KR20110095643A - 세척기술과 식물정화기술을 결합한 중금속 오염토양의 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중금속으로 오염된 토양에서 협잡물을 제거한 후 오염토양 전체를 토양 세척기법을 이용하여 중금속을 제거하도록 하되 토양 세척장비 주변에 중금속 고축적 식물인 양치식물을 식재하여 중금속을 제거해주는 식물정화기법을 병행함으로써 중금속을 제거해주도록 하는 세척기술과 식물정화기술을 결합한 중금속 오염토양의 정화방법에 관한 것이다.
본 발명은 중금속으로 오염된 토양의 협잡물을 제거한 후 토양 세척장치에서 토양 세척기법으로 중금속을 제거하도록 하되 토양 세척장치 주변의 오염 토양의 굴착시 발생된 웅덩이에 국내자생종 양치식물인 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리를 식재하여 토양과 지하수에 오염된 중금속을 제거하도록 함으로써 이루어진다.

Description

세척기술과 식물정화기술을 결합한 중금속 오염토양의 정화방법{Remediation of soils contaminated by combination of soil washing and phytoremediation}

본 발명은 중금속으로 오염된 토양에서 협잡물을 제거한 후 오염토양 전체를 토양 세척기법을 이용하여 중금속을 제거하도록 하되 토양 세척장비 주변에 중금속 고축적 식물인 양치식물을 식재하여 중금속을 제거해주는 식물정화기법을 병행함으로써 중금속을 제거해주도록 하는 세척기술과 식물정화기술을 결합한 중금속 오염토양의 정화방법에 관한 것이다.

2005년 환경부에서 실시한 토양실태조사 결과 전체 오염토양의 92%가 중금속(비소, 아연, 납, 카드뮴, 구리 , 니켈, 수은 등)에 의한 것으로 확인되었을 만큼 중금속오염은 심각하며, 이러한 중금속 오염토양을 복원시키는 방법으로는 식물정화기법(Phytoremediation), 토양세척기법, 동전기법, 안정화/고형화 방법 등이 있다.

토양 세척기법은 세척제를 사용하여 고상에 흡착되어 있던 오염물질을 액상으로 이동시켜 제거하는 방식으로, 비교적 장치가 간단하고 처리속도도 빨라 각광받고 있으며, 토양세척에서는 계면활성제, 산성이나 알칼리 용액을 토양과 혼합하여 토양으로 탈착시켜 수용액 상으로 가져오게 된다.

그러나 상기 토양 세척기법에서는 오염 토양을 분할한 후 토양 세척장치를 이용하여 순차적으로 토양을 굴착하여 정화하게 되고, 정화가 완료된 지역은 토양을 되메움하고 있으나, 굴착순서에서 밀린 지역에서 발생되는 먼지가 정화된 지역으로 비산하여 오염이 확산되는 문제와 오염지역에서 정화지역 밖으로 오염먼지가 비산되는 문제가 있으며, 특히 토양세척기법을 활용할 때 토양 굴착 웅덩이에 모아지는 지하수에 포함된 중금속을 제거할 수 없는 것이었다.

중금속을 제거하는 방법 중 하나인 식물정화기법(Phytoremediation)은 타 공정에 비해 적은 비용으로 정화할 수 있고 2차적인 오염도 없는 지속 가능한 친환경공법인 동시에 타 공정에 비해 주민들에게 경관소재 및 소일거리 제공으로 친화적으로 다가갈 수 있기 때문에 국내 공개특허 10-2004-0029540에 제시되어 있는 바와 같이 소리쟁이를 이용하여 카드늄을 체내로 흡수시켜 제거하거나, 등록특허 제10-0476113호로 제시되어 있는 바와 같이 어저귀 또는 자귀풀을 이용하여 오염된 토양의 복원을 하거나, 식물정화기법의 대표적인 식물은 사다리봉의 꼬리(Pteris vittata)를 이용하여 토양을 복원시키고 있다.

그러나, 상기 된 식물정화기법에 사용되는 식물은 외래종이거나 경제성이 없는 경우가 많아 사용에 제약이 따르는 되므로, 본 출원인은 국내에 특허출원 10-2009-0131953호로 국내자생종 양치식물인 봉의꼬리(Pteris multifida) 및 섬고사리(Athyrium acutipinnulum), 개고사리(Athyrium niponicum)를 이용하여 비소, 구리, 납, 카드뮴, 아연 등의 중금속을 제거해주도록 하는 "양치식물을 이용한 중금속 오염 토양의 식물상 정화방법"을 출원한 바 있다.

한편 중금속으로 오염된 토양은 전술된 식물정화기법, 토양세척기법, 동전기법, 안정화/고형화 방법 등으로 알려진 한 가지 방법만을 이용하여서는 완전히 제거할 수 없기 때문에 국내 특허등록 10-0928065호에 제시되어 있는 바와 같이 중금속 오염 토양을 복원하기 위하여 토양 세척기법과 동전기법을 동시에 사용하도록 함으로써 중금속으로 오염된 토양의 복원효과를 높이고 있다.

국내특허공개10-2004-0029540(이인숙,배범한,장윤영)2004.04.08공개 국내특허출원10-2009-0137953(주식회사해천이티에스)2009.12.28출원 국내특허등록10-098065(금오공과대학산학협력단,에코필)2009.11.16등록

본 발명은 중금속으로 오염된 토양을 토양 세척기법으로 처리할 때 오염 토양 전체를 동시에 굴착 하는 것이 아니라 순차적으로 굴착을 하는데 굴착순서에서 후 순위로 밀린 지역에서 발생되는 먼지 등의 비산으로 인하여 정화지역 밖으로 오염먼지가 확산되는 한편 정화가 완료되어 정화된 토양을 되메움 한 지역으로까지 확산되는 문제를 해결하기 위하여 오염의 정화가 완료된 지역 또는 오염 토양의 굴착시 생긴 웅덩이에 국내자생종 양치식물인 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리를 식재하여 식물이 중금속을 흡수 및 흡착하여 식물의 체내에 중금속이 축적되게 함으로써 지하수에 오염된 중금속을 제거하도록 하는 것이다.

즉, 본 발명은 중금속으로 오염된 토양을 토양 세척장치를 이용하여 세척기법으로 중금속을 제거하는 한편 토양 세척장치 주변에 국내 자생종 중금속 흡수 식물을 식재함으로써 비산먼지를 방지하는 한편 토양과 지하수에 존재하는 중금속마저 제거될 수 있도록 하는 것으로, 세척기법과 식물상 정화방법을 동시에 실행시켜 중금속 오염토양을 복원시키는 것이다.

본 발명은 중금속으로 오염된 토양의 협잡물을 제거한 후 토양 세척장치에서 토양 세척기법으로 중금속을 제거하도록 하되 오염정화가 완료된 지역과 토양 세척장치 주변의 오염 토양의 굴착시 발생된 웅덩이에 국내자생종 양치식물인 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리를 식재하여 토양과 지하수에 오염된 중금속을 제거하도록 함으로써 이루어지게 된다.

본 발명은 중금속으로 오염된 토양의 협잡물을 제거한 후 굴착하여 토양 세척장치로 투입함으로써 공지된 토양 세척기법에 의해 중금속을 제거해주는 한편 오염된 토양의 굴착시 발생된 웅덩이 또는 오염정화가 완료되어 되메움이 진행된 지역에 국내 자생종 양치식물인 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리를 식재함으로써 지하수에 포함된 중금속을 제거해주도록 하는 것으로, 중금속으로 오염된 토양에서 중금속을 제거할 때 한 가지 방식을 이용하지 않고 두 가지 방식을 동시에 수행토록 함으로써 중금속 제거 효과를 높이게 된다.

그리고 본 발명은 토양 세척기법의 활용할 때 토양정화가 완료된 지역과 토양 세척장치 주변에 국내 자생종 양치식물인 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리를 식재함으로써 주변 경관을 아름답게 하는 한편 비산먼지의 발생을 방지하고, 특히 식물상 정화기법의 활용을 국내 자생종 양치식물을 이용하여 간편하게 중금속으로 오염된 토양을 복원시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 토양 세척장치 주변 및 굴착된 웅덩이에 중금속 제거용 양치식물이 식재된 상태를 보인 상태도

본 발명은 중금속으로 오염된 토양을 정화시키는 방법으로서, 토양 세척기법과 식물상 정화기법을 이용하여 토양의 중금속을 제거하도록 하는 것으로, 토양 세척장치를 이용하여 오염된 토양을 굴착하여 세척을 함에 있어서, 굴착된 구덩이 또는 토양정화가 완료된 지역에 국내에서 자생하며 중금속 해독하는 양치식물을 식재함으로써 오염된 토양의 중금속을 이중으로 제거하는 한편 지하수에 오염된 중금속도 식물을 이용하여 제거하는 것이다.

본 발명은 토양 세척기법과 식물상 정화기법을 이용하여 중금속으로 오염된 토양에서 중금속을 제거하게 되는 것으로, 중금속 정화 효과를 높이는 한편 토양에 식물을 식재하여 경관을 개선하는 한편 비산먼지가 발생하지 않도록 한다.

이러한 본 발명에서 토양 세척기법은 중금속으로 오염된 토양에서 협잡물을 제거한 후 산과 알칼리 그리고 유기산을 함유한 수용액 또는 물로 토양을 다단계로 세척하여, 토양을 오염시키는 중금속을 제거하는 것으로, 상기 토양 세척기법은 본 발명의 기술 분야에서 통상적으로 이용되고 있는 토양 세척 방법이다.

그리고 식물상 정화기법은 외래종이 아닌 국내자생종 양치식물 3종(봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리)을 이용하여 중금속오염 토양을 정화 복원시키는 것으로, 오염된 토양에 국내 자생종 양치식물인 개고사리(Athyrium niponicum), 섬고사리(Athyrium acutipinnulum), 봉의꼬리(Pteris multifida) 등을 선정하여 식재하고, 중금속으로 오염된 토양에 식재되기 전과 중금속으로 오염된 토양에 식재 후 150일 경과 후의 중금속 오염정도를 측정해 보면 구리, 비소, 납, 아연 등의 중금속이 상기 된 양치식물에 높이 축적되어 있음을 알 수 있었고, 특히 비소는 봉의꼬리가 지상부, 지하부 모두 과축적식물(hyperaccumulator)라 할 수 있는 정도의 축적률을 보였다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 중금속으로 오염된 토양에 토양 세척장치(10)를 설치하여 중금속으로 오염된 토양을 굴착하여 토양 세척장치(10)에 넣은 후 토양 세척장치(10)에서 공지의 토양 세척기법을 이용하여 중금속으로 오염된 토양의 중금속을 제거하게 된다.

이와 같이 토양 세척장치(10)를 이용하여 토양을 세척하여 중금속을 제거하는 경우 기존에는 토양 세척이 이루어지는 토양에 중금속의 제거 능력이 검증되지 않은 유채꽃이나 코스모스를 심어서 미관만을 고려하였으나, 본 발명에서는 토양정화가 완료된 지역과 토양 세척장치(10)의 주변에 중금속을 제거하는 국내 자생종 양치식물을 식재하게 되는 것으로, 오염된 토양을 굴착하여 생긴 웅덩이와 토양 세척장치(10)의 주변에 널리 식재하게 된다.

본 발명에서 토양 세척장치(10)가 놓이는 중금속으로 오염된 토양은 굴착하여 토양 세척장치(10)에서 세척이 이루어지게 하되 굴착이 이루어져 웅덩이가 형성된 곳이나, 토양 세척장치(10)가 놓여있는 주위에 모두 중금속을 제거하는 국내 자생종 양치식물을 식재하여 토양과 지하수에 오염된 중금속을 제거하는 한편 비산먼지의 방지와 함께 삭막함을 없애주게 된다.

그리고 토양의 정화가 완료되어 되메움이 진행된 지역에도 국내 자생종 양치식물을 식재하여 비산먼지를 방지한다.

본 발명에서 토양 세척장치(10) 주변에 식재되는 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리는 토양을 오염시킨 구리, 비소, 납, 아연 등의 중금속을 체내로 축적하게 되는 것으로, 특히 비소는 봉의꼬리에서 지상부, 지하부 모두 과축적 식물이라 할 정도로 높은 중금속 축적률을 보인다.

따라서 본 발명의 봉의꼬리, 섬고사리, 개고사리를 중금속으로 오염된 토양을 토양 세척기법으로 복원시키는 곳에서 오염된 토양이나 굴착이 이루어져 생긴 웅덩이 등에 식재하는 경우 토양 세척기법과 병행하여 중금속으로 오염된 토양을 효율적으로 복원시킬 수 있는 한편 토양의 정화복원이 완료된 지역으로 오염먼지가 비산하여 오염이 진행되는 것을 방지하기 위하여 복원지역에도 양치식물을 식재한다.

이러한 본 발명의 중금속내성이 강하고 축적률도 높은 봉의꼬리, 개고사리, 섬고사리는 국내 자생종 양치식물이므로, 생태계 교란 없이 활용이 가능하며, 특히 토양 세척기법과 병행하여 사용함으로써 중금속으로 오염된 토양의 복원에 효과적이다.

10 : 토양 세척장치

Claims (2)

1. 비소, 납, 구리, 카드뮴, 비소 등의 중금속으로 오염된 토양에 토양 세척장치(10)를 설치하여 토양의 세척으로 중금속을 제거하되 토양 세척장치(10)의 주변이나 중금속 오염된 토양의 굴착으로 발생된 웅덩이 및 토양복원이 완료된 지역에 국내 자생종 양치식물을 식재하여 식물의 체내에 중금속을 흡수하여 제거하는 것을 특징으로 하는 세척기술과 식물정화기술을 결합한 중금속 오염토양의 정화방법.
2. 제1항에 있어서, 국내 자생종 양치식물은 개고사리(Athyrium niponicum), 섬고사리(Athyrium acutipinnulum), 봉의꼬리(Pteris multifida)인 것을 특징으로 하는 세척기술과 식물정화기술을 결합한 중금속 오염토양의 정화방법.

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