일반적으로 고농도의 암모니아성 질소, 인 및 불소가 동시에 고농도로 함유되어 있는 반도체 폐수를 처리하기 위하여 사전에 불소를 적절한 방법으로 제거하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 칼슘을 이용한 제거법이 널리 채택되고 있다. 그러나 불소제거를 위하여 주입하는 칼슘은 암모니아성 질소와 인의 제거를 위한 struvite 반응에 저해를 주기 때문에 최대로 제거할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 불소와 칼슘이 함유된 폐수를 대상으로 struvite 결정화반응을 수행할 때 미치는 영향 인자에 대하여 알아보았다. 불소 농도가 증가할수록 암모니아성 질소와 인의 제거율이 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 인이 암모니아성 질소보다 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 폐수중의 칼슘 농도 증가에 따른 영향은 칼슘 농도가 500 mg/L까지 struvite의 결정구조와 일치하였으나 침전물의 순도는 떨어지는 것으로 확인되었고, struvite 반응시 칼슘에 대한 영향은 인보다 암모니아성 질소가 더 크게 받는 것으로 나타났다.
This study presents a novel method for addressing the issue of high-concentration contaminants (ammonium, phosphate, antibiotics) in leachate arising from decomposing livestock carcasses. Antibiotics, developed to eliminate microorganisms, often have low biodegradability and can persist in the ecosystem. This research proposes design elements to prevent contamination spread from carcass burial sites. The adsorbents used were low-grade charcoal (an industrial by-product), Alum-based Adsorbent (ABA), and Zeolite, a natural substance. These effectively removed the main leachate contaminants: low-grade charcoal for antibiotics (initial concentration 1.05 mg/L, removal rate 73.4%), ABA for phosphate (initial concentration 2.53 mg/L, removal rate 99.9%), and zeolite for ammonium (initial concentration 38.92 mg/L, removal rate 100.0%). The optimal mix ratio for purifying leachate is 1:1:10 of low-grade charcoal, ABA, and zeolite. The average adsorbent usage per burial site was 1,800 kg, costing KRW 2,000,000 per ton. The cost for the minimum leachate volume (about 12.4 m3) per site is KRW 2,880,000, and for the maximum volume (about 19.7 m3) is KRW 4,620,000. These findings contribute to resolving issues related to livestock carcass burial sites and suggest post-management strategies by advocating for the effective use of adsorbents in leachate purification.
By struvite and hydroxyapatite crystallization, was high concentration of nitrogen and phosphorus in wastewater simultaneously. Particularly, removal of nitrogen and phosphate for crystallization have been applied to landfill leachates and animal wastewater. The purpose of this study is to decide the optimum struvite crystallization factors, sequence of $Mg^{2+}$ addition, pH control and the molar ratio of $Mg^{2+}$ over $PO_4^{3-}$. In conclusion, dosage of the magnesium followed by pH control formed magnesium hydroxide, so pH was decreased. Therefore, pH adjustment should followed by after magnesium dosage and then pH should be adjusted to 11. Over pH 10, it was not good for struvite crystallization efficiency by side reaction. Following of the $Mg^{2+}$ and the $PO_4^{3-}$ are dosed excessively, the removal efficiency of the $NH_4^+$ increased. A molar ratio of $Mg^{2+}:NH_4^+:PO_4^{3-}$, 1.3:1:1.3 was the most on effective for $NH_4^+$ removal at pH 9.5. But for the perfect removal $NH_4^+$, it is thought to be that molar ratio should be 2:1:2.
본 연구에서는 연안어장 준설퇴적물에 대한 영양염류(인공수 중 질산염과 인산염)의 흡착반응에서 흡착제, pH, 이온강도가 미치는 영향을 살펴보았다. 그리고 준설퇴적물을 이용해서 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 평가하고자했다. ${NO_3}^-$-N($100{\mu}M$, 10mM), ${PO_4}^{3-}$-P($100{\mu}M$, 10mM)에 대한 흡착반응은 10분 이내에 완료되었고, 정상상태에서 $100{\mu}M$${NO_3}^-$-N과 $100{\mu}M$${PO_4}^{3-}$-P가 각각 61%, 77% 제거 되었다. $900^{\circ}C$에서 준설퇴적물을 열처리했을 때 영양염류 제거율은 증가하지 않았다. CaO와 MgO 같은 첨가제를 사용하면 질산염의 제거율은 0%까지 감소했으나, 인산염 제거율은 98%까지 증가했다. 질산염과 인산염의 등온흡착은 Freundlich 식에 의해 잘 설명되었다($R^2$>0.99). 흡착반응은 pH와 이온강도에 의해 거의 영향을 받지 않았다. 흡착반응시간이 짧고 영양염류 제거율이 상당히 높다는 연구결과는 연안어장 준설퇴적물이 영양염류 제거를 위해 실제로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.
본 연구는 연안의 부영양화에 주원인으로 지적되고 있는 비료공장의 질소를 struvite 결정화에 의해 제거하였다. Struvite의 결정화는 $MgNH_4PO_4$의 형태로 알칼리성 용액에는 불용성이다. 여천공단내 N 비료화학폐수는 유기물 및 질소의 농도가 각각 330mg/L 및 550mg/L로 질소의 농도가 높고 유기물의 농도가 낮은 폐수로 물리화학적 전처리없이 기존 생물학적 처리 방법으로는 불가능한 실정이다. 실험은 마그네슘원으로 간수와 $MgCl_2$ 및 $Mg(OH)_2$를 이용하였으며 반응시 미치는 물리화학적 영향인자를 검토하였다. 이때 질소의 제거효율은 각각 71, 81 및 83%이었으며 인의 제거효율은 각각 99, 98 및 93%이었다. 반응시 최적 pH는 10.5~11이었으며, 교반시간 변화에 따른 반응은 매우 신속히 진행되어 2분만에 완료되었다. 따라서 질소 및 인의 제거시에는 간수 및 $MgCl_2$를 이용한다면 짧은 시간에 높은 제거효율의 기대가 가능하며, 소금제조공정의 부산물인 간수의 이용은 화학약품을 대체하여 보다 경제적인 처리방법이 될 수 있다.
High salinity and sodicity of soils play a negative role in producing crops in reclaimed tidal lands. To evaluate the effects of soil ameliorants on salt removal in a highly saline and sodic soil of reclaimed tidal land, we conducted a column experiment with treating gypsum, compost, and phosphate at 0-2 cm depth and measured the salt concentration of leachate and soil. Electrical conductivity of leachate was $45-48dSm^{-1}$ at 1 pore volume (PV) of water and decreased to less than $3dSm^{-1}$ at 3 PV of water. Gypsum significantly decreased SAR (sodium adsorption ratio) of leachate below 3 at 3 PV of water and soil ESP (exchangeable sodium percentage) below 3% for the whole profile of soil column. Compost significantly decreased ESP of soil at 0-5 cm depth to 5% compared with the control (20%). However, compost affected little the composition of cations below a depth of 5 cm and in leachate compared with control treatment. It was concluded that gypsum was effective in ameliorating reclaimed tidal lands at and below a soil layer receiving gypsum while compost worked only at a soil layer where compost was treated.
논토양의 환경기준 인산지표 예측기술개발을 위하여 논토양 35점을 $25{\pm}1^{\circ}C$ 에서 1, 2, 4주간 담수 항온한 결과 담수 항온 전 풍건 토양의 $0.01M\;CaCl_2$ 가용인산 함량과 유효인산 함량 및 인산흡수능의 관계는 습토로 분석할 경우 상관계수의 크기는 유효인산/인산흡수량>유효인산>유효인산/인산흡수계수>인산흡수량>총인산>인산흡수계수 순이었고, 항온기간별 상관계수 크기는 습토로 분석할 경우 항온이 길어질수록 상관계수는 점점 낮아 졌으나, 건토로 분석할 경우는 이와 반대 경향이었다. 토양의 유효인산 함량과 인산흡수량을 활용하여 $0.01M\;CaCl_2$ 가용인산 농도를 추정할 수 있는 관계식 $0.01M\;CaCl_2-P=0.0828$ (유효인산/인산흡수량) + 0.0374을 얻었으며, 이러한 관계식은 토양의 인산 함량과 인산흡수 특성을 고려하여 작물재배에 필요한 적정 유효인산 함량의 추정과 토양 인산의 유실 가능성 등을 예측하는데 활용될 수 있을 것이다.
생물학적 인 제거공정에서 인 제거 효율에 따른 인제거관련 미생물을 포함하는 슬러지 미생물상의 변화를 분석하기 위하여 2개의 반응조(SBR)에 각기 다른 탄소원(초산나트륨, 포도당)을 주입하여 작동시켰다. 초산나트륨을 주입한 SBR1에서는 반응 100일 후, 유출수에서 $PO_4-P$가 3.92 mg/L 검출되었고(제거효율 60.8%) 이때의 미생물상은 ${\beta}$-subclass proteobacteria(39.67%)와 인제거미생물인 PAO(45.10%)가 우점하는 양상을 보인 반면, 포도당을 주입한 SBR 2에서는 $PO_4-P$가 8.3 mg/L 검출되었으며(제거효율 17%), ${\gamma}$-subclass proteobacteria(23.89%)가 우점하였고 PAO는 21.42%를 차지할 뿐이었다. DGGE결과에서도 ${\beta}$-subclass proteobacteria가 SBR1에서 우점하였다. 그러나 수온이 증가할수록 ${\beta}$-subclass proteobacteria and PAOs의 비율이 감소하였고 GAOs는 증가하였다. 그러므로 생물학적인 인제거공정에서 수온과 영양원의 상태 등 환경인자들이 인제거 미생물과 인제거를 저해하는 미생물의 우점도에 영향을 미친다고 할 수 있다.
중금속으로 인한 토양오염은 인간에게 치명적인 영향을 끼치기 때문에 환경적인 관심사가 된다. 이 연구에서 인산2 수소칼륨$(KH_2PO_4)$은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위한 소스로 사용하였고 영향인자로서 반응시간, 인산염 용액의 초기농도와 pH, 중금속 종류(납, 카드뮴, 아연), 토양입경을 고려하였다. 중금속은 납 > 아연 > 카드뮴 순으로 제거되었고, 납에서 최대효과를 얻을수 있었다. 납의 제거효율은 95%에서 100%였으며, 반응은 10분동안 신속하게 일어났다. 납의 제거율은 95%에서 100%였고, 반응은 10분 동안 신속하게 일어났다. 납고정화 매커니즘은 인산염의 용해와 매우 낮은 용해도를 갖고 있는 새로운 광물질을 형성한다는 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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