The advanced oxidation treatment using persulfate and zero-valent iron (ZVI) has been evaluated as a very effective technology for remediation of soil and groundwater contamination. However, the high rate of the initial reaction of persulfate with ZVI causes over-consumption of an injected persulfate, and the excessively generated active species show a low transfer rate to the target pollutant. In this study, ZVI was modified using selenium with very low reactivity in the water environment with the aim of controlling the persulfate activation rate by controlling the reactivity of ZVI. Selenium-modified ZVI (Se/ZVI) was confirmed to have a selenium coating on the surface through SEM/EDS analysis, and low reductive reactivity to trichlroethylene (TCE) was observed. As a result of inducing the persulfate activation using the synthesized Se/ZVI, the persulfated consumption rate was greatly reduced, and the decomposition rate of the model contaminant, anisole, was also reduced in proportion. However, the final decomposition efficiency was rather increased, which seems to be the result of preventing persulfate over-consumption. This is because the transfer efficiency of the active species (SO4-∙) of persulfate to the target contaminant has been improved. Selenium on the surface of Se/ZVI was not significantly dissolved even under oxidation conditions by persulfate, and most of it was present in the form of Se/ZVI. It was confirmed that the persulfate activation rate could be controlled by controlling the reactivity of ZVI, which could greatly contribute to the improvement of the persulfate oxidation efficiency.

경제성장과 급격한 산업화는 생활수준을 향상시켰으며 인구증가와 맞물려 세계적으로 물 사용량을 증가시켰고 결과적으로 하수슬러지의 발생량을 증가 시켰다. 국내의 하수도보급률을 85%를 상회하며 이로 인해 발생되는 하수슬러지의 양은 2006년 2,717,790 톤/년에서 2013년 말 기준으로 3,995,290 톤/년으로 3배가량 증가하였으며 하수슬러지의 양은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 하수슬러지를 처리하기 위해 선진국에서는 육상 처리를 전제로 여러 가지 처리 기술들을 개발하고 있으며 국내에서도 여러 가지의 처리 방법이 연구되고 있는 상황이다. 하수슬러지를 처리하는 방법으로는 매립과 해양투기 이외에 소각, 용융, 탄화, 퇴비화, 시멘트 자원화 등의 여러 기술 등이 있다. 하지만 기술적, 경제적인 이유로 국내에서는 쉽게 적용되지 못하고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 환경부에서는 공공하수처리장의 혐기성 소화조 효율을 향상시킴으로서 하수슬러지의 감량화를 통한 바이오가스의 생산량 증대를 위한 다양한 전처리 기술들이 연구되고 있다. 혐기성 소화단계는 가수분해, 산생성, 초산생성, 메탄생성 단계로 구분되어 있으며 이 중 가수분해 단계는 혐기성 소화의 율속 단계로서 혐기성 소화 전체 과정의 소화효율과 속도를 조절한다. 따라서 본 연구에서는 공기주입과 영가철(ZVI)을 이용한 산화 반응을 이용하여 하수슬러지속 세포벽을 파괴시켜 세포내의 각종 유기물을 용출시킨 후 가수분해 단계 촉진을 위한 가용화를 이용한 전처리 공정을 적용하고자 한다. 실험방법으로 슬러지 1kg 당 0.015 L/hr의 사전 공기 주입 후 0.1%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 3%의 영가철(ZVI)을 투입하여 전처리를 실시한다. 전처리 실시 후 실험결과 가용화율은 영가철(ZVI) 1.5% 투입시에 85%까지 상승하였으며 2% 투입 이후 부터는 더는 증가하지 않았다. 이를 통하여 산소주입과 영가철(ZVI)을 이용한 전처리가 하수슬러지의 가용화에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 최종적으로 바이오가스 생산량 증가에 효과가 있을 것으로 판단된다. 향후 추가실험을 통해 하수슬러지의 오염부하의 저감 가능성을 평가하고 공기주입과 영가철(ZVI)을 이용한 전처리가 바이오가스 생성에 방해가 되는 H2S의 생성 억제에 미치는 영향에 대하여 연구하고자 한다.