This study was focused to find how each factors effect on the biological nitrification in wastewater treatment under high ammonia nitrogen concentration. Batch reactors in aerobic conditions were used to test the treatment efficiency of mixed liquor, nightsoil and piggery wastewater. The results are summeried as follows; Initial ammonia nitrogen concentration and pH were the direct influencing factors of nitrite build-up. More than 250 mg NH$_{4}$$^{+}$ - N/L in initial concentration built up nitrite and then the inhibition rate to Nitrobacter was above 70 percentage. And maximum nitritation rate was showed at pH 8.3 and nitrification could be completely achieved by pH control. Temperature and dissolved oxygen were the indirect influencing factors of nitrite build-up. These were a great effect on the activity of nitrifying microbes and ammonia nitrogen removal. Maximum nitritation rate was showed at 30 $\circ $C. The effect of DO concentration was negligible at more than 3 mg/L.
Partial nitrification blocking of the oxidation of nitrite ($NO_{2}^{-}$) to nitrate ($NO_{3}^{-}$) has cost-efficient advantages such as lower oxygen and organics demand for nitrification and denitrification, respectively. A nitrifying membrane bioreactor of submerged type was operated for the treatment of synthetic ammonium wastewater with the purpose of nitrite build-up without affecting the efficiency of ammonium oxidation. A high ammonium concentration (1,000 mg/l) was completely converted to nitrate at up to 2 kg $N/m^3$ day under sufficient aeration. The control of pH under sufficient aeration was not a reliable strategy to maintain stable nitrite build-up. When the dissolved oxygen concentration was kept at 0.2-0.4 mg/l by adjusting the aeration rate, about 70% of nitrite content was obtained with ammonium oxidation efficiency higher than 93%. The increase of suction pressure due to membrane fouling was not significant under lowered aerating environment over a 6-month period of operation. The composition of nitrifier community, including relative abundance of nitrite oxidizers in a nitrite-accumulating condition, was quantified by fluorescence in situ hybridization analysis.
The purpose of this study was to investigate the nitrification characteristics of biological aerated filter (BAF) packed with ceramic media, especially focusing on nitrite build-up during nitrification. When increasing the nitrogen load above $1.63kgNH_4{^+}-N/m^3{\cdot}d$, ammonium removal efficiency decreased to less than 60% and the nitrite ratio ($NO_2{^-}-N/NO_x-N$) of higher than 75% was achieved due to the inhibitory free ammonia (FA, $NH_3-N$) concentration and oxygen limitation. FA inhibition, however, is not recommended strategy to promote nitrite build-up since FA concentration in the reactor is coupled with decreased ammonium removal efficiency. Nitrite ratio in the effluent was also affected by aeration rate and influent ammonium concentration. Ammonium oxidation was enhanced at a higher aeration rate regardless of influent ammonium concentration but, the nitrite ratio was dependent on both aeration rate and influent ammonium concentration. While a higher nitrite ratio was obtained when BAFs were fed with $50mgNH_4{^+}-N/L$ of influent, the nitrite ratio significantly decreased for a greater influent concentration of $200-300mgNH_4{^+}-N/L$. Taken together, aeration rate, influent ammonium concentration and FA concentrations kept in the BAF were found to be critical variables for nitrite accumulation in the BAF system.
본 연구는 활성탄 유동상 반응조의 암모니아 부하를 $0.1{\sim}7.5kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$의 범위에서 단계적으로 증가시키면서 암모니아 부하가 질산화 효율 및 아질산성 질소의 축적에 미치는 영향을 파악하기 위하여 수행되었다. 실험 결과, $1.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$ 이상의 암모니아 부하에서는 처리수의 아질산성 질소 농도 및 질산화 효율이 변동하였지만 평균 90%의 질산화효율을 나타내었으며, 유리 암모니아성 질소의 농도가 1 mg/L 이상으로 측정되었던 $1.8kg\;NH_3-N/m^3{\cdot}day$의 암모니아 부하부터 아질산성 질소의 축적이 시작되었다. 아질산성 질소가 축적되었던 기간에는 유입수의 암모니아성 질소 농도와 반응조내의 용존산소 농도 간의 비가 100 이상이거나 처리수 $NH_3-N$ 농도와 반응조 DO 농도 간의 비가 2 이상이었다. 결론적으로, 활성탄 유동상 반응조는 고농도로 암모니아성 질소를 함유하는 폐수의 생물학적 질산화에 효과적이며, 아질산화-탈질에도 유려할 것으로 판단된다.
An intermittently-aerated, intermittently-decanted single-reactor process (KIDEA process : KIST intermittently decanted extended aeration process) was applied for nitrogen removal from wastewater. Synthetic wastewater with chemical oxygen demand (COD): nitrogen (N) ratio of approximately 5.25: 1 was used. The average COD removal efficiency reached above 95%, and under optimal conditions nitrogen removal efficiency also reached above 90%. This process consisted of 72 minute aeration, 48 minute settling and 24 minute effluent decanting with continuous feeding of influent wastewater from the bottom of the reactor, and did not require a separate anoxic mixing-phase. In this process, nitritation ($1^{st}$ step of nitrification) was induced but nitratation($2^{nd}$ step of nitrification) was suppressed. Main factors responsible for the accumulation of nitrite ion in the experimental condition were free ammonium and dissolved oxygen. This condition of nitrite build-up accelerated by continuous feed flow in the bottom of the KIDEA reactor because of high concentration of ammonia nitrogen in the influent. This research provides one of answers to control nitrate build-up.
암모니아의 질산염으로의 산화는 2개의 산화과정으로 구분된다. 나이트로좀머나스(Nitrosomonas)에 의한 암모니아의 아질산염으로의 산화와 나이트로박터(Nitrobacter)에 의한 아질산염의 질산염으로의 산화이다. 아질산염 축적 과정을 거치는 질소의 제거는 포기를 위한 에너지의 절약, 탈질과정에서 투입되는 유기물의 절약 및 발생되는 슬러지의 양을 감소시킬 수 있는 다양한 장점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 아질산염 축적의 조건들을 찾기 위해 막분리 장치를 장착한 생물분리막 반응조(MBR)가 사용되었다. 생물 분리막 반응조는 성장속도가 늦어 쉽게 유실되어질 수 있는 독립영양 질산화 박테리아를 반응조내 충분히 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 반응조내 용존산소와 암모니아의 농도를 변화시키며 아질산염 축적의 영향인자들을 조사하였다. 연구의 결과로 반응조내 높은 암모니아 농도는 아질산염 축적을 시작하는데 매우 효과적이었으며, 이러한 효과는 반응조내 낮은 용존산소 농도가 동시에 존재할 시 더욱 강화되었다. 낮은 용존산소 농도 $c'_{O2}<0.3$$mgL^{-1}$$O_2$와 높은 암모니아 농도 $c_{NH3}=6.3\sim14.9$$mgL^{-1}$$NH_3N$에서 아질산염 축적율 74%에 달성될 수 있었다. 특히 아질산염 축적이 많은 연구자들이 제시하는 것처럼 생물막 반응조에서 뿐만 아니라, MBR 반응조에서도 일어날 수 있음을 밝힌 것은 본 연구의 중요한 성과라 할 것이다.
Kim, Young-Hee;Ahn, Sang-Jun;Park, Hyun-Geoun;Lee, Chun-Sik
Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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제4권2호
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pp.79-84
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2000
The photodegradation of benzene was studied in an aqueous solution using a medium pressure Hg-lamp. In this study, persulfate, nitrate, nitrite, chloride, and sulfate ions were all tested as sensitizers. The persulfate, nitrate, and nitrite ions exhibited a sensitizing effect in the photodegradation of benzene, whereas no detectable effects were observed with the sulfate and chloride ions. When nitrite ions were used as the sensitizer, the photodegradation of benzene ran through a maximum value and thereafter decreased with an increasing nitrite concentration. The resulting build-up of nitrite ions seemed to scavenge the hydroxyl radicals. When nitrite ions were present along with persulfate ions, the photodegradation of benzene was inhibited.
Biological nitrate removal from groundwater was investigated in the biofilters packed with both gravel/sand and plastic media. Removal of particles and turbidity were also investigated in the 2-stage biofilter system consisted of biofilter and subsequent sand filter. In the single biofilter packed with gravel and sand, nitrate removal efficiency was dropped with the increase of filtration velocity and furthermore, nitrite concentration increased up to 3.2 mg-N/L at 60 m/day. Denitrification rate at the bottom layer below 25 cm was faster 8 times than upper layer in the up-flow biofilter. Nitrite build-up, due to the deficiency of organic electron donors, occurred at the upper layer of bed. Besides DO concentration and organic carbon, contact time in media was the main factor for nitrate removal in a biofilter. The most of the effluent particles from biofilter was in the range from 0.5 to $2.0{\mu}m$, which resulted in high turbidity of 1.8 NTU. However, sand filter followed by biofilter efficiently performed the removal of particles and turbidity, which could reduce the turbidity of final filtrate below 0.5 NTU. Influent nitrate was removed completely in the 2-stage biofilter and no nitrite was detected.
For an integrated nitrification-denitrification process, nitrite formation in the aerobic stage leads to big savings. Dissolved oxygen concentration, temperature, pH and free ammonia concentration have been meet for nitrite accumulation. Also their effects over the ammonia oxidizers and nitrite oxidizers have been studied. Dissolved oxygen limitation and free ammonia inhibition led to slow nitrification and nitrite build up. In this study batch kinetics of ammonium and nitrite oxidations were performed with free ammonia accumulated nitrifiers. From the results it is likely the nitrite oxidizers are inhibited by oxygen limitation rather than free ammonia.
수용액에서 벤젠의 광증감 분해반응을 증감제로서 과황산 이온, 질산 이온, 아질산 이온, 황산 이온, 연소 이온을 이용하여 수행하였다. 과황산 이온, 질산 이온 및 아질산 이온은 벤젠의 광산화 분해 반응에서 증감효과를 나타내었으나, 황산 이온 및 염소 이온은 증감효과를 나타내지 못하였다. 아질산 이온의 경우 농도가 증가함에 따라 벤젠의 광증감 분해반응 효율은 증가하다가 다시 감소하는 경향을 보였으며, 이는 생성된 ${\cdot}OH$라디칼이 아질산 이온에 의해 소멸되기 때문인 것으로 생각된다. 또한 아질산 이온은 다른 이온과 공존할 때 벤젠의 광증감 산화분해 반응을 저해하는 것으로 나타났다. 반응 중간생성물로는 phenol과 biphenyl이 확인되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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