Abstract
The effects of organic supplement (acetate) and dissolved oxygen concentration on the nitrification rate of wastewater were investigated in the 27.7 L pilot-scale airlift biofilm reactor with the granular activated carbon media of 0.613 mm diameter. The ammonium oxidation rate increased stepwise up to 5 kg N/㎥$.$d at the riser air velocity of 0.063 m/s, when the air velocity and the ammonium loading rate were raised alternately. The nitrite build-up was observed during the early stage of the biofilm formation, which disappeared after the reactor operation of 128 days. As increasing the organic loading rate, the organic oxidation rate increased up to 25.0 kg COD/㎥$.$d with the removal efficiency of 94% but the oxidation rates of ammonium and nitrite decreased. The oxidation rates of ammonium and nitrite increased with the dissolved oxygen concentrations. When the pure oxygen was sparged, the ammonium oxidation rate was almost five times higher than that with air at the same velocity.
직경 0.613mm 활성탄 입자를 생물입자 담체로 사용한 공기리프트 생물막 반응기를 폐수 질화에 적용하여 생물막을 형성시켰다. 공기유속과 암모니움 부하속도(유입수 유량)를 순차적으로 증가시키어 반응기 운전 약 130일 만에 140um 두께의 생물막을 형성시켰다. 온도 3$0^{\circ}C$ 및 상승관 공기유속 6.3cm/s에서 5.0 kg N/㎥.d의 암모니움 산화속도를 얻었다. 생물막 형성 초기에는 암모니움 산화 균주가 주로 형성되어 아질산 축적이 발생하였으며 아질산 완전 산화되었다. 유기물 부하율을 증가시킴에 따라 COD 제거속도는 증가하여 26.6 kg COD/㎥.d의 부하율에서 25.0 kg COD/㎥.d의 제거속도를 보여 94%의 제거효율을 보였다. 반면에 COD 제거속도가 증가함에 따라 암모니움 및 아질산 산화속도는 감소하였다. 특히 약 11 kg/㎥.d 이상의 COD 제거속도에서 많은 종속영양균주 과잉 슬러지가 반응기 액상에서 관찰되었으며 암모니움 및 아질산 산화속도는 COD 제거속도가 증가함에 따라 급격히 감소하였다. 용존산소가 물질확산 저항을 적게 받는 반응기 액상 부유 유기물 산화 균체에 의해 우선적으로 이용되어 반응기 액상 농도가 낮은 값을 보여서 물질확산 저항이 크게 작용하는 생물막에 주로 존재하는 질화균체에 의해 적게 사용된 것으로 생각된다. 이러한 결과는 종속영양균주의 반응기 액상 부유 생장이 생물입자 생물막에서의 독립영양균주 생장에 의한 질화에 유리하다는 제안과 일치하지 않는다. 용존산소 농도를 증가시킴에 따라 순수질화에서 암모니움 및 아질산 산화속도는 증가하였으며, 순산소를 사용할 경우 공기를 사용한 경우에 비하여 약 5배의 높은 암모니움 산화속도를 보였다.