KR100476115B1 - 폐자원인 영가 철과 제강슬래그로 구성된 투수성 반응벽체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐자원으로 구성된 투수성 반응벽체에 관한 것으로서 보다 상세하게는 절삭유와 같은 유분을 함유한 반응성 물질인 철 입자를 유기용매로 세척하여 유분을 제거하고 풍건시키는 단계; 상기 유분이 제거된 철 입자 10 ～ 80 중량%와 제강슬래그 90 ～ 20 중량%를 혼합하는 단계; 상기 철 입자/제강슬래그 혼합물을 팩(pack)형태로 제작하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐자원의 영가 철과 제강슬래그로 구성된 투수성 반응벽체에 관 한 것이다.
본 발명에서 제공하는 폐자원으로 구성된 투수성 반응벽체는 불량 매립지의 침출수 내에 혼재하는 대표적인 오염물질인 염소계 유기화합물들을 영가 철이 효율적으로 분해하고, 동시에 다양한 맹독성의 중금속 오염물질은 제강슬래그가 제거하는 동시효과가 있다.
Description
본 발명은 투수성 반응벽체에 사용되는 폐자원의 반응성 물질에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영가 철과 제강슬래그를 이용한 투수성 반응벽체에 관한 발명이다.
본 발명에서 제공하는 투수성 반응벽체는 불량 매립지의 침출수를 정화하는 목적으로 사용되는 것으로서, 통상적으로는 침출수 및 지하수 내에 존재하는 각종 환경 오염원을 분해 및 제거하기 위해 땅 속에 설치하는 일종의 벽이라 할 수 있다. 이 공법은 불량 매립지 주위의 지하수 흐름 길목에, 좁고 긴 깊은 도랑을 파서 오염물 처리에 효과적인 반응성 물질을 벽체의 형태로 묻는 것이다. 이러한 투수성 반응벽체는 땅속에 설치된 다음 토양으로 덮이기 때문에, 지상에서는 구조물의 형상을 볼 수 없는 경우가 대부분이다.
투수성 반응벽체는 최근 들어 많은 관심의 대상이 되고 있는 불량 매립지의 침출수 처리 공법으로서, 에너지와 약품을 사용하지 않고 폐수를 장기간에 걸쳐 서서히 처리하는 환경 친화적인 처리 방식이다. 따라서, 투수성 반응벽체는 경제적이고 환경 친화적이라는 측면에서 최근 많은 관심의 대상이 되고 있으며, 특히 주변 경관을 크게 변화시키지 않아 시설이 설치되는 해당 지역에 거주하는 주민들에게도 환영받는 장점이 있다.
투수성 반응벽체(permeable reactive barriers, PRB)와 같이 에너지와 약품을 소모하지 않는 폐수처리 방법은 수동적 폐수처리 방법이라고 불리는데, 여기에는 습지(wetland)，환원/알칼리생성 시스템(reducing and alkalinity producing systems, RAPS)，무산소 석회암 배수로(anoxic limestone drains, ALD) 등이 속한다.
상기 열거한 수동적 폐수 처리 방법 중에서 투수성 반응벽체(PRB)는 도 1에 나타낸 것과 같이 지하에 설치된 반응벽체에 오염된 지하수가 통과하면서 정화되는 방식의 것을 의미한다.
보통, 투수성 반응벽체 내에서 일어나는 반응은 매우 다양하나, 대략 산화 환원 전위를 이용한 방법, 무기 화학적 분해，침전，흡착，미생물에 의한 분해 등이 있으며, 투수성 반응벽체에 사용되는 물리?화학적 반응물질은 여러 가지 있지만, 선반작업의 부산물인 금속 철 (영가 철, Fe0)이 값이 싸고, 대량으로 구할 수 있으며, 환경 친화적 물질이고, 폐자원을 재활용한다는 관점에서 대표적인 반응물질로 사용된다.
금속 철외에도 입상 활성탄, 나부조각, 퇴비, 점토, 킬레이트제, 제올라이트, 기타 산화제 또는 환원제 등도 반응성 물질로 이용된다.
상기의 반응성 물질들 중에서, 대부분의 투수성 반응벽체는 영가 철(Fe0)을 주로 사용하여 왔는데, 이는 영가 철이 TCE(trichloroethene), PCE(perchloroethene), CT(carbon tetrachloride)등의 염소계 유기화합물과 각종 폭발성 물질들과 같은 산화/환원에 민감한 오염물들을 분해하는 능력이 있음이 입증되었기 때문이다.
그러나, 영가 철만을 이용한 투수성 반응벽체 공법은 상기의 산화/환원에 민감한 오염물질들에만 활성을 나타내고, 불량 매립지의 침출수에서 혼재된 상태로 검출되는 맹독성의 다양한 중금속에는 적용이 용이하지 않고 침출수의 발생량이 많은 국내 불량 매립지에서는 적용되기 매우 어렵다는 것이 단점이었다.
또한, 종래 기술에 의한 영가 철을 이용한 투수성 반응벽체는 침출수 내에 존재하는 용존 산소와 철이 반응하여 생성되는 Fe(OH)3 및 Fe(OH)2등의 산화철 덩어리로 인하여 시간이 경과할 수록 반응벽체의 반응성과 투수율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 폐자원인 영가 철과 제강슬래그로 구성된 투수성 반응벽체의 제작으로 불량 매립지에 혼재된 다양한 환경 오염물질들을 제거하여 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다. 또한, 반응벽체를 현장에서 쉽게 교체할 수 있는 pack 형태로 제작하여 반응벽체로서의 수명이 다 되었을 때, 손쉬운 교체가 이루어질 수 있는 제품을 제작하는 것이다.
본 발명에서 제공하는 투수성 반응벽체의 반응물질인 철 입자를 유기용매로 세척하여 표면에 묻은 유분을 제거하고 풍건시키는 단계, 상기 유분이 제거된 철 입자에 제강슬래그 입자를 혼합하는 단계, 상기 혼합분물을 팩(pack) 형태로 가공하는 단계를 거쳐 제조된다.
본 발명의 투수성 반응벽체에서는 영가 철(zero valent iron, ZVI)를 주된 반응 물질로 이용하는데, 이는 주로 금속 공업에서 철 가공의 부산물로 생성되는 것으로서 입도는 최대 직경이 2.0 ～ 0.5 mm 정도 되는 철 입자를 사용한다. 철 부스러기 군체의 밀도는 입도에 따라 달라지지만 대체로 2.0 ～ 3.5 g/cm3 정도이며, 비표면적은 1.2 ～ 1.5 m2/g 이다.
상기의 철 부스러기는 철의 가공 부산물로 발생한 것이므로 표면에는 각종 기계유 및 절삭유가 묻어 있다. 따라서, 이를 제거하여 사용하는 것이 바람직한데, 유기용매를 이용하여 세척한 후 표면에 묻은 각종 유분을 제거하고 풍건시켜 사용한다.
상기의 철 입자가 침출수 내에 존재하는 염소계 유기화합물과 접촉하면 다음의 화학식 1과 같은 반응으로 탈염소화 반응을 일으킨다.
RCl + 2e- + H+ = RH + Cl- (환원반응)
Fe0 + RCl + H+ = Fe2+ + RH + Cl- (전체반응)
이때, 침출수 내에 용존산소가 존재하면 상기한 탈 염소화 반응은 다음과 같은 메커니즘으로 방해받는다.
4Fe2+ + 4H+ + O2 = 4Fe3+ + 2H2O
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 (침전)
Fe0 + 2H2O = Fe2+ + H2 + 2OH-
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 (침전)
상기의 화학식 2에서 Fe(OH)3와 Fe(OH)2는 침전물이므로 이 반응이 발생하면 철의 표면에 상기 침전물이 석출하게 되어 화학식 1의 탈 염소화 반응이 더이상 진행 할 수 없다. 특히, 상기 Fe(OH)3와 Fe(OH)2는 덩어리를 형성하여 침출수가 반응벽체를 더이상 통과할 수 없도록 하는 부작용도 일으킬 수도 있다. 실험실 규모의 영가 철로 구성된 컬럼 연구에서 약 20 ppm의 염소계 유기화합물에 대해 탈 염소화 반응을 일으키는 반응물질의 활성은 약 1년간 유지되었다.
따라서, 영가 철의 화학적 활성의 수명이 다 되었을 때, 손쉬운 교체가 이루어질 수 있는 제품의 제작이 필요하다.
또한, 중금속의 제거는 흡착제나 응집제를 이용하여 고정화시켜 제거하는 흡착(adsorption) 또는 응집(coagulation)의 과정에 의하여 이루어진다. 많은 연구를 통하여 제강슬래그가 니켈과 같은 중금속에 대해 흡착능이 뛰어난 것으로 알려져 있다.
본 발명에서는 불량 매립지의 침출수에 존재하는 다양한 맹독성 중금속을 제거하기 위하여 흡착능이 뛰어난 제강슬래그를 영가 철과 혼합하여 반응물질로 사용함으로써 침출수에 혼재된 다양한 환경 오염물질을 동시에 제거하는 방법을 사용하였다. 제강슬래그는 제강공정에서 선철을 강철로 만들 때 부수적으로 발생하는 폐기물로 발생량의 상당한 양이 매립되고 있는 실정이다. 그런데, 매립장 확보가 점차 어려워지고 있어 재활용 용도의 개발이 시급하게 요청되어 왔다.
즉, 철 입자와 제강슬래그 입자를 함께 사용하면, 철 입자의 활성에 의하여 염소계 유기화합물을 분해하고, 맹독성의 중금속 오염물질은 제강슬래그 입자에 의하여 흡착되므로, 두 가지의 반응성 물질들을 투수성 반응벽체에 혼합하여 사용함으로써 침출수에 혼재되어 있는 다양한 오염물질들을 동시에 제거하게 된다.
이렇게 제조된 투수성 반응벽체의 내부 구조는 도 2에 나타낸 것과 같다.
본 발명에서 사용한 제강슬래그는 전기로 등에서 발생하는 것으로서, 슬래그의 성분중에 존재하는미용해 상태의 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 철(Fe)등을 고용한 유리산화칼슘(free CaO)이 물과 반응하여 팽창하기 때문에 팽창 안정성에 문제가 있다.
즉, 이 유리산화칼슘은 물과의 접촉하면 수분을 흡수하여 수산화칼슘 상태로 변화되고, 이 수산화칼슘은 탄산가스와 반응하여 탄산칼슘으로 변화되면서 부피가 팽창되어 균열을 발생시킬 수 있으므로, 물 등에 의하여 사전에 에이징시킴으로서 제조된 반응벽체의 부피 팽창을 막아야 한다.
에이징 방법에는 물 속에서 반응시키는 방법, 스팀과 반응시키는 방법, 오토클레이브(autoclave) 내에서 반응시키는 방법, 노천 야적 후 바닷물 등에 의해서 자연적으로 반응이 일어나게 하는 방법 등이 있다.
에이징을 끝낸 제강슬래그는 1.0 ～ 3.0 mm 크기로 분쇄되어 사용되며, 상기의 제강슬래그 20 ～ 90 중량%에 대하여 철입자 80 ～ 10 중량% 비율로 혼합하여 사용하였다.
다음은 KS L 5120의 시험방법을 이용해서 측정한 본 발명에서 사용한 제강슬래그 일례의 성분을 나타낸 표이다.
| 화학성분 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 |
| 함량(%) | 54.6 | 13.93 | 6.2 | 14.16 | 4.58 | 0.33 | 0.30 | 0 |
통상적인 제강슬래그는 위 표2와 유사한 조성 성분과 비율을 가지며, 대체로 분말도 비표면적이 2500 ～ 3500 cm2/g, 강열감량이 0 ～ 5% 의 범주에 들어간다.
상기한 철입자/제강슬래그 혼합물은 부직포 주머니에 충전하여 밀봉한 후, 견고한 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작하여 현장에서 투수성 반응벽체의 수명이 다 되었을 경우, 장비를 이용하여 손쉬운 교체가 이루어 질 수 있도록 한다. 기존의 벽체는 지하에 매설을 한 후 시간 경과에 따라 수명이 다되었을 경우 지속적인 관리에 어려움을 겪어 왔다. 하지만, 본 발명을 통하여 제작된 반응벽체는 이러한 어려움을 극복할 수 있으리라 믿는다.
상기한 방법으로 제작된 투수성 반응벽체는 불량 매립지 외곽에 도 1에 나타낸 벽체와 같이 지하에 매설되는 벽으로써 시공되어 투수성 반응벽을 구성한다.
[실시예 1] 반응성 물질의 혼합
유분을 함유하지 않은 기계 가공의 부산물인 과립상태의 철 입자(0.5 ～ 1 mm)를 오랜 시간동안 물에 담가 산소로 flushing(플러싱)하면서 에이징 시켰다. 에이징된 철 입자는 표면에 산화철이 완전히 형성된 것을 확인한 후, 여과 및 풍건과정을 걸쳐 사용되었다.
[실시예 2] 반응성 물질을 이용한 혼합 오염물질의 제거
상기의 실시예1에서 제조한 반응성 물질을 반응기내에서 산화/환원에 민감한 오염물질인 RDX(폭발성 물질), Cr(VI) (크롬), 아질산염(nitrite) ,질산염(nitrate) TCE (각각 10 mg/L)를 함유하는 혼합오염물질과 반응시켰다.
이때, 반응성 물질의 사용량은 25 mL의 혼합오염물에 대해 1 g이었다 (4%, 중량/부피). 반응이 일어나는 동안 주사기를 이용하여 용액을 시간별로 취하여 RDX와 Cr(VI)는 HPLC(액체크로마토그래피)로, TCE는 GC(가스크로마토그래피)로, 아질산염(nitrite)와 질산염(nitrate)는 IC(이온크로마토그래피)로 분석하였다.
도 3은 그 실험 결과를 시간에 따른 그래프로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면 실험에 사용한 반응물질이 중금속 뿐만 아니라 TCE를 포함한 다양한 오염물질에 대해서도 상당한 활성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
본 발명의 반응물질로 사용된 제강슬래그는 폐기물로 간주되어 매립되어 왔으며, 영가 철은 폐자원으로 간주되어 왔는데 유기용매로 세척함으로써 산업부산물들을 환경오염물질의 제거에 재활용 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 제공하는 폐자원인 영가 철과 제강슬래그로 구성된 투수성 반응벽체는 불량 매립지의 침출수 내에 혼재된 상태로 존재하는 염소계 유기화합물과 맹독성의 중금속을 보다 효율적으로 동시에 제거하는 효과가 있다. 마지막으로, 투수성 반응벽체를 견고한 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작함으로써 수명이 다한 반응벽체의 교체를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 투수성 반응벽체 이용 방법을 나타낸 참고도
도 2는 본 발명에서 사용한 영가 철과 제강슬래그로 구성된 반응벽체 내부 구조를 나타낸 모식도
도 3은 본 발명에 사용된 영가 철과 제강슬래그를 대신한 산화철에 의한 산화/환원에 민감한 혼합오염물질의 제거 성능을 나타낸 그래프
Claims (2)
- 선반 작업의 부산물인 철 입자의 표면에 묻은 절삭유등을 유기용매로 세척함으로써 유분을 제거하는 단계;상기의 유분이 제거된, 과립형태를 물 속에 담가 산소로 플러싱(flushing)하면서 에이징한 밀도 2.0 ~ 3.5 g/㎤, 비표면적 1.2 ~ 1.5 ㎡/g 및 직경 0.5 ~ 2.0㎜ 크기의 철 입자 10 ~ 80 중량%와 에이징을 끝낸 비표면적이 2500 ~ 3500 ㎠/g, 강열감량 0 ~ 5% 및 직경 1.0 ~ 3.0㎜ 크기의 제강슬래그 90 ~ 20 중량%를 혼합하는 단계;상기의 철 입자/제강슬래그 혼합물을 부직포에 담아 밀봉하여 팩형태로 제작하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐자원인 영가 철과 제강슬래그로 구성된 투수성 반응벽체.
- 삭제
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100597886B1 (ko) * | 2006-01-20 | 2006-07-06 | (주)대성그린테크 | 폐자원인 영가 철, 제강슬래그, 미생물 처리된 폐타이어로구성된 다기능 투수성 반응벽체 |
| KR101107048B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2012-01-25 | 고려대학교 산학협력단 | 영가 철을 포함하는 스코리아 담체 및 이의 제조방법 |
| CN108640182A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-12 | 江西夏氏春秋环境股份有限公司 | 一种地下水污染修复方法 |
| CN109179677A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-11 | 湖南新九方科技有限公司 | 一种氯代烃污染地下水的复合介质prb修复方法 |
| CN111056585A (zh) * | 2018-10-17 | 2020-04-24 | 武汉市秀谷科技有限公司 | 一种活性渗滤墙填料及其制备方法 |
| CN114230025A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-03-25 | 重庆大学 | 一种用于简易填埋场壤中流修复的小型可渗透反应屏障系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008230A (ko) * | 2000-11-16 | 2001-02-05 | 이재원 | 파일형 반응벽체 시스템을 이용한 오염된 지하수의 정화방법 |
| KR20010008225A (ko) * | 2000-11-16 | 2001-02-05 | 이재원 | 반응벽체에 적용되는 반응물질의 모듈화 방법 및 그 장치 |
| KR20030030410A (ko) * | 2001-10-11 | 2003-04-18 | 박재현 | 다중 반응벽 지하댐을 이용한 지하수 확보 및 정화 시스템 |
| KR20030075935A (ko) * | 2002-03-21 | 2003-09-26 | 한국과학기술연구원 | 황산화독립영양미생물을 이용한 지하수의 현장, 현장외처리 방법, 및 강변여과수 처리방법 |
-
2004
- 2004-07-19 KR KR1020040056128A patent/KR100476115B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008230A (ko) * | 2000-11-16 | 2001-02-05 | 이재원 | 파일형 반응벽체 시스템을 이용한 오염된 지하수의 정화방법 |
| KR20010008225A (ko) * | 2000-11-16 | 2001-02-05 | 이재원 | 반응벽체에 적용되는 반응물질의 모듈화 방법 및 그 장치 |
| KR20030030410A (ko) * | 2001-10-11 | 2003-04-18 | 박재현 | 다중 반응벽 지하댐을 이용한 지하수 확보 및 정화 시스템 |
| KR20030075935A (ko) * | 2002-03-21 | 2003-09-26 | 한국과학기술연구원 | 황산화독립영양미생물을 이용한 지하수의 현장, 현장외처리 방법, 및 강변여과수 처리방법 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100597886B1 (ko) * | 2006-01-20 | 2006-07-06 | (주)대성그린테크 | 폐자원인 영가 철, 제강슬래그, 미생물 처리된 폐타이어로구성된 다기능 투수성 반응벽체 |
| KR101107048B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2012-01-25 | 고려대학교 산학협력단 | 영가 철을 포함하는 스코리아 담체 및 이의 제조방법 |
| CN108640182A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-12 | 江西夏氏春秋环境股份有限公司 | 一种地下水污染修复方法 |
| CN108640182B (zh) * | 2018-06-27 | 2021-08-17 | 江西夏氏春秋环境股份有限公司 | 一种地下水污染修复方法 |
| CN111056585A (zh) * | 2018-10-17 | 2020-04-24 | 武汉市秀谷科技有限公司 | 一种活性渗滤墙填料及其制备方法 |
| CN109179677A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-11 | 湖南新九方科技有限公司 | 一种氯代烃污染地下水的复合介质prb修复方法 |
| CN114230025A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-03-25 | 重庆大学 | 一种用于简易填埋场壤中流修复的小型可渗透反应屏障系统及方法 |
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