Abstract

This study was conducted to investigate the effect of operational parameters such as dosage of magnesium and phosphate, pH, reaction time and existence crystal core for the removal of nitrogen and phosphorus in anaerobic fermentation supernatant by struvite crystallization. Optimal mole ratio of $Mg^{2+}:NH_4{^+}:PO_4{^{3-}}$ was 1.2:1.0:1.2. Under the optimal molar ratio, removal ratio and reaction rate constant of $NH_4{^+}-N$ and $PO_4{^{3-}}-P$ were 79.2, 96.8%, 0.157 and $0.344min^{-1}$, respectively. Optimal pH and reaction time were 11 and 10 minutes, respectively, in the optimal molar ratio. Residual concentration of $NH_4{^+}-N$ and $PO_4{^{3-}}-P$ showed lowest value with 1 g/L of crystal core addition. SEM analysis of struvite crystallization with crystal core showed higher crystal core growth than that of without crystal core. Struvite precipitate proved to be orthorhomic crystal structure by XRD analysis.

본 연구는 struvite 결정화 적용시 $Mg^{2+}$과 $PO_4{^{3-}}$의 주입량, pH, 반응시간 그리고 결정핵 주입과 같은 실험인자가 혐기성 발효액의 질소 및 인 제거에 미치는 영향을 실험적으로 검토하였다. $Mg^{2+}:NH_4{^+}:PO_4{^{3-}}$의 적정 주입 몰비는 1.2:1.0:1.2 였다. 최적 주입 몰비에서 $NH_4{^+}-N$와 $PO_4{^{3-}}-P$의 평균제거율 및 반응속도상수는 각각 79.2, 96.8%, 0.157 그리고 $0.344min^{-1}$였다. 최적 pH는 11이었으며 반응시간 10분 이내에 충분히 struvite 결정화가 이루어 졌다. 결정핵 주입 유 무에서 결정핵 주입량 1g/L에서 가장 낮은 영양염류 잔류농도 값을 보여주었으며, SEM 사진 분석 결과 결정핵의 성장을 관찰할 수 있었다. 또한 struvite 침전물의 XRD 분석 결과 사방정계 결정구조를 가지는 것으로 확인되었다.

Keywords

• Struvite crystallization;
• Anaerobic fermentation supernatant;
• pH;
• Crystal core

• Struvite 결정화;
• 혐기성 발효액;
• 결정핵;