질소(NH3-N, NO2-N)제거

Eco-Nit(질산화미생물)
암모니아, 아질산성 질소를 질산성질소로 전환

Eco-Nit는 나이트로소모나스(아질산균) 및 나이트로박터(질산균)을 선별 적응시킨 액체현탁물로 하 폐처리시설로 유입되는 암모니아를 질산화 시키는데 주로 사용된다. Eco-Nit는 상온에서 보관 사용 가능한 액상 제품이다. 암모니아 방류 허용치가 점점 낮아지고 있는 추세에 갈수록 암모니아 허용량을 맞추기가 힘들어지고 있다. 생화학적 견지에서 볼 때 질화 작용 공정이 가장 제한성을 띤다. 왜냐하면, 질화작용을일으키는 박테리아는 오직 두 종류 밖에 없는데,
첫째, Nitrosomonas로서 암모니아를 아질산성 염으로 전환 시키고,
둘째, Nitrobacter로서 아질산염을 질산염으로 전환시킨다.

​폐수 설비에 Nitrosomonas나 Nitrobacter에 치명적인 어떤 Shock(유독 물질의 유입, 폐수의 과잉 유입, pH 농도로 인한 shock, 갑작스러운 온도 변화로 인한 shock 등) 현상은 곧바로 질화 작용(Nitrification) 공정자체를 일어나지 않게 하는 결과를 초래한다. 질화를 돕는 박테리아는 비교적 성장률이 느리다. 따라서 건강한 질화 박테리아의 수를 늘리는 데는 많은 어려움이 있다. 대부분 폐수 설비 운전자들은 30일에서 60일간 sludge방출을 줄이고, 또한 조 내에 sludge 체류 기간을 늘려 주고, 많은 포기를 해줌으로써 질화 작용(Nitrification)에 임한다. 또 다른 질화 박테리아의 특징은 BOD가 적은 곳에서 성장을 한다는 것이다. 질화 박테리아의 자연 서식지는 원래 흙 속의 공기 층이다. 질화 박테리아는 BOD가 너무 많은 환경에서는 성장을 할 수가 없다. 예를 들어, 인분과 같은 경우가 그러하다. 수천 마리의 박테리아는 하수 속에서 잘 자란다고 하더라도 질화 박테리아의 경우는 다르다. 질화 박테리아는 하폐수 속에서 성장할 수 없기 때문에 유입 수는 빠른 질화 작용(Nitrification)을 시작 할 충분한 질화 작용을 하지 못한다.

이에 계속적으로 폐수 설비에 수많은 질화 박테리아를 공급해주어야 하는데 Eco-Nit는 농축된 질화 박테리아를 지속적으로 폐수 설비에 공급을 해준다. 이렇게 공급된 질화 박테리아의 하루 평균수는 일반적으로 유입 폐수에 있는 박테리아 수의 50~100배가 된다.

 

적용

독성 혹은 추운 날씨 조건에서는 천연 질산화미생물의 개체 증식율이 현저하게 줄어들게 되어 생물학적 하폐수처리시설로 유입된 암모니아는 시스템 내에서 처리되지 못한 체 그대로 통과하게 된다. Eco-Nit는 비 정상 가동중인 질산화 시스템의 정상가동을 위하여 씨스템 내에 존재하는 몇몇의 천연 질산화 미생물의 능력과 조합시켜 시너지 효과를 얻어, 독성 또는 저해물질 존재 및 추운 날씨에서도 최고의 성능을 유지시킨다. 예방적 차원에서 사용하였을 때 Eco-Nit는 진행 중인 질산화의 지속성을 유지시켜 시스템 전반의 성능을 향상시킬 수 있다. ​Eco-Nit는 특히 화학, 식품가공, 정유, 1차 금속, 섬유, 피혁, 도축, 육가공, 수산물 가공, 음식물 침출수, 도금 및 관련 산업에 사용하도록 제조되었고, 암모니아를 함유한 산업폐수를 받는 도시의 하수처리장에서도 사용할 수 있도록 제조되었다

 

 

 

 

Nitrosomonas 

Nitrobacter

 

Eco-Cat(탈질미생물)
질산성질소를 질소가스(N2)로 탈질

 

무산소 상태(분자 형태의 산소가 존재하지 않음)에서 통성 박테리아(facultative bacteria)는 호흡을 하기 위해 질산염 이온(NO₃^- )과 아질산염 이온 (NO₂^- ) 중의 산소(O₂ )를 이용할 수 있다. 질산염은 계속해서 분자 형태의 질소가스(N₂)로 탈산소화되어 공기 중으로 빠져나간다. 각각의 하수처리장들은 다음 두 가지 이유로 질산염(NO₃^- )과 아질산염(NO₂^- )에 대한 배출 허용기준을 정해놓았다. 하수 처리수 중의 높은 질소 농도는 유입 하천의 부영양화(조류발생)를 만들고 또한 음용수 중의 질산염 (NO₃^- )과 아질산염(NO₂^-)은 어린 포유류들에게 질병을 일으킬 수 있기 때문이다. Eco-Cat은 선택된 그리고 자연적으로 발생하는 (naturally-occurring) 미생물들의 혼합물로 시너지 효과로 탈질과정(무산소 상태에서 폐수 중의 질산염/아질산염을 제거)을 지원한다.

적용

특정 처리 조건하에서 질산염과 아질산염들은 처리수에 높게 나타날 수가 있는데 이러한 상황에서 Micro-DEN이 큰 도움이 될 것이다. Eco-Cat은 안전하고 자연발생적인 탈질 능력이 뛰어난 미생물(strain)들과 자연에서 선택된 통성혐기성 미생물들의 혼합물로 이들은 산소원 (oxygen source)으로 질산염을 이용하는 능력이 뛰어나다.

폐수에 Eco-Cat을 함께 사용할 경우, 자연 발생적인 탈질미생물의 수를 증가시켜 질산염과 아질산염 제거 능력이 향상된다.

 

적합한 운전조건

• 탈질미생물의 존재

• 질산염 또는 아질산염과 같이, 산화된 질소(질산성 질소)의 존재

• 무산소 상태 (용존 산소 부족)– 분자 형태의 산소는 탈질을 방해

• 유기탄소원(BOD, 메탄올, 침전 슬러지 등)이 최소한 존재

역할

• 탈질율 향상(더 많은 질소 제거, 저온에서도 높은 처리능력 유지)

• 더 완전한 BOD 제거(통성 미생물이 호기성 및 무산소 상태에서 활동 가능)

• 분해하기 힘든 일부 유기물(예 아민)의 제거

탈질작용

탈질 작용은 미생물에 의해 질산성 질소가 질소가스(N2)로 환원되는 작용을 지칭한다.

탈질 작용은 미생물이 산소가 부족하면 질산(NO3)에 포함되어 있는 산소를 빼내 이용 하므로 질산은 산소를 잃고, 질소가스(N2)로 환원되어 대기 중으로 방출되는 것이다.

탈질작용에 관여하는 미생물은 많은 종류가 있으나 대표적인 미생물로Pseudomonas 와 Bacillus가 있다.

한편, 탈질 미생물들은 종속 영양균에 속하므로 성장을 위해 외부로부터 영양분(탄소)을 공급 받아야 하는데, 외부 탄소원으로 사용 가능한 물질들은 메탄올, 아세트산, 메탄, 하수등 유기물이 있다.

• 메탄올 사용시 화학 반응식
  5CH₃OH + 6NO₃^- à

  3N₂ + 5CO₂ + 7H₂O + 6OH^-
  

• 아세트산 사용시 화학 반응식
  5CH₃COOH + 8NO₃^- à4N₂ + 10CO₂ + 6H₂O + 8OH^-
  

• 메탄 사용시 화학 반응식
  5CH₄ + 8 NO₃^- à 4N₂ + 5CO₂ + 6H₂O + 8OH^-
  

• 하수 사용시 화학 반응식
  C₁₀H₁₉O₃N + 10 NO₃^- à 5N₂ + 10CO₂ + 3H₂O + NH₃ + 10OH^-