축산폐수에서 질소$\cdot$인의 추출을 위한 MAP공정 개발 = Phosphorus and Nitrogen Reduction from Animal Wastewater with MAP Process

국문 초록 (Abstract)

축산폐수에서 용해인과 암모니아 질소를 제거하기 위하여 마그네슘을 첨가하여 시험을 수행하였다. 자돈사의 축산폐수를 대상으로 실험을 하였을 때 원수의 용해인의 수치가 폭기구에서 $471mg/\ell$, NaOH로 pH를 조정하여 준 구에서 $559mg/\ell$ 이었으며, 각기 $5mg/\ell$와 $4mg/\ell$으로 감소하여 공히 $99\%$의 제거효율을 나타내었다 특히, 실험온도가 $6-8^{\circ}C$를 유지하였는데에도 양호한 효과를 나타내어서 겨울철 낮은 온도에서도 작동이 가능할 것으로 판단되었다. 암모니아 질소의 제거효율은 폭기구에서 $15\%$, NaOH로 pH를 조절해준 구에서 $18\%$를 나타내었다. pH를 NaOH로 조정해준 구와 폭기를 시켜준 구의 비교에서 폭기만 시켜주어도 pH가 8.4 정도로 되어 pH 조정구와 유사한 제거 효과를 얻을 수 있었다. Struvite 결정체의 관찰에서 직사각형 형태의 결정체와 결정체가 서로 결합한 모양을 볼 수 있었다. 마그네슘과 인을 동시에 주입하여 암모니아 질소의 제거효율을 높이고자 한 실험에서 용해인은 인을 2g 넣은 구에서는 $99\%$로 거의 제거되었으나 4g 넣은 구에서는 절대량으로 보아서는 제거량이 많으나 효율면에서는 $15\~19\%$로 그리 높지 알았다. 암모니아 질소의 제거율도 각각 $18\%,\;15\%$로 앞선 실험의 결과와 유사하였고 향상되지 않아 반응기작에 관한 분석이 더 필요한 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To reduce phosphorus and nitrogen from the swine wastewater, magnesium chloride $(MgCl_2)$ was used as a reaction material for both soluble phosphorus (SP) and ammonia-nitrogen (AN). The initial value of SP content were $471mg/\ell$ far aeration test and $515 mg/\ell$ for NaOH addition test, but treatment of $MgCl_2$ reduced SP value to $5mg/\ell$ and $4mg/\ell$. The removal efficiency of $MgCl_2$ for SP showed $99\%$ in both treatment, and the removal efficiency of $MgCl_2$ for AN showed $15\%$ with treatment of aeration and $18\%$ with NaOH. All the experiments were done in a low temperature of 6 to $8^{\circ}C$, suggesting that this methods are possibly able to apply to a cold weather conditions. Moreover, the struvite crystal structure was identified by electronic microscope, implying that $MgCl_2$ is an effective material for removal of SP from swine wastewater In addition to the increased removal rate of the AN in wastewater, both $MgCl_2$ and $KH_2PO_4$ were added. The SP value was reduced by $99\%$ with 2g addition of the phosphate. The SP removal rate by 4g addition of the phosphate was increased only as $15-19\%$, but the quantity of removed SP was higher than that of 2g addition test. The value of AN was not reduced as expected by adding $KH_2PO_4$. The AN removal rate were low as $18\%$ and $15\%$ like as the level of the former test with $MgCl_2$ alone. Therefore, it is needed to examine closely the reaction mechanism f3r reducing both SP and AN simultaneously.