[환경공학]토양의 수질정화 기능과 그 응용

소개글

오수의 부유성분 (SS)을 제거하는데 있어서 여과기능이 작용한다. 상수나 배수의 최종 처리 공정에서는 보통 모래 여과로도 충분히 SS를 제거 할 수 있다.
한편, 토양은 모래 이외에 모래보다 더욱 작은 실트나 점토 및 부식물질의 집합물체이기 때문에 SS 제거능력은 모래여과보다 훨씬 성능이 높다. 수십에서 수천/mg을 함유하고 있는 오수 중의 SS를 토양층에 침투시키면 보통 95%이상의 제거율을 얻는 것은 간단하다. 토양의 SS 제거능력이 높은 이유는 SS를 포집하는 공극분포가 다양하기 때문이다.
표 1에는 토양이 공극직경(㎛)의 크기범위를 나타내었다. 보통 50㎛이상의 굵은 공극을 기상이 차지한다. 또한 0.2㎛이하의 가는 공극에 의한 SS의 포집효율은 매우 높지만 오수의 침투속도는 매우 작고, 금방 막혀버린다.

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본문내용

암모니아의 흡착제거 : 토양에 의한 암모니아의 제거기능은 CEC(양이온 교환용량 Cmol/㎏)로 추정할 수 있다. 몬몰리로나이트나 버미큘라이트 등의 2:1형 점토광물이 많은 토양에서는 오수처리 초기에는 효과가 있다. 토양 흡착에 의한 암모늄이온의 최대 제거량은 처리속도나 오수의 농도 및 공존 양이온에 의해 다르지만 보통 CEC의 10～30%범위이다. CEC가 20 Cmol/㎏의 토양에서는 1㎏의 토양으로 2～6 Cmol의 암모니아성 질소, 즉 약 0.3～0.9 g 의 질소가 제거된다. 1톤의 토양을 1㎡의 반응조에 충진하였을 때 하루에 NH4-N 50 ppm의 오수 100ℓ 침투시키면 약 60～180일간 사용할 수 있다.
따라서, 이 물리학적 흡착기구가 작용하는 초기에는 토양의 질소제거능력은 매우 우수하지만 이 기간동안 질산화세균이 축적되며, CEC의 10～30%에 해당하는 암모니아가 흡착된 다음에는 질산화 반응과 동적 밸런스 상태가 되어, 유입된 암모니아성 질소에 해당하는 양 만큼 질산성질소가 유출되기 시작한다. 이때부터 토양의 질소정화능력은 급격히 저하된다.
물리화학적 흡착에 위한 질소의 제거능력은 수개월부터 반년 정도 밖에 되지 않는다. 암모늄이온의 고정능력이 높고 CEC효과가 큰 제오라이트 등의 개량자재를 첨가하면 지속기간을 어느 정도 늘릴 수 있다. 그러나 제오라이트를 첨가하면 질산화능력을 증대시키는 효과도 있다.
따라서, 질산성질소의 탈질에 의한 처리가 가능하도록 연구하지 않으면 토양처리에서 질소의 지속적 정화를 기대할 수 없다.

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