Assessment of Recycled Brick and Concrete Aggregate as Filter Media for Laundry Wastewater Treatment for Irrigation Purposes
본 연구는 재활용된 폐벽돌 골재가, 특히 900mm의 여재 깊이에서, 칼슘 용출과 pH, 전기전도도(EC) 및 총용존고형물(TDS) 수치를 높이는 것을 방지함으로써 분쇄 콘크리트보다 우수한 성능을 보이며, 자원이 제한된 환경에서 관개 기준을 충족하기 위해 세탁 회색수를 효과적으로 처리할 수 있는 화학적으로 안정적이고 저비용인 여과 매체 역할을 한다는 것을 입증한다.
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많은 성장하는 도시들에서 두 가지 뚜렷한 문제가 종종 충돌합니다. 바로 농사를 위한 깨끗한 물의 부족과 건물을 허물고 남은 산더미 같은 잔해입니다. 옷을 세탁할 때 나오는 물인 회색수(greywater)는 비누와 오물로 가득 차 있지만, 작물에 직접 사용하기에는 너무 더럽습니다. 동시에 건설 산업은 엄청난 양의 부서진 콘크리트와 벽돌을 생성하며, 이는 보통 재활용되기보다는 매립지에 버려집니다. 과학자들은 이 두 가지 문제를 부서진 건축 자재를 사용하여 더러운 물을 정화함으로써 함께 해결할 수 있을지 오랫동안 궁금해해 왔습니다. 그 아이디어는 간단합니다. 커피 필터가 액체는 통과시키면서 커피 가루를 걸러내는 것처럼, 부서진 암석 층이 세탁수의 먼지와 비누를 잡아내어 정원에 물을 줄 수 있을 만큼 깨끗한 물을 남기는 것입니다. 이러한 접근 방식은 값비싼 처리 시설을 갖추기 어려운 곳에서 특히 매력적인데, 복잡한 기계나 전기가 필요 없이 폐기물을 자원으로 바꾸는 방법을 제공하기 때문입니다.
나이지리아의 한 연구팀은 이 아이디어를 테스트하기 위해 세탁수와 가장 흔한 두 가지 유형의 건설 폐기물인 부서진 벽돌과 부서진 콘크리트에 초점을 맞추기로 했습니다. 그들은 실험실에 일련의 높고 투명한 튜브를 설치하고, 필터 역할을 할 수 있도록 이 재료들을 층층이 채웠습니다. 벽돌은 오래된 구운 점토 벽에서 가져왔으며, 콘크리트는 철근 구조물의 잔해로 만들어졌습니다. 실험을 현실적으로 만들기 위해, 그들은 상업용 가루 세제 대신 수제 액체 비누를 사용하는 오그모소(Ogbomoso) 지역 업체의 실제 세탁수를 수집했습니다. 그들은 벽돌이나 콘크리트를 다양한 깊이로 채운 여섯 개의 서로 다른 기둥에 이 더러운 물을 위에서부터 부었고, 아래로 무엇이 나오는지 관찰했습니다. 목표는 물이 더 맑아지는지, 비누가 제거되는지, 그리고 물이 식물에 안전한 상태를 유지하는지 확인하는 동시에, 필터가 결국 막혀서 작동을 멈추게 될지를 체크하는 것이었습니다.
결과는 두 재료 모두 물을 깨끗하게 만드는 데 효과적이었지만, 매우 다르게 행동한다는 것을 보여주었습니다. 물이 층을 통과하면서 필터는 상당한 양의 탁도와 비누를 성공적으로 잡아냈습니다. 재료의 층이 깊을수록 물은 더 깨끗해졌습니다. 가장 깊은 기둥의 경우, 물의 탁도는 약 80% 감소했고 비누 함량은 절반으로 줄었습니다. 그러나 연구진이 필터를 통과한 물의 화학적 조성을 조사했을 때 결정적인 차이가 나타났습니다. 부서진 벽돌은 안정적이고 중성적인 정화제 역할을 하여, 물에 새로운 것을 추가하지 않으면서 오염 물질을 제거했습니다. 반면, 부서진 콘크리트는 마치 녹아드는 스펀지처럼 작용했습니다. 물이 그 사이를 흐를 때, 콘크리트는 칼슘을 방출하고 pH를 높여 물을 더 알칼리성으로 만들고 용존 고형물의 양을 증가시켰습니다. 콘크리트가 눈에 보이는 먼지를 잡는 데는 약간 더 나은 성능을 보였지만, 시간이 지나면 토양에 해로울 수 있는 방식으로 물의 화학적 성질을 변화시켰습니다.
연구진이 국제 관개 지침에 따라 물을 측정했을 때, 부서진 벽돌 필터가 더 나은 결과를 냈습니다. 벽돌 기둥에서 나온 물은 화학적으로 안정적이었고 대부분의 작물에 안전했으며, 나트륨 수치는 토양을 손상시키지 않을 수준까지 떨어졌습니다. 콘크리트 필터 또한 나트륨 수치를 낮추었지만, 이는 칼슘을 혼합하여 수치상으로만 좋아 보이게 만든 것이지 자연적인 방식으로 수질을 실제로 개선한 것은 아니었습니다. 한 가지 문제는 두 필터 모두에게 남아 있었습니다. 염화물(chloride)을 포함한 염분 함량이 효과적으로 제거되지 않았다는 점입니다. 필터를 통과한 후에도 물에는 민감한 식물에 중간 정도의 위험이 될 수 있는 수준의 염화물이 여전히 포함되어 있었으며, 이는 필터가 훌륭한 시작점이긴 하지만 염분을 완전히 처리하기 위해서는 추가적인 단계가 필요함을 의미했습니다.
연구진은 또한 이 필터들이 막히기 전까지 얼마나 오래 지속될 수 있는지 확인했습니다. 그들은 몇 주간의 사용을 시뮬레이션하기 위해 더러운 물을 기둥에 세 번 연속으로 통과시켰습니다. 모든 경우에서, 물이 재료를 통해 흐르는 속도가 약 27~31% 느려졌습니다. 콘크리트 기둥은 벽돌보다 약간 더 빨리 막혔는데, 이는 콘크리트의 더 조밀한 구조가 더 많은 입자를 잡아두면서 물이 이동할 공간을 적게 남겼기 때문으로 보입니다. 이러한 저하는 이 필터를 사용하는 실제 시스템이 제대로 작동하기 위해서는 정기적인 유지보수, 즉 상단 층을 청소하거나 교체하는 등의 작업이 필요함을 의미합니다. 연구는 두 재료 모두 유용하지만, 부서진 벽돌이 세탁수를 관개용으로 정화하는 데 더 우수한 선택이라고 결론짓습니다. 시스템이 유지 관리되고 염분 문제가 별도로 해결된다면, 그것은 폐기물을 물을 아끼는 도구로 바꾸는 깨끗하고 안정적인 솔루션을 제공합니다.
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