초록 ▼

통합형 복원시스템의 오염원 처리기술은 염소계 유기용제와 중금속을 처리할 수 있는 분해성 고형화/안정화(degradative solidification /stabilization, DS/S) 공정화이다. 시멘트와 Fe(II)를 매질로 하여 염소계 유기용제 및 Cr(VI)으로 오염된 토양을 처리하는 DS/S 공정을 성공적으로 개발하기 위하여 회분식 실험과 현장에서 적용되어질 DS/S semi pilot 실험을 실시하였다. TCE가 환원적으로 탈염소 화되는 반응의 분해 동력학을 회분식 슬러리 실험을 통하여 고찰하였으며, Fe(II)의 농

통합형 복원시스템의 오염원 처리기술은 염소계 유기용제와 중금속을 처리할 수 있는 분해성 고형화/안정화(degradative solidification /stabilization, DS/S) 공정화이다. 시멘트와 Fe(II)를 매질로 하여 염소계 유기용제 및 Cr(VI)으로 오염된 토양을 처리하는 DS/S 공정을 성공적으로 개발하기 위하여 회분식 실험과 현장에서 적용되어질 DS/S semi pilot 실험을 실시하였다. TCE가 환원적으로 탈염소 화되는 반응의 분해 동력학을 회분식 슬러리 실험을 통하여 고찰하였으며, Fe(II)의 농도, Fe(Ⅲ)의 첨가, pH, 초기TCE 농도, TCE와 PCE 분해속도, 분해부산물 등의 TCE의 분해 동력학에 미치는 영향을 알아보았다. 또한, Fe(II)을 포함하고 있는 시멘트슬러리 내에 주입된 Cr(VI)의 제거동력학과 시멘트 수화체의 수용액내 Cr(VI) 제거기작 규명을 규명하였다. 회분식 실험 결과를 바탕으로 현장에서 적용되어질 DS/S 시스템을 1/10 정도로 축소시킨 semi pilot 시스템을 설계하였다. 제작된 DS/S 그라우팅 장치를 이용하여 80 mg/kg TCE와 40 mg/kg Cr(VI)로 오염된 토양에 시멘트/Fe(Ⅱ)을 주입하여 mixing한 후, 40일간 DS/S 반응을 통해 양생 시간에 따라 샘플링한 후 분석하여 오염원의 처리 정도를 확인하였다.
복합 오염된 지하수를 처리하기 위한 hybrid PRB를 개발하기 위해 Fe(II) PRB, 생물학적 PRB, 수착성 PRB의 반응매질을 개발하고 이들의 제거효율과 최적 운전조건을 도출하기 위한 회분식ㆍ칼럼ㆍpilot 실험을 실시하였다. 먼저 전로슬래그, 고로슬래그, 시멘트, Fe(II)의 적절한 조합으로 이루어진 Fe(II) PRB 시스템의 TCE 처리에 적합한 반응매질을 개발하고 최적의 조합을 만들기 위한 회분식 실험을 실시하였고, TCE의 연속적인 분해능을 살펴보기 위한 칼럼 실험도 실시하였다. 생물학적 PRB는 슬러지로부터 분리된 미생물을 이용하여 회분식 실험을 통해서 초기 질산성질소 농도의 영향, pH의 영향 등을 조사하고, 황탈질 반응의 kinetic을 규명하였다. 칼럼실험을 통해서 생물학적 PRB의 적용 가능성을 평가하였으며, 수리동역학적 및 물질이동이 포함된 수학적 모형을 개발하였고, pilot 실험 장치를 이용한 예비 실험에서는 실제 지하수를 유입하면서 장기 운전영향을 파악하였다. 그리고 유기오염물질인 TCE와 중금속인 Cr(VI)을 동시에 저감하기 위하여 수착성 매질을 찾아내고 이의 효율을 검증하기 위한 회분식 실험과 칼럼실험을 수행하였고, 이들의 탈착실험도 실시하여 탈착여부도 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 Fe(II) PRB, 생물학적 PRB, 수착성 PRB의 최적 운전조건을 바탕으로 복합 오염물질의 처리를 위해 두 가지 매질을 직렬로 연결한 serial barrier pilot 시스템을 이용하여 두 가지의 hybrid PRB 실험을 수행하였다.

Abstract ▼

Degradative solidification/stabilization(DS/S) is a new technology which enhances removal mechanisms of contaminants over the physicochemical immobilization mechanisms provided by conventional cement-based S/S. DS/S can be applied to remove chlorinated hydrocarbons and to immobilize heavy metals, si

Degradative solidification/stabilization(DS/S) is a new technology which enhances removal mechanisms of contaminants over the physicochemical immobilization mechanisms provided by conventional cement-based S/S. DS/S can be applied to remove chlorinated hydrocarbons and to immobilize heavy metals, simultaneously in contaminated soils. A DS/S system using cement/Fe(II) was investigated to assess its effectiveness in degrading the trichloroethylene(TCE). Batch reactors were used to measure kinetics of reductive dechlorination of TCE in both slurry and solid phases. Pilot test was conducted using a DS/S grouting equipment. An optimum dose of Fe(II) was determined on a basis of ratio of rate constants over Fe(II) doses. Also, the pilot test could remove 90% TCE in less than 40 days.
A hybrid permeable reactive barrier(hybrid PRB) composed of Fe(II) PRB, biological PRB and sorptive PRB was investigated to treat groundwater with multiple contaminations. We performed batch, column and pilot tests to determine removal rates and design parameters of each PRB media, and operated two hybrid PRB systems with pilot-scale barriers in series. The best composition of Fe(II) PRB was 70% slag and 30% cement paste with 100 mM Fe(II), in which the half life of 0.25 mM TCE was 6.1 hrs. Data from the column test suggested that TCE was not detected in the effluent from the column until the 8 pore volume(PV). The biological PRB used autotrophic denitrifiers with sulfur and limestone to remove nitrate from ground water. Nitrate ranging from 30 to 60 mg-N/L was almost completely removed at hydraulic retention time of 12 hrs. The highest removal was 90～97% at pH 7～8. Pilot test results showed that nitrate in ground water could be successfully removed with the biological PRB. The media of sorptive PRB was black shale that could adsorb Cr(VI) and TCE simultaneously. The sorption capacity of Cr(VI) was determined with the pH of the solution and surface area of the black shale. The pilot test of the hybrid PRB system with the combination of Fe(II) and biological PRB showed multiple contaminations could be removed in ground water. Nitrate could be treated below 10 mg/L and Cr(VI) was treated down to 0.05 mg/L. TCE in all cases was degraded below 0.001 mg/L. The hybrid PRB system with a proper combination of PRBs could remediate ground water with multiple contaminations.

목차 Contents

• 통합형 복원시스템 설계 지침서...1
• 표지...76
• 최종보고서 제출서...77
• 제출문...78
• 요약문...79
• SUMMARY...83
• CONTENTS...84
• 목차...85
• 표목차...86
• 그림목차...87
• 제1장 서론...91
• 제1절 연구개발의 필요성...91
• 제2절 통합형 복원시스템의 개요...92
• 제2장 국내외 기술개발 현황...97
• 1. 국외...97
• 2. 국내...98
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...99
• 제1절 오염원 처리기술...99
• 제2절 하이브리드 PRB 처리기술...138
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...206
• 제1절 연구개발목표...206
• 제2절 대외기여도...212
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...214
• 제6장 참고문헌...215
• (첨부) 자체평가의견서...218
• (첨부) 기술개발성과 확약서...219
• (첨부) 연구결과 활용계획서...220
• (첨부) 보고서 초록...222