Effects of Hydraulic Retention Time and Temperature on Sulfur-utilizing Autotrophic Denitrification

황을 이용한 독립영양탈질에서의 체류시간과 온도의 영향

Experiments for autotrophic denitrification were performed using an upf10w reac1.or packed with sulfur particles as an electron donor. The influent $NO_3{^-}$-N concentration was kept almost constant, but the hydraulic retention time(HRT) and temperature varied. Results of the research showed that the denitrification efficiency and gas generation rate decreased as the HRT and temperature were reduced. During the HRT effect experiment, alkalinities of 3.44~5.71g, with an average of 4.67 g which is close to the theoretical value of 4.57g were consumed for each gram of $NO_3{^-}$-N removed. During the temperature effect experiment, however, the values were 6.58~13.41 g with an average of 9.12 g which is almost twice the theoretical value Denitrification along the length of the reactor appeared to be a first-order reaction with a reaction rate constant of 0.1648/hr. On the other hand, the sulfate generation showed a zero-order reaction with a reaction rate constant of 241/hr. There was some discrepancy in the nitrogen mass balance between the theoretical and measured values, requiring further researches.

전자공여체로 황 입자를 충전시킨 상향류 고정상에서 유입수의 $NO_3{^-}$-N 농도를 일정하게 유지하고 체류시간과 온도를 변화시키면서 독립영양 탈질실험을 실시한 결과, 체류시간 및 온도가 감소함에 따라 처리수의 $NO_2{^-}$-N 및 발생가스의 $NO_2$ 농도가 증가하면서 탈질효율이 악화되고 가스발생량은 감소하였다. 제거된 $NO_3{^-}$-N 1g당 소모된 알칼리도의 양은 실험조건에 따라 차이를 나타내어, 체류시간 영향 실험에서는 3.44~5.71 g. 평균값 4.67 g로 이론값인 4.57 g에 근사하였으나, 온도 영향 실험에서는 6.58~13.41 g, 평균값 9.12g은 이론값의 2배 정도되었다. 제거된 $NO_3{^-}$-N 1 g당 생성된 $SO_4{^{2-}}$의 양은 체류시간 영향 실험에서는 6.99~9.69 g, 평균 8.20 g이었으며, 온도 영향 실험에서는 6.44~8.16 g, 평균 7.51g으로 이론값인 7.54 g에 가깝게 나타났다. 반응조 길이 방향에 따른 탈질은 반응속도상수가 0.1648/hr인 1차반응으로 그리고 황산염 생성은 반응속도상수가 241/hr인 0차반응으로 나타났으며, 온도보정계수는 평균 1.130으로 계산되었다. 그러나 질소수지를 따진 결과 이론치와 실측치간에 큰 차이를 보여 이의 규명을 위한 연구가 요망된다.