하수 중 질소 제거는 환경 보호와 수질 개선을 위해 중요한 과정 중 하나입니다. 일반적으로 하수 처리 공정에서 암모니아성 질소(NH3-N) 및 질산성 질소(NO3-N)의 형태로 존재하며, 이러한 질소 화합물을 효과적으로 제거하여 배출시켜야 수계의 보호와 부영양화를 방지 할 수 있습니다. 질소 제거는 주로 다음과 같은 과정을 통해 이루어집니다.
생물학적 질소 제거 (Biological Nitrogen Removal)
생물학적 질소 제거과정은 주로 아래 두 가지 과정으로 나뉩니다.
- 질산화(Nitrification)
먼저 암모니아성 질소(NH3-N)를 질산성 질소(NO3-N)로 산화시키는 작용이 일어납니다. 이 과정은 호기 조건 (DO 2.0mg/L 이상) 에서 Nitrosomonas, Nitrobacter과 같은 독립영양 미생물에 의해 수행됩니다. 이러한 질산화 미생물은 수온과 SRT에 따라 활성도가 상이하므로 수처리 시 조절할 수 있는 인자는 적절히 조절하여야 한다
- 탈질산화(Denitritification)
다음으로, 질산화된 질산성 질소(NO3-N)를 질소 기체(N2)로 탈질시키는 과정이 진행됩니다. 이 환원 단계는 용존산소가 거의 없는 무산소 조건(DO 0.5mg/L 이하)에서 통성혐기성 미생물에 의해 수행됩니다.
활성 오존 처리 (Activated Sludge Process)
활성 오존 처리는 미생물을 이용하여 질소를 제거하는 또 다른 방법입니다. 오존을 하수에 주입하여 미생물의 활성 균을 증가시키고, 이들 균이 질소화합물을 제거합니다.
화학적 질소 제거 (Chemical Nitrogen Removal)
화학적 질소 제거는 화학 처리 과정을 통해 질소를 제거하는 방법입니다. 주로 질소를 질산염 형태로 변환한 후 이를 흡착제나 침전제를 사용하여 제거합니다.
이러한 과정들은 하수 처리 시설에서 질소 제거를 위해 사용되며, 이를 통해 물 환경을 개선하고 오염을 감소시킵니다. 만약 질소가 제대로 처리되지 않고 방류 된다면 조류의 성장에 좋은 영양분이 되어 부영양화를 야기할 수 있다. 뿐만 아니라 취수원으로 흘러 들어간 질산성 질소의 영향으로 정수장에서 염소소독제의 양을 과대하게 사용할 수 있다. 따라서 질소의 적절한 제거는 물질 순환 및 환경 보호에 중요한 역할을 합니다.