생물학적수처리의 혁신 A2O 공정
A2O 공정은 하수처리 공정에서 널리 사용되는 생물학적 처리방법 중 하나입니다. A2O 공정은 하수 내에 있는 질소와 인을 동시에 제거하는 것을 목적으로 개발되었습니다. 특히 질소와 인의 고농도로 인한 수질 오염 문제를 해결하는데 큰 효과를 발휘합니다. 오늘은 A2O 공정에 대해 간단하게 알아보도록 하겠습니다.
A2O 공정의 개발 과정
1.A2O 공법은 1950년대에 유럽에서 최초로 연구되었습니다. 생물학적으로 질소를 처리하는 공정을 개발한 것입니다. 1957년에 Wuhrmann은 암모니아성 질소를 질산성 질소로 질산화 시켜 탈질하여 질소를 제거하는 방법을 고안해냈습니다.
2.1960년대에는 탈질조에 외부 탄소원으로 메탄올을 첨가하여 탈질 반응을 원활하게 이뤄지게 하는 공정을 개발하였습니다.
3.1962년 미국에서는 탈질조를 호기조 전단에 설치하여 호기조에서 질산화 된 MLSS를 탈질조로 내부순환시켜 메탄올 대신 유입수 내 존재하는 유기물을 사용하여 처리하는 방법을 알아냅니다.
4.드디어 1960년대 후반 2차 침전지의 인산염인의 농도가 폭기조 유출수의 인산염인 보다 높다는 사실을 알게되었고 슬러지가 혐기성 상태에서는 인을 방출하고 호기성 상태에서는 과잉섭취가 일어나는 현상을 발견하였습니다.
5.A2O공정은 이런 과정을 통해 개발해낸 생물학적 질소 인 제거 공정이라고 보시면 됩니다.
A2O 공정이란 무엇일까?
A2O 공법은 (Anoxic-Aerobic-Oxic)을 의미하는 단어입니다. 공법을 매우 직관적으로 표현했다고 볼 수 있습니다.
1. Anoxic (무산소 단계)
A2O에서 Anoxic 즉, 무산소조를 의미합니다. Anoxic의 주 목적은 질소제거입니다. 무산소조에는 산소는 없지만 하수 속의 질산염이 존재합니다. 질산염은 혐기성 박테리아에 의해 산소가 없는 환경에서 질소 가스로 변환됩니다. 이 과정을 탈질화라고 합니다. 탈질화 과정을 통해 질산염을 질소가스(N2)로 만들어 대기 중으로 제거합니다.
2.Aerobic(호기성 단계)
호기성 상태에서는 충분한 산소가 존재하기 때문에 질산화가 진행됩니다. 암모니아성 질소가 산소를 이용하여 질산화합니다. 질산화 된 암모니아성 질소는 질산염의 형태로 존재하게 됩니다. 질산화 외에도 중요한 반응이 이뤄지는데요, 인 과잉 흡수 입니다. A2O는 질소와 인을 동시에 제거하는 공법이기 때문에 인 과잉 흡수는 매우 중요한 과정이라고 할 수 있습니다.
3.Oxic(혐기성 단계)
혐기성 상태에서는 인 방출이 이루어집니다. PAOs라는 미생물은 혐기성 조건에서 내부에 축적했던 인산염을 분해하여 외부로 방출하게 됩니다. 동시에 유기물을 분해하면서 ATP(아데노신 삼인산)을 생성합니다.
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A2O 공정의 장점
1. 질소 인 동시 제거
A2O 공정은 질소와 인을 동시에 제거할 수 있는 공정입니다. 수처리 분야에서 일을 하다 보면 가장 관리자를 힘들게 하는 것이 질소와 인이라고 볼 수 있습니다. A2O 공법은 이런 골칫거리를 동시에 제거해주는 공법입니다.
2.효율적인 에너지 사용
A2O 공정은 다른 하수처리 방식에 비해 에너지 사용이 효율적입니다. 일반적으로 하수처리장에서 사용되는 에너지 비용 중 큰 비중이 송풍기에 사용하는 전력량입니다. A2O공정은 DO를 실시간으로 확인하면서 최적의 DO 농도를 유지할 수 있기 때문에 전력사용량을 최적화 할 수 있습니다.
A2O 공정의 단점
1.혐기성 공정의 중요도가 높다.
실제 현장에서 혐기조나 무산소조의 용존산소가 높아 문제가 되는 경우가 많습니다. 혐기성 공정에서는 매우 낮은 DO를 유지해야 하는데, 여러가지 이유로 인해 적정 DO를 유지하지 못하는 곳이 많이 있습니다. 이 경우에 인제거 효율이 크게 감소하여 처리수의 수질이 불량해질 수 있습니다.
2. 유기물 부하 변동에 취약
무산소조에서 유기물을 사용하여 탈질과정을 거치게 됩니다. 이 경우에도 유기물이 충분하지 않으면 질소제거 효율이 감소할 수 있습니다. 하지만 유입수 내 유기물 양을 조절하는 것은 불가능하다고 볼 수 있습니다. 그렇기 때문에 인위적으로 메탄올 등의 대체 탄소원을 제공해 줄 필요가 있습니다.