3210 강릉시 옥계면의 공업단지

강릉시 옥계면의 공업단지 ^정화

중금속 정화를 중심으로 3 2 1 0

지하수 및 토양오염

2013.12.10

김상현 양우진 윤누리 한정호 Imasha

ㅜㅜ

Contents

Part I

지역 조사

Part II

오염물질

Part

III

정화기술 소개 및 선정

Part

IV

평가

ㅜㅜ

1. 지역 조사

1. 지역 조사

4

출처 : http://www.ajunews.com/kor/view.jsp?newsId=20130721000036

1. 지역 조사

5

폐광산

해변가

두 개의 천으로 둘러 싸임

천 너머 주거 단지 및 들판

1

2

3

약 40,000 m² 면적

4

1. 지역 조사

6

100m

450m

여성수련원

주거단지

바다

1. 지역 조사

7

①

③ ②

④

⑤

폐광산 주변 지역 약 40,000 m²

주거단지 밀집 지역 약 50,000m²

수련원 + 공 약 20,000 m터 ²

1. 지역 조사

ICP-MS 기법  시료에 포함된 오염물질 파악

8

Department Stores 28.7%

Health/Beauty Stores

13.9%

Hypermarkets 26.5%

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2. 오염물질

2. 오염물질

Sample 표토 (30 cm) ( 단위 : mg/kg)

Pb As Hg Cd Cu P Cl

1 4004 124 0.09 74.8 29.6 4.2 0.13

2 3707 923 0.15 68.13 47.6 5.2 0.09

3 286.3 432.3 0.23 8.928 23.17 3.3 0.18

4 407.4 150 0.16 15.61 21.3 4.3 0.18

5 494 228 0.08 24.88 33.6 5.2 0.13

10

Sam- ple

심토 (140 cm) ( 단위 : mg/kg)

Pb As Hg Cd Cu P Cl

1 1319 50 - 343 18.7 - 0.03

2 5214 42 - 410.6 16.6 - 0.02

3 386.8 23 - 7.259 18.09 - 0.03

4 1633 69 - 15.51 54.92 - 0.03

5 430.4 23 0.08 52.64 88 2.2 0.03

Pb 오염 심각

④ ④

⑤ ⑤

전체 금속 중 Pb 33%, As 60%

차지 전체 금속 중 Pb 33%, As 60%

차지

2. 오염물질

11

2. 오염물질

12

표토 : d<30cm

비소와 납의 오염수준 대책기준 초과

비소, 납의 오 염 농도 심각한 수

준

납의 오염 농도 심각한 수

준

심토 : d>140cm

비소 : 오염수준 우려기준 초과 납 : 오염수준 대책기준 초과

ㅜㅜ

3. 정화기술 소개 및 선정

3. 정화기술 소개 및 선정 (1)

굴착 여부에 따른 정화 기술

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In-situ Ex-situ

굴착 불필요 굴착 필요

굴착 여부

 작업자의 오염물질 노출 위험성 낮음

 지반 교란의 최소화와 지상 시설물을 유지한 채 적용 가능

 가용부지가 한정적일 경우에 더욱 용이

 굴착 비용이 소요되지 않음

In-situ 기법 선 택

여러 정화 기술의 특징

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동전기정화법 (Electrokinetics)

원위치 고형화 / 안정화 기법 선택

원위치 토양세정법 (Soil flushing)

원위치 고형화 / 안정화 기법

3. 정화기술 소개 및 선정 (1)

 땅 속에 전류를 공급해 중금속 이동 , 제거

 굴착이 불필요

 추출 폐액에 대한 추가적 처리 필요

 토양 불균질에 따른 효율 저하

 세척제를 토양으로 주입하여 중금속을 탈착 , 용 해 후 다른 한쪽에서 세척액 양수 및 처리

 굴착 불필요하나 세척액 경로조절 실패시 주변토 양 오염 확산 가능

 높은 처리 비용

 화학 제제를 주입하여 화학반응에 의해 오염물질의 독성과 이동성 감소

 토양의 물성을 변화시키지 않고 위해성 저감 가능

3. 정화기술 소개 및 선정 (1)

원위치 (in-situ) 고형화 / 안정화 기법

16

고형화 / 안정화 기법 모식도 공법개요 공법 소개

장점

 In – Situ 적용

 화학제제 투입

 무기물질 처리에 적합

 오염물질의 확산을 신속하게 억제

 주변 상황에 관계 없이 저렴하게 정화 가능

 주거지 지역에 적용 가능

 고형화된 반응물질은 환경적으로 무해함

친환경적

 원위치 기법

작업자의 오염물질 노출위험 감소

가용부지가 한정된 우리나라에서 효용 높음

 오염물질의 고형화

용해도 감소

강우나 지하수에 의한 용출 제어

 철 , 인산염 제제 투입

납 , 비소 공통적으로 처 리 가능

3. 정화기술 소개 및 선정 (1)

17

철 제제 FSM 인산염 제제 MKP

단일 고정화 제제보다는 복합 고정화 제제의 투입을 통한 효율성 증대

 물에 대한 용해도 큼

 액상 고정화제로 활용성 높음

 비소 고정화에 높은 효율성

 납의 경우에는 초기에 높은 고정화 율을 보이나 시간이 지남에 따라 잔 류 납 농도가 증가

 광범위한 pH 조건에서 안정한 반 응물 생성

용해도 낮은 새로운 광물 형성

 납 고정화에 높은 효율성

원위치 (in-situ) 고형화 / 안정화 기법

3. 정화기술 소개 및 선정 (2)

Phytoremediation

18

식물정화 모식도 공법개요 공법 소개

장점

 In – Situ 적용

 생물학적 처리

 토양매질에 적합

 환경 교란 최소화 ( 태양 에너지에 의한 청정기

 술 )부산물 생성이 적고 환경 친화적인 공정

 토양이 부지 내에 유지될 수 있다 .

 지역 주민 등에게 호감적인 이미지의 처리 공법

 현장 적용성 우수 . 다른 생물학적 공정에 비해 20% 이상 비용이 저렴 , 물리화학적 기법에 비 해 10% 정도 비용이 절감

 자연친화적인 환경 정화기술 .

 식물을 식재

 오염물질을 정화 수 확하여 처리하는 방 법

19

달맞이꽃 사진 특징

장점

 2년생 귀화 식물 .

 다양한 종류의 광산 지역 뿐 아니라 일반 지역에 서도 광범위하게 관찰

 큰 생체량

 많은 종자생산

 고온과 건조에 대한 저항성

 광산지역에서 자연 선발된 계통 .

 다량의 비소를 축적하는 동시에 납 역시 축적

3. 정화기술 소개 및 선정 (2)

Phytoremediation - 달맞이꽃

20

적용가능

중금속 고축적능 높은 생체량 척박한 환경 조건

다년초

유휴지 휴경지 등 안정화 목적

기술의 효율적 도입 위한 조건

+

식물의 특성적용 용이 지역

효과적감소 지속적

피복 생존

가능 비용

+ + +

= ^Goal

1

2

3

4

1

2

3. 정화기술 소개 및 선정 (2)

Phytoremediation

지역의 특징

식피 없는 나대지

비바람에 의한 오염물질 유거

 토양 침식 가능

토양 pH 가 낮고 수분 함량이 충분 하지 않은 상황

주변에 주거 지역 이 없으며 , 저렴한 비용으로 정화하는 것이 우선적

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활착능 증대 생체량 증진 적절한 비소 농도

효과적인 비소 축적 능력 배양

균근 접종 황처리

 퇴비 : 수분보유능 향상

 Fe 2+ : 비소 흡수 활성화

(Fe 2+ 1.8%, 퇴비 6.9% 에서 최대 )

 비소 농도 100μM 이하에서 원활하게 적 용 .

 (50 μM 정도일 경우 황백화 현상이 나타날 수 있다 .)

지상 및 지하부에 90, 900 ㎍ /g 까지 축

 비소와 인은 화학적으로 유사 적 .

 체내 비소 축적량 증가

 균근에 의한 안정한 인영양 개선

 생체량 증가 , 내성 증진

 Thiol 기의 합성을 위해 1mM 농도로 양 액 중 황 함량을 증진

 비소의 흡수 농도 약 5 배 증가

3. 정화기술 소개 및 선정 (2)

Phytoremediation

22

3. 정화기술 소개 및 선정

복합 고정화 제제 Phytoremediation Pb As 의 단기적 정

화 잔류 Pb 와 As 의

장기적 정화

23

 총 오염 토량 20,000 m²

 주변에 주거지역 없음

오염 부지 1

• 약 5~ 10 년

• 장기간 저비용 처리

정화목표 2

• 토목공사비

• 인건비

• 발아관리인건비

인건비 및 공사비 3

• 돈분 퇴비

• 황 분말

• 종자구입

• 관개수

식물 재배 4

정화계획식물

약 70,000 원 /ton

약 45,000 원 /ton

• 전체 110,000 m² 1.3g/cm³

• 모든 지역 적용 ( 선별적 강도 적용 )

오염 부지 1

• 정화기간

약 40 일  20 일

 30 일

• 단기간

(60 ton/hour)

정화목표 2

• 인건비

• 토목공사비

( 굴착기 , 주입 기계 )

인건비 및 공사비 3

• FSM : 1wt%

• MKP : 2wt%

FSM+MKP

고정화 공법화학적

⑤

ㅜㅜ

4. 평가

평가

정화기술 적용 이후 시간의 흐름에 따른 납과 비소 농도 변화

25

49.2%

화학적 고정화 공법 이후 남은 잔류 비소의 장기적 효과적 정화

Best Sol.

화학적 고정화 공법 적용

494mg/kg

0

9.9 mg/kg

다음날

5.4mg/kg

3

99%

비 소 납

식물 정화 공법 적용

228mg/kg

0

177 mg/kg

30

112mg/kg

120

THANK YOU