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)
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)
ABSTRACT Of STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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)
ABSTRACT Of STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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
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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℃)
ABSTRACT OF STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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SEMs of Struvite and Magnesium Hydroxide
Struvite(without Core)Struvite(with Core) Magnesium hydroxide
ABSTRACT OF STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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ABSTRACT OF STRUVITE M&A PROCESSINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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Schematic Diagram of M&A Process
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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
Ortho-PhosphateTotal CODCr
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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Ortho-PhosphateTotal CODCr
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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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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
Influent- controlInfluent- struviteEffluent- controlEffluent- struvite
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
Influent- controlInfluent- struviteEffluent- controlEffluent- struvite
36h36hrr
4848hhrr
24h24hrr
16h16hrr
Biological wastewater treatment after Struvite crystallization
Total Kjeldahl Nitrogen Ammonium-Nitrogen
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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
Influent- controlInfluent- struviteEffluent- controlEffluent- struvite
4848hhrr
16h16hrr
36h36hrr
24h24hrr
Biological wastewater treatment after Struvite crystallization
Total Phosphate
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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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
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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인 증
특 허
실용신안
인 증 서 인증번호
특허출원 01-39788 호
실용신안 0267684 호
Certification of M&A Process
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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Schematic Diagram for Improvement
The Existing Facilities
The First Proposal
The Second Proposal
ABSTRACT OF STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
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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 STRUVITE M&A ProcessINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCY
ABSTRACT OF STRUVITEINTRODUCTION ECONOMICAL EFFICIENCYM&A PROCESS
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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 .