[논문]수동적 처리 시스템을 이용한 지하수 내 질산염 제거: 장기 칼럼 실험을 통한 제거 효율 평가

고혜나; 강지영; 진성욱

doi:10.7857/jsge.2021.26.2.017

수동적 처리 시스템을 이용한 지하수 내 질산염 제거: 장기 칼럼 실험을 통한 제거 효율 평가
Removal of Nitrate in Groundwater Using Passive Treatment Systems: Evaluation of Removal Efficiency Through a Long-Term Column Experiment 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.26 no.2, 2021년, pp.17 - 27

고혜나 (서울대학교 지구환경과학부) , 강지영 (전북대학교 환경에너지융합학과) , 진성욱 (전북대학교 환경에너지융합학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Nitrate in groundwater can be transported to surface water, which can exacerbate eutrophication of surface water. Therefore, it is necessary to treat nitrate not only in surface water but also in groundwater. In this study, we evaluated the long-term efficiency of passive treatment systems, such as permeable reactive barriers (PRBs), for nitrate removal. A laboratory column experiment using wood chips as a reactive material for bacterial denitrification was conducted for about 5 years, and the rate of nitrate removal over time was evaluated. The results showed that initially the average removal rate of 0.86 mmol L-1 day-1 (±0.18 mmol L-1 day-1) was maintained for the first 6 months. The removal rate gradually decreased over time, probably due to the consumption of carbon source in the column. However, even after 5 years, the removal rate was comparable to those of previous studies, with the average rate of 0.41 mmol L-1 day-1 (±0.12 mmol L-1 day-1) for the remainder of the experimental period. This study shows that a passive treatment system using wood chips can be effectively operated for a long time to remove nitrate in groundwater.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Schematic diagram of the column experiment.
표 Table 1. Flow history of the column during the experiment
그림 Fig. 2. Alkalinity with respect to the residence time within the column over the experimental period.
그림 Fig. 3. Normalized nitrate concentration (C/C₀) with respect to the residence time within the column over the experimental period.
그림 Fig. 4. Denitrification rate calculated for each profile over the experimental period.
표 Table 2. Denitrification rates reported in previous studies
그림 Fig. 5. Concentrations of NO₃-N, NO₂-N, NH₃-N, and total nitrogen with respect to the residence time within the column at 364.2 PVs.
그림 Fig. 6. Gas emission rate measured over the experimental period.

AI 본문요약
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문제 정의

또한 선행 연구들에서는 유기탄소 기반 물질의 질산염 제거 가능성에 주로 초점을 맞추었고 장기적인 운용에 따른 제거 효율 변화에 대한 평가는 드물었다. 본 연구에서는 약 5년간의 장기 칼럼실험을 통해 시간에 따른 질산염 제거 효율을 평가하였으며, 다른 유기물질 기반의 반응물질을 사용하였을 때와의 질산염 제거 속도 차이를 비교하였다. 본 연구 결과는 우드칩 기반의 수동적 처리 시스템의 적용성과 함께 실제 현장에서의 투과성 반응벽체의 수명에 대한 정량적인 지표를 제시하는데 기여할 수 있다.

제안 방법

본 연구에서는 투과성 반응벽체의 반응물질로서 우드 칩을 사용하여 장기간에 거친 질산염의 제거 효율을 평가하였다
따라서 실제 지하수 적용 상황에 부합되는 제거 효율 유지 여부를 평가하는 것이 중요하다. 본 실험에서는 지하수의 다른 성분들을 고려하지는 않았지만 칼럼 유속에 따른 제거속도 평가와 함께 장기간 지속적으로 운용하였을 때 시간에 따른 제거 속도 변화를 평가하였다.

대상 데이터

실험에 사용한 칼럼은 아크릴로 제작되었으며 총 길이가 40cm이고 지름은 7.62cm이다

성능/효과

본 연구의 장기 칼럼 운용 결과를 지하수 유속이 상대적으로 느린 지역에 적용한다면 질산염 제거 효율이 본 칼럼의 운용 기간인 5년 이상 유지 될 수 있음을 유추해볼 수 있다
본 연구의 장기 칼럼 운용 결과를 지하수 유속이 상대적으로 느린 지역에 적용한다면 질산염 제거 효율이 본 칼럼의 운용 기간인 5년 이상 유지 될 수 있음을 유추해볼 수 있다. 이는 우드칩을 이용한 수동적 처리 시스템의경제 효용성이 매우 클 수 있음을 시사한다. 하지만 대상 지역의 수리지질학적 특성에 따라 지하수 유속뿐만 아니라 다른 지화학적 요인이 다양하게 처리 시스템의 효율에 영향을 미칠 수 있다.

후속연구

하지만 대상 지역의 수리지질학적 특성에 따라 지하수 유속뿐만 아니라 다른 지화학적 요인이 다양하게 처리 시스템의 효율에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 우드칩 기반의 수동적 처리시스템에서의 질산염 제거에 대한 장기적인 효율 평가를 위해서는 다양한 조건에서의 실험과 함께 장기간의 모니터링이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 생각된다.
본 연구에서는 약 5년간의 장기 칼럼실험을 통해 시간에 따른 질산염 제거 효율을 평가하였으며, 다른 유기물질 기반의 반응물질을 사용하였을 때와의 질산염 제거 속도 차이를 비교하였다. 본 연구 결과는 우드칩 기반의 수동적 처리 시스템의 적용성과 함께 실제 현장에서의 투과성 반응벽체의 수명에 대한 정량적인 지표를 제시하는데 기여할 수 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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