Effects of Initial Concentration of Ammonium Ion and Active Nitrifiers on Nitrification

암모늄 이온 및 질산화균의 초기 농도가 질산화에 미치는 영향

The effect of initial concentration of ammonium ion ($N_0$) and active nitrifiers ($X_0$) on nitrification was examined by continuous monitoring of the ammonium removal rate. The concentration of the active nitrifiers in the culture sludge, measured by the oxygen uptake rate (OUR), was found to be 42.8% of the culture sludge. Experiments were carried out under different ratios of $N_0/X_0$, viz., 0.025 to 0.493. The results from this study show that the oxidation rate was similar under the same $N_0/X_0$ ratio despite different initial concentration of ammonium ion ($N_0$) and active nitrifiers ($X_0$). Moreover, the Contois kinetic expression which includes biomass concentration, was found to describe the mechanism behind nitrification process. The ammonium oxidation rate ($q_{Nmax}$) and half saturation constant per unit activated nitrifiers ($K_N{^{\prime}}$) were theoretically determined using the Contois expression. These values were found to be 4.32 gN/gVSS/day and 0.013 gN/gVSS respectively.

본 연구는 생물학적 질산화 공정에서 암모늄 이온과 활성을 가진 질산화균의 초기 농도가 질산화에 미치는 영향을 확인하고, 이에 따른 동역학식을 제시하고자 하였다. 먼저 실험에 이용된 슬러지의 질산화균 농도는 미생물 호흡률 실험으로 측정하였는데, 배양된 슬러지 중 42.8%가 활성을 가진 질산화균으로 나타났다. 암모늄 이온과 질산화균의 초기 농도를 달리하여 $N_0/X_0$비가 0.025~0.493의 조건에서 잘산화 실험을 실시하였으며, 이를 통해 암모늄 이온과 질산화균의 농도가 상이하더라도 $N_0/X_0$ 비가 동일할 경우 암모늄 산화율이 동일함을 확인하였다. 또한 $N_0/X_0$ 비와 비기질이용율의 관계는 Contois 형태의 관계식으로 표현되었으며, 최대 비암모늄산화율($q_{Nmax}$)은 4.32 gN/gVSS/day, 반 포화속도 상수($K_N{^{\prime}}$)는 0,013 gN/gVSS인 것으로 확인되었다.