제강전로슬래그를 정석재로 이용한 Struvite 정석반응에 의한 질소와 인의 제거특성

This study investigated the removal characteristics of highly concentrated $NH_4$-N and $PO_4$-P by struvite crystallization using converter slag as a seed crystal. The optimal pH range for removal and recovery of $NH_4$-N and $PO_4$-P by struvite crystallization was measured to be 8.0~8.75, in which total removal efficiencies for $NH_4$-N and $PO_4$-P by struvite precipitation and crystallization were 34.3~61.0% and 91.0~96.2%, respectively. The maximum removal efficiencies for $NH_4$-N and $PO_4$-P by struvite crystallization were 29.4% at pH 8.5 and 65.1% at pH 8.0, respectively. The removal efficiency of $NH_4$-N by struvite crystallization decreased with increasing calcium ion concentration. The analysis results of SEM, EDS and XRD exhibited that $NH_4$-N and $PO_4$-P in meta-stable region of struvite crystallization could be eliminated through formation of magnesium ammonia phosphate (MAP) and hydroxyapatite (HAp) on seed crystals by struvite precipitation and crystallization. 제철소에서 산업부산물로 다량 발생되는 제강전로슬래그를 struvite 정석반응의 정석재로 사용하여 고농도의 질소와 인의 제거특성을 파악하고자 하였다. $NH_4$-N와 $PO_4$-P의 제거 및 회수를 위한 struvite 정석반응의 최적의 pH영역은 8.0~8.75 범위로 확인되었다. pH 8.0~8.75 영역에서 struvite 침전 및 정석반응에 의한 총제거효율은 $NH_4$-N와 $PO_4$-P에 대하여 각각 34.3~61.0%와 91.0~96.2%의 값을 나타냈다. Struvite 정석반응에 의한 $NH_4$-N의 제거는 pH 8.5에서 29.4%의 최대값을 보였고 $PO_4$-P의 경우 pH 8.0에서 65.1%로 최대값을 나타냈다. 수중의 Ca 이온농도가 증가할수록 struvite 정석반응에 의한 $NH_4$-N의 제거효율은 감소하는 경향을 나타냈으며 $PO_4$-P의 경우에는 Ca 이온농도의 변화에 총제거효율이 크게 변하지 않았다. SEM, EDS 및 XRD 분석결과 struvite 정석반응에서 $NH_4$-N과 $PO_4$-P의 제거는 MAP과 HAp 결정이 독립적으로 혹은 정석재의 표면상에 발생함으로써 진행되는 것으로 판단되었다.