토질개선제로서 하수슬러지와 토질개선제로서 하수슬러지와
석탄재 혼합물의 적용가능성 석탄재 혼합물의 적용가능성 토질개선제로서 하수슬러지와 토질개선제로서 하수슬러지와
석탄재 혼합물의 적용가능성
석탄재 혼합물의 적용가능성
목차 목차 목차 목차
서론서론
1. 연구의 목적
2. 하수슬러지의 특성 및 재활용 3. 석탄재의 특성 및 재활용
본론본론
1. 실험재료 2. 실험방법
3. 실험결과 및 고찰 결론
서론서론
1. 연구의 목적
2. 하수슬러지의 특성 및 재활용 3. 석탄재의 특성 및 재활용
본론본론
1. 실험재료 2. 실험방법
3. 실험결과 및 고찰 결론
서 론 서 론 서 론 서 론
1. 연구의 목적
2. 하수슬러지의 특성 및 재활용 3. 석탄재의 특성 및 재활용
1. 연구의 목적
2. 하수슬러지의 특성 및 재활용 3. 석탄재의 특성 및 재활용
1. 1. 연구의 목적 연구의 목적 1. 1. 연구의 목적 연구의 목적
하수 처리장에서 발생하는 혐기성 소화 탈 수 슬러지와 화력발전소에서 발생하는 석 탄재의 재활용 방안 .
석탄재를 안정화제로 첨가한 슬러지 + 석 탄재 혼합물이 토질개선제로 사용가능 ?
2. 2. 하수 슬러지의 특성 및 재활용 하수 슬러지의 특성 및 재활용
2. 2. 하수 슬러지의 특성 및 재활용 하수 슬러지의 특성 및 재활용
1) 1) 하수슬러지의 특성 하수슬러지의 특성 1) 1) 하수슬러지의 특성 하수슬러지의 특성
일반적으로 더럽고 냄새가 남
인체에 유해한 물질을 포함
오염토양 개선에 탁월한 효과
중금속함유 ( 식물 및 인체에 잠재적 위 해성 내포 )
2) 2) 하수슬러지의 재활용 실태 하수슬러지의 재활용 실태 2) 2) 하수슬러지의 재활용 실태 하수슬러지의 재활용 실태
1997 년 말 현재 하루 3,580 톤 발생 .
하수처리장의 증설로 발생량의 급격한 증가가 예상됨 .
현재 우리나라에서는 95% 이상을 육 상매립에 의존 .
재활용은 4% 미만에 그침 .
3. 3. 석탄재의 특성 및 재활용 석탄재의 특성 및 재활용
3. 3. 석탄재의 특성 및 재활용 석탄재의 특성 및 재활용
1) 1) 석탄재의 특성 석탄재의 특성 1) 1) 석탄재의 특성 석탄재의 특성
비중이 작은 실트 또는 세립사 크기의 입자 로 구성 .
규소와 알루미늄이 전체 성분의 약 80%.
약 10% 내외의 C 성분과 Ca,Mg,K,Fe, 등의 필수성분 함유 .
CaO,MgO 가 풍부하여 PH 상승으로 인 한 슬러지내 중금속의 가용성 감소효과 .
2) 2) 석탄재의 재활용 실태 석탄재의 재활용 실태 2) 2) 석탄재의 재활용 실태 석탄재의 재활용 실태
1997 년 한해 340 만톤 이상이 발생 (6 5% 이상이 매립처분 ).
주로 발전소 주변에 폐기물로 매립 .
정부의 자원화 추진 , 환경오염 방지를 위 한 재활용 노력 .
본 론 본 론 본 론 본 론
1. 실험재료 2. 실험방법
3. 실험결과 및 고찰 1. 실험재료
2. 실험방법
3. 실험결과 및 고찰
1. 1. 실험재료 실험재료 1. 1. 실험재료 실험재료
토양토양
서울대학교 농업과학대학 실습용 밭 토양 ( 표층 30cm 이내 ) 에서 채취 , 이를 풍건 시킨후 2mm 체에 통과 시켜서 실험에 이용 .
슬러지슬러지
가양 하수처리장에서 발생한 혐기성소화 탈수슬러지를 이용 ( 냉장보관 )
석탄재석탄재
보령화력발전소에서 발생한 유연탄 ( 호주산 ) 재로서 한국 탄 재개발㈜에서 정제 후 상품화 한것 .
비중 :1.95~2.10, 비표면적 :2400 이상 , SiO2 함량 :45%
이상
토양토양
서울대학교 농업과학대학 실습용 밭 토양 ( 표층 30cm 이내 ) 에서 채취 , 이를 풍건 시킨후 2mm 체에 통과 시켜서 실험에 이용 .
슬러지슬러지
가양 하수처리장에서 발생한 혐기성소화 탈수슬러지를 이용 ( 냉장보관 )
석탄재석탄재
보령화력발전소에서 발생한 유연탄 ( 호주산 ) 재로서 한국 탄 재개발㈜에서 정제 후 상품화 한것 .
비중 :1.95~2.10, 비표면적 :2400 이상 , SiO2 함량 :45%
이상
<Table.1>
<Table.1>
각 재료의 물리화학적 성상에 대한 분석결 각 재료의 물리화학적 성상에 대한 분석결 과과
Parmeter Marerial
Textur
e
pH
Unit:%
Unit: mg/kg Mois
ture cont ent
TOC TN T
P Cu Zn Cd Fe Cr Mn Ni Pb As
soil
Sandy loan
soil Sand9
5%
Silt28
% Clay8
%
5.63 4.80 0.69 ND 0.0 3
17.
2 (0.6
0)
81.3 (1.53
) ND
2319 0.4 (100)
4.0 (0.
95)
480 .3 (2.0
8)
23.9 (0.60
)
17.
6 (0.2
1)
ND
Dewatere d sewage slu
dg
- 6.46 71.0 14.4
8 2.3
50.
34
0.3
4 366
.6 (2.0
8)
957.
3 (6.81
)
ND
2123 7.9 (306)
75.
7 (1.
91)
847 .7 (5.0
3)
54.6 (0.06
)
35.
8 (6.0
9)
ND
Coal fly ash (bitumin
ous)
- 12.69 0.05 0.88 0.0 5
0.1 9
17.
3 (0.2
8)
13.9 (0.07
)
ND 1309 0.4 (0)
22.
1 (1.
06)
245 .0 (1.1
4)
23.4 (0.14
)
11.
6 (0.1
4)
1.7 (0.0
7)
2. 2. 실험 방법 실험 방법 2. 2. 실험 방법 실험 방법
1) 재료의 혼합
2) 오염물질 용출 실험
3) 토양의 물리 - 화학적 특성 변화조사 4) 토양의 중금속 흡착실험
1) 1) 재료의 혼합 재료의 혼합 1) 재료의 혼합 재료의 혼합
(1) 슬러지와 석탄재를 건조 중량비로 (1:0,1:0.2,1:0.4, 1:0.6,1:0.8,1:1,0:1) 의 비율로 섞음 .
(2) 혼합물과 토양을 건조중량비 1:3 의 비율로 혼합 .
(3) 각각의 슬러지 + 석탄재 및 토양혼합물마다 9 개의 반 복구 (replicate) 준비 , 7 개의 실험조를 1 조 ~7 조로 명명 .
(5) 실험조의 수분함량을 20% 내외 , 온도 25oc 내외 의 실내에서 21 일간 안정화 반응 .
(6) 안정화 기간동안 7 일 간격으로 실험
반복구의 직경 12cm, 높이 11cm 의 플라스틱 pot 이용
2) 2) 오염물질 용출 실험 오염물질 용출 실험 2) 2) 오염물질 용출 실험 오염물질 용출 실험
회분식 용출실험을 7 일 간격으로 실시 .
측정항목 - 중금속 (Pb,Cd,Cu,Cr) 및 질산 성 질소 .
3) 3) 토양의 물리 토양의 물리 - - 화학적 특성 변화조사 화학적 특성 변화조사 3) 3) 토양의 물리 토양의 물리 - - 화학적 특성 변화조사 화학적 특성 변화조사
7 일 간격으로 각 실험 조의 PH 측정 .
안정화 반응 전후 (0 일 ,21 일 ) 의 가용 성 성분의 농도 및 양이온 치환 능
(CEC) 측정 .
4) 4) 토양의 중금속 흡착실험 토양의 중금속 흡착실험 4) 4) 토양의 중금속 흡착실험 토양의 중금속 흡착실험
약산성 조건하의 중금속 폐수에 대한 각 실 험조의 흡착능을 알기위해 회분식 등온흡 착실험 실시 .
결과를 Freundlich 등온 흡착식에 적용 .
3. 3. 실험결과 및 고찰 실험결과 및 고찰 3. 3. 실험결과 및 고찰 실험결과 및 고찰
1) 각 실험 조의 화학적 특성
2) 슬러지 + 석탄재 혼합물의 안정화에 따른 오염물질의 용출 양상
3) 슬러지 + 석탄재 혼합물의 안정화에 따른 토양의 물리 - 화학적 특성변화 4) 슬러지 + 석탄재 혼합물을 첨가한 토
양의 중금속 흡착 능
1) 1) 각 실험 조의 화학적 특성 각 실험 조의 화학적 특성 1) 1) 각 실험 조의 화학적 특성 각 실험 조의 화학적 특성
실험에 사용된 토양은 사질 양토로써 유기물질 이 매우 부족한 빈 영양토임 .
Cu,Pb 의 오염도 심각 .
Fe 의 경우 슬러지나 석탄재에 비해 높음 .
석탄재에 비해 -Zn(6 배 ),Mn(2 배 ) 높음 .
Cu 및 Ni 농도 석탄재와 비슷 .
Pb 농도 석탄재보다 약간 높게 검출
모든 실험재료에서 Cd 는 검출되지 않음 .
<Table.2>
<Table.2>
각 실험 조의 화학적 특성 각 실험 조의 화학적 특성
Treatme nt
*TOC *TN *TP Cu Zn Fe Cr Mn Ni Pb
1 5.13 0.58 0.16 106.9
(2.0)
297.7 (2.1)
21357.
1 (251.7)
22.
5 (7.1
)
524.7 (8.1)
30.8 (0.3)
37.4 (0.1)
2 4.63 0.35 0.14 78.1
(1.8)
229.7 (5.0)
2.957.1 (115.5)
15.
5 (3.5
)
50.3.
3 (7.4)
27.9 (0.2)
30.0 (0.5)
3 4.36 0.24 0.12 76.1
(1.8)
220.7 (4.6)
29571.
1 (57.7)
14.
1 (2.8
)
479.0 (7.8)
25.9 (3.3)
27.5 (2.5)
4 3.3 0.17 0.10 65.0
(1.6)
192.0 (5.3)
20757.
1 (57.7)
9.2 (0.7
)
468.7 (5.7)
26.8 (0.2)
26.9 (0.9)
5 3.61 0.24 0.12 52.3
(0.7)
162.7 (2.1)
21190.
4 (173.4)
9.7 (0.7
)
462.7 (5.9)
26.1 (0.3)
24.9 (0.4)
6 3.27 0.14 0.12 54.3
(0.9)
164.3 (2.1)
20590.
4 (264.6)
7.8 (0.4
)
455.3 (8.3)
25.6 (0.6)
23.9 (0.7)
7 0.72 0.01 0.10 17.0
(0.6)
54.1 (1.0)
19257.
1 (513.2)
4.6 (0.7
)
378.0 (16.4
)
22.2 (0.6)
14.3 (0.5) Units:mg/l
화에 따른 오염물질의 용출양상 화에 따른 오염물질의 용출양상 화에 따른 오염물질의 용출양상 화에 따른 오염물질의 용출양상
(1) 중금속의 용출 양상
(2) 질산성 질소의 용출 양상
(1)
(1)중금속의 중금속의
용출양상 용출양상Pb,Cd,As,Cr 의 농도 (7 조 Cr 제외 ) 는 검출한계이하 .
Cu 의 농도 : 0.04~0.62mg/l 침출수기 준 (3.0mg/l) 을 크게 밑도는 수치를 나타 냄 .
총 중금속양에 비하여 용출액상의 중금속 농도가 낮음 .
(2) (2) 질산성 질소의 용출양상 질산성 질소의 용출양상
질산성 질소는 지하수 오염 및 하천에 부 영양화 초래 .
질산성 질소에 대한 지하수 수질기준 ( 우리나라 )
생활용수 : 20mg/l
먹는 물 : 10mg/l
정결과정결과
Treatme
nt Day0 Day7 Day14 Day21
1
20.24(0.19)
19.87 (0.14)
15.69 (0.28)
1.17 (0.02)
2
21.59(0.05)
20.49 (0.07)
16.78 (0.15)
3.33 (0.11)
3
21.02(0.18)
19.80 (0.05)
17.27 (0.03)
5.52 (0.13)
4
17.35(0.09)
15.79 (0.21)
13.52 (0.22)
3.16 (0.17)
5
19.06(0.11)
17.60 (0.05)
15.10 (0.07)
2.24 (0.76)
6
17.68(0.21)
15.59 (0.02)
13.59 (0.19)
1.27 (0.13)
7
0.82(0.05)
0.58 (0.02)
0.35 (0.02)
0.12 (0.003)
Control
0.76(0.09)
0.60 (0.05)
0.56 (0.09)
0.17 (0.02) Units:mg
/l
3) 3) 슬러지 슬러지 + + 석탄재 안정화에 따른 석탄재 안정화에 따른 토양의 물리
토양의 물리 - - 화학적 특성변화 화학적 특성변화
3) 3) 슬러지 슬러지 + + 석탄재 안정화에 따른 석탄재 안정화에 따른 토양의 물리
토양의 물리 - - 화학적 특성변화 화학적 특성변화
(1) PH 의 변화
(2) 가용성 성분의 변화
(3) 양이온 치환 능 (CEC) 의 변화
(1)PH
(1)PH 의 변화 의 변화
Treatment Day0 Day7 Day14 Day21
1 6.66 5.68 5.31 5.32
2 6.71 5.82 5.47 5.29
3 6.83 5.87 5.73 5.46
4 7.11 6.33 6.14 5.99
5 7.13 6.59 6.34 6.25
6 7.55 6.84 6.69 6.78
7 9.01 8.78 8.82 8.01
Control 5.63 5.45 5.45 5.06
<Table.4>
<Table.4>
PH
PH 변화를 안정화 기간변화를 안정화 기간(21
(21 일일)
) 중 측정결과중 측정결과(2) (2) 가용성 성분의 변화 가용성 성분의 변화
< 염류농도의 변화 >
< 중금속 농도의 변화 >
Param ents Treat ment
K Mg Ca PO
4-P
Day0 Day21 Day0 Day21 Day0 Day21 Day0 Day21
1
92.2(1.80)
100.0 (1.79)
32.1 (0.87)
40.8 (0.87)
2240 (95.4)
2323 (66.6)
236.1 (8.8)
212.2 (8.0)
2
73.1(2.57)
94.6 (1.61)
35.0 (1.07)
48.4 (0.56)
2210 (70.0)
2583 (120.6)
148.0 (12.7)
171.1 (5.1)
3
79.6(3.47)
89.5 (1.10)
43.3 (0.85)
52.4 (0.51)
2563 (40.4)
2800 (20.0)
146.4 (0.0)
169.7 (10.1)
4
72.5(2.84)
88.1 (2.45)
48.7 (1.36)
54.5 (0.70)
2783 (5.8)
2917 (105.0)
154.8 (6.2)
204.8 (13.0)
5
71.8(2.66)
83.5 (3.76)
38.6 (1.03)
44.8 (1.29)
2233 (50.3)
2403 (40.4)
118.8 (6.8)
113.1 (2.2)
6
67.1(1.78)
84.3 (3.19)
48.4 (0.68)
54.7 (2.14)
273.3 (5.8)
2977 (170.4)
151.3 (4.4)
175.0 (0.0)
7
55.5(1.88)
51.0 (2.35)
64.7 (1.77)
70.3 (0.97)
3490 (105.4)
3750 (70.0)
ND ND
Con trol
69.8 (2.87)
74.5 (0.49)
14.3 (0.50)
15.4 (0.44)
804 (24.1)
842 (24.2)
ND ND
태의 염류농도를 안정화반응 전후에 측정 한 결과
Units:mg/kg
Parame nts Treatme
nt
B Cu Zn Mn Ni Pb Cd
Day
0 Day
21
Day 0
Day 21
Day 0
Day 21
Day 0
Day 21
Day 0
Day 21
Day 0
Day 21
Day 0
Day 21
1 0.2
7 (0.
01)
0.6 3 (0.1
6)
12.5 7 (1.00
)
12.0 5 (0.43
)
57.1 5 (3.18
)
53.7 0 (1.15
)
8.07 (1.32
)
67.6 5 (1.24
)
1.41 (0.23
)
2.15 (0.03
)
3.50 (0.72
)
2.54 (0.11
)
0.29 (0.02
0)
0.31 (0.0 10)
2 0.7
1 (0.
04)
1.3 5 (0.1
0)
10.8 6 (0.91
)
10.0 7 (0.22
)
36.6 0 (2.70
)
47.2 5 (0.98
)
1.57 (0.18
)
68.1 0 (0.94
)
0.80 (0.06
)
1.92 (0.03
)
2.90 (0.21
)
2.45 (0.02
)
0.26 (0.00
4)
0.30 (0.0 03)
3 1.4
2 (0.
08)
1.8 4 (0.1
5)
8.15 (1.34
)
9.11 (0.34
)
36.0 8 (5.20
)
42.0 0 (1.01
)
2.87 (0.60
)
53.4 8 (1.60
)
0.75 (0.11
)
1.66 (0.03
)
2.87 (0.44
)
2.50 (0.06
)
0.26 (0.00
3)
0.29 (0.0 03)
4 4.0
4 (0.
62)
2.6 8 (0.1
4)
12.0 3 (0.18
)
7.87 (0.45
)
46.3 5 (1.25
)
37.4 3 (0.91
)
7.31 (0.51
)
25.3 5 (1.11
)
1.06 (0.04
)
1.11 (0.04
)
3.35 (0.14
)
2.87 (0.07
)
0.29 (0.00
1)
0.28 (0.0 01)
5 1.4
7 (0.
12)
1.6 2 (0.1
1)
5.66 (0.23
)
6.08 (0.26
)
24.3 8 (0.69
)
28.2 8 (0.91
)
2.08 (0.28
)
33.6 8 (1.50
)
0.54 (0.01
)
1.02 (0.03
)
2.22 (0.10
)
2.24 (0.11
)
0.24 (0.01
0)
0.26 (0.0 02)
6 4.3
1 (0.
32)
2.8 2 (0.2
4)
10.6 5 (1.04
)
5.91 (0.17
)
33.9 8 (3.03
)
29.1 8 (0.72
)
1.86 (0.23
)
7.15 (0.25
)
0.79 (0.06
)
0.67 (0.02
)
2.68 (0.18
)
2.50 (0.06
)
0.29 (0.01
0)
0.25 (0.0 05)
7 7.7
9 (0.
16)
6.1 8 (0.2
2)
2.04 (0.09
)
1.06 (0.03
)
5.18 (0.22
)
2.33 (0.22
)
12.7 1 (0.28
)
3.37 (0.13
)
0.50 (0.03
)
0.39 (0.01
)
1.81 (0.12
)
1.02 (0.00
)
0.22 (0.00
3)
0.21 (0.0 02)
Cont rol
0.6 6 (0.
09)
0.2 7 (0.1
2)
0.70 (0.05
)
0.58 (0.02
)
1.63 (0.11
)
1.63 (0.11
)
22.9 2 (0.82
)
18.2 2 (0.68
)
0.70 (0.59
)
0.29 (0.01
)
1.43 (0.05
)
1.24 (0.06
)
0.21 (0.00
2)
0.20 (0.0 01)
<Table.6>
AB-DTPA 추출액에 의한 가용성 미량원소의 분 석결과
Units:mg/kg
(3) (3) 양이온 치환 능의 변화 양이온 치환 능의 변화
CEC- 토양의 오염물질 흡착 정도를 결 정하는 한 요인 .
<Table.7>
Treast
ment 1 2 3 4 5 6 7 Contr
ol
Day0 13.2
0 12.98 12.10 11.44 12.76 12.98 15.1
8 4.40 Day2
1 10.1
2 9.46 9.68 9.90 11.01 11.44 16.5
0 4.84
Units:me/100g
한 토양의 중금속 흡착 능 한 토양의 중금속 흡착 능 한 토양의 중금속 흡착 능 한 토양의 중금속 흡착 능
<Fig.1>.Cd,C
u,Zn 등 세가
지 중금속의
농도별 흡착
실험의 중요
인자인 흡착
평형 도달시
간 .
undlich 등온 흡착식에 적용한 결과
토양의 중금속 흡착능력 변화에 혼합물이 직접적인 영향임 을 확인 .
Treastmen t
Cu Cu Zn Zn Cd Cd
1/n K
Fr2 1/n K
Fr2 1/n K
Fr2
1
0.4122 0.23
12 0.998
0 0.5176 0.0354 0.9125 0.3631 0.1003 0.9424
2
0.4061 0.21
71 0.994
7 0.6236 0.0215 0.9652 0.3714 0.0844 0.9534
3
0.3906 0.24
49 0.991
7 0.5266 0.0378 0.9572 0.3630 0.0924 0.9531
4
0.3728 0.27
95 0.991
4 0.4632 0.0554 0.9412 0.3397 0.0972 0.9095
5
0.1431 0.31
71 0.982
2 0.3558 0.1109 0.9383 0.2886 0.1547 0.9624
6
0.3428 0.44
73 0.987
3 0.2965 0.1812 0.9513 0.2341 0.2042 0.9675
7
0.0.790 2.12
44 0.846
1 0.0472 0.9514 0.9883 0.0747 0.5135 0.9381
Control
0.4024 0.12
37 0.966
6 0.5893 0.0304 0.9596 0.5078 0.0330 0.9269
결 론 결 론 결 론 결 론
결론 결론 결론 결론
적정 슬러지 + 석탄재의 혼합비율은 1:0.8 ( 건조중량비 )
실험기간과 건조중량비 (25%) 등의 제한 점을 가지고 있음 .
다양한 비율의 슬러지 + 석탄재 혼합물 토 지적용 실험 수행할 필요성 제기
