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전해질이 필요 없는 전기화학적 암모니아 스트리핑과 응집을 통한 양돈 분뇨 바이오가스 슬러리에서 질소 회수 효율 향상

2025-10-05 19:00 | 추천 : 0 | 댓글 : 0
알칼리 추가나 가열 없이 돼지 분뇨 바이오가스 슬러리(SMBS)에서 암모니아 질소를 효과적으로 제거하고 회수하기 위해 응집과 통합된 새로운 전기화학적 암모니아 스트리핑(EAS) 기술이 개발되었습니다. 최적의 운전 조건은 부유 고형물(SS) 제거율, 암모니아 질소 제거율(ANRR), 회수 내용에 의해 확립되었습니다. 최대 SS 제거율(66%)은 pH 7에서 양이온성 폴리아크릴아미드 4 g/L를 추가하여 1000 rpm으로 20분간 저어줌으로써 달성되었습니다. 양극에서의 SMBS pH는 12 이상으로 증가할 수 있어 암모니아 질소 제거 및 (NH4)2SO4로의 회수를 용이하게 했습니다. 양극 급식 모드보다 음극 급식 모드가 더 좋은 성능을 보이며, ANRR을 57%에서 86%로 증가시켰고, 회수 내용도 172에서 414 mg/kg로 향상되었습니다. 구체적으로 35 mA/cm2의 적용 전류 밀도, 0.9 L/min의 기류 속도, 40%의 흡수 황산 농도에서 ANRR은 91%에 도달했고 회수 내용은 1151 mg/kg였습니다. 전해질이 없는 구성을 통해 경쟁 이온의 간섭을 피하고 NH4+의 이동을 향상시키며 25 mA/cm2의 적용 전류 밀도에서 ANRR(>90%)과 회수 내용 1784 mg/kg을 달성했습니다. 경제적 평가에 따르면 전해질이 없는 EAS 시스템이 0.5 kWh/kg N의 가장 낮은 에너지 소비와 $0.06/kg N의 비용을 나타내며, 이는 기존 암모니아 스트리핑에 비해 비용의 16.5%에 불과합니다. 이러한 결과는 EAS가 암모니아 질소 회수에 있어 지속 가능하고 친환경적인 기술이 될 잠재력을 확인시킵니다.