초록 ▼

Ⅳ.연구개발결과
1.연안어장 준설퇴적물의 물리화학적 특성 및 유/무기 오염도 조사
진해만 인근에 위치한 연구 대상 피조개 양식어장 2개 지점에서 채취한 퇴적물의 물리ㆍ화학적 기초 성상을 평가한 결과 채취한 준설 퇴적물은 유기오염물의 함량이 높고 Cd과 Cr에 의해 크게 오염되어 있는 것으로 평가되었다. 준설퇴적물의 입자표면은 거칠고 다공질 이었으며, 준설퇴적물의 주성분은 SiO₂이었으며, Al, Si, Fe, Na를 포함하는 Mg₃Fe(SiO₄)₂

Ⅳ.연구개발결과
1.연안어장 준설퇴적물의 물리화학적 특성 및 유/무기 오염도 조사
진해만 인근에 위치한 연구 대상 피조개 양식어장 2개 지점에서 채취한 퇴적물의 물리ㆍ화학적 기초 성상을 평가한 결과 채취한 준설 퇴적물은 유기오염물의 함량이 높고 Cd과 Cr에 의해 크게 오염되어 있는 것으로 평가되었다. 준설퇴적물의 입자표면은 거칠고 다공질 이었으며, 준설퇴적물의 주성분은 SiO₂이었으며, Al, Si, Fe, Na를 포함하는 Mg₃Fe(SiO₄)₂, Fe₃Al₂(SiO₄)₃,KFeO₂,FeAl₂O₄,Na₂ZnSiO₄,NaAlSiO₄ 등의 광물질을 함유하고 있는 것으로 평가되었다.
2.연안어장 준설퇴적물의 유기물질의 처리 및 안정화/숙성
준설퇴적물 시료에 함유된 유기오염물의 주요성분은 셀룰로스(2%),헤미셀룰로스(27%), 총당(3%),지질(13%)은 등으로 평가되었다. 준설퇴적물에 함유된 유기물의 생분해도는 퇴비등의 식종과 초음파 조사에 의해 향상시킬 수 있었으며,호기성 액상안정화방법에 의해 효과적으로 처리할 수 있는 것으로 평가되었다. 연속공정을 이용한 유기물의 안정화실험에서 SCOD의 70% 이상을 제거하기 위한 적정 수리학적 체류시간은 2일정도로 평가되었다.
3.준설퇴적물에 함유된 중금속처리 기술 및 폐수처리
준설퇴적물에 함유된 중금속을 제거하기 위한 생물침출공정에서 생물침출 미생물(Thiobacilli,sp.)의 성장을 위한 에너지원으로는 FeSO₄가 적합한 것으로 평가되었다. 수정연속회분식 반응조를 이용한 생물침출공정의 적정 유입 TS 및 HRT는 각각 2% 및 2일이었으다. 그러나,생물침출공정에 의해 처리된 준설퇴적물 시료의 중금속 함량을 EPA 3051법으로 분석한 결과 Pb와 Cr의 경우 상대적으로 용출율이 낮았다. 그러나,생물침출공정에 의해 처리된 준설퇴적물 시료를 토양오염공정시험법으로 분석한 결과는 토양오염우려기준,“가”지역을 모두 만족시키는 것으로 평가되었다. 생물침출공정에서 발생한 폐수는 pH 약 2.5의 강산성폐수로서 유기물농도는 낮았으나 중금속과 SS의 농도가 높았다. 생물침출공정폐수는 중화,응집침전법에 의해 배출허용기준 이하로 처리가능하였으며,응집제로는 황산알미늄과 염화제2철이 사용가능한 것으로 평가되었다.
4.연안 준설퇴적물을 이용한 적조 구제물질 및 수질 개선제 개발
개질처리한 준설퇴적물을 이용하여 적조구제효과를 평가한 결과 생물침출공정에 의해 중금속이 제거된 시료의 경우 적조 제거효율이 원 준설퇴적물 시료보다 우수하였으며,CaO 등으로 처리된 준설퇴적물 시료의 경우 황토보다 우수한 적조생물 제거효율을 보였다. 준설퇴적물은 양이온교환능력이 15.4(meq/100g)로서 황토에 비해 높은 것으로 평가되었으며,수중의 PO₄^-3 및 NO₃^- 제거에도 효과가 큰 것으로 평가되었다
5.준설퇴적물의 재활용을 위한 해양생물 위해성 평가
준설퇴적물의 해양생물 위해성을 평가한 결과 오염물이 제거되고 열처리한 준설퇴적물의 경우 해양생물에 대한 위해성이 크지 않은 것으로 평가되었다. 이 결과는 오염물을 제거하고 개질처리된 준설퇴적물의 경우 오염된 연안의 수질 및 개질개선제,적조구제용 황토대용물질등의 다양한 용도로 바다에서 활용될 수 있음을 의미한다.

Abstract ▼

The purpose of the study is to develope a treatment technology for the sediment dredged from a coastal fishery farm containing organic pollutant and heavy metals and its reuse technology after the removal of pollutants and the conditioning. The details of the study are followings, i) investigation o

The purpose of the study is to develope a treatment technology for the sediment dredged from a coastal fishery farm containing organic pollutant and heavy metals and its reuse technology after the removal of pollutants and the conditioning. The details of the study are followings, i) investigation of physico-chemical characteristics of the sediment dredged from a coastal fishery farm, ii) treatment of organic pollutants contained in the sediment, as well as heavy metals, iii) reuse technology of the sediment, and iv) evaluation of risk assessment of the sediment on the marine life. The results from the study are summarized like followings. For the experiments, the sediment was taken from a shell fish, Scapharca broughtonii, farm near Jinhae bay. The sediment sample was significantly contaminated with organic pollutants and some heavy metals including Cadmium and Chromium. The surface of the sediment was quite rough and porous, and the main component of the sediment was SiO₂, but the sediment contained some mineral materials including Mg₃Fe(SiO₄)₃, Fe₃Al₂(SiO₄)₃, KFeO₂, FeAl₂O₄, Na₂ZnSiO₄, NaAlSiO₄. The main components of the organic pollutants contained in the sediment was cellulose(2%), hemi-cellulose(27%),totalsugar(3%),and lipid(3%). The biodegradability of the organic pollutants was enhanced by adding ofcompostas an inoculum,and ultrasonic radiation, and could be effectively stabilized by aerobic liquid phase composting process. In the continuous stabilization process, the hydraulic retention time(HRT) required to remove over 70% of the soluble COD was just 2days. The heavy metals contained in the sediment could be effectively removed in the bioleaching process, and the energy source for the bioleaching organisms, Thiobacilli,sp.,was FeSO₄. The proper level of TS(total solids) and HRT in the modified sequencing batch reactor were 2% and 2days, respectively.
However, the contents of heavy metals in the sediment after the bioleaching process, which was analyzed by US EPA 3051 method, was a little high, specially Pb and Cr, but the contents, analyzed with the Korean standard methods for soil, were satisfied with Korean pollution concerns for soil in first class area. The wastewater discharged from the bioleaching process was strong acidic, around 2.5 of pH, and the contens of heavy metals and suspended solids were high. The bioleaching wastewater could be treated to meet their discharge permits by the neutralization, flocculation and sedimentation process, and the proper flocculants were alum and ferric chloride. On the removal of red tide organisms, the effectiveness of the sediment material after the bioleaching process was better than that before the pollutant removal process. By the conditioning with some chemicals such as CaO, the effectiveness could be significantly enhanced, which was higher than that of yellow clay. The cation exchange capacity (CEC) of sediment was around 15.4(meq/100g), which was higher than that of the yellow clay, and the sediment was also effective on the removal of NO₃^- and PO₄^-3. The risk ofthe sediment materialon the marine organisms was not high as appreciable as after the treatment for the removal of heavy metals and organic pollutants, but it depends on their dosage in the coastal sea.
This indicates that the sediment could be applied for the relief of red tide, as well as the improvement of coastal water and sediment quality.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 10
• 목 차 ... 12
• 표 목차 ... 16
• 사진 목차 ... 18
• 그림 목차 ... 19
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 24
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 24
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 25
• 1. 기술적 측면 ... 25
• 2. 경제⋅산업적 측면 ... 26
• 3. 사회⋅문화적 측면 ... 27
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 27
• 1. 연안어장 퇴적물의 환경오염물질 오염도 등 기초 조사 및 전처리 기술연구 ... 28
• 가. 연안어장 준설퇴적물의 물리화학적 특성 및 유/무기 오염도 조사 ... 28
• 나. 준설퇴적물의 효율적 조대물 전처리 기술연구 ... 28
• 2. 준설퇴적물내의 유기오염물질 및 중금속 침출공정개발 ... 28
• 가. 연안어장 준설퇴적물의 유기물질의 처리 및 안정화/숙성공정 연구 ... 28
• 나. 준설퇴적물에 함유된 중금속처리 기술 연구 ... 28
• 다. 생물침출 폐수의 물리화학적 처리에 대한 연구 ... 28
• 3. 준설퇴적물의 재활용을 위한 연구 ... 29
• 가. 연안 준설퇴적물의 개질을 통한 적조 구제물질 개발 연구 ... 29
• 나. 연안 준설퇴적물의 개질을 통한 수질 개선제 개발 연구 ... 29
• 4. 준설퇴적물의 재활용을 위한 해양생물 위해성 평가 ... 29
• 가. 준설퇴적물의 생물 위해성 평가 ... 29
• 나. 개질처리된 준설퇴적물의 생물 위해성 평가 ... 29
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 30
• 제 1 절 국내외 기술개발 현황 및 평가 ... 30
• 1. 국외 기술개발 현황 ... 30
• 2. 국내 기술개발 현황 ... 35
• 3. 국내외 기술개발에 대한 평가 ... 36
• 제 2 절 앞으로의 전망 ... 37
• 1. 본 기술의 우수성과 시장규모 ... 37
• 2. 앞으로의 전망 ... 37
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 39
• 제 1 절 연구수행 방법 ... 39
• 1. 연안어장 퇴적물의 물리·화학적인 기초성상 조사 ... 39
• 가. 대상어장 선정 및 준설퇴적물 시료 채취 ... 39
• 나. 어장 준설퇴적물의 물리화학적 기초성상 분석 ... 39
• 다. 준설퇴적물의 효율적 조대물 전처리 기술연구 ... 42
• 2. 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질 안정화공정개발 ... 42
• 가. 연안어장 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질의 분해 특성 연구 ... 42
• 나. 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질의 안정화/숙성공정 연구 ... 46
• 다. 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질의 안정화/숙성공정 현장 적용성 연구 ... 50
• 3. 연안어장 준설퇴적물의 중금속 생물침출 기술연구 ... 52
• 가. 중금속의 회분식 생물침출 실험 ... 53
• 나. 중금속 제거를 위한 수정 연속회분식 공정 연구 ... 53
• 다. 생물침출 폐수의 물리화학적 처리연구 ... 56
• 4. 준설퇴적물의 재활용을 위한 연구 ... 61
• 가. 준설퇴적물의 재활용을 위한 개질 및 수질/저질 개선제 연구 ... 61
• 5. 준설퇴적물의 재활용을 위한 해양생물 위해성 평가 ... 67
• 가. 준설퇴적물의 저질개선제로 재활용하기 위한 독성학적 특성 조사 ... 67
• 나. 준설퇴적물이 양식생물 배발생에 미치는 위해성 ... 71
• 다. 준설퇴적물이 양식생물의 생식에 미치는 위해성 ... 71
• 라. 준설퇴적물이 양식생물의 유생성장에 미치는 위해성 ... 72
• 마. 개질된 준설퇴적물의 재활용하기 위한 생물 위해성 평가 ... 72
• 제 2 절 연구수행 내용 및 결과 ... 75
• 1. 연구내용 ... 75
• 가. 연안어장 퇴적물의 환경오염물질 오염도 등 기초 조사 및 전처리 기술연구 ... 75
• (1) 연안어장 준설퇴적물의 물리화학적 특성 및 유/무기 오염도 조사 ... 75
• (2) 준설퇴적물의 효율적 조대물 전처리 기술연구 ... 75
• 나. 준설퇴적물내의 유기오염물질 및 중금속 침출공정개발 ... 75
• (1) 연안어장 준설퇴적물의 유기물질의 처리 및 안정화/숙성공정 연구 ... 76
• (2) 준설퇴적물에 함유된 중금속처리 기술 연구 ... 76
• (3) 생물침출 폐수의 물리화학적 처리에 대한 연구 ... 76
• 다. 준설퇴적물의 재활용을 위한 연구 ... 76
• (1) 연안 준설퇴적물의 개질을 통한 적조 구제물질 개발 연구 ... 76
• (2) 연안 준설퇴적물의 개질을 통한 수질 개선제 개발 연구 ... 76
• 라. 준설퇴적물의 재활용을 위한 해양생물 위해성 평가 ... 77
• (1) 준설퇴적물의 생물 위해성 평가 ... 77
• (2) 개질처리된 준설퇴적물의 생물 위해성 평가 ... 77
• 2. 연구결과 ... 77
• 가. 연안어장 퇴적물의 기초성상 조사 ... 77
• (1) 어장 준설퇴적물의 환경오염물질 함량 및 물리 ․ 화학적 특성 ... 77
• (2) 준설퇴적물의 효율적 조대물 전처리 기술연구 ... 82
• 나. 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질 및 중금속 침출공정개발 ... 82
• (1) 연안어장 준설퇴적물에 함유된 유기물질의 안정화/숙성공정 연구 ... 82
• (2) 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질의 안정화/숙성공정 운전 ... 91
• (3) 준설퇴적물에 함유된 유기오염물질의 안정화/숙성공정 현장 적용성 연구 ... 111
• 나. 연안어장 준설퇴적물에 함유된 중금속의 생물침출 기술연구 ... 120
• (1) 준설퇴적물에 함유된 중금속의 회분식 생물침출 실험 ... 120
• (2) 수정 연속회분식 공정에 대한 기초 연구 ... 147
• (3) 중금속의 생물침출을 위한 수정 연속회분식공정의 설계 및 운전인자 연구 ... 156
• (4) 생물침출 폐수의 물리화학적 처리에 대한 연구 ... 181
• 다. 준설퇴적물의 재활용을 위한 연구 ... 230
• (1) 개질을 통한 준설퇴적물의 재활용 연구 ... 230
• (2) 개질된 준설퇴적물의 해양 생물 위해성 평가 ... 273
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 290
• 제 1 절 연구개발 목표의 달성도 ... 290
• 1. 연구개발 목표 ... 290
• 가. 최종목표 ... 290
• 나. 연차별 목표 ... 290
• 2. 연구개발 목표의 달성도 및 평가 ... 291
• 가. 연구개발 목표의 달성도 ... 292
• 나. 연구개발 평가의 착안점 ... 292
• 다. 상기 평가의 착안점에 따른 달성도에 대한 자체평가 ... 294
• 제 2 절 산업발전에의 기여도 ... 294
• 1. 기술적 측면에서의 기여도 ... 294
• 2. 경제·산업적 측면에서의 기여도 ... 295
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 296
• 제 1 절 연구성과 ... 296
• 제 2 절 연구성과활용 ... 297
• 1. 연구성과활용 계획 ... 297
• 가. 지적재산권 출원 및 학술지 게재 ... 297
• 나. 현장보급 및 산업화 ... 297
• 다. 연구개발 최종완료시 조치사항 ... 298
• 2. 연구성과 활용실적 ... 299
• 가. 논문게재 실적 ... 299
• 나. 학술회의 발표실적 ... 299
• 다. 인력양성 ... 299
• 라. 산업재산권 ... 300
• 3. 기대효과 ... 300
• 가. 기술적측면 ... 301
• 나. 경제·산업적측면 ... 301
• 제 6 장 참고문헌 ... 302
• 끝페이지 ... 305