토양환경기술사시험자료집 - 오염확산방지 및 정화기술Ⅰ(10)

※ 고형화/안정화(Solidification/Stabilization,S/S)

 

1. 개요

      (1) 물리화학적인 방법을 통하여 오염물질의 유동성(이동성)을 감소시키는 공정

      (2) 지상(탈위치Ex-situ) 또는 지중(원위치In-situ)에서 이루어지며 중금속 등

           무기물질과 방사성물질을 고정시키는데 효과가 있다.

 

2. 공정원리

      (1) 고형화(Solidification)

              1) 액상이나 슬러지 같은 폐기물에 접합제를 첨가하여 고상의 형태로 만드는 방법

                     - 무기접합제 : 시멘트, 석회, 규산, 점토

                     - 유기접합제 : 아스팔트, 폴리에틸렌, 에폭시

              2) 물리적인 상태의 변화공정이다.

      (2) 안정화(Stabilization)

              1) 오염물질을 불용해성으로 만드는 방법

              2) 용해성, 유동성, 독성형태를 최소화한다.

              3) 변형(Modification)공정이다.

 

      참고 : 유리화(Vitrification)

               - 오염물질을 전기적으로 용융시켜 유리화시킴으로써 유기성물질을 파괴하고 중금속을 

                  고정시키는 공정이므로 넓은 의미로  S/S 기술에 포함될 수 있으며 고가의 비용이

                  들어간다.

 

3. S/S 의 형태

      (1) 시멘트기초 S/S

              1) 시멘트가 물과 반응(수화반응)하여 수산화철 Fe(OH)3을 형성하며 양생된다.

              2) 이때 오염물과 시멘트화합물은 Monolith로 굳어진다.

      (2) 포졸라닉 S/S

              1) Pozzolan은 상온에서 석회, 물과 결합하면 시멘트화합물이 된다.

              2) 석회가 소비되는 공정이며, 포틀랜트시멘트수화반응보다 반응속도가 느리다.

              3) Pozzolan은 화력발전소의 비산재, 제철제강공정의 고로슬랙으로부터 얻어진다.

      (3) 열가소성 S/S

              1) 열가소성물질(아스팔트, 폴리에틸렌 등)은 승온에서 소성을 나타내며 상온에서 

                  굳어지는 성질이 있다.

              2) 폐기물과 토양입자사이의 공극을 열가소성물질로 채우는 미세캡슐화공정이다.

              3) 장점 - 부피감소

                         - 취급용이

                         - 자유수제거

                         - 투수성감소

                         - 강도증가

              4) 단점 - 대기오염 잠재성

                         - 유기물에 대한 민감성

                         - 염 함유

                         - 고가장비 요구

      (4) 조대캡슐화

              1) 포장물질이나 용기로 둘러싸는 방법.

              2) 오염물질은 조대캡슐화전에 미세캡슐화된다.

 

4. 영향인자

      (1) 오염토양의 특성

              1) 토양의 입경

              2) 수분함량

              3) 중금속의 농도

              4) 황함유량

              5) 토양의 구조(In-situ)

              6) 수리학적 특성(In-situ)

      (2) 오염물질의 특성

              1) 유기물질의 종류 및 물리화학적 특성(농도, 밀도 등)

              2) 오염물질의 용해도 및 용출가능성

              3) 안정화된 매체의 강도 및 내구성

 

5. 장점(처리효과)

      (1) 부피의 감소가 가능하여 폐기물처리가 용이하게 된다.

      (2) 오염물이 용출되는 폐기물의 표면적을 감소시킨다.

      (3) 폐기물의 용해성이 감소된다.

      (4) 폐기물 내의 오염물질이 독성형태에서 비독성형태로 변형된다.

 

6. 제약조건(단점)

      (1) 일반적으로 부피가 증가한다.

      (2) VOCs는 고정화가 불가능하다.

      (3) 여러가지 오염물질이 혼합되어 있는 경우에는 처리시간이 길어진다.

      (4) 공법의 장기간의 효용성에 문제가 있다.

 

7. 지중(In-situ)에서 S/S 처리할 경우의 제약조건

      (1) 첨가제(접합제)의 혼합에 어려움이 있다.

      (2) 깊이에 따라 특정설비가 필요하다.

      (3) 처리효율의 확인이 어렵다.

 

8. 고형화공법의 일반적 처리지침

      (1) 시멘트 등 고형화제의 배합량은 토양 1㎥ 당 150kg 이상이다.

      (2) 콘크리트고형화는 표면적을 작게 하기 위하여 한변의 길이를 최소한 5Cm 이상으로 한다.

      (3) 콘크리트고형화의 강도는 쉽게 용해되지 않을 정도로 한다.