Recently, pollution problem in coastal water has become more serious and pollution including red tide serves as a main reason for reduction of fishes resources. Particularly, nutrients such as nitrogen and phosphorus are the most serious pollutants. Normally, biological wastewater treatment process is used in removing such nutrients. However, it is difficult to adopt the biological wastewater treatment process to a small-scale fish processing factory in case of using seawater as wash water. Thus, removing nutrients through struvite crystallization is investigated in this study for treating shrimp processing wastewater. Experiments were conducted by varying molar ratio of Mg2+:NH4-N:PO4-P from 1:1:1 to 2:1:1. It can be concluded that optimum molar ratio is 1:1:1. Struvite crystallization process is compared with chemical coagulation process using PAC and struvite crystallization process is proven as the more effective process in removing nutrients from wastewater. In view of results obtained from these experiments, struvite crystallization process is a promising method in removing nitrogen and phosphorus from wastewater; however, not so good in removing organics. Thus, struvite crystallization process is suitable as the pre-treatment process in treating shrimp processing wastewater and additional biological process is needed to remove organics.

다양한 온도에서 스트루바이트(struvite, MgNH4PO4·6H2O)들이 합성 및 건조되었다. 스트루바이트의 결정화와 그 구조적 특성은 합성 온도와 건조 온도 모두에게 큰 영향을 받았다. 스트루바이트는 합성 온도 ≤30℃에서 순조롭게 형성되었으며, 결정도는 합성 온도와 역의 관계를 보였다. 또한, 스트루바이트 결정도는 건조 온도가 45℃에서 60℃로 증가함에 따라 감소되었으며, 이는 열분해로 인해 발생한 구조적 물 분자와 암 모늄 이온의 손실로 촉진되었다. 그러나 낮은 합성 온도에서 합성된 스트루바이트 일수록 높은 결정도를 가 지며, 열분해에 의한 비정질화가 억제되었다. 본 결과는 저온의 열역학적으로 안정한 조건에서 형성된 스트루 바이트는 높은 결정성을 보이며, 이에 따른 구조 안정성과 열저항성을 갖음을 입증한다.

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.