[논문]유류오염토양 세척유출수내 미세토사의 효율적 제거방안에 관한 연구

윤세영; 최상일; 서용식; 류두현; 이재영

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윤세영 (광운대학교 환경공학과) , 최상일 (광운대학교 환경공학과) , 서용식 ((주)알파환경) , 류두현 (전주대학교 환경과학과) , 이재영 (서울시립대학교 환경공학부)

본 연구에서는 유류오염토양 세척유출수내 미세토사의 효율적 제거를 위한 최적의 방안 및 적용 운전 조건을 도출하고자 하였다. 응집제를 주입하지 않은 blank 실험결과, 광운대학교 토양 세척유출수는 pH 7～12의 범위에서 65～75%의 효율을 나타내었고, 우이천 하천퇴적 토양 세척유출수는 pH 7～11의 범위에서 30% 안팎의, pH 12에서는 70% 정도의 낮은 효율을 나타내었다. pH 13에서는 두 가지 세척유출수에서 각각 91%, 85%의 효율을 나타내었다. 응집ㆍ침전 실험 결과, 광운대학교 토양 세척유출수는 FeC13, alum, PAC을 적용하였을 때 대체로 99% 이상의 효율을 보였으나, PAM을 적용하였을 때는 pH 13에서만 약 95%의 효율을 보였을 뿐 pH 7～12의 범위에서는 50～70%의 낮은 효율을 보였다. 우이천 하천퇴적 토양 세척유출수는 alum과 PAC을 적용하였을 때 대체로 90% 이상의 효율을 나타내었으나, FeC13와 PAM을 적용하였을 때는 pH 13일 경우에서만 98%이상의 효율을 보였을 뿐 다른 pH조건에서는 대체로 60%이하의 효율을 보였다. 두 가지 세척유출수에 대하여 높은 효율을 보인 alum과 PAC의 경제성을 비교해본 결과 같은 양의 세척유출수를 응집처리 할 경우 PAC에 비하여 alum을 적용하였을 때 적은 비용이 소요되었다. 따라서 alum이 효율성과 경제성에서 가장 우수함을 알 수 있었다.

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문제 정의

특히 토양 내 미세토사의 함유량이 25% 이상일 경우에는 세척유출수내 미세토사의 과다 함유로 인하여 침전효율 저하 등이 발생하여 적용성에 제약이 따른다2)3). 따라서 본 연구에서는 미세토사의 함유량에 크게 구애됨이 없이 토양세척기법을 효율적으로 적용하기 위한 방안으로 세척유출수에 포함된 미세토사를 경제적으로 제거하기 위한 최적의 방안 및 적용 운전조건을 도출하고자 하였다.

제안 방법

5% 희석)을 세척유출수 대비 체적비로 1 〜5%까지 주입하였다. 응집제 용액 주입 후 1분간 급속교반(150rpm), 30분간 완속교반(50rpm)후 30분간 정체시킨 뒤 상등액의 탁도를 측정하였다.
응집제는 일반적으로 널리 사용되고 있는 무기응집제인 FeCl3, alum, PAC 및 고분자응집제인 PAM 을 사용하였다. 적정 응집제의 종류, 주입량 및 적용 pH를 선정하기 위하여 pH를 6〜13까지 변화시 키면서, 응-집제 용액(FeCI& alum, PAC은 10% 희석, PAM은 0.5% 희석)을 세척유출수 대비 체적비로 1 〜5%까지 주입하였다. 응집제 용액 주입 후 1분간 급속교반(150rpm), 30분간 완속교반(50rpm)후 30분간 정체시킨 뒤 상등액의 탁도를 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 토양은 서울특별시 노원구 월계동에 위치한 광운대학교 부지내의 토양과 부근의 우 이천에서 채취한 하천퇴적 토양을 디젤로 약 15, 000mg TPH/kg dry soil의 농도로 인공 오염시켜 실험에 사용하였다. 세척제는 계면활성제인 POE5와 POE”를 1:1의 비로 혼합하였으며 1% 농도로 적용하였다-a) 인공오염토양과 세척용액을 1:3(진탕비)으로 3시간 동안 교반한 후 상등액을 채취하여 세척유출수로 사용하였다.
본 연구에 사용된 토양은 서울특별시 노원구 월계동에 위치한 광운대학교 부지내의 토양과 부근의 우 이천에서 채취한 하천퇴적 토양을 디젤로 약 15, 000mg TPH/kg dry soil의 농도로 인공 오염시켜 실험에 사용하였다. 세척제는 계면활성제인 POE5와 POE”를 1:1의 비로 혼합하였으며 1% 농도로 적용하였다-a) 인공오염토양과 세척용액을 1:3(진탕비)으로 3시간 동안 교반한 후 상등액을 채취하여 세척유출수로 사용하였다.
응집제는 일반적으로 널리 사용되고 있는 무기응집제인 FeCl3, alum, PAC 및 고분자응집제인 PAM 을 사용하였다. 적정 응집제의 종류, 주입량 및 적용 pH를 선정하기 위하여 pH를 6〜13까지 변화시 키면서, 응-집제 용액(FeCI& alum, PAC은 10% 희석, PAM은 0.

성능/효과

4). PAC을 적용하였을 경우, 광운대학교 토양 세척유출수는 pH 11을 제외한 범위에서는 주입량에 관계없이 99% 이상의 높은 효율을 나타내었고, pH 11의 경우 주입량 1 〜3% 까지는 90% 이상의 효율을 나타내었으나 주입량이 증가함에 따라 효율이 급격히 낮아지는 현상을 보였다(Fig. 5). 우이천 토양 세척 유출수의 경우에는 pH 6~9의 범위에서 주입량에 상관없이 95% 이상의 효율을 보였으나, pH 10에서는 전체적으로 70% 안팎의 효율을 나타내었고, pH 11 과 pH 12에서는 주입량이 1%일 때 95% 이상의 효율을 나타내었지만 주입량이 증가하면서 효율은 현저하게 낮아졌다(Fig.
alum을 적용하였을 경우, 광운대학교 토양 세척유출수에 대해서는 pH 7-11 범위에서 99% 이상의 효율을 보였고, pH 12와 pH 13에서는 주입량이 증가함에 따라 효율이 높아짐을 알 수 있었다(Fig. 3). 우이천 토양 세척유출수의 경우, pH 7〜12에서는 대체로 95%정도의 고른 효율을 나타내었으며, pH 13에서는 주입량이 증가함에 따라 효율이 높아지다가 5%일 때 99% 이상의 수치를 나타내었다(Fig.
광운대학교 토양 세척유출수는 응집제를 첨가하지 않은 blank 실험 결과, pH 7〜12의 범위에서 65~ 75%, pH 13에서는 91%의 효율을 나타내었다. 우이천 하천퇴적 토양 세척유출수는 pH 7〜11의 범위 에서 30% 안팎의 낮은 효율을 보였으나, pH 12에서는 70%, pH 13에서는 85%의 효율을 나타내었다.
실험 결과 두 가지 대상 세척유출수에 alum과 PAC을 적용하였을 때 FeCl3, PAM에 비하여 상대적으로 효율이 우수하였고 이를 바탕으로 alum과 PAC의 적용에 소요되는 비용을 비교한 결과 alum이 보다 경제적이었다. 따라서 효율성과 경제성에서 alum이 가장 우수함을 알 수 있었다.
실험 결과 두 가지 대상 세척유출수에 alum과 PAC을 적용하였을 때 FeCl3, PAM에 비하여 상대적으로 효율이 우수하였고 이를 바탕으로 alum과 PAC의 적용에 소요되는 비용을 비교한 결과 alum이 보다 경제적이었다. 따라서 효율성과 경제성에서 alum이 가장 우수함을 알 수 있었다.
5). 우이천 토양 세척 유출수의 경우에는 pH 6~9의 범위에서 주입량에 상관없이 95% 이상의 효율을 보였으나, pH 10에서는 전체적으로 70% 안팎의 효율을 나타내었고, pH 11 과 pH 12에서는 주입량이 1%일 때 95% 이상의 효율을 나타내었지만 주입량이 증가하면서 효율은 현저하게 낮아졌다(Fig. 6).
7). 우이천 토양 세척유출 수에서는 pH가 높아짐에 따라 효율이 상승하는 추이를 보였으며, 특히 pH 7〜11의 범위에서는 30~ 60% 사이의 효율을 나타내었고, pH 12에서 80% 안팎, 그리고 pH 13에서는 98% 이상의 높은 제거효율을 나타내었다(Fig. 8).
광운대학교 토양 세척유출수는 응집제를 첨가하지 않은 blank 실험 결과, pH 7〜12의 범위에서 65~ 75%, pH 13에서는 91%의 효율을 나타내었다. 우이천 하천퇴적 토양 세척유출수는 pH 7〜11의 범위 에서 30% 안팎의 낮은 효율을 보였으나, pH 12에서는 70%, pH 13에서는 85%의 효율을 나타내었다.

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