음식물쓰레기는 함수율과 휘발성 유기물질의 함량이 높기 때문에 수거, 운반 및 매립에 있어 많은 문제점이 야기되고 있다. 음식물쓰레기의 산발효는 pH, 체류시간 등과 같은 환경조건에 의해서 영향을 받는데, 음식물쓰레기의 각 구성성분은 각기 다른 환경조건에서 분해가 진행된다. 전분, 셀룰로우스 및 단백질은 각각 최적의 pH 및 체류시간을 가지고 있어, 전분의 경우는 낮은 pH에서 셀룰로우스는 체류시간이 증가할수록 그리고 단백질은 체류시간의 증가 및 중성 pH에 접근할수록 그 분해가 증가한다. 이러한 사실은 산발효의 환경조건을 조절함으로써 음식물쓰레기의 분해가 향상될 수 있음을 말하여 준다. 산발효 단계에 따라 희석율의 값을 3.0에서 $1.0d^{-1}$로 조절한 경우, 산발효 효율은 71.2%에서 81.1%로 크게 증가하였다. 이때 주된 산발효 산물은 뷰틸산에서 초산으로 점차 변화하였는데, 이것은 산발효의 효율향상이 야채류와 육류의 분해 증가에 기인함을 보여주는 것이다.
본 연구에서는 안동댐 퇴적물의 일반항목과 중금속의 용출 특성에 대해 조사하였다. 용출 실험은 카드뮴, 구리, 납, 크롬, 아연, 수은, 비소, 철, 망간 등 중금속 9개 및 pH, 총인, 총질소등 일반 3개 항목에 대해 혐기성과 호기성 조건에서 60일간 실험을 수행하였다. 총질소와 총인은 호기성 조건에 비해 혐기성 조건의 용출이 높게 나타났으며, 일부 시료에서 높은 농도가 검출되었다. 대부분의 중금속의 용출율은 아주 낮았으며, 퇴적물에서 함유량이 높은 비소와 카드뮴도 최대 용출량이 각각 0.028 mg/L, 0.003 mg/L로 낮은 값을 나타낸다. 5단계 연속추출연구에서는 쉽게 용출될 수 있는 이온교환형태나 흡착한 형태의 분율이 전체 함유량의 10% 미만으로 낮게 나타났다. 대부분의 중금속은 왕수에 용해되는 잔류(residual)형태로 존재하고 있으며, 특히 독성이 높고 오염도가 높은 비소와 카드뮴의 경우 잔류형태로 존재하는 비율이 각각 80%와 95%로 오염도에 비해 짧은 시간에 용출되어 유해성을 일으킬 가능성은 낮은 것으로 판단된다.
충남(忠南) 금산군(금산군), 복수면(복수면) 대성탄광(대성탄광) 폐탄광지역(폐탄광지역)에 탄광폐수(炭鑛廢水)에 의해 영향을 받는 하천수(河川水)의 오염실태(汚染實態)를 조사하였다. 하천수(河川水)의 오염정도(오염정도)를 알기 위하여 하천수(河川水)의 pH, Do, 황산(黃酸)이온, 질산(窒酸)이온, 염산(鹽酸)이온의 농도(濃度) 및 무기원소(無機元素)의 농도(濃度) 등을 측정하였다. 폐탄광(廢炭鑛)과 폐광석(廢鑛石) 더미로부터 폐수(廢水)가 유입되는 하천수(河川水)의 pH는 3.46-4.29의 범위로 산성폐수(酸性廢水)를 형성하였으며, 본 조사지역(調査地域)의 수계(水系)에서 하천수(河川水) pH의 변화는 $SO{_4}^{2-}$, Mn, Cu, Zn, Fe 및 $Mg^{2+}$ 농도(濃度)와 고도의 부(負)의 상관(相關)을 나타내었다. 폐수(廢水)가 유입된 하천수(河川水)의 황산(黃酸)이온 농도(濃度)는 236.73 - 310.50mg/l로 청정수와 비교할 때 약 10배 더 높았으며, 오염(汚染) 하천수(河川水)의 Mn과 Fe의 농도(濃度)는 각각 0.56 - 0.83mg/l, 5.89 - 10.58mg/l로 Mn 농도(濃度)는 청정수와 비교할 때 약 20배나 높았다. 오염(汚染) 하천수(河川水)의 $Mg^{2+}$와 $Ca^{2+}$ 농도(濃度)는 청정지역(淸淨地域)과 비교해서 높게 나타났다. 산성광산폐수(酸性鑛山廢水)의 오염지표(汚染指標)(AMDI)는 오염계류(汚染溪流)에서 42-51이었고, 비오염계류(非汚染溪流)에서는 70 - 76으로 오염계류(汚染溪流)에서 낮았다.
산화슬래그는 토목분야에 널리 활용되어 왔으나 전기로 제강 환원슬래그는 거의 활용되지 않고 있는 실정이다. 따라서 토목 분야에서의 재활용 방법을 모색하기 위하여 환원슬래그의 성분을 분석하고 이를 바탕으로 토목현장에서 흔히 볼 수 있는 풍화토와 환원슬래그를 중량비 0% 내지 30%로 혼합한 후, 폐합시스템의 Lysimeter에서 1주, 2주, 4주의 주기로 환원슬래그 혼합토의 환경적 특성을 고찰하기 위한 시험을 수행하였다. 환원슬래그를 XRD, XRF를 이용하여 정성 정량적으로 분석한 결과, calcium silicate의 일종인 $Ca_2(SiO_4)$가 주요 결정 광물로 나타났다. 그리고 ICP-OES에 의한 중금속 분석결과 철강 생산 공정에 의한 영향으로 Al, Fe, Mn이 환원슬래그에 포함된 주요 중금속으로 확인되었다. 이를 폐기물관리법에 의한 오염물질 배출허용기준과 비교한 결과 중금속에 의한 오염가능성은 거의 없을 것으로 사료된다. 또한 환원슬래그 혼합토 침출수는 0% 혼합토에서 pH 6.9로부터 30% 혼합토에서 pH 10으로 측정되어 문제가 없음을 확인하였다. 침출수의 순환주기에 의한 pH 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.
최근 고토비료로 등록된 수산화고토는 황산고토와 비교할 때 용해도가 매우 낮으며 토양반응에 미치는 영향 측면에서도 다른 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 이들 두 가지 고토비료를 표준시비량인 $300kg\;MgO\;ha^{-1}$ 수준으로 처리한 경산통 토양에서 배추 재배하여 그 비효를 비교하였다. 수산화고토는 배추의 엽수와 생체중을 증가시키는 효과를 보였으나, 생육 전반에 미치는 효과에 있어서는 황산고토와 비교할 때 통계적으로 유의성 있는 차이를 보이지는 않았다 ($p{\leq}0.05$). 배추의 마그네슘 함량은 생육초기에는 황산고토 처리구에서 높았으나 수확기에 조사된 결과에서는 수산화고토 처리구에서 높았으며, Ca, P, 및 K 함량은 황산고토에 비하여 수산화고토 처리구에서 높았다. 그러나 비종간의 이들 양분 흡수의 차이는 통계적으로 유의하지 못하였다. 황산고토를 처리한 토양의 pH는 대조구에 비하여 낮아졌으나, 수산화고토 처리구에서는 pH가 높아졌고 유효인산 함량 또한 증가하였다. 침출성 Ca 함량은 수산화고토 처리구에 비하여 황산고토 처리구에서 낮게 나타났다. 토양반응과 양분의 유효도에 미치는 영향의 차이는 비종간의 화학적 특성 차이에 기인하는 것으로 판단된다. 따라서 동일한 수준으로 시용할 때, 수산화고토와 황산고토의 작물에 대한 비효는 대등한 것으로 결론지을 수 있으며, 산성토양이나 용탈이 쉽게 일어날 수 있는 사질 토양에서는 산성비료이며 수용성인 황산고토보다 수산화고토의 시용이 유리할 것으로 판단된다.
Heavy metal ion immobilization properties of microporous ettringite (3Ca$O{\cdot}Al_2O_3{\cdot}3CaSO_4{\cdot}32H_2$) body were examined using standard solutions of typical heavy metals. Microporous Ettringite body with desirable shape for an ionic adsorbent was obtained by the self hardening of the paste prepared from the mixture of tricalcium aluminate($C_3$A) and gypsum(CaS$O_4{\cdot}2H_2$O). Crushed grains of ettringite were soaked in each standard solutions of Pb, Co, Cd, Mn and Cr concentrated at 200 ppm. In order to evaluate the ionexchange and immobilization ability, the ionic concentration of the filtrate solution as well as the solution obtained after leaching test was measured. As a result, for the heavy metal ions excepting Cr, porous ettringite body was revealed to be excellent in ionic exchange and immobilization properties though some ions eluted at the severe condition of pH 2. The adsorption and keeping capacity for four heavy metals showed the order of $Pb{>}Co{>}Cd{>}$Mn.
리튬이온전지 양극활물질의 황산침출액으로부터 니켈과 리튬을 분리 회수를 위하여 PC88A를 사용하여 니켈 및 리튬의 용매추출 연구를 실시하였다. 수용액상의 pH, 추출제의 농도 및 상비 변화 등 니켈과 리튬의 추출에 영향을 미칠 수 있는 인자들에 대한 추출 실험을 실시하였다. 실험 결과 평형 pH가 증가할 수록 니켈 및 리튬의 추출율 및 분리계수값이 증가하였고, pH 8.5에서 25% PC88A에 의해 니켈의 경우 99.4%, 리튬의 경우 28.7%의 최대 추출율을 보였다. 이 경우 분리인자값은 411.6을 나타내었다. McCabe-thiele 도표 분석 결과로 부터 니켈의 경우 상비(A/O) 1.5에서 3단으로 99%이상 추출이 가능하였다. 한편 탈거액으로 황산을 사용하였고, 최적의 Ni의 탈거를 위해서 필요한 황산농도는 50-60 g/L 이었다.
Digestate or slurry produced from anaerobic digestion is mostly applied to crop lands for its disposal and recovering nutrients. However, minimizing nitrogen losses following field application of the digestate is important for maximizing the plant's nitrogen uptake and reducing environmental concerns. This study was conducted to assess the effects of three different biogas digestate application techniques (sawdust mixed with digestate (SSD), the hole application method (HA), and digestate injected in the soil (SD)) on nitrate leaching potential in the soil. A pot laboratory experiment was conducted at room temperature of 25 ± 2 ℃ for 107 days. The experimental results showed that sawdust application method turned out to be appropriate for quick immobilization of surplus N in the form of microbial biomass N, reflecting its lower total nitrogen and NH4-N contents and low pH. The NH4-N and total nitrogen fate in the soil fertilized with manure showed no statistically significant (p > 0.05) differences between the different methods applied during the incubation time under room temperature. In contrast, NO3-N concentration indicates significant reduction in sawdust treatment (p < 0.05) compared to the control and other application methods. However, the soil sawdust mixed with digestate was more effective than the other methods, because of the cumulative labile carbon contents of the amendment, which implies soil net N immobilization.
인공 배양토의 기능을 향상시키기 위해서 정수장 슬러지를 주원료로한 인공 배양토 개발에 관한 연구를 수행하였다. 기존에 시판되고 있는 인공 배양토보다 제지 슬러지, 하수 슬러지, 완숙 퇴비, 정수장 슬러지를 각각 40, 20, 10, 30% 혼합하여 제조한 인공 배양토가 perennial ryegrass, 싸리나무에 대한 식물생육에 효과적이었다. 식물독성실험에서도 정수장 슬러지를 혼합한 시료에서는 식물독성이 나타나지 않았다. 또한 정수장 슬러지는 인공 배양토의 보수력 및 접착력 증가에 긍정적인 영향이 있었다. 정수장 슬러지는 알루미늄을 다량 함유하고 있으나, 퇴비와 혼합하였을 경우 pH 2의 낮은 pH에서 Al의 용출이 거의 없었다.
BACKGROUND: Recent studies using many amendments for heavy metal stabilization in soil were conducted in order to find out new materials. But, the studies accounting for the use of appropriate amendments considering soil pH remain incomplete. The aim of this study was to investigate the effects of initial soil pH on the efficiency of various amendments. METHODS AND RESULTS: Acid soil and alkali soil contaminated with heavy metals were collected from the agricultural soils affected by the abandoned mine sites nearby. Three different types of amendments were selected with hypothesis being different in stabilization mechanisms; organic matter, lime stone and iron, and added with different combination. For determining the changes in the extractable heavy metals, water soluble, Mehlich-3, Toxicity Characteristic Leaching Procedure, Simple Bioavailability Extraction Test method were applied as chemical assessments for metal stabilization. For biological assessments, soil respiration and root elongation of bok choy (Brassica campestris ssp. Chinensis Jusl.) were determined. CONCLUSION: It was revealed that lime stone reduced heavy metal mobility in acid soil by increasing soil pH and iron was good at stabilizing heavy metals by supplying adsorption sites in alkali soil. Organic matter was a good source in terms of supplying nutrients, but it was concerning when accounting for increasing metal availability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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