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수질 환경 분야PW-16 : 참깻대 biochar에서 중금속들의 경쟁 흡착특성
박종환 ( Jong Hwan Park ),김성헌 ( Seong Heon Kim ),서동철 ( Dong Cheol Seo ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허종수 ( Jong Soo Heo ) 한국환경농학회 2014 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2014 No.-
본 연구는 최근 흡착제로서 활용도가 높은 biochar의 경쟁 흡착특성을 조사하기 위한 연구로서 참깻대 biochar가 주입된 삼각플라스크에 중금속(Cd, Cu, Cr, Pb, Zn) 표준용액을 단일 및 복합으로 구분하여 농도별로 흡착실험을 한 후 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착식에 적용하여 흡착능(K, a)를 조사하였다. 참깻대 biochar의 단일 중금속에 대한 흡착능 (K)은 Pb (11.83) ≫ Cd(9.68) > Cr (8.38) > Cu (6.04) > Zn (3.76) 순이었으며, 복합 중금속에 대한 흡착능 (K)은 Pb(2.88) > Cu (2.41) > Cr (1.77) > Zn (1.38) > Cd (1.19) 순이었다. 참깻대 biochar의 단일 중금속 용액에 대한 최대흡착능 (a)은 Pb (102 mg g-1) ≫ Cd (86) > Cr (65) > Cu (55) > Zn (34) 순으로 Freundlich와 동일한 경향으로 나타났으며, 납의 흡착능이 가장 높았고, 아연의 흡착능이 가장 낮았으며, 참깻대 biochar의 복합 중금속 용액에 대한 최대흡착능 (a)은 Pb (88 mg g-1) > Cu(40) > Cr (21) > Zn (7) > Cd (5) 순으로 Freundlich와 동일한 경향으로 나타났으며, 납의 흡착능이 가장 높았고, 아연의 흡착능이 가장 낮았다. 본 결과를 ametal (monometal adsorption)/ a*metal(multimetal adsorption)의 비율로 보았을 때 aCd/ a*Cd (17.20) > aZn/ a*Zn (4.85) > aCr/ a*Cr (3.01) >aPb/ a*Pb (1.16) > aCu/ a*Cu (1.38)순으로 카드뮴이 가장 높았으며, 구리가 가장 낮은 값을 보였다. 카드뮴의 경우는 납과 구리에 비해 경쟁흡착에 의한 영향을 많이 받는 것으로 판단된다.
05 포스터 발표 : 수질 환경 분야PW-15 ; 페로니켈슬래그와 고로급랭슬래그의 인 흡착특성
박종환 ( Jong Hwan Park ),김성헌 ( Seong Heon Kim ),서동철 ( Dong Cheol Seo ),강병화 ( Byung Hwa Kang ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허종수 ( Jong Soo Heo ) 한국환경농학회 2014 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2014 No.-
본 연구는 철강산업에서 배출되는 산업폐기물의 일종인 페로니켈슬래그와 고로급랭슬래그의 인공습지나 여과시스템에서 인에 대한 흡착제로서의 적용성을 검토하기 위한 연구로서 페로니켈슬래 그(FNS)와 고로급랭슬래그(RCS)를 입경별(유효입경: 0.5 mm, 2.5 mm)로 구분하여 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착실험을 통해 인에 대한 흡착특성을 조사하였다. Freundlich 등온흡착식에 의한 페로니켈슬래그(FNS)와 고로급랭슬래그(RCS)의 인 흡착능(K)은 RCS 0.5(0.5105) > RCS 2.5(0.3571)> FNS 2.5(0.0545) ≒ FNS 0.5(0.0400) 순이었다. Langmuir 등온흡착식에 의한 인의 최대흡착능(a)은 FNS 0.5, FNS 2.5, RCS 0.5, RCS 2.5가 각각 320, 187, 3,582 및 2,983 mg kg-1이었다. 슬래 그의 인 흡착은 전반적으로 Langmuir 등온흡착식이 Freundlich 등온흡착식에 비해서 잘 일치하였다. 이상의 결과를 미루어 볼 때, 인 흡착능력은 고로급랭슬래그(RCS)가 페로니켈슬래그(FNS)보다 매우 높았으며, 고로급랭슬래그는 인공습지나 여과시스템에서 인 흡착을 위한 여재로 적용이 가능할 것으로 판단되며, 페로니켈슬래그는 인 흡착 시스템의 여재로 사용이 불가능 할 것으로 판단된다.
자연정화공법에 의한 인공습지 축산폐수처리 시스템의 최적 조합방법 및 부하량
박종환(Jong-Hwan Park),서동철(Dong-Cheol Seo),김아름(Ah-Reum Kim),김성헌(Sung-Hun Kim),이성태(Seong-Tae Lee),정태욱(Tae-Uk Jeong),최정호(Jeong-Ho Choi),김현욱(Hyunook Kim),조주식(Ju-Sik Cho),허종수(Jong-Soo Heo) 한국토양비료학회 2011 한국토양비료학회지 Vol.44 No.2
축산농가에서 소규모로 발생하는 축산폐수를 인공습지에서 효율적으로 처리하기 위한 최적 조합방법 및 부하량을 조사하기 위해 호기성조, 혐기성조 및 무산소조를 구분하여 9개 시스템의 소형 축산폐수처리장치를 설계 및 제작한 다음 조합방법별 및 부하량별에 따른 수처리 효율을 조사하였다. 축산폐수처리장치의 조합방법에 따른 처리효율을 조사한 결과 COD 처리효율은 호기-호기 조합형과 호기-혐기 조합형이 다른 조합방법에 비해 높았으며, T-N 처리효율은 호기성조-혐기성조 조합형이 다른 조합방법에 비해 높은 처리효율을 보였다. 또한 조합방법에 따른 SS 및 T-P 처리효율은 큰 차이가 없었다. 소형 축산폐수 처리장치에서 부하량에 따른 처리효율을 조사한 결과 SS를 제외한 COD, T-N 및 T-P 처리효율은 축산폐수 부하량 100 Lm<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP>까지 안정적이었으나, 100 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP> 이상의 부하량에서는 처리효율이 약간 감소하였다. 소형 축산페수처리장치에서 SS처리의 경우 부하량 200 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP>까지 안정적인 처리효율을 보였으며, 그 이상의 부하량도 처리가 가능할 것으로 판단된다. 이상의 결과 미루어 볼 때, 축산폐수를 처리하기 위한 소형 축산폐수처리장치의 최적 조합방법은 호기-혐기 조합이었으며, 부하량은 100 L m<SUP>-2</SUP>day<SUP>-1</SUP>이었다. To obtain optimum configuration method and livestock wastewater loading in small-scale livestock wastewater apparatus by natural purification method for treating livestock wastewater, the small-scale livestock wastewater apparatuses were constructed with 9 kinds of combined systems such as aerobic bed (ae)-anaerobic bed (an), ae-ae, ae-anoxic bed (ox), an-an, an-ae, an-ox, ox-ae, ox-an and ox-ox livestock wastewater treatment apparatuses. Under different configuration methods, the removal rate of COD in Ae-Ae and Ae-An livestock wastewater treatment apparatus was higher than that in other configuration methods. The removal rate of T-N in Ae-An livestock wastewater treatment apparatus was higher than that in other configuration methods. Removal rates of SS and T-P were not different regardless of configureation methods in small-scale livestock wastewater treatment apparatus. Under different livestock wastewater loading, the removal rates of pollutants were higher in the order of 50 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP> ≒ 100 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP> > 200 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP>. Therefore, optimum configuration method was Ae-An livestock wastewater treatment apparatus, and optimum livestock wastewater loding was 100 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP> in small-scale livestock wastewater treatment apparatus.
게르마늄 엽면살포가 벼의 생육과 게르마늄 흡수에 미치는 영향
박종환(Jong-Hwan Park),서동철(Dong-Cheol Seo),김성헌(Seong-Heon Kim),이충헌(Choong-Heon Lee),이성태(Seong-Tea Lee),최정호(Jeong-Ho Choi),김홍출(Hong-Chul Kim),하영래(Yeong Rae Ha),조주식(Ju-Sik Cho),허종수(Jong-Soo Heo) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회지 Vol.45 No.4
본 연구는 게르마늄의 엽면살포가 벼의 생육과 게르마늄 흡수에 미치는 영향을 조사하기 위해 게르마늄을 엽면에 수준별로 처리하여 벼를 재배하였을 때 벼의 생육 특성 및 부위별 게르마늄 흡수량을 조사하였다. 벼에 엽면처리한 게르마늄(GeO2)액은 0(무처리), 10, 20, 40 및 80 ㎎ L?¹ (25, 50, 100 및 200 g 10a?¹)되게 조제한 후 최고분얼기, 수잉기 및 출수기에 각각 50 mL씩 분무기로 분무하였다. 게르마늄 엽면처리 농도에 따른 벼의 생육시기별 초장 및 잎수는 GeO₂ 수준별로 큰 차이 없이 비슷하였다. 벼 부위별 게르마늄 흡수율은 전반적으로 잎과 줄기가 매우 높았고, 상대적으로 뿌리는 아주 낮았다. 게르마늄 흡수율은 게르마늄 엽면처리 농도가 증가 할수록 점점 증가 하였고, Ge 80 ㎎ L?¹에서 게르마늄 흡수율은 잎과 줄기가 각각 5.75 및 4.52%로 가장 높았다. 쌀 부위별 게르마늄 흡수량은 Ge 80 ㎎ L?¹으로 처리한 pot에서 쌀겨의 경우 0.21 ㎎ pot?¹이었으며, 현미 및 백미의 경우는 각각 0.04 및 0.03 ㎎ pot?¹으로 가장 많은 흡수량을 보였다. 또한 쌀 부위별 게르마늄 흡수율은 쌀겨 >> 현미 ≥ 백미 순이었으며, 20 ㎎ L?¹으로 처리한 pot에서 가장 높은 흡수율을 보였다. 이상의 결과의 미루어 볼 때 본 게르마늄 엽면처리 조건하에서 최적 엽면처리 농도는 게르마늄의 독성이 나타나지 않으면서 부위별로 게르마늄을 가장 많이 흡수한 80 ㎎ L?¹이었으나, 게르마늄 독성범위와 게르마늄의 이행성을 고려한 최적 엽면처리 농도는 추후에 체계적인 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. To obtain the basic information for agricultural utilization of germanium (Ge), the growth characteristics and Ge absorption in rice plant were investigated under different Ge concentrations by foliar spray application. The Ge concentrations were treated with 0 (control), 10, 20, 40 and 80 ㎎ L?¹ in pot (1 5000?¹ a), respectively. The Ge absorption rate in rice by foliar spray application with 80 ㎎ L?¹ in pot was higher in the order of leaf (5.75%) > stem (4.52%) > root (<0.01%). By foliar spray application, the Ge content in rice was higher in the order of 80 ㎎ L?¹ > 40 ㎎ L?¹ > 20 ㎎ L?¹ > 10 ㎎ L?¹. When rice was treated with 80 ㎎ L?¹ of Ge, the Ge content in rice grain was higher in the order of rice bran (0.21 ㎎ pot?¹) >> brown rice (0.04 ㎎ pot?¹) ≥ polished rice (0.03 ㎎ pot?¹). By foliar spray application, the Ge uptake in rice bran was higher than that in other parts. Therefore, optimum Ge concentration by foliar spray application was 80 ㎎ L?¹ in pot based on the results from the Ge treatments.
Batch실험에서 활성화된 고춧대 Biochar의 인 흡착능력
박종환 ( Jong Hwan Park ),김성헌 ( Seong Heon Kim ),서동철 ( Dong Cheol Seo ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허종수 ( Jong Soo Heo ) 한국환경농학회 2013 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2013 No.-
우리나라 대표적 채소작물인 고추의 경우 2007년 이후 평균 재배면적이 6만 ha로 가장 많고, 총 생산액도 매년 약 1조원으로 농가의 환금성 작물로 중요한 작물이다. 우리나라의 연간 고추 생산량 은 약 42만 ton이며, 이에 따른 고춧대 발생량은 약 90만 ton이다. 고춧대는 보릿짚이나 볏짚류와 같이 농업부산물로 얻을 수 있는 biomass지만 고춧대는 단단하고 견고한 구조를 가지고 있어 가축 의 사료나 산업의 원료로 이용되지 못하고 있다. 이에 고춧대의 활용도를 높이고, 고춧대가 가지는 특성을 이용하여 기존의 활성탄을 대처할 수 있는 수처리용 biochar를 개발하기 위해 고춧대 biochar의 인 흡착능력을 조사하였다. 실험에 사용된 biochar는 전기가열형 biochar 장치에서 열분 해 온도 및 시간은 600℃, 4시간하에서 제조되었으며, ZnCl2로 활성한 후 biochar의 활성화에 따른 인 흡착특성을 비교하였다. 고춧대 biochar의 인 흡착능력은 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착실험 에 의해 산출하였다. 고춧대 biochar의 인 흡착능력을 조사한 결과 활성화하지 않은 biochar는 흡 착능력이 매우 낮았다. 하지만 활성화된 biochar의 인 최대 흡착능력은 13,717 mg kg-1 (Langmuir 등온흡착식)으로 매우 높았으며, Freundlich 등온흡착식도 유사한 경향이었다. 이상의 결과를 미루 어 볼 때, 활성화된 고춧대 biochar는 단단하고 견고한 구조로 입상형 biochar 제조가 가능 할 것으로 판단되며, 인 흡착특성 결과 기존의 활성탄 대체제로의 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
질소 및 인 함유 폐양액 처리를 위한 최적 인공습지 시스템 선정
박종환(Jong-Hwan Park),서동철(Dong-Cheol Seo),서동철(Dong-Cheol Seo),서동철(Dong-Cheol Seo),최정호(Jeong-Ho Choi),김홍출(Hong-Chul Kim),이상원(Sang-Won Lee),하영래(Yeong Rae Ha),조주식(Ju-Sik Cho),허종수(Jong-Soo Heo) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회지 Vol.45 No.5
질소 및 인 함유 폐양액 처리를 위한 최적 인공습지 시스템을 선정하기 위해 처리조의 연결방식을 달리하여 최적 system을 선정하였고, 선정된 최적조건하에서 폐양액 부하량에 대한 적응성을 평가하였다. 현장 폐양액처리장에서 시스템별 정화효율을 평가한 결과 system A의 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 각각 88, 77, 94, 54 및 94%로서 다른 시스템에 비해 가장 높은 정화효율을 보였다. 현장 폐양액처리장에서 폐양액 부하량별 수처리 효율을 조사한 결과 system A의 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 폐양액 부하량에 따라 별 차이 없이 각각 87-89, 76-79, 93-94, 52-55 및 91-94%로 전반적으로 높고 안정적으로 처리되었다. 하지만 T-N의 처리효율은 55% 정도 수준으로 폐수배출기준을 안정적으로 만족하기 위해서는 질소 처리효율을 좀 더 향상시킬 필요가 있을 것으로 판단된다. In order to develop constructed wetlands for treating hydroponic wastewater in greenhouse, actual constructed wetlands were used the obtained optimum condition in previous study, and the removal rate of pollutant in the water according to 4 kinds connection method of piping such as system A (UP-UP stream), system B (UP-DOWN system), system C (DOWN-UP stream) and system D (DOWN-DOWN stream) were investigated. Removal rate of biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), suspended solids (SS), total nitrogen (T-N) and total phosphorus (T-P) by system A (UP-UP stream) connection method in actual constructed wetlands were slightly higher than other systems. At the system A, the removal rate of BOD, COD, SS, T-N and T-P were 88, 77, 94, 54 and 94%, respectively. Under different hydroponic wastewater loading, the removal rates of pollutants were higher in the order of 75 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP> ≒ 150 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP> ?300 L m<SUP>-2</SUP> day<SUP>-1</SUP>. Therefore, optimum connection method was system A for treating hydroponic wastewater in greenhouse.