일반기술

저농도 BOD 함유 폐수의 황(S)을 이용한 생물학적 탈질 공정

우리나라 하수의 경우 유기물 농도가 질소농도에 비해 매우 낮기 때문에 외국의 종속영양 탈질공정으로 그대로 적용하기가 힘들며, 적용한다 할지라도 외부 탄소원을 넣어야 하므로 경제적인 처리는 불가능하다. 산업폐수의 경우 유기물 농도가 질소 농도에 비해 낮을 경우 값비싼 외부 탄소원을 넣어 주어야 한다.따라서 폐수 특성에 맞는 효율적이고 경제적인 질소 화합물 제거 기술의 개발은 불가피하다. 따라서 종속영양탈질 공정의 경제성 문제 및 기존 황탈질 공정의 단점인 알카리도 파괴, 고농도의 질산성질소 처리시 부산물인 고농도의 황산염이온의 생성을 어느 정도 극복하고 투여 메탄올 양을 달리하여 잘산성질소의 처리도를 제어할 수 있는 SPAD(Sulfur Particle Autotrophic Denitrification) 공정을 개발하였다. SPAD 공법의 특징은 질소를 제거하기 위하여 질소 농도가 유기물의 농도에 비하여 높은 폐수의 경우 값비싼 유기물(메탄올 등)응 이용하여질소를 제거했던 방법과는 달리 질산화 후 저렴한 황과 소량의 유기물(종속영양탈질 고정시 필요한 외부 유기탄소원 양의 1/4~1/2)을 이용하여 독립영양 탈질과 종속영양 탈질을 동시에 이용하여 질소를 제거하고 또한 황과 함께 패각 또는 제강 슬러그를 이용하여 생성되는 수중의 칼슘이온에 의한 정석법으로 인도 동시에 제거할 수 있는 공정이다.호소 및 폐쇄성 수역의 부영양화는 원수 수질에 심각한 악영향을 미친다. 우리나라에서는 유기물이나 독성물질의 배출은 규제해 왔으나 질소나 인의 배출에 대한 관리는 소홀 하였던 점이 없지 않다. 이에 독립영양 미생물을 이용한 탈질 공정은 종속영양 미생물을 이용한 탈질공정에 비해 일시적인 충격 부하에도 안정된 처리 효율을 보일 뿐만 아니라황 입자에 미생물을 고정화 시키기 때문에 잛은 HRT에서는 거의 100%에 가까운 제거 효율을 보인다. 독립영양 미생물이므로 외부 유기 탄소원이 필요치 않아서, C/N비가 낮은 폐수에 메탄올이나 아세테이트 대신 값이 싼 황 입자 또는 황화합물의 투입으로 탈질을 유도할 수 있고 이용되는 황화합물은 보관과 조작이 보다 쉽고 독성이 적으므로 폐수 공정에서 많은 이점을 가지고 있다. 인위적으로 황을 주입할 경우 생성되는 수소이온으로 인해 알카리도가 파괴되고 고농도의 질산성산소를 처리할 경우 부산물로서 고농도의 황산염이온이 생성되는데 기존 공정에서 사용해온 메탄올이나 아세테이트 등의 값비싼 외부 탄소원에 비하면 매우 경제성이 있고, 음용수질기준이나 방류수 수질기준으로 검토해도 큰 문제가 없다. 활용분야의 경우 유기물이 없고 질산성질소를 함유하고 있는 생물학적으로 처리가능한 폐수의 경우 독립영양 탈질공정을 직접 적용할 수 있다. 또한 대부분의 폐수의 경우 유기물과 암모니아를 함유하는데 이런 종류의 폐수의 경우 기존 처리공정에서는 질소를 제거하기 위하여 유기물과 암모니아를 포기조에서 이산화탄소와질산성질소로 각각 변환시키고 탈질조에서 메탄올과 같은 외부 탄소원을 넣어 탈질을 시키며 그때 미생물의 Yield 값이 크기 때문에 침전조를 두어 미생물을 제거하는 방식을 사용하는데 이 경우도 종속영양 탈질공정을 추가하여 질산화 된 질산성 산소를 경제적으로 제거 가능하다.