In-situ Treatment for the Attenuation of Phosphorus Release from Sediments of Lakes

In order to propose optimum in-situ treatment for reducing phosphorous release from sediment of stationary lakes, a series of column tests were performed. The sediment used in experiment was very fine clay with a mean grain site $7.7{\phi}$ and high $C_{org}$ contents(2.4%). Phosphorous releases were evaluated in two ways : in lake water(with microbial effect) and in distilled water(without microbial effect). As in-situ capping material, sand and loess were used while Fe-Gypsum and $SiO_2$-Gypsum were used for in-situ chemical treatment. In case of lake water considering the effect of microorganism, phosphorous concentration rapidly decreased in the early stage of experiment but it was gradually increased after 10 days. Flux of phosphorous release for control was $3.0mg/m^2{\cdot}d$. Whereas, those for sand layer capping(5 cm) and loess layer capping(5 cm) were $2.5mg/m^2{\cdot}d\;and\;1.8mg/m^2{\cdot}d$, respectively because the latter two were not consolidated sufficiently. For Fe-gypsum and $SiO_2$-gypsum the fluxes were $1.4mg/m^2{\cdot}d$ which meant that reduction efficiency of phosphorous release was more than 40% higher than that of control. The case capping with complex layer was $1.0mg/m^2{\cdot}d$, which showed high reduction efficiency over 60%. The addition of gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) into the sediment reduced release of Phosphorus from the sediments. Gypsum acted as a slow-releasing source of sulphate in sediment, which enhanced the activity of SRB(sulfate reducing bacteria) and improved the overall mineralization rate of organic matter.

호소퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 In-situ 처리

정체수역 호소 퇴적물로부터 인 용출 저감을 위한 최적의 In-situ 처리 방법을 제시하고자 실험실 규모의 batch test를 수행하였다. 실험에 사용된 퇴적물의 성상은 평균입도 $7.7{\phi}$(mud)로 매우 세립하고, 유기탄소 함량은 2.4%로 매우 높다. 인 용출 실험은 수층 미생물의 영향을 고려한 경우와 미생물의 영향을 배제한 호소수와 증류수로 구분하여 총 12개 컬럼을 비교 평가하였다. In-situ capping 소재로는 모래와 황토를 사용하였으며, in-situ chemical treatment로는 Fe-Gypsum, $SiO_2$-Gypsum의 산화제를 적용하였다. 또한 산화제와 모래층을 결합시킨 복합층에 대해서도 비교 평가하였다. 미생물의 영향을 고려한 호소수의 경우, 실험 초기에는 인의 농도가 급격히 감소하다 10일 이후부터 서서히 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 수층의 미생물에 의해 인이 섭취(uptake)되었다가 다시 용출되는데 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 30일간 퇴적물로부터 용출된 인의 flux는 control의 경우 $3.0mg/m^2{\cdot}d$로 매우 높고, 모래층(5 cm), 황토층(5 cm)으로 rapping을 한 경우 역시 충분한 압밀이 이루어지지 않아 $2.5mg/m^2{\cdot}d,\;1.8mg/m^2{\cdot}d$로 인 저감 효율이 낮았다. 화학적 소재를 적용한 Fe-gypsum와 $SiO_2$-gypsum은 $1.4mg/m^2{\cdot}d$로 control과 비교시 인 용출 저감 효율이 약 40% 이상으로 나타났다. 복합층으로 rapping을 한 경우는 $1.0mg/m^2{\cdot}d$로 60% 이상의 높은 인 저감 효율을 보였다. 즉, 오염퇴적물에 산화제로서 gypsum($CaSO_4{\cdot}2H_2O$) 적용은 인의 용출을 감소시키며, 퇴적물내 황산염이 서서히 용해되어 SRB(sulfate reducing bacteria)의 활성과 유기물의 광물화를 촉진시킬 수 있다.