수질보전학회, 1996
3. 이변헌 외, 고정상 활성슬러지공법과 부유성장 활성슬러지공법의 비교 연구, 1993
4. 이수구 외, 섬유상 담체를 이용한 생물학적 폐수처리에 관한 연구, 대한환경공학회지, 1995