Effect of Struvite Crystallization Kinetics; Seed Material, Seed Particle Size, Value

This study focused on shorten the period of the struvite crystal birth and development by adding seed materials. For this purpose, three different seed materials were selected: sand, anthracite and struvite. The experiments has been conducted to evaluate the effect of the particle size of the selected seed material on the struvite crystallization, and to study the mixing effect which can be expressed by the value of $G{\cdot}t_d$(the multiple of mean velocity gradient(G) and mixing time($t_d$)). It was observed in this study that the removal efficiency of ammonia nitrogen increased by 9%, 11%, and 20% for sand, anthracite, and struvite added as the seed material, respectivley. This indicated that the struvite crystallization efficiency had a close correlation with the specific surface area of the seed particle. It was found that when struvite was selected as the seed material, the struvite crystallization proceeded at lower $G{\cdot}t_d$ value as compared with other seed materials. This observation implied that the secondary crystal birth would be dominated in this reaction. It was concluded in this study that the particle size was not significant factor on the struvite crystallization, while the $G{\cdot}t_d$ value was a considerably important factor in terms of the theory of the struvite crystal birth.

Struvite 결정화에 미치는 영향; Seed 물질, Seed 입자크기, Value의 영향

본 연구에서는 seed 물질을 첨가함으로써 struvite 결정핵의 생성 및 성장단계를 단축시키고자 하였다. 본 연구에서는 seed 물질의 성상(모래, 안트라사이트, struvite)별, 입자의 크기(44$\sim$63 $\mu$m, 63$\sim$88 $\mu$m, 88$\sim$114 $\mu$m)별, 교반조건($G{\cdot}t_d$)에 따라 결정핵의 생성속도론에 미치는 영향을 관찰하였다. 모래와 안트라사이트는 seeding 하지 않은 경우에 비하여 암모니아성 질소제거효율이 각각 9%, 11%로 향상되었으며, struvite로 seed한 경우는 암모니아성 질소제거효율은 20% 이상 향상되었다. Seeding에 따른 struvite 결정화 효율은 seed 입자의 비표면적과 밀접한 상관관계가 있다. Seed 물질입자의 비표면적이 클수록 struvite 핵생성 및 성장을 향상시켰다. 또한 struvite 결정화 반응시 동질의 seed 물질(struvite seeds)을 사용하여 2차 핵생성을 유도하면 struivte 결정의 핵생성 및 성장을 위한 $G{\cdot}t_d$값을 단축시킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서 고려한 입자크기에 대해서는 seed 입자크기에 대한 영향은 확인되지 않았다. Struvite 결정핵 생성속도론에서 $G{\cdot}t_d$값은 매우 중요한 인자로써 작용하였다.