Effects of Ammonia Loading on Nitrification and Nitrite Build-up in an Activated Carbon Fluidized Bed Biofilm Reactor

암모니아 부하가 활성탄 유동상에서의 질산화 및 아질산 축적에 미치는 영향

The effects of ammonia loading on nitrification, especially on nitrite build-up, in an activated carbon fluidized bed reactor were investigated by increasing the ammonia loading rate stepwise from 0.1 to $7.5kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$. Although effluent nitrite concentration and nitrification efficiency fluctuated at the loading rates above $1.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$, an average nitrification efficiency of 90% was achieved. Nitrite build-up began at an ammonia loading rate of $l.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$, at which the free ammonia concentration was estimated to be above 1 mg/L. During the nitrite build-up, the ratio of influent $NH_3-N$ concentration to the DO concentration of the reactor liquor and the ratio of effluent $NH_3-N$ concentration to the DO concentration of the reactor liquor was measured to be above 100 and 2, respectively. Considering the advantages of nitritation/denitrification, a fluidized bed reactor could be an effective means for biological nitrification of wastewaters with high ammonia concentration.

본 연구는 활성탄 유동상 반응조의 암모니아 부하를 $0.1{\sim}7.5kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$의 범위에서 단계적으로 증가시키면서 암모니아 부하가 질산화 효율 및 아질산성 질소의 축적에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수행되었다. 실험 결과, $1.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$ 이상의 암모니아 부하에서는 처리수의 아질산성 질소 농도 및 질산화 효율이 변동하였지만 평균 90%의 질산화효율을 나타내었으며, 유리 암모니아성 질소의 농도가 1 mg/L 이상으로 측정되었던 $1.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$의 암모니아 부하부터 아질산성 질소의 축적이 시작되었다. 아질산성 질소가 축적되었던 기간에는 유입수의 암모니아성 질소 농도와 반응조내의 용존산소 농도 간의 비가 100 이상이거나 처리수 $NH_3-N$ 농도와 반응조 DO 농도 간의 비가 2 이상이었다. 결론적으로, 활성탄 유동상 반응조는 고농도로 암모니아성 질소를 함유하는 폐수의 생물학적 질산화에 효과적이며, 아질산화-탈질에도 유려할 것으로 판단된다.