토양세척 및 안정화를 이용한 비소오염토양 처리에 관한 연구 = A study on the treatment of arsenic-contaminated soil using soil washing and stabilization

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Due to the different chemical characteristics of Arsenic from Cadmium, Lead, Copper, many different remediation methods have been applied to the arsenic-contaminated soil. In many cases, general particle size range of soils were tested.
Very small size soil particles after soil washing (0.075mm below) are usually treated as waste material (arsenic concentration 55.4 mg/kg). In this study, the best avaliable technology to reduce the remediation cost was investigated on the 0.01 ∼ 0.075mm particle size range soil.
In this study, (1) portland cement and calcium oxide (Ca(OH)2) were applied as stabilization agents. And (2) phosphate(PO43-) and portland cement/calcium oxide were sequentially applied as washing agent and stabilization agents, respectively.
87.8% stabilization effect was achieved when portland cement (20%, weight ratio) was applied. And when calcium oxide (5%, wt) and portland cement (20%, wt) were applied, 93.4% stabilization effect was achieved.
Wasing efficiency was 69.0% after re-wasing using 2M KH2PO4. When calcium oxide (5%, wt) was applied to rewashing soil (Sample B-2), total stabilization effect was 99.5%.
Therefore, when the remediation of small size particle arsenic-sontaminated soil is needed, several methods are applicable depending on the stabilztion efficiency. (1) portland cement and calcium oxide were applied as stabilization agents. And (2) phosphate and portland cement/calcium oxide were sequentially applied as washing agent and stabilization agents, respectively.

국문 초록 (Abstract)

비소는 카드뮴, 납, 구리 등의 여타 중금속과는 상이한 화학적 특성으로 인해 다양한 정화기법을 적용한 사례들이 있으나, 대부분의 경우 일반적인 범주의 입경을 갖는 오염토양을 대상으로 하였다.
본 연구에서는 세척 후 미세토양 중 세척효율이 낮아 폐기물로 처리해야 되는 0.075mm 이하의 비소농도 55.4 mg/kg의 미세토양 중 0.01 ∼ 0.075mm의 토양을 대상으로 최적 처리 방안에 대한 연구를 진행하였으며, 이를 통하여 폐기물 발생량을 최소화하므로써 정화비용을 절감하는 기대효과를 얻고자 하였다.
대상토양에 대하여 (1) 포틀랜드 시멘트와 수산화칼슘을 안정화제로 적용하는 경우의 안정화율과 (2) 인산염을 적용하여 추가 토양세척을 실시한 후 안정화제를 복합 적용하는 경우의 안정화율을 비교 평가하였다.
포틀랜드 시멘트 20%(중량비)를 안정화제로 적용한 경우 87.8% 안정화율을 보였으며, 수산화칼슘 5%(중량비)와 포틀랜드 시멘트 20%(중량비) 적용시 93.4%의 안정화율을 나타냈다.
2M KH2PO4를 사용하여 대상토양을 재세척하였을 때 세척효율은 69.0%를 나타내며, 세척후 토양에 수산화칼슘 5%(중량비) 안정화제를 복합 적용한 경우(시료 B-2) 전체적으로 99.5% 안정화율 보였다.
따라서 비소로 오염된 미세토양의 경우, 요구되는 안정화율에 따라 (1) 포틀랜드 시멘트와 수산화칼슘과 같은 안정화제를 적용하여 안정화만 실시하거나 (2) 인산염을 이용하여 토양세척을 실시한 후 안정화제를 복합 적용하는 방안을 선택적으로 사용할 수 있음을 알 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 내용 6
• 제 2장 이론적 고찰 7
• 2.1 중금속에 의한 토양오염 7
• 2.2 비소(Arsenic) 10
• 2.3 제련소 11
• 2.4 오염토양 처리기술 12
• 2.4.1 안정화(Stabilization) 17
• 2.4.2 토양세척(Soil Washing) 18
• 2.5 국내·외 연구동향 19
• 제 3장 실험 21
• 3.1 실험 재료 21
• 3.2 실험 방법 22
• 3.2.1 안정화(Stabilization) 22
• 3.2.2 토양세척(Soil Washing) 23
• 3.3 중금속 용출시험 24
• 3.3.1 전함량분석법(KS M ISO 11466) 25
• 3.3.2 1N-HCl 용출시험법 27
• 3.3.3 KSLT(Korea Standard Leaching Test) 29
• 3.3.4 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure, USEPA) 31
• 3.3.5 단계별 용출시험법 33
• 제 4장 결과 및 고찰 35
• 4.1 전함량분석법(KS M ISO 11466) 35
• 4.2 1N-HCl 용출시험법 36
• 4.3 KSLT(Korea Standard Leaching Test) 37
• 4.3 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure, USEPA) 38
• 4.4 단계별 용출시험법 48
• 4.5 안정화 효율 분석 56
• 제 5장 결론 60
• 참고문헌 61