MBR을 이용한 perchlorate 및 nitrate의 제거

초록

로켓 추진제 등으로 사용되는 perchlorate에 의한 지하수 오염은 광범위하게 발생하며, nitrate와 동시에 존재하는 경우가 많다. Perchlorate는 인간의 갑상선에 의한 호르몬의 생산을 방해하는 것으로 알려져 있어, 미국 켈리포니아 Department of Health Services는 perchlorate의 잠정적 규제치를 4 μg/L로 개정하였다. 최근 Perchlorate의 처리는 물리․화학적 처리 이외에도 생물학적 환원을 통한 처리가 연구되고 있다. 본 논문에서는 Citrobacter amalonaticus strain JB101을 식종한 membrane bioreactor에 acetate를 전자공여체로 주입하며 perchlorate와 nitrate의 환원 경쟁 특성과 전자 공여체의 소모비를 파악하였다. Perchlorate, nitrate 및 acetate 농도가 각각 600, 400 및 2000 mg/L인 유입수의 유량을 증가시키며 운전한 MBR-1에서는 유입 부하 14.37 kg ClO4-/m3-day 및 8.72 kg NO3-/m3-day까지 처리 효율이 99.9% 이상이었으며, 이때의 HRT는 1 hr이었다. 반면 유입 perchlorate 및 nitrate의 농도가 각각 15 및 5 mg/L인 MBR-2에서는 유입 부하 1.5 kg ClO4-/m3-day와 0.5 kg NO3-/m3-day까지 처리 효율이 99.9% 이상이었다. 유입수에서 nitrate를 배제한 조건에서는 유입부하 48.4 kg ClO4-/m3-day에서도 perchlorate가 검출한계 이하로 제거되었다. Nitrate의 존재 유무에 따른 perchlorate 제거율의 차이는 JB 101에서 perchlorate와 nitrate가 서로 경쟁적 저해관계에 있음을 제시하고 있다. Perchlorate 환원에 필요한 acetate의 양은 환원의 산물로 생성되거나 유입수에 용존 또는 대기로부터 용해되는 O2의 양에따라 증가하였다. 전자공여체로 투여되어 잔류하는 acetate는 처리 대상 유기 오염물이므로 실제 운전에서는 적정 acetate/perchlorate 비 산정이 요구된다.