본 연구는 연안의 부영양화에 주원인으로 지적되고 있는 비료공장의 질소를 struvite결정화에 의해 제거하였다. Struvite의 결정화는 $MgNH_4PO_4$의 형태로 알칼리성 용액에는 불용성이다. 여천공단내 N 비료화학폐수는 유기물 및 질소의 농도가 각각 330mg/L 및 550mg/L로 질소의 농도가 높고 유기물의 농도가 낮은 폐수로 물리화학적 전처리없이 기존 생물학적 처리 방법으로는 불가능한 실정이다. 실험은 마그네슘원으로 간수와 $MgCl_2$ 및 $Mg(OH)_2$를 이용하였으며 반응시 미치는 물리화학적 영향인자를 검토하였다. 이때 질소의 제거효율은 각각 71, 81 및 83%이었으며 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다. 반응시 최적 pH는 10.5~11이었으며, 교반시간 변화에 따른 반응은 매우 신속히 진행되어 2분만에 완료되었다. 따라서 질소 및 인의 제거시에는 간수 및 $MgCl_2$를 이용한다면 짧은 시간에 높은 제거효율의 기대가 가능하며, 소금제조공정의 부산물인 간수의 이용은 화학약품을 대체하여 보다 경제적인 처리방법이 될 수 있다.
본 연구는 연안의 부영양화에 주원인으로 지적되고 있는 비료공장의 질소를 struvite 결정화에 의해 제거하였다. Struvite의 결정화는 $MgNH_4PO_4$의 형태로 알칼리성 용액에는 불용성이다. 여천공단내 N 비료화학폐수는 유기물 및 질소의 농도가 각각 330mg/L 및 550mg/L로 질소의 농도가 높고 유기물의 농도가 낮은 폐수로 물리화학적 전처리없이 기존 생물학적 처리 방법으로는 불가능한 실정이다. 실험은 마그네슘원으로 간수와 $MgCl_2$ 및 $Mg(OH)_2$를 이용하였으며 반응시 미치는 물리화학적 영향인자를 검토하였다. 이때 질소의 제거효율은 각각 71, 81 및 83%이었으며 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다. 반응시 최적 pH는 10.5~11이었으며, 교반시간 변화에 따른 반응은 매우 신속히 진행되어 2분만에 완료되었다. 따라서 질소 및 인의 제거시에는 간수 및 $MgCl_2$를 이용한다면 짧은 시간에 높은 제거효율의 기대가 가능하며, 소금제조공정의 부산물인 간수의 이용은 화학약품을 대체하여 보다 경제적인 처리방법이 될 수 있다.
In this research, ${NH_4}^+-N$ and ${PO_4}^{3-}-P$ in wastewater were removed by crystallization. Nitrogen and phosphate have been regarded as key nutrients in the eutrophication of rivers and lakes. Struvite, $MgNH_4PO_4{\cdot}6H_2O$, is insoluble in alkaline soluti...
In this research, ${NH_4}^+-N$ and ${PO_4}^{3-}-P$ in wastewater were removed by crystallization. Nitrogen and phosphate have been regarded as key nutrients in the eutrophication of rivers and lakes. Struvite, $MgNH_4PO_4{\cdot}6H_2O$, is insoluble in alkaline solutions. Fertilizer industry wastewater contains organic and nitrogen concentration of 330 mg/L and 550 mg/L, respectively. Nitrogen in this wastewater cannot be treated by conventional biological treatment without physicochemical pretreatment, because nitrogen concentration is relatively high compared to organic concentration. Magnesium ions used in this study were from bittern and commercial magnesium salts of $MgCl_2$ and $Mg(OH)_2$. Bittern obtained as a by-product of seasalt manufacture contains $8,000mg\;Ca^{2+}/L$ and $32,000mg\;Mg^{2+}/L$. Optimum initial pH was 10.5~11.0 and the reaction was complete or done in 2 min. Nitrogen removal efficiency using bittern, $MgCl_2 $ and $Mg(OH)_2$ (as source of $Mg^{2+}$) was 71 %, 81% and 83%. respectively. Phosphate removal efficiency was 99%, 98% and 93%, respectively. Therefore, bittern, $MgCl_2$ and $Mg(OH)_2$ can be efficiently used as $Mg^{2+}$ source for crystallization of nitrogen and phosphate. However, bittern is economically favorable $Mg^{2+}$ source for removing nitrogen and phosphate in wastewater.
In this research, ${NH_4}^+-N$ and ${PO_4}^{3-}-P$ in wastewater were removed by crystallization. Nitrogen and phosphate have been regarded as key nutrients in the eutrophication of rivers and lakes. Struvite, $MgNH_4PO_4{\cdot}6H_2O$, is insoluble in alkaline solutions. Fertilizer industry wastewater contains organic and nitrogen concentration of 330 mg/L and 550 mg/L, respectively. Nitrogen in this wastewater cannot be treated by conventional biological treatment without physicochemical pretreatment, because nitrogen concentration is relatively high compared to organic concentration. Magnesium ions used in this study were from bittern and commercial magnesium salts of $MgCl_2$ and $Mg(OH)_2$. Bittern obtained as a by-product of seasalt manufacture contains $8,000mg\;Ca^{2+}/L$ and $32,000mg\;Mg^{2+}/L$. Optimum initial pH was 10.5~11.0 and the reaction was complete or done in 2 min. Nitrogen removal efficiency using bittern, $MgCl_2 $ and $Mg(OH)_2$ (as source of $Mg^{2+}$) was 71 %, 81% and 83%. respectively. Phosphate removal efficiency was 99%, 98% and 93%, respectively. Therefore, bittern, $MgCl_2$ and $Mg(OH)_2$ can be efficiently used as $Mg^{2+}$ source for crystallization of nitrogen and phosphate. However, bittern is economically favorable $Mg^{2+}$ source for removing nitrogen and phosphate in wastewater.
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제안 방법
5. 12로 변화 시켜 결정화 실험을 행하였다. 이때, 마그네슘 및 인산염의 주입량은 암모니아성 질소의 1 및 0.
본 연구에서는 비료공장의 요소 및 DNT/MNT 공정의 혼합 폐수를 이용하여 인산염의 주입량. pH 및 교반 시간에 대한 영향을 검토하였다. 각 실험에서 간수를 마그네슘원으로 이용하여 대상폐수를 6개의 jar 에 각각 1L씩 넣고 인산염 주입량을 암모니아성 질소 성분의 몰비가 0.
pH 및 교반 시간에 대한 영향을 검토하였다. 각 실험에서 간수를 마그네슘원으로 이용하여 대상폐수를 6개의 jar 에 각각 1L씩 넣고 인산염 주입량을 암모니아성 질소 성분의 몰비가 0.62~0.97로 변화시켜 결정화 실험을 행하였다. 이때 초기 pH는 5N NaOH를 이용하여 11로 조정하였으며, 교반강도 및 시간은 150rpm으로 2분간 반응시켰다.
결정화 반응시간에 대한 영향을 알아보기 위해 pH를 11로 조정하고 간수 3%를 주입하여 실험을 행하였다’ 간수가 주입되기 전 유기물. 질소 및 인의 농도는 각각 333.
결정화시 이용된 마그네슘은 소금 제조공정 후 얻어지는 부산물인 간수를 이용하였으며, 기존에 화학약품으로 이용되는 MgCl2 및 Mg(OH)2와 비교실험을 행하였다.
교반시간의 영향 검토 실험에서는 pH를 11로 조정하여 마그네슘 및 인산염을 상기 pH 영향검토 실험과 같게 주입하고 150rpm으로 하여 반응시간을 30분까지 변화시켜 결정화하였다. 모든 실험에서 반응 후 30분간 침전시켜 각각 jar에서 상등수를 주사기를 이용하여 100ml씩 채취하여 수질분석용 시료로 하였다.
변화시켜 결정화하였다. 모든 실험에서 반응 후 30분간 침전시켜 각각 jar에서 상등수를 주사기를 이용하여 100ml씩 채취하여 수질분석용 시료로 하였다. 결정화 실험 전후 행한 수질분석/항목으로는 암모니아성 질소:.
교반강도 및 시간 둥이다. 본 연구에서는 비료공장의 요소 및 DNT/MNT 공정의 혼합 폐수를 이용하여 인산염의 주입량. pH 및 교반 시간에 대한 영향을 검토하였다.
암모니아성 질소의 농도가 558mg/L인 폐수에 pH를 11로 조정하고 간수 3%를 주입하여 인의 주입량을 800~L200mg/L로 변화시켜 실험을 행하였다. 본 연구에서 마그네슘원으로 이용된 간수에는 마그네슘 뿐만 아니라 칼슘이 8.
12로 변화 시켜 결정화 실험을 행하였다. 이때, 마그네슘 및 인산염의 주입량은 암모니아성 질소의 1 및 0.95배 (몰비)가 되도록 주입하였다. 또한 교반은 첫 번째 실험과 동일하게 하였다.
대상 데이터
MgCk. Mg(OH)2를 이용하였으며, 인산염의 주입은 KH2PO4 를 이용하였다. 모든 실험은 6개의 paddle를 가진 표준 jar tester를 이용하였다.
간수. MgCl2 및 Mg(OH)2를 이용하였다. 간수는 소금 제조공정 후 얻어지는 부산물이며 바닷물의 28배가 농축된 형태로 마그네슘 농도가 32,000mg/L인 것을 이용하였다.
Mg(OH)2를 이용하였으며, 인산염의 주입은 KH2PO4 를 이용하였다. 모든 실험은 6개의 paddle를 가진 표준 jar tester를 이용하였다. Paddle의 크기는 25.
5로 질소에 비해 유기물의 농도가 낮은 특징이 있다. 본 연구에서는 비료 공장 폐수 중 질소농도가 비교적 높은 공정인 요소공정 및 DNT/MNT 공정폐수를 실제 배출되는 유량과 같게 혼합하여 사용하였다. Table 1은 본 실험에 이용된 요소 및 DNT/MNT 공정의 폐수성상을 나타내고 있다.
이론/모형
침전슬러지 부피 및 pH 둥이었으며. 각각의 분석 방법은 Standard Methods”, 에 의거하여 측정하였으며. 측정 전처리과정에서 용존성인 경우는 0.
본 연구에서는 여천단지내 N 비료공장의 폐수를 struvite 결정화에 의한 방법으로 질소 및 인을 제거하였다. 결정화시 이용된 마그네슘은 소금 제조공정 후 얻어지는 부산물인 간수를 이용하였으며, 기존에 화학약품으로 이용되는 MgCl2 및 Mg(OH)2와 비교실험을 행하였다.
성능/효과
1) Struvite 결정화에 의한 고농도 질소 함유 비료공장 폐수 처리시 마그네슘원으로 간수, MgCl2 및 Mg(OH)2를 이용할 경우 질소의 제거효율은 각각 71. 81 및 83%이었으며, 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다.
2) Struvite 결정화시 pH의 영향은 매우 크며 반응 초기 pH는 struvite의 용해도가 최소인 10.5~11의 조건에서 질소 및 인의 제거효율이 높게 관찰되었다.
3) 본 연구에서 struvite 및 hydroxyapatite 의결정화는 매■우 빠르게 잔행되었으며 반응시간이 1~30분까지 변화하여도 커다란 영향이 없음을 알 수 있다.
4) 간수에는 마그네슘 이외에 칼슘이 존재하여 struvite 및 hydroxyapatite의 동시 결정 화가 가능하기 때문에 struvite만 형성되는 경우보다 인의 주입량이 더 높게 요구되는 것으로 판단된다.
각각 71. 81 및 83%이었으며, 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다.
간수의 이용시 주입량이 증가됨에 따라 질소는 71%가 제거되었으며 인은 99%가 제거되었다. MgCl2 및 Mg(OH)2를 마그네슘원으로 이용시 질소는 81 및 83%가 제거되었으며 인은 98 및 93%가 제거되었다. 간수의 이용 시 MgCl2 및 Mg(0H)2보다 질소 제거효율은 다소 낮았으나 인의 제거율은 보다 높았다.
Struvit 결정화를 위해 간수, MgCl2 및 Mg(OH)2 를 이용시 모두 질소 및 인의 제거가 가능함을 알았다. 처리효율은 간수보다는 MgCh 및 Mg(0H)2을이용한 경우가 다소 높은 제거효율을 얻었으나 폐수 중에 칼슘성분이 포함되거나 또는 간수의 이용시 인의 농도를 증가시킨다면 같은 제거효율을 얻을 수있을 것으로 사료된다.
4%이었다. 그러나 반응 초기 pH가 12로 증가시에는 인은 약 100% 제거되었지만, 질소의 제거는 상대적으로 감소함이 관찰되었다. 이는 pH의 증가시 인의 공침효율은 증가되지만 struvite의 용해도가 증가하며 마그네슘이 Mg(OH)2 의 옹집물로 형성됨에 기인하는 것으로 판단된다.
유기물은 약 30% 제거되었다. 본 연구에서 이용된 폐수 중 고형성분은 약 20~30mg/L (TSS)로 낮았으며 결정화시 마그네슘이 Mg(OH)2 의 옹집물보다는 struvite 결정화에 이용되었기 때문인 것으로 사료된다. 반응시 인의 주입 량이 증가함에 따라 알칼리도의 소비가 증가되었다.
이 침전물은 1962년 11월에 운전이 시작된 후 8개월 만에 발견된 것이다. 스크린으로 통하는 혐기성 소화슬러지를 희석함으로써 더 이상의 결정성장은 방지할 수 있었다. 당시 이러한 원인에 대한 해석은 없었으나, 이후 결정을 분석한 결과 이것이 struvite임이 밝혀졌다“ Struvite는 일반적으로 guanite.
질소의 농도가 558mg/L인 비료공장 폐수에 인을 L180mg/L로 주입하였다. 실험 시간 수, MgCl2 및 Mg(0H)2는 모두 질소와 인의 동시 제거가 가능함을 알 수 있다. 간수의 이용시 주입량이 증가됨에 따라 질소는 71%가 제거되었으며 인은 99%가 제거되었다.
3%의 암모니아 제거율의 증가를 보였다. 저농도의 도시하수와 고농도의 질소 제조공장폐수를 Mg이2와 MgO로 처리했을 때 MgC12의제거효율이 높음을 보였고 이때 질소와 인의 최대제거효율은 pH 9.5와 반응시간 25분의 조건에서 얻었다.& Struvite의 kinetics는 느리지만 각 성분의농도가 과포화되고 pH가 높은 값에서 빠르게 결정이 이루어진다고 보고되어졌다 〃
칼슘이 존재하지 않는 MgCl2 및 Mg(OH)2를 이용 시 마그네슘원으로 Mg(0H)2가 MgCl2를 이용한 경우보다 질소 및 인의 제거효율이 낮게 관찰되었다. 이는 Mg(OH)2 시약이 낮은 PH(2.
Table 1은 본 실험에 이용된 요소 및 DNT/MNT 공정의 폐수성상을 나타내고 있다. 평균적인 질소의 농도는 500~800 mg/L로 매우 높으며, 질소성분의 대부분이 암모니아성 질소이기 때문에 결정화에 보다 적합할 것으로 판단된다. 결정화시 이용된 마그네슘원으로는 간수.
후속연구
이는 처리시 경제적인 부담을 주고 있는 실정이다. 따라서 약품 투입비에 의한 경제성 문제만 해결된다면 마그네슘에 의한 결정화 공법이 효과적인 질소 및 인의 처리방법이 될 것으로 사료된다.
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