In this study, to evaluate the transboundary movement of magnetite waste, the treatment causing possible oxidation and reduction to the highly toxic Cr (VI), as well as other chromium ions must be considered. In this study, we tried to remove chromium using magnetite. The efficiency of chromium removal using magnetite, mixing time, mixing speed, and temperature was evaluated through a jar test. In case of magnetite, the total chromium and hexavalent chromium concentration were rapidly decreased to 0.7 g and 0.35 g, respectively. For mixing speed, the removal efficiency of total chromium was rapidly increased to 150 rpm, but that of hexavalent chromium was almost unchanged. For reaction time, the chromium concentration was almost identical. At 70℃, the removal efficiency of total and hexavalent chromium was 97.2% and 98.8%, respectively; therefore, application of magnetite to actual industrial sites where high-temperature industrial wastewater is generated can be considered.

최근 전 세계적으로 자원 고갈의 문제에 대비한 신재생에너지 개발 및 자원순환에 대한 관심이 커지고 있다. 특히 수자원은 인간과 생태계에 밀접한 관련이 있는 자원중 하나로 수자원 순환에 대한 다양한 정책이 시행되고 있다. 그중 하수 재이용 정책으로 인해 다양한 처리법이 연구되고 있고, 전기응집 공법 또한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전기응집은 전극에 일정전압이 가해지면 금속이 용해되어 수산화물을 생성하고 이것이 폐수 중콜로이드성 물질과 응집하여 침전되면서 오염물질을 제거한다. 전기응집은 시스템의 구성이 간단하여 조작이 쉽고, 온도나 pH에 거의 영향을 받지 않아 경제적인 장점이 있다. 하지만 전기응집 공법은 응집으로 인한 플럭을 제거해야 하며, 이는 여과로 빠르게 분리가 가능해 간단하게 처리할 수 있다. 이에 본 연구에서는 전기응집 처리수에서 발생된 플럭을 제올라이트 여과를 이용해 처리하고자 하였다. 제올라이트를 이용하여 전기응집 플럭이 제거 가능한지 알아보기 위해 탁도를 측정하여 확인한 후, 오염물질 제거에 큰 영향을 미치는 여과유량을 설정하기 위해 EBCT 변화에 따른 실험을 진행하였다. 이때 탁도 뿐만 아니라 CODcr농도와 총인농도, pH를 측정하여 최적 EBCT를 판단하고 재이용수의 수질기준에 만족하는지에 대해 알아보고자 하였다.

우리나라는 지형 특성상 효율적인 수자원 확보가 어려운 실정이기 때문에 안정적이고 지속적인 수자원 공급을 위해 수자원 개발의 필요성이 대두되고 있다. 우리나라의 기존 수자원확보는 대형 댐이나 저수지 형태가 대부분이지만 이는 축조로 인해 대규모 생태계 훼손의 우려가 있어 최근 정부는 해수의 담수화 시스템 개발, 일회성 용수 재사용, 하수 재이용 등 새로운 정책을 시도하고 있다. 우리나라의 하수 재이용율은 매년 꾸준히 증가하는 추세이며 막 분리법, 이온교환 처리법 등 다양한 재이용수 개발공법에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 막 여과는 막의 수명이 비교적 짧고 막 교환비용이 높은 특성을 가지며, 이온교환 공정은 유지관리가 어렵고 용량에 비해 처리 비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 처리법 외에 전기화학적 처리방법인 전기응집에 대한 연구를 시도하였다. 전기응집 공법은 유입 원수에 큰 영향을 받지 않아 폐수성상을 가리지 않고 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있으며, 다른 공정과 비교했을 때 설치면적 당 처리 용량이 커서 경제적이다. 이에 본 연구에서는 전기응집 공법에서 영향인자로 알려진 전류밀도, 전극 간격, 교반속도와 시간에 따른 제거효율을 Jar-test를 통해 확인하고 최적조건을 도출하였다. 또한 도출해낸 최적조건에서 전기응집을 이용해 하수처리수의 재이용수로 이용 가능성에 대해 판단하고자 하였다. 전류밀도는 0.036A/cm², 전극간격은 0.3cm, 교반속도와 시간은 100rpm, 5분에서 가장 높은 제거효율을 보여 이를 최적조건으로 결정하였다.

최근 도시화 및 인구 밀집화로 인해 폐기물 발생량이 급격하게 늘어나고 있으며, 매립장 내 수분이 매립된 쓰레기에 침투하여 발생하는 침출수의 양 또한 증가하는 문제가 발생하고 있다. 이러한 침출수 내 함유된 고농도의 암모니아성 질소는 그 자체의 독성으로 인해 비교적 독성에 취약한 질산화 미생물에게 영향을 끼쳐 질산화 반응을 저해한다. 이와같이 생물학적 처리가 어려운 침출수와 같은 경우 화학적 침전법인 Struvite 결정화법이 현실적인 대안이 될 수 있다. Struvite는 MAP(magnesium ammonium phosphate, MgNH4PO4･6H2O)라고 알려져 있으며 고농도의 질소와 인을 동시에 처리할 수 있으며 반응시간이 짧아 별도의 처리시설이 불필요하다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적으로 처리가 곤란한 침출수를 struvite로 처리하고자 하였으며 제거효율을 극대화하기 위해 결정화 영향인자인 pH와 마그네슘, 인의 몰비에 대해 살펴보았다. Struvite 결정화시 pH 9.0에서 암모니아성 질소의 농도가 가장 낮게 나타났으며, 마그네슘과 인의 몰비가 클수록 암모니아성질소의 제거율이 높아지는 것으로 확인되었다. 또한 struvite 결정성장에 미치는 요인인 교반강도(G) 및 교반시간(td)에 대하여 실험한 결과 교반강도가 높을수록 암모니아성 질소의 제거율이 상승하는 것으로 나타났으며, 교반시간의 경우 5분부터 큰 차이가 없는 것으로 확인되었다.

Struvite는 일반적으로 guanite 또는 MAP(magnesium ammonium phosphate, MgNH4PO4･6H2O)라고 알려져 있으며 마그네슘(Mg2+), 암모늄(NH4+), 인(PO43-)의 몰비가 1.0 : 1.0 : 1.0로 결합된 결정체이다. 고농도의 질소와 인을 동시에 처리할 수 있으며 반응시간이 짧아 작은 부지면적으로 처리가 가능하다는 장점이 있으나, 결정화 반응에서 슬러지가 많이 발생한다는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 매립지 침출수를 이용하여 struvite 결정화시 발생하는 슬러지를 seed물질로 사용하고자 하였다. 생성된 struvite를 seed로서 재이용하기 위해 seed 주입량, dry･wet 상태에 따른 실험을 진행하였다. seed의 주입량의 경우 주입량이 늘어날수록 암모니아성 질소 제거율이 증가하는 경향을 나타냈으며, dry seed보다 wet seed의 경우 제거율이 더 높았다. 따라서 struvite 결정을 seed물질로 재사용하여 sludge 발생량을 줄일 수 있으며 결정화 효율을 증대할 수 있다.

This study assessed the fertilizing value of struvite deposit recovered from swine wastewater in cultivating Chinese cabbage. Struvite deposit was compared with commercial fertilizers: complex, organic and compost to evaluate the fertilizing effect of struvite deposit. Laboratory pot test obviously presented that the struvite deposit more facilitated the growth of Chinese cabbage than organic and compost fertilizers even though complex fertilizer was the most effective in growing Chinese cabbage. It was revealed that the growth rate of Chinese cabbage was simultaneously controlled by phosphorus (P) and potassium (K). Also, the nutrients such as nitrogen (N), P, K, calcium (Ca) and magnesium (Mg) were abundantly observed in the vegetable tissue of struvite pot. Specifically, P was the most abundant component in the vegetable tissue of struvite pot. Meanwhile, the utilization of struvite as a fertilizer led to the lower accumulation of chromium (Cr6+) than other pots, except for compost fertilizer pots, and no detection of cadmium (Cd), arsenic (As) and nickel (Ni) in the Chinese cabbage. The experimental results proved that the optimum struvite dosage for the cultivation of Chinese cabbage was 2.0 g struvite/kg soil. On the basis of these findings, it was concluded that the struvite deposits recovered from swine wastewater were effective as a multi-nutrient fertilizer for Chinese cabbage cultivation.