The Equipment To Remove The High Concentration Nitrogen and Phosphate using the Struvite

The Equipment To Remove The High Concentration The Equipment To Remove The High Concentration Nitrogen and Phosphate using the Struvite Nitrogen and Phosphate using the Struvite Crystallization(M&A Process)Crystallization(M&A Process)

http://www.topas.net/travel_info/city/image/niagarafct1.jpg

Ⅰ. INTRODUCTION

Ⅱ. ABSTRACT OF STRUVITE

Ⅲ. M&A PROCESS

Ⅳ. ECONOMICAL EFFICIENCY

1 Page

ABSTRACT Of STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY

Introduction & Status of Company

1991. 8. 1설 립 일

서 정 원 ( 신흥대 겸임교수 )회 장

박종운 ( 서울 시립대 강사 )대표이사

경기도 구리시 교문동소 재 지

40 명 ( 환경 31 명 , 기계 / 전기 9 명 )임 직 원

엔지니어링활동주체 ( 수질관리 ) 수질분야 방지 시설업 오수 , 분뇨 , 축산폐수처리 설계 · 시공업 수질자가측정 대행업 ISO 9002/14001 인증 INNO-BIZ 기업선정 벤처기업 지정 30 대 창조기업 지정

보유면허

하폐수등 처리관련 업무

( 종합시운전 , 위탁관리 , 설계시공 )주요업무

국내 : 환경 기초시설 85

폐수 200

해외 : 북한 , 싱가폴 , 인니

주요실적

총괄연구책임자 : 서정원

위탁연구 책임자 :

충북대 환경공학과 교수 이상일

과 제및

개 발책임자

2 Page

STRUVITE 의 개요 M&A ProcessINTRODUCTION 경제성 평가

The Nitrogen Cycle

3 Page

Biological Methods To Remove Nitrogen

☞ Post-Denitrification 1) Wuhrmann 에 의해 제안 2) 내생호흡에 의한 탈질 3) 탈질효율 낮음 4) 외부 전자공여체 필요

☞ Pre-Denitrification 1) Ludzack-ettinger 에 의해 제안 ( 최초의 전탈질공정 ) 2) 호기조앞에 무산소조 위치 3) 폐수중 유기물을 전자공여체로 이용 → 외부탄소원 필요없음 3) 내부반송 필요

Chemical Methods To Removal Nitrogen

1) 파괴점 염소주입

2) Air stripping

3) 선택적 이온교환

4) Struvite(MAP)


4 Page

Methods To Remove Phosphate

Chemical precipitation, which is controlled by pH and cations such as Fe, Al

- Al3+ + PO43- → AlPO4↓

- FeCl3 + PO43- → FePO4↓ + 3Cl-

Phosphorus assimilation by wastewarer Microorganisms

Polyphosphate accumulation by microorganisms

Apatite

- Hydroxyapatite :5Ca2+ + 4OH- + 3HPO42- → Ca5(OH)(PO4)3↓ + 3H2O

- Flouroapatite : Ca10(PO4)6F2

- Some common calcium phosphates : Octacalcium,Tricalcium Phosphate etc.

Struvite

- MgNH4PO4·nH2O (MAP)


5 Page

Characteristics Of STRUVITE

☞ 분자식 :

MgNH4PO4·nH2O (MAP)

☞ 반응비율 (Mole ratio)

Mg2+ : NH4+-N : PO4

3—P = 1:1:1

☞ 비 중 : 1.76

☞ 열에 안정 ( 약 200℃)

☞ 물에 대한 용해도 낮음

☞ 알카리용액 : 용해성 낮음

☞ 산성용액 : 용해성 높음

☞ 반응시간 : Max. 10min 이내

☞ 침전시간 : Max. 30min 이내

Merits Of STRUVITE

☞ 기술의 응용범위가 넓다

- 기존공정의 N·P 전처리 또는 후처리 응용

- 오염원의 중금속 동시처리

- 축산 · 분뇨 · 산업폐수의 고농도 N·P 처리 탁월

☞ Compact 한 설비 및 운전의 용이

- 결정화 반응이 30 분 이내 완료

- 침전성이 양호 ( 비중 1.76)

- 물량증가에 따른 신 · 증설이 최소화

☞ 국내현실에 적합

- 중 · 소규모 N·P 배출 업소에 적합

☞ 부산물의 재이용 가능

- 용출속도가 낮은 지효성 복합비료로 활용

ABSTRACT OF STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY

6 Page

Effective Parameters of STRUVITE

☞ 질소 , 인 , 마그네슘의 존재 유 , 무

- Mg2+ : NH4+-N : PO4

3—P = 1:1:1

☞ 응집원의 주입순서

- Mg2+ 와 PO43—P 주입 후 pH 조절

☞ 마그네슘원의 종류 및 주입량

- 종 류 : MgCl2, Mg(OH)2, 간수 , 바닷물

- 주입량 : 이론적으로 1:1 이나 1:1.2 정도

Effective Parameters of STRUVITE

☞ 응집 핵의 유 , 무

- 응집핵 형성과정 (nucleation)

- 응집핵 성장과정 (growth)

- 응집핵 無 : nucleation+growth 동시발생

- 응집핵 有 : nucleation<growth 지배적

☞ 반응시 pH

- 최적 pH : 약 9.5

☞ 온도 - 온도가 증가함에 따라 용해도 증가

( 최대 용해도 : 25℃)


7 Page

SEMs of Struvite and Magnesium Hydroxide

Struvite(without Core)Struvite(with Core) Magnesium hydroxide


8 Page


Research To Reuse Struvite Fertilizer

ELEMENT

UNIT : %

Mg

WITHOUT CORE

WEIGHT,%

WITH CORE

17.4718.73

51.8749.09P

Cl 3.933.70

14.0311.44K

Ca 11.3316.18

1.370.86Fe

100100TOTAL

MACRO NUTRIENTS

FeC

MnO

BH

ZnN

CuP

MoK

ClCa

Mg

S

The Result of EDS Analysis

The Nutrients To Need Plant

MICRO NUTRIENTS

ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY

기 간 연 구 내 용

오 ·폐수의 질소 ·인 전처리 기술개발

2002. 4 ~ 2003. 3

참 여 연 구 기 관

주관기관 : 대양바이오테크㈜ 참여기관 : 충북대 환경공학과 이상일 교수 연구팀

총 연 구 개 발 비

약 1.5 억

Development Status Of M&A Process

Applied Research

기 간 설 치 장 소

㈜신동방 인천공장2002. 8 ~ 2003. 1

시 설 용 량

50~100m3/d

Utilized Research

연 구 내 용

1) M&A Process 의 질소 · 인 처리 효율 검증 2) 운전의 용이성 , 경제성 및 현장 적용성 평가

9 Page

10 Page

Domestic WastewaterDomestic Wastewater

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

원수 0.8:0.8 1:1 1.2:1.2 바닷물Mole Ratio

NH

4-N

& P

O4-

P C

on

c.,m

g/L

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

NH

4-N

Re

mo

val

Eff

icie

ncy

,%

PO4-P NH4-N NH4-N Removal Efficiency

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

원수 0.8:0.8 1:1 1.2:1.2 바닷물

Mole Ratio

SS

Co

nc.

,mg

/L

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

Re

mo

val

Eff

icie

ncy

,%

SS Removal Efficiency

Propriety Investigations For Struvite Crystallization

Suspended SolidAmmonium & Phosphorus


11 Page

Propriety Investigations For Struvite Crystallization

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1/5원수 9 10 1/10원수 10 11

Treminal pH

SS

Co

nc.

,mg

/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

SS

Re

mo

val

Eff

icie

ncy

(%)

SS Removal Efficiency(%)

0

100

200

300

400

500

600

1/5원수 9 10 1/10원수 10 11

Terminal pH

NH

4-N

& P

O4-

P C

on

c.,m

g/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Re

mo

val

Eff

icie

ncy

(%)

PO4-P NH4-N NH4-N Removal Efficiency(%)

Swine WastewaterSwine Wastewater

Suspended SolidAmmonium & Phosphorus


12 Page

Schematic Diagram of M&A Process


13 Page

운 전 조 건

1) 처리용량 : 50~100m3/d 2] 처리대상 : 고농도 인산 폐수 3] Temp. : 〈 80℃ 4] HRT : 1~2hr 5] 수면적부하 : 32 6] 월류부하 : 〈 19

Conditions to operate Pilot plant

유 입 폐 수 성 상

1) pH : 2~7 2] BOD5 : 1,800mg/L 3] CODCr : 100 ~ 4,000mg/L

4] SS : 100 ~ 400mg/L 5] TN : 5 ~ 80mg/L 6] TP : 300 ~ 1,000mg/L

Photographs of Pilot Plant


14 Page

-

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

1 5 9 13 17 21 25

Day

Infl

ue

nt

Co

nc

.,m

g/L

-

50

100

150

200

250

300

350

Effl

ue

nt

Co

nc

., m

g/L

Influent Effluent

-

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

1 5 9 13 17 21 25

Day

CO

D C

on

c.,m

g/L

Influent Effluent

Results to operate M&A Process Results to treat Fatty Acid wastewater as struvite crystallization

Ortho-PhosphateTotal CODCr


15 Page

-

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61

Day

Influent C

oncentration,m

g/L

-

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Effl

uent C

oncentration,

mg/L

Influent Effluent

-

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61

Day

Concentr

ation,m

g/L

Influent Effluent

Results to operate M&A Process Results to treat E.Q tank wastewater as struvite crystallization



16 Page


Results to treat effluent as struvite crystallization

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 6 11 16 21 26 31 36 41

Day

Concentration,m

g/L

Influent Effluent

0

20

40

60

80

100

120

1 4 7 10 13 16 19 22

Day

Concentration,m

g/L

Influent Effluent

Results to operate M&A Process


17 Page

0

2000

4000

6000

8000

10000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 3 6 1 4 7 10 2 5 8

Time, day

TC

OD

cr, m

g/L

Influent- control

Influent- struvite

Effluent- control

Effluent- struvite

4848hhrr

32h32hrr

16h16hrr

24h24hrr

0

2000

4000

6000

8000

10000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 3 6 1 4 7 10 2 5 8

Time, day

SC

OD

cr,

mg/L

Influent- controlInfluent- struviteEffluent- controlEffluent- struvite

16h16hrr

24h24hrr

32h32hrr

48h48hrr

Biological wastewater treatment after Struvite crystallization

Total CODCr Soluble CODCr


18 Page

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 3 6 1 4 7 10 2 5 8

Time, day

TKN,

mg/

L


4848hhrr

32h32hrr

24h24hrr

16h16hrr

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 4 7 10 13 16 19 22 25 3 6 1 4 7 10 2 5 8

Time, day

NH

4+-N

, m

g/L


36h36hrr

4848hhrr

24h24hrr

16h16hrr


Total Kjeldahl Nitrogen Ammonium-Nitrogen


19 Page

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 1 3 5 7 1 3 5 7 9 11 1 3 5 7

Time, day

T-P

, m

g/L


4848hhrr

16h16hrr

36h36hrr

24h24hrr


Total Phosphate


20 Page

Toxicity of wastewater after Struvite crystallization

64

7570

74

8286 88 87

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

9 10월 일 10 8월 일 11 10월 일 12 10월 일

(LC

독성

도5

0),

%

원수

함유

율

처리전 처리후

108

5052

0

10

20

30

40

50

60

1 27월 일 2 12월 일

(LC

독성

도5

0),

%

원수

함유

율

처리전 처리후

Food Wastewater Tannery Wastewater


21 Page

인 증

특 허

실용신안

인 증 서 인증번호

특허출원 01-39788 호

실용신안 0267684 호

Certification of M&A Process


22 Page

Schematic Diagram for Improvement

The Existing Facilities

The First Proposal

The Second Proposal


23 Page

Originality of Technology

☞ 결정화 반응 영향인자를 고려한 반응기술 적용 ( 특허등록 )

- 폐수의 연속 유입 / 방류 가능 ( 응집침전의 연속성 )

- 약품 주입 및 pH 조절 순서를 차별화하여 결정화 효율 극대화 .

- 반응공정을 package 화 하여 배관의 scale 생성 문제 해결 .

☞ pH 및 약품주입량 자동제어 시스템 도입 ( 특허등록 )

- PID 제어에 의한 결정화 반응 최적 pH 조절 및 원수 부하에 따른

약품 주입량 자동조절

☞ 자동화 운전 프로그램 도입 - 운전자동화 기법 프로그램개발로 운전조작이 간편하고 효율적인

유지관리가 가능 ( 특허등록 )


ABSTRACT OF STRUVITEINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCYM&A PROCESS

24 Page

Economical Efficiency

공사비 및 소요부지 절감 기존의 화학적 처리시설 개선 및 대체 (NH4

+-N 상태에서 처리 )

기존공정의 전처리 또는 후처리 공정으로 도입 유지관리비 절감

대체 응집원 또는 경제성 있는 응집원 사용을 통한 운영비 절감

구 분

100

A2/O 계열 M&A 공법

30소유부지

10030공 사 비

Media 계열

90

95

10085운 영 비 110

M&A 공법 A2/O 계열 MEDIA 계열 산화구계열

산화구계열

100

110

95

100908070605040302010

0 소요부지 시설공사비 유지관리비

Comparison Of Economical Efficiency According to Processes

감사합니다 .

Documents

The Equipment To Remove The High Concentration Nitrogen and Phosphate using the Struvite