생물학적수처리(탈질이 되지 않는 이유)

하수처리장에서 탈질이 잘 되지 않는다면 어떻게 해결할까요?

하수처리장에서 인과 질소를 제거하는 일은 매우 중요합니다. 일반적으로 BOD, TOC가 방류수질기준까지 높아지는 일은 매우 드문 편입니다. SS와 대장균 역시 총인과 총질소에 비하면 그다지 높지 않죠. 또한 SS와 대장균은 상대적으로 해결방법이 명확한 경우가 많습니다. 상대적으로 총 질소와 총인은 수질관리에서 가장 관리자를 힘들게 하는 수질항목이라고 볼 수 있습니다. 

 

1. 탈질이란?

탈질은 질소를 제거하는데 핵심적인 역할로 혐기성 환경에서 NO3가 N2가스로 환원되어 대기중으로 보내는 과정을 말합니다. 탈질 과정은 주로 미생물에 의해 이루어지고 미생물들은 질산염을 산소 대신 전자 수용체로 사용하여 에너지를 얻습니다. 그러므로 산소가 낮은 조건에서만 탈질이 가능합니다. 탈질 과정에서는 메탄올 또는 아세튼산과 같은 유기탄소원들이 필요합니다.

 

2. 탈질이 되지 않는 원인

1) 충분한 유기탄소원이 없을 때

• 미생물은 유기탄소원을 에너지로 사용하기 때문에 탄소원이 충분히 공급되지 않는다면 탈질이 잘 되지 않습니다. 탄소원이 부족한 경우 미생물들은 질산염(NO3)을 효율적으로 사용하지 못하고 질소제거에 어려움이 발생합니다.
• 유입수 내 탄소원을 조절하기는 어렵기 때문에 인위적으로 탄소원 투입량을 늘려 적절한 외부탄소원을 유지해주는 것이 좋습니다.

2) DO가 높을 때

• 앞서 말씀드린 것 처럼 탈질은 혐기성 조건에서 이루어집니다. 그러므로 용존산소가 높으면 탈질 반응이 억제됩니다.
• 탈질이 잘 되지 않는다면 혐기조의 DO를 측정하여 호기성 환경으로 운전되고 있지 않은지 확인이 필요합니다.
• 간혹 규모가 작은 소규모 처리장의 경우 내부반송 되는 과정에서 배관의 낙차가 커 혐기조의 DO가 상승하는 경우도 있습니다.

3) 반응시간 부족

• 탈질은 반응시간이 충분히 필요하기 때문에 체류시간 확보가 필요합니다. 급격하게 유입유량이 늘어나진 않았는지 확인이 필요합니다. 작은 소규모 처리장이라면 장기적으로 저류조를 설치하는 것도 좋은 방안이 될 수 있을 것입니다.
• 탈질조 또는 혐기조의 부피가 부족한 경우 추가로 설치하거나 여건이 되지 않는다면 내부반송을 통해 추가로 탈질을 할 수 있는 환경을 만들어 줄 수 있습니다. 하지만 일반적으로 기존 설계단계 때보다 시간이 지나면서 유입유량이 증가한 경우 증설은 불가피하다고 볼 수 있습니다.

4) 미생물 활성도 저하

• 탈질 과정 역시 미생물에 의해 이루어지므로 온도, pH 등이 적절한지 확인해주어야 합니다. 유기물이 부족하다면 메탄올을 투입하여 미생물 활성도를 높여줄 필요가 있습니다.
• 특히, 환절기에 온도가 변화하면서 미생물들이 적응하는 시간동안 질산화, 탈질화, 총인제거 등이 저해될 수 있습니다.
• 독성물질 등에 의해 미생물이 타격을 받은 경우에도 탈질이 원활하지 않을 수 있습니다. 폐수처리장의 경우라면 주변 관로 점검을 통해 무단방류하고 있는 곳이 없는지 확인하는 것도 좋은 방법입니다. 실제로 비가 올 때마다 생물반응조 상태가 좋지 않아 주변 관로 점검을 통해 특정 기업에서 pH가 매우 낮은 폐수를 방류하여 시에 요청하여 공무원들과 방문한 적도 있습니다.

3. 결론

하수처리장에서 탈질이 원활하게 이루어지지 않을 때는 다양한 원인을 고려해봐야 합니다. 탄소원 부족, 높은 DO, 체류시간 부족, 미생물 활성도 저하 등이 원인이 될 수 있습니다. 평소 미생물 검경 등을 통해 활성도를 파악하고 있는 것이 좋고 이러한 문제를 해결하기 위해서는 메탄올 비치, 송풍량 관리, 폐수처리장은 수시로 관로의 수질을 분석하거나 의심되는 곳에 pH 측정기를 설치하여 독성물질이 유입되고 있지 않은지 등을 판단할 필요가 있습니다.