• 유기물자원화
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• 제28권3호
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• pp.15-26
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• 2020

하수슬러지 소각재에서 인(P)을 회수하기 위해 소각재를 황산 용액으로 추출한 후, 알칼리 물질로 pH를 높이면서 회수되는 인(P)과 불순물인 중금속 함량을 비교하여 최적의 인(P) 회수 조건을 실험하였으며, 이때 산추출액을 재사용하거나, 소각재를 입자크기 별로 구분하였을 때 인(P) 회수효율을 비교하였다. 하수슬러지 소각재로부터 인(P)을 회수하기 위한 조건은 1N 황산 용액으로 L/S비 10, 추출시간 30분으로 하는 것이 최적이었다. 인(P)을 회수하기 위한 적정 pH는 알칼리 물질 첨가량, 회수되는 침전물 내의 중금속 함량 등을 고려하였을 때 pH 5 이전에 생성되는 침전물에서 인(P)을 회수하는 것이 유리한 것으로 판단된다. 소각재 추출액의 재사용율(100, 50%)에 따라 인(P)의 회수율을 각각 14, 21% 증가시켰으나, Zn 함량이 각각 33, 21%, Cu의 함량이 각각 35, 20% 증가되었다. 하수슬러지 소각재를 입자크기별로 4개 구간으로 나누어 실험한 결과 특정 크기 구간의 소각재 만을 인(P) 추출하는데 따른 장점은 없었다. EDTA와 양이온 교환수지 등을 통한 추출액 중의 중금속 제거 효과는 크지 않았다.

• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.87-98
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• 2018

인은 모든 생명체 유지에 필수적이며 대체 불가능한 원소로서 비료로 많이 이용되고 있다. 그러나 인 자원은 100년 이내에 고갈될 것으로 예상되고 있다. 슬러지 소각재는 인 함량이 높아 인 회수를 위한 대체 자원으로 알려져 있다. 그러나 소각재는 중금속과 인의 낮은 생물이용 가능성으로 인해 비료로 직접 사용할 수 없다. 염소 공여체를 이용한 열화학적 처리는 소각재의 중금속 함량을 낮추고 인의 생물이용 가능성을 높인다고 알려져 있다. 본 총설은 소각재의 중금속 감소와 생물이용 가능성 향상을 위한 열화학적 처리에 의 한 최신 인 회수 기술과 향후 인 회수를 위한 연구 전략을 세우기 위한 것이다. 그 결과 $CaCl_2$와 $MgCl_2$가 가장 효과적인 염소 공여체이며 반응온도(< $1000^{\circ}C$) 가 중금속 감소에 가장 중요한 운전 요소였다. 중금속 제거율은 원소에 따라 다르다. 열화학적인 슬러지 처리기술은 소각재에서 인 회수를 위한 상업적 응용이 곧 가능해지리라 사료되며 인 고갈에 의한 인류의 지속가능성 위기 극복에 큰 기여를 할 것이다. 향후 비용절감과 에너지 소비를 줄이는 환경 친화적 공정 개발이 필요하다.

• 유기물자원화
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• 제29권1호
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• pp.5-17
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• 2021

본 연구는 하수슬러지 소각재에 비교적 높은 함량으로 존재하는 인을 회수하기 위한 국내외 사례를 조사한 문헌연구로서 습식방법 및 열화학적 방법에 의한 인의 회수 및 중금속 제거와 관련한 실험조건과 영향인자 등을 논의하였다. 하수슬러지 소각재의 인 회수 기술 상용화를 위해서는 인 회수과정에서 발생되는 폐수, 잔재물의 처분, 첨가 약품과 에너지 소모의 최소화 등 전체 시스템의 경제성 측면에서 소각시설과 연계한 집적처리공정이 바람직할 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제26권1호
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• pp.29-37
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• 2018

본 연구에서는 하수슬러지 소각재에서 인을 회수하기 위한 최적 추출 조건을 조사하였다. 이를 위해 순환골재 잔재물 내에 존재하는 칼슘 성분을 이용하여 Ca-P 형태로 최적의 인 회수 조건을 결정하기 위한 실험을 진행하였다. 하수슬러지 소각재의 인 함량은 5 %로 확인되었다. $H_2SO_4$을 추출액으로 사용하였을 때, 1 N $H_2SO_4$의 농도와 L/S비 10, 그리고 추출시간 30분이 최적의 추출조건으로 조사되었다. 최적의 추출 조건을 이용하여 인을 추출한 다음 양이온교환수지 1 ~ 20 g 범위를 사용하여 인과 함께 용출된 중금속을 제거하였는데, 양이온교환수지 20 g에서 Fe 71.3 %, Cu 82.4 %, Zn 79.9 %, Cr 15 %가 제거되었다. 그 후 소각재 인 추출액과 순환골재 잔재물에서 얻은 칼슘 추출액의 혼합비율을 1:1, 1:5, 1:10으로 변화를 주었다. 1:5 혼합액에 5 N NaOH를 주입하여 pH를 2, 4, 8, 12로 조절한 후 인을 Ca-P 형태의 침전물로 회수하는 실험을 진행하였는데, 인이 Ca-P 형태로 침전되는 최적 pH는 8로 도출되었다. 순환골재 잔재물을 사용하였을 경우, 회수되는 침전물의 무게는 증가하였지만, 폐수 발생량이 증가하는 문제가 발생하였다. 따라서 순환골재 잔재물을 이용하는 것은 경제성이 낮다고 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.40-49
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• 2017

본 연구에서는 경기도 고양시 소재 I 수질복원센터의 공정별 유량과 총인(TP) 농도를 활용하여 2015년도 기준 TP 물질수지도를 작성하고, 이를 분석하여 하수처리시설에서 인(P)을 회수할 수 있는 최적의 단위공정을 실증적으로 선정하고자 하였다. 인 회수공정의 도입 가능성을 평가하기 위하여 유량, TP농도, TP부하량 및 SS에 대한 정량적 지표를 제안하는 한편, 이를 I 수질복원센터에 적용하였다. 또한 I 수질복원센터의 탈수여액을 대상으로 인 회수공정의 도입 가능성에 대한 기초실험을 실시하였다. TP 물질수지를 분석한 결과, 하수처리장 유입수에 비해 유량은 1/16로 적지만 TP농도는 약 78배, TP부하량은 4.8배에 달하는 반류수 계통을 대상으로 인을 회수하는 것이 하수처리시설 전체의 TP부하를 저감하는데 유효한 것으로 나타났다. 반류수 계통의 단위공정들을 대상으로 본 연구에서 제안한 정량적 지표를 활용하여 인 회수공정의 도입 가능성을 상세히 평가한 결과, (잉여농축조 상징액+잉여저류조 월류수) 또는 탈수여액이 적합한 것으로 나타났다. 한편, TP농도가 141.5 mg/L에 달하는 탈수여액을 대상으로 결정화에 의한 인 회수 기초실험을 실시하였다. 탈수여액의 pH를 10으로 조정한 후 칼슘이온($Ca^{2+}$)을 각각 250, 500, 1000 mg/L씩 주입하여 완속교반을 실시하였다. 기초실험 결과 탈수여액 중의 $PO_4-P$ 및 TP를 95% 이상 제거할 수 있는 것으로 나타나 인 회수공정의 도입 가능성이 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.557-564
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• 2009

본 연구는 struvite 형성 방법을 이용하여 하수슬러지 내에 함유되어 있는 인을 효율적으로 회수하는 것을 목적으로 하였다. 산의 종류에 따른 인 용출 실험결과, HCl에 비하여 $H_2SO_4$가 2.65배 높은 효율을 나타내었으며, Mg 원과 온도에 따른 struvite 생성물의 침전율은 $25^{\circ}C$에서 $MgCl_2{\cdot}6H_2O$를 Mg원으로 사용한 경우에 97.4%로 가장 높게 나타났다. 또한, 인 회수 과정에서 Fe, Al, Zn 등에 의한 부반응이 일어났으며, 이를 해결하기 위하여 pH 7에서 인 화합물의 침전을 유도하여 부반응 공침전 물질을 다량 제거시킬 수 있었다. Struvite 형성 방법을 통한 최종 인 회수율은 82.99%로 순도 높은 struvite 생성물을 회수할 수 있었다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제12권2호
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• pp.95-100
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• 2006

양돈액비에서 인을 회수하기 위한 연속식 공정을 개발하고자 시험을 수행하였다. $MgCl_2$를 마그네슘 원으로 사용하였고 pH를 NaOH로 조정해준 구와 폭기를 시켜준 구를 서로 비교하였다. 몰비가 증가할수록 용해인의 회수율도 증가함을 알 수 있었다. 1. pH를 NaOH로 조정하였을 때 비육돈사 액비의 경우에 용해인은 몰비 1:1.5에서 초기값 353(${\pm}9$)mg/L에서 19(${\pm}1.6$)mg/L로 감소하여 95%의 회수효과를 보았으며, 암모니아성 질소의 경우에는 5,527(${\pm}174$)mg/L에서 5,009(${\pm}161$)mg/L로 감소하여 9%의 제거율을 나타내었다. 2. 자돈사 액비의 경우에 몰비 1:1.5에서 용해인은 초기치 111(${\pm}2.8$)mg/L에서 1(${\pm}1.1$)mg/L로 감소하여 회수율은 98%를 나타내었으며, 암모니아성 질소의 경우에는 2,317 (${\pm}37$)mg/L에서 2,226(${\pm}39$)mg/L으로 감소하여 제거율 4%를 나타내었다. 3. 자돈사 액비의 경우에 폭기공정의 몰비 1:1.5에서 용해인은 초기값 321(${\pm}10.2$)mg/L에서 113(${\pm}3.6$)mg/L로 감소하여 회수율은 66%로 되었으며, 암모니아성 질소의 경우에는 2,364(${\pm}5$)mg/L에서 2,017(${\pm}2$)mg/L로 낮아져서 제거율은 15%로 높게 나타났다. 4. pH를 NaOH로 조정해준 구가 폭기를 시켜준 구보다 용해인 회수에서 효과가 좋았다. 암모니아성 질소의 제거에서는 반대로 폭기구에서 높게 나타났다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2006년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.363-369
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• 2006

본 연구의 목적은 하수슬러지로부터 외부탄소원을 회수하여 하수의 질소 및 인 처리를 위한 최적의 pH선정과 감마선 조사의 적용가능성을 조사하는 것이었다. 연구 결과, 외부탄소원의 회수 가능성을 평가할 수 있는 index인 SCOD의 값은 비조사된 하수슬러지에서는 pH13에서 SCOD 간이 6590mg/L이고, 가용화율 SCOD/TCOD값은 57.8%로 최대의 탄소원을 회수할 수 있음을 확인하였고, 동일 pH에서는 경우에는 조사선량이 증가할수록 SCOD/TCOD값이 증가하였다. 알칼리 가수분해가 산처리 보다는 슬러지 탄소원을 회수할 수 있는 더 적정한 처리방법이고, 알칼리의 전처리에 감마선 조사한 하수슬러지의 탄소원 회수율은 pH 13, 조사선량 20kGy에서 SCOB/TCOD 최대의 값인 59% 분석되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.312-313
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• 2015

무전해 도금은 석출응력이 낮고 작업하기가 용이하기 때문에 산업분야에 있어서 중요한 역할을 한다. 무전해 도금 공정에 있어서, 니켈금속은 차아인산염, 아미노보레인 혹은 수소화붕소 화합물($HBF_4$)에 의한 니켈이온의 화학적 환원에 의해 도금된다. 환원반응이 진행함에 따라서 도금액 중에서 니켈과 차아인산염 이온은 감소한다. 이에 이러한 이온을 보충하기 위하여 도금액 중에 황산니켈과 차아인산나트륨이 일반적으로 첨가된다. 하지만 축적된 인산염, 황산염, 나트륨과 이외의 물질이 전착 박막의 품질을 떨어뜨리고 도금액은 폐기되기도 한다. 니켈회수 속도는 종래의 50% 이하였던 것이 90%이상으로 향상되었다. 이온교환법은 니켈도금 폐액으로부터 니켈회수에 필요한 친환경적이고 원가절감의 기술이라고 사료된다. 특히, 갈탄이 저렴하고 양이온 교환성능이 뛰어나다. 이유는 -COOH, -OH 등의 기능성 그룹을 갖기 때문이다. Fe-P 화합물은 식물에 유용하지 못하고 마그네슘과 칼슘 기반의 석출물은 저렴하고 취급이 용이하며 비료와 같이 재활용이 가능하기 때문에 일반적인 인의 제거 수단이 될 수 있다. 본고에서는 니켈도금 폐액으로부터 인을 제거하는 데 $Ca(OH)_2$, $CaCl_2$와 $CaCO_3$를 채택하여 인이 제거되는 정도를 비교하였고 니켈회수율을 높이기 위하여 갈탄을 사용하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제32권3호
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• pp.261-267
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• 1999

본 연구는 인이 축적된 토양을 대상으로 작물 연속 재배에 따른 토양 유효 인 함량의 경시적 변화를 고찰함은 물론 이를 근거로 하여 인이 축적된 토양이 작물생장 적정 수준 이상의 인을 공급할 수 있는 기간을 예측하여 토양에 축적된 인의 효율적 이용에 기여하고자 수행되었다. 공시 토양은 인이 과잉 집적됨으로써 10% 미만의 시비인 회수율을 보였으며, 인 무처리구의 작물 생산량은 추천시비량을 시비한 경우의 88% 이상으로 나타나 시비 수준에 따른 작물체 생장 차이는 없었던 것으로 판단할 수 있었다. 인산질 비료를 무시비한 상태에서 연속 4회 작물 재배한 후에도 토양 유효인은 여전히 높은 수준 (Bray 1-P : $410{\sim}610mg\;P\;kg^{-1}$, Olsen-P : $284{\sim}401mg\;P\;kg^{-1}$, Lancaster-P : $368{\sim}524mg\;P\;kg^{-1}$, 가용성인: $37{\sim}55mg\;P\;kg^{-1}$)을 유지하였다. 토양 유효인의 감소량과 작물에 의해 흡수된 인 사이에는 유의성있는 상관관계 (Bray 1-P : $R^2=0.536^{**}{\sim}0.761^{**}$, Olsen-P : $R^2=0.642^{**}{\sim}0.774^{**}$, Lancaster-P : $R^2=0.513^{**}{\sim}0.797^{**}$)가 있었다. Soil 1 유효인 감소량(y)과 작물흡수한 인(x) 사이에 상관식은 다음과 같았다. Bray 1-P : y = 149.7x + 102.7 Lancaster-P : y = 209.2x-140.2 Olsen-P : y = 260.8x + 19.9 인 무처리구 토양의 유효인 함량(C)이 작물 재배회수(N)에 따라 감소하는 경향은 1차 반응 속도 방정식으로 나타낼 수 있었으며, 이 식을 통해서 유효인이 초기함량의 절반이나 인 유효도 한계 치까지 감소하는 데 소요되는 작물 재배 회수를 예측할 수 있었다. Soil 1의 유효인 감소 속도 방정식은 다음과 같았다. Bray 1-P : In(C) = -0.12N + 6.96 r=-0.991, Lancaster - P : In(C) = -0.14N + 6.88 r=-0.938. Olsen-P : In(C) = -0.07N + 6.37 r=-0.959.