[논문]농축산저수지 오염퇴적토의 토양정화기술에 대한 적용성 연구

정재윤; 장윤영

doi:10.14249/eia.2020.29.3.157

농축산저수지 오염퇴적토의 토양정화기술에 대한 적용성 연구
A Study on the Applicability of Soilremediation Technology for Contaminated Sediment in Agro-livestock Reservoir 원문보기

환경영향평가 = Journal of environmental impact assessment, v.29 no.3, 2020년, pp.157 - 181

초록
AI-Helper

하천, 호소 및 해양항만의 퇴적물은 수계로 배출된 오염물질의 종착점이면서 동시에 지속적으로 오염물질을 수계로 배출하는 오염원(source)으로 작용한다. 지금까지 오염퇴적물은 육상매립 또는 해양투기해왔던 것이 현실이었다. 하지만 육상매립은 고 비용, 해양투기는 런던협약으로 인해 전면 금지되었다. 따라서 본 연구에서는 대상부지인 왕궁축산단지의 오염퇴적토를 대상으로 토양정화방법을 적용하여 연구하였다. 토양정화방법은 해외 적용사례와 국내 처리 가능한 적용기술을 선별하여 전처리, 퇴비화, 토양세척, 동전기, 열탈착을 적용하였다. 오염특성파악을 위한 대상 부지 조사결과 수질은 용존산소(Disolved Oxigen, DO), 부유물질(Suspended Solid, SS), 화학적산소요구량(Chemical Oxygen Demand, COD), 총질소(Total Nitrogen, TN), 총인(Total Phosphorus, TP) 이 방류수 수질기준을 초과하였고 특히 SS, COD, TN, TP는 기준을 수십 배에서 수백 배 초과하였다. 토양은 돼지사료의 성장을 촉진하는 구리, 아연의 농도가 높게 나타났으며, 카드뮴이 토양환경보전법 기준치 1지역을 상회하였다. 전처리기술은 하이드로사이클론을 활용하여 입도분리를 실시하였으며, 미세토양이 80% 이상 분리되어 선별효율이 높게 나타났다. 퇴비화는 유기물 및 석유계 총 탄화수소(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH) 오염토양을 대상으로 실시하였으며, TPH는 우려기준 이내로 처리되었고, 유기물의 경우 대장균이 높게 분석되어 70℃에서 퇴비화 최적조건을 적용하여 비료규격을 만족하였으나 비료규격에 비하여는 유기물함량이 낮게 분석되었다. 토양세척은 연속추출시험결과 Cd는 미세토에서 5단계인 잔류성(Residual)물질이 확연하게 존재하였고 Cu 및 Zn은 오염분리가 쉬운 이온교환성(1단계), 탄산염(2단계), 철/망간산화물(3단계)의 함량이 대부분을 차지했다. 산용출과 다단세척을 단계별로 적용결과 염산, 1.0M, 1:3, 200rpm, 60min이 최적 세척인자로 분석되었으며 다단세척실험결과 오염 퇴적토는 대부분 1단에서 토양환경보전법 우려기준을 만족하는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구의 적용성 시험결과 중금속오염이 높은 오염토는 전처리 후 토양세척을 적용하여 처리토를 골재로 활용하고, 유기물 및 유류 오염토는 퇴비화를 적용하여 오염물질과 대장균을 사멸한 후 부숙토로 사용하는 것이 효율적임을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Sediments from rivers, lakes and marine ports serve as end points for pollutants discharged into the water, and at the same time serve as sources of pollutants that are continuously released into the water. Until now, the contaminated sediments have been landfilled or dumped at sea. Landfilling, however, was expensive and dumping at sea was completely banned due to the London Convention. Therefore, this study applied contaminated sedimentation soil of 'Royal Palace Livestock Complex' as soil purification method. Soil remediation methods were applied to pretreatment, composting, soil washing, electrokinetics, and thermal desorption by selecting overseas application cases and domestically applicable application technologies. As a result of surveying the site for pollutant characteristics, Disolved Oxigen (DO), Suspended Solid (SS), Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (TN), and Total Phosphorus (TP) exceeded the discharged water quality standard, and especially SS, COD, TN, and TP exceeded the standard several tens to several hundred times. Soil showed high concentrations of copper and zinc, which promote the growth of pig feed, and cadmium exceeded 1 standard of Soil Environment Conservation Act. In the pretreatment technology, hydrocyclone was used for particle size separation, and the fine soil was separated by more than 80%. Composting was performed on organic and Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) contaminated soils. TPH was treated within the standard of concern, and E. coli was analyzed to be high in organic matter, and the fertilizer specification was satisfied by applying the optimum composting conditions at 70℃, but the organic matter content was lower than the fertilizer specification. As a result of continuous washing test, Cd has 5 levels of residual material in fine soil. Cu and Zn were mostly composed of ion exchange properties (stage 1), carbonates (stage 2), and iron / manganese oxides (stage 3), which facilitate easy separation of contamination. As a result of applying acid dissolution and multi-stage washing step by step, hydrochloric acid, 1.0M, 1: 3, 200rpm, 60min was analyzed as the optimal washing factor. Most of the contaminated sediments were found to satisfy the Soil Environmental Conservation Act's standards. Therefore, as a result of the applicability test of this study, soil with high heavy metal contamination was used as aggregate by applying soil cleaning after pre-treatment. It was possible to verify that it was efficient to use organic and oil-contaminated soil as compost Maturity after exterminating contaminants and E. coli by applying composting.

주제어

표/그림 (39)

표 Table 1. A Study on the Restoration of Contaminated dredge sediment (USEPA 2005)
그림 Figure 1. Present and Peripheral Condition of Site.
표 Table 2. Emissions contaminants by living environment basin
표 Table 3. Remediation technology for each contaminant
표 Table 4. Technology Selection of contaminated dredge sediment
그림 Figure 2. Sampling position.
표 Table 5. Water quality analysis method and measuring equipment
그림 Figure 3. Microbial Efficiency Evaluation Experiment in Petri Dish.
표 Table 6. Conditions of decomposition efficiency evaluation experiment
그림 Figure 4. Microbial efficiency evaluation experiment in aluminum box.
그림 Figure 5. Temperature Variation by Decomposition Phase.
그림 Figure 6. Composting Experiment.
표 Table 7. Compost Optimization
표 Table 8. Continuous Extraction Analysis Method to Determine Heavy Metal Presence Form (Kim et al. 2009)
표 Table 9. Soil Washing Experimental Conditions
표 Table 10. Analysis of Water Quality Results
표 Table 11. Analysis of soil Quality Results
표 Table 11. Continued
그림 Figure 7. Result of soil survey.
그림 Figure 8. Comparison of Heavy Metal Concentrations in Sediments by Overseas Sediment Management Act.
표 Table 12. Heavy Metal Standards in Sediments According to the Sediment Management Act by Country (unit : mg/kg)
그림 Figure 9. Pre-treatment technology site view.
그림 Figure 10. Identification of microbial strain.
표 Table 13. Pre-treatment Technology Results
표 Table 14. *16S rRNA gene Analysis of Results
표 Table 15. TPH residual concentration and treatment efficiency in soil after 11 days
표 Table 16. TPH residual concentration and treatment efficiency in soil after 15 days
표 Table 17. Initial Sample Analysis Results
표 Table 18. Composting Experiment Conditions
표 Table 19. Composting Experiment Result
표 Table 20. Analysis of weight ratio and pollution degree by particle size by wet sieve analysis
그림 Figure 11. Contents of Cu, Zn (left) and Cd (right) for each particle diameter.
그림 Figure 12. XRD Analysis Result.
그림 Figure 13. Grain Contents (Left) and Presence Morphology (Right) for Cu (Top), Zn (Medium) and Cd (Bottom).
그림 Figure 14. Extraction amount of heavy metals (Cu, Zn, Cd) to sulfuric acid, phosphoric acid and hydrochloric acid as washing solvent.
그림 Figure 15. Extraction Efficiency According to the Experimental Conditions (Cu, Zn, Cd).
그림 Figure 16. Extraction Efficiency of Heavy Metals (Cu, Zn, Cd) According to Washing Frequency.
표 Table 21. Result of Selection of Optimum Condition for Soil washing
그림 Figure 17. Method for remediation of contamination Sediments.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	오랜 시간 동안 퇴적된 토사가 물 관리에 주는 영향은?	하천, 호소 및 해양항만의 퇴적물은 수계로 배출된 오염물질의 종착점이면서 동시에 지속적으로 오염물질을 수계로 배출하는 오염원(source)으로 작용한다. 오랜 시간 동안 퇴적된 토사는 홍수 시 하천의 통수 능력을 저해하거나 호소의 저수량을 낮추는 등 물 관리에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 지표면에서 탈착되어 수체로 유입된 입자성 물질(토사)은 영양염류, 중금속, 유기물질 등과 흡착되어 하천과 호소로 유입되어 흘러가거나 정체되면서 결합하여 침전물을 형성하고 중력에 의해 수체 바닥에 퇴적된다.
	오염퇴적물은 무엇인가요?	퇴적물은 육지로부터 유입되어 호소, 하천, 해양 등의 수저에 쌓이는 모래, 점토, 유기물질, 광물질을 통칭한다. 퇴적물이 수서 생물 혹은 국민건강에 악영향을 미칠 수 있는 농도 이상의 중금속, 다환방향족 탄화수소(PAHs), 유기염소계 농약, 폴리클로리네이티드비페닐(PCBs) 등의 유해화학물질을 포함하는 경우 오염퇴적물이라 일컫는다(EPA 1993). 일반적으로 유기물 및 인 등의 영양염류를 많이 포함하여 부영양화를 발생시켜 수질악화의 원인이 된다.
	농업 및 축산 유역의 오염퇴적토에서 고려해야할 항목은?	우선 생활환경 유역은 퇴적물에 영향을 미치는 인자는 인구가 있을 것이다. 농업 및 축산 유역은 BOD(Biochemical Oxygen Demand), N, P 등의 유기성 오염부하량이 상대적으로 높아 퇴적물 역시 유기오염에 대한 우선 처리가 필요할 것이며, 공업지역의 경우 점오염원인 동시에 비점오염원으로서 우수에 유출된 중금속 및 유해화학물질 등이 하천 하류 또는 항만해역에 퇴적된다.

참고문헌 (11)

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동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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