합성유기질소 성분에서의 염소 소독부산물 생성 특성

손희종(Hee Jong Son),황영도(Young Do Hwang),노재순(Jae Soon Roh),빈재훈(Jae Hoon Bean) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.5

14종의 합성유기질소 화합물들에서의 염소 소독부산물 생성 특성을 조사한 결과, 단위 DOC당 THM 생성능은 Br- 첨가 유무에 관계없이 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid 및 4-nitroaniline에서 높게 나타났다. 단위 DOC당 HAA 생성능 조사결과, Br- 첨가 유무에 관계없이 단위 DOC당 THM 생성능과 유사한 생성특성을 보였으나 특이하게 p-nitrophenol에서 가장 높은 생성능을 나타내었으며, 생성된 HAAFP의 대부분이 TCAAFP로 나타났다. 단위 DOC당 HAN 생성능은 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline 및 anthranilic acid에서 Br- 첨가 유무에 관계 없이 높은 생성능을 나타내었고 다른 합성유기질소 화합물들에 비해 aniline에서 높은 생성능을 보였으며, 반응성이 높은 4종의 합성유기질소 화합물들에서 생성되는 HAN 구성종의 대부분은 DCAN으로 나타났다. 단위 DOC당 chloral hydrate와 chloropicrin의 생성능을 조사결과에서 3-aminobenzoic acid와 2-aminophenol에서 생성능이 높은 것으로 나타났고, 전체적으로 10 mg/㎍이하의 비교적 낮은 생성능을 보였다. 염소 소독부산물 생성능이 높은 6종의 합성유기질소 화합물들과 시판 humic acid에서의 Br- 첨가 유무에 따른 단위 DOC 당 총 DBP 생성능을 조사한 결과에서 Br-를 첨가한 경우는 aniline〉anthranilic acid〉3-aminobenzoic acid〉4-nitroaniline〉humic acid〉p-nitrophenol〉2-aminophenol 순으로 나타났고, Br-를 첨가하지 않은 경우는 anthranilic acid〉aniline〉p-nitrophenol〉humic acid〉4-nitroaniline〉3-aminobenzoic acid〉2-aminophenol 순으로 조사되었다. 또한, aniline, anthranilic acid, 4-nitroaniline 및 p-nitrophenol의 경우는 염소와의 반응성이 아주 높은 것으로 조사되었다. This study was conducted to analyze and determine formation potentials for chlorination disinfection by-products (DBPs) from 14 synthetic nitrogen compounds with or without Br-. 5 of 14 compounds were 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid and 4-nitroaniline that were relatively shown high for formation of THMs/DOC whether or not Br- presented. 6 compounds that were p-nitrophenol, 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid and 4-nitroaniline were shown high for formation of haloacetic acids (HAAs)/DOC whether or not Br- presented. Trichloroacetic acid (TCAA) was dominated in 6 compounds. The formation of haloacetonitriles (HANs)/DOC whether or not Br- presented was high in 3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline and anthranilic acid. Specially, aniline was detected 14.6∼16.1 ㎍/mg. The formation of chloral hydrate (CH)/DOC and chloropicrin (CP)/DOC were shown high in 3-aminobenzoic acid and 2-aminophenol in 14 compounds. 6 compounds (3-aminobenzoic acid, 2-aminophenol, aniline, anthranilic acid, 4-nitroaniline, p-nitrophenol) and a commercial humic acid were tested for the formation of DBPs/DOC whether or not Br- presented. When Br- was added, the DBPs/DOC was higher for the order of aniline〉anthranilic acid〉 3-aminobenzoic acid〉4-nitroaniline〉humic acid〉p-nitrophenol〉2-aminophenol. And when Br- was not added, the DBPs/DOC was higher for the order of anthranilic acid〉aniline〉p-nitrophenol〉humic acid〉4-nitroaniline〉3-aminobenzoic acid〉2-aminophenol.

부산 북항에서의 선박 배출물질 현황과 선속제한에 의한 배출량 감소 연구

이보경,이상민 해양환경안전학회 2019 해양환경안전학회지 Vol.25 No.5

In view of the numerous discussions on global environmental issues, policies have been implemented to limit emissions in the field of marine transport, which accounts for a major part of international trade. In this study, a ship’s emissions were calculated by applying the engine load factor to determine the total quantity of emissions based on the ship’s speed reduction. For ships entering and leaving the Busan North Port from 1 January to 31 December 2017, emissions were calculated and analyzed based on the ship’s type and its speed in the reduced speed zone (RSZ), which was set to 20 nautical miles. The comparison of the total amount of emissions under all situations, such as cruising, maneuvering, and hotelling modes revealed that the vessels that generated the most emissions were container ships at 76.1%, general cargo ships at 7.2%, and passenger ships at 6.8%. In the cruising and maneuvering modes, general cargo ships discharged a lesser amount of emission in comparison with passenger ships; however, in the hotelling mode, the general cargo ships discharged a larger amount of emission than passenger ships. The total emissions of nitrogen oxides (NOx), sulphur oxides (Sox), particulate matter (PM), and volatile organic compounds (VOC), were 49.4%, 45%, 4%, and 1.6%, respectively. Furthermore, the amounts of emission were compared when ships navigated at their average service speed, 12, 10, and 8 knots in the RSZ, respectively. At 12 knots, the reduction in emissions was more than that of the ships navigating at their average service speed by 39% in NOx, 40% in VOC, 42% in PM, and 38% in Sox. At 10 knots, the emission reductions were 52%, 54%, 56%, and 50% in NOx, VOC, PM, and Sox, respectively. At 8 knots, the emission reductions were 62%, 64%, 67%, and 59% in NOx, VOC, PM, and SOx, respectively. As a result, the emissions were effectively reduced when there was a reduction in the ship’s speed. Therefore, it is necessary to consider limiting the speed of ships entering and leaving the port to decrease the total quantity of emissions. 최근 지구 환경문제에 대한 논의가 활발해지면서 국제 운송의 큰 부분을 차지하고 있는 해상운송에서도 배출물질 규제를 위한 정책이 시행되고 있다. 이 연구에서는 선속 제한에 의한 배출량의 감축 효과를 검토하기 위하여 기관 부하율을 적용하여 선박의 배출물질을 수치계산하였다. 2017년 1월 1일부터 12월 31일까지 부산 북항의 입출항 선박을 대상으로 선속제한구역 20마일권역을 설정하고 해당 구간에서의 선종별, 선속별로 배출량을 계산하고 분석하였다. 항행, 접·이안, 정박 중일 때를 모두 포함하여 가장 많은 배출물질을 발생시키는 선박은 컨테이너선 76.1%, 일반화물선 7.2%, 여객선 6.8%의 순으로 계산되었다. 항행 및 접·이안 모드일 때는 일반화물선이 여객선보다 배출물질이 적었지만 정박 모드일 때는 여객선보다 많았다. 총 배출물질은 질소산화물, 황산화물, 입자상물질, 휘발성유기화합물의 순으로 각각 49.4%, 45%, 4% 1.6%로 구성되었다. 선속 제한이 없는 경우와 선박 속도를 12노트, 10노트, 8노트로 제한시킬 때 배출물질을 비교하면 속도 12노트 제한의 경우 질소산화물 39%, 휘발성유기화합물 40%, 입자상물질 42%, 황산화물 38%의 감소효과가 있고, 10노트 제한일 때 질소산화물 52%, 휘발성유기화합물 54%, 황산화물 56%, SOx 50%의 감소효과가 있으며, 8노트 제한일 때 질소산화물 62%, 휘발성유기화합물 64%, 입자상물질 67%, 황산화물 59%의 감소효과가 있었다. 이처럼 선박의 속도 감소에 따라 배출물질 역시 크게 감소되는 연구결과를 확인할 수 있었으며, 향후 항만 배출물질 감소를 위해 선박의 속도를 제한하는 방안을 적극적으로 고려할 필요가 있다.

토양/대수층 처리(soil aquifer treatment)에서 유기물과 질소화합물 제거와 이송 모델링-(I) 모델 개발 및 검증

김정우,김정곤,차우석,최희철,Kim Jung-Woo,Kim Jeong-Kon,Cha Woo-Suk,Choi Hee-Chul 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.3

토양/대수층 처리(Soil Aquifer Treatment, SAT)는 하수처리장으로부터의 2차 또는 3차 처리수를 대수층으로 침투시켜, 토양 매질에서 일어나는 물리적/생화학적 반응에 의해 재처리하는 용수 재이용 기술이다. SAT에서의 주요 관심 대상은 유기물과 질소화합물의 제거와 이송에 있다. 본 연구에서는 암모늄의 질산화 반응, 질소산회물의 탈질 반응, 그리고 유기물의 산화반응을 고려하여 SAT에서 일어나는 반응 메커니즘을 규명하고 이를 지하수 흐름과 이송 모렐 에 접목시킴으로써 SAT 모델링 시스템을 구현하고자 하였다. 실험실 일차원 불포화 토양 컬럼 실험을 통한 모델 검증에서 암모늄, 질산성 질소, DOC, 용존산소 모두 일정한 농도 범위 안에서 일치하였다. 모델 변수에 대한 민감도 분석에서, 암모늄 분배계수는 유출부의 암모늄 농도에, 용존산소 저해상수는 유출부의 유기물 농도에, 그리고 미생물 감쇄계수는 유출부의 용존산소 농도에 영향을 주었다. Soil aquifer treatment is a water reuse technology that secondary or tertiary treated wastewater is infiltrated into the aquifer in which physical and biochemical reactions occur. Major consideration in SAT is the removal and transport of DOC and nitrogen species. In this study, reaction mechanism in SAT was examined considering nitrification, denitrification and organic oxidation. In addition, SAT modeling system was developed as the reaction mechanism was applied to groundwater flow and transport model. In verification of the reaction module by 1-dimensional unsaturated soil column test, the experimental data of all of the species, ammonium, nitrate, DOC and DO, were well matched with the simulation results. In sensitivity analysis, ammonium partition coefficient, dissolved oxygen inhibition constant and biomass decay rate affect ammonium, DOC and DO concentration of effluent, respectively.

독도 물골의 수질 특성 및 질소화합물과 미생물간의 잠재적 관계

우상윤,이현빈,정동혁,안제박,윤진석,박재홍,박종수 한국해양학회 2021 바다 Vol.26 No.2

Water in the Mulgol pond on Dokdo (island), Korea, was historically used for drinking water, but now it has been no longer used for this purpose due to regionally low water quality. Since 2007, this pond has been covered with a metal lid to protect from pollutants of seabirds, indicating limited light penetration into the Mulgol pond. Here, we investigated water quality in the pond and potential relationships of nitrogen components and microbes in May, June, August, and November 2020. The source salinity ranged from 1.39 to 1.57 psu. Suspended solids (0.8~5.1 mg L–1 ) and chlorophyll-a (<0.01~0.49 µg L–1 ) remained low. The concentration of dissolved inorganic nitrogen (DIN) was between 35.9 and 47.2 mg L–1 . Thus, water in the Mulgol pond proves to be brackish water with low chlorophyll-a and high nutrients. This unique environment may be established by limited light intensity, sea fog (or seawater), and fecal pellets from many seabirds. Although the light source (800~8000 lux) was exposed to the four subsamples, chlorophyll-a concentrations were below <0.5 µg L–1 during the incubation periods. This result suggests that the biomass of phytoplankton does not increase along with an increase in light intensity. Furthermore, the content of nitrate constituted more than 90% of DIN, and a significant negative correlation between nitrate concentration and bacterial abundance was shown in May and June 2020 during the light exposure experiments (R=–0.762, p<0.05). Thus, it is possible that bacteria may be a significant agent to reduce nitrate concentration in the Mulgol pond, the relationship between nitrate concentration and bacterial abundance may vary seasonally. 대한민국 대양섬 독도의 담수인 물골은 과거에 음용수로 활용되었지만 수질 악화 때문에 더 이상 음용수의 역할을 하지 못하고 있다. 2007년부터 물골은 바닷새에 의한 오염원의 유입을 차단하기 위해서 덮개를 덮어 보호하고 있으며 이는 매우 낮은 광도를 유지하고 있음을 의미한다. 본 조사는 2020년 5월, 6월, 8월, 11월 물골의 수질 평가 및 질소화합물과 미생물간의 잠재적 상호관계를 파악하기 위해서 수행되었다. 4차례 조사에서 물골의 염분은 1.39~1.57 psu의 범위로 나타났다. 또한, 낮은 부유물질량(범위: 0.8~5.1 mg L–1 ) 및 엽록소-a 농도(범위: <0.01~0.49 µg L–1 )와 상당히 높은 용존 무기 질소 농도(범위: 35.9~47.2 mg L–1 )가 측정되었다. 따라서 물골 수질 특성은 엽록소-a 농도가 낮으며, 영양분이 매우 높은 기수환경이라 할 수 있다. 이러한 독특한 물골의 환경적 특성은빛의 차단, 독도 주변의 해무(또는 해수)와 많은 수의 바닷새 배설물 때문으로 판단된다. 한편, 물골 시료에 광노출(800~8000 lux)을했음에도 불구하고 엽록소-a는 모두 <0.5 µg L–1 로 낮은 값을 보였다. 이는 광도 증가에 따라 식물플랑크톤 생물량이 크게 증가되지 않았음을 시사한다. 더불어 용존 무기 질소 중 질산염이 >90% 차지하였고, 2020년 5월과 6월 광노출 실험에서 질산염 농도와 박테리아 개체수 간에 통계적으로 유의한 음의 상관관계가 나타났다(R=–0.762, p<0.05). 그러므로 독도 물골 내 종속영양 박테리아는 질산염 감소에 중요한 요인이고, 종속영양 박테리아와 질산염 간의 관계는 계절적인 차이가 있는 것으로 여겨진다

질소화합물 처리 효율 향상을 위해 개발된 미생물을 이용한 수처리공법 적용에 관한 연구

박배성(Baesung Park),이재민(Jaemin Lee),최병욱(Byeongwook Choi),황상연(Sangyeon Hwang),이정준(Jungjun Lee),김봉현(Bonghyun Kim),김진동(Jindong Kim),연승준(Seungjun Yeon),김정민(Jungmin Kim),허희승(Heeseung Heo),최진영(Jinyoung Choi) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

질소화합물에 의한 녹조 현상의 발생과정에서의 온도 영향에 관한 열역학적 기초연구

김선호 ( Sunho Kim ),송혜원 ( Hyewon Song ),김동수 ( Dong-su Kim ) 한국수처리학회 2021 한국수처리학회지 Vol.29 No.6

Nitrogen is a very common element both in the atmosphere and in the water. The effect on temperature to the nitrogen compounds has been observed by constructing the nitrogen-water Pourbaix Diagram at 278 K, 288 K, 298 K, 308 K, and 318 K. Typically, between pH -2 to 16, nitrogen was examined to be stable as NO₃ ^-, NH₄ ⁺, NO₂ ^-, and NH₄OH. The absolute values of the slope of the boundary line between each chemical species were shown to increase as the temperature increases. The area of each chemical species in a stable state was calculated to compare the tendency of existing form of each chemical species. The areas of the stable region for NH₄ ⁺ was observed to decrease with temperature, while those for NO₃ ^-, NH₄OH, and NO₂ ^- were investigated to increase linearly as the temperature increases. The thermodynamical calculation applied in this study is expected to be further studied and applied to water control and purification of water from contamination such as algal bloom.

총인슬러지를 활용하여 제조한 AlPO4계 제올라이트를 이용한 질소계 악취함유화합물의 제거 가능성에 관한 연구

조재범,장훈,손무정,김민길,김상중,한승철 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

총인슬러지(total phosphorus sludge)라 함은 기존 하수처리시설의 최종침전지 후단에 급속응집침전지를 설치하고 alum 이나 PAC를 투입하여 AlPO4, Al(OH)3 및 SS반응물로 침전시켜 총인을 제거할 때 발생되는 슬러지를 말한다. 총인슬러지의 처분시 기존의 소각처분방법은 알루미늄의 신터링(sintering)현상 의해 소각로 파손문제가 발생하고 매립의 경우, 하수를 1만톤 이상 처리하는 시설에서 발생되는 슬러지는 직매립 금지와 매립지 확보의 어려움, 침출수 생성에 대한 2차 환경오염을 유발하는 문제점이 있다. 또한 퇴비의 경우도 알루미늄 이온에 의한 식물뿌리 고사현상을 일으키므로 부적절한 처분방법이다. 이에 본 연구에서는 연간 600천톤 이상 발생되는 총인슬러지를 활용하여 알포계 제올라이트인 bead형과 pellet형의 입상형 흡착제를 개발하여 알카리성 악취를 제거할 수 있는 흡착제로서의 가능성을 확인하고자 한다. 수질환경지표의 변화와 정책변화로 인해 년간 60만톤 이상 발생되는 총인슬러지를 활용한 암모니아와 TMA 흡착능 평가는 다음과 같은 결과를 도출하였다. 1. 총인슬러지 성분 분석 결과, Al2O3가 약 26%로 나타나 AlPO4계 제올라이트형 다공성 입자를 얻을 수 있을 것으로 판단되며, 가용성 P2O5의 함량이 9.83%로 나타나 인산비료로서의 활용도도 있을 것으로 판단된다. 2. 총인슬러지를 활용한 흡착제의 분말입자의 크기는 대부분 10 ㎛이하이며, 세공은 0.02 ㎛와 10 ㎛에 대부분 분포하여 첨착활성탄의 입도분포와 매우 유사한 것으로 나타났다. 또한, A/C, B-TPS 및 P-TPS의 물리화학적 특성 중 비표면적과 micropore 용적, feedpore용적이 모두 비슷하게 나타나 활성탄 대체제로서의 가능성이 있음을 알 수 있다. 3. B-TPS, P-TPS의 알카리성 악취(TMA, NH3) 흡착능 평가실험 결과, 파과시간과 단위중량당 흡착량이 A/C보다 3~4배 증가하는 것으로 나타나 흡착성능이 매우 우수함을 알 수 있다.

석호의 퇴적물 내 질소화합물 용출 특성 분석

이슬기(Seulgi Lee),이동휘(Donghwi Lee),문희선(Heesun Moon),주진철(Jinchul Joo) 대한환경공학회 2022 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.11

A-51 : 총인슬러지를 활용하여 제조한 AlPO4계 제올라이트를 이용한 질소계 악취함유화합물의 제거 가능성에 관한 연구

조재범,장훈,손무정,김민길,김상중,한승철 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

총인슬러지(total phosphorus sludge)라 함은 기존 하수처리시설의 최종침전지 후단에 급속응집침전지를 설치하고 alum 이나 PAC를 투입하여 AlPO4, Al(OH)3 및 SS반응물로 침전시켜 총인을 제거할 때 발생되는 슬러지를 말한다. 총인슬러지의 처분시 기존의 소각처분방법은 알루미늄의 신터링(sintering)현상 의해 소각로 파손문제가 발생하고 매립의 경우, 하수를 1만톤 이상 처리하는 시설에서 발생되는 슬러지는 직매립 금지와 매립지 확보의 어려움, 침출수 생성에 대한 2차 환경오염을 유발하는 문제점이 있다. 또한 퇴비의 경우도 알루미늄 이온에 의한 식물뿌리 고사현상을 일으키므로 부적절한 처분방법이다. 이에 본 연구에서는 연간 600천톤 이상 발생되는 총인슬러지를 활용하여 알포계 제올라이트인 bead형과 pellet형의 입상형 흡착제를 개발하여 알카리성 악취를 제거할 수 있는 흡착제로서의 가능성을 확인하고자 한다. 수질환경지표의 변화와 정책변화로 인해 년간 60만톤 이상 발생되는 총인슬러지를 활용한 암모니아와 TMA 흡착능 평가는 다음과 같은 결과를 도출하였다. 1. 총인슬러지 성분 분석 결과, Al2O3가 약 26%로 나타나 AlPO4계 제올라이트형 다공성 입자를 얻을 수 있을 것으로 판단되며, 가용성 P2O5의 함량이 9.83%로 나타나 인산비료로서의 활용도도 있을 것으로 판단된다. 2. 총인슬러지를 활용한 흡착제의 분말입자의 크기는 대부분 10 ㎛이하이며, 세공은 0.02 ㎛와 10 ㎛에 대부분 분포하여 첨착활성탄의 입도분포와 매우 유사한 것으로 나타났다. 또한, A/C, B-TPS 및 P-TPS의 물리화학적 특성 중 비표면적과 micropore 용적, feedpore용적이 모두 비슷하게 나타나 활성탄 대체제로서의 가능성이 있음을 알 수 있다. 3. B-TPS, P-TPS의 알카리성 악취(TMA, NH3) 흡착능 평가실험 결과, 파과시간과 단위중량당 흡착량이 A/C보다 3~4배 증가하는 것으로 나타나 흡착성능이 매우 우수함을 알 수 있다.

폐 우레탄 및 RPF 혼소에 의한 배가스 특성 파악

박세원,서용칠,이장수,양원석,강재준,( Alam Md Tanvir ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

전 세계적으로 지속적인 천연자원의 사용으로 인해 고갈 시점이 다가옴에 따라 신재생에너지 및 신에너지 사용이 불가피한 상황에 이르렀다. 이러한 신재생 에너지 중에서 국내의 경우 약 70% 이상을 차지하는 폐기물에 대한 에너지화 기술 및 처리 기술 연구는 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 ‘전기ㆍ전자제품의 재활용 및 자동차의 자원순환에 관한 법률’에 의해 관리되어 지고 있는 전기ㆍ전자 제품 중 주로 재활용되지 못하고 전량 위탁 소각되고 있는 폐 우레탄과 펠렛화를 통해 고형 연료로 만들어진 RPF 혼소 시 발생하는 배가스 특성에 대해 파악하고자한다. 혼소 대상 물질인 폐 우레탄과 RPF의 경우, 모두 고발열량 시료로써, 소각에 활용 시 높은 열 회수율을 기대 할 수 있다고 판단된다. 실험 조건의 경우, 고정층 반응기에서 실험을 진행하였으며, 혼소 비율은 각각 우레탄 30%, 50%, 100%로 하였다. 특히, 소각에서 가장 중요한 운전요인중 하나인 공기비는 기존 소각 시설에서 1.5에서 2.0사에서 운전되지만, 본 연구에서는 2.0과 3.0에서 진행하였다. 이것은 반응기 가 실험실 규모의 반응기로 산화제와 대상 시료간의 접촉이 원활히 일어나지 않는 이유에서 기존 소각 시설에서 운전되는 공기비 보다 높게 산정하였다. 배가스 조성의 경우에는 산소(O₂), 일산화탄소(CO) 그리고 이산화탄소(CO₂)를 실시간 가스 분석기를 사용하여 측정을 실시하였다. 마지막으로 가스상 오염물질은 폐 우레탄의 원소 분석 결과, 질소(N) 함유량이 높아 소각 및 열처리 공정에 적용시 질소화합물 배출이 많이 될 것으로 판단하여 질소화합물인 NOx, NH₃, HCN에 대하여 분석을 실시하였다. 위 가스상 오염물질은 대기오염공정시험법을 참고하여 습식법으로 진행되었으며, 샘플링 된 흡수액은 IC(Ion Chromatography) 분석을 통해 농도 계산을 할 수 있었다. 사사: 이 논문은 환경부의 “지식기반 환경서비스(폐자원에너지화) 전문인력양성사업” 및 “폐자원에너지화 기술개발사업” 에서 지원받았으며 이에 감사드립니다.