기름오염토양 복원을 위한 열탈착 장치의 효율적 운전에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 토양정화공법의 일환으로 열탈착 공법에 대한 실험을 통하여 오염물질의 제거효율 향상 및 운전조건의 효율성 증대를 목적으로 하였다. 순수 국내기술로 개발, 제작된 열탈착 장치에 실제 유류오염 토양을 적용하여 최적의 운전조건을 도출함으로써 열탈착 장치의 중요한 영향인자인 가열온도, 체류시간, 수분함유량 및 유기물 분석을 통한 효율적 운전조건을 제시하였다. 열탈착 실험장치는 전열기를 이용한 간접 가열방식의 회분식과 연속식 두 가지를 병행하여 각각 실험을 하였으며, 이를 이용한 처리 전·후의 총석유계탄화수소(TPH) 변화량, 수분함량, 유기물함량의 변화를 관찰 하였고, 열탈착 장치의 가열온도, 체류시간 및 오염토양 투입량을 각각 변화시킴으로써 효율적 운전방안에 대한 연구와 유류 오염물질의 열적조건 변화에 따른 특성변화를 관찰하였다. 현장의 토양특성에 따라 차이가 발생할 수 있으나 본 연구에서 수행한 실험장치의 오염토양을 대상으로 실험한 결과 회분식 실험장치의 경우 가열온도 300 ℃ 이상, 체류시간 30 min 이상의 실험조건일 경우에 98.5% 이상의 높은 TPH 제거효율을 보였으며, 연속식 실험 장치에서는 가열온도 500 ℃ 이상과 체류시간 15 min 이상 또는 가열온도 300 ℃ 이상, 체류시간 60 min 이상의 운전조건에서 시간당 30 kg의 오염토양 내의 TPH 성분이 98% 이상 제거되는 것으로 관찰되었고 국내 TPH 토양오염 환경기준에도 모두 만족시키는 것으로 조사되었다. 오염토양 투입량에 따른 TPH 농도의 제거효율은 크게 감소되지 않는 것으로 나타났으며, 열탈착 실험에 의한 유기물 함량은 가열온도와 체류시간의 증가에 따른 TPH 제거효율 대비 낮은 감소율을 보였다. 또한, 오염토양 내에 함유된 수분은 열탈착 장치의 체류시간 15 min 내·외에서 90% 이상 대부분 제거 되었으며, 가열하는데 소비되는 에너지의 상당 부분이 수분을 제거하는데 사용된다는 점을 감안한다면, 열탈착 장치의 전처리 작업시 공정수분 함유량의 조절은 열탈착 장치의 경제적이고 효과적인 운전에 중요한 영향인자인 것으로 나타났다. 가열온도의 상승과 체류시간의 증가에 따른 전력사용량도 비례하여 소모 되었으며, 연속식 열탈착 장치의 경우 체류시간 60 min, 가열온도 300 ℃에서 열탈착 장치의 가열 및 온도유지에 필요한 전력사용량은 0.7 kW/hr 소비되는 것으로 조사되었다. 열탈착 실험장치의 현장적용 처리 시에는 처리효율과 처리시간 측면에서 적용성이 매우 높을 것으로 예상되며 특히, 고농도 기름오염 토양지역의 기술 적용에 있어서는 경쟁력이 있을 것으로 판단된다.