혐기성 소화 탈리액으로부터 최적의 struvite 생산을 통한 질소·인 회수

가축분뇨·하수슬러지·음식물류폐기물 등의 유기성 폐기물 처리와 함께 바이오가스를 생산·활용하는 혐기성 소화는 국내외로 증가하는 추세이고, 많은 투자가 이루어지고 있다. 그 과정에서 생산된 부산물인 혐기성 소화액은 질소·인 등 영양물질을 많이 함유해 하수처리장에서 추가 처리 공정이 필수적이다. 소화액의 질소와 인은 물리화학적 처리와 동시에 struvite 형태로 회수될 수 있다. 소화액의 암모늄과 인산염은 마그네슘 이온과 1:1:1 몰비로 결합해 struvite (Magnesium Ammonium Phosphate; MAP) 결정으로 침전된다. 이에 본 연구는 Struvite 회수 최적 조건을 설정하기 위한 실험실 규모의 응집교반실험을 진행하였다. 혐기성 소화액은 전주하수처리장 소화 슬러지 탈리액을 이용하였고, 탈리액은 암모늄과 인산염 농도는 높지만 상대적으로 마그네슘 이온 농도가 낮아 마그네슘을 주입해주었다. Struvite 결정화 실험에서 가장 중요한 인자는 pH 및 마그네슘 이온과 인산염의 몰비로, 그에 따라 여러 조건을 설정하여 질소, 인 제거율 및 struvite 회수율을 구하였다. 또한 이러한 결정체를 FRID로 분석하였다. 본 연구는 struvite 결정화로 소화 슬러지 탈리액의 물리·화학적 처리와 동시에 질소와 인을 회수해 경제성을 제고하는 고부가가치 부산물을 고효율 생성이 가능함을 보였다. Struvite 결정은 질소, 인뿐만 아니라 식물의 필수원소 중 하나인 마그네슘외 미량원소까지 함유하고 있어 비료로서 가치가 크므로 본 연구 결과는 우리나라가 대부분 수입에 의존하는 비료용 인광석의 대안이 될 수 있으며, 슬러지 처리 공정에 struvite 회수 공정이 포함하여 보다 높은 경제성을 확보하는 데에 기여할 수 있음을 보여준다.