질소제거공정 (Nitrogen Removal Process)
쉽게 풀면
물속의 질소 성분을 미생물을 이용해 기체로 바꿔서 공기 중으로 날려보내는 처리 과정이다.
왜 중요한가
질소 제거 공정은 하천 부영양화 방지와 총질소 방류 기준 준수를 위한 하수 고도처리의 핵심이어서, A2O를 비롯한 생물학적 공정의 설계와 운전 최적화, 저탄소원 조건에서의 외부 탄소원 대체 연구가 하수처리 분야의 주요 주제입니다. 아나목스 등 에너지 절감형 신공정의 평가도 기존 질산화-탈질 공정을 기준으로 이루어집니다. 질소는 부영양화의 주요 원인물질이자 암모니아성 질소 자체가 수생생물에 독성을 나타낼 수 있어, 방류수역이 폐쇄성 수역이거나 부영양화에 민감한 경우 총질소 배출기준이 별도로 엄격하게 관리된다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
질산화-탈질 조합 공정의 도입이 총질소 저감에 미친 효과를 보여주는 문장이다.
이 문장은 겨울철에 미생물 활동이 떨어지는 문제를 보완하려고 특수 담체를 넣은 공정이 실제로 질소를 얼마나 잘 제거하는지 살펴보았다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
질산화 미생물은 성장이 느리고 저온에 민감해 겨울철 처리 효율 저하가 국내 처리장의 고질적 문제이며, 이를 반영하지 않은 연평균 효율은 실제 운전 성능을 대표하지 못합니다. 탈질에는 유기탄소가 필요한데 국내 하수는 C/N비가 낮아 탄소원이 부족하기 쉬우므로 유입수 성상을 함께 밝혀야 공정 간 비교가 가능합니다. 질소 제거 과정에서 강력한 온실가스인 아산화질소가 발생하며 운전 조건에 따라 배출량이 크게 달라지므로 온실가스 관점의 평가도 병행되어야 합니다. 생물학적 질소제거는 호기성 조건에서 암모니아성 질소를 아질산성, 질산성 질소로 산화시키는 질산화와, 무산소(anoxic) 조건에서 유기물을 전자공여체로 삼아 질산성 질소를 질소가스로 환원시키는 탈질을 순차적으로 결합해야 완성되며, 두 반응이 요구하는 산소 조건이 상반되기 때문에 반응조를 공간적 또는 시간적으로 분리하는 설계가 필요하다.
주의할 점
탈질에는 유기탄소원이 필요하므로 하수의 C/N비가 낮으면 외부탄소원 주입 등 별도 대책이 요구된다.
질산화 미생물은 유기물 분해 미생물보다 증식속도가 느려 낮은 수온에서 활성이 크게 저하되므로, 겨울철에는 질소제거 효율이 계절적으로 떨어지는 경향에 유의해야 한다.