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문제 정의
- 본 사업은 이러한 기술적/사회적 흐름에 발맞추어 유류에 오염된 지역을 대상으로 토양특성 자 료 및 적용 성 실험을 바탕으로 토양 세척공법의 주요 설계인자를 산출하고 이를 공정에 반영하여 성공적으로 복원 완료 한 사례이다.
제안 방법
- 대상 부지의 적용기술인 세척공법의 설계시 중요한 영향을 미치는 토양의 물리화학적 특성(토양입경분포 등), 세척진탕비, cut off size에 따른 세척효율 및 세척장치의 설계인자를 도출하기 위하여 고농도로 오염된 지역을 대상으로 적용 성 실험을 실시하였다.
- 상기 결과를 바탕으로 세척공법의 중요한 인자인 세척진탕비, cut off size를 결정하기 위하여 적용성 시험을 실시하였다. 진탕비의 경우 오염토양과 세척토양의 무게비로 1:1 ~ 1:4까지 적용하고 Jar Tester를 이용하여 300 rpm, 10분간 진탕 후 세척 효율을 비교하였다.
- 설치된 세척장치는 처리 용량이 15m3/hr로 오염토양을 투입하는 투입부, 투입된 토양을 세척하는 세척 파트, 세척폐수를 재활용하기 위한 폐수처리장치, 세척분리된 응집슬러지를 처리하는 탈수장치 등 4개의 Part로 구분된다. 세척장치는 유류저장탱크지역 내에 설치되어 세척 대상 토 및 세척 완료된 토양의 이송거리를 짧게 하였으며, 세척 완료된 토양의 경우 현장에서 그 농도를 측정하여 굴토된 지역에 바로 되메울 수 있도록 하였다. (Fig.
- 위의 적용 성 실험 결과를 적용하여 세척장치를 설계하여 현장에 설치하였다. 설치된 세척장치는 처리 용량이 15m3/hr로 오염토양을 투입하는 투입부, 투입된 토양을 세척하는 세척 파트, 세척폐수를 재활용하기 위한 폐수처리장치, 세척분리된 응집슬러지를 처리하는 탈수장치 등 4개의 Part로 구분된다.
- 이에 대상 부지 내 오염토양의 굴토가 가능하며, 복원시스템을 별도로 설치할 수 있는 여유부지가 있어 굴토 후 부지 내 처리하는 방법을 선택하였으며, 유류저장지역이라는 특성을 감안하여 짧은 시간에 고효율의 처리 능력을 가지며 경제성이 높은 세척공법을 선택하여 적용하였다.
- 진탕비 결과를 바탕으로 토양내 효율적인 TPH 제거를 위한 cut-off size 및 체류시간을 결정하고자 Jar Tester를 이용하여 진탕비 1:2 (토양: 세척수), 300 rpm, 10분~ 30분간 진탕한 후 세척된 토양에 대하여 체분리를 한 다음 입경 범위별(3nm 이상, 3 ~ 0.075mm, 0.075mm 이하)로 TPH 농도를 분석하였다.
대상 데이터
- 0m는 실트질 모래층, 그 이하는 불투수층인 점토층이 존재하고 있어 2m 하부로는 더 이상의 오염 확산이 진행되지 않은 것으로 파악되었으며, 과거 해안을 매립했던 지역이라 지역적으로 점토층이 존재하는 깊이가 약간은 불규칙적으로 나타났다. 대상 부지의 오염 현황은 Fig. 1에서와 같이 의 유류저장지역을 중심으로 깊이 2.0m까지 오염이 나타났으며 지하 유폐수 라인을 따라 수평적으로 확산되었고, 일부 출하대 및 펌프 스테이션 지역의 경우 점토층이 나타나는 3.0m 깊이까지 오염이 수직 확산된 것으로 나타났다.
- 복원대상 지역은 I시에 위치한 00저유소이며 유류저장탱크의 overflower 사고 및 노후화된 유폐 수라인의 누출로 경유와 등유 등의 유류에 의하여 비포화대가 오염된 지역이다. 2004년 3월에 실시한 정밀조사 결과, 지하수위는 지표하 1.
이론/모형
- 075mm가 적합한 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 향후 세척장치의 설계 시 세척토양의 입경 분리를 위하여 적용되는 하이드로싸이클론의 설계에 반영하였다. (Fig.
성능/효과
- 3m, 에존재하였으며 지하수의 흐름은 동에서 서쪽으로 흐른다. 대상 부지의 지질구조는 표층에서~ 2.0m는 실트질 모래층, 그 이하는 불투수층인 점토층이 존재하고 있어 2m 하부로는 더 이상의 오염 확산이 진행되지 않은 것으로 파악되었으며, 과거 해안을 매립했던 지역이라 지역적으로 점토층이 존재하는 깊이가 약간은 불규칙적으로 나타났다. 대상 부지의 오염 현황은 Fig.
- 대상 시료의 물리적 특성을 분석한 결과 토양 pH 7 ~ 8, 수분 함량 13 ~ 17%, 유기물 함량은 1.5% 이하, 비중은 약L3, 입도분포는 자갈질(2mm 이상), 모래질(2 ~ 0.075mm), 실트 및 점토질 (0.075mm 이하)의 비율이 평균 11.4, 71.3, 17.3%로 분석되었으며, 입자가 전체적으로 골고루 분포하는 것으로 나타나 세척공법을 적용하기에 적합한 것으로 판단되었다.
- 또한 토양 입경별 평균 오염부하량을 측정한 결과 오염토양의 TPH 평균 농도가 5, 500 ~ 6, 200 ppm 이었을 경우 자갈질, 모래질, 실트 및 점토질입자의 오염농도는 450 ~ 750 / 3, 700 ~ 4, 800 / 12,000 ~ 15,000 ppm 정도로 나타나 많은 오염물질이 실트질이하에 분포하고 있음을 알 수 있었다. (Fig.
- 먼저 체류시간에 따른 세척 효율 시험 결과 세척시간을 20분 이상 증가하여도 세척 효율은 큰 차이를 보이지 않아 적정 체류시간은 20분으로 설정하였으며 (Fig. 5 참조), 세척시간 20분 이후에서 세척토사의 입경범위별 TPH 농도를 분석한 결과 0.075mm 이상의 입경에서는 복원 목표 농도인 800ppm보다 낮은 농도인 600ppm 정도를 나타냈으나, 0.075mm 이하의 입경에서는 토양오염 우려기준을 상회하는 농도분포를 나타내어 최적의 cut-off size는 0.075mm가 적합한 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 향후 세척장치의 설계 시 세척토양의 입경 분리를 위하여 적용되는 하이드로싸이클론의 설계에 반영하였다.
- 2과 같이 TPH 오염운의 농도 분포는 최고 오염농도 29, 995ppm, 평균 농도 3, 152 ppm으로써 복원 목표로 설정된 800ppm을 초과하는 오염토양량은 12, 225m3이었으며, 이 중 800 ~ 5,000 ppm 오염 토양의 분포가 전체 오염토양의 65% 정도를 차지하고 있다. 상기 오염 분포도를 바탕으로 대표적인 지역에 대한 오염토양의 생물학적, 물리화학적 특성을 조사한 결과, 과거 해안을 매립한 특성에 기인하여 염소이온의 농도가 높아(평균 5,000ppm 이상) 생물학적인 복원방법은 적용이 어려운 것으로 판단되었으며, 대상 부지의 지하수위가 높아 In-Situ 공법을 적용할 경우 지하수를 제어해야 하는 문제가 생겨 복원공법의 선정 과정에서 제외하였다.
- 진탕비의 경우 오염토양과 세척토양의 무게비로 1:1 ~ 1:4까지 적용하고 Jar Tester를 이용하여 300 rpm, 10분간 진탕 후 세척 효율을 비교하였다. 실험 결과 진탕비를 1:2 이상 증가하여도 세척 효율은 큰 차이를 보이지 않아 세척 장치의 효율적 적용과 원활한 운전관리 및 경제성을 위한 최적 진탕비는 1:2가 적합한 것으로 나타났다. (Fig.
- 이러한 결과로 볼 때보다 정확한 적용 성 실험에 의한 각 장치의 설계인자도출을 통해 세척장치를 설계함으로써 세척장치의 효율 및 경제성을 좌우함을 알 수 있었으며, 본 복원 공정 또한 토양의 특성 및 현장여건을 감안한 설계/시공/운전을 통하여 성공적으로 과업을 완료할 수 있었다.
- 장치 설치 후 시운전을 거쳐 실가동결과 일일 세척장치로 투입되는 대상 토의 오염 농도의 변화에 비해 세척 완료된 토양의 잔류 TPH 농도는 복원 목표 기준인 800ppm보다 훨씬 낮은 평균 150 ~ 280 ppm으로 거의 변화가 없었으며 (Fig. 8 참조), 앞서 감안된 cut off size의 선정으로 인한 배출슬러지 또한 초기 예상치는 17% 수준이었으나 최종 배출되어 처리된 량은 전체 오염토양의 13%로 많은 양을 감소시킬 수 있었다.
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