KR0160752B1

KR0160752B1 - 소성 굴패각 분말과 황토를 함께 사용한 적조생물입자의 응집제거 및 해수중의 용존성 무기인산염의 흡착제거 방법

Info

Publication number: KR0160752B1
Application number: KR1019960017646A
Authority: KR
Inventors: 김성재
Original assignee: 김성재
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR970074674A

Abstract

본 고안은 환경공학의 응집처리의 지식을 활용하여 소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)을 응집제로 황토를 응집보조제로 함께 사용함으로서 해양에 부유한 적조생물입자를 응집제거함과 동시에 해당 해수중의 용존성 무기인산염을 흡착제거하는 방법이다. 근래에 들어서 가중되는 연안오염으로 인하여 적조발생의 빈도가 많아지고 그 양상 또한 복작해지므로 해마다 수산양식어업의 피해액은 증가하고 어장은 황폐화되고 있다. 본 방법을 적조의 발생 초기에 적조 방제용으로 활용함으로서 적조로 인한 수산양식어업의 막대한 피해와 어장의 황폐화를 미리 막을 수 있다. 소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)를 응집제로 황토를 응집보조제로 사용하는 것은 신속하게 응집반응을 일으키며, 침강성, 견착력이 있는 응집물(floc)을 형성하므로 해양에서 효과적으로 적조생물입자를 응집제거할 수 있다.

Description

소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)과 황토를 함께 사용한 적조생물입자의 응집제거 및 해수중의 용존성 무기인산염의 흡착제거 방법

본 고안은 소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)을 응집제로 황토를 응집보조제로 함께 사용하여 해양에 부유한 적조생물입자를 응집제거함과 동시에 해당 해수중의 용존성 무기인산염을 흡착제거하는 방법이다.

해양에 부유한 적조생물입자를 응집제거하기 위하여 황토만을 사용할 경우는 응집반응의 속도가 느리고, 형성된 응집물(floc)이 단단하지 못하며, 많은 양의 황토를 사용해야 하며 해수중에 응집되지 않고 부유하는 황토입자로 인하여 탁도가 유발되는 단점이 있다. (표1 참조)

소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)만을 응집제로 적조생물입자를 응집할 경우는 응집반응의 속도가 빠르고, 황토보다 적은 양으로도 적조생물입자를 응집제거시킬 수 있다. 그러나 응집물(floc)이 가벼워 침전속도가 느린 단점이 있다. (표2 참조)

주) 500mL의 비이커에 400 mL의 적조배양액을 취한 후 각각의 비이커에 황토 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 mg/L를 넣고 응집교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sec로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 적조생물의 수를 세어서 얻은 결과이다.

주) 500mL의 비이커에 400 mL의 적조배양액을 취한 후 각각의 비이커에 소성 굴패각 분말 50, 100, 150, 200, 300, 400 mg/L를 넣고 응집교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sec로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 적조생물의 수를 세어서 얻은 결과이다.

소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder)을 응집제로 황토를 응집보조제로 사용하여 적조생물입자를 응집할 경우는 소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder)과 황토를 각각 단독으로 사용하는 경우보다 응집제거효율이 높아지며, 응집반응의 속도가 황토만을 사용할 때 보다 빠르며, 견착성과 침강성이 있는 응집물(floc)을 형성하므로 해양에서 적조생물을 용이하게 응집제거할 수 있다. (표 3, 4 참조)

주) 500mL의 비이커에 400 mL의 적조배양액을 취한 후 각각의 비이커에 개개의 농도의 소성 굴패각 분말+황토를 넣고 응집교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sec로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 적조생물의 수를 세어서 얻은 결과이다.

소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder)과 황토를 함께 사용하는 경우가 소성 굴패각 분말 (Ignited Oyster Shell Powder)과 황토를 각각 단독으로 사용하는 경우보다 해수중의 용존성 무기인산염(PO-P)을 더 효과적으로 흡착제거할 수 있다. (표 5, 6, 7, 8 참조)

주) 500mL의 비이커에 실제 해수를 이용하여 만든 1000 ㎍/L의 무기인산염 용액을 400 mL 취한 후 각각의 비이커에 황토 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 mg/L를 넣고 응집 교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sec로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 용존성 무기인산염(PO-P)의 농도를 공해공정시험법에 따라 분석한 결과로부터 얻은 결과이다.

주) 500mL의 비이커에 실제 해수를 이용하여 만든 1000 ㎍/L의 무기인산염 용액을 400 mL 취한 후 각각의 비이커에 소성 굴패각 분말 50, 100, 150, 200, 300, 400 mg/L를 넣고 응집 교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sec로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 용존성 무기인산염(PO-P)의 농도를 공해공정시험법에 따라 분석한 결과로부터 얻은 결과이다.

주) 500mL의 비이커에 실제 해수를 이용하여 만든 1000 ㎍/L의 무기인산염 용액을 400 mL 취한 후 각각의 비이커에 개개의 농도의 소성굴패각분말+황토를 넣고 응집 교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sec로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 용존성 무기인산염(PO-P)의 농도를 공해공정시험법에 따라 분석한 결과로부터 얻은 결과이다.

주) 500mL의 비이커에 실제 해수를 이용하여 만든 1000 ug/L의 무기인산염 용액을 400 mL 취한 후 각각의 비이커에 개개의 농도의 소성굴패각분말+황토를 넣고 응집 교반기(jar tester)의 G-value(교반의 세기를 나타내는 값)을 139 sel로 맞춘 후 45초간 급속교반, 1분간 완속교반을 하고 1시간 동안 방치한 후 비이커의 상등액중의 용존성 무기인산염(PO-P)의 농도를 공해공정시험법에 따라 분석한 결과로부터 얻은 결과이다.

본 고안에 사용한 소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP), 황토, 적조생물의 특징은 다음과 같다.

본 고안에 사용한 응집제는 굴패각 분말을 소성가공한 것으로서 X-ray회절분석법에 의한 성분 분석결과는 98% 이상이 칼슘이며 생석회(CaO)와 같은 분자구조를 하고 있다. 소성 굴패각 분말(IOSP)은 0.001 M NaCI의 수용액중에서 양전하를 띠고 Model 501 Laser Zee Meter(Pen Ken, Inc., U.S.A.)를 사용하여 측정한 제타포텐셜(zeta potential)은 26.8 mV이며, 수용액의 pH를 12.5까지 상승시켰다. 소성 굴패각 분말(IOSP)을 해수에 첨가할 경우 해수중의 마그네슘이온과 급속하게 반응하여 입자의 표면주위에 점질성이 있는 수산화 마그네슘(Mg(OH)의 흡수층(absorption layer)를 형성하여 응집침전하였고 해수의 pH를 약 10.0 정도까지 상승시켰다. Mg(OH)의 흡수층을 가진 소성 굴패각 분말(IOSP)은 해수중에서 양전하를 띠며 제타포텐셜은 11.0 mV를 나타내었다. 소성 굴패각 분말(IOSP)은 수소이온의 농도(pH)가 내려감에 따라서 지속적으로 녹아서 OH이온을 방출하는 이온화표면(ionizable surface)을 가지고 있으므로 강력한 알칼리도 제공 물질이며 나타내는 총알칼리도의 약 80%가 페놀프탈레인 알칼리도(phenolphtalein alkalinity)에 해당하였다. 해수중에서 400 mg/L에 의하여 형성된 응집물(floc)의 비중은 1.04이다.

응집제 또는 응집보조제로서는 거제도에서 채취한 황토를 사용하였다. 황토를 105℃ 온도의 건조기에서 2시간 동안 건조한 후 막자사발에서 콜로이드 입자의 크기로 갈아서 사용하였다. X-ray회절분석법에 의하여 황토의 금속성분을 분석한 결과는 규소(Si)가 48%, 알루미늄(A1)이 35%, 철(Fe)이 11%로서 94%를 차지하며 나머지 6%는 칼륨(K), 구리(Cu), 아연(Zn), 티타늄(Ti)으로 구성되어 있었다. 황토입자는 0.001 M NaC1의 수용액중에서 음전하를 띠며 pH가 증가함에 따라서 음의 제타포텐셜(negative zeta potential)값이 증가하여 pH 9.36에서 -71.3 mV를 나타내고 pH 1.98에서 1.8mV를 나타내었다. 황토입자는 양쪽성 표면전하(amphoteric surface charge)를 가지는 물질이며 전하결정이온(potential determining ion)은 H, OH이고 pH 2 부근에서 무전하(zero charge)를 가지는 것으로 생각된다. 황토의 이러한 전기동력학적 특징(electrokinetic property)은 SiO가 주성분인 유리의 표면과 유사하다. 황토입자는 해수중에서 음전하를 띠며 제타포텐셜은 -11.2 mV 를 나타내며 해수의 pH를 약 7.0 정도까지 감소시켰다. 황토의 비중은 약 3.0이다.

본 고안에 사용한 적조시료는 마산만에서 채집한 Cylindrotheca closterium과 Skeletonema costatum의 두가지 규조류의 배양액이고 응집실험에 사용하기 직전의 배양액의 pH는 평균 9.53이고 적조생물의 수는 약 2,175,100 cell/mL이며 배양액의 부유물질(SS)의 농도는 95.7 mg/L이었다. 배양액(해수)중에서 적조생물은 음전하를 띠며 제타포텐셜은 -11.3 mV이었다.

해양에서 적조생물을 응집제거하기 위하여 소성 굴패각 분말(IOSP)을 응집제로 황토를 응집 보조제로 사용함으로서

① IOSP와 황토를 각각 단독으로 사용할 때보다 응집제거효율이 향상되며

② 신속한 응집반응이 일어나며

③ 황토의 사용량을 크게 줄일 수 있으며

④ 소성 굴패각 분말(IOSP)이 알칼리도를 제공하므로 응집침전된 적조입자에 의한 저질의 산성화를 막을 수 있으며

⑤ 응집반응 후 부유물질(SS)이 적게 남으며

⑥ 침강성, 견착력이 있는 응집물(floc)을 형성하므로

해양에서 적조생물입자을 이상적으로 응집제거할 수 있음과 동시에 적조생물의 성장에 중요한 제한요소(limiting factor)인 용존성 무기인산염을 흡착제거할 수 있다.

Claims

소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)을 응집제로 황토를 응집보조제로 함께 사용하여 해양에 부유한 적조생물입자를 응집제거함과 동시에 해당 해수중의 용존성 무기인산염을 흡착제거하는 방법.
제1항에 있어서 소성 굴패각 분말(Ignited Oyster Shell Powder; IOSP)의 98%이상이 산화칼슘(CaO)으로서 생석회와 같다.