Removal of Nitrate in Groundwater by Carbon Source Injection

Abstract

국내 지하수에서 주로 검출되는 오염물질 중 하나인 질산성 질소는 재래 수처리 기술로 처리가 용이하지 않고, 먹는물의 질산성 질소 농도가 높으면 유아에게 청색증을 유발하고, 발암을 유발할 수 있다.1) 질산성 질소를 처리하기 위해 역삼투, 이온교환, 흡착, 생물학적 공정 등이 이용되고 있다.2) 역삼투, 이온교환 등의 공정은 높은 질산성 질소 제거율이 보고되었지만, 높은 시설 설치 및 운영비가 요구되고, 부산물이 생성되는 것과 같은 문제가 있다.2) 생물학적 공정을 이용한 질산성 질소의 처리는 부산물이 생성하지 않고, 안정적으로 질산성 질소를 제거할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 탄소원 주입에 따른 실재 지하수에 존재하는 미생물의 질산성 질소 제거 촉진을 평가하기 위하여, 대상 지하수에 존재하는 미생물과 탈질 미생물인 Paracoccus Denitrificans.를 이용하여 질산성 질소 저감능을 평가하였다. 이를 위해, 경기도 Y지역의 질산성 질소(63.8 mg NO3/L)로 오염된 지하수를 채취하여 모델 용액으로 사용하였으며, 미생물 배양 전, 혐기조건을 위해 제조한 배지에 N2 gas를 퍼징한 뒤 접종하였다. 미생물 생장을 위한 탄소원으로는 Succinate, Acetate, Fumarate을 이용하였다.3) 탄소원 주입량은 미생물의 대사과정을 화학양론적으로 표현한 Energetics Model을 기반으로 하는 MbT-Tool을 이용하여 주입량을 결정하였다.4) 특히 탈질 미생물이 Succinate을 탄소원으로 이용한 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 탈질 효과가 8배 높은 것을 확인하였다(Figure 1). 또한 각 세 종류의 탄소원 주입 후, 시간별로 미생물 성장도 및 활성도, 질산성 질소 농도, Total Organic Carbon 등을 측정하여 탈질에 가장 효과적인 탄소원을 도출하였다.