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Mar 30, 2024

과일 및 채소 폐수에서 인의 회수 및 활용

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 617(2022) 이 기사 인용 2305 액세스 3 인용 13 Altmetric Metrics 세부 정보 수역으로의 과도한 인 방출이 핵심입니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 617(2022) 이 기사 인용

2305 액세스

3 인용

13 알트메트릭

측정항목 세부정보

인이 수역으로 과도하게 배출되는 것은 부영양화를 일으키는 핵심 요인입니다. 과일 및 야채 폐수에는 다량의 인이 함유되어 있으며 수역으로 직접 배출될 수 있어 도시 하수관망에 큰 부담을 줍니다. 따라서 응집을 이용하여 인을 제거하고, 폐수에서 인을 침전물로 회수한 후, 침전물을 열분해하여 인산염 제거에 효율적인 흡착제로 사용하였다. 실제 인 함유 폐수와 모의 인 함유 폐수 내 인산염에 대한 열분해 온도 300°C, 400°C, 500°C에 따른 흡착제(XT-300, XT-400, XT-500)의 흡착 효과를 비교함으로써 서로 다른 흡착제 투여량(4g/L, 7g/L, 10g/L)의 폐수에서 XT-300이 최고의 흡착 성능을 갖고 있으며 인산염 흡착은 흡열성이고 Langmuir 등온선을 따르는 것으로 나타났습니다. 엘로비치 동역학. pH와 공존하는 음이온, XT-300의 구조에 따른 영향으로 인산염의 제거는 정전기적 인력, 기공충진과 관련이 있으나 표면침전과 관련이 있는지는 알 수 없었다. 본 연구는 과일 및 야채 폐수에서 인을 회수하고 활용하는 방법과 방법을 제공하고 합성 흡착제가 효율적인 인 흡착제임을 입증합니다. 장기적으로 우리는 농업 시스템에서 식물 성장을 촉진하기 위해 인 흡착 후 흡착제를 사용하려고 노력할 수 있습니다.

수역의 인 농도가 높으면 수생 생태계와 환경 품질에 심각한 위협이 될 수 있습니다. 고농도의 인 함유 폐수는 자연 환경으로 배출될 수 있지만 이는 여전히 전 세계적으로 어려운 환경 문제입니다. 고농도의 인산염은 수역에서 유기체, 특히 조류의 성장을 자극하여 수생 생태계의 질을 악화시킬 수 있습니다1,2,3. 또한 수생 동식물과 인간의 안녕에 해를 끼칩니다4,5,6. 인산염은 일시적으로 침전으로 전환된 후 다시 물로 방출되기 때문에 인산염의 자연 회수 효율은 매우 낮습니다7. 따라서 인 제거 및 회수를 위한 효율적인 기술을 탐구하는 것이 필수적입니다. 폐수에서 인을 재생하기 위해 스트루바이트 결정화8, 막 하이브리드 시스템9, 조류 기반 생물흡착10, 칼슘 침전물11 등 많은 기술이 사용되었습니다. 그 중 화학적 인 제거는 인 침전으로 인해 많은 양의 슬러지를 생성합니다. 새로운 오염을 초래합니다12. 인 제거를 위한 생물학적 방법은 작동 매개변수에 민감하며 효율성은 불안정합니다13,14. 또한 생물학적 처리에는 폐기물 활성 슬러지 처리 또는 기타 전처리 장치가 포함되므로 폐수 처리 비용이 증가합니다. 흡착 방식은 비용이 저렴하고 효율이 높습니다. 따라서 물에서 인산염을 제거하는 데 널리 사용되었습니다. 생물학적 체류 시스템은 널리 사용되는 흡착 인 제거 시스템입니다. 인 제거 효율은 매우 다양하고 불안정합니다. 이는 주로 생물학적 보유 시스템의 필터 매체에 흡착된 인의 용량이 작고 안정성이 낮기 때문에 인 침출 효과가 높기 때문입니다. 따라서 생물학적 체류 시스템에서 새로운 필터 매체에 의해 인 제거 성능이 향상될 수 있으며, 고효율, 저가의 인 제거 재료의 적용 또한 큰 주목을 받고 있습니다.

탄소 기반 물질은 일종의 열분해 블랙 카본입니다. 그 생산에는 탄소 격리, 지구 온난화 완화, 토양 질 개선 및 오염 물질 제거와 같은 많은 환경적 이점이 있습니다16,17,18. 최근 몇 년 동안 탄소 기반 소재는 다양한 원료로 인해 많은 주목을 받았습니다. 농업폐기물19,20, 산림폐기물21, 하수슬러지를 포함한 다양한 바이오매스를 열분해 원료로 활용하여 저비용의 흡착제 제조가 가능하다22,23,24. 과일 및 채소 폐기물의 수분 함량은 일반적으로 90% 이상이며, 휘발성 고형물은 전체 고형물(VS/TS)의 80% 이상을 차지합니다. 그 중 셀룰로오스, 리그닌, 당, 헤미셀룰로오스는 각각 약 9.0%, 5.0%, 75.0%를 차지합니다25,26. 과일 및 야채 폐기물의 기존 처리 방법으로는 소각, 매립, 호기성 퇴비화, 혐기성 소화 등이 있는데, 이는 수분 함량이 높기 때문에 처리 효과가 좋지 않습니다27,28,29,30,31,32,33. 또한, 일부 지역에서는 과일 및 채소 폐기물을 파쇄 및 탈수하여 고형물의 수분 함량을 감소시킨 후, 고형물을 퇴비화 및 소화시켜 수분 함량이 높은 폐기물의 급속한 가수분해로 인한 산 억제 현상을 완화시킨다. 직접 소화30,34. 폐액은 도시 하수관망으로 직접 배출되어 하수와 함께 하수 처리장으로 들어갑니다. 과일 및 야채 폐수 처리는 도시 하수 시스템의 설계 조건 범위에 포함되지 않아 배관 막힘이 발생하기 쉽기 때문에 이 방법이 완전히 대중화될 수 없었습니다. 둘째, 과일 및 채소 폐수는 도시 하수 수집 시스템으로 유입된 후 도시 하수 처리장으로 집중됩니다. 고탄소, 고질소, 고인 함량으로 인해 하수처리장의 운영 부하가 가중됩니다. 응고를 통해 대부분의 인을 제거할 수 있어 대부분이 침전물에 모이게 되며, 침전물은 인을 회수하기 위한 흡착제로 제조될 수 있다.