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상향류 인 결정화공정을 이용한 슬러지 발효 유출수로 부터의 영양소 회수

Nutrient Recovery from Sludge Fermentation Effluent in Upflow Phosphate Crystallization Process

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.28 no.8, 2006년, pp.866 - 871  

안영호 (영남대학교 공과대학 건설환경공학부)

초록
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연속 회분식 방식의 실험실 규모 상향류 반응조를 사용하여 인 결정화공정을 이용한 영양물질 회수에 대한 연구를 수행하였다. 양이온 공급원으로서 산업폐기물인 폐석회와 마그네슘염을 이용하여 그 운전특성을 비교하였다. 이 연구는 고성능 발효조와 인 결정화 반응조로 구성된 새로운 통합 슬러지 처리 공정에 있어서 인 결정화공정의 성공적인 적용성 평가에 초점을 두고 있다. 발효조 유출수와 유사한 특성으로 제조된 합성폐수를 이용한 첫 번째 struvite 결정화 실험에서 반응은 $0.5{\sim}1$ hrs 사이의 반응시간에서 빠르게 진행되었는데, 그 동안 상당량(약 60% 이상)의 암모니아와 인이 제거되었다. 알칼리성 조건이라는 기질의 고유특성으로 인하여 암모니아 탈기 현상이 다소 발생하였으나 그 정도는 미미한 것(<5%)으로 나타났다. 또한 공기주입에 의한 이산화탄소 탈기조건을 추가적으로 제공하였을 때 struvite 형성속도의 향상은 일어나지 않았다. 실폐수로서 발효조 유출수를 사용한 두 번째 실험에서 stuvite 결정화를 위한 마그네슘염의 최적주입량은 struvite형성질량비와 유사한 0.86 g Mg $g^{-1}$ P이었다. 반면에 폐석회의 최적주입량은 0.3 g $L^{-1}$으로 다소 높게 나타났으며, 약 3시간의 반응시간 조건에서 $NH_4$-N과 $PO_4$-P의 제거효율은 각각 80%와 41%로 나타났다. 각 실험에서 침전물을 현미경으로 분석한 결과 마네슘염을 사용한 경우 프리즘과 같은 결정체가 관찰된 반면 폐석회를 사용한 경우는 비결정질의 결정체가 주로 관찰되었다. 하수처리용량 158,880 $m^3\;d^{-1}$의 실규모 처리시설의 경우를 대상으로 한 통합 슬러지처리시스템의 물질수지 분석결과 결정화 반응조 유출수로 부터의 반송되는 영양물질의 재순환 부하(각각 하수 1 $m^3$ 당 0.13 g N와 0.19 g P)는 매우 낮게 유지되는 것으로 나타났다. 그러므로 이미 산업폐기물 형태로 존재하는 폐석회를 본 연구에서와 같이 통합 슬러지 처리시스템의 영양물질 회수 공정에서 재이용하는 것은 높은 환경적 및 경제적 이익과 동시에 산업폐기물의 지속발전적 처리/처분이라는 다양한 장점을 가질 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The nutrient recovery in phosphate crystallization process was investigated by using laboratory scale uptlow reactors, adopting sequencing batch type configuration. The industrial waste lime was used as potential cation source with magnesium salt($MgCl_2$) as control. The research was foc...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 인 결정화 공정에서 잠재적인 금속양이온 공급원으로서 폐석회의 적용 가능성을 마그네슘염의 경우와 비교하여 실험실 규모의 회분식 반응조를 이용하여 조사하였다. 대상기질로는 도시하수슬러지를 처리하는 고성능 발효조의 유출수를 기준으로 제조된 합성폐수와 실제의 발효 유출수를 사용하였다.
  • 본 연구에서는 인 결정화 공정에서의 금속양이온 공급원으로서 폐석회의 적용가능성을 슬러지 발효 유출수를 대상으로 실험실 규모의 회분식 반응조를 사용하여 조사하였다. 산업 폐기물인 폐석회는 미량의 A1과 Fe 뿐만 아니라 Ca과 Mg 같은 풍부한 양이온을 포함하고 있으므로 금속인산염광물, struvite와 인산칼슘 같은 화학적 결정물의 형성을 기대할 수 있다.
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참고문헌 (15)

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