반응형
1. 반류수 개요
가. 반류수의 발생
- 반류수는 하수처리장의 슬러지(찌꺼기) 처리 과정에서 주로 발생하는 물입니다. 슬러지를 농축하거나 탈수, 소화하는 과정에서 수분이 함유된 반류수가 생성됩니다. 반류수는 높은 농도의 오염물질을 함유하고 있어 하수 처리 공정에 부하를 주고 수질 관리에 영향을 줄 수 있습니다.
- 슬러지농축 : 1차 침전지에서 발생되는 생슬러지, 2차 침전지에서 발생되는 잉여슬러지, 총인처리시설의 여과지에서 발생하는 역세수 등의 상등수가 반류수가 될 수 있습니다. 이물은 농축 과정에서 슬러지의 부피를 줄이고 농도를 높이는 과정에서 나오는 물입니다.
- 슬러지 탈수: 슬러지를 탈수하는 과정에서 수분이 제거되는데, 이때 발생한 물도 반류수로 간주됩니다. 탈수 과정에서 슬러지의 수분이 제거되면서 농축된 오염물질이 함께 유출됩니다.
- 슬러지 소화: 혐기성 또는 호기성 소화 과정에서 발생하는 수분 또한 반류수의 원천이 될 수 있습니다
나. 반류수의 오염물질
- 반류수는 다양한 오염물질을 포함하고 있습니다:
- 암모니아: 수생 생태계에 악영향을 미칠 수 있습니다.
- 질소 및 인: 수질 오염의 주요 원인으로, 부영양화 현상을 일으킬 수 있습니다.
- 유기물: 반류수의 유기물 함량은 미생물 활성에 영향을 줄 수 있습니다.
다. 반류수의 문제점
- 반류수가 하수처리장에 미치는 부정적인 영향은 다음과 같습니다:
- 하수 처리 공정 부하 증가: 반류수의 높은 오염물질 농도는 처리 공정에 부담을 주어 효율을 저하시킬 수 있습니다.
- 슬러지 처리에 부정적 영향: 슬러지 처리 과정에서 미생물 활동을 저해하거나 슬러지의 품질을 저하시킬 수 있습니다.
- 추가적인 처리 비용 증가: 반류수의 오염물질 농도를 낮추기 위해 추가적인 처리가 필요하면 비용이 증가할 수 있습니다.
2. 반류수의 처리방법
반류수는 하수처리장이나 산업 현장에서 발생하는 폐수의 일종으로, 슬러지 처리 과정에서 발생하며 암모니아, 질소, 인, 유기물 등의 오염물질이 높은 농도로 포함되어 있습니다. 이러한 반류수의 처리는 하수처리장의 효율을 높이고 수질 오염을 최소화하기 위해 매우 중요합니다. 반류수 처리 공법에는 다양한 기술과 방법이 있으며, 대표적인 것들을 소개합니다:
가. 생물학적 처리공법
- 질산화-탈질 (니트리피케이션-디니트리피케이션 (N/DN)) : 미생물의 작용을 통해 반류수에 포함된 질소를 제거합니다. 암모니아를 아질산염과 질산염으로 전환한 뒤 이를 다시 질소 기체로 환원하는 과정입니다.
| 니트리피케이션 (Nitrification) 단계 : 암모니아(NH3) 또는 암모늄 이온(NH4+)이 먼저 아질산염(NO2-)로 산화되고, 이어서 질산염(NO3-)로 산화되는 과정입니다. 미생물 : 주로 아질산산화세균(Nitrosomonas)과 질산산화세균(Nitrobacter) 등의 화학 영양성 세균이 이 공정에 관여합니다. 필요 조건 : 일반적으로 니트리피케이션은 호기성 조건(산소가 충분한 상태)에서 일어납니다. 디니트리피케이션 (Denitrification) 단계 : 질산염(NO3-)이 아질산염(NO2-)로 환원되고, 이어서 질소 기체(N2)로 전환되는 과정입니다. 미생물 : 무산소성 조건(혐기성 조건)에서 활동하는 디니트리피케이션 세균(예: Pseudomonas)이 이 공정에 관여합니다. 필요 조건 : 디니트리피케이션은 무산소 조건에서 일어나며, 이 과정에서 유기물이 환원제로 사용되어 질산염을 질소 기체로 환원시킵니다. |
- Anammox : 아나목스(Anammox)라는 미생물을 이용하여 암모니아와 아질산염을 직접 질소 기체로 전환하여 질소를 제거하는 방법입니다
| 아나목스(Anammox, Anaerobic Ammonium Oxidation)는 질소 제거를 위한 혁신적인 생물학적 처리 공정으로, 혐기성 조건에서 암모니아(NH4+)와 아질산염(NO2-)을 질소 기체(N2)로 전환하는 미생물 기반 반응입니다. 이 공정은 기존의 니트리피케이션-디니트리피케이션 공정보다 더 효율적으로 질소를 제거할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 아나목스에 대해 자세히 설명하겠습니다: 아나목스의 작용 원리 혐기성 조건: 아나목스 반응은 산소가 부족한 혐기성 조건에서 일어납니다. 암모니아와 아질산염의 반응: 이 공정에서 암모니아와 아질산염은 아나목스 미생물에 의해 질소 기체로 전환됩니다. 미생물: 아나목스 미생물은 Planctomycetes 문에 속하며, 이 미생물은 자연에서 발견되는 질소 순환 과정에서도 중요한 역할을 합니다. 아나목스의 장점 효율적인 질소 제거 : 아나목스는 암모니아와 아질산염을 직접 질소 기체로 전환하기 때문에 질소 제거 효율이 높습니다. 에너지 절감 : 아나목스는 별도의 유기물 공급 없이 암모니아와 아질산염만으로 반응이 일어나므로 에너지와 비용을 절감할 수 있습니다. 저감된 오염 물질 배출 : 아나목스 공정은 탈질 산화물(NOx) 등의 오염 물질 배출을 최소화합니다. 아나목스의 단점 및 도전 과제 미생물 성장 속도: 아나목스 미생물의 성장 속도가 느려서 초기 공정 확립에 시간이 걸릴 수 있습니다. 민감한 조건: 아나목스 공정은 온도, pH, 유기물 농도 등 조건 변화에 민감하므로 관리가 필요합니다. |
나. 화학적 처리 공법
- 인 제거 : 반류수에 포함된 인을 화학적으로 제거하기 위해 응집제(알루미늄 또는 철 염류)를 사용합니다. 응집제를 첨가하여 인을 침전시킵니다.
- 산화제 사용 : 고농도의 유기물 또는 오염물질을 제거하기 위해 산화제를 사용할 수 있습니다.
다. 물리적 처리 공법
- 멤브레인 공법 : 멤브레인 기술(MBR, MF, UF, NF 등)을 이용하여 반류수의 오염물질을 물리적으로 제거합니다. 미세하고 나노 크기의 입자를 걸러낼 수 있습니다.
- 중력 침전 : 반류수를 침전시키는 방법으로, 고형물과 오염물질을 분리합니다.
라. 기타
- 전기화학적 처리: 전류를 이용하여 반류수의 오염물질을 산화/환원하여 제거합니다.
- 저류 및 지연: 반류수를 저류 하여 흐름을 지연시킨 뒤, 다른 공정과 함께 처리하거나 균형을 맞추는 방법입니다.
반응형