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논문 상세정보

자력선별과 토양세척법을 연계하여 금속폐기물과 TPH로 복합 오염된 토양 동시 정화

Soil Washing Coupled with the Magnetic Separation to Remediate the Soil Contaminated with Metal Wastes and TPH

초록

금속 폐기물과 TPH(total petroleum hydrocarbon: 석유계 총탄화수소)로 복합 오염된 토양을 정화하기 위하여 자력선별법을 연계한 토양세척 배치실험을 실시하였다. 오염토양의 아연과 TPH 농도는 각각 1743.3 mg/kg과 3558.9 mg/kg으로 심하게 오염되어 있었으며, 아연, 납, 구리, TPH 항목들이 '2지역 토양오염우려기준'(정화목표)을 초과하였다. 중금속 제거를 위해 1차 산세척을 실시하였으나 납과 아연은 산세척 후에도 '2지역 토양오염우려기준'을 초과하였으며, 2차 연속 세척에 의해서 아연과 납의 제거효율은 각각 8 %와 5 % 증가에 그쳐, 정화목표에 도달하지 못하였다. 오염토양의 중금속 초기농도를 줄이고 세척 효과를 높이기 위하여 세척 전 미세입자(직경 < 0.075 mm)를 선별하였으며, 오염토양의 4.1 %가 분리되었다. 미세입자 선별만으로 오염토양의 초기 아연과 납 농도는 1256. 3 mg/kg(27.9 % 감소)과 325.8 mg/kg(56.3 % 감소)으로 감소하였으나, 미세입자 선별 후 오염토양을 1차 세척한 결과 아연 농도가 '2지역 토양오염우려기준'보다 높게 나타나, 이를 만족시킬 수 있는 추가 제거방법이 필요하였다. 본 토양이 무분별한 금속폐기물 투기에 의해 오염되었다는 사실로부터, 미세입자 선별의 대안으로 자력선별법을 적용하였으며, 토양의 16.4 %가 자력선별에 의해 제거되었다. 자력선별 후 오염토양의 아연과 납 농도는 637.2 mg/kg (63.4 % 감소)과 139.6 mg/kg (81.5 % 감소)로 감소하여, 1회 토양세척과 미세입자 선별에 의한 중금속 제거 효과보다 높았다. 자력선별 후 오염토양을 산용액으로 1차 세척한 결과, 오염토양 내 모든 중금속과 TPH농도가 '2지역 토양오염우려기준'이하로 낮게 유지되어, 본 오염토양과 같이 금속폐기물을 많이 함유하고 있는 토양의 경우 자력선별법을 연계한 토양세척에 의해 중금속과 TPH를 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

Abstract

Batch experiments for the soil washing coupled with the magnetic separation process were performed to remediate the soil contaminated with metal and oil wastes. The soil was seriously contaminated by Zn and TPH (total petroleum hydrocarbon), of which concentrations were 1743.3 mg/kg and 3558.9 mg/kg, respectively, and initial concentrations of Zn, Pb, Cu, and TPH were higher than the 2nd SPWL (soil pollution warning limit: remediation goal). The soil washing with acidic solution was performed to remove heavy metals from the soil, but Pb and Zn concentration of the soil maintained higher than the 2nd SWPL even after the soil washing with acidic solution. The 2nd soil washing was repeated to increase the Pb and Zn removal efficiency and the Zn and Pb removal efficiencies additionally increased by only 8 % and 5 %, respectively, by the 2nd soil washing (> 2nd SPWL). The small particle separation from the soil was conducted to decrease the initial concentration of heavy metals and to increase the washing effectiveness before the soil washing and 4.1 % of the soil were separated as small particles (< 0.075 mm in diameter). The small particle separation lowered down Zn and Pb concentrations of soil to 1256.3 mg/kg (27.9 % decrease) and 325.8 mg/kg (56.3 % decrease). However, the Zn concentration of soil without small particles still was higher than the 2nd SPWL even after the soil washing, suggesting that the additional process is necessary to lower Zn concentration to below the 2nd SPWL after the treatment process. As an alternative process, the magnetic separation process was performed for the soil and 16.4 % of soil mass were removed, because the soil contamination was originated from unreasonable dumping of metal wastes. The Zn and Pb concentrations of soil were lowered down to 637.2 mg/kg (63.4 % decrease) and 139.6 mg/kg (81.5 % decrease) by the magnetic separation, which were much higher than the removal efficiency of the soil washing and the particle separation. The 1st soil washing after the magnetic separation lowered concentration of both TPH and heavy metals to below 2nd SPWL, suggesting that the soil washing conjugated with the magnetic separation can be applied for the heavy metal and TPH contaminated soil including high content of metal wastes.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
토양오염원
토양오염원에는 무엇이 있는가?
유류와 염화용제와 같은 유기오염물과 방사성 핵종을 포함한 중금속으로 분류

우리나라의 경우 부산시 문현동 군부대 부지를 시작으로 2000년대 초반부터 토양오염 부지 정화 사업이 진행되어왔다. 토양오염원은 크게 유류와 염화용제와 같은 유기오염물과 방사성 핵종을 포함한 중금속으로 분류할 수 있으며, 오염원에 따라 서로 다른 토양정화 방법을 적용하게 된다. 국내 유기물 오염토양의 대부분은 유류에 기인한 것으로, 군부대와 정유공장, 산업 단지 주변의 유류 저장소와 주유소 주변 등이 국내 유류 오염부지를 차지하는데, 오염부지 정화를 위한 오염대상물질은 유류오염원의 분자량 및 휘발성에 따라 가솔린 성분인 BTEX, 디젤, 벙커유 등으로 분류되며, 정화방법에 대한 연구도 주로 이러한 유종을 제거하는데 집중되어왔다(MOE, 2010; KEITI, 2015).

토양세척법
토양세척법이란?
적절한 세척액을 사용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 용존상으로 변화시켜 처리하는 공법

토양세척법은 적절한 세척액을 사용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 용존상으로 변화시켜 처리하는 공법이다. 세척액은 오염물질을 토양으로부터 분리 또는 용해시키는 역할을 하는 추출용매로, 계면의 자유에너지를 낮추고 계면의 성질을 현격히 변화시켜 물에 대한 용해도를 증가시키기 위하여 사용된다.

토양세척법
토양세척법에서 세척액의 역할은 무엇인가?
세척액은 오염물질을 토양으로부터 분리 또는 용해시키는 역할을 하는 추출용매로, 계면의 자유에너지를 낮추고 계면의 성질을 현격히 변화시켜 물에 대한 용해도를 증가시키기 위하여 사용된다.

토양세척법은 적절한 세척액을 사용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 용존상으로 변화시켜 처리하는 공법이다. 세척액은 오염물질을 토양으로부터 분리 또는 용해시키는 역할을 하는 추출용매로, 계면의 자유에너지를 낮추고 계면의 성질을 현격히 변화시켜 물에 대한 용해도를 증가시키기 위하여 사용된다. 중금속 오염토양의 경우 실트/점토(0.

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