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문제 정의
- 본 연구는 매립장 주변부에서 침출수의 누출에 의해 발생하는 중금속 오염 지하수에 대한 효과적이고 경제적인 정화공정 개발을 목적으로 하고 있으며, 연구결과들은 전국에 산재해있는 매립장 주변 오염지하수 정 화공정설계에 중요한 자료를 제공하고, 저유소 및 공장 지대 폐기물 관리지역으로부터 유출되는 침출수에 의해 오염된 지하수 정화에도 적용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행된 실험은 소석회(Ca(OH)2)와 탄산칼슘(CaCQj)을 응집제로 이용하여 지하수내 중금속을 응집/침전과정("sweep floc" process)으로 제거하는 화학적 처리방법의 정화 효율을 규명하는 것으로, 실내실험을 통하여 얻어진 제거방법과 공정 조건들은 실제 매립장 주변 오염 지하수 정화에 적절하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다(송나인 등, 2004; 방미란 등, 1998; 박영구 등, 2004; 환경부, 1997).
제안 방법
- 본 연구는 매립장 주변부에서 침출수의 누출에 의해 발생하는 중금속 오염 지하수에 대한 효과적이고 경제적인 정화공정 개발을 목적으로 하고 있으며, 연구결과들은 전국에 산재해있는 매립장 주변 오염지하수 정 화공정설계에 중요한 자료를 제공하고, 저유소 및 공장 지대 폐기물 관리지역으로부터 유출되는 침출수에 의해 오염된 지하수 정화에도 적용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 수행된 실험은 소석회(Ca(OH)2)와 탄산칼슘(CaCQj)을 응집제로 이용하여 지하수내 중금속을 응집/침전과정("sweep floc" process)으로 제거하는 화학적 처리방법의 정화 효율을 규명하는 것으로, 실내실험을 통하여 얻어진 제거방법과 공정 조건들은 실제 매립장 주변 오염 지하수 정화에 적절하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다(송나인 등, 2004; 방미란 등, 1998; 박영구 등, 2004; 환경부, 1997).
- Owt.%씩 각각 첨가하고 자석교반기를 이용하여 10분간 급속교반을 한 후 침전이 일어나게 하였다. 침전 후 0, 0.
- Ca계열 화합물이며, 가격이 저렴한 소석회와 탄산칼슘을 응집/침전제로 이용한 중금속 제거 배치실험을 실시하였다. 소석회와 탄산칼슘은 폐수처리 무기응집제로 사용되어왔을 뿐 아니라, 중금속 오염 토양으로부터 중금속 용출을 낮추는 토양안정화제로서 효과가 좋은 것으로 알려져 있다(이민희 등, 2004).
- 매립장 주변 지하수 관정에서 채수한 지하수에 As, Cd, Cr, Pb를 표준용액을 이용하여 각각 약 1mg/L되게 오염시킨 후, 삼각플라스크에 200 mL씩 오염시킨 지하수를 정량하여 담은 후 정해진 양만큼의 응집제를 첨가하고 자석교반기를 이용하여 10분간 급속 교반시켰다. 교반 후 침전물을 제거한 상등액의 중금속 농도는 부경대학교 공동실험실습관 내의 ICP-OES(PerkinElmer, Optima 3300XLX 이용하여 측정하였다. 첨가한 소석회와 탄산칼슘의 양은 오염수의 0.
- 53 mg/L 그.리고 Pbe 0.63 mg/L이었으며, Zne 0.9mgl로 나타나, Zn을 제외한 Cd, Fe, Mn, Pb의 농도가 지하수 생활용수 기준치를 초과하였으며, 특히 Fe와 Mg 농도는 기준치의 약 116배와 75배를 초과하는 것으로 나타나, 지하수 배제시설에서 채수한 실제 오염지하수를 이용한 칼럼 실험에서는 Fe와 Mn에 대한 제거 효율을 측정하였다. 실험방법은 앞서 인공오염수를 대상으로 실시되어진 칼럼실험 방법과 동일하며, l.
- 채수한 지하-수 내의 중금속 농도를 분석해본 결과 지하수 생활용수 기준치 이하로 나타나 오염물 정화 실험을 실시하기에는 매우 낮은 농도여서, As, Cd, Cr, Pb를 채수한 지하수에 추가로 스파이크하여 일정한 중금속 농도를 유지하게 한 후, 소석회와 탄산칼슘을 첨가하여 중금속을 제거하는 실험을 실시하였다. 매립장 주변 지하수 관정에서 채수한 지하수에 As, Cd, Cr, Pb를 표준용액을 이용하여 각각 약 1mg/L되게 오염시킨 후, 삼각플라스크에 200 mL씩 오염시킨 지하수를 정량하여 담은 후 정해진 양만큼의 응집제를 첨가하고 자석교반기를 이용하여 10분간 급속 교반시켰다. 교반 후 침전물을 제거한 상등액의 중금속 농도는 부경대학교 공동실험실습관 내의 ICP-OES(PerkinElmer, Optima 3300XLX 이용하여 측정하였다.
- 매립장에서 생성되는 침출수는 매립되는 물질과 성상에 따라 매우 다양한 물질로 이루어져 있어서, 침출수의 성분에 따라 지하수 오염물질이 달라지나, 국내 매립장 주변부에서 높은 농도를 나타내는 대표적 중금속 오염물질은 철(Fe), 망간(Mn), 비소(As), 카드뮴(Cd), 납(pb), 아연(Zn)등이며, 본 연구에서는 분말 소석회와 탄산칼슘을 이용한 응집/침전방법으로 이들을 지하수로부터 제거하는 실내실험을 실시하였다. 먼저 중금속을 증류수에 일정량 스파이크한 인공오염수를 대상으로 배치실험과 대형 칼럼실험을 실시한 후, 실제 매립장주변 오염지하수를 이용하여 중금속을 제거하는 대형 칼럼실험을 실시하였다.
- 매립장에서 유출되는 침출수에 의해 중금속으로 오염된 매립장 주변 오염지하수 정화를 위하여, 소석회와 탄산칼슘을 이용한 화학적 처리공정 실내실험을 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. '
- 매립장에서 생성되는 침출수는 매립되는 물질과 성상에 따라 매우 다양한 물질로 이루어져 있어서, 침출수의 성분에 따라 지하수 오염물질이 달라지나, 국내 매립장 주변부에서 높은 농도를 나타내는 대표적 중금속 오염물질은 철(Fe), 망간(Mn), 비소(As), 카드뮴(Cd), 납(pb), 아연(Zn)등이며, 본 연구에서는 분말 소석회와 탄산칼슘을 이용한 응집/침전방법으로 이들을 지하수로부터 제거하는 실내실험을 실시하였다. 먼저 중금속을 증류수에 일정량 스파이크한 인공오염수를 대상으로 배치실험과 대형 칼럼실험을 실시한 후, 실제 매립장주변 오염지하수를 이용하여 중금속을 제거하는 대형 칼럼실험을 실시하였다.
- Chromaflex column)에 80 mm 높이로 충진하여 이용하였다. 모래여과 후 최종 배출용액은 AAS를 이용하여 중금속 농도분석을 실시하였다. Fig.
- 침전 120분 후 반응조 내의 용액과 침전슬러지를 분리하여, 분리한 슬러지를 새로운 오염용액에 다시 첨가하는 침전 슬러지 재활용 실험을 3회 실시하였다. 반응조 실험에서 채수한 시간별 상등액과, 상등액을 모래여과한 최종 처리수의 중금속 농도를 AAS로 분석하였으며, 동시에 pH와 TDSE. 측정하였다.
- 앞서 실시한 배치실험을 바탕으로 하여 실내 파일럿 규모의 대형 칼럼실험을 실시하였다. 중금속 제거 실험을 위해 이용된 반응조는 자동교반을 위한 회전모터, 교반축, 측면의 시료채취용 밸브, 하부 슬러지 침전을 위한 경사 장치와 슬러지 배출용 밸브를 장착한 대형 아크릴 원통으로 제작되었으며, 지름은 240 mm이고 높이는 345mm로 처리용량은 약 16.
- 오염수에 소석회와 탄산칼슘을 첨가하여 급속교반을 실시하여 응집/침전을 유도한 후, 침전 후 시간별로 오염수의 상등액을 채수하여 중금속 농도, pH와 TDS의 변화를 측정하였다. 오염수는 먼저 중금속 표준용액 ((주)아나펙스, AAS 표준용액)을 이용하여 As, Cd, Mn, Pb, Zn을 증류수에 스파이크하여 오염수의 농도를 각각 0.5, 0.1, 3.0, 2.0, 1.0mg/L로 적정하여 사용하였으며, 인공 오염수의 중금속 농도는 지하수 생활용수 허용치의 10배를 넘지 않는 농도로 설정하였다. 오염수 1L를 삼각플라스크에 담은 후 분말형태의 소석회(순도95%이상, l&kuri pure chemical Co.
- 오염수에 소석회와 탄산칼슘을 첨가하여 급속교반을 실시하여 응집/침전을 유도한 후, 침전 후 시간별로 오염수의 상등액을 채수하여 중금속 농도, pH와 TDS의 변화를 측정하였다. 오염수는 먼저 중금속 표준용액 ((주)아나펙스, AAS 표준용액)을 이용하여 As, Cd, Mn, Pb, Zn을 증류수에 스파이크하여 오염수의 농도를 각각 0.
- 인공 오염수를 이용한 중금속 제거 칼럼 실험결과를 바탕으로, 실제 매립장에서 오염된 지하수를 채수하여 소석회를 응집제로 이용한 중금속 제거 칼럼 실험을 실시하였다. 실험에 이용된 실제 지하수는 울산광역시 울주군 온산화학단지 내에 위치한 △△폐기물 매립장에서 채수하였다.
- 8L이다. 증류수에 (주)아나펙스의 AAS용 표준용액을 이용하여 As, Cd, Mn, Pb, Zn을 함께 스파이크하여 오염수로 이용하였으며, 오염수의 농도는 지하수 생활용수 기준치를 기준으로 As는 10배, Cd와 Mne 10배, Pbe 20배, Zne 1배에 해당되는 0.5 mg/L(As), 0.1 mg/L(Cd), 3 mg/L(Mn), 2 mg/L(Pb), 1.5mg/L(Zn)로 하였다. 반응조에 인공 오염수 15L를 채운 후 균일한 혼합을 위해 llOrpm으로 10분간 교반을 하였다.
- 증류수에 중금속을 스파이크하여 제조한 인공오염수 는 실제 매립장 주변 지하수와는 물리/화학적 성질이 다르기 때문에, 실제 오염지하수를 대상으로 중금속 제거 배치실험을 반복하여 실시하였다. 실험에 이용된 지하수를 채취한 매립장은 경남 양산시에 위치한 OO위생 매립장으로 1995년 &월부터 양산시와 사설 폐기물 매립회사가 생활폐기물과 사업장폐기물을 혼합하여 매립하여 왔다.
- 5cm 위치에서 유리피펫을 이용하여 상등액을 20mL씩 채수하였다. 채수한 용액은 AAS(PerkinElmer, AAnalyst 200)을 이용하여 중금속 농도를 분석하였고, Isteck 회 사제품의 측정기(815PDC)를 이용하여 pH와 TDS를 측정하였다. 침전 12시간 후 상등액을 전량 채수하여 조립질 모래를 이용한 급속여과를 실시하였고, 이때의 모래여과칼럼 통과유속은 58.
- 실험에 이용된 지하수는 침출수 처리장으로부터 약 30m 떨어진 우수 배출 관로 주변에 설치된 지하수관정으로 부터 채수하였다. 채수한 지하-수 내의 중금속 농도를 분석해본 결과 지하수 생활용수 기준치 이하로 나타나 오염물 정화 실험을 실시하기에는 매우 낮은 농도여서, As, Cd, Cr, Pb를 채수한 지하수에 추가로 스파이크하여 일정한 중금속 농도를 유지하게 한 후, 소석회와 탄산칼슘을 첨가하여 중금속을 제거하는 실험을 실시하였다. 매립장 주변 지하수 관정에서 채수한 지하수에 As, Cd, Cr, Pb를 표준용액을 이용하여 각각 약 1mg/L되게 오염시킨 후, 삼각플라스크에 200 mL씩 오염시킨 지하수를 정량하여 담은 후 정해진 양만큼의 응집제를 첨가하고 자석교반기를 이용하여 10분간 급속 교반시켰다.
- %를 반응조에 첨가하였다. 첨가한 응집제가 오염수와 완전한 혼합이 이루어지게 하기위해 첨가할 양을 정량한 다음 소량의 오염수를 이용하여 응집제를 용해시켜 용액상태의 응집제를 반응조에 주입하였다. 응집제 첨가 후 UOrpm으로 10분간 교반시켜 충분한 혼합을 유도한 후 정치시켜 플럭(floc) 입자들을 침전시켰다.
- 침전 후 30, 60분, 120분에 상등액을 채수하였으며, 상등액은 1L씩 채수하여 조립질 모래여과 칼럼을 통과시켰다. 침전 120분 후 반응조 내의 용액과 침전슬러지를 분리하여, 분리한 슬러지를 새로운 오염용액에 다시 첨가하는 침전 슬러지 재활용 실험을 3회 실시하였다. 반응조 실험에서 채수한 시간별 상등액과, 상등액을 모래여과한 최종 처리수의 중금속 농도를 AAS로 분석하였으며, 동시에 pH와 TDSE.
- %씩 각각 첨가하고 자석교반기를 이용하여 10분간 급속교반을 한 후 침전이 일어나게 하였다. 침전 후 0, 0.5, 1, 2, 3, 5, 8, 12시간에 상부 1.5cm 위치에서 유리피펫을 이용하여 상등액을 20mL씩 채수하였다. 채수한 용액은 AAS(PerkinElmer, AAnalyst 200)을 이용하여 중금속 농도를 분석하였고, Isteck 회 사제품의 측정기(815PDC)를 이용하여 pH와 TDS를 측정하였다.
- 응집제 첨가 후 UOrpm으로 10분간 교반시켜 충분한 혼합을 유도한 후 정치시켜 플럭(floc) 입자들을 침전시켰다. 침전 후 30, 60분, 120분에 상등액을 채수하였으며, 상등액은 1L씩 채수하여 조립질 모래여과 칼럼을 통과시켰다. 침전 120분 후 반응조 내의 용액과 침전슬러지를 분리하여, 분리한 슬러지를 새로운 오염용액에 다시 첨가하는 침전 슬러지 재활용 실험을 3회 실시하였다.
대상 데이터
- 8 mL/min이었다. 급속여과에 이용한 모래는 US Silica Company의 F-35 Ottawa sand(평균입경 0.5 mm)를 체가름한 0.425 mm 이상의 모래를 약산으로 세척하여 건조한 후 직경 50 mm인 유리칼럼 (KbnbiaKontes. Chromaflex column)에 80 mm 높이로 충진하여 이용하였다. 모래여과 후 최종 배출용액은 AAS를 이용하여 중금속 농도분석을 실시하였다.
- △△매립장은 총 매립용량 185, 922 m3으로, 반입된 폐기물을 1차 소각처리한 후 매립하는 방식으로 폐기물을 처리하는 지정폐기물매립 장이다. 본 실험에 이용한 오염지하수는, 지대가 낮은 매립장 바닥부의 지하수를 배제할 수 있도록 설치한 매립장 바닥부 차수층 하부면의 지하수배제관에서 펌프시설을 이용하여 채수하였다. 채수한 지하수(배제수)의 색도, 악취, 중금속 농도로 판단할 때, 매립장 주변의 우수 또는 지하수가 지하침투과정에서 매립물 및 침출수와 접촉하여 오염되어 있음을 알 수 있었다.
- 인공 오염수를 이용한 중금속 제거 칼럼 실험결과를 바탕으로, 실제 매립장에서 오염된 지하수를 채수하여 소석회를 응집제로 이용한 중금속 제거 칼럼 실험을 실시하였다. 실험에 이용된 실제 지하수는 울산광역시 울주군 온산화학단지 내에 위치한 △△폐기물 매립장에서 채수하였다. △△매립장은 총 매립용량 185, 922 m3으로, 반입된 폐기물을 1차 소각처리한 후 매립하는 방식으로 폐기물을 처리하는 지정폐기물매립 장이다.
- 본 매립장은 침출수가 매립장구역 밖으로 유줄되어 우수관 출구 하단부로 침출수가 유줄되고 있었으며, 지형적으로 가장 저지인 계곡을 따라 하부로 이동되어 매립장 주변의 지하수를 오염시키고 있는 것으로 나타났다(한국지 하수토양환경학회 , 2003). 실험에 이용된 지하수는 침출수 처리장으로부터 약 30m 떨어진 우수 배출 관로 주변에 설치된 지하수관정으로 부터 채수하였다. 채수한 지하-수 내의 중금속 농도를 분석해본 결과 지하수 생활용수 기준치 이하로 나타나 오염물 정화 실험을 실시하기에는 매우 낮은 농도여서, As, Cd, Cr, Pb를 채수한 지하수에 추가로 스파이크하여 일정한 중금속 농도를 유지하게 한 후, 소석회와 탄산칼슘을 첨가하여 중금속을 제거하는 실험을 실시하였다.
- 증류수에 중금속을 스파이크하여 제조한 인공오염수 는 실제 매립장 주변 지하수와는 물리/화학적 성질이 다르기 때문에, 실제 오염지하수를 대상으로 중금속 제거 배치실험을 반복하여 실시하였다. 실험에 이용된 지하수를 채취한 매립장은 경남 양산시에 위치한 OO위생 매립장으로 1995년 &월부터 양산시와 사설 폐기물 매립회사가 생활폐기물과 사업장폐기물을 혼합하여 매립하여 왔다. 본 매립장은 침출수가 매립장구역 밖으로 유줄되어 우수관 출구 하단부로 침출수가 유줄되고 있었으며, 지형적으로 가장 저지인 계곡을 따라 하부로 이동되어 매립장 주변의 지하수를 오염시키고 있는 것으로 나타났다(한국지 하수토양환경학회 , 2003).
- 앞서 실시한 배치실험을 바탕으로 하여 실내 파일럿 규모의 대형 칼럼실험을 실시하였다. 중금속 제거 실험을 위해 이용된 반응조는 자동교반을 위한 회전모터, 교반축, 측면의 시료채취용 밸브, 하부 슬러지 침전을 위한 경사 장치와 슬러지 배출용 밸브를 장착한 대형 아크릴 원통으로 제작되었으며, 지름은 240 mm이고 높이는 345mm로 처리용량은 약 16.8L이다. 증류수에 (주)아나펙스의 AAS용 표준용액을 이용하여 As, Cd, Mn, Pb, Zn을 함께 스파이크하여 오염수로 이용하였으며, 오염수의 농도는 지하수 생활용수 기준치를 기준으로 As는 10배, Cd와 Mne 10배, Pbe 20배, Zne 1배에 해당되는 0.
성능/효과
- 5 wt.% 소석회 첨가시 약 75-85%의 제거 효율을 나타내어 소석회의 Cd 와 Zn 제거 효율도 높은 것으로 나타났다. 다만 Pb의 경우 0.
- 3 wt.% 첨가만으로 92% 이상의 제거 효율을 나타내어 매우 높은 제거효율을 나타내었으며, 탄산칼슘첨가의 경우 As의 제거율이 약 30%로 낮게 나타났으나, 나머지 중금속에 대해서는 소석회와 비슷한 제거율을 나타내었다. 증류수에 중금속을 스파이크한 인공오염수를 이용한 배치실험보다 실제 오염지하수에 중금속을 스파이크한 오염수를 이용한 배치실험에서 중금속 제거율이 대체로 높게 나타났는데, 이러한 결과는 실제 지하수내 존재하는 중금속의 일부가 지하수내 부유물질이나 콜로이드들과 함께 존재하여, 소석회나 탄산칼슘이 응집제로 첨가되는 경우 응집/침전 효과에 의해 제거됨으로서 오염수로부터 중금속 제거율이 높게 나타나는 것으로 판단되었다.
- 5 wt.% 첨가시 침전후 0.5시간에서 95%이상의 제거율을 나타내어 소석회의 As와 Mn의 제거효율이 매우 높은 것으로 나타났다. Cd과 Zn의 제거효율은 As와 Mn의 제거율보다는 낮았으나, 소석회의 첨가량 증가에 따라 제거율이 높아져, 0.
- (1) 소석회와 탄산칼슘을 응집제로 이용하여 As, Cd, Mn, Pb, ZiK 오염된 인공오염수로부터 중금속을 제거하는 배치 실험 결과, 소석회를 이용한 경우, As와 Mn의 제거 효율은 0.3 wt.% 첨가만으로 90% 이상을 나타내었으며, Cd와 Zn의 경우 0.
- (3) 탄산칼슘을 응집제로 이용한 칼럼 실험에서는, Cd와 Pb의 제거 효율이 높아, 침전 후 30분 이내에 95% 이상이 제거되었다. Zne 57%의 제거율을 나타내었으며, As와 Mne 제거율이 낮아 약 40%정도만 제거되었다.
- (4) Fe와 Mn의 농도가 매우 높은 실제 오염지하수를 대상으로 1%의 소석회를 이용하여 제거하는 칼럼 실험 결과, 두 원소 모두 96% 이상의 제거율을 나타내었다.
- Zne 57%의 제거율을 나타내었으며, As와 Mne 제거율이 낮아 약 40%정도만 제거되었다. As, Mn, Zne 침전 슬러지 재활용의 제거율도 매우 낮아, 이들 중금속 제거를 위한 탄산칼슘 슬러지의 재활용은 어려울 것으로 판단되었다.
- %의 소석회 첨가에 의해서 침전 30분 이후에 99%이상의 제거 효율을 나타내었다. Cd, Mn, Zn도 80-85%의 높은 제거 효율을 나타내었으나, Pb의 제거 효율은 배치 실험의 결과와 같이 낮아 약 40% 내외를 유지하였다. 소석회 침전슬러지를 재활용하여 중금속 제거 실험을 실시한 결과도 As, Mn, Cd, Zn에 대해서는 높은 제거율을 나타내어 침전 슬러지의 재활용이 가능할 것으로 판단되었다.
- %의 소석회 첨가에 의해서 침전 30분 이후에 99%이상의 제거 효율을 나타내었다. Cd, Mn, Zn도 80-85%의 비교적 높은 제거효과를 나타내었으나, Pb의 제거 효율은 배치 실험의 결과와 같이 낮아 약 40%내외를 유지하였다. 침전 슬러지를 재활용하여 제거 실험을 실시한 결과도 As, Mn, Cd에 대해서는 침전 슬러지 재활용 2회까지 평균 90%이상의 높은 제거율을 나타내었으며, Zn에 대해서는 70%내외의 제거율을 나타내었다.
- 5시간에서 95%이상의 제거율을 나타내어 소석회의 As와 Mn의 제거효율이 매우 높은 것으로 나타났다. Cd과 Zn의 제거효율은 As와 Mn의 제거율보다는 낮았으나, 소석회의 첨가량 증가에 따라 제거율이 높아져, 0.5 wt.% 소석회 첨가시 약 75-85%의 제거 효율을 나타내어 소석회의 Cd 와 Zn 제거 효율도 높은 것으로 나타났다.
- Cd와 Pb의 경우 제거 효율이 높아, 침전 후 30분 이내에 95%이상이 제거되었다. Zne 57%의 제거율을 나타내었으며, As와 Mne 제거율이 낮아 약 40%정도가 제거되었다. 침전 슬러지 재활용 실험에서는 Cd와 Pb는 재활용 횟수가 증가함에 따라 제거율은 낮아졌으나, 재활용 2회까지 지하수 생활용수 기준치 이하를 나타내었다.
- (3) 탄산칼슘을 응집제로 이용한 칼럼 실험에서는, Cd와 Pb의 제거 효율이 높아, 침전 후 30분 이내에 95% 이상이 제거되었다. Zne 57%의 제거율을 나타내었으며, As와 Mne 제거율이 낮아 약 40%정도만 제거되었다. As, Mn, Zne 침전 슬러지 재활용의 제거율도 매우 낮아, 이들 중금속 제거를 위한 탄산칼슘 슬러지의 재활용은 어려울 것으로 판단되었다.
- 7~8O을 유지하였다. 배치실험 결과소석회와 탄산칼슘의 제거율은 중금속의 종류에 따라 다르게 나타났으며, 따라서 오염지하수내 중금속 종류에 따라 적절한 응집제와 응집제의 첨가량이 결정되어야 할 것으로 판단되었다.
- Cd, Mn, Zn도 80-85%의 높은 제거 효율을 나타내었으나, Pb의 제거 효율은 배치 실험의 결과와 같이 낮아 약 40% 내외를 유지하였다. 소석회 침전슬러지를 재활용하여 중금속 제거 실험을 실시한 결과도 As, Mn, Cd, Zn에 대해서는 높은 제거율을 나타내어 침전 슬러지의 재활용이 가능할 것으로 판단되었다.
- % 첨가만으로 92% 이상의 제거 효율을 나타내어 매우 높은 제거효율을 나타내었으며, 탄산칼슘첨가의 경우 As의 제거율이 약 30%로 낮게 나타났으나, 나머지 중금속에 대해서는 소석회와 비슷한 제거율을 나타내었다. 증류수에 중금속을 스파이크한 인공오염수를 이용한 배치실험보다 실제 오염지하수에 중금속을 스파이크한 오염수를 이용한 배치실험에서 중금속 제거율이 대체로 높게 나타났는데, 이러한 결과는 실제 지하수내 존재하는 중금속의 일부가 지하수내 부유물질이나 콜로이드들과 함께 존재하여, 소석회나 탄산칼슘이 응집제로 첨가되는 경우 응집/침전 효과에 의해 제거됨으로서 오염수로부터 중금속 제거율이 높게 나타나는 것으로 판단되었다.
- 본 실험에 이용한 오염지하수는, 지대가 낮은 매립장 바닥부의 지하수를 배제할 수 있도록 설치한 매립장 바닥부 차수층 하부면의 지하수배제관에서 펌프시설을 이용하여 채수하였다. 채수한 지하수(배제수)의 색도, 악취, 중금속 농도로 판단할 때, 매립장 주변의 우수 또는 지하수가 지하침투과정에서 매립물 및 침출수와 접촉하여 오염되어 있음을 알 수 있었다. 오염지하수의 중금속의 농도를 분석해본 결과, Cde 0.
- 그러나 침전 12시간 후 상등액을 모래여과칼럼에 통과시키면서 처리수내 잔류했던 P* l 거의 모두 제거되어 모래여과 후 Pb의 제거율은 100%를 나타내었다. 처리수내 잔류하였던 As, Zn들도 대부분 제거되었으며, 다만 Cd의 모래여과 제거효율은 크게 높지 않은 것으로 나타났다(nble 1).
- 소석회의 첨가로 오염수의 pH는 약 12까지 상승하였으나, 슬러지 재활용 3회부터는 약 7로 감소하였다. 처리수의 이러한 pH 감소는 중금속 제거율 감소 현상과 일치하여, 소석회를 이용한 중금속 제거과정에서는 오염수의 pH를 높게 유지하는 것이 매우 중요할 것으로 판단되었다.
- Zne 57%의 제거율을 나타내었으며, As와 Mne 제거율이 낮아 약 40%정도가 제거되었다. 침전 슬러지 재활용 실험에서는 Cd와 Pb는 재활용 횟수가 증가함에 따라 제거율은 낮아졌으나, 재활용 2회까지 지하수 생활용수 기준치 이하를 나타내었다. As, Mn, Zne 슬러지 재활용에 따른 제거율이 매우 낮아 이들 중금속 제거에는 탄산칼슘 슬러지 재활용은 어려울 것으로 판단되었다.
- Cd, Mn, Zn도 80-85%의 비교적 높은 제거효과를 나타내었으나, Pb의 제거 효율은 배치 실험의 결과와 같이 낮아 약 40%내외를 유지하였다. 침전 슬러지를 재활용하여 제거 실험을 실시한 결과도 As, Mn, Cd에 대해서는 침전 슬러지 재활용 2회까지 평균 90%이상의 높은 제거율을 나타내었으며, Zn에 대해서는 70%내외의 제거율을 나타내었다. 다만 Pb는 슬러지 재활용 3번째 실험을 제외하고는 약 30%의 낮은 제거율을 나타내었다.
- 울산광역시 울주군 온산화학단지 내에 위치한 △△ 폐기물매립장의 오염지하수를 대상으로 소석회 1%를 첨가하여 실시한 칼럼실험 결과는 Table 7에 나타내었다. 칼럼 실험결과 Fe 제거율은 96%, Mn 제거율은 99%이상을 나타내어, 1%의 소석회 첨가만으로 실제 오염 지하수로부터 Fe와 Mn을 효과적으로 제거할 수 있었다.
후속연구
- 소석회을 이용한 칼럼실험 결과, 오염수와 반응한 소석회가 물리적 공침에 의해 중금속을 제거하는 경우, 중금속별 제거율이 다르게 나타나며, 요구되는 소석회 첨가량이 달라, 오염지하수내 중금속별 단계적이고 체계적인 제거 공정실험이 필요할 것이라고 판단되었다. 소석회의 첨가로 오염수의 pH는 약 12까지 상승하였으나, 슬러지 재활용 3회부터는 약 7로 감소하였다.
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