KR101726742B1

KR101726742B1 - 토양의 정화 방법

Info

Publication number: KR101726742B1
Application number: KR1020137000841A
Authority: KR
Inventors: ?스케 요시; 스케 요시; 마사루 도모구치
Original assignee: 도와 에코 시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2017-04-13
Also published as: KR20130127415A; CN103002998A; US9421589B2; JPWO2012008032A1; EP2594345A1; JP5923039B2; CN103002998B; EP2594345A4; DK2594345T3; US20130115004A1; SG187047A1; EP2594345B1; WO2012008032A1

Abstract

[과제] 물을 사용하지 않고 오염 토양을 자갈, 조립(粗粒) 토양, 및 세립(細粒) 토양으로 분급(分級)하고, 용이하게 또한 염가로 조립 토양으로부터 오염 물질을 분리한다.
[해결수단] 토양에 탈수제를 혼합하여 함수율(含水率)을 10 질량% 이하로 하는 전처리 공정(pre-treatment process)을 행한 후, 상기 전처리 공정에서 함수율이 10 질량% 이하로 된 토양을 건식 자력 선별기(magnetic separator)에 공급하고, 조립 토양 중의 오염 물질을 자착물(磁着物)로서 분리 제거하는 자력 선별 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 토양의 정화 방법. 토양을 건조 상태로 하고 자착물과 비자착물로 선별하고, 오염 농도가 높은 자착물을 회수함으로써, 오염 토양으로부터 세립 토양을 분리하기 쉽게 하여, 조립 토양의 오염 물질 함유량을 용이하게 저감할 수 있게 된다.

Description

토양의 정화 방법{SOIL CLEANING METHOD}

본 발명은, 중금속이나 기름 등으로 오염된 토양의 정화 방법에 관한 것이다.

오염 토양의 정화 기술에 있어서는, 산업으로서의 실시면에서 용이하고 염가인 방법이 요구되고 있다. 종래 기술로서, 중금속이나 기름 등으로 오염된 토양을 정화하는 방법의 하나로서 토양 세정법을 예로 들 수 있다. 본 방법은, 오염 토양 중에서 입도(粒度)가 작은 토양 입자일수록 오염 물질 부착량이 많은 성질을 이용한 것이며, 대량의 물을 사용하여 오염 토양을 슬러리(slurry)화하여, 습식 분급(分級) 처리를 행하고, 세립 산물(細粒産物)을 제거하는 방법이다. 그러나, 본 방법은, 토양을 슬러리화함으로써 발생하는 오염수 처리 공정 및 처리 잔사(殘渣)의 탈수 공정의 부하가 큰 과제가 있다. 또한, 오염 토양 중의 상기 오염 물질 함유량이 높은 경우, 큰 자갈을 제외하면 재이용 가능한 청정토를 산출할 수 없는 과제가 있다.

이에 따라, 최근, 오염 토양에 대하여 소량의 생석회를 혼합하고, 처리토 중에 습윤 상태의 입상괴(粒狀塊)를 포함시키고, 이것에 대하여 분급 수단과 입상괴의 파쇄 수단을 조합함으로써, 점토분(粘土分)을 제거하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1). 또한, 고농도 오염 토양으로부터 청정한 토양을 얻는 수단으로서는, 오염 토양을 자력 선별기(magnetic separator)에 공급하고, 토양 중의 오염 물질을 자착물(磁着物)로서 회수하는 방법, 토양 세정법과 부유 선광법(浮遊選鑛法)을 조합함으로써 오염 물질을 분리 제거하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 2, 3).

일본 특허출원 공개번호 2008-289963호 공보 일본 특허출원 공개번호 평 10-71387호 공보 일본 특허출원 공개번호 2003-103248호 공보

그러나, 상기 방법에서는 자갈과 토양을 분리하는 것은 가능할지 모르지만, 미세 입자가 습윤 상태의 점토괴를 형성하기 때문에, 토양을 모래와 점토로 분급하여 구분하기 곤란하며, 처리 대상 토양의 토질에 따라서는 적용하기 곤란한 방법이다. 토양의 함수율(含水率)이 높은 경우, 토양 구분에 대하여, 건식 자력 선별기에 의한 오염 물질에 대한 선별 정밀도가 현저하게 저하된다. 또한, 부유 선광법을 이용하는 경우, 복잡한 공정 관리가 필요할 뿐만 아니라, 토양 세정 처리 설비에 더하여 대형의 토양 마쇄(磨碎) 설비 및 전용의 부선기(flotation machine)가 필요하게 되므로 건설 비용이 대폭 증대하게 된다.

본 발명은, 전술한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 오염 토양의 함수율을 일정한 수준까지 저감시킨 후에 자력 선별 공정을 행하여, 오염 토양으로부터 세립 토양을 분리하기 용이하게 하여, 보다 많은 청정토를 얻는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 토양에 탈수제를 혼합하여 함수율을 10 질량% 이하로 하는 「전처리 공정(pre-treatment process)」을 행한 후, 상기 전처리 공정에서 함수율이 10 질량% 이하로 된 토양을 건식 자력 선별기에 공급하고, 조립(粗粒) 토양 중의 오염 물질을 자착물로서 분리 제거하는 「자력 선별 공정」을 행하는 것을 특징으로 하는 토양의 정화 방법이 제공된다. 자력 선별 공정에서 선별된 비자착물로서 분리된 자갈 및 조립 토양은 청정토로서 취급할 수 있게 된다.

상기 전처리 공정을 거친 토양, 상기 자력 선별 공정을 거친 토양 중 어느 하나에 대하여 건식 마쇄 처리를 행할 수도 있다. 또한, 상기 전처리 공정을 거친 토양, 상기 자력 선별 공정을 거친 토양 중 어느 하나에 대하여, 비중(比重) 선별 처리를 행할 수도 있다. 또한, 상기 자력 선별 공정을 복수의 자력 선별 공정으로 나누어 행하고, 나중의 자력 선별 공정일수록 고자력의 자석을 이용하고, 또한 앞의 자력 선별 공정에서 선별된 비자착물에 대하여 나중의 자력 선별 공정을 행할 수도 있다. 그리고, 상기 탈수제로서 생석회, 석고, 및 시멘트 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명의 토양 정화 방법에 의하면, 토양을 건조 상태로 하고 자착물과 비자착물로 선별하여, 오염 농도가 높은 자착물을 회수함으로써, 오염 토양으로부터 세립 토양을 분리하기 용이하게 하여, 조립 토양의 오염 물질 함유량을 용이하게 저감할 수 있게 된다. 또한, 분급 공정에서 세립 토양의 대부분을 회수 가능하므로, 그 후에 필요에 따라 습식 분급 처리하는 경우에 있어서도, 수처리 부하 및 세립 토양 잔사의 탈수 처리 부하를 크게 경감시킬 수 있게 된다.

도 1은 실시예 1의 공정 설명도이다.
도 2는 실시예 2의 공정 설명도이다.
도 3은 실시예 3의 공정 설명도이다.
도 4는 실시예 4의 공정 설명도이다.
도 5는 실시예 5의 공정 설명도이다.
도 6은 실시예 6의 공정 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 토양 정화 방법은, 이하에서 설명하는 전처리 공정 및 자력 선별 공정을 가지고 있다. 또한, 본 발명에 따른 토양 정화 방법은, 이하에서 설명하는 세정 공정, 마쇄 공정, 및 비중 선별 공정 중 어느 하나를 추가로 가질 수도 있다. 본 발명에 따른 토양 정화 방법은, 납이나 크롬 등의 중금속류나 기름 등으로 오염된 토양을 대상으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 토양 정화 방법은, 예를 들면, 굴삭된 오염 토양에 대하여 실시되며, 실시 장소에는 구애받지 않는다. 또한, 본 발명에 따른 토양 정화 방법으로 얻어진 자갈 및 조립 토양의 전부, 또는 본 발명에 따른 토양 정화 방법으로 얻어진 자갈 및 조립 토양의 일부는, 청정토로서 복토재(覆土材) 등에 재이용할 수 있다. 또한, 분급 공정을 행한 경우에 분리된 세립 토양 및 세정 공정을 행한 경우에 발생하는 탈수 케이크는, 시멘트 등으로 리사이클되거나, 또는 최종 처분에 제공된다. 다만, 이들 산물의 이용 방법은 여기에 기재된 것으로 한정되지 않는다.

(전처리 공정)

먼저, 납이나 크롬 등의 중금속류나 기름 등으로 오염된 토양에 탈수제를 혼합하여 토양을 건조시키는 전처리 공정을 행한다. 탈수제를 혼합시키는 방법으로서는, 일반적인 토양 개량기를 사용하여 혼합하는 방법, 약제 혼련(混練) 플랜트에 의해 혼합하는 방법 등을 예로 들 수 있지만, 그 수단에는 구애받지 않는다. 이 전처리 공정에 의해 건조된 토양은, 함수율이 10 질량% 이하인 상태로 된다. 함수율은, 0% 초과 5 질량% 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 함수율은, JIS A1203 「흙의 함수비 시험 방법」에 준한 방법, 즉 자연 상태에서의 토양 중량과 건조로(110±5 ℃)에서 건조시킨 토양 중량을 측정하여, 산출할 수 있다.

전처리 공정에서 첨가하는 탈수제는, 토양과 혼합됨에 따라 탈수 반응, 흡수 반응, 발열 반응 중 적어도 어느 하나를 일어나게 하는 성질을 가지는 것이면 되고, 석고, 시멘트, 생석회 등이 예시되지만, 그 종류에는 구애받지 않으며, 일반적인 탈수제를 사용할 수 있다. 바람직한 탈수제는, 생석회이다. 그리고, 전처리 과정에서 첨가해야 할 탈수제의 양은, 토양에 대하여 중량비로 5∼25 %(바람직하게는 10∼20 %)로 한다. 탈수제로서 생석회를 사용함으로써, 기름 내지 VOC의 양쪽 또는 어느 하나와 시안 화합물, 중금속류를 포함하는 복합 오염 토양을 바람직하게 처리할 수 있다. 또한, 탈수제로서 생석회를 사용함으로써, 기름 오염 토양을 바람직하게 처리할 수 있다. 또한, 전처리 공정에서는 2시간 이내의 처리에 의해 충분히 탈수 가능하다.

(자력 선별 공정)

자력 선별 공정은, 상기 전처리 공정에 의해 건조된 토양 중의 오염 물질을 자착물로서 분리 제거하기 위해 행해진다. 자력 선별 공정에서는, 전처리 공정에 의해 건조된 토양을 건식 자력 선별기에 공급하여, 주로 조립 토양 중의 오염 물질을 자착물로서 분리 제거한다. 건식 자력 선별기로서, 드럼형 건식 자력 선별기나 현수형(suspended type) 자력 선별기 등을 예로 들 수 있으며, 드럼형 건식 자력 선별기가 바람직하다. 건식 자력 선별기에 사용하는 자석의 강도는, 100∼20,000 가우스로 하고, 500∼10,000 가우스로 하는 것이 바람직하다.

자력 선별 공정은, 상기 전처리 공정에 의해 건조된 토양에 대하여 실시하면 되며, 자력 선별의 선별 형태, 선별 횟수, 및 타이밍에는 구애받지 않고, 바람직하게는, 먼저 저자력의 자력 선별기로 고자성의 자착물을 분리 제거하고, 그 후, 고자력의 자력 선별기로 저자성의 자착물을 분리 제거한다.

이 자력 선별 공정은 복수의 자력 선별 공정으로 나누어 행할 수도 있다. 그럴 경우, 나중의 자력 선별 공정일수록 고자력의 자석을 이용하고, 또한 앞의 자력 선별 공정에서 선별된 비자착물에 대하여 나중의 자력 선별 공정을 행한다.

(분급 공정)

상기 전처리 공정에 의해 건조된 토양, 또는 상기 자력 선별 공정에 의해 오염 물질이 자착물로서 분리 제거된 토양에 대하여, 건식 분급을 적절하게 실시할 수도 있다. 이러한 건식 분급에 의하면, 자갈, 조립 토양, 및 세립 토양으로 분급할 수 있다. 이 분급 공정의 분급 형태, 분급의 실시 횟수 및 타이밍에는 구애받지 않는다. 분급에는 일반적인 분급기를 사용하며, 풍력 분급기, 진동체, 건식 사이클론 분급기, 진동 스크린 등을 예시할 수 있다. 또한, 복수의 분급기를 조합할 수도 있다. 이 분급 공정에 있어서의 분급점은 38㎛∼50 mm의 사이로 하고, 자갈, 조립 토양, 세립 토양으로 이루어지는 3종류 이상의 최종 산물을 얻는 것을 조건으로 하고, 분급 점수는 2점 이상∼15점 미만으로 한다. 자갈과 조립 토양의 분급점을 2∼40 mm, 조립 토양과 세립 토양의 분급점을 250㎛∼38㎛로 하는 것이 바람직하다. 자갈과 조립 토양의 분급점을 2∼5 mm, 조립 토양과 세립 토양의 분급점을 75㎛∼150㎛로 하고, 이어서, 조립 토양을 분급점 1mm∼300㎛의 사이에서 분급하여, 2종류의 조립 토양을 얻는 것이 바람직하다.

(세정 처리)

세정 처리는, 상기 분급 공정 후의 자갈, 또는 자갈 및 조립 토양의 전부 또는 일부에 대하여 실시한다. 세정 처리의 처리 형태, 타이밍에는 구애받지 않는다. 세정 처리 설비로서는, 로드 스크러버(rod scrubber) 등의 일반적인 토양 해니(解泥) 설비, 사이클론 등의 일반적인 분급 설비, 진동 스크린 등의 일반적인 토양 탈수 설비, 침강 농축 장치(thickener) 등의 일반적인 수처리 설비, 필터 프레스 등의 슬러지(sludge) 탈수 설비로 이루어지고, 각 설비의 조합에는 구애받지 않는다. 또한, 이 세정 처리 설비에는, 볼 밀 등의 일반적인 마쇄 설비 및 일반적인 부선 설비를 설치할 수 있다.

그리고, 분급 공정 후에 얻어진 자갈에 수세 처리를 실시할 수도 있다. 또한, 조립 토양에 대해서는, 토양의 성상(性狀)에 따라 모두 세정 처리하거나 또는 소정의 입도로 구분된 것을 세정 처리하고, 다시 조립 토양을 회수하고, 수세된 자갈과 배합하여 청정토로서 취급한다.

(마쇄 처리)

마쇄 처리는, 상기 전처리 공정에서 건조화된 토양에 대하여 실시할 수 있다면, 그 마쇄 형태, 마쇄 처리의 실시 횟수 및 타이밍에는 구애받지 않는다. 이 마쇄 수단으로서는, 일반적인 마쇄기가 있고, 볼 밀, 로드 밀, 사이클론 밀, 회전식 원심 괴쇄기(塊碎機)등을 예로 들 수 있다. 그 외에 마쇄 효과를 기대할 수 있는 장치 또는 방법이면 마찬가지로 사용할 수 있다.

마쇄 처리에 있어서의 입자의 마쇄 상태는, 자갈이나 조립 토양의 입자 표면에 부착된 세립 토양의 박리 효과, 또는 조립 토양의 표면 연마 효과, 나아가서는 파쇄 효과를 기대할 수 있다면, 마쇄 정도에는 구애받지 않는다. 그리고, 마쇄 처리 능력은 처리 대상 오염 토양의 성질에 의해 결정된다. 마광(摩鑛) 처리 산물로부터 건식 분급기에 의해 미세 입자를 제거하고, 수세 처리한 자갈과 배합하여 정화 토양으로서 회수할 수 있다.

(비중 선별 처리)

비중 선별 처리는, 상기 분급 공정에서 입자가 고르게 분급된 조립 토양에 대하여 실시할 수 있다면, 그 비중 선별 형태, 비중 선별 횟수 및 타이밍에는 구애받지 않는다. 그 비중 선별 수단으로서는, 일반적인 비중 선별기가 있으며, 풍력 선별기, 건식 비중 선별기, 에어 스크린 선별기 등을 예로 들 수 있다. 여기서 얻어지는 고비중 산물을 상기 오염 농축물로서 취급하여, 분리 제거할 수 있다.

상기 분급 공정을 행한 경우에 선별되는 세립 토양, 상기 자력 선별 공정에서 선별되는 자착물, 및 상기 비중 선별 공정에서 얻어지는 고비중 산물은, 시멘트 공장에 운반하여, 시멘트 원료로서 재이용되거나, 토양 정화 시설로 운반하여 무해화 처리되고 최종 처분장으로 운반하여 매립 처분된다. 상기 처리 공정에서 발생하는 최종 산물 중, 자갈은 복토재로서 재이용된다. 조립 토양은, 상기 오염 물질 농도를 확인한 후, 그 모두를, 또는 조립 토양에 대하여 분급을 추가로 실시한 경우에 한정하여 그 일부를 청정토로 만들고, 복토재로서 재이용된다. 그리고, 상기 오염 물질의 농도가 지정 기준을 상회하는 경우에는, 재처리를 실시하거나 세립 토양과 동일하게 취급한다.

[실시예]

(실시예 1)

납 오염된 토양 A(납 함유량 228 mg/kg)에 대하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 토양 중량비로 12질량%의 생석회를 탈수제로서 혼합하고, 실온에서 1시간 정치(靜置) 양생(養生)했다. 양생 전의 함수율이 12.0 질량%인 데 비해, 양생 후의 함수율은 7.2 질량%가 되어 토양은 건조 상태로 되었다(JIS A1203 「흙의 함수비 시험 방법」에 따른다. 이하 동일함). 이 토양을 메쉬 2 mm, 0.5 mm, 및 0.15 mm의 체(sieve)를 사용하여 건식 분급을 실시하여, 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈), 입도 구분 2mm 미만∼0.5mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.5mm 미만∼0.15mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)으로 분급하고, 각 입도 구분의 토양의 비율과 납 함유량을 각각 측정하였다. 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈)은 48.2 질량%(납 함유량 0 mg/kg), 입도 구분 2mm 미만∼0.5mm의 토양(조립 토양)은 23.2 질량%(납 함유량 224 mg/kg), 입도 구분 0.5mm 미만∼0.15mm의 토양(조립 토양)은 12.5 질량%(납 함유량 266 mg/kg), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)은 16.1 질량%(납 함유량 205 mg/kg)였다. 그리고, 본 명세서의 실시예에 있어서는, 환경성 고시 제19호법에 의해, 2mm 미만의 토양을 대상으로 하였고, 2mm 이상의 자갈은 제외하고 회수 제거율을 구하는 것으로 한다.

그 후, 2mm 미만∼0.5mm 및 0.5mm 미만∼0.15mm의 구분 입도의 토양(조립 토양)에 대하여, 7000가우스의 자석을 이용하여, 건식 자력 선별을 실시하였다. 이 건식 자력 선별에 의해, 2mm 미만∼0.5mm의 토양(조립 토양)은, 3.2 질량%(납 함유량 733 mg/kg)의 자착물과, 20.0 질량%(납 함유량 141 mg/kg)의 비자착물로 선별했다. 또한, 0.5mm 미만∼0.15mm의 구분 입도의 토양(조립 토양)은, 1.4 질량%(납 함유량 569 mg/kg)의 자착물과, 11.1 질량%(납 함유량 229 mg/kg)의 비자착물로 선별했다.

또한, 건식 자력 선별 후의 비자착물과 상기 건식 분급으로 얻어진 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈)을, 물 1L를 사용하여 슬러리화하여, 메쉬 2 mm, 0.5 mm, 및 0.15 mm의 체를 사용하여 습식 분급(세정 처리)을 실시하였다. 각 분급 산물을 건조시킨 후, 각 입도 구분의 토양의 비율과 납 함유량의 측정을 실시하였다. 그 결과, 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈)은 46.6 질량%(납 함유량 0 mg/kg), 입도 구분 2mm 미만∼0.5mm의 토양(조립 토양)은 15.5 질량%(납 함유량 99 mg/kg), 입도 구분 0.5mm 미만∼0.15mm의 토양(조립 토양)은 8.6 질량%(납 함유량 144 mg/kg), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)은 8.6 질량%(납 함유량 304 mg/kg)였다.

이 실시예 1의 결과로부터, 토양 A에 탈수제(생석회)를 혼합하고 건조 상태로 함으로써, 건식 분급에 의해 자갈(입도 구분 2mm 이상), 조립 토양(입도 구분 2mm 미만∼0.15mm), 세립 토양(입도 구분 0.15mm 미만)으로 선별 가능한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 건식 분급 처리에 의해, 토양 A 중에 처음부터 포함되는 세립 토양 전체의 대략 65 질량%를 회수 제거할 수 있는 것이 확인되었다. 그리고, 엄밀하게 말하면 자력 선별에 의해 분리된 자성물에도 세립 토양은 부착되어 있지만, 전체에서 차지하는 비율이 작으므로 오차 범위로서 취급했다. 또한, 건식 분급 전에 탈수제를 첨가했지만, 첨가 후의 중량을 100%로 하였다. 「건식 분급에 의한 세립 토양 회수율」은 이하와 같이 구하였다.

「건식 분급에 의한 세립 토양 회수율」

= (건식 분급으로 얻어진 세립 산물의 중량분율)/(세립 산물의 중량 산물)

= (건식 분급으로 얻어진 세립 산물의 중량분율)/((건식 분급으로 얻어진 세립 산물의 중량분율)＋(습식 분급으로 얻어진 세립 산물의 중량분율))

= 16.1/(16.1＋8.6)

= 0.652

실시예 1과 같이, 자갈 및 조립 토양에 대하여 세정 처리를 실시하는 경우에는 수처리 부하의 경감을 기대할 수 있다. 또한, 조립 토양에 건식 자력 선별을 적용함으로써, 납 함유 입자를 효율적으로 선별·회수 가능한 것이 확인되었다. 특히, 입도 구분 2mm 미만∼0.5mm의 토양에 대한 오염 물질의 선별 효과가 크며, 종래의 토양 세정법에는 없는 우수한 특징이 확인되었다.

(실시예 2)

납 오염된 토양 B(납 함유량 417 mg/kg)에 대하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 토양 중량비로 15 질량%의 생석회를 탈수제로서 혼합하고, 실온에서 1시간 정치 양생했다. 양생 전의 함수율이 15.0 질량%인 데 비해, 양생 후의 함수율은 9.2 질량%로 되어 토양은 건조 상태로 되었다. 이 토양을 메쉬 2 mm 및 0.15 mm의 체를 사용하여 건식 분급을 실시하여, 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈), 입도 구분 2mm 미만∼0.15mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)으로 분급하고, 각 입도 구분의 토양의 비율과 납 함유량을 각각 측정하였다. 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈)은 55.0 질량%(납 함유량 0 mg/kg), 입도 구분 2mm 미만∼0.15 mm의 토양(조립 토양)은 28.0 질량%(납 함유량 423 mg/kg), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)은 17.0 질량%(납 함유량 408 mg/kg)였다.

다음으로, 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)을 제외하고, 나머지 자갈 및 조립 토양을 지르코니아 볼(φ300 mm) 500g과 함께 포트 밀(pot mill)에 봉입(封入)하고, 회전대(회전 속도 45rpm) 상에서 5분간의 마쇄 처리를 실시하였다. 그리고, 마쇄산물을 메쉬 2 mm 및 0.15 mm의 체를 사용하여 건식 분급을 실시하여, 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈), 입도 구분 2mm 미만∼0.15mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)으로 분급하고, 각 입도 구분의 토양의 비율과 납 함유량을 각각 측정하였다. 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈)은 49.9 질량%(납 함유량 0 mg/kg), 입도 구분 2mm 미만∼0.15 mm의 토양(조립 토양)은 25.0 질량%(납 함유량 378 mg/kg), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)은 8.1 질량%(납 함유량 562 mg/kg)였다.

그리고, 이 건식 분급에 의해 분급된 조립 토양(입도 구분 2mm 미만∼0.15 mm)에 대하여, 7000가우스의 자석을 이용하여, 건식 자력 선별을 실시하였다. 이 건식 자력 선별에 의해, 3.3 질량%(납 함유량 1480 mg/kg)의 자착물과, 21.7 질량%(납 함유량 210 mg/kg)의 비자착물로 선별했다.

이 실시예 2의 결과를 보면, 건식 마쇄 처리를 도입함으로써, 자갈 및 조립 토양의 표면에 부착되어 있던 세립 토양을 효율적으로 박리할 수 있는 것이 확인되었다. 이와 같이 하여 박리된 세립 토양은 건식 분급 처리에 의해 회수할 수 있었다. 그러므로 건식 마쇄 처리를 도입함으로써, 자갈, 조립 토양, 및 세립 토양으로 분리하는 분리 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 자갈과 조립 토양의 세정 공정을 설치하는 경우에는, 수처리 부하를 더욱 경감시킬 수 있게 된다. 또한, 마쇄 처리를 거친 조립토에 대해서도, 건식 자력 선별에 의해 효율적으로 오염 물질을 분리할 수 있는 것이 확인되었다.

(실시예 3)

도 3에 나타낸 바와 같이, 토양 중량비로 20 질량%의 석고를 첨가하여, 처음 토양의 함수율 12.1 질량%로부터 함수율 8.9 질량%의 건조 상태로 한 토양 C(크롬, 비소, 및 불소 복합 오염 토양)에 대하여, 먼저, 저자력(1500가우스)의 자석을 이용하여, 제1 건식 자력 선별 공정을 실시하여, 강자성 자착물과 비자착물로 선별했다. 다음으로, 이 제1 건식 자력 선별 공정에서 선별된 비자착물에 대하여, 고자력(7000가우스)의 자석을 사용하여 제2 건식 자력 선별 공정을 실시하여, 저자성 자착물과 비자착물로 선별했다. 각 건식 자력 선별 처리에 의해 선별된 자착물과 비자착물의 중량 분포, 크롬, 비소, 및 불소의 함유량 및 분포 비율을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

이 실시예 3의 결과로부터, 건조 상태로 한 토양 C를 건식 자력 선별 처리함으로써, 다양한 중금속을 자착물로서 바람직하게 분리 회수할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 실시예 3과 같이, 저자력으로 제1 건식 자력 선별 공정을 실시하고, 이어서, 이 제1 건식 자력 선별 공정에서 선별된 비자착물에 대하여, 고자력으로 제2 건식 자력 선별 공정을 실시하면, 제1 건식 자력 선별 공정에서 강자성 자착물을 제거한 후, 또한 제2 건식 자력 선별 공정을 행함으로써, 오염 물질에 대한 높은 분리 성능(크롬 87%, 불소 75%)을 나타낸다. 이는, 자착물의 회수 과정에서 비자착물이 휩쓸려 들어가는 양을 저감시킬 수 있기 때문이다.

(실시예 4)

도 4에 나타낸 바와 같이, 납, 비소 및 기름에 의해 복합적으로 오염된 토양 D에 토양 중량비로 9 질량%의 생석회를 첨가하여, 처음 토양의 함수율 14.3 질량%로부터 함수율 6.4 질량%의 건조 상태로 하고, 이어서, 자력 7000가우스의 자석을 사용하여 건식 자력 선별 공정을 실시하여, 자착물과 비자착물로 선별했다. 그리고, 비자착물에 대하여, 메쉬 2 mm, 0.5 mm, 및 0.15 mm의 체를 사용하여 건식 분급을 실시하였다. 이 건식 분급에 의해, 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈), 입도 구분 2mm 미만∼0.5 mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.5mm 미만∼0.15 mm의 토양(조립 토양), 및 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)으로 분급하고, 각 입도 구분의 토양의 중량 분포, 납, 비소, 및 기름(TPH)의 함유량과 분포 비율을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

이 실시예 4의 결과로부터, 납, 비소, 및 기름에 의해 복합적으로 오염된 토양 D에 대해서도, 실시예 1∼3과 동일하게 정화할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 본 발명은, 복합 오염토에 대해서도 적용할 수 있다.

(실시예 5)

도 5에 나타낸 바와 같이, 납, 비소, 아연, 및 동에 의해 오염된 토양 E에 토양 중량비로 7 질량%의 생석회를 첨가하여, 처음 토양의 함수율 15.5 질량%로부터 함수율 8.7 질량%의 건조 상태로 하고, 메쉬 2 mm, 0.15 mm의 체를 사용하여 건식 분급을 실시하고, 입도 구분 2mm 이상의 토양(자갈), 입도 구분 2mm 미만∼0.15 mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)으로 분급했다.

다음으로, 2mm 미만∼0.15 mm의 구분 입도의 토양(조립 토양)에 대하여, 1500가우스의 자석을 이용하여, 건식 자력 선별을 실시하여, 자착물과 비자착물로 선별했다. 그리고, 비자착물에 대하여, 풍력 선별기를 이용한 비중 선별 처리를 실시하여, 경비중물과 중비중물로 선별했다. 건식 자력 선별 처리에 의해 선별된 자착물, 비중 선별 처리에 의해 선별된 경비중물과 중비중물의 중량 분포, 납, 비소, 아연, 동의 함유량 및 분포 비율을 측정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

[표 3]

이 실시예 5의 결과로부터, 비중 선별 처리를 조합함으로써 더욱 효과적으로 오염 물질을 분리할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 오염 물질과 함께 토양에 포함되는 그 외의 금속 원소(Cu, Zn 등)도 동일하게 자력 선별 및 비중 선별에 의해 분리할 수 있는 것이 확인되었다.

(실시예 6)

탈수제의 첨가량의 차이에 따른 건식 분급 정밀도 및 건식 자력 선별의 선별 정밀도를 비교하기 위한 시험을 실시하였다. 탈수제로서는 생석회를 사용하였고, 오염 토양 F에 토양 중량비로 0, 2, 4, 8, 12 질량%의 6수준으로 첨가하여 비교 시험을 실시하였다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 탈수제를 첨가한 후(0 질량%에서는 첨가하지 않음), 메쉬 5 mm, 2 mm, 0.5 mm, 및 0.15 mm의 체를 사용하여 제1 건식 분급 공정을 실시하였다. 이 제1 건식 분급 공정 후의 중량 분포를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

제1 건식 분급 공정 후, 분급된 토양을 다시 혼합하고, 혼합된 토양을 지르코니아 볼(φ300 mm) 500g과 함께 포트 밀에 봉입하고, 회전대(회전 속도 45rpm) 상에서 5분간의 건식 마쇄 처리를 실시하였다.

건식 마쇄 처리 후, 메쉬 5 mm, 2 mm, 0.5 mm, 및 0.15 mm의 체를 사용하여 제2 건식 분급 공정을 실시하고, 입도 구분 5mm 이상의 토양(자갈), 입도 구분 5mm 미만∼2mm의 토양(자갈), 입도 구분 2mm 미만∼0.5mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.5mm 미만∼0.15mm의 토양(조립 토양), 입도 구분 0.15mm 미만의 토양(세립 토양)으로 분급하고, 각 입도 구분의 토양의 중량 분포를 측정하였다. 결과를 표 5에 나타낸다.

[표 5]

또한, 5mm 미만∼0.15 mm의 구분 입도의 토양(자갈 및 조립 토양)에 대하여, 7000가우스의 자석을 이용하여, 건식 자력 선별을 실시하여, 자착물과 비자착물로 선별하였고, 각각의 중량 분포, 납의 함유량 및 분포 비율을 측정하였다. 결과를 표 6에 나타낸다.

[표 6]

표 6에 나타낸 바와 같이, 함수율의 감소에 따라 납의 선별 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 탈수제를 첨가하지 않은 경우에는, 자착물을 회수할 수 없었다. 이는, 토양이 흐트러지지 않고 뭉쳐져서 단립(團粒)을 형성하고 있기 때문인 것으로 여겨진다. 탈수제의 첨가량이 토양 중량비 5 질량% 미만이며 함수율이 10 질량%를 초과하는 경우에는, 토양은 흐트러진 상태에 있으므로 자착물은 회수할 수 있었지만, 함수율이 10 질량% 이하의 건조 상태에 있는 토양에 비해 납의 선별 정밀도는 낮은 결과가 되었다. 그 이유로서는, 비자착물이 휩쓸리는 양이 커지기 때문인 것으로 여겨진다. 이상의 결과로부터, 본 발명에 있어서는 탈수제의 첨가량은 토양 중량비 5 질량% 이상 첨가하고, 함수율이 10% 이하로 되는 것이 바람직한 것으로 판단했다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은, 오염 토양을 정화하는 기술로서 널리 이용된다. 본 발명은, 기름과 중금속류의 복합 오염 토양에 대해서도 경제적인 정화 기술로서 이용된다.

Claims

토양에 탈수제를 토양에 대한 중량비로 5 질량% 이상 혼합하여 함수율(含水率)을 10 질량% 이하로 하는 전처리 공정(pre-treatment process)을 행한 후,
건식 분급을 실시하여, 상기 전처리 공정에서 함수율이 10 질량% 이하로 된 토양을 자갈, 조립 토양, 및 세립 토양으로 분급하고,
그 후, 조립 토양 중의 크롬, 비소, 불소, 납, 아연, 동 및 기름을 포함하는 오염 물질에서 중금속류를 자착물(磁着物)로서 분리 제거하는 건식 자력 선별 공정을 행하는,
토양의 정화 방법.
제1항에 있어서,
상기 전처리 공정을 거친 토양, 상기 건식 자력 선별 공정을 거친 토양 중 어느 하나에 대하여 건식 마쇄(磨碎) 처리를 행하는, 토양의 정화 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조립 토양에 대하여, 상기 건식 자력 선별 공정을 거친 후, 비중 선별 처리를 행하는, 토양의 정화 방법.
제1항 또는 제2항에 대하여,
상기 건식 자력 선별 공정을 복수의 자력 선별 공정으로 나누어 행하고, 나중의 자력 선별 공정일수록 고자력의 자석을 이용하고, 또한 앞의 자력 선별 공정에서 선별된 비자착물에 대하여 나중의 자력 선별 공정을 행하는, 토양의 정화 방법.
제1항 또는 제2항에 대하여,
상기 탈수제로서, 생석회, 석고, 및 시멘트 중 어느 하나를 사용하는, 토양의 정화 방법.