현재 '질소'는 하수처리 산업에서 피할 수 없는 중요한 화두이다. 많은 하수 처리장 운영자는 COD 및 인보다 훨씬 높은 질소에 대한 제거 난이도가 가장 높기 때문에 가장 높은 관심을 기울이고 있습니다. 운영 과정에서 암모니아성 질소, 총 질소, 질산성 질소, 아질산성 질소 등 질소 지표를 매일 모니터링합니다.
그러나 갑자기 묻는다면: 하수에는 몇 종류의 질소가 있습니까? 그들의 관계는 무엇입니까?
실제로 많은 사람들이 잠시 당황할 수도 있습니다. 대부분의 사람들은 "암모니아 질소, 총 질소"에 대해서만 잘 이해하고 있으며 다른 유형의 질소 간의 관계에 대해서는 명확하지 않습니다. 암모니아성 질소, 총질소, 유기질소, 무기질소, 질산성질소, 아질산성질소, 킬달질소 등 하수처리 과정에서 접할 수 있는 질소지시제를 나열합니다.
질소 지표가 너무 많아서 누가 누구와 상호 작용하는지, 누가 누구와 상호 작용하는지, 누가 누구를 포함하는지 간의 관계가 복잡합니다. 실제로 질소는 폐수에 존재하는 단순한 물질이 아니라 끊임없이 변화하는 가족 시스템입니다. 하수 처리를 하나의 여행으로 본다면, 하수 속의 질소도 그 자체로 "생명"을 경험하고 있는 것입니다. 오늘 이 기사에서 우리는 관련된 복잡한 관계를 정리할 것입니다.
하수 속의 질소는 실제로 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다
광범위한 분류 관점에서 폐수 내 질소는 주로 두 가지 범주로 나뉩니다.
유기질소
무기질소
이 두 가지 유형의 질소를 이해하는 것은 폐수에서 질소의 형태를 이해하는 첫 번째 단계입니다.
먼저 유기질소에 대해 이야기해 보겠습니다. 간단히 말하면, 유기질소는 유기물 속에 숨어 있는 질소를 말합니다.
예를 들어
단백질
아미노산
요소
유기 아민
펩티드 화합물
니트로 화합물
이러한 물질은 생활 하수, 음식물 폐수, 양식 폐수에서 매우 흔히 발견됩니다.
예를 들어 고기 한 조각, 남은 밥 한 그릇, 야채를 씻은 물, 사람의 배설물에는 모두 다량의 유기질소가 포함되어 있습니다.
또 다른 유형은 무기질소입니다.
폐수에는 세 가지 주요 형태의 무기질소가 있습니다.
암모니아 질소
아질산염질소
질산성 질소
이 세 가지 유형의 질소는 하수 처리 과정에서 가장 필수적인 형태입니다. 우리가 테스트하는 지표는 실제로 이 세 가지 유형의 질소를 중심으로 하는 경우가 많습니다.
유기 질소: 질소의 "원시 형태"
하수처리장에 유입되는 초기에는 실제로 대부분의 질소가 유기질소입니다.
왜냐하면 생활하수 자체가 다양한 유기화합물로 가득 차 있기 때문입니다.
이러한 유기 질소 화합물은 직접 제거되지 않으며 먼저 암모니아화 과정을 거치게 됩니다.
간단히 말하면, 미생물은 유기물을 분해합니다.
이 과정에서 단백질, 아미노산 등의 물질이 점차 분해되어 궁극적으로 매우 친숙한 물질인 암모니아성 질소가 방출됩니다. 따라서 하수처리시설에서는 암모니아성 질소가 감소하지 않고 오히려 증가하는 상황을 흔히 볼 수 있다. 많은 초보 운영자는 이 데이터를 볼 때 시스템에 문제가 있다고 생각하면서 매우 불안해할 것입니다. 실제로는 불필요합니다. 때로는 시스템의 유기질소가 분해되기 때문일 때도 있습니다.
즉, 유기질소가 암모니아성 질소로 변하는 것입니다. ,
암모니아성 질소(NH ∝ - N): 하수 처리장의 가장 친숙한 지표
하수 중의 질소가 "주인자"를 갖는다면 그것은 암모니아성 질소임에 틀림없다. 거의 모든 하수 처리장이 이 지표에 초점을 맞추기 때문입니다. 암모니아성 질소가 중요한 두 가지 이유가 있습니다.
한 가지 이유는 환경에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 물에 들어간 후 암모니아 질소는 다량의 용존 산소를 소비하며 물고기에게도 독성이 있을 수 있습니다.
또 다른 이유는 암모니아성 질소가 탈질반응의 시작점이기 때문이다.
생물학적 처리 시스템에서 암모니아 질소는 질산화 박테리아라고 불리는 특별한 유형의 박테리아에 의해 활용됩니다.
호기성 조건에서 질산화 박테리아는 점차적으로 암모니아성 질소를 산화시킵니다. 그러나 이 과정은 한 단계로 완료되지 않습니다. 하지만 이는 2-단계 프로세스입니다.
아질산성 질소(NO 2⁻ - N): 탈질 과정의 "중간 역"
암모니아성 질소 산화의 첫 번째 생성물은 아질산성 질소로, 이는 실제로 많은 폐수 처리장에서 불안정합니다. 일단 형성되면 일반적으로 계속해서 빠르게 산화되기 때문입니다.
그러나 어떤 경우에는 아질산성 질소가 갑자기 증가할 수도 있습니다.
예를 들어
질산화 시스템이 영향을 받습니다.
용존산소 부족
온도 변화
불안정한 슬러지 연령
이 시점에서 아질산염 질소가 시스템에 축적될 수 있습니다.
아질산염질소는 암모니아성질소보다 독성이 강한 특징이 있습니다.
농도가 너무 높으면 미생물에 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 폐수 품질에도 영향을 미칠 수 있습니다.
그래서 많은 작업자들은 아질산염 질소의 증가를 볼 때 불안함을 느낍니다.
질산성 질소(NO ∝⁻ - N): 탈질의 마지막 단계
질산화 반응의 두 번째 단계에서는 아질산성 질소가 계속해서 산화됩니다.
최종 형성: 질산성 질소
이 과정에는 산소와 다른 유형의 박테리아가 필요합니다.
시스템이 안정적으로 작동하면 대부분의 암모니아성 질소가 결국 질산성 질소로 전환됩니다.
그러나 문제는 아직 끝나지 않았습니다. 여기서 멈춘다면 질소는 여전히 물 속에 남아 있을 것입니다.
따라서 하수처리장에는 탈질소화라는 한 단계가 더 필요합니다.
저산소 조건에서는 탈질균이 점차적으로 질산성 질소를 감소시킵니다.
마지막으로 가스 생성: 질소
질소는 물에서 방출되어 공기 중으로 되돌아갑니다.
이 시점에서 질소가 완전히 제거됩니다.
총질소(TN)는 실제로 질소 계열의 대규모 집합체입니다.
하수처리 전 온라인 모니터링 시스템에서 총질소 모니터링은 이제 번개에 맞지 않는 고정 항목으로 자리잡아 그 중요성을 시사하고 있다. 많은 사람들이 이 지표를 처음 접할 때 다소 추상적이라고 느낄 수 있습니다. 실제로 이해하기가 매우 쉽습니다. 총질소는 모든 형태의 질소의 합입니다.
유기질소
암모니아 질소
아질산염질소
질산성 질소
이들은 함께 물의 총 질소 함량을 구성합니다. 때로는 시스템의 암모니아 질소가 이미 매우 낮지만 총 질소는 여전히 높습니다.
그 이유는 질산성 질소가 더 이상 제거되지 않았기 때문인 경우가 많습니다. 이는 많은 하수처리장에서 탈질설비를 설치해야 하는 이유이기도 합니다.
유기질소에서 질소까지: 완전한 여정
하수 중의 질소변화 과정을 경로로 플롯하면 대략 다음과 같다.
이 경로는 실제로 우리가 흔히 생물학적 탈질 과정이라고 부르는 경로입니다.
겉보기에는 단순한 길 뒤에는 수많은 미생물이 협력하여 완성하는 복잡한 프로젝트가 있습니다.
각 단계에는 적절한 환경 조건이 필요합니다.
용존산소
온도
탄소원
슬러지 연령
이러한 요소들은 모두 이번 '질소 여행'에 영향을 미치게 됩니다.
결론적으로
하수처리에 있어서 '질소'는 단순한 지표가 아닙니다. 그것은 끊임없이 변화하는 체인에 가깝습니다.
유기물 속의 질소부터 암모니아성 질소, 질산성 질소, 마지막으로 공기 중으로 되돌아가는 질소 가스로 변화합니다.
전체 과정은 실제로 미생물이 지배하는 순환입니다.
이러한 다양한 형태의 질소를 진정으로 이해하면 하수 처리 시스템의 많은 현상을 이해하는 것이 더 쉬워집니다.
예를 들어
암모니아성 질소는 왜 갑자기 증가하는가?
아질산염이 축적되는 이유
총질소가 항상 기준을 충족하기 어려운 이유
많은 운영 문제에 대한 답은 실제로 이러한 '질소 변화'에 숨겨져 있습니다.