KR101304396B1 - 폐활성 슬러지의 포스포러스 및 마그네슘을 스트립하는 프로세스와 스트루바이트 생산 시스템 - Google Patents

폐활성 슬러지의 포스포러스 및 마그네슘을 스트립하는 프로세스와 스트루바이트 생산 시스템 Download PDF

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Abstract

하나 또는 그 이상의 휘발성 지방산들(VFAs)의 형태로 된 쉽게 미생물에 의해 분해되는 탄소 화합물들로 미생물들의 혼합물을 처리하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 포스포러스/마그네슘이 풍부한 액체 및 포스포러스/마그네슘이 감소되도록 처리된 혼합물들을 생성하기 위하여, 상기 혼합물이 농축될 때 투입되는, 포스포러스 및 마그네슘을 해제하기 위한 혼합물 미생물들을 유도한다. 이와 같이 처리된 혼합물은 혐기성 소화조에 위치하는데, 여기서 암모니아가 생성되지만 매우 적은 포스포러스 또는 마그네슘이 결합된다. 그 다음, 고 암모니아 혼합물은 암모니아가 풍부한 액체를 생성하기 위하여 탈수된다. 상기 암모니아가 풍부한 액체는 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체와 결합되고 반응되어 스트루바이트를 형성한다. 바람직한 실시예에서, VFAs는 통일화된 발효 및 농축(UFAT) 프로세스의 상류에서 현장(in situ) 생성되고 포스포러스 및 마그네슘을 제거하기 위하여 상기 폐기물 부 스트림(waste sidestream)에 추가된다. 다른 바람직한 실시예에서 사용 가능한 스트루바이트 제품이 채취된다.

Description

폐활성 슬러지의 포스포러스 및 마그네슘을 스트립하는 프로세스와 스트루바이트 생산 시스템{Waste activated sludge phosphorus and magnesium stripping process and struvite production system}
본 발명은 일반적으로 "폐활성 슬러지"(waste-activated sludge, WAS) 스트리핑(stripping)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 소화조(digester) 내에 축적되는 하류의 스트루바이트(struvite)를 감소시키고 그로부터 유용한 스트루바이트를 생산하기 위하여, 쉽게 미생물에 의하여 분해되는 탄소 화합물(readily biodegradable carbon compounds, RBCs)을 생물학적 슬러지에 부가하는 것에 관한 것이다.
제2차 하수 처리의 부분으로서, 주 처리된 하수는 공기 또는 순수한 산소를 사용하여 처리된다. "활성 슬러지" 라는 용어로 불리는 프로세스에서, 미생물들은 유입되는 폐기물 하수를 대사 처리(metabolize)하기 위하여 산소를 사용하며, "혼합 용액(mixed liquor)"이라고 알려진 미생물들 및 하수의 혼합물을 형성한다. 이러한 혼합물은 응축을 위하여 침전 탱크들로 이동하고, 따라서 응축된 활성 슬러지를 형성한다. 이러한 슬러지의 대부분은 활성 슬러지 프로세스 탱크로 회수된다.
폐활성 슬러지(WAS)라고 불리는 이러한 슬러지의 분리된 부분은 상기 활성 슬러지 프로세스로부터 제거되고, 추가적인 처리 및 폐기를 위하여 슬러지 취급 시스템으로 보내진다. 안정적인 시스템에 있어서, 날마다의 WAS는 날마다 하수를 미생물들로 변환하는 것에 상응하므로, 혼합 용액에서의 생물 질량(bio-mass)의 순증가(net increase)가 발생되지 않는다
상기 활성 슬러지 프로세스를 조작함에 의하여, 포스포러스(phosphorus) 및 마그네슘은 상기 액체 스트림으로부터 제거되고 상기 혼합 용액 내에서 응축된다. 상기 프로세스는 향상된 생물학적 포스포러스 제거(EBPR)라고 알려져 있다.
도 1을 참조하면, 일반적인 스킴(10)에서, 상기 WAS는 농축을 위하여 원심분리기(또는 다른 농축 장치)(14)로 보내진다. 상기 액체들은 주입되고 처리를 위하여 상기 폐수 플랜트로 회수된다. 반면에, 상기 결과적으로 농축된 슬러지는 다른 슬러지들과 함께 혐기성 소화조(16)로 보내진다. 그것은 탈수를 위하여 제2 원심분리기(또는 다른 탈수 장치)(18)로 보내지기 전에, 여기서 15일 또는 그 이상 동안 유지된다.
불행하게도, 스트루바이트는 소화조(16) 및 다른 하류의 장치에서 형성되는 경향이 있다. 왜냐하면, 존재하는 상기 암모니아, 마그네슘 및 포스포러스는 스트루바이트로 침전될 수 있기 때문이다. 이러한 스트루바이트는 채취하기가 매우 어려우며 또한, 반응기(reactor, 16), 배관 파이프들 및 상기 반응기로부터 이어지는 장치 내의 표면들 상에 퇴적되는 유해한 효과를 나타낸다.
추가적인 원심분리기(또는 다른 탈수 장치)(18)는 유익하게 재사용되거나 폐기되는 추가적으로 탈수된 슬러지(20) 및 암모니아 및 포스포러스가 풍부한 액체들(22)을 생산한다. 프릴된(prilled) 스트루바이트는 스트루바이트 반응기(24)에 의하여 액체들(22)로부터 채취될 수 있다고 알려져 있다. 이러한 프릴된 스트루바이트는 정기 방출 비료(timed release fertilizer)로서 사용될 수 있는 상품성이 높은 제품이기 때문에 전체 처리 비용을 낮추는 역할을 한다. 불행하게도, 상기 스트루바이트 채취는 상기 프로세스에 마그네슘의 추가를 필요로 하지만, 이것은 프로세스의 비용의 큰 부분을 차지하고 수익을 감소시킨다.
"A Feasible Approach of Integrating Phosphate Recovery as Struvite at Waste Water Treatment Plants, Proceedings, Institute Of Environmental Engineering, pp. 551-558 (2007)"에서, D. Montag 등은 포스포러스 제거를 위하여 하나 또는 그 이상의 휘발성 지방산(VFAs)을 추가하는 것을 효과적으로 개시하고 있다. 그들은 외부의 유기물 또는 무기물 산들을 부가하는 대신에 긴 보존 시간을 사용할 것을 개시하고 있다.
"The Modified Renphosystem: A High Biological Nutrient Removal System, Wat. Sci. Tech., Vol. 35, No. 10, pp. 137- 146 (1997)"에서, J. H. Rensink 등은 소위 수정된 렌포(Renpho) 시스템을 기재하고 있다. 그들은 WAS에 대한 투약제로서 VFA들을 추가하는 것을 개시하고 있지 않고, 인산염 투하/제거뿐만 아니라 마그네슘을 개시하고 있지 않으며, 발효도 개시하고 있지 않고, w/센트레이트 (w/centrate)의 혼합 이전에 pH를 조절하는 것을 개시하고 있지 않으며, 소화조와 관련하여 탈수기의 사용을 개시하고 있지도 않다.
이러한 문서들의 어느 것도, 그리고 다른 어떠한 공개된 선행 기술도, VFA 가능한 시약을, 펠렛(pellet) 형태의 스트루바이트 생산을 위한 스트루바이트 반응기로 향하는 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체 스트림으로 분리하는 것을 개시하고 있지 않으며, 내부에 성가신 스트루바이트의 퇴적을 감소시키기 위하여, 상기 VFA 가능한 시약을, 소화조로 향하는 포스포러스와 마그네슘이 희박한 슬러지 스트림으로 분리하는 것을 개시하고 있지 않다.
도 1은 종래 기술의 폐기물 처리 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폐기물 처리 시스템의 블록도이다.
도 3는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템의 블록도이다.
본 출원, "WASTE ACTIVATED SLUDGE STRIPPING TO REMOVE INTERNAL PHOSPHORUS"라는 명칭으로 2008년 2월 1일자로 미국에 정식 출원된 12/012,362호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 참조로서 본 발명에 일체로 병합된다.
본 발명은 포스포러스 및 마그네슘을 포함하는 폐고형물들 및 미생물들의 제1 혼합물을 처리하는 방법의 형태를 취한다. 상기 방법은 포스포러스/마그네슘이 풍부한 액체 및 포스포러스/마그네슘이 감소되도록 처리된 혼합물들을 생성하기 위하여, 상기 혼합물이 농축될 때 투입되는, 포스포러스 및 마그네슘을 해제하기 위한 혼합물 미생물들을 유도한다.
이러한 처리된 혼합물은 혐기성 소화조 내에 위치하는데, 여기에서는 암모니아가 생성되지만 포스포러스 또는 마그네슘은, 응축 과정에서 크게 줄어들기 때문에 여기에는 거의 포함되지 않는다. 그 다음, 상기 고-암모니아 혼합물은 탈수화되어 암모니아가 풍부한 액체가 되는데, 이 액체는 상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체와 배합된다. 바람직한 실시예에서, 사용 가능한 스트루바이트 산물은 이러한 배합으로부터 채취된다.
또한, 상기 혐기성 소화조 내의 성가신 스트루바이트의 생성은, 종래 기술에 따른 폐기물 처리 방법들과 비교하여 크게 줄어든다.
본 발명을 실행하는 시스템 및 방법이 도 2, 3 및 4와 뒤따르는 텍스트에서 보여진다. 이것들은 다양한 실시예에서 본 발명을 명확하게 하는 데에 도움을 줄 것이다.
도 2를 참조하여, 폐활성 슬러지(WAS) 처리 방법(110)의 바람직한 실시예가 설명된다. 포스포러스 및 마그네슘은 혐기성 반응기(112) 내에서의 미생물 활동에 의하여 해제(release)된다. 여기서, WAS는 적어도 0.5 시간 동안 유지된다.
이러한 해제를 효과적으로 하는 하나의 방법은, 혐기성 반응기 내의 슬러지에 하나 또는 그 이상의 휘발성 지방산들(VFAs)와 같은, 미생물에 의해 쉽게 분해되는 탄소 화합물들(RBCs)을 추가하는 것이다. 계획된 포스포러스 해제의 그램 당, 추가되는 하나 또는 그 이상의 VFA들은 3 내지 8그램(바람직하게는 4-6 그램)이 추가될 수 있다. 다른 기술에서는, 포스포러스 및 마그네슘을 해제하기 위한 내생적 호흡 및 발효를 위해, VFA들의 추가 없이, 활성 슬러지는 36 내지 96 시간 동안 유지된다.
상기 결과적인 WAS는 원심분리기, 농축 벨트 또는 회전 스크린들과 같은 농축 디바이스(14)에 보내지고, 상기 결과적인 액체들(115)는 증강된 포스포러스 및 마그네슘 레벨들을 갖는데, 이하에서 추가적으로 설명될 스트루바이트 반응기(124)로 보내진다. 상기 액체들(115)은 매우 낮은 암모니아 레벨을 가지기 때문에, 상기 액체들(115) 내에는 단지 최소의 스트루바이트 생성이 존재한다. VFA들 및 다른 형태의 RBC들은, 미국 특허 6,387,264호에 개시된 바와 같이 통일화된 발효 및 농축(unified fermentation and thickening, UFAT) 프로세스 내에서 발효에 의하여 생성될 수 있다. VFA들을 얻는 다른 방법들은 다양한 발효 방법들, 다양한 폐기물 산물로부터의 채취 및 아세트 산과 같은 공업적 화학 제품들로서의 구매를 포함한다.
감소된 포스포러스 및 마그네슘을 갖는 상기 농축된 WAS는 다른 슬러지들과 함께 혐기성 소화조(116)로 보내지고, 일반적으로 최소 15일 동안 유지된다. 거기서, 그것은 암모니아의 높은 응축을 생성하는 혐기성 박테리아에 의하여 추가적으로 처리된다.
그러나, 상기 농축된 WAS 내에서 스트루바이트를 형성하는 데에 필수적인 포스포러스 및 마그네슘의 감소 때문에, 소화조(116) 내의 스트루바이트의 생성은, 종래 기술의 시스템(소화조(116)과 동일할 수 있음)의 소화조(16)에서 생성되는 스트루바이트의 양과 비교하여 크게 감소된다.
이러한 스트루바이트 형성의 감소는 상기 소화조 및 혐기성 소화조(116)로부터 하류에 있는 장치 내에서 스트루바이트 퇴적물들의 형성을 감소시킨다.
소화조(116)로부터 처리된 슬러지는, 원심분리기, 탈수 벨트, 스크린, 플레이트 및 프레임 프로세스 등을 사용하여 탈수(118)되고 상기 결과적으로 탈수된 고형물들은 유용하게 재사용되거나 폐기된다. 상기 감소된 포스포러스 및 마그네슘으로 인하여 관련된 파이프들 및 장치들 내에서 스트루바이트를 생성할 가능성이 낮은 상기 암모니아가 풍부한 액체들(122)은 스트루바이트 반응기(124)로 보내진다. 상기 반응기(124)에서, 상기 풍부한 암모니아는 상기 액체들(115)의 포스포러스 및 마그네슘과 결합되어 스트루바이트를 형성한다.
도 3을 참조하면, 제2의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 시스템(210)으로의 입력은, 증강된 생물학적 포스포러스 제거(enhanced biological phosphorous removal, EBPR) 시스템 내에서, 상기 포기 대야(aeration basin)의 혐기성 지역(212)로부터 획득된 혼합 용액 부유 고형물들(mixed liquor suspended solids, MLSS)(214)의 형태로 된다. 상기 MLSS의 대부분은 포기 대야(218)의 추가적인 부분으로 진행된다.
RBC들은 상기 표준 EBPR 시스템에서 MLSS에 추가되고, 따라서 포스포러스 및 마그네슘이 상기 미생물들로부터 해제될 수 있도록 유발한다. 이러한 차이 이외에는, 상기 프로세싱은 대개 동일하다. 다만, MLSS는 일반적으로 WAS에 비하여 세 배만큼 희석되기 때문에, 상기 농축기(216)로의 더 큰 유동(214)을 수용하기 위하여 몇몇 수정이 필요하다. 상기 희석된 유동을 취급하기 위하여, 농축기(216)는 벨트 또는 원심분리기 또는 다른 농축 디바이스가 선택적으로 추가될 수 있는 중력 농축을 사용할 수 있다. 도 2에 도시된, 상기 혐기성 반응기(112) 및 RBC들의 보충적 추가는 제거될 수 있다.
도 4는 도 2와 유사한(그리고 동일한 요소들에 대해서는 동일한 참조 번호를 가짐), 본 발명의 시스템의 또 다른 실시예를 보여준다. 시스템(220)은 각각 위 및 아래에 수평 점선으로 도시된 바와 같이, 주 스트림 유동(220a) 및 부 스트림 유동(220b)을 포함하는 것으로 보여질 수 있다.
여기서, 시스템(220)은 현장에서(in situ), 즉, 상기 생산 프로세스를 실현하기 위하여 필요한 외부 입력들 없이, WAS로부터 사용 가능한 스트루바이트 부산물(예를 들어, 규칙적인 또는 불규칙적인 형상 및 크기를 갖는 펠렛들 또는 입자들과 같은 시장성 있는 제품, 스트루바이트 슬러지와 같이 시장성이 없는 제품 등)의 폐쇄된 또는 수용된 생성을 위하여 제공되는 것으로 언급된다.
이해될 수 있는 바와 같이, 주요 정화기(222) 내에 포함된 주요 슬러지는 미국 특허 6,387,264에 따른 UFAT(224), 또는 발효조(fermenter)(226) 및 농축기(228) 또는 주요 슬러지를 VFA들 및 농축된 슬러지로 통합적으로 프로세스하는 조합된 발효조/농축기를 포함하는 등가의 프로세스를 통하여 처리된다.
UFAT(224)로부터의 VFA들은 EBPR 포기 대야(112a)로 입력되고, 예를 들면, 혐기성 해제 탱크(114a) 및 농축 원심분리기(114b)와 같은 제2 농축기를 포함하는 분리기(separator)/농축기(114)로도 입력된다. 본 대안적인 실시예에서 도 2의 혐기성 반응기(112)는 따라서, 도 4에서 도시된 바와 같이, EBPR 포기 대야(112a) 및 제2 정화기(112b)의 형태를 취한다.
상기 농축된 슬러지는 도 4에 도시된 바와 같이, 소화조(116)에 공급된다. 상기 스트루바이트 반응기에서, 소화조(116)로부터 하류 또는 소화조(116)로부터 상류에서는, P 및 Mg가 풍부한 액체들의 pH가 pH 조절기(117)(스트루바이트 반응기(124) 내에서가 아니라 이와 같은 상류 지점에 선택적으로 위치할 수 있기 때문에 점선으로 표시됨)에 의하여 조절된다.
당업자라면, 그것들이 상기 스트루바이트 반응기에 도달하기 전에 P 및 Mg가 풍부한 액체들의 pH를 조절함에도 불구하고, 암모니아가 존재하지 않기 때문에 스트루바이트는 상류 파이프에서는 형성되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상기 하류 스트루바이트 반응기에서의 유체들의 최대 응축은 감소된다.
이러한 방식으로, 선택적으로 상류에 위치한 pH 조절기(117)는 pH가 조절된 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체들 스트림(115')을 스트루바이트 반응기(124)로의 입력으로서 생성한다. 따라서, 상류의 pH 조절기(117)는, pH 조절이 스트루바이트 반응기 내에서 수행되었던 도 2를 참조하여 설명된 시스템(110) 위상에 비하여, 보다 비용 효과적이고 직접적인 시스템(220) 위상을 제공한다.
분리기/농축기(114)는 EBPR 포기 대야(112a)로부터 하류에서, 제2 정화기(112b)로부터 입력되는 상기 WAS와, UFAT(224)로부터 입력되는 VFA를, 두 개의 구별되는 출력 스트림들로 분리하도록 동작한다. 제1의 상대적으로 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한(P 및 Mg가 풍부한) 액체들 스트림(115)(또는 바람직하게는 pH가 조절된 액체들 스트림(115))은 전술한 바와 같이, 스트루바이트 반응기(124)로 공급된다. 제2의 상대적으로 포스포러스 및 마그네슘이 감소된(P 및 Mg가 부족한) 혼합물(230)은 소화조(116)로 공급되고, 탈수기 또는 탈수 원심분리기(118)로 이어져서, 역시 스트루바이트 반응기(124)로 공급되는 암모니아가 풍부한 액체들을 생성한다.
포스포러스가 감소된(P가 감소된) 생물학적 고형물들은 상기 탈수 단계의 또 다른 부산물로서 생성된다. 상기 WAS를 포스포러스 및 마그네슘을 포함하는 두 개의 분리된, 차등적으로 응축된 스트림들로 분리함으로써, 소화조(116) 내에서 하류의 소위 성가신 스트루바이트 생성은 최소화되는 반면, 스트루바이트 반응기(124) 내에서 동시적으로 발생하는 스트루바이트 생성은 최대화된다.
당업자라면, 주 스트림 프로세스(220a) 내에서의 추가적인 하류 처리(232)가 제2 정화기(112b)의 출력(도시된 바와 같이, 일부는 EBPR 포기 대야(112a)의 입력으로 회수되고, 일부는 부 스트림 프로세스(220b)로 우회한다)의 침전, 여과 및 살균(예를 들어, 염소 처리 및 뒤따르는 탈염소 처리)을 통하여 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 하류 처리(232)의 출력은 강으로 되돌려지기에 적합하거나 워터의 다른 몸체는 상기 발명된 프로세스 및 시스템의 주 스트림의 출력인 한편, 유용하고 잠재적으로 판매 가능한 스트루바이트 제품, 예를 들어, 펠렛 형상의 비료는 상기 발명된 프로세스 및 시스템의 부 스트림 출력이다.
당업자라면 또한, 스트루바이트 반응기(124)의 다른 출력은 도시된 바와 같이, 실질적으로 폐루프(closed-loop) 시스템(220)으로 간주될 수 있는 플랜트 유입 스트림으로 재생될 수 있다는 점도 이해할 수 있을 것이다.
실시예들에 있어서, 상기 스트루바이트 반응기는 스트루바이트를 형성하기 위하여, 포스포러스 및 마그네슘을 상기 암모니아와 배합하는 것을 허용하는, 단순한 침전 탱크를 포함하는 어떠한 형태를 취할 수 있다. 상기 침전 탱크에서, 자발적으로 침전된 스트루바이트는 원 재료, 비료와 같은 사용 가능한 제품 또는 폐기물 제품으로서의 재사용을 위하여 형성되고 정착될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 프릴된(prilled) 스트루바이트는 국제 공개 번호 WO 2005/077834 A1에 개시된 방법에 의하여 생성될 수 있다.
MLSS 또는 WAS 실시예의 제1의 바람직한 변형에 있어서, 상기 혐기성 소화조로부터의 마그네슘의 우회 및 결과적으로 감소되는 성가신 스트루바이트 형성은 프로세스 장치를 보호하고 공정 비용을 감소시킨다. 제2의 바람직한 변형에 있어서, 마그네슘이 추가적인 포스포러스를 포획하기 위하여 추가됨으로써, 상기 시스템이 추가적인 스트루바이트와, 재처리를 위하여 상기 폐수로 되돌아 재생될 수 있도록 적은 포스포러스 및 암모니아를 갖는 폐기물 스트림을 생성하도록 유발한다. 또한, 스트루바이트 생산을 증가시키고 재처리를 위하여 되돌아 보내지는 암모니아의 양을 감소시키기 위하여, 포스포러스 및 마그네슘이 추가될 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 범주 내에 위치하는 방법 및 시스템의 일 예를 제공하기 위하여 의도된 것이다. 당업자라면 다른 방법들 및 시스템들도 본 발명의 상기 범주 내에 속할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도시된 구조, 제조, 재료, 적용 또는 사용의 방법 및 상세에 한정되지 않는다는 것은 이해될 것이다. 사실, 제조, 사용 또는 적용의 어떠한 적합한 변형도 대안적인 실시예로서 고려되며, 따라서 본 발명의 사상 및 범주 내에 속한다.
당업자에 의하여 이해될 수 있는, 여기에 포함된 상세하게 기술된 설명이나 도시 내에서 명시되지 않은, 적용, 사용 방법 또는 작동, 구성, 제조 방법, 형상 크기 또는 재료의 어떠한 변경들로부터 기인하는 본 발명의 다른 실시예들도 본 발명의 범주 내에 포함된다는 것은 추가적으로 의도되어 있다.
따라서, 본 발명은 발명된 프로세스 및 시스템의 전술한 실시예들을 참조하여 보여지고 설명되었지만, 첨부된 청구항들에서 정의되는 발명의 사상 및 범주로부터 일탈하지 않고 형태 및 상세에 대한 어떠한 다른 변경도 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (37)

  1. (a) 폐수로부터 고형물들, 미생물들 및 액체를 포함하는 제1 혼합물을 생성하는 단계로서, 상기 미생물들은 포스포러스 및 마그네슘을 포함하는 단계;
    (b) 상기 미생물들로부터 포스포러스 및 마그네슘을 제거하고, 상기 제거된 포스포러스 및 마그네슘이 상기 제1 혼합물의 액체 부분에서 용해되도록 허용하는 단계로서, 상기 제거하는 단계는 쉽게 미생물에 의해 분해되는 탄소 화합물들(readily biodegradable carbon compounds, RBCs)을 상기 제1 혼합물에 추가하는 것을 포함하고, 이에 의하여 용해된 마그네슘 및 포스포러스를 포함하는 처리된 혼합물을 생성하는 단계;
    (c) 잔존하는 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 혼합물로부터 분리되는 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체를 생성하기 위하여 상기 처리된 혼합물을 발효하고 농축하는 단계;
    (d) 상기 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 혼합물을 추가로 처리하여, 암모니아가 풍부하고 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 혼합물을 창조하는 단계;
    (e) 암모니아가 풍부한 액체를 생성하기 위하여 상기 암모니아가 풍부한 혼합물을 탈수하는 단계; 및
    (f) 스트루바이트를 생성하기 위하여 상기 암모니아가 풍부한 액체를 상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체와 혼합하는 단계를 포함하는 폐기물 처리 프로세스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 처리된 혼합물을 정의된 시간 구간 동안 혐기성 반응기 내에서 유지함에 의하여 수행되는 폐기물 처리 프로세스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RBCs는 휘발성 지방산들(VFAs)을 포함하는 폐기물 처리 프로세스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RBCs는 상기 미생물들에 의하여 휘발성 지방산들(VFAs)로 변환되는 화합물 포함하는 폐기물 처리 프로세스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 혼합물은 폐활성 슬러지(waste-activated sludge)인 폐기물 처리 프로세스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 혼합물은 혼합된 용액 부유 고형물들인 폐기물 처리 프로세스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    혐기성 지역을 통하여 제1 혼합물을 통과시킴에 의하여 수행되고, 포스포러스 및 마그네슘이 상기 미생물들로부터 방출되도록 유발하는 휘발성 지방산들이 존재하는 폐기물 처리 프로세스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 제1 혼합물을 36시간 이상 동안 혐기성 반응기 내에서 보유함에 의하여 수행되는 폐기물 처리 프로세스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마그네슘 및 포스포러스가 풍부한 액체를 상기 암모니아가 풍부한 액체와 혼합하는 단계는 스트루바이트 반응기 내에서 수행되고, 상기 마그네슘이 상기 스트루바이트 반응기에 부가되거나 상기 스트루바이트 반응기에 입력되며, 그에 따라 스트루바이트의 생산성을 증가시키는 폐기물 처리 프로세스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 암모니아가 풍부한 액체는, 사용 가능한 스트루바이트 제품을 생산하는 방식으로, 상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체와 혼합되는 폐기물 처리 프로세스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 생성된 상기 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 혼합물은 슬러지의 형태를 가지며, 상기 (b) 단계는 상기 폐기물 처리 프로세스로부터 얻어지는 적어도 하나의 다른 슬러지와 혼합되는 상기 (c) 단계에서 생성된 슬러지를 사용하여 수행되는 폐기물 처리 프로세스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 (a), (b), (c), (d), (e) 및 (f) 단계는 현장에서(in situ) 수행되는 폐기물 처리 프로세스.
  13. 폐수로부터 슬러지 및 유기 폐기물을 생성하는 정화기;
    발효된 슬러지를 생성하기 위하여 폐수 스트림 내의 유기 폐기물을 발효시키는 발효조;
    상기 발효된 슬러지를 농축하기 위한 제1 농축기로서, 상기 발효조 및 제1 농축기는 상기 폐수 스트림 내의 상기 유기 폐기물로부터, 쉽게 미생물에 의해 분해되는 탄소 화합물들(readily biodegradable carbon compounds, RBCs)을 총합적으로 생성하는 제1 농축기;
    상기 제1 농축기로부터의 RBCs를 혼합 용액 부유 고형물들(mixed liquor suspended solids, MLSS)과 반응시키기 위한 포기 대야(aeration basin)로서, 상기 포기 대야의 출력은 제2 정화기(그 출력은 폐활성 슬러지(WAS)임)와 결합되는, 포기 대야;
    포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트림과 이와 분리된 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 스트림을 생성하기 위하여, 제1 농축기 및 상기 제2 정화기와 결합되는 분리기;
    상기 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 스트림을 상기 발효된 슬러지에 의해 소화하기 위한 상기 분리기와 결합된 소화조;
    포스포러스 및 마그네슘이 감소되지만 암모니아가 풍부한 슬러지를 생성하기 위하여 상기 소화조와 결합되는 탈수기; 및
    상기 암모니아가 풍부한 슬러지와 상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트림을 반응시켜 암모니아, 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트루바이트를 생성하도록 구성되는 스트루바이트 반응기를 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스트루바이트 반응기는 외부 공급원의 포스포러스 및 마그네슘을 추가적으로 반응시켜 상기 반응기로부터 암모니아 배출을 더욱 감소시키도록 구성되는 스트루바이트 회복 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트림의 pH를 조절하기 위하여, 상기 스트루바이트 반응기로부터 상류에 위치하는 pH 조절 스테이션을 더 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 스트루바이트 반응기의 내용물의 pH를 조절하기 위하여, 상기 스트루바이트 반응기 내에 위치하는 pH 조절 스테이션을 더 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 발효조 및 상기 제1 농축기는 통일화된 발효 및 농축(unified fermentation and thickening, UFAT) 유닛으로 통합되는 스트루바이트 회복 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    사용 가능한 스트루바이트 제품을 형성하도록 구성되며, 상기 스트루바이트 반응기로부터 하류에 위치하는 프릴러(priller)를 더 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프릴러는 상기 스트루바이트를 실질적으로 규칙적인 형태 및 크기를 갖는 스트루바이트 펠렛들로 형성하도록 구성되는 스트루바이트 회복 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 시스템은 실질적으로 조작상 현장에서(in situ)에서 보유되고 유지되며, 상기 시스템으로부터 유일한 입력은 폐수이고 유일한 출력은 처리된 유출물과 스트루바이트 펠렛들인 스트루바이트 회복 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 포기 대야 및 제2 정화기로부터 하류에 위치하여 그로부터의 출력을 처리하기 위한 처리 스테이션으로서, 상기 스테이션은 자연 환경으로 되돌아 방출되기 전에 비유기 오염물들의 제거, 여과 및 상기 출력의 살균 중에서 하나 또는 그 이상의 단계들을 수행하는 처리 스테이션을 더 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 유기 폐기물 포함 폐수 스트림으로부터 포스포러스 및 마그네슘을 제거하기 위하여 아무런 휘발성 지방산(VFA)이 부가되지 않는 스트루바이트 회복 시스템.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 유기 폐기물 포함 폐수 스트림으로부터 포스포러스 및 마그네슘을 제거하기 위하여 하나 또는 그 이상의 휘발성 지방산(VFA)이 부가되는 스트루바이트 회복 시스템.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 소화조는 상기 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 스트림을 입력하기 위한 유입구를 포함하고, 상기 스트루바이트 반응기는 상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트림을 입력하기 위한 유입구를 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  25. 제13항에 있어서,
    상기 분리기는, 상기 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 스트림으로부터 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트림을 분리하도록 구성되는 원심분리기를 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  26. 제13항에 있어서,
    상기 분리기는 제2 농축기로부터 상류에 위치하고 상기 제2 농축기와 동작적으로 결합되는 혐기성 해제 탱크를 포함하고, 상기 제2 농축기는 상기 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 스트림을 생성하도록 구성되는 스트루바이트 회복 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 농축기는 침전 탱크, 원심 분리기, 농축 벨트 및 하나 또는 그 이상의 회전 스크린들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  28. 제13항에 있어서,
    상기 탈수기는 침전 탱크, 원심 분리기, 농축 벨트 및 하나 또는 그 이상의 회전 스크린들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  29. 제13항에 있어서,
    상기 제1 농축기는 침전 탱크, 원심 분리기, 농축 벨트 및 하나 또는 그 이상의 회전 스크린들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 스트루바이트 회복 시스템.
  30. 포스포러스를 제거하는 폐수 처리 프로세스에 있어서,
    폐기물 부 스트림(waste sidestream)으로부터 포스포러스 및 마그네슘을 스트립하고 제거하기 위하여, 하나 또는 그 이상의 휘발성 지방산들(VFAs)을 포함하는 하나 또는 그 이상의 쉽게 미생물에 의해 분해되는 탄소 화합물들(readily biodegradable carbon compounds, RBCs)을 폐기물 부 스트림에 추가하는 단계; 및
    스트루바이트를 생성하기 위하여 상기 스트립되고 제거된 포스포러스 및 마그네슘을 암모니아와 반응시키는 단계를 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 추가하는 단계 및 상기 반응시키는 단계와 함께, 현장에서(in situ) 하나 또는 그 이상의 VFAs를 형성하는 단계를 더 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 VFAs는, 상기 포스포러스 및 마그네슘을 해제하기 위하여, 상기 포스포러스 및 마그네슘을 포함하는 폐수에 포함된 미생물들을 반응시키는 폐수 처리 프로세스.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 추가하는 단계는, 스트립되고 제거되는 계획된 포스포러스 및 마그네슘의 각각의 그램 당, 하나 또는 그 이상의 VFAs를 3-8 그램을 추가하는 단계를 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 스트루바이트를 펠렛 형태로 된 스트루바이트 제품으로 프릴링(prilling)하는 단계를 더 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 프릴링하는 단계는 상기 추가하는 단계, 상기 반응시키는 단계 및 상기 형성하는 단계와 함께, 현장에서(in situ) 수행되는 폐수 처리 프로세스.
  36. 제35항에 있어서,
    제1의 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체 스트림을 상기 암모니아가 풍부한 액체와 반응시키기 전에, 상기 제1 포스포러스 및 마그네슘이 풍부한 액체 스트림 및 제2 포스포러스 및 마그네슘이 감소된 슬러지 스트림을 포함하는 두 개의 분리된 스트림을 형성하기 위하여, 상기 스트립되고 제거된 포스포러스 및 마그네슘을 분리하는 단계를 더 포함하는 폐수 처리 프로세스.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 분리하는 단계는, 상기 추가하는 단계, 반응시키는 단계, 상기 형성하는 단계 및 상기 프릴링하는 단계와 함께, 현장에서(in situ) 수행되는 폐수 처리 프로세스.
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