A Comparative Study on the Use of Seawater and Sea Salt in Nutrient Elimination

An excess in the nutrients such as nitrogen and phosphate leads to a phenomenon called eutrophication. In order to avoid this, numerous methods have been used to remove excess nutrients in the water. In this study, the use of a chemical method was assessed through the formation of magnesium ammonium phosphate. The difference in the removal efficiency of seawater and sea salt solution as primary sources of $Mg^{2+}$ ions and $Ca^{2+}$ ions for the formation of magnesium ammonium phosphate (MAP) and hydroxyapatite (HAP) respectively, were observed, taking into account the changes in pH and concentration. The results showed that seawater removed about 90 % phosphate and less than 50 % ammonia in sewage water condition, whereas the sea salt solution removed almost 90 % phosphate and 70 % ammonia in solution at pH 9 and 10 mM concentration of sea salt which further increases as the optimum ${Mg/PO_4}^{3-}$, ${NH_4}^+$ ratio reaches 2. The difference in the removal efficiency of seawater and sea salt was due to the fact that the set-ups were prepared in different conditions. This study suggests that both seawater and sea salt can be used to remove nutrients from the water. The relatively higher removal of phosphate can be explained by the formation of HAP from free $Ca^{2+}$ ions initially present in seawater and sea salt solution.

영양염제거에서 해수 및 해수염에 관한 비교연구

부영양화를 일으키는 대표적인 영양물질인 질소와 인을 제거하기 위하여 많은 연구들이 진행되어오고 있다. 본 연구에서는 질소와 인을 제거하기 위하여 해수 및 해수염에 존재하는 마그네슘과 칼슘을 사용하여 스트루바이트와 수산화인회석을 만들어 침전을 시켰다. 실험의 목적은 해수와 해수염을 사용하여 pH와 농도의 변화에 따른 영양염의 제거율을 비교평가 하였다. 하수의 실험조건에서 해수를 사용한 결과 인의 제거율은 90 %, 질소의 제거율은 50 %로 나타났다. 또한 pH 9, 질소와 인의 농도 10 mM, ${Mg/PO_4}^{3-}$, ${NH_4}^+$의 비율 2의 조건에서 해수염을 사용하여 실험한 결과 질소의 제거율은 90 %, 인의 제거율은 70 %로 나타났다. 상대적으로 인의 제거율이 높은 이유는 해수를 사용한 경우 질소와 인의 몰 농도의 차이에서 비롯되었으며, 해수염을 사용한 경우 해수에 포함된 칼슘이 인과 반응하여 수산화인회석으로 침전 제거되었다고 할 수 있다. 수중의 질소와 인을 제거를 위하여 해수와 해수염을 사용한 결과 높은 제거율을 나타내었다.