• 한국환경농학회지
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• 제30권2호
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• pp.125-131
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• 2011

BACKGROUND: Reuse of waste nutrient solution for the cultivation of crops could lead to considerable conservation of water resources, plant nutrients, and water quality. Therefore, this study was conducted to evaluate the potential for reducing the use of chemical fertilizer in Chinese cabbage cultivation via the reuse of waste nutrient solution as an alternative irrigation resource. METHODS AND RESULTS: The nutrients supplied in the waste nutrient solution consisted of 1474.5, 1285.1, 991.6, and 872.6 mg/L for $K+$, ${NO_3}^-$, $Ca^{2+}$ and ${SO_4}^{2-}$, respectively. At 56 days after transplanting (DAT), the leaf length of Chinese cabbage plants irrigated with the waste nutrient solution treatment was significantly higher than that of plants irrigated using a conventional groundwater treatment. Additionally, the leaf width, fresh weight and dry weight of the plants irrigated with the waste nutrient solution were similar or greater than that of plants irrigated with a conventional treatment. Furthermore, the growth of plants treated with the waste nutrient solution +25% fertilizer was the highest among all tested treatments. CONCLUSION(s): These results indicate that the waste nutrient solution can be used as an alternate water resource for crop cultivation. In addition, it can contribute to reduce the fertilizer and to obtain the higher crop yield of Chinese cabbage.

• 한국토양비료학회지
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• 제37권3호
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• pp.177-183
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• 2004

최근 시설 재배지에서는 사용된 배양액을 그냥 방출하고 있어서 지표수의 부영양화와 지하수의 오염을 유발시키는 것으로 알려져 있으며, 이와 같은 폐양액 처리 기술이 요구된다. 따라서 본 연구는 국내토양에서 분리된 광합성 독립영양 세균인 cyanobactria 중 우수한 균주를 선발하고 이의 생장에 필요한 다량의 N, P와 미량 필수원소 등 각종영양 물질이 충분히 함유된 폐양액을 이용하여 광합성 세균을 대량배양 하고자 하였다. 4종 (Anabaena HA101, HA701과 Nostoc HN601, HN701)의 미세조류 중 BG-II ($NO_3{^-}$) 액체배지에서 생장과 양분흡수능이 우수한 균체는 Nostoc HN601이었고, 이 균체는 질소 고정능 뿐만 아니라 균체 내 양분 보유능이 우수하여 본 실험을 위하여 최종 선발하였다. 선발된 Nostoc HN601의 최적 배양 조건는 통기처리 시 배양액 부피의 1/2수준의 조건과 초기 폐양액의 pH를 8.0으로만 조절 해주는 non-buffering 시스템이 효과적이었다. 최적 배양 조건하에서 Nostoc HN601을 15 L의 광배양기에 토마토를 수경 재배한 10 L의 폐양액을 이용하여 배양한 결과 균체의 생장은 $16mg\;Chl-a\;L^{-1}$로 실험실조건에서 배양된 균체 ($8.3mg\;Chl-a\;L^{-1}$)보다 약 2배정도 빠르게 증가되었으며, 폐양액 내 인산도 1주일 이내에 100% 제거시킴으로서 인산 제거효율이 매우 우수하였다. 또한 선발된 Nostoc HN601의 질소 고정능은 $22.4nmol\;C_2H_4\;mg^{-1}\;Chl-a\;h^{-1}$로 매우 우수하였고, 균체 내 총 인산과 총 질소함량은 각각 19.1 mg P와 63.3 mg N으로 높게 나타났다. 이러한 결과로 광반응기에서 폐양액을 이용한 cyanobacteria의 대량배양은 부영양화와 지하수 오염을 일으키는 폐양액 내 인산제거에 큰 효과가 있고. 배양된 균체는 높은 질소와 인산을 함유하고 있어서 생물비료로도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권2호
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• pp.171-178
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• 2009

기후변화로 인해 발생될 수 있는 물 부족 현상에 대응하기 위하여 기존 농업용수에 대한 대체용수로 하수처리수 및 폐양액의 재이용이 유식물 생장에 미치는 영향을 평가하였다. 하수처리수와 폐양액에 대한 수질분석결과 유기배지로부터의 폐양액은 무기배지로부터의 폐양액 및 하수처리수와 비교해서 보다 많은 양분을 함유하고 있었으며 하수처리수에서는 $Na^+$과 $Cl^-$ 함량이 다른 용수보다 높은 것으로 나타났다. 배추묘의 생육은 폐양액 처리구에서 대조구인 지하수 처리구에 비해 유사하거나 촉진되었고 하수처리수 처리구에서는 대조구와 비슷하게 나타났다. 육묘기간 동안 배추묘가 흡수한 질소는 관행재배에서 5.47 mg/plant 이었으며, 유기배지와 무기배지로부터의 폐양액 처리구에서 각각 10.02 mg/plant, 5.20 mg/plant인 것으로 나타났다. 하수처리수 처리구에서는 배추의 질소함량이 4.59 mg/plant으로 나타났다. 관행의 1/2 수준으로 시비하고 유기배지로부터의 폐양액을 처리한 배추의 질소 흡수량은 8.34 mg/plant으로 관행재배보다 높은 것으로 나타나 폐양액 이용 시 육묘에 이용되는 비료의 시용을 줄여야 할 것으로 판단된다. 한편 배추의 인 함량은 관행재배에서 8.9 ${\mu}$g/plant로 나타났으며 유기배지로부터의 폐양액 처리구에서도 관행재배와 비슷한 수준이었다. 반면 인 함량이 낮았던 무기배지로부터의 폐양액과 하수처리수 처리구에서 배추가 흡수한 인산 함량이 가장 높은 것으로 나타났다. 배추묘가 흡수한 양이온의 경우 관행재배에 비해 폐양액과 하수처리수 처리구에서 상대적으로 많은 양을 흡수하였다. 이상의 결과로부터 선정된 폐양액 및 하수처리수에 대한 농업용수로써의 재이용 가능성을 확인할 수 있었으며 향후 현장실험을 통해 작물의 생육특성 및 생산량 평가를 실시하고 대체용수 사용에 따른 환경영향을 평가하는 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제30권2호
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• pp.118-124
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• 2011

BACKGROUND: Development of water recycle technologies is important for human health and sustainable agriculture. However, few studies have been conducted to examine the purification methods or the water quality of reclaimed wastewater in Korea. METHODS AND RESULTS: In this study, the different wastewaters including reclaimed wastewater and waste nutrient solution (NS) were evaluated. The changes of water quality in reclaimed wastewater and NS were determined using ultraviolet (UV) treatment and sand filtration with charcoal. Our results showed that one of the most critical limitations of reusing wastewater was the presence of harmful pathogens that possibly cause human health risks. CONCLUSION(s): This study suggests that the application of UV treatment or combined with sand filtration on reclaimed wastewater and waste NS effectively removes the total coliform bacteria below the harmful or acceptable level. For future studies, a long-term field monitoring after applying reclaimed wastewater or NS is needed.

• 에너지공학
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• 제29권3호
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• pp.34-41
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• 2020

Used disposable diapers have been considered for a long time as a type of waste difficult to recycle and valorize due to their composite nature including plastic, cellulose pulp, a super absorbent polymer and either urine, feces or both. Therefore, the fate of disposed diapers often is either incineration or landfill burial which both have various adverse environmental impacts. However, used disposable diapers contain nutrients: cellulose is an organic matter while urine and feces contain non negligible amounts of nitrogen, phosphorus and potassium which are primary nutrients included in most chemical fertilizers used in agriculture. In a scope of waste recycling and valorization, this study focuses on developing a method to achieve nutrient solution extraction from used disposable diapers. The experiment essentially consists in shredding the diapers and letting them macerate in solutions of sodium hydroxide with various concentrations to allow breaking down of the cellulose and super absorbent polymer and release of urine and feces before sterilizing the solutions in an autoclave to remove potential coliform bacteria. At the end of the experiment, a set of parameters is measured for the final solution to identify concentrations of nutrients as well as presence or absence of harmful substances. Results are discussed and directions for future studies are suggested, which include mechanization of the diapers shredding process or added aeration to enhance nitrification and absorption of extracted nutrients from plants.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권3호
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• pp.394-399
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• 2011

배추 재배를 위해 관수한 용수의 특성은 대조구인 지하수가 pH 7.0, EC $0.06dS\;m^{-1}$였으며, 폐양액이 pH 6.3, EC $1.5dS\;m^{-1}$, 하수처리수가 pH 6.8, EC $0.4dS\;m^{-1}$였다. 배추재배지에 관수된 폐양액은 $NH_4^+$ 함량이 낮았으나 $NO_3^-$, $K^+$, $SO_4^{2-}$ 및 $Ca^{2+}$이 $10g\;m^{-2}$ 이상으로 작물생육에 필요한 다량의 원소를 함유하고 있었으며, 이와 달리 하수처리수는 폐양액과 달리 원소 함량이 낮았으며 $Cl^-$와 $Na^+$ 함량이 높았다. 지하수, 폐양액 및 하수처리수를 이용하여 재배한 배추는 모든 처리구에서 구고, 구폭, 생체중, 건물중, 상품율 등 그 생육에 차이가 없었으며, 다양한 수준으로 질소 비료를 절감하고 폐양액을 관수한 처리구에서도 모든 처리구간 생육이 유사하였다. 한편 배추재배지의 배추수확 후 토양 pH는 대조구인 지하수 처리구에서 작물재배 전과 차이가 없었으며 폐양액 처리구는 양분의 토양집적으로 인하여 pH가 감소하였고 하수처리수 처리구는 pH가 상승하는 것으로 나타났다. 다량의 양분을 함유하고 있는 폐양액 관수는 토양의 EC를 관행재배구보다 현저히 증가시켰으며, 배추재배에 의한 양분의 흡수에도 불구하고 토양 내 인산과 칼륨 함량도 관행재배구보다 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제38권5호
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• pp.106-115
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• 1996

This study was carried out to provide fundamental data for reuse of resources and prevention of environmental pollution Actual states of environmental pollution by biological production facilities were investigated. Various pollution loads and quantity of wastes from greenhouse and animal housings estimated. In greenhouse contents of investigation were wastes of plastic cover, noise of heater and fan, air pollutant of heater, and wastes of soilless culture system, etc. In animal housings, those were actual state of livestock waste treatment and reuse, pollutant mass unit discharge, noise pollution, and malodorant, etc. The main pollutants discharged from greenhouses were wastes of plastic cover, rockwool, and waste fluid of nutrient solution. Developments of waste disposal methods for plastic cover and rockwool are required. And recycle technique of nutrient solution for soilless culture should be developed and propagated. With the buildup of legal control, pollutant mass discharged from livestock wastes are, on the decrease. The other side, reuse of livestock excreta increased. Most animal housings are located near the dwelling house. Malodorant and noise from animal housings have bad effects on the rural living conditions. So developments of integrated complex for small scale livestock farms are required.

• 한국환경농학회지
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• 제24권2호
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• pp.132-138
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• 2005

본 연구에서는 폐양액의 토양 처리에 따른 토양의 이화학적 특성 변화를 조사하고 혼합이온교환수지를 이용하여 토양 깊이에 따른 양분의 이동 및 농도 변화를 평가함으로써 폐양액이 토양에 미칠 수 있는 영향을 평가하고자 하였다. 폐양액을 토양에 처리한 경우 토양 중 $H^+$ 이온과 폐양액의 양이온이 교환되어 토양을 통과한 폐양액의 pH와 EC는 감소하였다. 컬럼 시험 결과 폐양액의 EC, 암모늄테 질소 및 $K^+$는 컬럼 길이가 길어질수록 감소하였고 관주 횟수가 증가할수록 제거율이 감소하였다. 이러한 현상은 폐양액 중의 양분이 토양층을 통과하며 양이온교환용량을 포화시켰기 때문이며 따라서 토양의 양이온교환용량과 염기포화도는 폐양액의 처리 효율과 처리용량을 결정하는 주요인으로 판단되었다. 질산태 질소의 경우 초기 폐양액 농도의 약 2/3 정도가 감소하였고 컬럼 길이보다는 관주 회수에 더 큰 영향을 받았다. 인산의 경우 제거효율이 높았으며 대부분이 고정화 혹은 침전 반응에 의한 것으로 판단되었다. 고추재배 포장에 폐양액을 처리한 경우 질소 및 인은 $NO_3-N>NH_4-N>PO_4-P$ 순으로 토양 용액에 존재하는 것으로 조사되었고 질산태 질소의 경우 45 cm 깊이에서도 농도가 높게 나타나 지하수로의 이동 가능성을 확인할 수 있었다. 따라서 질산태 질소의 경우 폐양액의 토양 처리를 제한할 수 있는 주요한 인자로 작용하는 것으로 사료된다. 인산의 경우 30 cm와 45 cm 모두에서 농도가 낮게 나타나 표층에서 대부분이 제거되는 것으로 확인되어 인산 이온이 지하수로 유입될 가능성은 매우 낮을 것으로 판단되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권1호
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• pp.42-48
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• 2007

본 조사는 충북지역의 양액재배 농가에서 양액재배를 위한 지하수 수질과 양액 재배 후 버려지는 폐양액의 수질에 대한 기초 자료를 얻고자 수행되었다. 양액재배를 위한 지하수의 수질 조사는 19개 지점의 양액재배농가에서 수집하여 분석하였고, 폐양액은 그중 15개 지점을 선택하여 분석하였다. 양액재배에 이용되는 지하수의 수질 분석결과 pH의 수준은 $6.2\sim7.7$이었고, 평균은 6.8이었다. EC의 분포범위는$0.10\sim0.45$ dS $m^{-1}$ 이었고, 평균은 0.23 dS $m^{-1}$ 이었다. $NO_3-N$ 농도의 분포범위는 $0.12\sim13.77$ mg $L^{-1}$, $SO_4^{2-}$의 분포범위는 $1.84\sim63.01$ mg $L^{-1}$, 그리고 $Cl^-$의 분포범위는 $10.46\sim72.09$ mg $L^{-1}$이었다. 그들의 평균값은 각각 4.00 mg $L^{-1}$, 12.70 mg $L^{-1}$ 및 27.57 mg $L^{-1}$이었다. $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ 및 $Na^+$의 분포 범위는 각각 $3.24\sim36.99$ mg $L^{-1}$, $1.44\sim14.93$ mg $L^{-1}$ 및 $6.12\sim25.25$ mg $L^{-1}$이었고, 평균 농도 값은 $Ca^{2+}$ 13.06, $Mg^{2+}$ 6.02 및 $Na^+$ 12.08 mg $L^{-1}$이었다. 양액재배 후 버려지는 폐양액에서 pH 수준은 $4.3\sim8.8$ 이었고, 평균은 6.7이었다. EC의 분포범위는 $0.44\sim2.37$ dS $m^{-1}$이었고, 평균은 1.15 dS $m^{-1}$이었다. $NO_3-N$, $PO_4-P$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ 및 $Na^+$ 의 분포범위는 각각 $10\sim212$, $0.56\sim26.1$, $10\sim295$, $16\sim215$, $9\sim54$ 및 $10\sim53$ mg $L^{-1}$이었다. 평균 농도 값은 $NO_3-N$ 100, $PO_4-P$ 12.15, $K^+$ 99, $Ca^{2+}$ 78, $Mg^{2+}$ 26 및 $Na^+$ 26 mg $L^{-1}$이었다. 양액 재배 후 버려지는 폐양액 중의 무기성분 함량은 양액재배에 이용되는 원수에 비해 상당히 높아졌다.

• 유기물자원화
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• 제29권1호
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• pp.19-27
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• 2021

양액재배는 기존 비닐하우스 안의 토양재배 방식에서 물이나 배지에 작물을 심고 생육에 필요한 양분(비료)을 녹인 양액을 공급하여 재배하는 방식으로 기존 시설재배 방식에서 영농기술이 발전하여 양액재배는 작물의 생산성을 극대화할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구는 폐양액이 다량의 비료 물질을 함유하고 있기에 하천으로 유입되면 인근 하천을 오염시키며, 양액재배에 사용되고 폐기되는 폐배지, 폐작물의 처리에 대한 문제점을 제시하고 있다. 또한, 처리시 처리비용의 발생과 현재 국내 양액재배 농장의 대부분이 비순환식 양액재배 시스템을 사용하여 배출되는 양액의 잔여비료로 인한 환경오염 및 비료의 불필요한 과다 사용 문제점을 지적하는 선행연구를 바탕으로 사전조사와 실험을 진행하였다. 현재 양약재배 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 농장 주변 환경에 미치는 영향을 수질, 토양분석 결과 수치를 통해 규명하고자 현장자료 연구를 진행하였다. 현장 수질, 토양분석을 위해서 지역별 양액재배 5개 농가의 작형, 양액재배 시스템를 확인하였으며, 강원 C지역 토경재배 3개 농장의 작형, 양액재배 시스템 농장 현장을 방문하여 농장의 시설내·외부 수질, 토양 샘플을 채취하였다. 추가적으로 폐작물 야적지에서 발생되는 침출수 및 토양샘플을 채취하여 수질, 토양분석을 하였다. 연구 결과 비순환식 시스템 재배방식 농장에서 발생되는 폐양액의 평균 total nitrogen(TN) 농도는 402 mg/L 이였고, total phosphate(TP)의 경우 77.4mg/L 이였으며, 이는 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 TP기준 993.7배 초과한 수치였다. 또한, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 6~19배, TP기준 2~27배 초과한 수치결과를 확인하였다. 폐작물 야적지에서 발생된 침출수의 경우 환경정책기본법 시행령상 하천의 생활환경 COD 기준 11,828배 초과, TP기준 395~2663배 초과한 수치이며, 물환경보전법의 산업폐수 배출기준 TN기준 788배, TP기준 5배 초과한 수치결과를 확인하였다. 비순환식 양액재배에서 발생하는 폐양액, 폐배지, 폐작물이 환경에 미치는 영향에 대한 더 정밀한 연구를 위해 전국 양액재배 농가수(호), 재배면적(ha)를 기준으로 하여 양액재배면적이 넓은 지역 도출해내어야 한다. 이를 통해 넓을 지역의 양액재배 시설 주변 소하천을 중심으로 계절적 요인, 기후 요인, 날씨 요인, 재배면적, 재배지역, 농가 재배특성 등의 다양한 요인을 고려한 수질 및 토양 샘플링 채취와 분석에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.