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[국내논문] 토양세척 후 발생하는 비소오염 탈수미세토의 불용화 및 재활용 평가
Immobilization and Recycling of Arsenic-Contaminated Fine Soil Cake Produced after Soil Washing Process 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.11 no.4, 2012년, pp.9 - 16  

오민아 (Dept. of Environmental Engineering, The Unicersity of Seoul) ,  문소영 (Dept. of Environmental Engineering, The Unicersity of Seoul) ,  현민 (Dept. of Environmental Engineering, The Unicersity of Seoul) ,  채희훈 (Research and Development Division, Hyundai Engineering and Construction) ,  이재영 (Dept. of Environmental Engineering, The Unicersity of Seoul)

초록
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비소는 음이온적인 거동을 가지고 Eh-pH의 조건에 따라 특성이 변화하여 비소로 오염된 토양을 정화하기 위한 방법이 확립되어있지 못한 실정이다. 최근 입경분리 식 토양세척을 통하여 비소를 미세토 내로 농축시켜 반출, 처리하는 방법이 많이 이용되고 있으나, 이 때 발생된 미세토는 지정폐기물로 간주, 처리되어야 한다, 따라서 본 연구에서는 토양세척 후 발생되는 탈수미세토 내 비소를 불용화하고, 이를 매립지 차수재로 재이용하는 방안을 연구하고자 한다. 비소를 불용화하기 위한 최적의 조건으로 50% 이상의 함수율과 탈수미세토의 건조중량을 기준으로 8%에 해당하는 FeS가 요구되었고 건조된 탈수미세토 10g 당 0.2ml의 $H_2O_2$가 적절한 것으로 평가되었으며, 안정적인 반응을 위하여 24시간 이상의 반응시간이 요구되었다. 또한 매립지 차수재로서의 재활용을 위한 실험에서 100% 탈수미세토 기준, 시멘트 3%와 벤토나이트 13%의 배합비로 혼합하여 28일 동안 재령한 공시체가 강도와 투수계수 값이 매립지 차수층의 법적기준을 만족하는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Standardized remediation process for the soil contaminated with arsenic is insufficient due to characteristics of its anion-mobility and speciation changed by Eh-pH of soil. One of the well-known efficient remediation processes is the modified soil washing that particle separation process by only wa...

Keyword

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문제 정의

  • 따라서, 본 논문에서는 입경분리를 기본으로 하는 토양 세척공정 후 발생하는 탈수미세토에 FeS 및 H2O2(과산화수소)를 혼합하여 비소의 불용화 처리 방안을 연구하고, 불용화 된 탈수미세토를 대상으로 bentonite 및 cement의 첨가를 통한 매립지 차수재로서의 재활용 가능성을 평가하여 비소로 오염된 토양의 세척공정 부산물의 효율적인 처리방안을 제시하고자 한다.
  • 토양 내 물질 간 화학반응이 대부분 토양 수분을 통해서 일어남을 감안할 때(Wise et al., 2000) 비소의 용출 정도가 달라질 것으로 예상하여 불용화 반응에 필요한 최소함수율을 알아내고자 하였다. 각 실험에서는 FeS가 2% 혼합된 탈수미세토 10g(dry weight)을 사용하였으며, 함수율은 30~55%의 범위로 조절하여 24시간 동안 반응시켰다.
  • FeS는 탈수미세토와 혼합 시 Fe2+를 형성하고 최종적으로는 Fe3+에 의한 비소 불용화 반응을 일으키는 직접적인 영향인자로써 본 실험을 통해 경제성과 효율성을 고려한 최적의 FeS 혼합비를 도출하고자 하였다. 본 실험에서 사용된 탈수미세토에는 일정량의 H2O2(0.
  • , 2005). 따라서 H2O2의 주입량에 따른 비소 및 기타 중금속의 용출농도를 분석하여 H2O2 최적 주입량을 선정하고자 하였다. 본 실험에서는 앞서 수행된 실험의 결과를 반영하여 10g의 탈수미세토에 8%에 해당하는 FeS를 혼합하고 함수율을 50%로 조절한 후, H2O2 주입량을 달리하여 24시간 동안 진탕・반응시켰다.
  • 마지막으로, 상기 실험에서 도출된 함수율, FeS 혼합비, H2O2 주입량을 바탕으로 반응시간에 따른 비소 용출량의 변화를 알아봄으로써 비소 불용화에 필요한 최적 반응시간을 결정하고자 하였다.
  • 4가지 회분식 실험을 통하여 최적의 조건에서 불용화된 탈수미세토는 재활용을 위하여 시멘트와 벤토나이트의 비율을 Table 1과 같이 변화시키며 KS F 2312 방법에 준하여 다짐을 수행, 공시체를 성형하였다. 성형된 공시체는 일축압축강도(KS F 2328) 및 투수계수(KS F 2322)를 측정하여 국내 매립지 차수재에 필요한 강도 및 투수계수의 적합성 여부를 판단하고자 하였다. 또한, 차수재로서의 이용에 따른 불용화 및 재활용된 비소의 재용출 가능성을 알아보기 위하여 비소 항목에 대한 용출실험을 수행하였다.
  • , 1975). 때문에 본 연구에서는 불용화 후 재활용 배합안에 따른 비소의 재용출 정도를 측정하여 매립지 차수층으로서 사용 시 환경에 미칠 수 있는 영향에 대해 평가하고자 하였다. 그 결과 벤토나이트를 배합하여 28일 동안 재령한 공시체에서 불용화 이후 비소의 용출농도 보다 증가하는 경향을 나타내었으나, 증가량이 매우 적고 폐기물관리법의 용출시험 기준치 이하로 분석되어 탈수미세토의 불용화 후 매립지 내 차수층으로서의 재활용이 가능할 것으로 판단하였다(Table 5).
  • 본 연구에서는 비소로 오염된 토양을 대상으로 토양세척공법 적용 시 발생되는 공정폐기물인 탈수미세토를 처리하기위해 FeS 및 H2O2 혼합을 통한 비소의 불용화 및 재활용공정을 체계화하는 방안을 모색하고자 하였으며, 다음과 같이 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무엇을 통해 우리나라의 많은 지역이 비소 및 기타 중금속으로 오염된 것이 확인되었는가? 우리나라는 2005년부터 실시된 정부 주도하의 토양오염 정밀조사사업을 통해 많은 지역이 비소 및 기타 중금속으로 오염된 것이 확인되었다(The Ministry of Environment in Korea, 2008a; The Ministry of Environment in Korea, 2010). 그 중 비소는 지각 중의 자연부존 함량이 20번째로 많이 존재하는 원소로서, 광물・암석・퇴적물・토양에 널리 분포한다.
비소는 지각 중의 자연부존 함량이 몇 번째로 많이 존재하는 원소인가? 우리나라는 2005년부터 실시된 정부 주도하의 토양오염 정밀조사사업을 통해 많은 지역이 비소 및 기타 중금속으로 오염된 것이 확인되었다(The Ministry of Environment in Korea, 2008a; The Ministry of Environment in Korea, 2010). 그 중 비소는 지각 중의 자연부존 함량이 20번째로 많이 존재하는 원소로서, 광물・암석・퇴적물・토양에 널리 분포한다. 또한 토양 내 다른 대부분의 양이온성 금속들과는 달리 산소를 포함하는 다원자 음이온(Oxyanion)으로 존재하고, 토양의 pH 및 Eh 조건에 따라 상이한 화학종으로 변화하거나 그에 따라 다른 형태의 거동을 보이는 독성이 강한 원소 중의 하나이다(Kim et al.
비소의 특성은? 우리나라는 2005년부터 실시된 정부 주도하의 토양오염 정밀조사사업을 통해 많은 지역이 비소 및 기타 중금속으로 오염된 것이 확인되었다(The Ministry of Environment in Korea, 2008a; The Ministry of Environment in Korea, 2010). 그 중 비소는 지각 중의 자연부존 함량이 20번째로 많이 존재하는 원소로서, 광물・암석・퇴적물・토양에 널리 분포한다. 또한 토양 내 다른 대부분의 양이온성 금속들과는 달리 산소를 포함하는 다원자 음이온(Oxyanion)으로 존재하고, 토양의 pH 및 Eh 조건에 따라 상이한 화학종으로 변화하거나 그에 따라 다른 형태의 거동을 보이는 독성이 강한 원소 중의 하나이다(Kim et al., 2004; Pajuelo et al.
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참고문헌 (17)

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  2. Burbano, A. A., Dionysiou, D. D., Suidan, M. T., and Richardson, T. L. (2005), "Oxidation kinetics and effect of pH on the degradation of MTBE with Fenton reagent", Water Research, Vol.39, pp.107-118. 

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  4. Chung, I. J., Choi, Y. S., and Park, H. M. (1999), "Immobilization of Arsenic in Tailing using The Hydrogen-Peroxide", Journal of KoSES, Vol.4, No.3, pp.67-75. 

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  8. James, R. O., and Parks, G. A. (1975), "Adsorption of Zink (II) at the cinnaber (HgS/H2O) interface", Proc. of AAICHE Symp., Vol.71, pp.157. 

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  10. KoSSGE (2010), Soil Enviromental Engineering, 2nd Edition, Hyangmoonsa, pp.77-85. 

  11. Krause, E., and Ettel, V. A. (1989), "Solubilities and stabilities of ferric arsenate compounds", Hydrometallurgy, Vol.22, pp. 311-378. 

  12. Leist, M., Casey, R. J., and Caridi, D. (2000), "The management of arsenic wastes : problems and prospects", Journal of Hazardous Materials, B76, pp.125-138. 

  13. Pajuelo, E., Rodriguez-Llorente, I. D., Dary, and M., Palimares, A. J. (2008) "Toxic effects of arsenic on sinorhizobium-medicago sativa symbiotic interaction", Environmental Pollution, Vol.154, pp.203-211. 

  14. The Ministry of Environment in Korea (2008a), Investigation for Soil and Groundwater Pollution around Closed Mining Site, pp.4-9. 

  15. The Ministry of Environment in Korea (2008b), Waste Management Act, http://likms.assembly.go.kr/law/jsp/law/Main.jsp 

  16. The Ministry of Environment in Korea (2010), Korean Environment, pp.114-122. 

  17. Wise, D. L., Trantolo, D. J., Cichon, E. J., Inyang, H. I. and Stottmeister, U. (2000), Remediation Engineering of Contaminated Soils, 3rd Edition, Marcel Dekker, Inc., pp.83-94. 

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