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토질개선제로서 하수슬러지와 석탄재 혼합물의 적용가능성. 2 조 김 도 형 & 김 미 희. 목차. 서론 연구의 목적 하수슬러지의 특성 및 재활용 석탄재의 특성 및 재활용 본론 실험재료 실험방법 실험결과 및 고찰 결론. 서 론. 연구의 목적 하수슬러지의 특성 및 재활용 석탄재의 특성 및 재활용. 1. 연구의 목적. 하수 처리장에서 발생하는 혐기성 소화 탈수 슬러지와 화력발전소에서 발생하는 석탄재의 재활용 방안 . 석탄재를 안정화제로 첨가한 슬러지 + 석탄재 혼합물이 토질개선제로 사용가능 ?.
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The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 토질개선제로서 하수슬러지와 석탄재 혼합물의 적용가능성 2조 김 도 형 & 김 미 희
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 목차 서론 • 연구의 목적 • 하수슬러지의 특성 및 재활용 • 석탄재의 특성 및 재활용 본론 • 실험재료 • 실험방법 • 실험결과 및 고찰 결론
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 서 론 연구의 목적 하수슬러지의 특성 및 재활용 석탄재의 특성 및 재활용
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 1. 연구의 목적 • 하수 처리장에서 발생하는 혐기성 소화 탈수 슬러지와 화력발전소에서 발생하는 석탄재의 재활용 방안. • 석탄재를 안정화제로 첨가한 슬러지+석탄재 혼합물이 토질개선제로 사용가능?
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 2.하수 슬러지의 특성 및 재활용
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 1) 하수슬러지의 특성 • 일반적으로 더럽고 냄새가 남 • 인체에 유해한 물질을 포함 • 오염토양 개선에 탁월한 효과 • 중금속함유(식물 및 인체에 잠재적 위해성 내포)
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 2) 하수슬러지의 재활용 실태 • 1997년 말 현재 하루 3,580톤 발생. • 하수처리장의 증설로 발생량의 급격한 증가가 예상됨. • 현재 우리나라에서는 95% 이상을 육상매립에 의존. • 재활용은 4% 미만에 그침.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 3. 석탄재의 특성 및 재활용
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 1) 석탄재의 특성 • 비중이 작은 실트 또는 세립사 크기의 입자로 구성. • 규소와 알루미늄이 전체 성분의 약 80%. • 약 10% 내외의 C성분과 Ca,Mg,K,Fe,등의 필수성분 함유. • CaO,MgO가 풍부하여 PH상승으로 인한 슬러지내 중금속의 가용성 감소효과.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 2) 석탄재의 재활용 실태 • 1997년 한해 340만톤 이상이 발생(65% 이상이 매립처분). • 주로 발전소 주변에 폐기물로 매립. • 정부의 자원화 추진, 환경오염 방지를 위한 재활용 노력.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 본 론 실험재료 실험방법 실험결과 및 고찰
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 1. 실험재료 • 토양 • 서울대학교 농업과학대학 실습용 밭 토양(표층 30cm이내)에서 채취, 이를 풍건 시킨후 2mm체에 통과 시켜서 실험에 이용. • 슬러지 • 가양 하수처리장에서 발생한 혐기성소화 탈수슬러지를 이용(냉장보관) • 석탄재 • 보령화력발전소에서 발생한 유연탄(호주산)재로서 한국 탄재개발㈜에서 정제 후 상품화 한것. • 비중:1.95~2.10, 비표면적:2400이상, SiO2 함량:45%이상
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner <Table.1>각 재료의 물리화학적 성상에 대한 분석결과
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 2. 실험 방법 • 재료의 혼합 • 오염물질 용출 실험 • 토양의 물리-화학적 특성 변화조사 • 토양의 중금속 흡착실험
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 1) 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 1:3의 비율로 혼합. (3) 각각의 슬러지+석탄재 및 토양혼합물마다 9개의 반복구(replicate)준비, 7개의 실험조를 1조~7조로 명명. (5) 실험조의 수분함량을 20% 내외,온도 25oc 내외의 실내에서 21일간 안정화 반응. (6) 안정화 기간동안 7일 간격으로 실험 • 반복구의 직경 12cm,높이 11cm 의 플라스틱 pot 이용
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 2) 오염물질 용출 실험 • 회분식 용출실험을 7일 간격으로 실시. • 측정항목- 중금속(Pb,Cd,Cu,Cr)및 질산성 질소.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 3) 토양의 물리-화학적 특성 변화조사 • 7일 간격으로 각 실험 조의 PH 측정. • 안정화 반응 전후(0일,21일)의 가용성 성분의 농도 및 양이온 치환 능(CEC)측정.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 4) 토양의 중금속 흡착실험 • 약산성 조건하의 중금속 폐수에 대한 각 실험조의 흡착능을 알기위해 회분식 등온흡착실험 실시. • 결과를 Freundlich 등온 흡착식에 적용.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 3. 실험결과 및 고찰 • 각 실험 조의 화학적 특성 • 슬러지+석탄재 혼합물의 안정화에 따른 오염물질의 용출 양상 • 슬러지+석탄재 혼합물의 안정화에 따른 토양의 물리-화학적 특성변화 • 슬러지+석탄재 혼합물을 첨가한 토양의 중금속 흡착 능
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 1) 각 실험 조의 화학적 특성 • 실험에 사용된 토양은 사질 양토로써 유기물질이 매우 부족한 빈 영양토임. • Cu,Pb의 오염도 심각. • Fe의 경우 슬러지나 석탄재에 비해 높음. • 석탄재에 비해-Zn(6배),Mn(2배)높음. • Cu 및 Ni 농도 석탄재와 비슷. • Pb농도 석탄재보다 약간 높게 검출 • 모든 실험재료에서 Cd는 검출되지 않음.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner <Table.2>각 실험 조의 화학적 특성 Units:mg/l
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 2) 슬러지+석탄재 혼합물의 안정화에 따른 오염물질의 용출양상 • 중금속의 용출 양상 • 질산성 질소의 용출 양상
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner (1)중금속의 용출양상 • Pb,Cd,As,Cr의 농도(7조 Cr제외)는 검출한계이하. • Cu의 농도: 0.04~0.62mg/l 침출수기준(3.0mg/l)을 크게 밑도는 수치를 나타냄. • 총 중금속양에 비하여 용출액상의 중금속 농도가 낮음.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner (2) 질산성 질소의 용출양상 • 질산성 질소는 지하수 오염 및 하천에 부영양화 초래. • 질산성 질소에 대한 지하수 수질기준(우리나라) • 생활용수: 20mg/l • 먹는 물 : 10mg/l
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner <Table.3>질산성 질소의 안정화 기간(21일)중 측정결과 Units:mg/l
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 3)슬러지+석탄재 안정화에 따른 토양의 물리-화학적 특성변화 • PH의 변화 • 가용성 성분의 변화 • 양이온 치환 능(CEC)의 변화
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner (1)PH의 변화 <Table.4>PH변화를 안정화 기간(21일)중 측정결과
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner (2) 가용성 성분의 변화 • <염류농도의 변화> • <중금속 농도의 변화>
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner <Table.5>식물에 의해 흡수 가능한 형태의 염류농도를 안정화반응 전후에 측정한 결과 ~염류농도~ Units:mg/kg
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner ~중금속농도~ <Table.6> AB-DTPA 추출액에 의한 가용성 미량원소의 분석결과 Units:mg/kg
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner (3) 양이온 치환 능의 변화 • CEC-토양의 오염물질 흡착 정도를 결정하는 한 요인. <Table.7> Units:me/100g
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 4) 슬러지+석탄재 혼합물을 첨가한 토양의 중금속 흡착 능 <Fig.1>.Cd,Cu,Zn등 세가지 중금속의 농도별 흡착실험의 중요인자인 흡착평형 도달시간.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner <Table.8> 중금속 농도별 흡착실험을 통하여 얻어진 자료를 Freundlich 등온 흡착식에 적용한 결과 • 토양의 중금속 흡착능력 변화에 혼합물이 직접적인 영향임을 확인.
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 결 론
The Utility of Sewage Sludge and Coal Fly Ash a Soil Conditioner 결론 • 적정 슬러지+석탄재의 혼합비율은 1:0.8(건조중량비) • 실험기간과 건조중량비(25%)등의 제한점을 가지고 있음. • 다양한 비율의 슬러지+석탄재 혼합물 토지적용 실험 수행할 필요성 제기
