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문제 정의
- 토양오염공정시험 법은 토양오염에 관한기준이 되기 때문에 토양내의 중금속의 전 함량을 분석하여제시한다. 그러나 고형화/안정화 공법은 토양 내 중금속 함량 자체를 줄이는 공법이 아닌 토양 내 중금속의 용해도와이동성을 억제하는데 그 목적을 두고 있다. 개정된 토양오염공정시험법은 오염토양의 총량을 결정하는데 유용한 방법이나, 고형화/안정화 공법의 최종처분을 결정하는 것은불합리한 기준이 될 것으로 생각된다.
제안 방법
- 구성원소를 분석하기 위해 FE-SEM . EDS 분석을 실시하였다. 그 분석결과를 fig.
- 고형화/안정화 공정에 주입되는 시멘트의 최적비를 결정하기 위하여 현장에서 채취한 시료에 시멘트(물/시멘트 비 : 0.5) 를 각각 5~30 %로 증가하여 혼합시킨 후 triplicate 로 몰드형태의 고화체를 제작하여 직사광선이 닿지 않는 곳에서 7일간 양생하였다. 양생한 고화체는 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 통해 성상및 함유원소를 분석하였다.
- 그 이유는 이를 최종처분하기 위한 매립지 부족을 들 수 있는데, 이러한 이유로 인해 국내의 경우 고형화/ 안정화 공정의 적용성을 높이기 위해서 처리한 토양을 매립이 아닌 복토재나 성토재로 재활용하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 비소의 용출을 억제할 수 있는 최적 바인더 비율을 결정하기 위해 시멘트의 비율을 달리하여 고형화/안정화 공법 적용하였다. 또한 국내.
- 비소오염토양에 시멘트를 바인더로 이용하여 고형화/안정화 공법을 적용하였다. 최종 처리 토양을 국내.
- 비소의 분석을 위해 원자 흡광 분광광도계 (AAS Vario 6,Analytik jena Korea) 에 환원기화 장치(HS-55, Analytik jena Korea)를 부착하여 측정하였다. 전처리를위해 3 % HCl 용액을 사용하였고, 이동상 가스로는 아르곤 (Ar)가스를 유량 0.
- 5) 를 각각 5~30 %로 증가하여 혼합시킨 후 triplicate 로 몰드형태의 고화체를 제작하여 직사광선이 닿지 않는 곳에서 7일간 양생하였다. 양생한 고화체는 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 통해 성상및 함유원소를 분석하였다. 실험실에서 수행된 고형화/안정화 실험방법 및 순서를 fig.
- 오염토양시료에 시멘트를 5~30 %까지 주입비율을 달리하여 고화시킨 후 7일간 양생하여 반응시켯고 제작된 고화 체를 이용하여 용출시험을 실시하였다. 개정 전.
- 최종 처리 토양을 국내.외의 용출시험법을 이용하여 용출특성을 비교 하였다. 각각의 용출시험결과 다음과 같은 결과를 보였다.
- 3으로 한 용출액을 1:10 (WV) 의 비로 2,000 mL 삼각플라스크에 넣어 혼합한다. 혼합액은 상온, 상압에서 진탕횟수 매분당 약 200회, 진폭이 4~5 cm의 진탕기를 사용하여 6시간 연속 진탕한 다음 1.0 ㎛의 유리섬유 여지로 여과하고 여과액을 적당히 취하여 용출시험용 검액으로 하였다.
- 개정 전.후의 토양오염 공정 시험 법인 1 N HCl 용출시험 법과 왕수추출법 , 폐기물 공정시험법 그리고 TCLP(Toxicity Characteristics Leaching Procedure)시험법을 실시하여 결과를 비교하였다.
- 외의 폐기물용출시험과 개정 전.후의 토양오염공정시험법을 비교하여 고화체의 비소 용출특성을 관찰하였다.
대상 데이터
- 건조시킨 토양에 눈금간격 0.15 mm의 표준체 (100 mesh)로 체걸음한 것을 분석용 시료로 하였다. 시료 3g을정확하게 취한 후 250 mL 반응용기에 넣고 1 mL의 초순수로 포화시켰다.
- 건조시킨 토양에 눈금간격 2 mm 표준체(10mesh) 로 체 걸음 한 것을 분석용 시료로 하였다. 시료 10 g을 정확히 취하고 100 mL 삼각플라스크에 넣고 1N HCl 50 mL를가하여 항온수평진탕기(100 회/분 30 ©에서 30분 동안 진탕한 후 5B 여지로 여과하여 분석여액으로 사용하였다.
- 바인더는 국내 S사의 일반포틀랜드시멘트를 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 오염토양은 충남 서천군에 위치한 제련소 주변 논에서 채취한 것으로 30cm의 표토를 걷어내고 그하부 30~60cm 깊이의 토양을 시료로 사용하였다. 바인더는 국내 S사의 일반포틀랜드시멘트를 사용하였다.
- 3 L/min으로 설정하여 사용하였다. 비화가스 발생을 위한 환원제의 조제는 3 % NaBH」와 1 % NaOH를 혼합하여 사용하였다. 모든 측정은 3회 반복 실시하여 평균값으로 나타내었다.
- 전처리를위해 3 % HCl 용액을 사용하였고, 이동상 가스로는 아르곤 (Ar)가스를 유량 0.3 L/min으로 설정하여 사용하였다. 비화가스 발생을 위한 환원제의 조제는 3 % NaBH」와 1 % NaOH를 혼합하여 사용하였다.
이론/모형
- 4에 나타내었다. 개정 전의 토양오염공정시험법인 1 N HCl 용출법은 강산성인 1 N HCl을 용출액으로 사용하여비교적 고농도의 비소를 용출하였다. 그러나 개정 후의 토양오염공정시험법인 왕수추출법은 이보다 더 강한 산성조건인 왕수를 사용하여 훨씬 고농도의 비소를 용출하였다.
-
3.3 폐기물공정시험법과 TCLP시험에 따른 비소거동 비교
비소오염토양을 고형화/안정화 공법으로 처리한 후 폐기물로서 최종처분하기 위하여 폐기물공정시험법, TCLP 용출 시험법을 이용하여 비소농도를 측정하였다. Fig.
성능/효과
- 그러나 개정 후의 토양오염공정시험법인 왕수추출법은 이보다 더 강한 산성조건인 왕수를 사용하여 훨씬 고농도의 비소를 용출하였다. 1 N HCl 용출법에 의한 비소의 용출은 시멘트 함량 10 % 에서 47.82 ㎎/㎏으로 토양오염우려기준을 만족하였으나, 왕수추출법에 의한 비소의 용출은 시멘트 함량을 30 % 까지 증가시켜도 50.1 ㎎/㎏으로 토양오염우려기준을 만족하지 못하였다. 두 용출시험 모두 초기 농도에 비해 시멘트 비율이 높아질수록 비소의 용출을 억제하는 양상을 보였지만 왕수추출법에 의한 용줄양상은 고형화/안정화 공법의 경제성을 만족시키지 못하는 것으로 판단되었다.
- 1 ㎎/㎏으로 토양오염우려기준을 만족하지 못하였다. 두 용출시험 모두 초기 농도에 비해 시멘트 비율이 높아질수록 비소의 용출을 억제하는 양상을 보였지만 왕수추출법에 의한 용줄양상은 고형화/안정화 공법의 경제성을 만족시키지 못하는 것으로 판단되었다.
- 개정된 토양오염공정시험법은 오염토양의 총량을 결정하는데 유용한 방법이나, 고형화/안정화 공법의 최종처분을 결정하는 것은불합리한 기준이 될 것으로 생각된다. 따라서 비소오염토양의 오염농도를 결정하는 데에는 전함량분석을 이용하고 고형화/안정화 공법의 최종처분을 결정하는 데에는 기존의 1 N HCl 용출법을 이용하는 것이 합리적인 기준이 될 것으로보인다.
- 토양내의 중금속 농도를 토대로 토양의 오염정도를 결정하는 토양오염공정시험법 적용 결과 개정 전의 용출시험법인 0.1 N HCl 용출법에서는 시멘트 함량 10 %에서 용출농도 47.82 ㎎/㎏ 으로 토양오염우려기준인 50 ㎎/㎏을 만족하였다. 그러나 개정 후의 토양오염공정시험법인 전함량추출법은 시멘트 비율 30 %에서도 토양오염우려기준을 만족하지 못하였다.
- 5에 폐기물 공정시험법에 의한 용출시험 결과를 나타내었다. 폐기물 용출시험 결과 원시료에서의 비소농도는 1.49 ㎎/㎏ 으로써 처리 전의 원시료가 용출기준인 1.5㎎/㎏ 을 만족하였다. 시멘트의 비율이 5%이상 증가하면 비소의 용출은 1.
- 폐기물매립에 관한 기준을 제시해주는 폐기물 공정시험법과 TCLP 시험법 결과 원시료 뿐 아니라 처리된 토양 모두 용출기준을 만족하였다. 따라서 연구에 사용된 토양은 일반적인 매립이 가능 할 것으로 보인다.
- 따라서 연구에 사용된 토양은 일반적인 매립이 가능 할 것으로 보인다. 한편, 시멘트 함량이 증가함에 따라 비소 용출농도가 감소하는 경향을 볼 수 있었는데, 이는 고형화/안정화 공법을 실험에 사용된 토양 시료 보다 고농도의 토양샘플에 적용했을 때 좀 더 효과적인 비소용출 억제가 가능함을 시사한다.
후속연구
- 용출기준을 만족하였다. 따라서 연구에 사용된 토양은 일반적인 매립이 가능 할 것으로 보인다. 한편, 시멘트 함량이 증가함에 따라 비소 용출농도가 감소하는 경향을 볼 수 있었는데, 이는 고형화/안정화 공법을 실험에 사용된 토양 시료 보다 고농도의 토양샘플에 적용했을 때 좀 더 효과적인 비소용출 억제가 가능함을 시사한다.
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