질산화/탈질 및 황이용 탈질에 의한 침출수의 질소제거

초록

황 충진상 반응조(sulfur packed bed reactor)를 이용하여 황 이용 탈질시 알칼리도의 요구량과 종속영양탈질의 동시 수행 가능성을 평가하였다. 황 입자로 충진된 SPBR은 35℃ 항온실에서 14.1 h의 유효 hydraulic retention time으로 운전되었으며, 인공 폐수와 침출수를 주입하며 실험하였다. 바닷가 개펄에 S2O32-용액을 주입하여 배양한 미생물을 SPBR에 식종하고, 700 mg/L NO3--N 농도의 인공 폐수로 운전한 결과 한달 내에 순응이 완료되어 주입된 질소가 모두 제거되었다. 초기 순응에는 양론적 요구량보다 더 많은 알칼리도의 주입이 필요하였다. 유입 NO3--N 농도 1500 mg/L까지는 NO3--N이 100% 제거되었으나, 주입된 NO3--N 중 31%가 N2O로 회수되었다. N2O 발생은 유입 NO3--N 농도 750 mg/L 이하에서는 중단되었으며, 알칼리도의 과잉 첨가는 N2O 발생을 다소 감소시키는 효과가 있었다. 유입 NO3--N 농도가 2000 mg/L인 경우 유출수에서 NO2--N 뿐만 아니라 430∼920 mg/L의 NO3--N이 검출되었으며, 이는 Na+과 K+의 독성 때문인 것으로 사료된다. T-N 및 CODCr이 각각 1580∼2170 및 2590∼4340 mg/L인 침출수에 대하여 질산화/탈질 및 황을 이용 후탈질 공정을 적용하였다. SPBR에 2400 mg/L의 알칼리도만을 첨가하고 탈질조에는 외부탄소원을 첨가하지 않고 처리한 경우 유출수의 T-N 및 CODCr은 각각 0 및 890 mg/L로 유지되었다. 유출수의 CODCr은 600 mg/L의 Fe3+로 응집 침전시킨 후 400 mg/L로 감소하였다. 이 때 SPBR내에서 탈질의 대부분은 황 충진상의 하단 11.5 cm 이내에서 발생하였으며, 이는 2.2 kg NO3--N/m3·day의 용적 부하를 empty bed contact time 6.76 h내에 처리할 수 있음을 나타낸다. SPBR에 외부탄소원으로 메탄올 또는 아세트산을 첨가하자 종속영양탈질이 일어났으며, 종속영양탈질시 생성된 알칼리도가 황 이용 탈질에 이용되었다. 이 경우 알칼리도 주입은 필요하지 않고, 종속영양탈질과 비교할 때 외부탄소원의 필요량이 크게 감소한다. 따라서 황 이용 탈질과 종속영양탈질을 적절한 조건에서 수행하면 경제성이 높은 질소처리시스템을 구성할 수 있다.