• 제목/요약/키워드: organic pollutants

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생물증강법을 이용한 오염해양준설토의 환경친화적 정화 및 재활용 (Eco-friendly remediation and reuse for coastal dredged materials using a bioaugmentation technology)

  • 김인수;하신영;고성철
    • 미생물학회지
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    • v.51 no.4
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    • pp.374-381
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    • 2015
  • 국내의 경우 항만과 연안해역 준설로 인하여 연간 수 천만톤 이상 준설토사가 발생하며 매년 증가하고 있으나, 대부분 투기장에 장기간 방치되며, 더구나 2012년부터 런던협약에 의해 해양투기가 금지되고 있어 환경친화적인 준설토처리 및 재활용기술개발이 시급하다. 준설토 재활용기술에서는 중간처리과정후 발생하는 현탁수(유기물과 중금속 함유 $10{\mu}m$ 미만 미세오염퇴적물 포함)의 처리가 필요한데 현재 이 기술은 연구되어 있지 않다. 본 연구에서는 복합유용미생물제제(BM-S-1)을 이용하여 미세해양오염퇴적물($10{\mu}m$ 이하 입자)내 오염되어 있는 유기물질, 영양염류 및 중금속을 정화하여 배출함으로써 오염퇴적물 정화처리수 방류수질 기준을 충족하고자 하였다. BM-S-1 복합미생물제제를 이용한 해양준설토의 친환경정화시스템으로서 일일 50 L 처리용량의 Lab scale 실험장치를 HRT 6.5일, BOD 용적부하 $0.2-0.6kg/m^3{\cdot}day$의 조건으로 생물반응기를 100일 이상 운전하였다. SCOD, T-N 및 T-P의 제거효과는 각각 96.1%, 92.0% 및 79.0%로 나타나 오염미세퇴적토 내의 유기물의 처리효과가 매우 양호하였다. 또한 몇 가지의 중금속(Zn, Ni 및 Cr) 처리에도 효과적이었다. 아울러 물리적으로 분리하기 어려운 $10{\mu}m$ 이하의 미세토양의 고액분리가 가능함을 확인하였다. 미생물군집구조를 분석한 결과 Flavobacteria 및 Gammaproteobacteria 강이 매우 우점하였으며, 이들에 속한 미생물종들은 해양 내의 각종유기물(다당류, 단백질 및 기타 생물중합체)을 처리하는 것으로 알려졌다. 따라서 본 실험에서 사용된 BM-S-1 미생물제제와 처리시스템은 고농도의 염분이 함유되어있는 유기물 및 중금속 오염 해양퇴적물 정화에 효율적으로 적용가능한 것으로 판단되며, 정화, 분리된 미세해양퇴적물은 목적에 맞게 재사용 가능할 것으로 사료된다.

축분 퇴비화과정 중 특성변화와 축분퇴비 이용효과 (Changes of characteristics of livestock feces compost pile during composting period and land application effect of compost)

  • 정광화;강호
    • 유기물자원화
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    • v.9 no.1
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    • pp.56-64
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    • 2001
  • 경제적, 환경적 측면에서 볼 때 가축분뇨의 퇴비화는 생태계로의 유기성오염물의 직접적인 유출 위험성을 감소시킬 수 있는 저렴하고 안전한 방법이다. 본 연구에서는 가축분의 퇴비화와 관련한 세 가지 시험을 실시하였다. 시험 1은 저온기의 낮은 온도에 따른 퇴비단의 특성변화에 대한 연구를 목적으로 실시하였다. 저온에 노출된 대조구와 시험구의 퇴비화효과를 비교하기 위하여 시험구의 온도가 $35^{\circ}C$에 도달할 때까지 온풍을 공급하였다. 톱밥과 왕겨 그리고 볏짚을 수분조절재로 이용하였다. 퇴비화 기간중 퇴비단의 최고 온도는 톱밥과 왕겨, 볏짚 그리고 저온 노출구에서 각각 $75^{\circ}C$, $76^{\circ}C$, $68^{\circ}C$, $45^{\circ}C$에 달하였다. 퇴비화 기간동안 퇴비단의 수분함량과 산도, 탄질비 그리고 부피는 감소하였다. 시험 2는 작물에 의한 퇴비의 이용성을 구명하기 위하여 퇴비와 화학비료를 시용한 경작지에서 옥수수를 3년간 재배하였다. 옥수수의 수확량과 영양학적 가치를 분석하였다. 시험 1년 차에 퇴비를 시용한 구의 옥수수 수확량은 화학비료구에 비해 20%정도 적었다. 시험 2년 차에는 두 처리구 간에 차이가 없었다. 3년 차에는 퇴비구의 수확량이 더 많았다. 시험 3은 생물필터에 의한 가축분의 퇴비화시 발생되는 악취의 감소정도를 평가하기 위해 수행하였다. 톱밥, 분변토, 부숙퇴비 그리고 부엽토를 충진한 네 종류의 필터를 제작하여 시험하였다. 각각의 필터는 87~95%의 암모니아 제거율을 보였다. 이 효율은 10일 동안 유지되었다. 암모니아 최고 감소효율은 부엽토구에서 운용 1일째에 95%를 달성하였다. 분변토와 발효퇴비구의 암모니아 제거효과는 시험개시후 10일 동안 93~94%의 비슷한 수준을 보였다. 퇴비화시 발생된 황화수소와 멀캡턴 농도는 각각 $3{\sim}2mg/{\ell}$ 이하였으나 필터를 거친 후에는 검출되지 않았다.

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매립년한에 따른 침출수의 혐기성 생분해 특성 (Anaerobic Biodegradability of Leachates Generated at Landfill Age)

  • 신항식;이채영;강기훈
    • 유기물자원화
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    • v.8 no.1
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    • pp.90-96
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    • 2000
  • 침출수성상은 매립 폐기물, 매립년한 및 매립방식에 따라 상이한 차이를 보이고 있으나 일반적으로 용존성 유기물과 암모니아성 질소의 농도가 높으며, 인의 농도는 낮은 것으로 나타났다. 초기 매립지에서 발생되는 침출수A는 높은 BOD5/COD 비(0.8)를 보였으나 매립이 종료된 매립지에서 발생되는 침출수C는 상대적으로 매우 낮은 BOD5/COD 비(0.1)를 나타내고 있다. 침출수 A, B 및 C의 최대 생화학적 메탄 수율과 혐기성 생분해도는 각각 271,106 및 4 ml CH4/g-COD와 75,30 및 1%로 나타났다. 즉, 초기 매립지에서 발생되는 침출수는 상대적으로 높은 생분해도 특성을 보여 혐기성 처리가 효과적인 것으로 판단되나 매립년한이 오래된 매립지에서 발생하는 침출수는 유기물질이 생물학적으로 분해가 어려운 리그닌, 휴믹 또는 펄빅성의 고분자물질로 주로 구성되어 매우 낮은 혐기성 생분해 특성을 보였다. 침출수농도증가에 따라 미생물의 지체기가 증가하는 경향을 보이며, 특히, 침출수 A의 경우 농도가 25%(v/v) 보다 큰 경우 지체기가 급격히 증가하였다. 이와 같은 결과는 적응되지 않은 미생물을 식종물질로 이용하는 경우 고농도의 침출수를 처리시 장기간의 초기 운전 기간이 소요될 것으로 판단된다. 침출수 농도 50%(v/v) 이상을 첨가한 경우 장기간의 지체기는 50% 미만의 침출수를 첨가한 경우 대부분의 저해물질이 희석되었기 때문으로 판단된다. 그리고 침출수 농도증가에 따라 지체기의 증가뿐만 아니라 메탄수율 및 메탄 발생율이 점차 감소하는 경향을 보이고 있어 침출수 혐기성 처리시 충격부하 뿐만 아니라 정상상태에서의 저해물질에 대한 잠재적인 저해현상이 예상된다.

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나노 크기 매킨나와이트로 코팅된 규사를 이용한 아비산염의 흡착 (Sorption of Arsenite Using Nanosized Mackinawite (FeS)-Coated Silica Sand)

  • 이승열;강정천;박민지;양경희;정훈영
    • 한국광물학회지
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    • v.25 no.4
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    • pp.185-195
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    • 2012
  • 나노 크기 매킨나와이트(FeS)는 높은 환원력, 흡착성, 그리고 비표면적을 지니고 있어, 염소유기물의 분해와 중금속 및 비금속의 제거에 유용하다. 하지만 매킨나와이트 나노입자는 콜로이드 안정성(colloid stability)의 변화로 지하수 흐름에 따라 쉽게 확산되거나, 입자집적(particle aggregation)에 의해 대수층의 공극을 막을 수 있다. 따라서 투과반응벽(permeable reactive barrier)에 적용하기 위해서 적절한 공학적 변형이 필요하다. 본 연구에서는 코팅법을 적용해 나노크기 매킨나와이트를 변형시킴으로써 본래의 반응성을 유지하고 또한 경제적인 투과반응벽의 설치에 활용하고자 한다. 이를 위해 화학적 처리를 하지 않은 규사(non-treated silica sand, NTS)와 화학적 처리에 의해 불순물이 제거된 규사(chemically treated silica sand, CTS)를 사용해 매킨나와이트를 코팅시켰다. 두 규사 모두 약 pH 5.4에서 매킨나와이트가 최대로 코팅되었으며, 이 pH는 (1) 매킨나와이트의 용해도, (2) 규사 및 매킨나와이트의 표면전하(surface charge)에 의해 영향받았다. 최적 pH에서 NTS와 CTS에 의한 코팅량은 각각 0.101 mmol FeS/g, 0.043 mmol FeS/g으로, NTS 표면에 존재하는 산화철 등의 불순물에 의해 매킨나와이트의 코팅이 현저히 증가했다. 한편 혐기성 조건에서 코팅되지 않은 규사 2종과 최적 pH에서 코팅된 규사 2종을 이용해 아비산염(arsenite)의 흡착실험을 실시했다. pH 7에서 코팅되지 않은 NTS와 코팅된 NTS에 의한 아비산염의 상대적 제거율은 아비산염의 초기 농도에 따라 달라졌다. 낮은 농도에서 코팅되지 않은 NTS가 높은 아비산염의 제거율을 보였으나, 높은 농도에서는 코팅된 NTS가 상대적으로 높은 제거율을 보였다. 이런 차이는 아비산염은 낮은 농도에서 규사 표면에 존재하는 산화물과의 표면배위결합(surface complexation)에 의해 제거되었고, 높은 농도에서 코팅된 매킨나와이트와 반응해 황화비소(arsenic sulfides)로 침전되었기 때문이다. pH 7에서 코팅된 NTS에 비교해 코팅된 CTS는 현저히 낮은 아비산염 제거율을 보였는데, 이는 CTS의 상대적으로 낮은 매킨나와이트 코팅량에 기인했다. 따라서 코팅된 NTS는 코팅된 CTS보다 아비산염의 제거를 위한 투과반응벽의 설치에 더 적합한 물질이며, 특히 아비산염의 오염도가 심한 지하수의 복원에 유용하게 적용될 수 있다.

PFOS 대체물질의 환경유해성에 관한 연구 (Study on Environmental Hazards of Alternatives for PFOS)

  • 최봉인;정선용;나숙현;신동수;유병택
    • 대한환경공학회지
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    • v.38 no.6
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    • pp.317-322
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    • 2016
  • PFOS sodium salt ($C_8F_{17}SO_3Na$)는 28일 동안 미생물에 의한 분해가 이루어지지 않은 반면 4종의 대체물질($C_{25}F_{17}H_{32}S_3O_{13}Na_3$, $C_{15}F_9H_{21}S_2O_8Na_2$, $C_{23}F_{18}H_{28}S_2O_8Na_2$, $C_{17}F_9H_{25}S_2O_8Na_2$)은 각각 21.6%, 20.5%, 15.8% 그리고 6.4% 분해가 이루어졌다. Daphnia magna를 이용하여 48시간 동안 수행한 물벼룩급성독성시험에서 sodium salt ($C_8F_{17}SO_3Na$)의 반수영향농도($EC_{50}$)는 54.5 mg/L 인 것으로 확인된 반면 4종의 대체물질은 500.0 mg/L에서 아무런 영향이 나타나지 않았다. 500.0 mg/L에서 PFOS sodium salt($C_8F_{17}SO_3Na$)의 표면장력은 46.2 mN/m이었으며 대체물질 4종의 표면장력은 모두 PFOS sodium salt 보다 우수한 것으로 확인되었다. $C_{23}F_{18}H_{28}S_2O_8Na_2$ (20.9 mN/m)는 가장 낮은 표면장력을 갖고 있었다. 그 다음은 $C_{15}F_9H_{21}S_2O_8Na_2$ (23.4 mN/m), $C_{17}F_9H_{25}S_2O_8Na_2$ (27.3 mN/m) 그리고 $C_{25}F_{17}H_{32}S_3O_{13}Na_3$ (28.2 mN/m) 순인 것으로 확인되었다. 미생물분해시험, 물벼룩급성독성시험 그리고 표면장력측정 결과를 종합해 보면 4종의 PFOS 대체물질($C_{25}F_{17}H_{32}S_3O_{13}Na_3$, $C_{15}F_9H_{21}S_2O_8Na_2$, $C_{23}F_{18}H_{28}S_2O_8Na_2$, $C_{17}F_9H_{25}S_2O_8Na_2$)은 모두 PFOS sodium salt ($C_8F_{17}SO_3Na$) 보다 우수한 것으로 확인되었으며 특히 3종의 대체물질($C_{15}F_9H_{21}S_2O_8Na_2$, $C_{23}F_{18}H_{28}S_2O_8Na_2$, $C_{25}F_{17}H_{32}S_3O_{13}Na_3$)은 미생물분해율이 15.8~21.6%로 상대적으로 높고, 물벼룩급성독성과 표면장력측정이 PFOS sodium salt 보다 상당히 우수하다. 그러므로 이들 4종의 대체물질은 PFOS 대체물질로 활용이 가능할 것으로 판단된다.