질소화합물 배출원의 종류는?

수중에 존재하고 있는 질소의 총량을 T-N(Total Nitrogen)이라하며, 질소성분이 수중에 존재하는 형태는 암모니아성 질소(NH4-N), 아질산성 질소(NO2-N), 질산성 질소(NO3-N), 무기 질소, 유기 질소가 있다.

대기중의 질소가 질소 고정 박테리아 등에 의해 생물체에 고정되며, 생물체의 구성성분인 단백질 등이 분해하면서 아미노산, 유기질소의 형태에서 다시 질산화 반응에 의한 무기질소(암모니아성 질소, 아질산성 질소, 질산성 질소)의 형태로 존재하며, 탈질 반응에 따라 다시 질소(N2)의 형태로 대기 중에 순환된다.

질소의 대기 침적

대기 중의 질소가 강우와 함께 빗물에 흡수되는 습식 침적이나 공기와 호소수에 접촉에 의해 집적 용해되는 건식 침적을 통해서 수중에 유입된다. 이들 대기 침적량은 호소수 유입 전체 질소량의 5~40% 정도로 조사되었으며, 이에 대한 관심이 매우 필요하다.

질소 화합물 배출원

하폐수의 대부분은 인간 생활과 관련하여 질소화합물을 포함하고 있다.

합성세제에서 질소화합물이 배출되어 하수로 배출되기도 한다.

농업배수는 비료의 3요소(질소, 인, 칼륨)중 중요한 성분인 질소가 무기질, 유기질 비료에 포함되어 있어 배수와 함께 수생태계(하천 등)로 유입된다.

하수종말처리시설의 미처리된 질소 성분이 방류되어 수역에 배출된다.

대기 중 질소화합물의 유입(대기 침적)으로 동식물 분해, 자동차, 공장 등 대부분 인간활동과 관련이 깊다.

인과 질소의 특징

질소와 인은 자연계에 존재하는 구성물질로서 생태계 형성의 매우 중요한 요소이다. 물에 과대한 질소와 인을 방류하면 COD증가, 산소요구량 증가, 부영양화 등을 유발하기 때문에 적절히 제거해서 방류해야 한다.

생물학적 인 제거의 이론

인은 탄소, 질소와 함께 부영양화를 유발하는 대표적인 영양염류이며, 이들 3영양소는 서로 적당한 비율로 존재할때 부영양화를 일으키게 된다.

이들 탄소, 질소, 인(C, N, P) 3가지를 모두 제거하기 보다는 그 중에 1~2가지를 제어하는 것이 효과적이며, 질소나 탄소는 자연계에 다양하게 존재하기 때문에 제어가 어려움이 있다. 그래서 이 둘보다는 인을 제어해서 부영양화를 방지하는 기법을 현재 사용되고 있다.

생물학적 인제거

정상적인 호기성 상태에서 미생물의 기질 구성비는 BOD:N:P = 100:5:1 이므로 슬러지 내 인 함량은 1~2% 정도이다.

혐기와 호기상태에 연속적으로 노출시키면 혐기상태에서 인을 방출하고 호기상태에서는 신진대사에 필요한 양 이상으로 과잉섭취하게 되는데 이러한 현상을 이용하여 정상상태에서의 인함량보다 3~4배 많은 인 함량의 슬러지를 인출 할 수 있고 이것이 생물학적 인처리의 기본이 된다.

혐기상태에서 인제거 미생물은 세포 내의 폴리인산이 가수분해되어 정인산으로 혼합액에 방출되며, 동시에 하수 내 유기물은 글리코겐 등의 기질로 세포 내에 저장된다. 인의 방출속도는 일반적으로 혼합액 중의 유기물 농도가 높을수록 크며, 보통 유입 정인산의 농도의 3~5배 정도까지 방출된다.

호기상태에서는 세포내에 저장된 기질이 산화, 분해되어 감소한다, 인제거 미생물은 이때 정인산을 흡수하는데 미생물의 생성에 필요한 양 이상으로 과잉섭취하여 폴리인산으로 재합성한다.

상기 혐기, 호기 조건을 연속적으로 반복하면서 활성슬러지의 인 함량이 증가하게 된다. 즉, 호기상태만을 거치는 표준활성슬러지법의 슬러지 인함량이 1~2% 정도 인것에 비해 인제거 처리공법을 거친 슬러지의 인 함량은 3~8%까지 증대되어 인물학적으로 인을 제거하는 것이다.

일반적으로 인제거 미생물이 혐기조건에서 유기물을 흠수할수 있다는 점 때문에 다른 미생물에 비하여 유기물 제거능력이 우위에 있어 혐기공정이 인제거 미생물을 선택적으로 증식시킬수 있는 결정적 단계가 된다.

또한 인제거를 하기 위해서 혐기 공정에서 인제거미생물에 필요한 쉽게 분해가능한 유기물이 인제거 미생물의 성장에 반드시 필요하다.