• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2008년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.517-521
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• 2008

Struvite의 최적 생성조건은 NH$_4$-N의 초기농도에 관계없이 모두 NH$_4^+$, PO$_4^{3-}$ 및 Mg$^{2+}$가 등몰비이고 pH 10.5이었다. Struvite 침전반응에서 NH$_4$-N 및 PO$_4$-P 제거율에 미치는 struvite seeding 효과는 습윤상태의 struvite를 seeding할 경우 그 효과가 거의 없었으나 건조된 struvite를 seeding할 경우 NH$_4$-N의 제거율은 증가되지만 PO$_4$-P의 제거율은 감소되는 경향을 나타냈다. 이는 건조과정에서 struvite의 NH$_4$-N가 휘산되어 소실되었기 때문이다. Mg와 P원으로서 struvite의 재이용을 위한 적정 건조온도는 100$^{\circ}C$ 이하였으며 그 이상 온도에서는 struvite가 $NH_4MgPO_4\cdot6H_2O$형에서 MgPO$_4$형으로 상전이점에 따라 struvite seeding에 의한 NE$_4$-N의 제거율이 현저히 감소되었다. 건조된 struvite는 초기 NH$_4$-N의 몰농도 대비 50%를 seeding할 경우 60% 이상의 NH$_4$-N를 제거하였으며, seeding량을 150%로 증가시킬 경우 90% 이상의 NH$_4$-N 제거율을 얻을 수 있었다. 그러나 struvite를 반복 재사용할 경우 재사용 횟수에 비례하여 NH$_4$-N의 제거율은 감소하는 경향을 보여 재사용 횟수가 제한적임을 알 수 있었다.

• 환경생물
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• 제40권3호
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• pp.267-274
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• 2022

양돈 폐수로부터 NH₃를 제거하기 위해서 양돈 폐수의 무게 대비 MgO(wt. %)의 양을 변화시키면서 양돈 폐수에 주입하였다. 24시간 동안 폭기시키면서 MgO (0.8 wt. %)로 처리한 양돈 폐수는 미처리 양돈 폐수에 비하여 NH₃ 가스 발생량이 75.5% 감소하였으며, 1개월 동안 밀폐된 상태에서도 NH₃ 가스가 거의 발생하지 않았다. 본 연구에서 사용한 MgO는 양돈 폐수의 pH를 상승시켜 NH₃가 가스 형태로 탈기될 수 있는 조건을 제공해 주었으며, 과량 주입할 경우에도 호기성 미생물 활동에 악영향을 줄 수 있는 pH 10.5를 초과하지 않았다. 양돈 폐수에서 제거되지 않고 남아 있는 NH₄⁺는 인산과 MgO를 첨가하여 스트루바이트의 형태로 침전시켜 제거하였다. 스트루바이트를 합성하기 위해서 NH₄⁺의 몰비와 동일하게 인산과 MgO를 주입하고 황산을 첨가하여 양돈 폐수의 초기 pH를 5로 조정한 후 점진적으로 폐수의 pH를 상승시켰다. pH 6에서 흰 침전물 소위 스트루바이트가 생성되기 시작하여 pH 10까지 지속적으로 합성이 이루어졌다. 총 86.1%의 NH₄⁺ 제거 중에서 62.4%가 약산성인 pH 6에서 제거되었다. 침전물 중에 스트루바이트의 존재를 XRD로 조사하였고 그 결과 pH 6에서 침전물이 스트루바이트의 결정성을 갖는다고 확인되었다. pH 7~10인 조건에서는 스트루바이트가 비결정질 형태로 존재하며, pH가 11인 이상에서는 생성된 스트루바이트가 완전히 붕괴되었다. 침전물 내에서 스트루바이트의 수득률은 에너지 분산형 X-ray, 열중량분석기, 원소분석기의 결과치를 바탕으로 하여 68%~84%임을 확인할 수 있었다. 만약 NH₃가 제거된 양돈 폐수를 건조 퇴비에 뿌려 부숙하게 된다면 퇴비의 부숙 기간 동안 NH₃로 인한 악취를 상당히 감소시킬 수 있을 것이다. 이와 더불어, MgO로 처리한 양돈 폐수는 가축 퇴비에 인과 질소를 보충하는 역할을 담당할 수 있을 것이다. 앞으로도 본 연구를 계속적으로 진행하여 국내에서 친환경퇴비를 생산할 수 있는 기틀을 마련하고자 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.599-607
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• 2000

본 연구는 연안의 부영양화에 주원인으로 지적되고 있는 비료공장의 질소를 struvite 결정화에 의해 제거하였다. Struvite의 결정화는 $MgNH_4PO_4$의 형태로 알칼리성 용액에는 불용성이다. 여천공단내 N 비료화학폐수는 유기물 및 질소의 농도가 각각 330mg/L 및 550mg/L로 질소의 농도가 높고 유기물의 농도가 낮은 폐수로 물리화학적 전처리없이 기존 생물학적 처리 방법으로는 불가능한 실정이다. 실험은 마그네슘원으로 간수와 $MgCl_2$ 및 $Mg(OH)_2$를 이용하였으며 반응시 미치는 물리화학적 영향인자를 검토하였다. 이때 질소의 제거효율은 각각 71, 81 및 83%이었으며 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다. 반응시 최적 pH는 10.5~11이었으며, 교반시간 변화에 따른 반응은 매우 신속히 진행되어 2분만에 완료되었다. 따라서 질소 및 인의 제거시에는 간수 및 $MgCl_2$를 이용한다면 짧은 시간에 높은 제거효율의 기대가 가능하며, 소금제조공정의 부산물인 간수의 이용은 화학약품을 대체하여 보다 경제적인 처리방법이 될 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권11호
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• pp.783-789
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• 2011

하수처리장에서 발생되는 잉여슬러지가 고온 호기 소화 반응을 거치면 슬러지부피가 크게 감소하게 된다. 그러나 고온 호기 소화 상등액에는 고농도의 유기물, 질소 및 인이 함유되어 있기 때문에 이들을 별도로 제거해 주어야만 한다. 본 연구에서는 고농도의 질소와 인의 제거에 많이 사용되는 방법인 Struvite 결정화 공법을 이용하여 고온 호기 소화 여액에 함유되어 있는 질소와 인을 제거하였다. 대상폐수의 암모니아성 질소와 인산염인의 평균농도는 각각 1716.5 mg/L 및 325.5 mg/L였다. 최적의 결정화 반응 조건을 결정하기 위하여 $Mg^{2+}$와 $PO_4^{3-}$의 주입량, pH, 교반 시간($t_d$), 교반 강도(G), 결정핵 주입 그리고 반응 온도를 결정하였다. Struvite 결정화 반응시 마그네슘원으로 $MgCl_2{\cdot}6H_2O$, 인산염인염의 원으로 $K_2HPO_4$를 이용하였다. 질소와 인의 제거를 위한 $Mg^{2+}:PO_4^{3-}:NH_4^+$의 적정 주입 몰비는 2 : 1 : 1과 2 : 2 : 1로 압축되었는데 각각의 주입 몰비에 따른 암모니아성 질소 및 인산염인의 제거효율은 전자의 경우에 각각 71.6% 및 99.9%였고, 후자의 경우에는 93.8%와 98.6%였다. Struvite 결정화 반응에서 반응 시간($t_d$)과 교반 강도(G)는 암모니아성 질소와 인산염인의 제거율에 큰 영향을 미치지 않았다. 또한 결정핵 주입과 온도의 영향에서도 같은 결과가 나타났다. 그러나 결정핵의 주입량이 증가함에 따라 슬러지 발생량이 감소하였으며, 온도의 증가에 따라 생성된 슬러지의 부피는 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제34권3호
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• pp.316-327
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• 2018

Liquid fertilizers made from livestock manure contain high concentrations of nitrogen and phosphorus and thus are used as a fertilizer. However, excessive use of liquid fertilizer causes eutrophication of agricultural land and nonpoint source pollution. In this study, as a means of lowering the nutrient concentrations, struvite ($MgNH_4PO_4{\cdot}6H_2O$) production from the liquid fertilizer was investigated. When liquid fertilizers produced in Gyeonggido were analyzed, its characteristics differed by region and season, but the phosphorus concentration was commonly lower than that of nitrogen. When $K_2HPO_4$ and $MgCl_2$ were added to the liquid fertilizers, the optimal pH for struvite formation was pH 9.5. For environmentally friendly sources of magnesium and phosphate, ferronickel slag (FNS) and sewage sludge ash (SSA) were suspended in deionized water and extracted by sulfuric acid with various mass ratios. The optimum conditions for extracting FNS and SSA were 4.0 M sulfuric acid and 0.35 mass ratio of sulfuric acid to sewage sludge ash, respectively. For forming struvite, 0.233 L of SSA leachate (SSAL) was added into 0.3 L of liquid fertilizer containing 2,586 mg/L of ammonia and 110 mg/L of phosphate, pH was then adjusted to pH 9.5 using 10 M of NaOH. Afterwards 0.333 L of FNS leachate (FNSL) was added to this mixed solution. After a reaction for 1 hr at room temperature, the remaining concentrations of magnesium, ammonium, and phosphate were less than 50 mg/L, 500 mg/L and 150 mg/L, respectively, and 30 g of precipitates were obtained, most of which were struvite.

• 한국환경과학회지
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• 제26권1호
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• pp.119-131
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• 2017

This study evaluated the feasibility of recovering and recycling nitrogen (N) and phosphorus (P) from livestock excreta as struvite ($MgNH_4PO_4{\cdot}6H_2O$) in South Korea. Our experimental results showed that struvite precipitation was a very effective way to recover N and P from livestock excreta. Moreover, our study demonstrated that struvite precipitates from livestock excreta (SPL) contain higher concentrations of N, P, and magnesium (Mg) as compared to compost and liquid manure from livestock excreta. In addition, although SPL contain high concentrations of copper (Cu) and zinc (Zn), they meet the fertilizer criteria for concentrations of heavy metals. In South Korea, SPL cannot currently be used as a fertilizer due to legal constraints. Legal permission for SPL use would offer greater choice in livestock excreta management. In conclusion, recovery and recycling of N and P from livestock excreta as struvite can be an effective tool for managing nutrients in livestock excreta.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2009년도 춘계학술발표회
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• pp.145-147
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• 2009

Nutrients in wastewater should be removed prior to release in the receiving waters to prevent the occurrence of eutrophication. In this study, seawater is used to remove ammonia and phosphate by the formation of struvite ($MgNH_{4}PO_{4}{\cdot}6H_{2}O$). It aims to know the optimum conditions for the removal of nutrients using seawater as source of magnesium ions. Experiments were performed using jar tester and pH of ammonium-phosphate solutions were adjusted Samples were drawn at different mixing times. It was shown that simultaneous removal of ammonia and phosphate is rapid, with no significant reduction beyond 10 min of mixing Another important parameter is pH, where range 10-11 showed the optimum nutrient removal. Increase in the volume of seawater, which meant an increase in magnesium ions also lead to better removal.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권2호
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• pp.173-178
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• 1998

본 연구에서는 양돈폐수의 생물학적 처리의 난점 중 하나인 NH$_4$-N이 혐기성 미생물에 미치는 영향을조사하기 위해 폐수를 여러 가지 비율로 희석하여 혐기성 회분식 배양을 시도하였으며 COD제거율과 NH$_4$-N의 농도를 측정 비교하였다. 또한 MgO를 첨가하여 폐수내의 NH$_4$-N를 $MgNH_4PO_4{cdot}6H_2O$의 결정체로 형성시킨 후 침전 제거하고 같은 조건에서 배양하였다. 3개월 이상 원폐수에서 적응된 master culture는 75%의 폐수와 25%의 희석수에서 빠른 COD 제거율을 보였으며, MAP법으로 NH$_4$-N를 60% 제거한 폐수에서는 200시간 후 80%이상의 COD 제거율을 보였다. 같은 조건에서 NH$_4$-N를 함유하고 있는 폐수는 50%정도의 COD 제거율을 보여, MAP법으로 NH$_4$-N를 제거한 폐수의 혐기성소화가 월등함을 알 수 있다. 특히 중요한 결과는 NH$_4$-N 농도가 혐기성 미생물에 미치는 영향보다는 C:N의 비율이 2이하일 때 치명적인 영향을 줌을 규명하였으며 MAP법에 의해 형성된 struvit는 혐기성 미생물에 독성 영향을 주지 않음을 알 수 있었다.