Ⅰ. 제 목
Single well push-pull test와 well to well test를 이용한 질산성 질소 오염 지하수
의 In-Situ Bioremediation 공법 연구

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
2002년 말 전국 시도에서 당시 먹는 물로 사용하던 지하수중에서 총 1,502개소의 물 시료를 채취 분석한 결과 인간 활동이나 산업 활동으로 생성된 각종 오염원으로부터 유래된 질산성질소로 오염된 지하수는 2.6%로 가장 주된 지하수 오염원으로 나타나고 있다.

 

질산성 질소에 의한 이제까지 간이상수도, 학교 등의 주요 수원으로 사 용하던 천층 지하수의 고갈을 초래하고 있으며 대책으로 제시되는 방안이 새로운 지하수원의 개발이 고작이었다. 제한된 지하수 자원의 효율적인 이용과 오염지하수의 복원 및 재이용은 우리나라 수자원의 보전과 이용 측면에서 매우 중요하고 시급하게 해결해야할 문제이다.

이에 본 연구는 질산성질소 오염 지하수의 오염제거를 위해 가장 경제적이고 효율적 인 것으로 알려진 원위치 생물학적 질소제거 방법을 이용하며, 이제까지 이의 적용 을 위해 문제점으로 제시된 효율적인 전자 공여체의 공급과 전달방법을 현장에서 적 용 가능하도록 하는 것이 연구의 목적이다.

 

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
질산성 질소 오염지하수의 원위치 복원을 위해 최적 전자공여체의 도출과 다양한 현 장 조건에서 발견된 전자 공여체의 최적 주입방법 개발, 미생물 활성화가 본 과제의주요 연구 내용이다. 다양한 적용 가능 전자 공여체를 대상으로 현장과 똑같은 조건 에서의 실험실 microcosm test를 통해 적정 탄소원을 선정하며 이를 현장에서 오염 지하수에 주입하고 그 반응속도를 결정하는 single well push-pull test, 그리고 현장 공정 설계를 위한 well to well drift test를 연쇄적으로 적용하여 오염 지하수의 복원 및 질산성 질소 오염 지하수의 음용수로 적용을 위한 현장 분석방법과 오염 복원 공정 설계 지표를 제시하기 위해 수행되어 졌다. 연구의 신뢰도와 사용자의 편의성 확보를 위해 처리 공정내의 미생물 분석 및 지하수 modeling을 통한 지하수와 질산성질소의 거동분석이 함께 수행되어 졌다.

Ⅳ. 연구개발결과
1. 전자공여체(E.D.) 및 탄소원의 선정 결과
전자공여체/탄소원으로써 acetate, fumarate, formate, lactate, propionate, ethanol, methanol, hydrogen의 8가지 물질에 대하여 screening한 결과 전자공여체를 제한인자로 하였을 때, 그 결과 fumarate와 acetate는 완전 질산화가 이루어지며 by-product (NO2--N)를 전혀 생성하지 않는 물질로 밝혀졌다. Heterotrophic dinitrification rate은 fumarate > formate, lactate > ethanol > propionate > methanol > acetate의 순으로 fumarate가 가장 좋은 효율을 나타내었다.

 

2. 현장 pilot test 결과
충적층의 질산성질소 농도가 최대 30 mg/L에 이르는 지역에서> well to well 순환 공정을 적용 한 결과 질산성 질소 30 mg/L의 상류부 질소가 하류부에서는 3 mg/L이하로 거의 완벽하게 제거되어 흘러가게 되었다.

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 
오염토양 및 지하수의 복원에 의한 수자원의 가치 향상 - 한정된 수자원의 오염복원에 의한 환경자원으로의 활용, 오염 지하수의 하천, 호소 및 해양 유출을 저감시킴으로 부영양화, red tide 의 가장 큰 오염원인 비점원 오염원의 오염부하 저감 효과, On-site 및 이송처리 등에 의해 진행되던 오염토양 및 지하수의 처리비용의 현저한 감소

 

[출처 = 한국환경산업기술원(www.keiti.re.kr)]