토양세척법 공정원리 및 설비, 장단점

토양세척법 공정원리

토양세척법은 적절한 세척제를 사용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 액상으로 변화시켜 토양입자로부터 유해한 유기오염물질 및 중금속을 분리시켜 처리하는 기법입니다. 토양세척기법에 사용되는 세척제는 오염물질을 토양으로부터 분리 및 용해시키는 역할을 하는 물질로 계면의 자유에너지를 낮추고 계면의 성질을 현격히 변화시켜 물에 대해 용해성이 적은 물질을 열역학적으로 안정한 상태로 용해시킬 수 있는 중요한 화학물질입니다. 그리고 이렇게 분리된 폐액은 농축, 처분하거나 재래식 폐수처리방법으로 처리하며, 폐액 내의 중금속을 회수할 수도 있습니다. 토양세척법은 광범위한 유기 및 무기오염물질을 제거할 수 있습니다. 토양세척법은 오염물질이 입자가 작은 토양에 많이 분포되어 있어 이것만을 분리하여 부피를 감소시킨 후 처리하며, 토양입자와 화학적으로 결합되지 않은 오염물질이 물리적인 방법으로 쉽게 토양과 분리됩니다. 따라서 토양세척의 주된 목적은 토양재생이 아닌 오염된 토양의 부피를 감소시키는 것입니다. 또한 물에 첨가제를 사용하여 토양에 수착되어 있는 오염물질의 제거 효율을 높이기도 합니다. 토양세척법의 영향인자로는 입경분포, 토양의 종류, 토양의 물리적 형상, 수분함유량, 오염물질의 종류 및 농도, 유기물 함량, 양이온 치환능력, pH와 완충능력 등이 있습니다. 처리가능 오염물질로는 석유 및 연료 잔재물, 방사성 핵종, 중금속, 폴리클리네이티드 비페닐, 펜타클로로페놀, 농약, 시안화합물, 크레오소트, 준휘발성 물질, 휘발성 물질 등이 있습니다.

토양세척공정 설비

토양세척공정에는 파쇄기, 선별기, 분리장치, 혼합 및 추출장치, 세척액 처리장치, 대기오염 방지장치가 있다. 파쇄기는 입자가 큰 토양을 분쇄하는 장치로 입자의 크기가 2 ~ 5cm 보다 큰 토양이 심하게 오염되어 있어 세척이 필요한 경우 토양취급과 세척효율을 높이기 위해 설치합니다. 선별기는 토양중에서 세척처리가 불필요하고 입자크기가 큰 토양이나 나무, 금속 등 이물질을 선택적으로 분리하는 장치이며, 이물질을 제거하는 선별대, 토양을 분리하는 회전 스크린, 교반기, 진동장치, 체분리, 회전형체 등이 있으며 선별공정은 이들 중 몇 개의 조합으로 이루어집니다. 분리장치는 선별기에서 이송된 토양은 분리장치에서 다시 물에 의해 미립자와 중간크기의 입자로 분리됩니다. 이 분리장치는 고체와 액체를 분리하는 분별기, 고체입자를 분리하거나 침전속도를 이용하여 고체미립자와 부유 유기물을 분리하는 분별기 등으로 구분됩니다. 혼합 및 추출장치는 토양과 세척액의 접촉효율을 높여주며 날개바퀴, 워터 나이프, 고압 제트 파이프, 저주파 진동 장치 등이 있으며 세척액 처리장치는 세척 후 나오는 폐약을  오염물질을 함유하고 있어 외부로 배출하거나 재사용 시 후처리가 필요하며, 폐수처리 기법으로는 중화, 급속침전, 응집, 생물학적 처리, 활성탄 흡착, 막분리, 여과 등이 있습니다. 대기오염방지장치는 토양의 굴착, 파쇄공정, 선별공정, 후처리공정 등에서 휘발성물질 및 미립자가 방출되므로 오염방지장치가 필요합니다. 또한 굴착시에는 오염방지가 어렵지만 나머지 다른 공정에서는 포집하여 전기 집진, 활성탄 흡착, 스크러버 등으로 처리하여 배출합니다.

토양세척공정의 장점과 단점

토양세척공정의 장점은 광범위한 유기 및 무기 오염물질을 제거할 수 있습니다. 토양세척기술에 의한 오염물질 제거효율은 다른 기술에 비하여 높으며 어떤 성분은 99% 이상 제거 되기도 합니다. 토양세척기술을 새로 건설되는 부지의 개발과 병행하면 가격 경쟁력이 매우 높으며, 오염물질을 운반하여 매립할 때 경량화에 기여할 수 있습니다. 토양세척공정의 단점으로는 토양세척기술에 의한 처리비용은 전체 처리용량에 비해 비교적 높은 편이며, 세척유출수로부터 미세 토양입자(예를 들면 Silt, Clay)를 분리해 내기 위해서는 응집제를 첨가해 주어야 할 경우도 있습니다. 복합 오염물질(예를 들면 유기물질을 포함한 중 금속)의 경우 적용하고자 하는 세척제를 선별제조 하기가 어려우며, 토양 내에 휴믹질이 고농도로 존재하는 경우에는 전처리가 필요합니다. 토양세척공정의 제거효율은 다른 기술에 비해 높으며 어떤 성분은 99% 이상 제거되기도 합니다. 토양세척기법은 일반적으로 생물학적 복원기술, 소각, 고형화/안정화와 같은 기술과 복합적으로 사용되며, 적용되는 기술에 따라 다르지만, 토양 세척제나 미세 토양에 대해서는 후처리가 필요합니다. 오염된 미세 입자를 분리하고 난 후 정화된 토양은 현장에 다시 되돌려집니다.