수처리 분야에서 가장 중요한 부분 중 하나는 수중의 인을 제거하는 것입니다. 인은 어떻게 제거되는 걸까요? 오늘은 수처리 과정에서 인이 제거되는 인 방출과 인 흡수에 대해 알아보도록 하겠습니다.
생물학적 인 제거
생물학적 인 제거는 미생물의 활동을 통해서 이루어집니다. 이 과정에서 매우 중요한 역할을 하는 것이 PAOs라는 미생물입니다. PAOs는 Polyphosphate Accumulating Organisms의 약자입니다. 폴리인산염을 몸 속에 축적할 수 있는 미생물을 말합니다. 생물학적 인 제거는 주로 혐기성(Anaerobic)과 호기성(Oxic)에서 발생하는 미생물 대사과정을 통해 제거됩니다. 크게 미생물이 인을 방출하는 과정과 다시 방출했던 인과 함께 더 많은 양의 인을 흡수하는 두 과정으로 나뉩니다.
1.혐기성 환경 : 인 방출
혐기성 환경에서는 몸 안에 존재하는 폴리인산염을 분해하여 외부로 방출하게 됩니다. 혐기성 조건에서는 가용가능한 인산염의 양이 증가하고 미생물들이 유기물을 분해하기 위해 산소를 사용하지 않습니다. 혐기성균이 유기물을 분해하면서 인을 방출하는 대사과정을 거치게 됩니다.
조건 : 혐기성 환경에서는 산소와 전자공여체가 없는 조건이 유지되어야 원활한 인방출이 이루어집니다.
인방출 과정
1단계 : 산소가 없기 때문에 에너지를 얻기 위해 유기물 흡수
2단계 : 혐기성 상태에서는 에너지 생성 방법이 제한적이므로 인산염을 분해하여 ATP 생성. 이렇게 생성된 ATP를 가지고 생존에 활용
3단계 :생성한 에너지를 통해 PHA라는 물질을 세포내에 축적. 이렇게 축적한 PHA는 인 흡수에 사용되는 에너지 원이 됩니다.
2. 호기성 환경 : 인 흡수 또는 인 과잉 흡수
인 방출이 일어난 후 호기성 환경으로 오게되면 PAO는 산소를 사용하여 에너지를 얻고 방출했던 인을 다시 흡수하는 과정을 거칩니다. 이때 미생물이 다시 폴리인산염을 축적하는 과정에서 기존에 방출했던 양보다 많은 양의 인산염을 흡수하여 세포 내 ATP를 재합성 합니다. 이때 혐기성 조건에서 저장되었던 PHB는 이산화탄소와 물로 산화됩니다.
조건 : 산소가 존재해야 하며, 혐기성 조건에서 충분한 인 방출 과정을 통해 PHA가 축적되었어야 합니다.
인흡수 과정
1단계 : 충분한 산소를 통해 에너지를 생성합니다. 이때 혐기성 환경에서 축적했던 PHA를 분해하여 에너지원으로 사용합니다.
2단계 : 에너지를 생성한 미생물은 방출한 인산염을 다시 폴리인산염으로 변환하여 세포 내에 축적합니다.
3단계 : 이 과정에서 미생물은 방출했던 양보다 많은 양의 인산염을 흡수하게 됩니다.
3. 마무리
오늘은 생물학적 처리과정에서 중요한 인 제거방법에 대해 알아보았습니다. 해당 포스팅을 통해 인 흡수와 인 방출 메커니즘에 대해 이해하시는데 도움이 되었기를 바랍니다. 감사합니다.