[AMX] A high-rate and stable nitrogen removal from reject water in a full-scale two-stage AMX ® system

 

저자명 : Minki Jung, Taeseok Oh, Daehwan Rhu, Jon Liberzon, S. Joh Kang, Glen T. Digger and Sungpyo Kim

발행정보 : Water Science and Technology, [2021]

❏ 실험목적

- 70㎥/d 용량의 two-stage AMX® 시스템에서 장기간의 실제 반류수 처리 성능 확인

- 부분아질산화조(PN-AGR)에서의 부분아질산화 효율 평가 및 그래뉼 형성 확인

- 아나목스조(A-MBBR)에서의 아나목스 활성도 확인

❏ 실험재료 및 실험방법

- two-stage AMX® 시스템에서 부분아질산화 단계에서는 에어리프트 형태의 반응조(AGR, 9㎥, 3조)와 아나목스 단계에서는 유동상 생물막 반응조(MBBR, 18㎥, 2조)를 이용

- 평가를 위해 부산 G 하수처리장 반류수(하수슬러지 혐기성소화 탈리액) 사용

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❏ 결과 및 토의

○ 부분아질산화조(PN-AGR) 장기간 운전 성능

- Phase Ⅰ. 짧은 침전시간(20분)을 적용하여 높은 침강성을 갖는 그래뉼을 부분아질산화조에 유지시켜 높은 질소용적부하율(2.0kgN/㎥/d)을 달성함. 이때, 평균 아질산/암모니아 비율은 1.1로 나타남

- Phase Ⅱ. 긴 침전시간(30분)을 적용하여 MLSS 농도를 5,600mg/L까지 증가시켜 높은 질소용적부하율(3.1kgN/㎥/d)을 달성함. 이때, 평균 아질산/암모니아 비율은 1.04로 나타남

- 부분아질산화조의 질소용적부하율은 기존의 바이오필름 형태(1.76kgN/㎥/d)보다 1.8배, 부유성 형태(1.2kgN/㎥/d) 보다 2.6배 높은 수치를 나타냄

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○ 아나목스조(A-MBBR) 장기간 운전 성능

- Phase Ⅰ. 1.85kgN/㎥/d의 질소용적부하율로 운전되었고, 이때 질소 제거효율은 87.2%을 나타내어 질소제거율(NRR)은 1.62kgN/㎥/d를 달성함

- Phase Ⅱ.높은 질소용적부하율(4.5kgN/㎥/d) 조건과 6.9시간의 수리학적 체류시간 조건(HRT)으로 90일 간 운전하였을 때, 질소 제거효율은 86.8%을 나타내어 질소제거율은 3.91kgN/㎥/d를 달성함

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- SAA는 0.29kgN/kgVSS-d로 나타났으며 상업화된 Single-stage PN/A 공정보다 높게 나타남

- Single-stage PN/A 공정에서도 비슷한 SAA를 달성할 수 있지만 DO 농도를 매우 낮게 제어해야함. 반면에, Two-stage AMX 시스템에서는 부분아질산화조와 아나목스조를 분리하여 DO 농도를 매우 낮게 유지할 수 있음

○ Two-stage AMX의 질소제거율

- 질소용적부하율 1.86kgN/㎥/d에서 안정적으로 운전되었고, 이는 상업화된 single-stage PN/A 공정보다 1.8배 높은 질소용적부하율을 달성함

○ Trouble shooting : 높은 유입 TSS

- 탈수 시설 문제로 인해 유입 TSS 농도가 급격하게 증가함. 그 결과 부분아질산화조의 평균 MLSS는 3배 증가하였고 아질산/암모니아 비율은 0.58로 감소함

- 아나목스조 보호를 위해 부분아질산화조로부터 유입을 중단시키고, 짧은 침전시간 조건으로 부분아질산화조를 운전한 결과 3일 만에 MLSS 농도와 아질산/암모니아 비율이 정상화됨

❏ 결론

- Two-stage AMX 시스템을 2년 간 성공적으로 운전하였고, 평균 질소용적부하율 1.86kgN/㎥/d와 질소 제거효율 86.9%를 달성함

- Two-stage AMX 시스템은 부분아질산화조와 아나목스조의 분리를 통해 짧은 수리학적 체류시간과 함께 높은 질소 용적부하율에서 안정적인 운전 성능을 나타냄

 
 
논문21 bktAMX