고형화/안정화기술 원리, 영향인자, 처리효율

고형화/안정화 기술 원리

고형화 및 안정화기술은 물리, 화학적인 방법을 통해 독성물질과 오염물질의 유동성을 감소시키는 방법으로 중금속 등 무기물질을 고정시키는 기술입니다. 시멘트화에 의한 고형화 및 안정화 처리기술은 고형물질을 형성함으로써 오염물질의 이동을 방지하기 위한 기술로 포틀랜드 시멘트, 석회 및 규화제 등을 사용하고, 이 중 포틀랜드 시멘트가 가장 널리 사용됩니다. 고형화란 액상이나 슬러지와 같은 폐기물에 접합제를 첨가하여 고상의 형태로 만드는 것을 의미하며, 안정화란 물질을 불용해성으로 만드는 것을 의미합니다. 고형화 및 안정화 처리기술은 과거에 많이 연구되어 왔으며, 이용되는 접합제는 무기접합제와 유기접합제로 나뉠 수 있습니다. 무기접합제는 시멘트, 석회, 비산먼지, 소각재, 규산, 점토, 제올라이트 등이 있으며 유기접합제는 아스팔트, 에폭시, 우레아포르알데하이드, 폴리에텔렌, 폴리에스테르 등이 있습니다. 유기성 접합제는 용해도가 높은 폐기물이나 유기성 오염물질을 화학적으로 접합시켜 안정화시키는 능력이 크지만 무기 접합제보다 가격이 비싸기 때문에 핵폐기물이나 독성이 강한 산업폐기물 등의 처리에 국한되어 사용되고 있습니다. 지상 처리에서 고형화 및 안정화 처리기술은 일반적으로 처리 후 보조제의 사용으로 인하여 부피가 크게 증가하기 때문에 처리 후 물질에 대한 처분작업이 필요합니다. 유리화 기술도 고형화 및 안정화 기술에 포함될 수 있으며 이 방법은 대상물질을 유리화시킴으로써 유기성 물질을 파괴하고 중금속 물질을 고정시키는 확실한 처리기술이지만 고가의 비용이 소요되므로 넓은 면적의 오염부지에 본 기술을 적용하기는 어렵습니다.

고형화/안정화 기술 영향인자, 제약조건

고형화 및 안정화 기술의 영향인자는 토양의 입경, 수분함량, 중금속농도, 황 함유량, 유기물질 농도, 밀도, 투수성, 물리, 화학적 특성 등이 있으며 처리대상물질은 방사능물질을 포함하는 무기물질이며, 준휘발성 유기물질과 살충제에 대해서는 효과적이지 못한 것으로 알려져 있습니다. 그러나 현재 유기물질에 대해서 효과가 높은 공정이 개발되어 시험중에 있습니다. 고형화 및 안정화기술의 제약조건으로는 일반적인 공정은 부피를 2배까지 증가시킬 우려가 있기 때문에 2차 처리비용이 과다하게 소요될 수 있으며, 휘발성 유기물질은 고정화되지 않는다는 단점이 있습니다. 또한 여러 가지의 오염물질이 혼합되면 처리 시간이 길어지며, 장기간의 효용성 문제도 거론되고 있습니다. 지중 오염물질 처리공정에서는 오염물질이 분포하고 있는 깊이에 따라 특정장치를 설치해야 하는 단점이 있고, 지중 처리 시에는 지상 처리 시보다 시약의 주입과 효과적인 혼합이 어려우며, 처리효율 확인이 어렵다는 단점이 있습니다. 

고형화/안정화 기술 처리효율, 장단점

일반적인 오염물질로 오염된 토양에 적용 가능하며, 대부분의 시약과 첨가제의 적용범위는 매우 넓고 가격 또한 저렴합니다. 지중처리공정은 오염물질의 유동을 95% 이상 감소시킬 수 있으며, 지상처리 공정은 오염물질에서 일어나는 화학반응에 따라 생성물질이 독성물질로 변화될 수 있습니다. 장치의 형태와 크기, 토양의 성분에 따라 소요기간이 다르며, 20,000톤의 토양을 처리하는데 약 1개월 정도 소요된 경우가 있습니다. 고형화/안정화 기술에는 무기접합제와 유기접합제가 사용될 수 있습니다. 무기접합제는 비용이 저렴하고, 장기적인 안정성이 있습니다. 다양한 산업폐기물에 적용이 가능하며, 고화재의 구입이 용이하고 독성이 없습니다. 또한 상온, 상압에서 처리가 가능하며 수용성이 작고 수밀성이 양호합니다. 유기접합체는 처리비용이 비싸며, 수밀성이 매우크고 다양한 폐기물에 처리가 가능합니다. 미생물, 자외선에 대한 안정성이 낮으며, 방사성 폐기물을 제외한 기타 폐기물에 대한 적용사례가 제한되어 있습니다. 그리고 고도의 기술을 요하며, 상업화된 처리법의 현장 자료가 부족하다는 단점이 있습니다. 고형화 및 안정화 기술의 장점은 부피의 감소가 가능하여 폐기물의 취급이 용이해지며, 오염물이 용출되어 나올 수 있는 폐기물의 표면적이 감소합니다. 또한 폐기물의 용해성이 감소하며, 오염물질이 독성에서 비독성형태로 변형되는 장점이 있습니다. 단점으로는 향후 오염물질의 용출이 발생할 가능성이 잠재되어 있으므로 장기간의 모니터링 과정이 필요하며, 휘발성 유기물질의 고정화가 어려운 단점이 있습니다. 또한 고형화제 첨가로 인한 오염토양의 부피가 증가할 가능성이 있으며, 고형화 된 물질의 처분작업이 필요합니다.