KR20170068738A - 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법 - Google Patents

고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170068738A
KR20170068738A KR1020150175566A KR20150175566A KR20170068738A KR 20170068738 A KR20170068738 A KR 20170068738A KR 1020150175566 A KR1020150175566 A KR 1020150175566A KR 20150175566 A KR20150175566 A KR 20150175566A KR 20170068738 A KR20170068738 A KR 20170068738A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
kaolin
loess
particle size
green algae
algae
Prior art date
Application number
KR1020150175566A
Other languages
English (en)
Inventor
이종운
박형준
Original Assignee
한국광물자원공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국광물자원공사 filed Critical 한국광물자원공사
Priority to KR1020150175566A priority Critical patent/KR20170068738A/ko
Publication of KR20170068738A publication Critical patent/KR20170068738A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5263Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using natural chemical compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

본 발명은 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 녹조가 발생된 담수 표면에 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되는 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법에 관한 것으로서, 흡착 및 침강에 의한 녹조 방제 효과가 뛰어나고, 녹조 성장에 반드시 필요한 영양염류인 인산염(PO4 3-, Phosphate)과 강한 결합을 형성하는 알루미늄(Al, Aluminum)의 함량이 높아 수계 상층에 부유하는 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법에 관한 것이다.

Description

고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법{FRESHWATER ALGAL BLOOM REMOVAL METHOD USING KAOLIN}
본 발명은 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 녹조가 발생된 담수 표면에 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되는 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법에 관한 것으로서, 흡착 및 침강에 의한 녹조 방제 효과가 뛰어나고, 녹조 성장에 반드시 필요한 영양염류인 인산염(PO4 3-, Phosphate)과 강한 결합을 형성하는 알루미늄(Al, Aluminum)의 함량이 높아 수계 상층에 부유하는 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법에 관한 것이다.
녹조 발생은 심미적 불쾌감, 공중위생상의 문제, 생태계 파괴 등 심각한 환경문제를 일으켜 수자원을 효율적으로 이용해야 하는 실정에도 불구하고 국가 경쟁력을 저해하는 요소로 작용한다. 또한, 경제적으로는 레크리에이션 활동을 저해하고 농업용수 및 산업용수 부족 현상을 유발한다. 현재 녹조 방제법으로 사용되고 있는 기술로는 황토를 살포하는 방법이 가장 일반적으로 사용되고 있다. 황토살포법은 황토 콜로이드 입자에 플랑크톤이 응집 또는 흡착하여 공침강하거나 물리적·화학적 흡착에 기인하여 수 환경 내 존재하는 영양염류를 제거함으로써 일시적으로 녹조를 방제하는데 효과적이다. 그러나 이러한 처리방식은 일정시간 경과 후 제거되었던 플랑크톤이 재활성화되는 문제점이 발생하며, 황토를 대량 살포함으로써 2차적으로 생태계에 오염을 발생시킬 우려가 있고, 심미적 오염을 유발할 수 있는 문제점이 있다(Chio, J.K., Sun, X., Lee, Y. and Kim, E.K. (2002) Synergistic effect of sophorolipid and loess combination in harmful algal blooms mitigation. 제 3회 적조방제 기술에 관한 국제 심포지움, pp. 85-90; 장영남, 채수천, 배인국, 박맹언, 김필근, 김선옥 (2003) 환경친화성 단일 광물질에 의한 적조구제 실험. 자원환경지질 36, 557-561.).
즉, 국내에서 가장 많이 사용되는 녹조 제거 방법 중 하나인 황토살포법은 녹조의 응집작용 및 침강 작용을 이용하여 제거하는 방법으로 녹조 및 영양염류 흡착 및 침전과 일시적인 녹조 제거 효과를 기대할 수 있는 장점이 있는 반면에, 일회성으로 인력 및 소요 경비가 높다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 천연 광물을 이용한 녹조 제거제가 개발되고 있다. 한국등록특허 제10-1236145호에는 침전된 녹조슬러지의 재부상억제 및 자연 분해 유도하여 2차 오염이 없이 녹조를 효율적으로 제거할 수 있으면서도, 발생된 슬러지를 녹생토로 재활용하여 슬러지 처리 문제를 해결한 천연광물을 주원료로 한 녹조 제거용 천연무기응집제, 이로부터 발생한 슬러지를 이용한 녹생토 및 이들의 제조방법에 대해 개시되어 있다. 또한, 한국등록특허 제10-0836257호에는 해양, 하천, 저수지 등에서 적조, 녹조, 규조의 증식을 억제하고 증식된 조류(적조, 녹조, 규조)를 제어하여 수중 조류의 증식을 억제하고, 조류의 증식의 원인이 되는 영양물질을 수중으로부터 제거하여 수질오염을 방지하고, 특히 심각한 조류증식에 의해 오염된 수질을 정화하기에 적절한 다공성 나노 미립자 티타니아 광촉매를 이용한 적조, 녹조, 규조 제거용 조성물 및 상기 조성물의 제조방법 및 상기 조성물을 이용한 수중의 적조, 녹조, 규조 제거방법에 대해 개시되어 있다.
상기와 같이, 천연광물을 이용하여 녹조를 제거하는 방법에 대한 기술은 개발되고 있는 실정이나, 황토에 비해 Fe 함량은 적고 Al 함량은 높아 영양염류인 인산염(PO4 3-)과 강한 결합을 형성하므로 황토와 매우 유사한 녹조제거율을 보일 것으로 기대되는 고령토를 이용한 녹조 제거 방법에 대한 기술 개발은 미비한 실정이다.
따라서, 경제적이며 현장적용이 용이하나 일정시간이 경과되면 녹조의 상당량이 재활성화 되는 단점이 있으며 심미적인 기능이 떨어지는 황토살포법의 단점을 개선하고, 황토와 매우 유사한 녹조제거율을 보일 것으로 기대되는 고령토를 이용한 녹조 제거 방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.
한국등록특허 제10-1236145호 (2013.02.18.등록) 한국등록특허 제10-0836257호 (2008.06.03.등록)
본 발명은 상술한 것과 같은 문제점을 해결하고 필요한 기술을 제공하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명은 녹조가 발생된 담수 표면에 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되는 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 흡착 및 침강에 의한 녹조 방제 효과가 뛰어나고, 녹조 성장에 반드시 필요한 영양염류인 인산염(PO4 3-, Phosphate)과 강한 결합을 형성하는 알루미늄(Al, Aluminum)의 함량이 높아 수계 상층에 부유하는 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태로서,
본 발명은 녹조가 발생된 담수 표면에 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되는 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 고령토는 모래(Sand) 55.21 내지 58.18중량%, 실트(Silt) 35.38 내지 38.46중량% 및 점토(Clay) 6.32 내지 6.44중량%의 비율로 조성된 것임을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고령토는 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 할 수 있다.
아울러, 담수 100중량부에 대해 고령토가 0.0025 내지 0.01중량부의 비율로 살포되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은 녹조가 발생된 담수 표면에 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되어 수질오염을 발생시키지 않으면서도 녹조제거율이 뛰어난 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은, 고령토 자체가 흡착 및 침강에 의한 녹조 방제 효과가 뛰어나고, 녹조 성장에 반드시 필요한 인산염(PO4 3-, Phosphate)과 강한 결합을 형성하는 알루미늄(Al, Aluminum)의 함량이 높아 수계 상층에 부유하는 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은 일정시간이 경과되면 녹조의 상당량이 재활성화 되는 황토살포법의 단점을 해결함과 동시에, 경제적이며 현장적용이 용이한 장점이 있고, 녹조제거율을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 입도 분석 절차를 나타내는 순서도이다.
도 2는 토양(고령토와 황토)의 침전 경향 차이를 나타내는 사진이다.
도 3은 고령토 및 황토의 입도 분포를 도시한 토양 삼각다이어그램이다.
도 4는 고령토와 황토의 입자 크기를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 고령토와 황토의 SEM 분석 결과이다.
도 6은 시간별 고령토 및 황토(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)의 녹조 제거 효율성을 비교한 사진이다.
도 7은 시간별 고령토 및 황토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 녹조 제거 효율성을 비교한 사진이다.
도 8은 고령토(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)의 클로로필-a 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 황토(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)의 클로로필-a 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 고령토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 클로로필-a 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 황토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 클로로필-a 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 12는 녹조의 형태를 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 13은 고령토와 황토의 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과이다.
도 14는 고령토 및 황토(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)의 총 인(T-P) 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 15는 고령토 및 황토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 총 인(T-P) 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 16은 고령토 및 황토(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)의 총 질소(T- N) 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
도 17은 고령토 및 황토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 총 질소(T- N) 제거 효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
고령토는 일반적으로 점토광물 중 카올리나이트군(kaolinite group, Al2Si2O5(OH)4)에 속하는 광물로 백색의 점토류를 지칭한다. 카올리나이트군의 광물 중 상업적으로 중요한 것은 카올리나이트(kaolinite)와 할로이사이트(halloysite)로 구분된다. 국내 고령토는 광업법상 고령토, 산성백토, 도석, 벤토나이트, 반토 혈암 및 점토(와목, 목절)를 모두 포함한다. 이 중 국내에서 채광되는 고령토는 순도가 낮은 원광 그대로 사용되고 있는 경우도 있지만 선광과정을 거쳐 다양한 제품으로도 생산되고 있다. 고령토의 선광과정으로는 고령토의 함량 증대, 입도 분리, 불순물 제거, 하소(roasting), 엽렬(delamination) 등의 과정을 필요로 한다. 현재 고령토는 제지 산업, 도자기공업, 내화공업, 페인트, 건축재, 화학제 등 매우 다양한 용도로 활용되고 있으며 이 중 제지 분야에서 가장 활발히 사용되고 있다.
또한, 고령토는 황토와 마찬가지로 흡착 및 공침강에 의한 녹조 방제에 효과적일 뿐 아니라, 녹조 성장에 반드시 필요한 영양염류인 인산염(PO4 3-, Phosphate)과 강한 결합을 형성하는 알루미늄(Al, Aluminum)의 함량이 높아 수계 상층에 부유하는 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서 고령토는 황토가 가지는 단점을 보완함과 동시에 녹조제거율이 뛰어난 장점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 녹조가 발생된 담수 표면에 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 후술하는 실시예 1(고령토의 광물학적 특성 분석시험) 및 실시예 2(고령토의 녹조 제거 효율성 평가 분석시험)에 의해 본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은 후술하는 분석시험 결과에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있다.
실시예 1 및 실시예 2의 분석시험은 고령토와 황토를 동일한 조건에서 동일한 방법으로 분석하여 고령토와 황토를 비교하면서 실시하였다. 이는, 고령토를 녹조 제거에 사용할 경우, 황토살포법의 단점을 해결함과 동시에 황토와 매우 유사한 녹조제거율이 나타남을 확인하기 위함이다.
고령토의 광물학적 특성 분석시험을 실시하였다.
고령토와 황토의 광물학적 특성을 비교하기 위하여, 물리화학적 특성(입도 분포, 입자 크기, 표면 분석 및 침강특성 분석)에 대한 분석시험을 실시하였다.
1. 시료 선정
고령토는 경상북도 경주시 외동읍 석계리에 위치한 고령토 노천광산에서 시료를 채취하여 실험에 사용하였으며, 황토는 전라남도 장성군 서삼면 일대에 적치된 황토 더미에서 시료를 채취하여 실험에 사용하였다
2. 물리화학적 특성
1) 입도 분포
채취한 고령토 및 황토의 특성을 알아보기 위해 상온에서 3일 이상 건조한 뒤 실험에 사용하였다. 건조된 토양시료(고령토 또는 황토)는 입도분석에 적정량(McManus, 1988)인 10g을 200mL 삼각플라스크에 증류수 25mL와 함께 넣었다. 유기물은 X-선 회절피크를 넓게 만들고 배경값을 증가시키며, 과량 존재하면 다른 광물의 분산을 방해하기 때문에, 유기물을 제거하기 위하여 hydrogen peroxide(H2O2)를 주입하였다. 그 다음 hydrogen peroxide(H2O2)를 기화시키기 위하여 항온조에서 1시간 동안 90℃를 유지하면서 중탕 처리하였다. 중탕 처리 후 입자 사이의 층간수가 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 105℃ 이하(약 95 ℃)에서 24시간 이상 충분히 건조하였다. 건조한 시료에 100mL 증류수와 분산제인 sodium-hexametaphosphate[Na-Hex: 35.7g의 0.05M sodium-hexametaphosphate와 7.94g의 0.07M sodium-carbonate의 용해, Na6(HOP3)6]를 10mL 첨가하고 120rpm으로 24시간 동안 섞었다. 분산제는 입도 분석에서 입자들이 서로 붙어 있어서 오류를 범하는 것을 방지하고 충분히 분산시키기 위해 사용한다. 이들을 충분히 섞은 후 0.063㎜ 표준체를 이용하여 모래를 분리하고 1,000mL 메스실린더에 미사와 점토를 증류수와 함께 넣어 1,000mL로 만들었다. 모래의 무게를 측정하기 위해 비커의 무게를 미리 측정한 다음 105℃ 이하(약 95℃)에서 모래를 건조시킨 후 비커 무게를 빼서 모래의 무게를 측정하였다. 미사와 점토를 분리하기 위해 Stock의 법칙을 이용하여 시료를 잘 섞어준 다음 고무호스를 이용해 7시간 40분이 경과한 후에 9.4cm까지 뽑아냈다. 전체 시료의 무게에서 모래와 점토의 무게를 빼주어 미사의 무게를 구한 뒤, 측정된 각각의 무게를 통해 무게백분율을 계산하였으며, 실험의 정확도를 위해 중복실험으로 진행하였고, 입도 분석 결과를 이용하여 상부 토양과 하부 토양의 토성은 미국 농무성법(U.S. Department of Agriculture, USDA)의 토성삼각도에 도시하였다.
입도 분포 분석 절차는 하기 도 1의 순서도에 나타내었으며, 토양의 침전 경향 차이는 도 2에 나타내었다.
고령토와 황토의 모래(sand), 실트(silt), 점토(clay)의 입도 분포를 알아보기 위하여 입도 분석을 실시한 결과, 분리된 모래의 크기는 75㎛ ~ 2㎜이며, 실트의 크기는 2㎛ ~ 75㎛이며, 점토의 크기는 2㎛ 이하이다. 입도 분포 분석결과, 고령토의 무게 백분율은 모래 55.21 ~ 58.18%, 실트 35.38 ~ 38.46% 및 점토 6.32 ~ 6.44%으로 확인되었으며, 황토의 무게 백분율은 모래 40.74 ~ 42.12&, 실트 17.16 ~ 17.40% 및 점토 40.47~42.09%가 조성된 것으로 확인되었다. 고령토와 황토의 토성을 알아보기 위해 무게백분율을 바탕으로 미국 농무성법에 의거해 토양삼각도에 도시한 결과는 도 3에 나타내었으며, 이에 따라 고령토는 사질양토(sandy loam)로, 황토는 양토(loam)로 판단된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 고령토는 모래(Sand) 55.21 내지 58.18중량%, 실트(Silt) 35.38 내지 38.46중량% 및 점토(Clay) 6.32 내지 6.44중량%의 비율로 조성된 것임을 특징으로 할 수 있다. 이는 상기 물리화학적 특성의 입도 분포를 분석한 결과를 토대로 한정된 수치이며, 녹조제거율이 뛰어난 고령토는 모래(Sand), 실트(Silt) 및 점토(Clay)가 상기와 같은 비율로 조성된 것임을 특징으로 한다.
2) 입자 크기
고령토와 황토 내 존재하는 점토 입자의 분포를 확인하기 위하여 입자 크기(size distribution)를 측정하였다. 토양시료(고령토 또는 황토)는 60℃에서 24 시간 이상 건조시킨 후 0.063㎜ 크기를 가지는 표준체를 이용하여 모래를 분리한 후, Stock의 법칙을 이용하여 점토와 실트를 분리하고, 2㎛이하의 입도를 가지는 점토를 대상으로 측정을 수행하였다. 입자 크기 분석에 사용한 기기는 Photal(ELS-8000)이다.
점토 광물의 입자 크기를 확인하기 위하여 분산제를 주입하기 전과 후의 입자 크기를 각각 측정하여 비교하였다. 분산제 주입 전 고령토의 입자 크기는 평균 982.1㎚를 나타내었으며, 응집되어 있는 고령토 입자들 간의 결합력을 약하게 하기 위하여 분산제를 첨가한 후 분석한 시료의 경우 입자 크기는 평균 399㎚로 확인되었다. 분산제 주입 전 황토의 입자 크기는 평균 1,223㎚로 확인되었으며, 분산제 주입 후 평균 360㎚로 고령토와 비슷한 수준의 입자 크기를 나타내는 것으로 확인되었다. 평균 입자 크기를 비교하였을 경우 고령토와 황토가 비슷함을 확인하였으나, 고령토 입자의 경우에는 1㎚의 극미립현탁 물질들이 다량 존재하는 것으로 확인되었다. 고령토와 황토의 입자 크기를 측정한 그래프는 하기 도 4에 나타내었다.
3) 표면 분석
토양시료(고령토 또는 황토)에 대하여 3일간 상온에서 실내건조 후 0.18㎜ 표준체(80mesh)를 사용하여 체걸음을 하였고, 주화학성분, 미량성분, 구성광물, 표면형태를 분석하기 위해 XRF(X-Ray fluorescence spectrometer), SEM(Scanning probe microscope) 분석을 수행하였으며, X-ray fluorescence spectrometer(Axios Minerals), X'Pert PRO multi purpose X-ray diffractometer, Field emission scanning electron microscope(JSM-7500F+EDS) 기기를 사용하여 각각 분석하였다.
XRF 분석 결과 고령토의 주 화학성분으로는 SiO2 66.9%, Al2O3 30.0%, K2O 1.14% 및 Fe2O3 0.832%로 나타났으며, 다른 성분은 소량 포함되어 있는 것으로 확인되었다. 황토의 경우에는 SiO2 58.9%, Al2O3 29.1%, Fe2O3 5.63% 및 K2O 3.94%로 확인되었으며, 고령토에 비해 SiO2의 함량이 낮고 Fe2O3가 비교적 높은 것으로 나타났다. 고령토와 황토의 화학조성은 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
고령토의 표면관찰 결과 판상(platy) 또는 엽상(lamella)형태의 반자형 엽상이 관찰되었으며, 관과 같이 둥그렇게 말린 결정형인 관상(tubular)형태가 대부분으로 관찰되었다. 이는 고령토의 주 구성광물인 카올리나이트와 할로이사이트인 것으로 판단된다. 황토의 표면관찰 결과 고령토와 비슷한 형태를 지닌 반자형 엽상이 주로 관찰되었고 이는 1:1 결정구조를 가지고 있는 카올리나이트로 판단된다. 고령토와 황토의 SEM 분석 결과는 도 5에 나타내었다.
4) 침강특성 분석
수 환경 내에 고령토가 살포되었을 때 고령토 입자에 가해지는 물리적 및 물리화학적인 힘은 입자의 Brownian 운동에 의한 Brownian diffusion(입자와 물 분자가 충돌하여 스스로 퍼져나가는 속도), 중력에 의한 침강, 조류에 의한 수평운동, 입자 사이의 상호 작용에 의한 interaction energy 등으로 결정된다. 호수나 유속이 낮은 하천수의 경우 입자에 작용하는 주된 힘은 중력에 의한 침강 및 입자 사이의 상호 작용에 의한 interaction energy이며, 응집작용으로 인하여 입자의 침강은 가속화 된다고 알려져 있다.
고령토 입자의 Brownian diffusion 계수는 콜로이드 입자가 물 분자와 충돌함으로써 발생되는 Brownian 운동의 크기를 나타내는 값으로써 계산식은 Stokes-Einstein equation에 따라 하기의 계산식 1로 표현된다.
[계산식 1]
Figure pat00002
(Dbm : Brownian diffusion 계수, k : Boltzman 상수, T : 절대온도, μ : 용액의 점도, ap : 입자의 반경)
침강운동의 경우 Stokes settling velocity는 Reynold number 0.3 이하의 정수역(laminar flow regime)에서 중력 이외의 입자에 작용하는 모든 힘은 무시하고 입자의 모양을 동일한 부피의 구형으로 간주하여 하기의 계산식 2로 계산된다.
[계산식 2]
Figure pat00003
(Vs : Stokes settling velocity, g : 중력가속도, ρp : 입자의 밀도, ρr : 유체의 밀도, ap : 입자의 반경, ηr : 동점성 계수)
Stokes settling velocity는 입자반경의 제곱 및 입자의 밀도와 용액의 밀도차에 비례한다. 입자의 밀도가 용액의 밀도보다 클 경우 입자는 궁극적으로 침강 퇴적하게 되며, 이러한 침강운동 이론을 바탕으로 수 환경 내 살포된 고령토 입자들 중 부유성 입도들이 녹조와 흡착하게 되어 응집 및 침강하는 이론적인 산출값을 분석하였다.
배양된 녹조용액에 토양시료(고령토 또는 황토)를 0.18 ~ 2㎜ 크기와 0.18㎜ 미만인 크기의 입자로 구분하여 넣은 뒤, 유체 내에서 입자에 대한 침강 특성을 Stoke의 법칙에 의해 파악하였다. 침강특성을 분석한 결과, 침강속도는 고령토(입자크기 : 0.18 ~ 2㎜) > 황토(입자크기 : 0.18 ~ 2㎜) > 고령토(입자크기 : 0.18㎜ 미만) > 황토(입자크기 : 0.18㎜ 미만)의 순으로 빠른 경향을 보였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
Figure pat00004
고령토의 녹조 제거 효율성 평가 분석시험을 실시하였다.
고령토와 황토의 녹조 제거 효율성을 비교하기 위하여, 색변화 관찰, 클로로필-a 감소율 측정, 녹조 흡착상태 분석, 총 인(T-P) 및 총 질소(T-N) 제거율을 분석하여 녹조 제거 효율성을 평가하는 분석시험을 실시하였다.
1. 시료선정
1) 녹조류 선정
고령토의 녹조 제거 효율성 평가 분석시험에 사용된 녹조류는 영산교에서 채취한 시료를 접종 미생물을 이용하여 실내에서 JM 배양액(Jaworski’s medium, Thompson et al., 1988)을 사용하여 배양한 뒤 사용하였으며, 식물용형광등을 사용하여 빛의 세기를 2,000 ~ 3,000LUX로 조절하여 배양 조건을 형성한 뒤 클로로필-a의 농도가 100mg/m3(조류대발생경보) 이상이 되도록 조절하여 분석시험에 사용하였다. JM 배양액의 조성은 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pat00005
2) 시험군 선정
고령토의 효율성을 확인하기 위하여 물리적 침강이 우세한 크기의 입도를 가진 시험군(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)과 부유성 성향이 강한 입도를 가진 시험군(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)을 사용하였고, 비교 대상으로는 황토를 고령토와 같은 입자 크기로 전처리한 후 분석시험에 사용하였다. 비이커에 균일하게 교반된 녹조배양액 2L를 담은 뒤, 고령토 또는 황토를 0g, 1g, 5g, 10g, 20g를 녹조배양액 표면에 살포하고, 1분 간 교반한 후 침전시간(0분, 20분, 60분 후)에 따른 녹조 제거 효율성을 평가하였다.
2. 고령토 및 황토의 녹조 제거 효율성 연구 결과
1) 색변화 관찰
영산교에서 채취한 녹조(Microcystins sp.)를 실내에서 배양하여 클로로필-a의 농도가 100mg/m3이 되도록 배양한 후, 고령토와 황토를 입자 크기 0.18 ~ 2 ㎜와 0.18㎜ 미만으로 구분하여 준비한 토양시료(고령토 또는 황토)를 녹조배양액 2L가 담긴 비이커에 각각 0g, 1g, 5g, 10g, 20g을 살포하고, 녹조량이 감소되는 것을 침전시간(0분, 20분, 60분 후)에 따라 모니터링 하였다. 반응시간이 0분, 20분, 60분이 지나는 시점에서의 색변화를 육안으로 관찰하였으며, 그 결과는 도 6 및 도 7에 나타내었다. 도 6 및 도 7에는 녹조배양액에 토양시료(고령토 또는 황토)를 각각 0g, 1g, 5g, 10g, 20g을 살포한 순서대로 비이커를 나열하여 색별화를 육안으로 관찰하였다.
도 6에 도시된 바와 같이, 입자 크기가 0.18 ~ 2㎜인 고령토와 황토를 살포하였을 때 대부분의 입자들은 빠르게 침강하였으며 약간의 미세한 입자들이 부유하는 것으로 관찰되었다. 반응시간 60분 이후 육안으로 관찰하였을 때 황토를 살포한 시료에서 고령토를 살포한 시료보다 녹색빛이 더욱 연하게 나타남을 확인하였다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 입자 크기가 0.18㎜ 미만인 고령토와 황토를 살포하였을 경우에는 입자들이 부유한 상태로 다수 존재하였으며, 특히 고령토를 살포한 시료에서는 녹색빛의 색 변화량이 적은 것으로 관찰되었다.
2) 클로로필-a 측정
녹조 제거 효율성을 보다 정량적으로 판별하기 위하여 클로로필-a의 농도를 측정하였다. 토양시료(고령토 또는 황토)를 녹조배양액의 표면에 살포한 뒤, 녹조배양액에서 제거된 녹조의 양을 측정하기 위해 클로로필-a를 수질오염공정시험법에 의거하여 측정하였다. 클로로필-a는 모든 조류에 존재하는 녹색 색소로써 조류의 생물량을 평가하기 위한 유력한 지표이다. 녹조배양액에 토양시료(고령토 또는 황토)를 살포한 뒤, 0분, 20분, 60분 간격으로 채취한 시료 100mL를 유리섬유 여과지(GF/F, 47 ㎜)를 이용하여 20kPa 이하의 압력으로 여과한 후, 아세톤(90%) 5mL와 여과지를 조직마쇄기에 함께 넣고 마쇄하였다. 마쇄한 시료를 마개가 있는 원심분리관에 넣고 밀봉하여 4℃의 어두운 곳에 하룻밤 방치하였다. 원심분리기를 사용하여 500g의 원심력으로 20분간 원심분리 한 시료를 아세톤(90%)을 대조용액으로 하여 663nm, 645nm, 630nm 및 750nm에서 시료용액의 흡광도를 측정하였다. 분석기기는 UV/VIS spectrophotometer(Optizen POP, Mecasys)을 사용하였으며 클로로필-a의 함량 계산은 하기의 계산식 3으로 결과값을 산출하였다.
[계산식 3]
Figure pat00006
(X1 : OD663 OD750, X2 : OD645 OD750, X3 : OD630 OD750, OD : 흡광도(Optical density), V1 = 상층액의 양(mL), V2 = 여과한 시료의 양(L))
클로로필-a는 모든 조류에 존재하는 녹색 색소이며 조류의 생물량을 평가하기 위한 유력한 지표로써 고령토의 녹조 제거 효율성을 확인하기 위한 측정방법으로 선택하였다. 초기 클로로필-a의 함량이 100mg/L 이상으로 조절된 녹조배양액 표면에 0.18 ~ 2㎜ 및 0.18㎜ 미만의 크기를 가지는 토양시료(고령토 또는 황토)를 살포하였다. 고령토와 황토에 대한 비교실험을 수행하였으며, 시료명은 하기 표 4에 나타내었고, 분석의 정확도를 높이기 위하여 실험은 중복시료를 사용하여 진행하였다.
Figure pat00007
0.18 ~ 2㎜의 입자 크기를 가지는 고령토 1g를 살포한 시료의 클로로필-a의 제거 효율은 초기 약 32%의 감소량을 보이다가 20분 이후 약 51%의 제거 효율을 보이는 것으로 나타났다. 고령토 5g, 10g, 20g을 살포한 시료에서는 반응 초기부터 급속히 감소하기 시작하며 반응 종료까지 비슷한 경향을 나타내었고, 약 61 ~ 64%의 제거율을 나타내는 것으로 확인되었다. 반면 고령토를 살포하지 않은 시료에서는 0분 이후 약 20%의 감소량을 나타내었는데 이는 녹조배양액 내에 존재하는 녹조류가 응집하여 자연적인 침강을 하면서 감소된 것으로 판단된다. 고령토(입자 크기 : 0.18 ~ 2㎜)의 클로로필-a 제거 효율을 측정한 결과는 도 8의 그래프에 나타내었다.
0.18 ~ 2㎜의 입자 크기를 가지는 황토의 클로로필-a 제거 효율은 살포량이 많을수록 높아지는 경향을 보였으며, 20g을 살포한 시료에서 약 75%의 제거 효율을 나타내며 가장 높은 제거 효율을 보이는 것으로 확인되었다. 황토를 살포하지 않은 시료에서도 약 20%의 감소율을 보였으며 이는 고령토의 경우와 마찬가지로 자연적인 침강에 의한 감소량인 것으로 판단된다. 황토(입자 크기:0.18~2㎜)의 클로로필-a 제거 효율을 측정한 결과는 도 9의 그래프에 나타내었다.
즉, 0.18 ~ 2㎜의 입자 크기를 가지는 고령토와 황토를 사용하였을 때 대부분의 시료에서 살포 직후에 반응은 거의 종료되는 것으로 보이며, 이후 60분간의 반응에서 큰 차이를 나타내지 않았다. 0.18 ~ 2㎜의 입자 크기를 가지는 고령토 및 황토 비교실험 결과 황토 20g을 살포한 시료에서 가장 높은 클로로필-a 제거 효율을 나타내었지만, 호수 및 하천수 2L당 20g의 황토를 살포하기에는 다소 어려움이 있다. 반면 고령토 5g을 살포한 시료의 경우, 제거 효율은 약 10% 정도 낮지만 황토시료에 비해 살포량을 대량 감소시킬 수 있다는 점에 대해 긍정적인 결과인 것으로 보인다.
0.18㎜ 미만의 입자 크기를 가지는 고령토에 대해 클로로필-a 제거 효율성을 살펴보면, 10g을 살포한 반응 초기에 약 65%가 감소하여 가장 많은 제거 효율을 나타내었지만 시간이 경과함에 따라 점차적으로 감소하는 것으로 나타났다. 반응종료시점에서는 고령토 20g을 살포한 시료에서 약 49%의 제거 효율을 보이는 것으로 확인되었다. 비록 오차범위 내에 있기는 하나, 전체적으로 시간이 경과함에 따라 제거 효율이 감소하는 경향을 나타내었으며 1g의 고령토를 살포한 시료에서는 비교시료와 유사한 클로로필-a 제거량을 나타내어 그 효율성이 미미한 것으로 판단된다. 고령토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 클로로필-a 제거 효율을 측정한 결과는 도 10의 그래프에 나타내었다.
0.18㎜ 미만의 입자 크기를 가지는 황토에 대한 클로로필-a 제거 효율성을 살펴보면, 5g을 살포한 시료에서 반응시간 20분 이후 약 82%의 제거율을 보이며 가장 높은 효율성을 나타내었고, 중복시료의 오차범위는 7.19%를 나타내었다. 최종 반응시간인 60분 경과 후에는 5g과 20g을 살포한 시료에서 약 80~82%의 비슷한 제거 효율성을 보이는 것으로 확인된다. 황토(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)의 클로로필-a 제거 효율을 측정한 결과는 도 11의 그래프에 나타내었다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 담수 100중량부에 대해 고령토가 0.0025 내지 0.01중량부의 비율로 살포되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 상기 고령토 및 황토의 녹조 제거 효율성 연구 결과의 클로로필-a 제거 효율을 측정한 결과를 토대로 한정한 수치이며, 황토와 비슷한 클로로필-a 제거 효율을 나타냄과 동시에, 고령토의 살포량을 대량 감소시켜서 경제성을 증진시킬 수 있도록 녹조가 발생된 담수에 대한 고령토의 살포 비율을 한정한 것이다.
3) 표면 분석
녹조배양액 표면에 토양시료(고령토 또는 황토)를 살포하였을 때, 토양시료와 녹조가 결합되어있는 상태를 형태학적으로 관찰하기 위하여 주사전자현미경(FE-SEM; S-4700, Hitachi)을 사용하여 관찰하였으며, 가속전압 15kV, 전류 10μA의 조건으로 분석을 수행하였다. 분석 전 세포를 관찰하기 위한 전처리를 수행하였으며 고정액으로는 2% glutaraldehyde fixative를 사용하여 6시간 동안 반응시키고, 탈수용액으로는 ethanol을 50%, 70%, 95%, 100%용액을 만들어 각각 10분씩 반응시킨 뒤, 건조하여 분석을 수행하였다. 토양시료(고령토 또는 황토)와 녹조가 결합되어있는 상태를 주사전자현미경으로 관찰한 결과는 하기 도 12 및 도 13에 나타내었다.
주사전자현미경으로 관찰한 결과, 실험대상으로 사용된 Microcystis sp.이 관찰되었으며 세포의 형태는 주로 구상이고 크기는 4~8㎛의 다양한 크기를 가지고 있는 것으로 확인되었으며(도 12), 곳곳에 세포들이 서로 응집현상을 일으켜 군체형태를 이루고 있는 것으로 나타났다(도 13).
기존 연구에 따르면 점토입자는 단위 무게당 표면적이 크며 이온화된 표면을 가지므로 이온성 물질의 흡착능이 높다고 알려져 있다(Dzombak, D. A. and Morel, F. M. (1987) Development of a data base for modelling adsorption of inorganics on iron and aluminum oxides. Environmental progress. 6, 2, 133-137).
하지만, 입자 형태와 양이온교환능력의 차이에 따라 차이에 따라 SEM 분석 결과 카올리나이트 입자는 과립 형태로 Microcystis aeruginosa 세포와 느슨하게 연결되어 있다고도 보고되고 있다(Pan, G., Zhang, M. M., Chen, H., Zou, H., and Yan, H. (2006) Removal of cyanobacterial blooms in Taihu Lake using local soils. I. Equilibrium and kinetic screening on the flocculation of Microcystis aeruginosa using commercially available clays and minerals. Environmental Pollution. 141, 2, 195-200). 표면분석 결과에서 고령토 시료의 경우 상기와 비슷한 경향을 나타내는 세포의 흡착상태를 보이는 것으로 확인되었다(도 13의 (a) 및 (b)). 특히 입자 크기가 0.18㎜ 미만인 고령토의 표면에는 점토입자 표면에 세포가 얹혀져 있는 형태로 관찰되었다. 황토의 세포 흡착상태는 고령토에 비해 강하게 결합되어있는 형태로 관찰되었으며 입자표면에 세포들이 엉겨 붙어 응집현상을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 광물 표면 관찰 결과에 의하면 황토의 녹조 흡착상태가 고령토에 비해 좋은 것으로 판단된다(도 13의 (c) 및 (d)).
3. 고령토 및 황토의 영양염류 제거 효율성 연구 결과
하천수나 호수에 발생한 녹조현상을 방제하기 위한 방법 중 하나인 황토살포법이 일반적으로 사용되고 있으며, 녹조생물의 제거와 함께 영양염류를 흡착, 제거하는 역할도 할 수 있다고 보고된 바 있다(Na, G-H., W.-J. Choi. and Y.-Y. Chun. (1996) A study on red tide control with loess suspension. J. Aquaculture Kor . 9, 239-245; Choi, H.G., P.J. Kim, W.C. Lee, S.J Yun, H.G. Kim and H.J. Lee. (1998) Removal efficiency of Cochlodinium polykrikoides by yellow loess. J. Korean Fish. Soc . 31, 109-113; Kim, S.J. (2000) Removal of red tide organisms. 2. Flocculation of red tide organisms by using loess. J. Korean. Fish. Soc . 33, 455-462). 그러나, 황토 살포에 의한 영양염류의 흡착제거는 큰 주목을 끌지 못하였다. 따라서, 본 분석시험에서는 고령토의 입자 크기에 따른 영양염류(총 인, 총 질소)의 제거 효율성을 평가하여 고령토의 녹조 제거 효율성을 평가하였다.
고령토의 녹조 제거 효율성을 평가하기 위하여 물리적 침강이 우세한 크기의 입도를 가진 시험군(입자 크기 : 0.18~2㎜)과 부유성 성향이 강한 입도를 가진 시험군(입자 크기 : 0.18㎜ 미만)을 이용하여 분석시험을 실시하였으며, 비교 대상으로는 황토를 고령토와 같은 입자 크기로 전처리한 후 실험에 이용하였다. 균일하게 교반된 녹조배양액 1L를 비이커에 담은 뒤, 녹조배양액의 표면에 토양시료(고령토 또는 황토)를 각각 0g, 0.5g, 2.5g, 5g, 10g을 살포하고 1분 간 120rpm으로 교반한 후 반응시간이 60분이 지난 시료에 대해 영양염류 제거 효율성을 평가하였다. 시료채취는 표면에서 10cm이하 지점에서 채취하여 분석에 사용하였다.
총 인 및 총 질소의 경우 Methods for Analysis of Waters & Wastes(EPA), Standard Method for Water and Wastewater(AWWA)와 한국 수질오염공정시험법에 근거하여 제조된 (주)씨맥에서 생산하는 수질분석키트를 사용하여 측정하였으며, 수질오염공정시험법의 시료 전처리 시간을 절반 이상 줄여 시료의 발색으로부터 생기는 오차값을 줄일 수 있는 방법으로 분석하였다.
1) 총 인(T-P) 분석
총 인의 경우 유기/무기인(meta-pyro-other-phosphate)을 반응성을 지닌 ortho-phosphate 형태로 전환시킨 후 발색제를 첨가하여 형성되는 흡광도를 파장 420nm에서 UV-vis를 사용하여 측정하였으며, 그 결과는 도 14 내지 도 15에 나타내었다.
입자 크기가 0.18 ~ 2㎜인 고령토 및 황토에 대해 총 인의 제거 효율성을 비교한 결과를 도 14에 나타내었으며, 오차 범위내에 존재하기는 하나, 황토를 살포한 시료에서 살포량이 증가할수록 제거율이 비례하여 증가하는 경향을 보이는 것으로 확인되었다. 또한, 1L당 10g을 살포한 시료에서 0g을 살포한 시료에 비해 19.19% 만큼 더 많은 양을 제거하는 것으로 나타났으며, 고령토를 살포한 경우도 황토와 비교하여 매우 유사한 총 인 제거율을 나타내는 것으로 확인되었다.
입자 크기가 0.18㎜ 미만인 고령토 및 황토의 총 인 제거실험의 결과는 도 15에 나타내었으며, 고령토의 경우 1L당 10g을 살포한 시료에서 56.32%가 제거된 것으로 확인되었고, 황토의 경우에도 1L당 10g을 살포한 시료에서 54.74%의 총 인 제거율을 나타내는 것으로 확인되었다. 고령토와 황토의 살포량이 늘어날수록 총 인의 제거 효율이 증가하는 경향을 보였으며 0.18 ~ 2㎜의 입자 크기를 가지는 고령토 및 황토 시료의 실험결과와 비교하였을 때 총 인 제거량이 큰 폭으로 증가하는 것으로 확인되었다. 이는 점토광물 표면전하가 수용액 내 양이온으로 치환되며 형성하는 Stern layer에 PO4 3-가 정전기적 결합에 의해 흡착이 되며 제거되기 때문인 것으로 판단된다.
2) 총 질소(T-N) 분석
총 질소의 경우 알칼리/과황산 상태 하에서 모든 질소화합물을 질산이온으로 산화시킨 후, 질산이온이 chromotropic acid와 결합하여 형성되는 흡광도를 파장 410nm에서 UV-vis를 사용하여 측정하였다.
입자 크기가 0.18 ~ 2㎜인 고령토 및 황토에 대해 총 질소의 제거 효율성을 비교한 결과를 도 16에 나타내었으며, 고령토의 경우 살포한 시료의 양에 비례하여 점차적으로 총 질소 제거량이 증가하는 경향을 보였으며, 5g 이하 살포 시 황토에 비하여 월등히 좋은 효율을 보이는 것으로 확인되었다. 황토의 경우 0.5g, 2.5g, 5g을 살포한 시료에서는 6.67~7.36%의 다소 낮은 제거율을 보였으나, 10g을 살포한 시료에서 제거량이 33.62%까지 급격히 증가하는 것으로 확인되었다.제거량이 33.62 %까지 증가하였다.
입자 크기가 0.18㎜ 미만인 고령토 및 황토의 총 질소 제거실험의 결과는 도 17에 나타내었으며, 고령토 0.5g을 살포한 시료에서 26.89%의 제거 효율제거 효율내었으나, 2.5g을 살포한 시료에서는 13.92%로 감소하였고, 5g을 살포한 시료에서는 29.74%로 다시 증가하는 경향을 나타내는 것으로 확인되었다. 이는 수용액 총 질소 흡착의 경우 다소 불균일적으로 이루어지는 것으로 판단된다. 황토를 살포해 준 시료에서는 살포량이 증가할수록 총 질소의 제거함량이 점진적으로 증가하는 경향을 보였으며 5g을 살포한 시료에서 30.37%, 10g을 살포한 시료에서 24.99%가 감소된 것으로 나타났다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 고령토를 이용한 녹조 제거 방법에 사용되는 고령토는 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 할 수 있다.
이는, 실시예 1의 고령토의 광물학적 특성 분석 시험 중 침강특성 분석 결과가 고령토(0.18 ~ 2㎜) > 황토(0.18 ~ 2㎜) > 고령토(0.18㎜ 미만) > 황토(0.18㎜ 미만)의 순으로 침강속도가 빠르게 나타난 분석시험 결과와 실시예 2의 고령토의 녹조 제거 효율성 평가 분석 시험 중 입자 크기에 따른 클로로필-a의 제거율을 비교한 시험 결과 및 입자 크기에 따른 총 인(T-P)과 총 질소(T-N) 제거율을 비교한 시험결과에 따라 한정한 수치이다. 이는 고령토를 이용한 녹조 제거 방법에 사용되는 고령토는 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 경우에, 고령토의 사용량을 최소화 하면서도 녹조 제거 효율성을 높일 수 있도록 고령토의 입자 크기를 한정한 것이다.
결론적으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은 녹조가 발생된 담수 표면에 입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 고령토를 살포하고, 담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되어 수질오염을 발생시키지 않으면서도 녹조제거율이 뛰어난 장점이 있으며, 고령토 자체가 흡착 및 침강에 의한 녹조 방제 효과가 뛰어나고, 녹조 성장에 반드시 필요한 인산염(PO4 3-, Phosphate)과 강한 결합을 형성하는 알루미늄(Al, Aluminum)의 함량이 높아 수계 상층에 부유하는 플랑크톤의 재활성화를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법은 일정시간이 경과되면 녹조의 상당량이 재활성화 되는 황토살포법의 단점을 해결함과 동시에, 경제적이며 현장적용이 용이한 장점이 있고, 녹조제거율을 높일 수 있는 장점이 있다.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다. 또한, 청구범위의 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 녹조가 발생된 담수 표면에 고령토를 살포하고,
    담수 표면에 살포된 고령토가 담수에 포함된 녹조와 흡착하여 침강함으로써 녹조가 제거되는 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고령토는,
    모래(Sand) 55.21 내지 58.18중량%, 실트(Silt) 35.38 내지 38.46중량% 및 점토(Clay) 6.32 내지 6.44중량%의 비율로 조성된 것임을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고령토는,
    입자 크기가 0.18 내지 2㎜인 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    담수 100중량부에 대해 고령토가 0.0025 내지 0.01중량부의 비율로 살포되는 것을 특징으로 하는 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법.
KR1020150175566A 2015-12-10 2015-12-10 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법 KR20170068738A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150175566A KR20170068738A (ko) 2015-12-10 2015-12-10 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150175566A KR20170068738A (ko) 2015-12-10 2015-12-10 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170068738A true KR20170068738A (ko) 2017-06-20

Family

ID=59281574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150175566A KR20170068738A (ko) 2015-12-10 2015-12-10 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170068738A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101064A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 경남대학교 산학협력단 할로이사이트 나노튜브를 이용한 녹조제거제
KR20220074171A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 동의과학대학교산학협력단 캡슐형 녹조 제거제 제조 방법 및 이에 제조된 캡슐형 녹조 제거제

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101064A (ko) 2019-02-19 2020-08-27 경남대학교 산학협력단 할로이사이트 나노튜브를 이용한 녹조제거제
KR20220074171A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 동의과학대학교산학협력단 캡슐형 녹조 제거제 제조 방법 및 이에 제조된 캡슐형 녹조 제거제

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carr et al. Transport and fate of microplastic particles in wastewater treatment plants
Bakr Diatomite: its characterization, modifications and applications
Shilpaa et al. Evaluation of cactus and hyacinth bean peels as natural coagulants
CN101343090B (zh) 镧系水处理剂及其制备方法
KR20140121568A (ko) 미세조류용 응집제의 제조방법
Bui et al. Removal of Phormidium sp. by positively charged bubble flotation
KR101190902B1 (ko) 천연 고분자 및 광물질을 주원료로 하는 수질개선제 및 그 제조방법과 이를 이용한 수질개선시스템
US11827551B2 (en) Method and system for recovering microplastics from water
Wang et al. Removal of harmful alga, Chattonella marina, by recyclable natural magnetic sphalerite
CN101962230B (zh) 一种用于石油污染水体原位修复的生物膨胀石墨制备方法
Esfahani et al. Effect of bacteria and virus on transport and retention of graphene oxide nanoparticles in natural limestone sediments
Otero-González et al. Fate of fluorescent core-shell silica nanoparticles during simulated secondary wastewater treatment
Li et al. Low-Cost ceramic disk filters coated with Graphitic carbon nitride (g-C3N4) for drinking water disinfection and purification
KR20170068738A (ko) 고령토를 이용한 담수 녹조 제거 방법
Zain et al. Adsorption of phosphorus using cockle shell waste
Adin Particle characteristics: A key factor in effluent treatment and reuse
Haghseresht A revolution in phosphorous removal
EP3068732A1 (de) Verfahren zum bekämpfen von algenblüte
KR100863844B1 (ko) 물에 뜨는 수질 정화용 성형체
Liu et al. Removal of Zn (II) from simulated wastewater using an algal biofilm
Kant et al. Adsorption characteristics of Victoria blue on low-cost natural sand and its removal from aqueous media
Hrenovic et al. Occurrence of sepiolite in Croatia and its application in phosphate removal from wastewater
KR20100127340A (ko) 준설 퇴적토를 이용한 적조 제거용 처리제의 제조방법
Yunusa et al. GREEN SYNTHESIS OF TITANIUM OXIDE (TIO2) NANOPARTICLES USING Phyllanthus Niruri AND ASSESSMENT OF ITS PHYSIOCHEMICAL PARAMETERS IN WASTEWATER TREATMENT
KR101816918B1 (ko) 정수장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application