선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 울산광역시에 위치한 중금속으로 오염된 폐광산 주변 오염토양을 정화하기 위하여 실규모(Full scale) 토양세척장비 운영을 통해 정화목표 달성 여부를 평가하였으며, 처리효율 저하에 따른 원인을 규명하고자 하였다.
제안 방법
- 5 mm 이상의 토양을 선별하였다. 0.5 mm 미만의 미세한 토양입자들은 원통형 3차세척 조에서 Paddle type의 교반기를 통해 추가로 세척을 실시 하였으며, 2차진동분리기를 통해 분리된 0.15 mm 이상의 입자들은 처리토로 이송하였다. 미세한 입자들이 포함된 세척폐수는 수처리시스템을 통해 처리한 후 전량 재활용 하였으며, 수처리시 발생되는 슬러지는 현장에서 건조 후 폐기물로 처리하였다.
- 5 mm 이상의 오염토양을 분리하였다. 1차세척 후 2.5 mm 미만의 토양입자들은 2차세척조로 이송되어 오염토양과 세척수가 회전식 스크류를 이용한 교반을 통해 오염물질의 농도를 저감하고자 하였으며, 세척 후 1차진동분리기를 이용하여 0.5 mm 이상의 토양을 선별하였다. 0.
- 5 mm 이상의 토양을 대상으로 물세척을 실시하였다. 2차세척조 및 3차세척 조에서는 세척액을 사용하여 토양에 흡착된 중금속을 용출하였으며, 각각 0.5 mm, 0.15 mm 이상의 토양을 처리 대상으로 하였다.
- 15 mm 이상의 입자들은 처리토로 이송하였다. 미세한 입자들이 포함된 세척폐수는 수처리시스템을 통해 처리한 후 전량 재활용 하였으며, 수처리시 발생되는 슬러지는 현장에서 건조 후 폐기물로 처리하였다. 수처리시스템은 범용적으로 사용되는 응집, 침전방식을 사용하였으며, 반응조, 응집조, 침전조 및 pH조정조 등으로 구성되었다.
- 산 또는 알카리용액을 세척액으로 사용했을 때 세척 후 As의 농도가 증가하는 현상이 발생함에 따라 정확한 원인규명을 위하여 물을 세척액으로 사용하여 실규모 토양 세척장비를 운영하였다. 그 결과, Table 5에 나타난 바와 같이 세척 후 As를 포함한 오염물질의 농도증가 현상은 발생하지 않아 대상지역내 분포하는 오염토양을 산 또는 알카리 용액을 사용하여 세척하는 것은 바람직하지 않다고 판단되었다.
- 미세한 입자들이 포함된 세척폐수는 수처리시스템을 통해 처리한 후 전량 재활용 하였으며, 수처리시 발생되는 슬러지는 현장에서 건조 후 폐기물로 처리하였다. 수처리시스템은 범용적으로 사용되는 응집, 침전방식을 사용하였으며, 반응조, 응집조, 침전조 및 pH조정조 등으로 구성되었다.
- 실규모 토양세척시 미세토에 대한 영향을 보다 정확히 판단하기 위해 세척전, 후의 토양에 대해 토양입도별 분포현황을 살펴보았다. Fig.
- 부지 내 설치된 토양세척장비는 크게 5개의 장치로 구분할 수 있으며, 자세한 내역은 Table 1에 나타내었다. 오염토양 처리용량은 200 m3/day이었으며, 토양입자의 크기에 따라 1차, 2차, 3차에 걸친 세척공정을 통해 오염물 질을 효과적으로 제거할 수 있도록 제작되었다.
- 토양세척 전 선별된 토양과 세척 후 최종 처리토양을 채취하여 세척효율을 평가하였으며, 분석은 토양관련전문기관인 동의과학대학 동의분석센터에 의뢰하였다.
- 폐광산 주변 오염토양 정화를 위하여 실규모 토양세척 장비를 현장에 설치하여 중금속 제거효율을 평가하였다. 본 부지의 주된 오염물질인 광미는 대부분 Silt 및 Clay 성분의 미립자로 구성되어 있어 세척에 적합하지 않아 토양세척 대상에서 제외하였으며, 세척대상토는 당초 광미를 제외한 오염토양 중 Sand 또는 Sandy loam으로 토양 세척에 적합한 토성을 나타내는 구역의 토양을 대상으로 토양세척을 수행하였다.
대상 데이터
- H2SO4을 사용하여 실규모 토양세척시 실제 처리용량보다 적은 80 m3/hr 로 토양을 투입하였다. 1차세척조에서는 황산을 주입하지 않은 순수한 물을 사용하여 세척하였으며, 2차 및 3차 세척조에서는 황산을 사용하여 pH를 각각 2.
성능/효과
- 1) 대상 부지의 중금속으로 오염된 토양의 유기물함량은 0.13~1.10%로 낮게 나타났다. 대상부지의 토양의 CEC는 6.
- 2) H2SO4을 이용한 토양세척시 Cd의 경우 정화목표를 달성할 수 있었지만 낮은 세척효율을 나타내었으며, Zn은 낮은 세척효율로 인해 세척 후 토양의 농도가 토양오염우려기준 미만으로 저감되지 않았다. Cd 및 Zn은 토양세척 후 농도가 저감되는데 반해 As의 경우 세척전 토양에 비해 세척 후 토양의 As 농도가 지속적으로 증가되는 경향을 보였다.
- 3) NaOH를 사용하여 실규모 토양세척장비의 세척효율을 평가한 결과, 입도분급 효과에 의해 Cd와 Zn의 농도는 저감되었으나, 세척 전에 비해 세척 후 As의 농도가 더 높게 나타나 H2SO4으로 세척한 경우와 유사한 경향을 보였다.
- 4) 토양세척공정 적용시 세척효율을 저하시키는 원인은 처리대상 토양의 입도분포 및 실규모 토양세척으로 확대 적용함에 따라 발생하는 여러 가지 문제점으로 요약할 수 있으며, 특히, 세척 후 As의 농도가 증가하는 현상은 토양 내 As의 존재형태에 기인하는 것으로 판단되었다.
- 을 이용한 토양세척시 Cd의 경우 정화목표를 달성할 수 있었지만 낮은 세척효율을 나타내었으며, Zn은 낮은 세척효율로 인해 세척 후 토양의 농도가 토양오염우려기준 미만으로 저감되지 않았다. Cd 및 Zn은 토양세척 후 농도가 저감되는데 반해 As의 경우 세척전 토양에 비해 세척 후 토양의 As 농도가 지속적으로 증가되는 경향을 보였다.
- 5로 유지시켰다. Cd의 경우 세척 전 토양의 평균농도가 토양오염우려기준 미만인 0.57 mg/kg으로 나타났으며, 세척 후의 토양의 평균농도는 0.43 mg/kg으로 세척효율은 높지 않았으나 농도는 저감되는 것을 확인할 수 있었다. Zn의 경우도 Cd와 유사하게 농도가 저감되는 것을 알 수 있었으며, 이는 NaOH에 의한 세척과정에서의 오염물질이 용출되는 효과보다는 토양세척공정을 통한 입도분급 효과에 의해 미세 토가 상당부분 제거되면서 처리 전에 비해 세척 후 농도가 저감된 것으로 판단되었다.
- Cd의 경우 세척 전의 오염토양의 평균 농도는 토양오염우려기준(가지역)을 약간 상회하는 1.62 mg/kg으로 나타났으며, 세척효율은 평균 44.1%의 낮은 효율을 보였으나 세척 후 토양은 평균 0.91 mg/kg으로 정화목표를 달성할 수 있었다. Zn의 경우 토양세척효율은 평균 32.
- 실규모 토양세척시 미세토에 대한 영향을 보다 정확히 판단하기 위해 세척전, 후의 토양에 대해 토양입도별 분포현황을 살펴보았다. Fig. 2에 나타난 바와 같이 세척전 토양은 0.075 mm 이하의 미세토 함유량이 37.8%로 높게 나타났으며, 세척 후에도 미세토가 다량 함유되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 해당 중금속의 세척효율이 저하되는 원인으로 세척대상토의 미세토 함량이 높으며, 실규모 토양세척장비 운영과정에서 미세토 분리가 원활히 이루어지지 않아 전체 세척효율에 악영향을 미친 것으로 판단되었다.
- Fig. 3에 나타낸 바와 같이 H2SO4를 사용하여 실규모 토양세척장비를 운영하여 세척 전, 후 토양입도별 As의 농도분포를 살펴본 결과, 모든 입자크기에서 세척 전 대비 세척 후 토양의 As 농도가 일관되게 증가하고 있으며, 증가폭이 일정한 것으로 보아 오염토양 내 포함되어 있는 비소함유광물(FeAsS)에서 지속적으로 용출되는 현상으로 판단되었다.
- 91 mg/kg으로 정화목표를 달성할 수 있었다. Zn의 경우 토양세척효율은 평균 32.2%로 낮은 수준이었으며, 세척 전 오염토양의 농도가 평균 3,095.8 mg/kg으로 토양오염우려기준을 10배 이상 초과하는 높은 농도를 나타냄에 따라 세척 후의 토양의 농도는 정화목표인 우려기준 미만으로 저감되지 않았다. Cd 및 Zn은 토양세척 후 농도가 저감되는 데 반해 As의 경우 대상지역내 일부 토양에 한해 세척효율이 최대 58%로 나타난 부분도 있었으나, 대부분의 경우 세척전 토양에 비해 세척 후 토양의 As농도가 지속적으로 증가되는 경향을 보였다.
- 43 mg/kg으로 세척효율은 높지 않았으나 농도는 저감되는 것을 확인할 수 있었다. Zn의 경우도 Cd와 유사하게 농도가 저감되는 것을 알 수 있었으며, 이는 NaOH에 의한 세척과정에서의 오염물질이 용출되는 효과보다는 토양세척공정을 통한 입도분급 효과에 의해 미세 토가 상당부분 제거되면서 처리 전에 비해 세척 후 농도가 저감된 것으로 판단되었다. 하지만, 오염토양 투입량을 감소시켰음에도 불구하고 세척 후 As의 농도는 토양환경보전법상 정화기준인 토양오염우려기준 미만으로 처리되지 않아 세척제로는 적합하지 않는 것으로 판단되었으며, 일부 조건에서 처리 후의 As농도가 더 높게 나타나 H2SO4으로 세척한 경우와 유사한 경향을 보였다.
- 산 또는 알카리용액을 세척액으로 사용했을 때 세척 후 As의 농도가 증가하는 현상이 발생함에 따라 정확한 원인규명을 위하여 물을 세척액으로 사용하여 실규모 토양 세척장비를 운영하였다. 그 결과, Table 5에 나타난 바와 같이 세척 후 As를 포함한 오염물질의 농도증가 현상은 발생하지 않아 대상지역내 분포하는 오염토양을 산 또는 알카리 용액을 사용하여 세척하는 것은 바람직하지 않다고 판단되었다. 또한, 전술한 바와 같이 세정 및 체가름을 통해 세척된 토양 내 미세토를 제거했을 경우 입도분급 효과에 의해 As의 농도가 현저히 낮아지는 것으로 파악되었으나, 해당 중금속 모두 토양오염우려기준을 만족시키지는 못하였다.
- 대상 지역의 오염토양에 대한 토양세척 적용시 세척효율을 저하시키는 원인은 처리대상 토양의 입도분포 및 실규모 토양세척으로 확대 적용함에 따라 발생하는 여러 가지 문제점으로 요약할 수 있으며, 세척 후 As의 농도가 증가하는 현상은 토양 내 As의 존재형태에 기인하는 것으로 판단되었다.
- 10%로 낮게 나타났다. 대상부지의 토양의 CEC는 6.6~26.7 cmol/kg로 배경토양에 비해 높게 나타났으며, 토양의 pH는 7.4~8.0으로 약알카리성으로 나타났다.
- 10%의 상대적으로 유기물함량이 낮게 나타났다. 대상지역 토양의 CEC는 6.6~26.7 cmol/kg의 수치를 보여 배경 토양(7.6~17.3 cmol/kg)에 비해 높게 나타났으며, 토양의 pH는 7.4~8.0으로 약알카리성으로 나타났다.
- 따라서, 산 또는 알카리 용액을 사용하여 대상지역 내 오염토양을 세척할 경우 다른 중금속의 농도는 저감될 수 있으나, As의 경우 오히려 세척 전에 비해 높은 농도를 나타낼 수 있으며, 이는 대상지역 내 존재하는 오염토양이 비소함유광물에서 기인된 것으로 판단되었다.
- 이러한 이유로는 실제 실규모 토양세척장비를 현장에서 운영할 시 세척액량을 증가시키면 투입 약품비용 및 폐수처리 비용이 과다하게 소요되며, 세척조, 수처리시스템, 탈수기 등 전체 세척장비의 규모가 증가되고, 세척장비의 설치공간 또한 넓은 면적이 필요하므로 전체적인 오염토양정화비용 상승 및 현장여건상 일정 수준이상으로는 적용하기 힘든 부분이 있다. 따라서, 토양 대 세척액 비가 충분히 적용되지 못한 부분도 해당 중금속의 토양세척효율을 저하시키는 요인으로 판단되었다.
- 8%로 높게 나타났으며, 세척 후에도 미세토가 다량 함유되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 해당 중금속의 세척효율이 저하되는 원인으로 세척대상토의 미세토 함량이 높으며, 실규모 토양세척장비 운영과정에서 미세토 분리가 원활히 이루어지지 않아 전체 세척효율에 악영향을 미친 것으로 판단되었다.
- 실규모 토양세척공정을 이용하여 오염토양을 처리할 경우 미세토가 슬러지로 제거되는 입도분급 효과 및 세척효과로 인해 As 농도가 저감되어야 하지만, 오히려 세척 전에 비해 농도가 증가하는 현상이 발생하였다. 세척 후 세척폐수에 함유된 As 농도를 분석한 결과 9.3 mg/l로 처리 전에 비해 농도가 증가하는 것으로 보아 세척효과가 있는 것으로 확인되었으나, 처리토양의 As농도는 토양오염우려 기준 미만으로 저감되지 않았다. 또한, Cd 및 Zn은 세척 후 농도가 저감되었으나, 매우 낮은 세척효율을 나타내었다.
- 실제 실규모 토양세척장비 운영시 여러 가지 문제점이 도출되었다. 오염토양이 연속적으로 투입되면서 각 세척 조의 pH는 토양의 pH 완충능력으로 인해 설계조건에 적합하게 운전하는데 애로사항이 발생하였으며, 미세토가 다량 함유된 오염토가 유입되면서 토양과 세척액의 분리장치인 진동체의 막힘현상이 빈번하게 발생함으로써 처리토의 미세토 함유량이 높게 나타났다. 체류시간은 적정한 수준인 것으로 판단되었으나, 토양 대 세척액 비를 산출한 결과 1 : 2.
- 광미를 제외한 폐광산지역내 분포하는 오염토양의 토성은 Sandy loam으로 분석되었다. 유기물함량의 경우 오염토양의 유기물함량은 2.19%로 우리나라 논토양 평균값인 2.6%에 근접하는 높은 수치를 보이는 반면, 광산활동의 부산물로 발생된 광미와 현장 내 넓은 면적에 분포되어 있는 Clay는 0.13~1.10%의 상대적으로 유기물함량이 낮게 나타났다. 대상지역 토양의 CEC는 6.
- 오염토양이 연속적으로 투입되면서 각 세척 조의 pH는 토양의 pH 완충능력으로 인해 설계조건에 적합하게 운전하는데 애로사항이 발생하였으며, 미세토가 다량 함유된 오염토가 유입되면서 토양과 세척액의 분리장치인 진동체의 막힘현상이 빈번하게 발생함으로써 처리토의 미세토 함유량이 높게 나타났다. 체류시간은 적정한 수준인 것으로 판단되었으나, 토양 대 세척액 비를 산출한 결과 1 : 2.4로 세척액의 양이 부족한 것으로 나타났다. 이러한 이유로는 실제 실규모 토양세척장비를 현장에서 운영할 시 세척액량을 증가시키면 투입 약품비용 및 폐수처리 비용이 과다하게 소요되며, 세척조, 수처리시스템, 탈수기 등 전체 세척장비의 규모가 증가되고, 세척장비의 설치공간 또한 넓은 면적이 필요하므로 전체적인 오염토양정화비용 상승 및 현장여건상 일정 수준이상으로는 적용하기 힘든 부분이 있다.
- Zn의 경우도 Cd와 유사하게 농도가 저감되는 것을 알 수 있었으며, 이는 NaOH에 의한 세척과정에서의 오염물질이 용출되는 효과보다는 토양세척공정을 통한 입도분급 효과에 의해 미세 토가 상당부분 제거되면서 처리 전에 비해 세척 후 농도가 저감된 것으로 판단되었다. 하지만, 오염토양 투입량을 감소시켰음에도 불구하고 세척 후 As의 농도는 토양환경보전법상 정화기준인 토양오염우려기준 미만으로 처리되지 않아 세척제로는 적합하지 않는 것으로 판단되었으며, 일부 조건에서 처리 후의 As농도가 더 높게 나타나 H2SO4으로 세척한 경우와 유사한 경향을 보였다.
- 회전식 건식선별기를 통해 입경이 30 mm 이상인 자갈 등을 오염토양과 분리하였으며, 균일한 입자크기의 토양 투입을 통해 이후 토양세척공정상 문제점 발생요인을 최소화하였다. 투입호퍼를 통해 토양이 유입된 후 원통형 회전식 1차세척조에서 내부에 부착된 격막판에 의해 토양이 이송되면서 고압분사 방식으로 물을 이용한 세척을 실시한 후 2.
후속연구
- 따라서, 실내시험 및 파일럿규모 현장적용성 시험을 통해 토양세척효율이 충분히 확보되었더라도 실규모 토양세척장비 운영시 여러 가지 문제점이 도출될 수 있으며, 정화방법 선정 및 토양세척장비 설계시 이러한 사항을 충분히 감안되어야 할 것으로 판단되었다.
- , 1995). 또한, 유리화법, 식물정화법, 동전기법 등을 통해 중금속으로 오염된 토양을 정화할 수 있으나, 토양 환경보전법에서 규정하는 우려기준 미만으로 농도를 저감하기 위해서는 적극적으로 오염물질을 제거할 수 있는 방안의 적용이 필요하다. 식물정화법은 정화기간이 많이 소요되고, 고심도 및 고농도의 중금속 정화에는 부적합하며, 유리화법 및 동전기 방법은 높은 에너지 비용이 요구된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.