본 연구는 환경 및 기후변화로 인해 발생하는 유해 녹조에 대응하기에 적절한 담수자원 개발용 응집처리제의 개발을 위해 수행되었다. 우리나라는 여름철 강우량이 가장 높지만, 여름철 가뭄과 함께 녹조현상이 동반되면 수자원공급에 어려움을 겪고 식수부족에 직면할 수밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기후 변화와 강수량의 변화에 관계없이 보유하고 있는 수자원을 활용하여 신속하게 수자원 부족 현상을 해결할 수 있어야 한다. 효율적인 녹조 응집제의 개발은 담수자원의 확보에 대한 요구에 대응하고 미활용 되고 있는 ...
본 연구는 환경 및 기후변화로 인해 발생하는 유해 녹조에 대응하기에 적절한 담수자원 개발용 응집처리제의 개발을 위해 수행되었다. 우리나라는 여름철 강우량이 가장 높지만, 여름철 가뭄과 함께 녹조현상이 동반되면 수자원공급에 어려움을 겪고 식수부족에 직면할 수밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기후 변화와 강수량의 변화에 관계없이 보유하고 있는 수자원을 활용하여 신속하게 수자원 부족 현상을 해결할 수 있어야 한다. 효율적인 녹조 응집제의 개발은 담수자원의 확보에 대한 요구에 대응하고 미활용 되고 있는 석회석 자원의 신규용도 개발을 위한 목적으로 수행되었다. 경소 백운석은 일반적으로 샤프트 킬른(shaft kiln)의 제조과정을 거쳐서 제철 제강 산업 등의 산업적 활용 자원과 미 활용되어 광산복구용으로 매립되는 자원으로 구분되는데 대략 75 : 25의 퍼센트 비율로 나누어진다. 중국 산업에서 발생하는 미활용 경소 백운석은 연간 25만 톤에 달하는 것으로 보고되어있다.
본 연구에서는 미 활용되는 경소 백운석을 녹조의 응집 처리제로 활용하기 위한 목적으로 수행되었으며 백운석 수화물(H-DKD) 및 소성 백운석(C-DKD) 응집제 형태로 제조되었다. 이와 함께 소석회 시제품을 구입하여 같은 조건에서 백운석 응집제의 성능과 비교하였다. 각각의 시료의 첨가량(2.5g/L, 5g/L, 10g/L)에 따른 가시적 색깔변화 및 엽록소 제거효율평가에서는 첨가량이 적은 경우에는 응집제 성능의 차이가 있었지만 일정농도에 이르면 비슷한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 10g/L을 첨가한 경우의 엽록소 제거효율은 소석회 78%, 백운석 수화물 76%, 소성 백운석 66%으로 나타냈다. UV-Vis 분광 측정에서는 인과 질소를 함유한 유기물인 엽록소가 자외선 빛에 반응하는 정도에 따라 250-400nm의 자외선 영역에서 흡광도의 차이가 나타났다. 이러한 결과는 가시적 성능평가 및 엽록소 제거 효율의 결과에서와 동일한 경향이다. 각각의 침전물들은 2.5g/L일 때 시료의 종류에 관계없이 수산화기가 감소하면서 가장 많은 탄산화가 나타났다. 첨가하는 시료 량이 증가하면서 수산화기가 다시 증가하는 경향을 나타냈다. 탄산칼슘의 결정성은 2.5g/L일 때 가장 높았다가 첨가량이 증가할수록 낮아지는 경향을 나타냈다. 반대로 수산화칼슘의 결정성은 2.5g/L일 때 가장 낮아졌다가 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타냈다. 이러한 경향은 특히 소석회 시료에서 가장 증가하고 감소하는 폭이 크게 나타났다. 상대적으로 수산화마그네슘의 결정화되는 비율은 2.5g/L일 때 급격히 증가하였다가 첨가량과 무관하게 일정하게 유지하는 경향을 나타냈다. 탄산마그네슘의 결정성은 거의 변화가 없었으며 H-DKD에서만 겨우 0.3% 이내로 증가하는 경향을 나타내었다.
결론적으로 침전물에서 나타나는 결정의 대부분은 탄산칼슘, 수산화칼슘, 수산화마그네슘이었으며 수산화기와 탄산기의 상호작용으로 인한 녹조 제거효율이 증가하는 것으로 판단된다. 본 실험에서 사용된 녹조원액에서의 총인의 양은 1mg/L로 낮은 농도였으며 세 시료 모두에서 모두 우수한 인 응집 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 녹조 제거용 경소 백운석 응집제가 신규 용도로서 활용되고 관련된 고부가가치 산업들이 활성화되는데 기여할 수 있기를 기대한다.
본 연구는 환경 및 기후변화로 인해 발생하는 유해 녹조에 대응하기에 적절한 담수자원 개발용 응집처리제의 개발을 위해 수행되었다. 우리나라는 여름철 강우량이 가장 높지만, 여름철 가뭄과 함께 녹조현상이 동반되면 수자원공급에 어려움을 겪고 식수부족에 직면할 수밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 기후 변화와 강수량의 변화에 관계없이 보유하고 있는 수자원을 활용하여 신속하게 수자원 부족 현상을 해결할 수 있어야 한다. 효율적인 녹조 응집제의 개발은 담수자원의 확보에 대한 요구에 대응하고 미활용 되고 있는 석회석 자원의 신규용도 개발을 위한 목적으로 수행되었다. 경소 백운석은 일반적으로 샤프트 킬른(shaft kiln)의 제조과정을 거쳐서 제철 제강 산업 등의 산업적 활용 자원과 미 활용되어 광산복구용으로 매립되는 자원으로 구분되는데 대략 75 : 25의 퍼센트 비율로 나누어진다. 중국 산업에서 발생하는 미활용 경소 백운석은 연간 25만 톤에 달하는 것으로 보고되어있다.
본 연구에서는 미 활용되는 경소 백운석을 녹조의 응집 처리제로 활용하기 위한 목적으로 수행되었으며 백운석 수화물(H-DKD) 및 소성 백운석(C-DKD) 응집제 형태로 제조되었다. 이와 함께 소석회 시제품을 구입하여 같은 조건에서 백운석 응집제의 성능과 비교하였다. 각각의 시료의 첨가량(2.5g/L, 5g/L, 10g/L)에 따른 가시적 색깔변화 및 엽록소 제거효율평가에서는 첨가량이 적은 경우에는 응집제 성능의 차이가 있었지만 일정농도에 이르면 비슷한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 10g/L을 첨가한 경우의 엽록소 제거효율은 소석회 78%, 백운석 수화물 76%, 소성 백운석 66%으로 나타냈다. UV-Vis 분광 측정에서는 인과 질소를 함유한 유기물인 엽록소가 자외선 빛에 반응하는 정도에 따라 250-400nm의 자외선 영역에서 흡광도의 차이가 나타났다. 이러한 결과는 가시적 성능평가 및 엽록소 제거 효율의 결과에서와 동일한 경향이다. 각각의 침전물들은 2.5g/L일 때 시료의 종류에 관계없이 수산화기가 감소하면서 가장 많은 탄산화가 나타났다. 첨가하는 시료 량이 증가하면서 수산화기가 다시 증가하는 경향을 나타냈다. 탄산칼슘의 결정성은 2.5g/L일 때 가장 높았다가 첨가량이 증가할수록 낮아지는 경향을 나타냈다. 반대로 수산화칼슘의 결정성은 2.5g/L일 때 가장 낮아졌다가 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타냈다. 이러한 경향은 특히 소석회 시료에서 가장 증가하고 감소하는 폭이 크게 나타났다. 상대적으로 수산화마그네슘의 결정화되는 비율은 2.5g/L일 때 급격히 증가하였다가 첨가량과 무관하게 일정하게 유지하는 경향을 나타냈다. 탄산마그네슘의 결정성은 거의 변화가 없었으며 H-DKD에서만 겨우 0.3% 이내로 증가하는 경향을 나타내었다.
결론적으로 침전물에서 나타나는 결정의 대부분은 탄산칼슘, 수산화칼슘, 수산화마그네슘이었으며 수산화기와 탄산기의 상호작용으로 인한 녹조 제거효율이 증가하는 것으로 판단된다. 본 실험에서 사용된 녹조원액에서의 총인의 양은 1mg/L로 낮은 농도였으며 세 시료 모두에서 모두 우수한 인 응집 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 녹조 제거용 경소 백운석 응집제가 신규 용도로서 활용되고 관련된 고부가가치 산업들이 활성화되는데 기여할 수 있기를 기대한다.
This study was conducted to develop a reasonable coagulant in response to the occurrence of harmful algal blooms due to climatic and environmental changes. Regardless of precipitation variations due to changed climate, we need to seek alternative methods for reusing limited freshwater resources to r...
This study was conducted to develop a reasonable coagulant in response to the occurrence of harmful algal blooms due to climatic and environmental changes. Regardless of precipitation variations due to changed climate, we need to seek alternative methods for reusing limited freshwater resources to respond to severe droughts and water shortage situations. A effective coagulant developed for algae or nutrient removal is needed to satisfy humanity's freshwater needs.
Another purpose of the study was to develop new applications for unused limestone resources. Used and unused product of soft-burned dolomite are divided at approximately a 75:25 percent ratio, respectively. Most of the unused dolomite is usually disposed of mine restoration or landfill. It has been reported that the amount of unused dolomite waste reaches up to 25 million tons annually in China.
Hydrated dolomite kiln dust (H-DKD) and calcined-dolomite kiln dust (C-DKD) were prepared as coagulant agents for algae and phosphorus nutrients removal in raw algal solutions. Slaked lime was purchased to compare the performance of C-DKD and H-DKD samples under the same conditions. The visual color was changed from green to pale green with better transparency according to increases in the addition amount. The addition amounts of the hydrated lime, C-DKD, and H-DKD were given at 2.5g/L, 5g/L, and 10g/L in raw algal solution, respectively. The slaked lime appeared to be a visibly superior water clarity improvement treatment to C-DKD and H-DKD. However, the removal efficiency of chlorophyll a is similar when addition amounts of all of three samples reach 10g/L. The efficiency of the hydrated lime, H-DKD, and C-DKD was recorded at 78, 76, and 66% each across the progress of 8.5min coagulation and 20min precipitation process. UV-Vis absorbance spectra of chlorophyll a was recorded in raw algal solutions before and after the addition of the three samples. Especially, at ultraviolet range of 250-400nm, the chlorophyll a content added to the amounts of three samples was gradually decreased compared with the content in raw algal solution. The magnitude of UV absorbance according to the amounts added to the three samples corresponded to the concentration of residual chlorophyll a after the coagulation process. The concentration reduction of chlorophyll a strongly appeared as order of hydrated lime, H-DKD and C-DKD which is consistent with the results of the visible performance and removal efficiency of chlorophyll a. Meanwhile, CO2 gas commonly dissolves in the solution and is discharged from the algae through the photosynthesis reaction. Therefore, in the addition of a small amount (2.5g/L), calcium hydroxide in the three sample spontaneously convert to calcium carbonate with the CO2 gas reaction. This demonstrate that XRD peak intensity of the calcium hydroxide disappears but the peak intensity of calcium carbonate largely increases. The crystallinity of calcium hydroxide appears again as the added amount is increased to 5g/L and 10 g/L. In good agreement with the FT-IR and XRD results, it should be noted that the crystallinity of the calcium hydroxide and calcium carbonate functional groups was significantly higher than magnesium hydroxide and magnesium carbonate. H-DKD, especially, with the additional amount of 10 g/L, had a conversion ratio from magnesium hydroxide to magnesium carbonate that was only 0.3%. Finally, most of the crystallinity contents in C-DKD and H-DKD consisted of calcium carbonate, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. Furthermore, it should be noted that the hydroxyl and carbonate groups contributed the most to the elevated removal efficiency of chlorophyll a and total phosphorus (T-P). The concentration of T-P was 1 mg/L and all of the samples showed excellent coagulant performance of T-P. The development of an algae coagulator using soft-burned dolomite can be viewed as a powerful technology which will open up new utilization methods and build a market for itself quickly.
This study was conducted to develop a reasonable coagulant in response to the occurrence of harmful algal blooms due to climatic and environmental changes. Regardless of precipitation variations due to changed climate, we need to seek alternative methods for reusing limited freshwater resources to respond to severe droughts and water shortage situations. A effective coagulant developed for algae or nutrient removal is needed to satisfy humanity's freshwater needs.
Another purpose of the study was to develop new applications for unused limestone resources. Used and unused product of soft-burned dolomite are divided at approximately a 75:25 percent ratio, respectively. Most of the unused dolomite is usually disposed of mine restoration or landfill. It has been reported that the amount of unused dolomite waste reaches up to 25 million tons annually in China.
Hydrated dolomite kiln dust (H-DKD) and calcined-dolomite kiln dust (C-DKD) were prepared as coagulant agents for algae and phosphorus nutrients removal in raw algal solutions. Slaked lime was purchased to compare the performance of C-DKD and H-DKD samples under the same conditions. The visual color was changed from green to pale green with better transparency according to increases in the addition amount. The addition amounts of the hydrated lime, C-DKD, and H-DKD were given at 2.5g/L, 5g/L, and 10g/L in raw algal solution, respectively. The slaked lime appeared to be a visibly superior water clarity improvement treatment to C-DKD and H-DKD. However, the removal efficiency of chlorophyll a is similar when addition amounts of all of three samples reach 10g/L. The efficiency of the hydrated lime, H-DKD, and C-DKD was recorded at 78, 76, and 66% each across the progress of 8.5min coagulation and 20min precipitation process. UV-Vis absorbance spectra of chlorophyll a was recorded in raw algal solutions before and after the addition of the three samples. Especially, at ultraviolet range of 250-400nm, the chlorophyll a content added to the amounts of three samples was gradually decreased compared with the content in raw algal solution. The magnitude of UV absorbance according to the amounts added to the three samples corresponded to the concentration of residual chlorophyll a after the coagulation process. The concentration reduction of chlorophyll a strongly appeared as order of hydrated lime, H-DKD and C-DKD which is consistent with the results of the visible performance and removal efficiency of chlorophyll a. Meanwhile, CO2 gas commonly dissolves in the solution and is discharged from the algae through the photosynthesis reaction. Therefore, in the addition of a small amount (2.5g/L), calcium hydroxide in the three sample spontaneously convert to calcium carbonate with the CO2 gas reaction. This demonstrate that XRD peak intensity of the calcium hydroxide disappears but the peak intensity of calcium carbonate largely increases. The crystallinity of calcium hydroxide appears again as the added amount is increased to 5g/L and 10 g/L. In good agreement with the FT-IR and XRD results, it should be noted that the crystallinity of the calcium hydroxide and calcium carbonate functional groups was significantly higher than magnesium hydroxide and magnesium carbonate. H-DKD, especially, with the additional amount of 10 g/L, had a conversion ratio from magnesium hydroxide to magnesium carbonate that was only 0.3%. Finally, most of the crystallinity contents in C-DKD and H-DKD consisted of calcium carbonate, calcium carbonate, and magnesium hydroxide. Furthermore, it should be noted that the hydroxyl and carbonate groups contributed the most to the elevated removal efficiency of chlorophyll a and total phosphorus (T-P). The concentration of T-P was 1 mg/L and all of the samples showed excellent coagulant performance of T-P. The development of an algae coagulator using soft-burned dolomite can be viewed as a powerful technology which will open up new utilization methods and build a market for itself quickly.
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