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영어

This paper was investigated the research regarding the effects of several factors such as initial ammonium nitrogen concentration, aeration rate, biomass amount and C/N ratio on nitrification process using synthetic wastewater and activated sludge obtained from wastewater treatment facility. As a result, in high ammonium nitrogen concentration above 100 mg/L, the pH of wastewater was dropped to pH 6.8. The increases of initial ammonium nitrogen concentration, aeration rate and initial biomass amount were linearly enhanced the removal rate of ammonium nitrogen. In the condition of C/N ratio of 0 to 3, high ammonium nitrogen removal rate was obtained.

한국어

오․폐수 중의 질소성분은 수질오염을 발생하여 용수의 사용제한 및 부가적인 환경오염을 야기하고 있다(1). 현재 적용되고 있는 오․폐수 중의 질소 고도처리 방법은 각각 의 발생원의 오․폐수 중의 오염물질의 성상과 농도에 따라 다양한 방법을 선택하여 물리화학적 방법과 생물학적 방법 을 단독 또는 병합하여 사용하고 있다(2-4). 물리화학적 방법 으로는 breakpoint chlorination, 암모니아 stripping, 이온교환 법 등의 방법이 사용되고 있다. 생물학적 방법으로는 미생물 을 이용하여 오․폐수 중의 암모늄 이온을 호기성 상태에서 질산화 미생물을 이용하여 생물학적으로 질산화한 후, 다시 무산소 상태에서 탈질 미생물을 이용하여 생물학적 탈질 화가 일어나도록 하여 질소화합물을 질소가스로 환원시켜 질소성분을 제거하는 방법이 있다. 미생물을 사용한 오․폐 수 중의 질소 성분을 제거에는 유출되는 오․폐수의 성상과 농도에 따라 다르지만, 일반적으로 질산화와 탈질화 공정 이 모두 수행되어야 한다(2-6). 폐수 중의 질소성분은 크게 유기성 질소와 무기성 질소 로 분류하며, 무기성 질소 성분은 암모니아성 질소, 아질산 성 질소, 질산성 질소의 형태로 존재한다. 유기성 질소는 미생물에 의하여 암모니아화 과정을 거쳐 암모니아성 질소 로 전환된다. 일반적으로 암모니아화된 질소와 원폐수에 존재하는 암모니아성 질소는 폐수 중의 주요 질소 형태로 존재한다(7-9). 질산화 반응은 암모니아성 질소가 호기성 상태에서 질산 화 미생물에 의하여 아질산성 질소와 질산성 질소로 산화 되는 과정으로 암모니아 산화과정과 아질산 산화과정으로 구분된다(3, 4, 7, 8). 암모니아 산화과정 : NH4 + + 1.5O2 ⟶ NO2 - + H2O + 2H+ 아질산 산화과정 : NO2 - + 0.5O2 ⟶ 2NO3 - 일반적으로 질산화 반응은 화학합성 독립영양균에 의해 이루어지는 것으로 알려져 있으며, 암모니아성 질소에서 아질산성 질소의 형태로 산화시키는 질산화 반응에 관여 하는 미생물로는 Nitrosomanas sp., Nitrosospira briensis, Nitrosococcus nitrous, Nitrosolobus multiformis 등의 아질 산화 미생물등이 있다. 또한, 아질산에서 질산으로 산화시 키는 미생물로는 Nitrobacter sp., Nitrosospina gracilis와 Nitrosococcus mobilis 등의 질산화 미생물이 있다(3, 4, 7, 8). 질산화 미생물에 의한 암모니아성 질소의 아질산성 및 질산성 질소로의 산화는 에너지 생성반응이며, 이때 생성 되는 에너지를 이용하여 이산화탄소, 중탄산, 또는 탄산과 같은 탄소원을 동화한다. 질산화 반응은 일반적으로 호기 조건에서 잘 일어나며, 산화 과정에서 생성되는 수소이온 을 중화시키기 위해 충분한 알칼리도를 공급하여야 한다. 질산화 미생물들은 절대 호기성이지만, 호기성 종속영양 미생물보다 산소에 대한 친화력이 낮아 높은 용존산소를 요구한다(3, 4, 8, 9). 또한 환경조건에 대단히 민감하여 영향인자의 변화에 의하여 미생물의 성장과 활성이 좌우 된다. 질산화 반응의 영향인자로는 배양온도, pH, 알칼리도, 용존산소, C/N 비, 탄소원의 종류 등이 있다(5-7). 본 연구에서는 폐수처리장의 활성슬러지를 이용하여 합 성폐수를 대상으로 질산화 공정에 미치는 인자들에 대한 연구를 수행하였다.