차수재로의 광산슬러지 재활용 적용성 평가: Part II: 동결/융해에 의한 광산슬러지 혼합 차수재의 거동
Evaluation of Field Applicability with Coal Mine Drainage Sludge as a Liner: Part II: Effect of Freezing/Thawing in CMDS Mixed Liner
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초록
본 논문의 Part 1에서 도출된 결과를 바탕으로, 매립지의 차수재로서 벤토나이트, 시멘트와 혼합된 광산배수슬러지의 혼합물이 재활용 될 경우의 환경 적용성을 평가하였다. 광산배수슬러지: 벤토나이트: 시멘트를 최적혼합배율인 1: 0.5: 0.3의 배율로 혼합하였을 때 최적의 함수비를 나타내었다. 상대다짐도는 90.1%로 현장성을 반영하기 위한 시료로 양호한 상대 다짐도를 보였다. 본 논문에서는, 동결융해(평균 -20도)나 건조습윤 피해에 대한 저항성 및 유해성을 평가하기 위하여 라이시미터(1.0m× 1.5m×2.0m)를 사용하여 실험하였다. 동결/융해 실험결과 일축압축강도는 미국 EPA규정에 의한 값인, 5kg/cm^2 이상을 나타내어 내구성은 양호한 것으로 판단되었다. 투수계수는 초기 7.10×10-7cm/s에서 9.80×10^-7cm/s로 증가하였다. 동결/융해 기간 동안, 라이시미터의 온도변화는 선형적으로 증감하여 일정한 온도경사를 유지하는 것으로 나타났다. 라이시미터의 함수비 변화의 경우는 급격한 증가나 감소가 나타나지 않았다. 국내 폐기물 공정시험법의 용출시험(KSLT) 결과, 아직 오염 기준이 정해지지 않은 Zn과 Ni을 제외한 모든 중금속 성분이 오염 기준치 이하로 나타나거나 용출되지 않았다. 따라서 동결/융해 및 건조/습윤 환경조건에서 광산배수슬러지 차수층은 약 1.5배 투수계수의 증가, 함수비의 안정 및 오염물질을 배출하지 않아 EPA기준 매립지의 최종 복토층의 차수재 및 배수지의 차수재로서 사용가능하다고 판단된다.
Abstract
Based on the results of Part 1 of our two-parts paper, the possibility on field applicability of CMDS(Coal Mine Drainage Sludge) mixed with bentonite and cement as a liner in landfill sites was investigated. The optimum moisture content that met the landfill liner condition was obtained when the ratio of CMDS: bentonite: cement was 1: 0.5: 0.3 in a lab-scale. The relative compaction was measured in 90.1%, which results for construction field have been generally acceptable. In this study, a large-scale Lysimeter(1.0m×1.5m×2.0m) was used to simulate the effects of the layer on the freeze/thaw by -20 average temperature. The mixture after freezing/thawing showed compressive strength more than 5kg/cm^2, which was satisfied with EPA standards. Initial permeability of CMDS was 7.10×10^-7cm/s and permeability its mixture after freezing/thawing was increased to 9.80×10-7cm/s. The change of temperature in the layers rises and falls with linear and temperature gradient keep maintain the present state. Moisture contents in the layers have not been radically changed. Through the leaching test determined by KSLT method, it was found that heavy metals excluding Zn and Ni were not leached out or leached out less than the standards during 7 cycles of freezing/thawing process. Since it shows the increased permeability about 1.5 times and slight change in moisture content, but it was satisfied with EPA standards through 7 cycles of freezing/thawing process, this mixture can be applied as a liner in landfill final cover system.
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