Biogas Water Filter Nitrogen Removal Process

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Biogas, 수질 안정, 물의 정화 관련 정보

질산화 작용 nitrification

질소함량이 물속에 과하게 존재하면,
녹조현상이 매우 심하게 발생하고
용존산소량를 고갈시켜 물고기의 대량 폐사를 
초래할 수 있다.

우리가 살고 있는 도시에
가장 보편적으로 질소가 물속으로 유입되는
방식은
1. 우리의 오줌
2. 가공된 음식(햄버거, 감자칩 등등)
3. 세척용 화학약품
4. 산업 화학 물질
등이 있다.
질소의 형태도 다양해서 어떤 형태이냐에 따라
각기 다른 종류로 구분한다.
- 암모니아 질소 ammonia nitrogen
- 아질산염 질소 nitrite nitrogen
- 질산성 질소 nitrate nitrogen
- 유기성 질소 organic nitrogen

유기성 질소중 하나인 오줌은
물에 닿자마자 가수분해 된다.
암모니아 NH3 를 -> 이온화 형태인 암모늄 NH4+
으로 가수분해 된다.

암모늄은 독립 영양 세균으로
종속 영양 세균의 반대 개념인데,
특정 화학반응 또는 광 에너지를 이용하여
CO2에서 유기화합물을 합성하는 능력을
가지며 무기화합물만의 배지로 완전히
생활하여 증식하는 세균.

다른말로 빛이나 무기원소로 부터
획득한 에너지를 사용하여 무기물(CO2)을
유기물로 고정하는 박테리아.

이 NH4+ 는 암모늄 ammonium 을 
아질산염 NO2 nitrite 으로 그리고 다시 
아질산염을 질산염 NO3 nitrate 로 
다양한 생물학적 진행 과정을 거쳐서 바꾼다.
이를 질산화 작용 nitrification 이라고 한다.

위의 과정을 담당하는 세균들을 질화균 nitrifier 
이라고 하는데, 
토양과 수중에 존재하는 호기성균의 일종으로
암모니아를 산화해서 얻은 에너지로 탄산 가스를
탄소원으로 해서 세포 합성을 실행하는 균이다.
아질산에 산화하는 아질산균과 
질산에 산화하는 질산균이 있다.

종속 영양 세균 hetetrophic bacteria 은
탈질소 세균들이 아질산염 분자에 붙어있는 
호흡을 위한 산소를 사용하여
번식 할 수 있다.
이 결과로 질소 기체가 생성된다. 
이 질소 기체는 다시 대기로 올라간다.

기체 형태의 암모니아와 이온화 형태의 암모니아
의 평균 분포는 PH에 따라 매우 예민하게 변한다.

물이 산성에 가까울수록 이온화 형태의 암모니아의
분포가 높아지고, 염기성에 가까울수록 기체 형태의
암모니아가 높아진다.

버려진 물은 대게 6~9 사이의 PH를 가지고 있기에
대부분 이온화된 암모니아의 형태를 가지고 있다.

질산화 작용은 독립 영양 세균을 통해
촉진되는데, 독립 영양 세균은
이산화탄소 무기물로 부터 탄소를 흡수한다.
알칼리성 중탄산염 식물이 이과정을 설명하기에
적합한 케이스이다.

종속 영양 세균은 유기물을 사용함으로써
탄소를 흡수하는데, 사람과 동물이 이에 
해당한다. 

종속 영양 세균에 비해, 
독립 영양 세균은
버려진 물의 정화 처리 과정에서
성장 및 개체수를 유지하는데에 더 많은 시간이
소요된다.

질산화 과정에서 얼마나 많이 질화균들이
번식하는가는 물의 온도와 용존산소량에 따라
변한다.
질화균들은 따듯한 온도에서
PH 6.8~7.5 사이에서 잘 번식하고
용존산소량이 없으면 활동하지 않는다.


여과싸이클
탈질화
모스볼

성장이 빠른, 질산염 소비 속도가 높은 수초
검정말 아나카리스
하이그로필라
붕어마름
나자스말
루드위지아류
워터카나민
워터바코바

여과싸이클의 탈질화 까지 이루어지면
부상수초가 먹을 영양분이 없어 죽는 현상을 보고
수질 체크를 하기도 함

나자스말은 엄청난 광합성 능력으로
기포를 발생시킴 산소 공급
물 위에 띄워두면 알아서 아래로
뿌리를 내림

반얀나무는 지하에 물을 저장함
기공 증산작용 공변세포
잎의 엽록체가 빛에너지를 포도당에 저장하는 기능
포도당은 물에 잘 녹음
식물은 너무 잘 녹는 포도당의
형태를 유지하기위해 녹말로 만듬

뿌리에 녹말을 저장하는 식물은
고구마 무 당근
감자는 줄기에 녹말 저장
양파는 포도당 형태를 잎에 저장
녹말을 분자 2개로 떼어내면 설탕이 됨
콩 깨 등은 단백질 형태로 저장
과일 열매에는 포도당
물이 이동하는 물관
영양분이 이동하는 체관
산화와 환원은 동시에 일어난다


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