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반응표면분석법을 이용한 도시비점오염물질 처리시설의 최적화
김석구 ( Seog Ku Kim ),윤상린 ( Sang Leen Yun ) 한국수처리학회 2014 한국수처리학회지 Vol.22 No.5
While more attention has been paid to urban point source pollution control in recent years, less studies have been focused on urban non-point source(NPS) pollution control systems. Contaminants from NPS deposited on urban impermeable surfaces such as roads and highways are easily released to the public waters by rainfall, leading to the deterioration of water quality in urban area. Experiments were performed using the system and real rainwater runoff from road surfaces at various pollutant loading and rainfall intensity to determine the basic design parameters of the facilities for treating road runoff. The central composite design(CCD) of response surface methodology(RSM) was used to evaluate the effects of bed depth, rain intensity, and packing ratio and investigate the optimum conditions for SS removal. These three elements are the basic design parameters for effective SS removal in the non-point source (NPS) pollution management facilities. The results showed that increasing the bed depth and packing ratios resulted in the significant increase of the suspended solids(SS) removal efficiency, however the SS removal efficiency decreased when rain intensity exceeded 10 mm/hr. Furthermore, predicted optimum conditions for maximizing SS removal were : bed depth 60 cm, packing ratio 79.9%, and rain intensity 4.7 mm/hr attaining 92.7% removal efficiency. Verification experiment of the estimated optimum conditions confirmed that the RSM was useful for optimizing the SS yield from effluent of treatment facilities of urban non-point pollutants.
Capping 기술을 이용한 하천 및 호소 퇴적토의 인 용출 저감 효과 분석
김석구(Seog Ku Kim),윤상린(Sang Leen Yun) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.11
유속이 약한 하천이나 호소에 침강된 유기물, 영양염류, 유해화학물질 등의 오염물질은 일단 수중으로부터 제거되어퇴적물 속에 축적되었다가 확산, 재 부유, 생물교란 등의 물리.화학.생물학적 과정에 의해 다시 수층으로 용출되어 수질및 수생생태에 직.간접적인 악영향을 미칠 수 있게 된다. 특히 인은 수중생태계의 일차 생산량을 결정하는 중요한 물질중의 하나로 수체 내 물질순환 과정에서 주로 퇴적물에 저장되는 원소로 물리적인 교란 및 생.화학적 작용에 의해 수층으로용출되어 부영양화현상을 가속시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수층 미생물의 영향을 고려한 경우(호소수)와 미생물의 영향을 배제한(증류수)경우로 구분하여 각각 다른 capping 소재를 적용하여 퇴적물에서의 인 용출 저감 효과를 분석하였다. 실험 결과 화학적소재인 Fe-Gypsum, SiO₂-Gypsum로 capping을 할 경우, control보다 인 용출을 약 40% 이상 저감시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 복합소재인 granule gypsum+Sand는 약 50% 이상 용출을 저감 효과가 나타났다. 따라서 화학적 소재인 granule-gypsum과 그 위에 모래와 같은 친환경소재로 capping을 한다면 인 용출 저감에 효과적일 것으로 판단된다. Capping 처리 전후의 퇴적층내의 인 성상변화를 살펴본 결과, gypsum 투입에 의하여 호소 퇴적층에 존재하는 인이 용출되기어려운 안정한 형태인 apatite-P 변화된 것으로 확인되었다. 이상의 결과를 토대로 capping 기술의 적용을 통하여 하천 및 호소퇴적물에서 발생되는 인 용출에 대한 저감 효율을 기대할 수 있을 것으로 사료된다. Contaminants such as organic matters, nutrients and toxic chemicals in rivers and lakes with a weak flow rate are firstremoved from the water and accumulated in the sediments. Subsequently, they are released into the water column again, posingdirect/indirect adverse effects on the water quality and aquatic ecosystems. In particular, phosphorus is known to accelerate theeutrophication phenomenon when it is released into the water column via physical disturbance and biological/chemical actions asone of important materials that determine the primary production of aquatic ecosystems and an element that is stored mainly in thesediments in the process of material circulation in the body of water. In this study, the effect on reducing phosphorus release insediments was analyzed by applying different capping materials to lake water, where the effect of aquatic microorganisms is takeninto account, and to distilled water, where the effect of microorganisms is excluded. The experimental results showed that cappingwith chemical materials such as Fe-gypsum and SiO₂-gypsum further reduced the phosphorus release by at least 40% comparedto the control case. Composite materials like granule gypsum+Sand showed over 50% phosphorus release reduction effect. Therefore,it is determined that capping with chemical materials such as granule-gypsum and eco-friendly materials such as sand is effectivein reducing phosphorus release. The changes in phosphorus properties in the sediments before and after capping treatment showedthat gypsum input helped to change the phosphorus that is present in lake sediments into apatite-P, a stable form that makes phosphorusrelease difficult. Based on the above results, it is expected that the application of capping technology will contribute to improvingthe efficiency of reducing phosphorus release that occurs in river and lake sediments.
김석구(Seog Ku Kim),안재환(Jae Whan Ahn),강성원(Sung Won Kang),윤상린(Sang Leen Yun),이정우(Jung Woo Lee),이제근(Jea Keun Lee),임준혁(Jun Heok Lim),김동수(Dong Soo Kim),이태윤(Tae Yoon Lee) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.11
본 연구는 광안대교 하부의 퇴적토 오염조사를 위해 퇴적토의 기본물성 및 중금속 함량을 측정하였다. 퇴적물 시료의 산화물을 분석한 결과, SiO₂와 CaO의 경우 강하구에서 멀어 질수록 SiO₂는 증가하고 CaO는 감소하는 경향을 보였다. 강열감량의 경우, 7.2~14.3%의 분포를 보여 비교적 높은 값을 나타내었고 TOC는 0.9~5.5%로 지역에 따라 편차가 큰 것을 알수 있었다. 이는 USEPA 퇴적물환경기준(비오염, 중간오염, 심한오염)에 따라 심한오염으로 평가되었고, TOC의 경우, 강하구에서 가장 먼 시료채취 지점(GW7)은 영향없음으로 평가되었고 나머지 지역은 최소영향수준으로 평가되었다. 중금속의 경우에는 USEPA와 캐나다 기준으로 평가하였을 때 모두 비오염으로 평가되어 중금속에 대한 오염도는 없는 것으로 평가되었다. 다만, 강열감량의 값이 크기 때문에 USEPA 기준으로 평가할 때 중금속의 오염은 없지만 전체적으로는 심한 오염으로 평가되었다. In this study, physical properties and heavy metal contents of sediments obtained from the bottom of Gwangan bridge were measured to determine pollution level of the sediments. From the results of the oxide contents of the sediments, SiO₂ was decreased as the sampling points became more distant from the stream of river. On the contrary, CaO showed opposition aspect to SiO₂. Ignition loss of sediments ranged from 7.2 and 14.3% and 0.9 and 5.5% for TOC. For EPA guidelines of ignition loss, all sampling points were classified as heavily polluted areas. When TOC was considered, all areas were classified as lowest effect level except for GW7 where classified as no effect level. All areas were free of heavy metal contamination evaluated by USEPA and Canadian guidelines. However, all areas were classified as heavily contaminated areas due to the high value of ignition loss when USEPA was used.