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        Sorption of Heavy Metals from the Wastewater by the Artificial Zeolite

        이덕배,이경보,이상복,한상수,헨미 테루오,Lee, Deog-Bae,Lee, Kyeong-Bo,Lee, Sang-Bok,Han, Sang-Soo,Henmi, Teruo 한국토양비료학회 1998 한국토양비료학회지 Vol.31 No.1

        화력발전소에서 대량 발생되고 있는 폐석탄재를 이용하여 환경보전형 신규자재를 개발하여 활용하고자 폐석탄재를 알카리액으로 가열처리하여 인공제올라이트를 제조한 뒤 폐수중 중금속 제거량을 분석한 결과는 다음과 같다. 유연탄재와 3.5 N NaOH 액을 1:8 (w/v) 비율로 넣고 $100{\pm}3^{\circ}C$ 조건에서 24시간 교반 가열 처리하면 양이온치환용량은 $299cmol^+\;kg^{-1}$로 유연탄재보다 59.8배 향상되었으며, 0.1N HCI 가용성 성분중 Zn을 제외한 Cu, Pb, Cd, Ni, Cr 와 같은 유해중금속 함량이 현저히 낮아졌다. 인공제올라이트의 중금속 흡착양상은 폐수와의 진탕온도가 높거나, 또는 진탕 시간이 길어질수록, 중금속의 제거량이 증가하는 것으로 보아 화학적 흡착양상을 나타냈다. 인공제올라이트 g당 폐수중 중금속 제거량을 보면 아연은 123.5mg, 구리는 164.7mg, 카드늄은 184.4mg, 납은 350.6mg을 각각 제거하여 천연제올라이트나 활성탄 보다 3~5배 많은 양을 흡착 제거하였다. An artificial zeolite was synthesized from bituminous coal fly ash by thermo-alkali treatment, $100{\pm}3^{\circ}C$ and 3.5 N NaOH solution for 24 hours, to develope new useful material in waste water treatment system. The artificial zeolite had much higher cation exchange capacity, $299cmol^+\;kg^{-1}$ and lower concentration of extractable heavy metals than bituminous coal fly ash. The higher the temperature and the longer the shaking time, the more Zn, Cu, Cd and Pb were sorbed chemically by the artificial zeolite. Shaking artificial zeolite and wastewater at $35^{\circ}C$ for 9 hours, the amount of sorbed heavy metals were $123.5g\;kg^{-1}$ for Zn, $164.7g\;kg^{-1}$ for Cu, $184.4g\;kg^{-1}$ for Cd and $350.6g\;kg^{-1}$ for Pb, respectively.

      • KCI등재

        Effect of Artificial Granular Zeolite(AGZ) on Purification of Heavy Metals in Wastewater and Alleviation or Rice Seeding Growth Damage

        이덕배,이경보,이상복,김재덕,테루오 헨미,Lee, Deog-Bae,Lee, Kyeong-Bo,Lee, Sang-Bok,Kim, Jae-Duk,Henmi, Teruo 한국토양비료학회 1999 한국토양비료학회지 Vol.32 No.4

        입상인공제올라이트의 몇 가지 광물학적 특징을 구명하고 입상인공제올라이트를 이용한 중금속 폐수 정화효과와 벼 유묘 생육장해 경감효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 입상인공제올라이트를 X선 회절 분석하면 Na-P1의 피크가 주로 나타났고 포틀랜드 시멘트의 $C_3S$ 피크도 혼재하고 있었다. 입상인공제올라이트는 열 분석 결과 $130^{\circ}C$ 부근 흡열반응피크는 약해졌으나 $750^{\circ}C$부근 흡열반응 피크가 새롭고 깊게 나타났다. 입상인공제올라이트는 합성 폐수중 납 제거능이 가장 우수하였고, 다음으로 구리 카드뮴, 아연 순이었다. 입상인공제올라이트를 광산폐수 대비 1/50량 넣고 1일 이상, 또는 1/100량을 넣고 4일간 정체 처리하면 농업용수 기준에 적합하였다. 광산폐수 중에서 벼 유묘는 뿌리가 잘 자라지 못하여 말라죽었으나, 인공제올라이트로 정화처리수중에는 정상적으로 생육하였다. This study was carried out to investigate some mineralogical characteristics of Artificial Granular Zeolite (AGZ) and effect of AGZ on purification and alleviation of rice seedling damages of mine wastewater containing heavy metals. AGZ had mainly representative Na-P1 peaks and some $C_3S$ peaks of Portland cement in X-ray diffractogram. Differential thermal analysis represented that AGZ had weak endothermic peak around $130^{\circ}C$ and new deep endothermic peak around $750^{\circ}C$ as compared to powdery artificial zeolite. The ranking of heavy metals removals by AGZ, was lead> copper> cadmium> zinc in the synthetic wastewater. Root growth of rice seedling was greatly inhibited in the mine wastewater, and died after all. As AGZ treated into the mine wastewater with the ratio 1 : 50 (W : V) for one day or 1 : 100 for 4 days, the concentrations of heavy metals in the mine wastewater were decreased to below the critical concentration for agricultural use. And rice seedlings were grew with little damages in the purified water by AGZ.

      • KCI등재

        Effect of Artificial Zeolite on Fermentation and Emission of Ammonia and Methane during Animal Waste Composting

        이덕배,김종구,이경보,이상복,김재덕,Lee, Deog-Bae,Kim, Jong-Gu,Lee, Kyung-Bo,Lee, Sang-Bok,Kim, Jae-Duk 한국토양비료학회 2000 한국토양비료학회지 Vol.33 No.5

        가축분 퇴비제조시 악취발생을 저감하고 부숙을 촉진시킬수 있는 인공제올라이트의 적정 첨가량을 구명하고자 폭 6m, 길이 70m, 높이 1.5m인 퇴비제조장에서 에스컬레이터식 교반기로 원료 대비 인공제올라이트를 0, 0.5, 1, 3, 5% (V/V)첨가 후 1일 1.2m씩 전진하면서 1차발효 과정중 온도, 수분함량, 단위 시간당 가스발생 농도, 그리고 비료성분함량의 변화를 분석한 결과는 다음과 같다. 가축분 퇴비원료에 인공제올라이트를 첨가하면 무처리 대비 최고온도가 $2{\sim}11^{\circ}C$높았고 후기에도 온도상승효과가 있었으며, 퇴비더미중 함수율도 낮아졌다. 퇴비더미에서 발생되는 암모니아 가스 농도는 퇴비화 개시6일째 최고치를 나타내고 이후 점차 낮아졌으며, 메탄가스는 퇴적 초기에 발생이 많다가 이후 점차 낮아졌다. 인공제올라이트 첨가량이 많을수록 퇴비더미에서 발생되는 암모니아와 메탄가스 발생량이 적었다. 인공제올라이트 처리로 퇴비중 질소함량은 증가되고 유기물 함량은 낮아져 유기물 대비 질소함량비가 30이하로 낮아지는 소요일수가 무처리 대비 7일 이상 단축되었다. This study was carried out to investigate the influence of artificial zeolite on the change of temperature, gas emission, water content and chemical properties during the composting process with the mixture of animal feces, broken bark and extruded rice hull. Artificial zeolite was added 0, 0.5, 1, 3 and 5% volume of the raw composting material, and proceeded 1.2m every day with mobile stacking escalator. Temperature was increased, and water content was decreased in the composting pile by addition of artificial zeolite. This caused to accelerate decomposition of organic matter during composting. $NH_3$ was emitted the highest at 6th day after stacking, then decreased gradually. And addition of artificial zeolite caused to decrease greatly in $NH_3$ emission from composting pile. As result of this, content of nitrogen in the compost was increased by addition of artificial zeolite. Emission of $CH_4$ was the highest at early stacking stage, and that was decreased drastically at 8th day. Emission of $CH_4$ was also decreased greatly by addition of artificial zeolite at 5th days after stacking. It may be resulted from adsorption of $CH_4$ into the molecular sieve structure of artificial zeolite and low water content by high temperature fermentation.

      • KCI등재

        야산개간지(野山開墾地)에서 근류균(根瘤菌) 접종(接種) 및 석회(石灰) 비종별(肥種別) 시용(施用)이 땅콩 생육(生育)에 미치는 영향 -1. 식물체중(植物體中) 양분함량(養分含量) 및 수량(收量)

        이덕배,임건재,권태오,이상복,소재돈,Lee, Deog-Bae,Im, Geon-Jae,Kwon, Tae-Oh,Lee, Sang-Bok,So, Jae-Don 한국토양비료학회 1991 한국토양비료학회지 Vol.24 No.3

        질소무시용하(窒素無施用下)에서 소석회(消石灰), 고토석회(苦土石灰), 탄산석회(炭酸石灰)는 중화량(中和量), 황산석회(黃酸石灰)는 10a당(糖) 150kg시용(施用)하고 비닐피복후(被覆後) $40{\times}25cm$ 재식거리(栽植距離)로 1989년(年) 4월(月) 26일(日) 파종(播種)하여 호남(湖南) 작시(作試) 선발(選拔) 우량질소(優良窒素) 고정균(固定菌)(B. sp HCR-46)을 종자(種字) 1입당(粒當) $8.2{\times}10^7$ cell의 농도(濃度)로 접종(接種)한뒤 영호(嶺湖)땅콩의 종실성분(種實成分)의 변화(變化)를 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 땅콩에 착생(着生)한 근류수, 근류건중(根瘤乾重) 그리고 지하부건중(地下部乾重)은 근류균(根瘤菌) 접종(接種)으로 증가(增加)되었으며, 석회비종별(石灰肥種別)로는 탄산석회(炭酸石灰)>고토석회(苦土石灰)>소석회(消石灰)>무시용(無施用)>황산석회순(黃酸石灰順)이었다. 2. 근류균(根瘤菌) 접종(接種)으로 잎과 줄기중(中) T-N, $K_2O$, MgO, Allantoin, Ammonia, 유리(遊離)아미노산함량(酸含量), 엽록소함량(葉綠素含量)은 증가(增加)되었으나 Nitrate 와 줄기중(中) 전당(全糖), 전분(澱粉)의 함량(含量)은 감소(減少)되었다. 3. 잎과 줄기중(中) T-N, 유리(遊離)아미노산(酸), 엽록소함량(葉綠素含量)은 탄산석회시용구(炭酸石灰施用區)에서, $K_2O$, MgO, Allantoin, Ammonia 함량(含量)은 고토석회시용구(苦土石灰施用區)에서, CaO와 Nitrate함량(含量)은 소석회시용구(消石灰施用區)에서 가장 높았다. 4. 줄기중(中) 전당함량(全糖含量)은 황산석회(黃酸石灰)>무시용(無施用)>소석회(消石灰)>탄산석회(炭酸石灰)>고토석회순(苦土石灰順)이었다. 5. 야산개간지(野山開墾地)에서 석회비종별(石灰肥種別) 토양개량효과를 보면 탄산석회(炭酸石灰)는 산도교정력(酸度矯正力)과 Ca공급력(供給力)이 우수(優秀)했으며, 고토석회(苦土石灰)는 Mg공급력(供給力)이 우수(優秀)하였다. 6. 근류균(根瘤菌) 접종(接種)으로 주경장(主莖長), $m^2$당협수가 유의적(有意的)으로 증가(增加)했으며 종실수량(種實收量)은 무접종(無接種)보다 64%증가(增加)되었다. 석회비종별(石灰肥種別)로 보면 주경장(主莖長), 분지수, 종실수량(種實收量)은 탄산석회(炭酸石灰)>고토석회(苦土石灰)>소석회(消石灰)>황산석회(黃酸石灰)>무시용순(無施用順)이었다. This study was carried out to investigate the influence of inoculation with Bradyrhizobia and lime types on the nutrient content and yield of peanut. Inoculation size of Bradyrhizobium sp. HCR-46 was $8.2{\times}10^7$ cells per seed. Slaked lime, magnesium lime, and calcium carbonate were applied in an amount required for neutralization of soil. 150kg of calcium sulfate was fertilized to 10a of the experimental field. Sowing space was $40{\times}25cm$ under vinyl mulching. Leaves and stems for assay were sampled at 100 day after sowing. The obrained results are as follows. 1. Number and dry weight of nodule as well as dry weight of aerial part of peanut plant increased by inoculation with B. sp. and were the highest in calcium carbonate application. 2. Inoculated with B. sp., the contents of T-N, $K_2O$, MgO, allantoin, ammonia, free amino acid and chlorophyll increased, but that of nitrate decreased. 3. The contents of T-N, free amino acid, and chlorophyll were higher in the treatment of calcium carbonate, those of $K_2O$, MgO, allantoin, ammonia were higher in magnesium lime application, and those of CaO and nitrate were higher in slaked lime fertilization than any other lime types. 4. Contents of total sugar and starch in stem at 100 days were higher in the treatment of uninoculation than inoculation with B. sp., and those were highest in the calcium sulfate application than the other lime types. 5. Inoculated with B. sp. length of main stem and number of pods increased significantiy. Yield of seed was higher in inoculation with B. sp. than in uninoculation by 64%, and in the order of carbonate, magnesium lime, slaked lime, in calcium sulfate and non-application was the contribution of soil treatments to yield increases.

      • KCI등재

        Strategy on Adapting Crop Production to Climate Change: Implications to Multi-functionality of Paddy Farming

        이덕배,심교분,노기안,Lee, Deog-Bae,Shim, Kyo-Moon,Rho, Kee-An Korean Society of Soil Science and Fertilizer 2009 한국토양비료학회지 Vol.42 No.S2

        전통적으로, 한국의 벼생산 시스템은 곡물생산이라는 주목적 이외에, 지하수 함양, 장마기의 담수기능에 의한 홍수 방지 등 논농사가 가지는 다원적 기능이 주요한 특징으로 자리잡고 있다. 이러한 의미에서, 앞으로 다가올 기후변화에 대응한 새로운 작물생산 기술의 개발은 벼 생산 시스템의 다원적 기능과 IT, BT, NT를 융합한 체계로 나아가야 할 필요가 있다. 이와 같은 요구에 부응하기 위해서는 현재의 농업생산체계가 다음과 같은 새로운 파라다임으로 전환해야 할 것이다. 우선, 식량과 에너지를 생산하는 터전인 농경지의 중요성과 가치를 재인식하고 유지 보전 시켜야 할 것이다. 둘째, 농업생산 구조가 에너지 수지를 고려한 저탄소 녹색 농업체계로 전환하여야 할 것이다. 마지막으로 논 농업이 가진 공익적 기능을 새롭게 인식하고 이를 극대화시키는 자세 전환이 필요할 것이다. Traditionally, the paddy fields in Korea, besides rice production, have multifunction such as water supplement source to ground water and prevention of floods via securing the rainfall during a monsoon season. Therefore, the development of food production technology to be adapted in the future climate change in Korea has to take into account the integration of the multi-function of paddy fields with IT, BT, and NT. This demands forward movements in agriculture paradigm as followings. First of all, a national strategy is necessary to maintain and conserve the agricultural farmlands. Second the agricultural structure needs to shift to low carbon green agriculture taking into account the energy balance. Third our attitude needs to be changed toward maximizing the multifunction of the paddy farming.

      • KCI등재

        농지전용과 수자원 취약성 간의 관계 분석

        이덕배(Lee, Deog Bae),심교문(Shim, Kyo Moon),김진호(Kim, Jin Ho),노기안(Rho, Ki Ahn),김건엽(Kim, Gun Yeob) 한국기후변화학회 2010 한국기후변화학회지 Vol.1 No.1

        우리나라에서 일어나고 있는 온도 상승과 강수량의 계절적 편향 현상을 분석하고, 수자원인 빗물을 효율적으로 활용하는 바람직한 토지이용 방향을 제시하고자 우리나라에서 농경지의 전용 실태와 강수량이 가장 많은 태백지역에서 겪은 2009년 물 부족의 원인을 토지이용 측면에서 분석하였다. 1970년대와 2000년대의 온도 변화를 비교분석한 결과, 평균온도는 0.95℃가 상승하였으며, 계절별로는 여름철이 1.02배 상승한 반면 겨울철은 1.45배 상승하였다. 21개 농업지대 중에서 중북부 내륙지대, 중부 내륙지대, 동해안 남부지대에서 온도 상승 현상이 가장 현저하였다. 같은 시기에 연평균 누적 강수량은 198mm가 증가하였으며, 여름철 강수량은 27% 증가한 반면, 겨울철 강수량은 오히려 10%나 줄어 강수의 여름철 편중비율이 1970년대에는 4.5배였으나, 2000년대에는 6.3배로 증가되었다. 농업지대 중에서 태백고랭, 태백준고냉, 영남 내륙 산간지대에서 강수량 증가가 현저하였다. 논 1 ha는 연간 2,944㎥의 홍수를 조절하고, 4,143㎥의 지하수를 보충하는 기능이 있는데, 2000~2008년 사이 농경지 전용면적은 논 106,588ha, 밭 33,542ha로서 총 140,130ha의 농경지가 주택지, 도로, 공장 등으로 전용되어 국가적으로 연간 338백만 ㎥의 홍수 조절 능력 상실과 연간 448백만 m3의 지하수 보충능력이 상실되어 수자원 관리의 취약성이 한층 심화되는 토지이용 구조를 갖고 있는 것으로 나타났다. 2008년 9월부터 2009년 4월까지 극심한 물 부족을 겪었던 태백시는 인근의 봉화나 영월과 비교해서 인구밀도가 높아 1인당 강수량이 적었고, 빗물을 가둘 수 있는 논 면적 비율도 1/145~1/389 수준으로 매우 낮았으며, 빗물을 흘러 보내는 주택지 면적비율은 1.8배 높게 나타나 풍부한 빗물을 잘 이용할 수 있는 토지이용계획 수립이 시급한 것으로 나타났다. We analysed seasonal mean air temperature and precipitation in the southern part of Korean Peninsular from 1970s to 2000s among 21 Agro-climate zones. We also analysed conversion of arable land from 2000 to 2008 on a national basis. A case study was carried out in Taebaek county to find out the relationship between land use changes and water resource vulnerability. Annual mean air temperature was higher by 0.95℃ in 2000s than in 1970s. And summer season became warmer 1.02 times, while winter season 1.45 times in 2000s than those of 1970s, respectively. Annual precipitation was increased by 198mm in 2000s as compared to 1970s with wide seasonal biased distribution; summer precipitation was increased 1.27 times, while winter precipitation was decreased 0.9 times. The increase of air temperature was most notable in Northern central inland, Central inland, and South eastern coastal zones, while precipitation in Taebaek alpine, Taebaek semi-alpine, and Yeongnam inland zones among Agro-climate zones. Conversion of arable land to building site caused to aggravate national water management capacity; as arable lands were reduced by 106,588 ha from paddy and by 33,542 ha from upland, the estimated national flood mitigation capacity was decreased by 338 million ㎥ and national groundwater recharge capacity by 448 million ㎥, respectively. Even though Taebaek county had the highest annual precipitation among the other counties, it had experienced severe water shortage from September 2009 to April 2010. One of the main reasons of water shortage in Taebaek county were the low proportion of both paddy field and upland as well as the high proportion of building site with dense population to total land area. Arable land should be kept to mitigate vulnerability of water and food resources under future climate change and variability.

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