PVA/Alginate 담체를 충진한 아질산화조에서 부분 아질산화 효율에 영향을 미치는 주요 운전 인자 (Key Operating Parameters Affecting Partial Nitritation Efficiency in the Nitritation Reactor Packed with PVA/Alginate Carrier)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 42권 / 5호 / 251 ~ 258페이지
· 저자명 : 최대희, 정진영

초록

목적:본 연구에서는 PVA/alginate 담체가 충진된 반응조에서 안정적인 부분 아질산화를 위한 주요 운전 인자에 대해 조사하였다.
방법:30%의 PVA/alginate 담체가 충진된 2 L의 반응조에서 부분 아질산화 연구를 수행하였으며, 반응조 내 DO 농도는 주요 운전 인자로 고려되었다. 유입수는 실제 반류수를 사용하였으며, 운전 초기 유입수 내 질소 농도는 희석을 통하여 조절하였다. 반응조 내 DO 농도는 3~4 mg O2/L로 유지되었다. 암모늄 산화 미생물과 아질산염 산화 미생물의 활성은 주기적으로 측정하였고, 미생물 군집 분석을 통하여 운전 효율에 따른 미생물 군집 특성은 조사하였다.
결과 및 토의:운전 17일부터 안정적인 부분 아질산화는 달성될 수 있었다. 이후 유입수는 희석 없이 683.6±73.5 mg NH4+-N/L를 포함하는 실제 반류수를 유입수로 사용하였다. 반응조 내 DO 농도가 3~4 mg O2/L로 유지되었음에도 불구하고 유입 암모늄은 장기간 안정적으로 부분 아질산화되었고, 이때 유출 NO2-N/NH4+-N비와 최대 NPR (nitrite production rate)는 각각 0.94±0.07, 2.24 kgN/m3/d로 나타났다. 이러한 연구 결과는 PVA/alginate 담체 내부에서의 DO 투과 실험 조사 결과로부터 담체 내부에서의 DO 확산 제한 효과에 의한 것으로 나타났다. 담체 내부 NOB 비율은 0.09%까지 감소하였고, 이는 NOB의 선택적 저해에 포괄 고정화 기술의 장점이 효과적으로 작용하였다는 것을 의미한다.
결론:포괄 고정화 기술을 적용할 경우 반응조 내 DO 농도가 변동되더라도 담체 내부의 DO 농도를 낮게 유지함으로써 NOB의 효과적인 저해가 가능하였다. 이러한 연구 결과는 다양한 운전 인자가 변동되는 현장 조건에서 효과적으로 적용될 수 있을 것이다.

영어초록

Objectives:The purpose of this study was to investigate key operating parameters for partial nitritation in the nitritation reactor packed with PVA (polyvinyl alcohol)/alginate carrier.
Methods:Partial nitritation was conducted in a 2 L reactor packed with PVA/alginate carrier of 30%. Dissolved oxygen (DO) concentration was considered as the main operating parameters. Raw reject water was used as the influent, and the ammonium concentration of the influent was adjusted with dilution at the beginning of operation. The DO concentration in the reactor was maintained at 3~4 mg O2/L. The activity test of ammonia oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB) was conducted periodically. The effect of the operating parameters applied in this study was verified through analysis of microbial community.
Results and Discussion:The stable performance for partial nitritation was achieved at operation time of 17 days. Thereafter, the reject water containing 683.6±73.5 mg NH4+-N/L was introduced without dilution. Although the DO concentration was maintained at 3~4 mg O2/L, stable partial nitritation was achieved for a long time, resulting in effluent NO2-N/NH4+-N of 0.94±0.07 and maximum nitrite production rate of 2.24 kgN/m3/d. This was confirmed to be due to DO diffusion limitation inside PVA/alginate carrier, whereby the NOB activity could be effectively inhibited. Microbial community analysis also showed that NOB fraction inside the carrier was reduced to 0.09%. It indicated that partial nitritation using the PVA/alginate carrier was effective for selective inhibition of the NOB.
Conclusions:In the case of using the whole cell entrapment technique, effective inhibition of NOB was possible by keeping the DO concentration inside the carrier low despite the fluctuation of DO in the reactor. The results of these findings may help improve the stability of the process in the field.

참고자료

· 없음