$Ca^{2+}$$F^-$ 이온이 Struvite 결정화 반응에 미치는 영향

Inhibition Effects of $Ca^{2+}$ and $F^-$ Ion on Struvite Crystallization

  • Kim, Seung-Ha (Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Kim, Keum-Yong (Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Ryu, Hong-Duck (Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University) ;
  • Lee, Sang-Ill (Department of Environmental Engineering, Chungbuk National University)
  • 투고 : 2010.02.26
  • 심사 : 2010.07.30
  • 발행 : 2010.07.31

초록

일반적으로 고농도의 암모니아성 질소, 인 및 불소가 동시에 고농도로 함유되어 있는 반도체 폐수를 처리하기 위하여 사전에 불소를 적절한 방법으로 제거하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 칼슘을 이용한 제거법이 널리 채택되고 있다. 그러나 불소제거를 위하여 주입하는 칼슘은 암모니아성 질소와 인의 제거를 위한 struvite 반응에 저해를 주기 때문에 최대로 제거할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 불소와 칼슘이 함유된 폐수를 대상으로 struvite 결정화반응을 수행할 때 미치는 영향 인자에 대하여 알아보았다. 불소 농도가 증가할수록 암모니아성 질소와 인의 제거율이 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 인이 암모니아성 질소보다 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 폐수중의 칼슘 농도 증가에 따른 영향은 칼슘 농도가 500 mg/L까지 struvite의 결정구조와 일치하였으나 침전물의 순도는 떨어지는 것으로 확인되었고, struvite 반응시 칼슘에 대한 영향은 인보다 암모니아성 질소가 더 크게 받는 것으로 나타났다.

It is very important to remove fluoride ion before treating semiconductor wastewater containing high concentration of ammonia, phosphates, and fluoride ions by struvite formation. Calcium ion was generally added for the removal of fluoride ion. However, calcium ions remained after removal of fluoride ion can deteriorate the performance of struvite crystalization. It should be removed completely before struvite formation. In this study, the effect of fluoride and calcium ion concentration on the struvite crystalization was investigated. Removal efficiencies of ortho-phosphate with struvite formation were more abruptly decreased than those of ammonium nitrogen, as increase of fluoride ion concentration in synthetic wastewater. The structures of struvite formed in synthetic wastewater containing calcium ion of up to 500 mg/L were identical. Purity of struvite was deteriorated as increase of calcium ion over 500 mg/L. Removal efficiencies of ammonium nitrogen were more decreased than those of phosphate ions as increase of cacium ion in synthetic wastewater.

키워드

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 충북대학교

참고문헌

  1. 김진형, "Struvite 결정화 공법을 이용한 반도체 산업폐수처리와 영향인자 해석," 충북대학교, 박사학위논문(2009).
  2. 김진형, 김대근, 강주형, 이상일, "Seeding 및 혼합조건이 struvite 형성에 미치는 영향," 대한환경공학회지, 29(3), 325-331(2007).
  3. Ryu, H. D., Kim, D. K., and Lee, S. I., "Application of struvite precipitation in treating ammonium nitrogen from semiconductor wastewater," J. Hazard. Mater., 156, 163-169(2008). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.12.010
  4. E. J. Reardon & Y. Wang, "A limestone reactor for fluoride removal from wastewater," Environ. Sci. Technol., 34, 3247-3253(2000). https://doi.org/10.1021/es990542k
  5. 이명진, 박세진, 김창균, 운태일, "Calcium chloride와 alum을 이용한 불소 제거," 대한환경공학회지, 24(12), 2151-2161(2002).
  6. 김영임, 김동수, "칼슘 침전법에 의한 불소 처리에 관한 연구," 한국물환경학회지, 23(3), 371-376(2007).
  7. Y. Tang., X. Guan., J. Wang., N. Gao., M. R. McPhail., C. C. Chusuei., "Fluoride adsorption onto granular ferric hydroxide: Effects of ionic strength, pH, surface loading, and major co-existing anions," J. Harzard. Mater., 171, 774-779(2009). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.06.079
  8. W. Moerman., M. Carballa., A. Vandekerckhove., D. derycke., W. Verstrate., "Phosphate removal in agro-industry: Pilot-and full-scale operational considerations of struvite crystallization," Water Res., 43, 1887-1892(2009). https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.02.007
  9. Andrew, D. E., Lenore, S.C., Eugene W. R., Arnold, E.G., "Standard method for the examination of water and wastewater," 21th Edition, APHA, AWWA, WEF(2005).
  10. Roy, D. M., Drafall, L. E., and Roy, R., "Crystal Chemistry, Crystal Growth, and Phase Equilibria of Apatites," Phase Diagrams, Edited by Alper. L. M., Vol. V, pp. 185-239, Academic Press, New York(1978).
  11. Hayashi, K., Mashima, T., Uenoyama, K., "The effect of hydroxyapatite coating on bony ingrowth into grooved titanium implants," Biomaterials, 20, 111-119(1999). https://doi.org/10.1016/S0142-9612(98)00011-8
  12. 강전택, 정기호, 신학기, "반도체 제조공정의 폐수슬러지로 합성된 Hydroxyapatite를 이용한 인산이온의 흡착," 한국환경과학회지, 11(3), 257-262(2002).
  13. Schulze-Rettmer R., "The simultaneous chemical precipitation of amonium and phosphate in the form of Magnesium-Ammonium-Phosphate," Water Sci. Technol., 23, 659-667(1991).
  14. 류홍덕, 김태수, 박형순, 이상일, "간수를 이용한 축산폐수의 struvite 결정화," 한국물환경학회지, 23(1), 138-143(2007).