초록
비소 및 여러 양이온 중금속으로 오염된 풍정광산 주변 밭토양 및 논토양의 안정화처리를 위해 CaO 및 제강슬래그를 여러 혼합비로 사용하였을 때의 적용성을 회분식 및 컬럼반응기를 이용하여 연구하였다. TCLP 용출시험법을 이용하여 안정화제 처리 전후의 중금속 고정화도 변화를 평가하였다. 안정화제로 제강슬래그만 사용한 경우에는 비소 및 양이온 중금속 모두에서 고정화도가 15% 이하로서 높지 않았다. 이러한 것은 제강슬래그 주요 성분인 $Fe_2O_3$와 $SiO_2$에 의한 중금속들의 안정화효과가 크지 않은 것과 제강슬래그 자체에 함유된 CaO에 의한 토양 pH 상승효과가 용출실험에 사용한 TCLP 용액의 산성도에 의해 상쇄된 것에 기인하여 나타난 것으로 여겨진다. CaO와 제강슬래그를 함께 사용한 경우에는 주입비율의 차이에 따른 양이온 중금속 제거율은 큰 변화가 없었으나 제강슬래그의 비를 높여 줄수록 비소의 제거율의 증가를 가져왔다. 컬럼실험에서도 CaO와 제강슬래그를 함께 주입한 경우 비소 및 양이온 중금속들의 용출농도는 처리기간 동안 수질배출허용 기준이하로 나왔다. 이것은 양이온 중금속의 경우 CaO 사용에 따른 pH 증가함에 따른 중금속의 고정화, 비소의 경우는 CaO에서 유리된 $Ca^{2+}$와 $AsO_4^{3-}$와의 반응에 의해서 생성되는 난용성의 $Ca_3(AsO_4)_2$가 생성되는 것에 기인한 결과로 판단된다. 비소 및 양이온 중금속이 함께 오염된 토양의 안정화에 CaO와 제강슬래그를 함께 주입할 경우 복합오염물질을 효과적으로 안정화처리가 가능함을 알 수 있었다.
Applicability of CaO and steel slag as stabilizers in the treatment of field and paddy soils near Pungjeong mine contaminated with arsenic and cationic heavy metals was investigated from batch and column experiments. Immobilization of heavy metals was evaluated by TCLP dissolution test. Immobility of heavy metal ions was less than 15% when steel slag alone was used. This result suggests that $Fe_2O_3$ and $SiO_2$, known as the major component of steel slag, have little effect for the immobilization of heavy metal ions due to acidity of TCLP solution. Immobilization of cationic heavy metals was little affected by the ratio of CaO and steel slag while arsenic removal was increased as the ratio of steel slag to CaO increased. In the column test, concentrations of both arsenic and cationic heavy metals in effluents were below the water discharge guideline over the entire reaction period. This result can be explained by the immobilization of cationic heavy metals from the increased pH in soil solution as well as by the formation of insoluble $Ca_3(AsO_4)_2$. From this work, it is possible to suggest that arsenic and cationic heavy metals can be concurrently stabilized by application of both CaO and steel slag.
