WO2018004048A1 - 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법 - Google Patents

식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법 Download PDF

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reaction wall
leachate
soil
plant reaction
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김요한
전철수
김건하
정철현
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벽산엔지니어링주식회사
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    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
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Definitions

  • the present invention relates to an environment-friendly purification treatment facility for buried land polluted soil containing livestock and organic matter using plant reaction walls. More specifically, the environmentally friendly treatment facility and purification method for landfill soil containing buried animals and organic matter using a phyto barrier combined with a permeable reactive barrier method and a phytoremediation method. It is about.
  • Risks that can occur in livestock burial ground can be broadly categorized into the outflow of causative viruses, groundwater and soil contamination by various organic substances in the landfill leachate, and the health hazards of various pathogenic microorganisms that may be present in the leachate. Since the buried carcass itself is a perishable organic substance containing about 70% of water, leachate may occur as the carcass carcasses rot.
  • This risk is not only an economic loss such as crop damage, but also a risk factor to humans. Therefore, it is very effective to prevent the initial outflow of leachate as a way to prevent it. need.
  • Botanical contaminated soil restoration technology uses plants to remove, stabilize and detoxify harmful pollutants from the soil, and has the advantages of low processing costs and minimizing environmental disturbances in the purification process. have.
  • phytoremediation is somewhat different depending on the scholar, but the plant is used to purify soil, sediments and water contaminated with organic pollutants such as heavy metals and various pollutants such as crude oil, solvents and hydrocarbons. It is defined as meaning.
  • the biggest advantage of the plant purification method is that the restoration of the contaminated soil by plants has no secondary pollution compared to the existing physical and chemical methods, and it is environmentally friendly and economically excellent.
  • Examples of such a plant purification method is to remove the cadmium absorbed into the body by using a curved dock, or is proposed as Korean Patent No. 10-0476113.
  • Abutilon theophrasti as (China jute) or Aeschynomene indica (Aeschynomene indica ) to restore contaminated soil, or the tail of the ladder rod ( Pteris) a representative plant purification technique. It is known to restore soil using vittata ).
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, according to an embodiment of the present invention, livestock and organic material using a phyto barrier combined with a permeable reactive wall method and a plant purification method
  • the purpose of the present invention is to provide an environmentally friendly treatment facility and purification method for landfill soil pollution.
  • the biochar (biochar, BC) of the plant reaction wall adsorbs the contaminants of the infiltrated water leaked by the initial excellent water, and the plant to absorb the contaminants adsorbed on the biochar (biochar)
  • the object of the present invention is to provide an environmentally friendly treatment facility and a purification method for a contaminated land containing buried land containing livestock and organic matter using a plant reaction wall that can be used semi-permanently by growing the plants planted in the reaction wall.
  • the purpose of the present invention is to provide environmentally friendly treatment facilities and purification methods for contaminated soils containing livestock and organic matter.
  • An object of the present invention is to provide a facility for purifying the landfill leachate discharged by the initial rain, the landfill leachate is immersed in the lower side; And at least one plant reaction wall which is constructed in the outflow direction of the leachate to remove contaminants of the leachate and discharges the leachate from which the contaminants have been removed. It can be achieved as an environmentally friendly treatment facility for landfill soil pollution.
  • the plant reaction wall is constructed between the base rock and the ground, the bottom surface may be characterized in that the base rock is spaced apart from the specific interval, and the soil and bio-tea is mixed.
  • the plant reaction wall may be characterized in that a general plant having a mechanism capable of moving contaminants therein is planted.
  • the bio-car may adsorb the pollutant, and the plant may move the contaminant adsorbed to the bio-car by the self-constituting force.
  • the contaminants may be nitrogen, antibiotics or pathogens.
  • the plant reaction wall may be characterized in that it further comprises a non-reactive media, for example, geolite to control the permeability.
  • an object of the present invention is to provide a method for purifying buried land leachate discharged by the initial rain, comprising the steps of: buried a livestock carcass in a landfill; Leached water is generated in the buried carcass to be submerged in the bottom of the buried land; Leachate outflow by the initial excellent rain; And a plant reaction wall constructed in an outflow direction of the leachate to remove contaminants of the leachate; and achieved as an environmentally friendly method for polluting soil polluted land containing livestock and organic matter using the plant reaction wall.
  • the step of removing the contaminants may include: adsorbing contaminants of the leachate by a bio-car constituting the plant reaction wall; And moving the contaminant adsorbed to the bio-car by the self-constituting force of the plant planted in the plant reaction wall.
  • the method may further include carbonizing and harvesting a plant having moved the contaminant therein to produce and recycle the bio-tea.
  • a plant reaction wall combining a permeable reaction wall method and a plant purification method in an outflow direction of leachate immersed in a buried land has an effect of effectively reducing the initial pollution load.
  • the bio-car of the plant reaction wall adsorbs the contaminants of the infiltrated water leaked by the initial excellent water, and the wood plants planted on the plant-reaction wall of the pollutants adsorbed by the bio-car By moving inward by phytoremediation, there is an advantage that can be used semi-permanently.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the flow of the initial leachate of the leachate soil environmentally friendly purification treatment facility containing livestock and organic matter using the plant reaction wall according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a state of drilling a drilling hole according to an embodiment of the present invention
  • 3 and 4 is a cross-sectional view of a state filling the soil mixed with a bio-car in the drilling hole according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the plant reaction wall in the vegetation water planted state according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 to 9 illustrate a plurality of plant reaction walls constructed in a single type, wall type, block type, and grid type according to an embodiment of the present invention.
  • Floor plan
  • FIG. 10 is a flow chart of a purification method using an environmentally friendly treatment facility for landfill soil polluted land containing livestock and organic matter using plant reaction walls according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the solids and leachate generated by burying livestock carcasses in the buried land according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state in which the leachate flows out by the initial excellent flow in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state in which the bio-car of the plant reaction wall adsorbs contaminants of the leachate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a state in which the pollutants adsorbed to the bio-car by the plants planted in the plant reaction wall is moved into the plant according to an embodiment of the present invention
  • 16 is a cross-sectional view of the plant reaction wall planted plants at the bottom of the guard tube according to an embodiment of the present invention
  • 17 is a cross-sectional view of the plant reaction wall plant is planted in the lower guard tube longer than FIG.
  • FIG. 18 is a schematic diagram showing a process of carbonizing a contaminated plant to produce a bio-car, and recycling the plant to a plant reaction wall using the produced bio-car, according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a data of measuring the development of the root at 1.2m, 1.5m by inserting an endoscope camera in the root observation tube when the poplar tree is planted in the topsoil according to the experimental example of the present invention (top), the poplar at the bottom of the guard tube When planting the roots of the tree, insert the endoscope camera into the root observation tube to measure the development of the root at 1.2m and 1.5m (stop) and when the root of the willow is planted at the bottom of the guard tube. Data measuring root development at 1.2m and 1.5m by inserting an endoscope camera (bottom),
  • FIG. 22 shows the case of poplar planting on topsoil from April 2013 to September 2014, when the poplar is planted using a guard tube, and willows are planted using a guard tube (1m, 1.5 m)
  • Data measuring changes in EC ( ⁇ S / cm)
  • FIG. 23 shows the case of poplar planting on topsoil from April 2013 to September 2014, when the poplar is planted using a guard tube, and willows are planted using a guard tube (1m, 1.5m) data of changes in TN (nitrogen concentration) (g / kg),
  • FIG. 24 is a depth-by-depth (1m) when the poplar is planted using the guard pipe when the poplar is planted using the guard pipe when the poplar is planted in the topsoil from April 2013 to September 2014. 1.5m) Shows data measured changes in TP (phosphorus concentration) (g / kg).
  • Figure 1 shows a cross-sectional view showing the flow of the initial leachate of leachate soil environmentally friendly purification treatment facility 100 including the livestock and organic matter using the plant reaction wall according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a facility for purifying the buried land leachate (11) flowing out by the initial rainwater, and the buried land (10) in which the leachate 11 is submerged on the lower side and the leachate (11) by the initial rainwater It is constructed to include at least one plant reaction wall 20 to remove the contaminants of the leachate 11 is installed in the outflow direction.
  • the plant reaction wall 20 is constructed between the base arm 2 and the ground, and the bottom surface is positioned to be spaced apart from the base arm 2 by a specific interval.
  • the plant reaction wall 20 is composed of a mixture of soil 3 and biochar 21 (biochar), planted with a plant 22 having a self-constituting force capable of moving the contaminants inside. .
  • the bio-car 21 of the plant reaction wall 20 adsorbs contaminants of the leachate 11 leaked out, and the plant 22 planted on the plant-reaction wall 20 has the bio-car 21 by the self-constituting force. ) Will move the contaminants adsorbed inside.
  • N nitrogen
  • antibiotics pathogens
  • pathogens pathogens
  • the bio-car 21 is adsorbed nitrogen, antibiotics, pathogens, etc. in the leachate 11, the wood plants planted with nitrogen, antibiotics, pathogens, etc. adsorbed by the bio-car 21 Induced to be environmentally friendly by the self-organizing power of (22).
  • the plant reaction wall 20 may be configured to further include a geolite.
  • the plant 22 having moved the contaminants therein may be carbonized after harvesting to produce and recycle the bio tea 21.
  • the purification of the soil (3) is generally purified by the soil washing method, solidification / stabilization method, electrokinetic method, which is a method of re-taking, purifying and replenishing the contaminated soil (3).
  • the purification method using the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention can be said to be semi-permanent because the pollutants are moved into the plants 22 by the self-constituting force of the plants 22 at the same time as the adsorption of the pollutants. And, after removing the plant reaction wall 20 itself, only the wood plants 22 that absorbed the pollutants can be harvested and carbonized to be recycled in a way to produce the bio-car 21.
  • livestock is buried between December and January, and leachate 11 generated from the buried carcass 1 through various monitoring experiments leaks, which is below the freezing depth. It is stored in and discharged by the groundwater flow.
  • the main mechanism to be achieved by the plant reaction wall 20 is adsorption by the bio-car 21 and removal of contaminants according to the plant purification method by the planted tree plants 22. That is, the target contaminant of the leachate 11 may be nitrogen and phosphorus, and trace contaminants such as antibiotics and disinfectants may also be targeted.
  • the only object of the present invention is to reduce the load of the initial underground runoff that can reach the surface water during the dry season. Therefore, the pollutants removed at this time are the base outflow, and groundwater below a certain depth is not subject to treatment because the flow rate is low and the pollution level is low.
  • the organic material adsorbed and removed from the initial groundwater outflow is absorbed in the plant reaction wall 20, and the amount of load increase by the pollutants reaching the surface water in the period other than the dry season during the period of dilution throughout the year and flowing downstream is minimal. This is not it. Therefore, since the outflow of the leachate (11) according to the initial excellent rain is to be removed, as mentioned above, a number of plant reaction walls (20) do not need to approach the base rock (2) for construction and leachate by the initial rainwater
  • the plant reaction wall 20 is installed to be spaced apart from the base arm 2 by a specific distance so as to contact the position where the 11 flows. Therefore, it is not necessary to construct the plant reaction wall 20 until the base cancer 2, thereby reducing the construction cost and time. That is, the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention has an object of stabilization of contaminant outflow concentration through the pollution and initial outflow of the soil (3). It is reasonable to understand that stabilization manages risk rather than the concept of elimination.
  • This leaked leachate 11 is purified by the plant reaction wall 20 constructed in a number of plant reaction wall group 30 in the outflow direction, as shown in section 3 of FIG. That is, contaminants such as high concentration organic matter, microorganisms such as antibiotics, and pathogens in the outflowed leachate 11 pass through the plant reaction wall 20 along the initial outflow, and these contaminants are transferred to the bio-car 21. Adsorbed to reduce the concentration of contaminants, the adsorbed contaminants are transferred to the planted wood plants 22 through the plant purification method. Then, the leachate 11 from which the contaminants have been removed by the plant reaction wall 20 is discharged into a river or the like, as shown in part 4 of FIG. 1.
  • the landfill 10 is selected by the leachate 11 and the buried land 10 having a high influence on the surface water quality is selected.
  • the watershed with high water load by non-point sources, the area around the river with a low ratio of the amount of dry water / flood, and the buried land 10 having a lot of inflow of water are the targets.
  • the groundwater level is determined by using the observation well and available data, and the groundwater flow direction and flow velocity are determined, and the depth of the base arm 2 is determined.
  • a plurality of plant reaction walls 20 are constructed in the downstream direction of the buried land 10 to select a point for forming the chak wall, and the base outflow depth is determined. Then, the input amount of the bio-tea 21 to be mixed in the soil of the plant reaction wall 20 is determined. This is a value in consideration of the amount of leached water in consideration of the amount of the buried dead body (1), the area of the buried land (10), it is determined as the amount that can achieve a double adsorption. The appropriate mixing ratio is determined by experiment, and the input is determined by the total volume of the soil mixed, not by the mixing ratio.
  • Plants can be considered both herbaceous and woody, and induces the effect of annual removal of adsorbed and accumulated pollutants through rainfall.
  • phytodegration is a method in which organic pollutants absorbed into the plant 22 are decomposed by the physiological mechanism of the plant 22, and phytoextraction absorbs contaminants, such as leaves and stems. It is a method of separating and removing contaminants from soil and aquatic environment by storing in the tissue of the plant 22, and rhizodegration / phytostimulation is the root of the plant 22 and the near-region of the plant 22
  • the pollutant is decomposed by microorganisms growing in aerobic areas) and phytostablization is a highly toxic organic pollutant that is caused by the action of roots and microorganisms in the root zone of the plant (22).
  • phytovolatilization is a method in which the pollutant absorbed by the plant 22 is absorbed inside the plant. It is a method of volatilization through leaves during the stabilization process.
  • rhizofiltration is a method using the adsorptivity of plant roots.
  • the plant 22 applied to one embodiment of the present invention is a plant 22 exhibiting at least one or more of the above five functions with respect to the pollutant.
  • Examples thereof include poplars and willows.
  • These plants 22 are woody plants, which grow quickly and grow vigorously even under adverse conditions, and thus are widely used in the plant reaction method.
  • the disadvantage of the botanical purification method is that the absolute amount of pollutant removal is not high because the bioaccumulator is not biomass. In order to make up for such drawbacks, the current trend is to apply woody plants (22) such as poplar and willow that grow fast and biomass to the soil restoration site.
  • these woody plants 22 are effective in removing soil pollutants (plume) in the soil with high transpiration, and can also reduce the spread of contamination into the soil by removing the pollutants.
  • these woody plants 22 are characterized by high biomass production for renewable energy production with the application of plant purification techniques.
  • the mixing amount of the bio-tea 21, and the planted plant 22 is selected, a plurality of plant reaction walls 20 are constructed.
  • the construction method unlike previously established permeable reactive walls (PRB), can maximize the convenience of field application by constructing a virtual barrier (barrier) through drilling rather than cartridge type.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of a state of drilling 5 a drilling hole in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the drilling 5 is formed by using a drill-type drilling means 4, etc., and as shown in FIGS. 3 and 4, the bio-car 21 and the soil are mixed.
  • the bio-car 21 and the soil are mixed.
  • To fill the material That is, by mixing the bio-tea 21 and the soil to create an environment in which the plant 22 can grow, and as shown in Figure 5, by planting the wood plants 22 along the supply line (supply Line)
  • the pollutants adsorbed on the bio-car 21 can be moved to the woody plant 22.
  • Forming a plurality of plant reaction wall 20 to generate a plant reaction wall group 30 may be a variety of forms.
  • the plant reaction wall 20 may be a single type (single type) spaced apart from each other, as shown in Figure 7, the plant reaction wall 20 is laterally It may be constructed in a wall type having a plurality of columns connected thereto, and may be constructed in a block type as shown in FIG. 8, a grid type as shown in FIG. 9, or the like. .
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a purification method using an environment-friendly purification treatment facility 100 for contaminated soil containing a livestock and organic matter using the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention.
  • livestock carcasses (1) are buried in the buried land (10) (S1), and about 30% of the buried carcasses (1) remain solid, and about 70% of the leachate is buried. Outflow (11). This runoff process takes place within about 3 months and the leaked leachate (11) is locked directly under the buried land (10) (S2).
  • 11 is a cross-sectional view showing the solids and leachate 11 generated by embedding the livestock carcass 1 in the buried land 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the leachate 11 submerged in the buried land 10 is discharged with a high pollution load due to the initial rainfall (S3).
  • 12 is a cross-sectional view showing a state in which the leachate 11 flows out due to the initial excellent rainfall according to an embodiment of the present invention. And the leaked leachate 11 is passed through the plant reaction wall 20 according to an embodiment of the present invention as mentioned above, the initial load of pollution is reduced.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a state in which the bio-car 21 of the plant reaction wall 20 adsorbs contaminants of the leachate 11 according to an embodiment of the present invention.
  • the adsorbed contaminants are nitrogen (N) and antibiotics (antibiotic), which are contaminants present in the plant reaction wall 20 by wood plants 22 planted along the construction line by mixing bio-car 21 and soil.
  • Pathogens (pathogen), etc. are moved to the inside by the self-constituting power of the plant 22 to be induced to be environmentally clean (S5).
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a state in which a contaminant adsorbed to the bio-car 21 is moved into the plant 22 by the plant 22 planted in the plant reaction wall 20 according to one embodiment of the present invention. It is.
  • the plant reaction wall 20 may further comprise a guard tube 23 installed therein. That is, when the plant is planted on the topsoil of the plant reaction wall, the root of the plant 22 does not come into contact with the pollutant adsorbed by the bio-car 21, and thus the pollutant cannot be moved into the plant 22.
  • the guard tube 23 having a specific length Will be installed.
  • Figure 15 shows a cross-sectional view of the plant reaction wall planted in the topsoil according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 16 shows a cross-sectional view of the plant reaction wall planted plants at the bottom of the guard tube according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 17 shows a cross-sectional view of the plant reaction wall planted plants in the lower guard tube longer than FIG.
  • the root of the plant 22 is positioned at the desired depth of the plant reaction wall 20 using the guard tube having a specific length, and the stem of the plant 22 is located. It can be seen that the plant 22 can be planted such that the plant 22 does not contact the plant reaction wall 20.
  • the purification of the soil is generally purified by soil washing, solidification / stabilization, and electrokinetic, which is a method of removing, replenishing, and replenishing contaminated soil, but the above methods are not only economically expensive, but also soiled. It has a factor of functional inhibition.
  • the plant reaction wall method according to an embodiment of the present invention may be referred to as semi-permanent because the pollutants move into the plant 22 by the self-constituting force of the plant 22 at the same time as the adsorption of the pollutants. Therefore, without removing the entire plant reaction wall 20 can be harvested and recycled wood plant 22 absorbed pollutant factor (S6).
  • the soil inside the buried land is accumulated in a large amount of organic pollutants generated when livestock is decomposed, and when soils are excavated, reused in the buried land, or purified by plants, Large quantities of organic pollutants are likely to flow into the groundwater through runoff and cause secondary pollution. Therefore, the experiment was carried out to remove the amount of ammonia nitrogen and phosphorus discharged to the outside environment through the rain, BC was treated in the soil that is effective for adsorption of ammonia nitrogen and phosphorus.
  • the soil used in the experiment was soil contaminated with high concentrations of ammonia nitrogen (10,000 mg / L) and phosphorus (5,330 mg / L). 50 g of this soil was 0, 1, 2 with rice hull BC and Ginkgo BC. , 5% (w / w) each.
  • distilled water was used as the leaching solution, and pH 5, 7, 9 was used to check the difference by pH.
  • the leaching solution was continuously leached for 200 minutes at a flow rate of 2 mL / min, and leachate was used every 20 minutes for analysis.
  • the removal rate of ammonia nitrogen and phosphorus according to pH of the leaching solution showed the highest removal efficiency in the treatment group of pH 7, and the treatment group of pH 5 showed the lowest removal rate.
  • the pH of the soil used in this experiment was 6.97, which was lower than that of the buried soil containing buoyant and organic materials, which were mainly alkaline due to quicklime treatment.
  • Ginkgo biloba BC is expected to effectively absorb ammonia nitrogen and phosphorus in soil and reduce its concentration.
  • BC has an excellent effect on the removal of large amounts of ammonia nitrogen and phosphorus contaminated with buried soil containing livestock and organic matter.
  • Ginkgo BC was more effective than rice hull BC in removing pollutants by type of BC.
  • Chaff BC which is commercially available
  • Ginkgo BC is not commercially available, and it is now more economical to use Chaff BC as it takes time and costs to supply the desired amount at the desired time.
  • the root zone should be well developed and grow normally.
  • the guard tube is used to prevent the stem from being buried in the soil and is configured to develop the root zone at a desired position.
  • the endoscopy camera was inserted into the root observation tube installed on the plant reaction wall to measure the development of the roots.
  • FIG. 19 is a data measuring the development of the roots at the depth of 1.2m, 1.5m by inserting an endoscope camera in the root observation tube when the poplar tree is planted in the topsoil according to the experimental example of the present invention (upper), at the bottom of the guard tube
  • the endoscopy camera was inserted into the root observation tube to measure the development of the root at 1.2m and 1.5m (interrupted), and the root of the willow tree was planted at the bottom of the guard tube.
  • Endoscopic camera is inserted to measure the development of root at 1.2m 1.5m (bottom).
  • Figures 20 and 21 shows a photograph of a plant reaction wall cut to produce a direct check of the development of the root of the wood plants 2 years after planting.
  • roots extending up to 1 m or more were also observed, but these were roots that developed along the inner wall of the experimental plastic pipes, not roots that developed through the soil, so when applied to the field, more than 1 m of poplar biennial trees It can be expected that root development will not reach depth.
  • FIG. 22 shows the case of poplar planting on topsoil from April 2013 to September 2014, when the poplar is planted using a guard tube, and willows are planted using a guard tube (1m, 1.5m) It shows the data which measured EC ( ⁇ S / cm) change.
  • FIG. 23 shows the depths of the case where the poplar is planted using the guard tube when the poplar is planted in the topsoil from April 2013 to September 2014. 1m, 1.5m) TN (nitrogen concentration) (g / kg) change measured data are shown.
  • FIG. 22 shows the case of poplar planting on topsoil from April 2013 to September 2014, when the poplar is planted using a guard tube, and willows are planted using a guard tube (1m, 1.5m) It shows the data which measured EC ( ⁇ S / cm) change.
  • FIG. 23 shows the depths of the case where the poplar is planted using the guard tube when the poplar is planted in the topsoil from April 2013 to September 2014. 1m,
  • liquid fertilizer was supplied twice in July 2013 and April 2014. Since the liquid fertilization was done from the bottom, the rise of EC due to liquid fertilization was expected from the bottom of the soil, and at the end of the 2014 growth period, the EC, which had risen in the soil, was expected to decrease again due to the absorption of electrolytes by the roots.
  • phosphorus increased from 0.46 g / kg to 0.74 g / kg in the poplar planting area, and decreased to 0.62 g / kg during the 2014 growth period, and 0.47 in the willow planting test zone. It can be seen that the increase from g / kg to 0.83 g / kg was decreased to 0.76 g / kg. .
  • the concentrations of nitrogen and phosphorus were higher in the poplar planted than the topsoil planted poplar compared to the concentrations of nitrogen and phosphorus accumulated in the leaves of plants. This can be attributed to the fact that nitrogen and phosphorus in the liquid fertilizer supplied from the bottom were absorbed more by the underground plant poplar that secured the root zone in the ground.
  • the concentrations of nitrogen and phosphorus in 2014 measured after two treatments were higher than in 2013 after liquid fertilization once, suggesting that nitrogen and phosphorus can be actively absorbed and removed by the earth-planted species. do.
  • the above-described apparatus and method may not be limitedly applied to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined in whole or in part in each of the embodiments so that various modifications may be made. It may be configured.

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Abstract

본 발명은 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 시설물에 있어서, 하부측에 침출수가 잠류되는 매몰지; 및 상기 침출수의 유출방향에 시공되어 상기 침출수의 오염물질을 제거하고, 오염물질이 제거된 상기 침출수를 토출시키는 적어도 하나의 식물반응벽체를 포함하고, 상기 식물반응벽체는, 토양과 바이오차가 혼합되고, 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 자가구성력을 갖는 식물이 식재되어, 상기 바이오차는 상기 오염물질을 흡착하고, 상기 식물은 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물에 관한 것이다.

Description

식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법
본 발명은 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 투과성반응벽체(permeable reactive barrier)공법과 식물정화공법(phytoremediation)을 결합한 식물반응벽체(phyto barrier)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법에 관한 것이다.
가축매몰지에서 발생할 수 있는 위해는 크게 원인질병바이러스의 유출, 매몰지 침출수(leachate)의 각종 유기물질에 의한 지하수 및 토양 오염, 침출수 내에 존재할 수 있는 다양한 병원성 미생물의 보건학적 위해로 나눌 수 있다. 매몰 처리된 사체 자체는 약 70%의 수분을 함유한 부패성 유기물질이므로, 가축사체의 부패가 진행됨에 따라 침출수가 발생할 수 있다.
이러한 위험성은 농작물 피해 등의 경제적 손실뿐만 아니라 인간에게 위해적인 요인으로 작용하므로 이를 사전에 방지하기 위한 방법으로 침출수의 초기유출을 막는 것은 매우 효과적이므로, 침출수의 초기유출에 의한 피해를 최소화하는 대책이 필요하다.
가축매물지 지하수 오염으로 인한 침출수 초기유출 확산을 방지하기 위한 방법으로는 차수벽 설치가 많이 알려져 있다. 그러나 차수벽의 설치는 고가의 공사비용이 막대할 뿐만 아니라 설치가 완료된 후에도 완전 차수가 되었다는 보장을 할 수 없고, 설치 심도 이하에서 이루어지는 오염물질의 이동에 대해서는 그 효과가 미미하다는 단점을 가진다. 이러한 기존 차수재들의 단점을 보완하고 경제성을 고려한 많은 연구들이 진행 중에 있으며, 특히 투수반응벽체(permeable reactive barrier, PRB)를 이용한 차수, 정화 공법은 저렴한 비용과 시공의 편의성 등의 강점으로 인해 각광받고 있는 추세이다
오염된 토양을 토목공학적인 기술을 이용하여 정화하고자 할 때에는 일반적으로 토양 1톤을 처리하는데 50 - 500달러가 소요되며, vacuum cleaning 기술과 같은 특수한 기술을 사용할 경우에는 1000달러 이상의 막대한 자금이 소요되기도 한다.
식물학적 오염토양복원기술, 소위 식물정화공법(phytoremediation)은 토양으로부터 유해한 오염물질을 제거· 안정화 · 무독화 하는데 식물을 이용하는 것이며, 저렴한 처리비용과 정화과정에서의 환경교란을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
식물정화공법(phytoremediation)의 정의는 학자에 따라서 표현의 차이는 다소 있지만 식물을 이용하여 각종 오염물질인 중금속 및 원유, 용매(solvent), 탄화수소와 같은 유기 오염원으로 오염된 토양, 침적물 및 수질을 정화하는 뜻으로 정의하고 있다.
식물정화공법의 가장 큰 장점은 오염된 토양의 식물에 의한 복원은 기존의 물리, 화학적 공법에 비해 2차 오염이 없다는 것이며, 친환경적이고, 경제적으로 매우 우수하다는 점이다.
최근 환경문제의 심각성에 대한 인식이 증대됨에 따라 환경에 미치는 악영향을 최소화시키자는 개념이 사회 모든 전문 분야에서 강조되고 있으며, 이러한 인식이 하나의 패러다임(paradigm)으로 자리 잡고있는 추세이다.
이러한 식물정화공법의 예로는, 한국공개특허 10-2004-0029540에 제시되어 있는 바와 같이 소리쟁이(curled Dock)를 이용하여 카드뮴을 체내로 흡수하여 제거하거나, 한국등록특허 제10-0476113호로 제시되어 있는 바와 같이 어저귀(China jute) 또는 자귀풀(Aeschynomene indica)을 이용하여 오염된 토양을 복원하거나, 식물정화기술의 대표적인 식물인 사다리봉의 꼬리(Pteris vittata)를 이용하 여 토양을 복원시키는 것이 알려져있다.
그러나, 이러한 처리방법들도 아직까지 표층의 토양에만 가능하며, 심부에 존재하는 오염원에 대해서는 특별한 성과를 보고한 바가 없다. 상기 가축사체 등의 매몰지는 그 침출수로 인하여 심부의 토양까지 오염이 진행된 상태이며, 이러한 오염원의 제거를 위해서는 보다 특별한 조치가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 투과성반응벽체공법과 식물정화공법을 결합한 식물반응벽체(phyto barrier)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 매몰지에 잠류하고 있던 침출수가 유출되는 방향에 식물반응벽체를 시공하여 초기의 오염 부하량을 효과적으로 저감할 수 있는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 식물반응벽체의 바이오차(biochar, BC)가 초기우수에 의해 유출된 침투수의 오염물질을 흡착하고, 바이오차(biochar)에 흡착된 오염물질을 식물반응벽체에 식재된 식물체의 생장에 의해 내부로 이동시킴으로써, 반영구적으로 사용가능한 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 오염물질을 식물체 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하고, 생산된 바이오차를 다른 오염지역에 적용하여 재활용할 수 있는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물 및 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적은, 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 시설물에 있어서, 하부측에 침출수가 잠류되는 매몰지; 및 상기 침출수의 유출방향에 시공되어 상기 침출수의 오염물질을 제거하고, 오염물질이 제거된 상기 침출수를 토출시키는 적어도 하나의 식물반응벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 식물반응벽체는, 기저암과 지면 사이에 시공되며, 하단면은 상기 기저암과 특정간격 이격되고, 토양과 바이오차가 혼합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 식물반응벽체에는 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 기작을 가진 일반적인 식물이 식재되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 바이오차는 상기 오염물질을 흡착하고, 상기 식물은 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 오염물질은, 질소, 항생제, 병원균인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 식물반응벽체는 투과성을 조절하기 위한 비반응성 여재, 일례로 지오라이트를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 카테고리로서, 본 발명의 목적은, 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 방법에 있어서, 매몰지에 가축사체를 매몰시키는 단계; 매몰된 사체에서 침출수가 생성되어 매몰지 하부측에 잠류되는 단계; 초기우수에 의해 침출수가 유출되는 단계; 및 상기 침출수의 유출방향에 시공된 식물반응벽체가 상기 침출수의 오염물질을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화방법으로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 오염물질을 제거하는 단계는, 상기 식물반응벽체를 구성하는 바이오차가 상기 침출수의 오염물질을 흡착하는 단계; 및 상기 식물반응벽체에 식재된 식물이 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 매몰지에 잠류하고 있던 침출수가 유출되는 방향에 투과성반응벽체공법과 식물정화공법을 결합한 식물반응벽체를 시공하여 초기의 오염 부하량을 효과적으로 저감할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, 식물반응벽체의 바이오차가 초기우수에 의해 유출된 침투수의 오염물질을 흡착하고, 바이오차에 흡착된 오염물질을 식물반응벽체에 식재된 목본식물이 자가구성력(phytoremediation)에 의해 내부로 이동시키게 됨으로써, 반영구적으로 사용가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 오염물질을 자가구성력에 의해 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하고, 생산된 바이오차를 다른 오염지역에 적용하여 재활용할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물의 침출수 초기유출의 흐름을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 시추홀을 천공하는 상태의 단면도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 시추홀에 바이오차가 혼합된 흙을 충진시키는 상태의 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 식생수가 식재된 상태의 식물반응벽체의 단면도,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라, 싱글형태(single type), 벽 형태(wall type), 블록형태(block type), 그물망 형태(grid type)로 시공된 다수의 식물반응벽체의 평면도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물을 이용한 정화방법의 흐름도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 매몰지에 가축사체를 매몰하여 발생된 고형물과 침출수를 나타낸 단면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 초기우수에 의해 침출수가 유출되어 유동되는 상태를 나타낸 단면도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체의 바이오차가 침출수의 오염물질을 흡착하는 상태는 나타낸 단면도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체에 식재된 식물에 의해 바이오차에 흡착된 오염물질이 식물 내부로 이동되는 상태의 단면도,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 표토에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도,
도 16은 본 발명의 일실시예에 따라 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도,
도 17은 도 16보다 긴 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도,
도 18은 본 발명의 일실시예에 따라 오염된 식물을 탄화하여 바이오차를 생산하고, 생산된 바이오차를 이용하여 다시 식물반응벽체 시공에 재활용하는 과정을 나타낸 모식도,
도 19는 본 발명의 실험예에 따라 표토에 포플러 나무를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(상단), 가드관 하단에 포플러 나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(중단) 및 가드관 하단에 버드나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(하단),
도 20 및 도 21은 식재 후 2년이 지난 목본 식물의 뿌리 발달정도를 직접 확인하기 위하여 제작한 식물반응벽체를 절단한 사진,
도 22는 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) EC(μS/cm) 변화를 측정한 데이터,
도 23은 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TN(질소농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터,
도 24는 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TP(인농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터를 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)의 구성과 기능 및 정화방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)의 침출수 초기유출의 흐름을 나타낸 단면도를 도시한 것이다.
본 발명은 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수(11)를 정화하기 위한 시설물에 대한 것으로, 하부측에 침출수(11)가 잠류되는 매몰지(10)와, 초기우수에 의한 침출수(11)의 유출방향에 시공되어 침출수(11)의 오염물질을 제거하는 적어도 하나의 식물반응벽체(20)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는, 기저암(2)과 지면 사이에 시공되며, 하단면은 기저암(2)과 특정간격 이격되도록 위치된다. 또한, 식물반응벽체(20)는 토양(3)과, 바이오차(21)(biochar)가 혼합되어 구성되고, 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 자가구성력을 갖는 식물(22)이 식재되어 있다.
따라서, 식물반응벽체(20)의 바이오차(21)는 유출된 침출수(11)의 오염물질을 흡착하고, 식물반응벽체(20)에 식재된 식물(22)은 자가구성력에 의해 바이오차(21)에 흡착된 오염물질을 내부로 이동시키게 된다.
*이러한 오염물질은, 질소(N), 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등에 해당한다. 즉, 후에 상세히 설명되는 바와 같이, 바이오차(21)는 침출수(11) 내의 질소, 항생제, 병원균 등을 흡착하게 되고, 바이오차(21)로 흡착된 질소, 항생제, 병원균 등을 식재된 목본식물(22)의 자가구성력에 의해 친환경적으로 정화하도록 유도한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는 지오라이트를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 오염물질을 내부로 이동시킨 식물(22)을 수확 후 탄화하여 바이오차(21)를 생산하여 재활용할 수 있게 된다. 즉, 토양(3)의 정화는 일반적으로 오염된 토양(3)을 다시 걷어내고 정화하여 되매우는 공법인 토양세척법, 고형화/안정화 공법, 동전기 공법으로 정화하나, 이러한 공법은 경제적 측면에서 많은 비용이 소모될 뿐만 아니라 토양기능저해의 요소를 가지고 있다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 이용한 정화공법은 오염물질의 흡착과 동시에 식물(22)의 자가구성력에 의하여 오염물질을 식물(22) 내부로 이동하므로 반영구적이라고 할 수 있으며, 후에 식물반응벽체(20) 자체를 제거하지 않고, 오염물질을 흡수한 목본식물(22)만을 수확하여 탄화하여 바이오차(21)를 생상하는 방식으로 재활용될 수 있게 된다.
도 1을 참조하여 가축 매몰지 침출수(11)의 초기유출 흐름 및 시기에 대해 설명하도록 한다. 구제역 바이러스의 발생빈도 및 시기조서결과 12월 ~ 1월 사이에 가장빈번하게 발생되며, 구제역 발생에 따라 가축매몰지 침출수(11) 또한 증가하게 된다.
도 1의 ①부분에 도시된 바와 같이, 12월 ~ 1월 사이에 가축을 매몰하게 되며, 여러 모니터링 실험을 통하여 매몰된 사체(1)에서 발생하는 침출수(11)는 누출되며 이는 동결심도 이하 지하에 저류되어 지하수 유동에 의하여 유출되게 된다.
즉, 도 1의 ②부분에 도시된 바와 같이, 초봄인 2월~3월 사이의 내리는 강우의 초기우수의 침투에 의해 이러한 침출수(11)가 유출되며, 이러한 초기유출의 오염물질의 농도는 매우 높게 된다.
본 발명의 일실시예에서 식물반응벽체(20)가 달성하고자 하는 주요기작은 바이오차(21)에 의한 흡착과 식재된 목본식물(22)에 의한 식물정화공법에 따른 오염물질제거이다. 즉, 침출수(11)의 목표오염물질(target contaminant)를 질소, 인으로 하며 항생제, 소독제와 같은 미량오염물질 또한 대상이 될 수 있다. 단지 본 발명에서 대상으로 하는 제거대상은 갈수기에 지표수에 도달할 수 있는 초기지하유출의 부하량을 저감시키는 것이 목적이다. 따라서 이때 제거시키는 오염물질은 기저유출을 대상으로 하며 일정심도 이하의 지하수는 유동이 느릴 뿐 아니라 오염도가 낮으므로 처리대상이 아니다.
즉, 초기지하수 유출에서 흡착제거된 유기물질은 식물반응벽체(20)에 흡수되어 있으며, 연중희석되어 하류로 유동되나 갈수기 이외 기간에 지표수에 도달하는 오염물질에 의한 부하증가량은 미미하므로 처리의 대상이 아니다. 따라서 이러한 초기우수에 따른 유출된 침출수(11)를 제거대상으로 하므로 앞서 언급한 바와 같이, 다수의 식물반응벽체(20)는 기저암(2)까지 접근하여 시공할 필요는 없고 초기우수에 의해 침출수(11)가 유동되는 위치에 접촉되도록 기저암(2)과 특정간격 이격되도록 식물반응벽체(20)를 설치하게 된다. 따라서 기저암(2)까지 식물반응벽체(20)를 시공할 필요가 없으므로 시공비와 시간을 저감시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는 토양(3)의 오염도 및 초기유출을 통한 오염물질 유출농도 안정화(stabilization)에 목적이 있다. 안정화라 함은 제거의 개념보다는 위험도(risk)를 관리하는 것으로 이해하는 것이 타당하다.
이러한 유출된 침출수(11)는 도 1의 ③부분에 도시된 바와 같이, 유출방향에 식물반응벽체군(30) 형태로 다수 시공된 식물반응벽체(20)에 의해 정화되게 된다. 즉, 유출된 침출수(11) 내의 고농도유기물질, 항생제 등 미량유기물질, 병원균 등의 오염물질은 초기유출을 따라 식물반응벽체(20)를 통과하게 되고, 이러한 오염물질들이 바이오차(21)에 흡착되어 오염물질의 농도를 감소시키며, 흡착된 오염물질은 식물정화공법을 통해 식재된 목본식물(22)로 이동되게 된다. 그리고, 식물반응벽체(20)에 의해 오염물질이 제거된 침출수(11)는 도 1의 ④부분에 도시된 바와 같이, 강 등으로 방류되게 된다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)의 시공방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 침출수(11)에 의하여 지하수의 오염이 발생하며 지표수질에 영향이 높은 매몰지(10)를 선정하게 된다. 그리고 비점원에 의한 수질부하가 높은 유역, 갈수량/홍수량의 비율이 낮은 하천주변, 매몰유수가 많은 매몰지(10)가 그 대상이 된다. 그리고, 관측정, 이용가능한 가용자료를 이용하여 지하수위를 판단하게 되고, 지하수 유동방향과 유속을 판단하며, 기저암(2)의 깊이를 판단하게 된다.
이러한 자료에 의해 매몰지(10) 하류 방향에 다수의 식물반응벽체(20)를 시공하여 차닥벽을 형성시킬 지점을 선정하고, 기저유출 심도를 결정하게 된다. 그리고, 식물반응벽체(20)의 토양에 혼합될 바이오차(21)의 투입량을 결정한다. 이는 매몰된 사체(1)의 양, 매몰지(10)의 면적을 고려한 침출수 발생량을 고려한 값이며, 이중 흡착제거를 이룰 수 있는 양으로 판단한다. 적절한 혼합비는 실험에 의하여 결정되며, 투입량은 혼합비가 아니라 혼합된 토양 전체 체적으로 결정한다.
그리고, 식물반응벽체(20)에 식재된 식물체를 선정하게 된다. 식물체는 초본과 목본을 공히 고려할 수 있으며, 흡착축적된 오염물질을 강우기를 거쳐 연간 제거시키는 효과를 유도한다.
식물체가 가지고 있는 정화기능 중 크게 다섯 가지의 오염원 제거방법이 일반적으로 알려져 있다.
첫째, 식물분해(phytodegration)는 식물(22) 내부로 흡수된 유기오염물질이 식물(22)의 생리적 기작에 의해서 분해되는 방법이고, 식물 추출법(phytoextraction)은 오염물질을 흡수하여 잎, 줄기와 같은 식물(22) 조직 내에 저장하여 토양 및 수환경으로부터 오염물질을 분리하여 제거하는 방법이며, 근권분해(rhizodegration)/식물촉진(phytostimulation)은 식물(22)의 뿌리 및 식물(22)의 근권역(호기성 지역)에서 자라는 미생물에 의하여 오염원이 분해되어 제거하는 방법이고, 식물학적 안정화(phytostablization)는 식물(22)의 근권부에서 뿌리와 미생물의 작용에 의해서 독성이 높은 유기성 오염물질이 비독성 물질로 전환되거나, 중금속과 같은 무 오염물을 근권부에 고착시켜 확산을 방지하는 방법이며, 식물 휘발(phytovolatilization)은 식물(22)에 의해 흡수된 오염원이 식물체 내부에서 안정화 과정을 거치면서 잎을 통해 휘발되는 방법이다. 그 외에도, 식물 뿌리의 흡착성을 이용한 방법으로 근여과(rhizofiltration)가 있다.
본 발명의 일실시예에 적용되는 식물(22)은 오염원에 대하여 상기의 다섯 가지 기능 중 적어도 하나 이상의 기능을 나타내는 식물(22)이다. 그 예로는, 포플러와 버드나무를 들 수 있다. 이들 식물(22)은 목본 식물로서 생육이 빠르고 생육이 불리한 조건에서도 왕성한 생육을 보이는 특징이 있어 식물반응공법에 많이 이용되고 있다. 식물학적 정화 공법의 단점은 고축적식물(hyperaccumulator)의 생체량이 많지 않아서 오염물질 제거 절대량이 많지 않다는 것이다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해서 생육이 빠르고 생체량이 큰 포플러와 버드나무와 같은 목본 식물(22)을 토양오염 복원을 위한 현장에 적용하고 있는 것이 현시점의 트렌드이다. 또한 이들 목본식물(22)은 증산량이 높이 지중의 오염원(plume) 제거에도 효과적이며, 오염원의 제거에 의해서 토양으로의 오염 확산 범위도 감소시킬 수 있다. 그리고 이들 목본 식물(22)은 식물정화공법 적용과 더불어 신재생에너지생산을 위한 바이오메스 생산량이 높은 특징을 가지고 있다.
식물반응벽체(20)가 시공될 위치와, 바이오차(21)의 혼합량, 식재된 식물(22)이 선정되면, 다수의 식물반응벽체(20)를 시공하게 된다. 시공방법은 기존에 정립되어 있던 투수성반응벽체(PRB)와는 다르게 카트리지 형식이 아닌 시추를 통한 가상의 벽체(barrier)를 나란히 시공함으로써 현장 적용의 편의를 극대화시킬 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 시추홀을 천공(5)하는 상태의 단면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 드릴형태의 굴착수단(4) 등을 이용하여 천공(5)을 형성하게 되고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바이오차(21)와 흙이 혼합된 물질을 충진시키게 된다. 즉, 바이오차(21)와 흙을 혼합하여 식물(22)이 생장 가능한 환경을 조성하고, 그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 시공선(supply Line)을 따라 목본식물(22)을 식재함으로써 바이오차(21)에 흡착된 오염물질을 목본식물(22)로 이동시킬 수 있도록 한다.
다수의 식물반응벽체(20)를 형성하여 식물반응벽체군(30)을 생성하는 형태는 다양한 형태가 될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 식물반응벽체(20)가 서로 이격된 형태인 싱글형태(single type)가 될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 식물반응벽체(20)가 서로 측방향으로 연결된 다수의 열을 갖는 형태(wall type)으로 시공될 수도 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 블록형태(block type), 도 9에 도시된 바와 같이 그물망 형태(grid type) 등으로 시공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)을 이용한 정화방법에 대해 설명하도록 한다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물(100)을 이용한 정화방법의 흐름도를 도시한 것이다.
겨울철 구제역 및 AI 발생으로 인해 가축사체(1)가 매몰지(10)에 매몰되게 되고(S1), 매몰 시 매몰된 사체(1)의 약 30%는 고형물로 잔존하고, 약 70% 정도는 침출수(11)로 유출된다. 이러한 유출과정은 약 3개월 이내에 이루어지며 유출된 침출수(11)는 매몰지(10) 바로 아래에 잠류한다(S2). 도 11은 본 발명의 일실시예에 따라 매몰지(10)에 가축사체(1)를 매립하여 발생된 고형물과 침출수(11)를 나타낸 단면도를 도시한 것이다.
매몰지(10)에 잠류하고 있던 침출수(11)는 초기강우로 인해 높은 오염부하량을 가진 상태로 유출되게 된다(S3). 도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 초기우수에 의해 침출수(11)가 유출되어 유동되는 상태를 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 그리고 이러한 유출된 침출수(11)는 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)를 통과하면서 초기의 오염 부하량이 저감되게 된다.
즉, 오염인자인 질소(N), 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등은 식물반응벽체(20)를 통과하며 흡착되어 제거되게 된다(S4). 도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체(20)의 바이오차(21)가 침출수(11)의 오염물질을 흡착하는 상태는 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 흡착된 오염인자들은 바이오차(21)와 토양을 섞어 시공한 시공선을 따라 식재된 목본식물(22)에 의해 식물반응벽체(20) 내에 존재하는 오염인자인 질소(N), 항생제(antibiotic), 병원균(pathogen) 등을 식물(22)의 자가구성력에 의하여 내부로 이동시켜 친환경적으로 정화되도록 유도하게 된다(S5). 도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 식물반응벽체(20)에 식재된 식물(22)에 의해 바이오차(21)에 흡착된 오염물질이 식물(22) 내부로 이동되는 상태의 단면도를 도시한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체(20)는 내부에 설치되는 가드관(23)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 식물반응벽체의 표토에 식물을 식재하게 되는 경우, 식물(22)의 뿌리가 바이오차(21)에 흡착된 오염물질과 접촉되지 않아 오염물질을 식물(22) 내부로 이동시키지 못하게 된다.
이를 위해 식물 줄기가 식물반응벽체(20)에 접촉되지 않으면서 바이오차(21)에 흡수된 오염물질을 내부로 효율적으로 이동시키기 위해, 본 발명의 일실시예에서는 특정 길이를 갖는 가드관(23)을 설치하게 된다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 표토에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따라 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도를 도시한 것이다. 또한, 도 17은 도 16보다 긴 가드관 하단에 식물이 식재된 식물반응벽체의 단면도를 도시한 것이다.
도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 특정 길이를 갖는 가드관을 이용하여 식물(22)을 식물반응벽체(20)의 원하는 깊이에 식물(22)의 뿌리가 위치하고, 식물(22)의 줄기가 식물반응벽체(20)에 접촉되지 않도록 식물(22)을 식재할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 토양의 정화는 일반적으로 오염된 토양을 다시 걷어내고 정화하여 되메우는 공법인 토양 세척법, 고형화/안정화 공법, 동전기 공법으로 정화하나, 위의 공법들은 경제적 측면에서 많은 비용 소모될 뿐만 아니라 토양 기능 저해의 요소를 가지고 있다.
그러나 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체 공법은 오염 물질의 흡착과 동시에 식물(22)의 자가구성력에 의하여 오염물질이 식물(22) 내부로 이동하므로 반 영구적이라 할 수 있다. 따라서 식물반응벽체(20) 전체를 제거하지 않고 오염인자가 흡수된 목본식물(22)을 수확하여 재활용할 수 있다(S6).
도 18은 본 발명의 일실시예에 따라 오염된 식물(22)을 탄화하여 바이오차(21)를 생산하고, 생산된 바이오차(21)를 이용하여 다시 식물반응벽체(20) 시공에 재활용하는 과정을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 오염된 식물(22)은 수확 후 탄화하여 바이오차(21)를 생산하고, 생산된 바이오차(21)는 다른 오염지역에 위와 같은 공법으로 적용하도록 한다.
<실험 데이터>
이하에서는 앞서 언급한 본 발명의 일실시예에 따른 식물반응벽체의 실험데이터에 대해 설명하도록 한다. BC를 토양에 혼합한 식물반응벽체의 질소와 인의 제거효율 실험데이터에 대해 설명하도록 한다.
매몰지 내부 토양은 가축이 분해되면서 발생하는 다량의 유기오염원으로 집적이 된 상태가 되며, 매몰지를 발굴하거나 매몰지 내 토양을 재사용하거나 식물을 이용한 정화를 실시할 시, 강우 등에 의해 토양 내 존재하는 다량의 유기오염원이 유출수를 통해 지하수로 흘러들어 2차 오염을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 실험을 통해 암모니아성 질소와 인 흡착에 효과가 있는 BC를 토양에 처리하여 강우 등을 통해 외부 환경으로 유출되는 암모니아성 질소와 인의 양의 제거율을 실험하였다.
실험에 사용된 토양은 고농도의 암모니아성 질소(10,000 mg/L)와 인(5,330 mg/L)으로 오염시킨 토양을 사용하였으며, 이 토양 50g에 왕겨 BC와 은행나무 BC를 각각 0, 1, 2, 5%(w/w)씩 처리하였다. 이 실험에서는 침출액으로 증류수를 사용하였는데 pH에 의한 차이를 살펴보기 위해 pH 5, 7, 9로 보정하여 사용하였다. 침출액은 유속을 2 mL/min에 맞춰서 200분간 연속침출을 시켰으며 20분마다 침출수를 채취하여 분석에 사용하였다.
이하의 표 1은 각각의 실험결과를 종합한 결과를 나타낸 것이다. 전체적으로 은행나무 BC가 왕겨 BC보다 암모니아성 질소와 인 제거효율이 높은 것을 알 수 있었다. 다만, 1% 은행나무 BC 처리구는 pH가 5와 9인 침출액에서는 효율이 떨어지는 것으로 나타났다.
처리 pH 5 pH 7 pH 9
NH4-N제거율(%) P제거율(%) NH4-N제거율(%) P제거율(%) NH4-N제거율(%) P제거율(%)
왕겨 BC 1% 13.1 15.0 10.0 0.9 27.5 14.5
왕겨 BC 2% 12.3 14.5 18.1 10.4 25.1 17.0
왕겨 BC 5% 19.4 12.8 37.4 25.9 32.6 22.5
은행나무 BC 1% -16.3 4.8 28.1 19.0 10.6 11.2
은행나무 BC 2% 34.5 31.3 26.1 24.8 32.3 27.5
은행나무 BC 5% 31.4 37.9 40.6 39.5 35.1 36.6
침출액 pH에 따른 암모니아 질소와 인 제거율을 살펴보면 pH 7인 처리구에서 가장 높은 제거 효율이 나타난 것을 살펴볼 수 있으며, pH 5인 처리구가 가장 제거율이 낮은 것으로 나타났다. 본 실험에서 사용한 토양의 pH는 6.97로 생석회 처리로 인해 주로 알칼리성을 띄는 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양보다는 pH가 낮았다.
이에 따라 침출수의 주요 원인이 될 수 있는 강우 pH와 비슷하다고 볼 수 있는 pH 5에서 효과가 다른 pH보다 떨어지는 것으로 나타났으나 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양의 pH를 고려한다면 본 실험에서 나타난 제거율보다 높을 것으로 예상된다.
그러므로 은행나무 BC는 토양 내 암모니아성 질소와 인을 효과적으로 흡착하여 이들의 농도 저감에 큰 효과를 보일 것으로 판단된다.
연구에 따르면 BC는 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양에 다량으로 오염된 암모니아성 질소와 인 제거에 탁월한 효과가 있는 것으로 판단된다. BC 종류별 오염물질 제거 효과는 은행나무 BC가 왕겨 BC 보다 효과가 좋은 것으로 나타났다. 하지만 상용화가 되어있는 왕겨 BC와는 달리 은행나무 BC는 상용화가 되어 있지 않고 공급도 원하는 시기에 원하는 양을 공급하려면 시간이 소요되고 비용도 증가하는 만큼 왕겨 BC를 이용하는 것이 현재로서는 훨씬 더 경제적이다.
이하에서는 가드관을 이용하여 깊이별 근권 발달을 관찰한 결과와, 깊이별 인, 질소의 제거율을 측정한 결과에 대해 설명하도록 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 가드관을 이용하여 지중 식재한 식물이 목표로 하고 있는 지중 오염 토양에 대한 정화 능력을 발휘하기 위해서는 목표 토심에 근권이 잘 발달하여 생육이 정상적으로 이루어져야 한다.
목본 식물의 경우 줄기가 토양에 묻히게 되면 호흡을 하지 못해 고사하게 된다. 이를 방지하기 위해서 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 가드관을 이용하여 줄기가 토양에 묻히는 것을 방지하고 원하는 위치에 근권이 발달할 수 있도록 구성된다.
2차년도에는 식물반응벽체에 설치한 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 뿌리의 발달 정도를 측정하였고 그 결과를 아래와 같다.
도 19는 본 발명의 실험예에 따라 표토에 포플러 나무를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m, 1.5m 깊이에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(상단), 가드관 하단에 포플러 나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(중단) 및 가드관 하단에 버드나무의 뿌리를 식재한 경우 뿌리관측관에 내시경 카메라를 삽입하여 1.2m 1.5m에서 뿌리의 발달정도를 측정한 데이터(하단)를 나타낸 것이다. 또한, 도 20 및 도 21은 식재 후 2년이 지난 목본 식물의 뿌리 발달정도를 직접 확인하기 위하여 제작한 식물반응벽체를 절단한 사진을 나타낸 것이다.
먼저, 표토에 식재한 시험구의 경우 토심 1.2 m 이하에서 뿌리의 발달이 거의 관찰되지 않은 반면, 가드관을 이용하여 지중에 식재한 포플러와 버드나무의 경우 토심 1.2 m와 1.5 m 깊이에서 촬영한 사진에 뿌리의 발달이 뚜렷하게 관찰되었다.
이는 지중 식재한 목본식물의 근권이 지중 목표 토심에 발달하여 오염물질 정화 능력을 발휘할 수 있는 상황이 형성됨을 뜻한다. 다만, 실제로 식물을 포트(pot)에 재배할 경우 토양과 포트 벽면과의 경계면에 높은 밀도로 뿌리가 발달하는 것보다는 다소 낮은 밀도로 뿌리관측관의 벽면 쪽에 뿌리가 발달한 모습이 관찰되었다.
이는 2 m 깊이의 식재칼럼에 토양을 충진하고 실험을 진행하는 과정에서 토양의 침하로 뿌리관측관 상부 약 10 cm 정도가 공기 중에 노출되었고 이곳을 통에서 빛이 들어갔기 때문인 것으로 판단된다.
도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 당해년도에는 식재 후 2년이 지난 목본 식물의 뿌리 발달 정도를 직접 확인하기 위하여 재작했던 식재관을 절단하여 사진을 찍었다. 이미 전년도에 내시경 카메라로 확인한 바와 같이 가드칼럼 없이 표토d에 식재한 시험구에서 포플러 나무는 대부분의 뿌리가 지표에서 0.5 m의 깊이에 발달하였다.
물론 1 m 이상까지 뻗은 뿌리가 관측되기도 하였으나, 이는 토양 내부를 통해서 발달한 뿌리가 아닌 실험용 플라스틱 관의 내벽을 따라 발달해 내려간 뿌리였으므로, 실재 현장에 적용했을 경우 포플러 2년생 나무의 경우 1 m 이상의 깊이까지 뿌리 발달이 되지 않을 것으로 예상할 수 있다.
반면에, 가드관을 이용하여 지중 1 m 깊이에 식재한 포플러 나무의 뿌리 대부분은 식재 깊이 이하 2 m까지 분포하였다. 제한된 공간(식재용 플라스틱 관)에서 뿌리가 발달하였기에 당연한 결과로 받아들일 수 있겠으나, 중요한 점은 지중식재에도 불구하고 가드칼럼을 이용하여 포플러 줄기를 보호하였기에 표토 인근에 신근이 발달하지 않고 원 기저부에서 뿌리가 발달하여 지중에 분포한다는 점이다.
또한 생육에도 현재가지 가시적으로 표토식재 시험구와 차이가 없는 것으로 보인다. 버드나무를 식재한 시험구에서도 동일한 결과를 얻었다. 이를 바탕으로 가드칼럼을 이용하여 지중식재 할 경우 생육에 지장 없이 지중에 발달한 뿌리로 인해서 지중의 오염된 plume과 오염물질(질소, 인 포함)을 흡수하여 제거할 수 있을 것으로 보인다.
이하에서는 깊이별 EC, 질소, 인 농도 변화 측정결과에 대해 설명하도록 한다. 도 22는 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) EC(μS/cm) 변화를 측정한 데이터를 나타낸 것이다. 또한, 도 23은 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TN(질소농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터를 나타낸 것이다. 그리고, 도 24는 2013년 4월부터 2014년 9월까지 포플러를 표토에 식재한 경우, 포플러를 가드관을 이용하여 식재한 경우, 버드나무를 가드관을 이용하여 식재한 경우에 대해 깊이별(1m, 1.5m) TP(인농도)(g/kg) 변화를 측정한 데이터를 도시한 것이다.
실험에서 액비는 2013년 7월과 2014년 4월 두 차례 공급하였다. 액비 처리는 저면에서 공급하는 방식으로 이루어졌기 때문에 액비에 의한 EC 상승은 토양 아래층에서부터 예상이 되었으며 2014년 생육 기간이 끝나면 토양 중 상승했던 EC가 뿌리에 의한 전해질 흡수로 다시 감소할 것으로 예상하였다.
도 22에 도시된 바와 같이, 가드관을 이용하여 지중에 포플러와 버드나무를 식재한 시험구에서는 2013년 4월보다 액비를 공급한 후인 2013년 9월에 지중 1.5 m 깊이에서 각각 137 μS/cm, 108 μS/cm 증가하였고, 이후 2014년 4월(2찬 액비 투입 직후)에는 포플러의 경우 다소 감소했고 버드나무의 경우는 증가하였음을 알 수 있다. 이는 2013년도 포플러와 버드나무에 의해서 1차 액비 처리 이후 증가했던 EC가 식물 생육과 더불어 감소했다가 2014년에 처리한 액비가 들어가서 토양 중 EC가 감소 혹은 증가를 나타냈으며, 다소 실험적인 오차와 두 수종의 흡수율 차이로 나타난 결과로 볼 수 있다.
2014년 9월(2차 액비 처리 후 식물 생육이 약 3개월 진행)에 측정한 EC 수치는 두 수종에서 모두 2차 액비 처리 직후 보다 큰 폭으로 감소하였다. 이는 여름 동안 포플러와 버드나무의 뿌리가 액비에 의해서 증가한 전해질을 흡수하여 감소한 결과로 판단되며, 칼럼을 이용한 지중식재 방식으로 1.5 m 이상의 지중에 있는 다양한 오염물질을 목본식물에 흡수시켜 제거할 수 있음을 의미한다. 반면에 표토에 포플러를 식재한 시험구에서는 2년에 걸쳐 두 차례 액비를 공급하며 액비 공급 전후 측정한 EC 값에 큰 변화가 없었고, 최종적으로 2014년 9월에 측정한 수치는 초기 수치보다 높았다. 이는 액비에 의한 상승으로 지표에 식재한 포플러가 지중의 전해질을 효과적으로 흡수제거 하지 못한 원인으로 볼 수 있으며, 이는 위에서 살펴본 바와 같이 뿌리 분포와 깊은 관계가 있는 것으로 볼 수 있다. EC에서 나타난 바와 같이 토양 중 질소와 인의 농도도 가드관을 이용하여 포플러와 버드나무를 지중식재한 경우에 아래층 토양에서 액비 공급 후 높아졌다.
도 23에 도시된 바와 같이, 2013년 측정에서 질소는 포플러 식재 시험구에서 1.2 g/kg에서 2.0 g/kg으로 증가하였고, 버드나무 식재 시험구에서는 1.2 g/kg에서 1.6 g/kg으로 증가하였음을 알 수 있다. 이후 2014년에 측정한 수치에서는 EC 변화와 매우 유사한 경향을 나타내었다. 그러나 지중식재한 포플러와 버드나무에 의한 질소와 인의 제거율은 단순 농도 변화로만 판단하기는 어려움이 있고, 투입량 대비 제거량을 계산하여 그 효율을 알아보아야 할 것으로 판단되었다. 따라서 2014년 11월 최종 모니터링 결과를 바탕으로 질소, 인의 mass balance를 계산할 예정이다.
도 24에 도시된 바와 같이, 인은 포플러 식재구에서 0.46 g/kg에서 0.74 g/kg으로 증가하였다가, 2014년 생육기간을 거치면서 0.62 g/kg로 감소하였고, 버드나무 식재 시험구에서는 0.47 g/kg에서 0.83 g/kg으로 증가하였다가 0.76 g/kg으로 감소하였음을 알 수 있다. .
이하의 표 2에 나타난 바와 같이, 식물체의 잎에 축적된 질소와 인의 농도 비교에서 표토식재 한 포플러보다 지중식재한 포플러에서 질소와 인의 농도가 높았다. 저면에서 공급한 액비 내 질소와 인이 지중에 근권을 확보한 지중식재 포플러에 더 많이 흡수되었기 때문으로 해석할 수 있다. 액비를 1회 처리한 후의 2013년도 농도에 비해서 2회 처리한 후에 측정한 2014년도의 질소와 인의 농도가 더 높았고, 이는 지중식재한 수종에 의해서 질소와 인이 능동적으로 흡수 제거될 수 있음을 시사한다.
처리 식물잎 식물줄기
TN(g/kg) TP(g/kg) TN(g/kg) TP(g/kg)
2013 2014 2013 2014 2013 2014 2013 2014
포플러(표토식재) 15.7 29.6 2.5 3.0 8.2 11.6 1.8 2.1
포플러(가드관) 13.9 37.7 3.4 4.6 7.2 9.7 1.2 2.5
버드나무(가드관) 23.6 32.4 3.0 5.3 8.5 12.8 1.8 2.8
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 시설물에 있어서,
    하부측에 침출수가 잠류되는 매몰지; 및
    상기 침출수의 유출방향에 시공되어 상기 침출수의 오염물질을 제거하고, 오염물질이 제거된 상기 침출수를 토출시키고, 기저암과 지면 사이에 시공되며, 하단면은 상기 기저암과 특정간격 이격되고, 토양과 바이오차가 혼합되는 적어도 하나의 식물반응벽체를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 식물반응벽체 내부에는 오염물질을 내부로 이동시킬 수 있는 자가구성력을 갖는 식물이 식재되는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 바이오차는 상기 오염물질을 흡착하고,
    상기 식물은 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 식물반응벽체는,
    상기 식물반응벽체의 길이방향을 따라 상기 식물반응벽체 내부에 삽입되어, 하단부에 식물의 근권이 발달되고, 내부에 줄기가 위치되어 줄기와 토양과의 접촉을 방지하도록 구성된 가드관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 오염물질은, 질소, 항생제, 병원균인 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 식물반응벽체는 지오라이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화처리시설물.
  8. 초기우수에 의해 유출되는 매몰지 침출수를 정화하기 위한 방법에 있어서,
    매몰지에 가축사체를 매몰시키는 단계;
    매몰된 사체에서 침출수가 생성되어 매몰지 하부측에 잠류되는 단계;
    초기우수에 의해 침출수가 유출되는 단계;
    상기 침출수의 유출방향에 시공된 식물반응벽체를 구성하는 바이오차가 상기 침출수의 오염물질을 흡착하는 단계; 및
    상기 식물반응벽체에 식재된 식물이 자가구성력에 의해 상기 바이오차에 흡착된 상기 오염물질을 내부로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 식물반응벽체는, 상기 식물반응벽체의 길이방향을 따라 상기 식물반응벽체 내부에 삽입되어, 하단부에 식물의 근권이 발달되고, 내부에 줄기가 위치되어 줄기와 토양과의 접촉을 방지하도록 구성된 가드관을 포함하고,
    상기 가드관에 의해 상기 식물의 근권이 설정된 위치에서 발달될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 오염물질을 내부로 이동시킨 식물을 수확 후 탄화하여 바이오차를 생산하여 재활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물반응벽체를 이용한 가축 및 유기질을 포함하는 매몰지 오염토양 친환경 정화방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114477355A (zh) * 2022-01-06 2022-05-13 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种可提升河岸净污能力的增氧与吸附耦合的渗透反应墙及应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111436342B (zh) * 2020-04-15 2021-10-15 浙江省农业科学院 一种生物炭耦合水分管理协同减少水稻种植期间铬吸收的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050027349A (ko) * 2003-09-15 2005-03-21 학교법인 한양학원 토양 미생물을 함유하는 반응매질을 포함하는 오염 지하수정화용 투수성 반응벽체 및 이를 이용한 오염 지하수정화방법
JP2009297675A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Shimizu Corp 汚染土壌の浄化方法
KR101065274B1 (ko) * 2011-03-03 2011-09-16 청해 Env (주) 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리, 악취제거와 지하수오염방지를 위한 방법
KR20150139152A (ko) * 2014-06-02 2015-12-11 강원대학교산학협력단 바이오차를 이용한 식물의 항생물질 흡수 억제 방법
KR20160001832A (ko) * 2014-06-27 2016-01-07 강원대학교산학협력단 바이오차를 이용한 토양 중 항생제 이동성 저감 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100476113B1 (ko) 2002-09-05 2005-03-10 이인숙 어저귀 또는 자귀풀에 의한 화약물질 오염토양의 식물상복원방법
KR20040029540A (ko) 2002-10-01 2004-04-08 이인숙 소리쟁이를 이용한 카드뮴 오염 토양의 식물상 복원방법
KR101201914B1 (ko) 2010-07-20 2012-11-15 봉덕수 비데 및 시트 세척기가 구비된 양변기
KR101226103B1 (ko) 2011-03-31 2013-01-24 한국원자력연구원 가축 매몰지 침출수 유출 판별 방법
KR101324274B1 (ko) 2012-04-30 2013-11-01 인제대학교 산학협력단 가축 매몰지의 오염 침출수 처리장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050027349A (ko) * 2003-09-15 2005-03-21 학교법인 한양학원 토양 미생물을 함유하는 반응매질을 포함하는 오염 지하수정화용 투수성 반응벽체 및 이를 이용한 오염 지하수정화방법
JP2009297675A (ja) * 2008-06-16 2009-12-24 Shimizu Corp 汚染土壌の浄化方法
KR101065274B1 (ko) * 2011-03-03 2011-09-16 청해 Env (주) 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리, 악취제거와 지하수오염방지를 위한 방법
KR20150139152A (ko) * 2014-06-02 2015-12-11 강원대학교산학협력단 바이오차를 이용한 식물의 항생물질 흡수 억제 방법
KR20160001832A (ko) * 2014-06-27 2016-01-07 강원대학교산학협력단 바이오차를 이용한 토양 중 항생제 이동성 저감 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114477355A (zh) * 2022-01-06 2022-05-13 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种可提升河岸净污能力的增氧与吸附耦合的渗透反应墙及应用
CN114477355B (zh) * 2022-01-06 2023-12-29 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种可提升河岸净污能力的增氧与吸附耦合的渗透反应墙及应用

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