선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 실제 휘발유가 오염된 부지의 오염 토양 현황조사 및 예비 현장적용 시험을 실시하고 이 자료를 토대로 SVE시스템을 구성하여 현장에 적용하였을 때 오염토양의 복원효율과 이 효율에 영향을 미치는 요인들을 검토하였다.
- 가장 먼저 적용을 검토하는 기술이 토양증기추출법 (Soil Vapor Extraction, SVE)이다. 이 기술은 토양사이의 공기를 대기압보다 낮은 압력 분위기로 유지한 후 계외로 배출시킬 때 토양에 함유된 오염물질이 기화되어 공기와 함께 동반하는 원리를 이용한 것이다. 따라서 svm는 토양을 있는 그대로 복원하는 in situ 기술이며 사용되는 설비와 장비가 비교적 간단하고 파일럿 규모는 물론 대규모의 오염토양도 복원할 수 있어, 휘발유와 같이 휘발성 물질로 오염된 토양을 복원하는 기술 중에서 경제성이 있는 기술의 하나로 평가되고 있다2).
제안 방법
- SVE 장치의 운전은 하루 8시간씩 100일 동안 운전하였으며, 운전기간동안 추출되는 기체의 유량과 농도를 측정하였다. 추출기체 시료는 추출정과지 상구조물사이의 Sample port에서 Gas sampler(GilAir5, Gilian, Inc.
- SVE장치를 100일동안 운전후 토양의 복원효율을 판단하기 위해 토양의 시료를 채취하여 조성을 분석하였다.
- SVT장치를 100일동안 운전한 후 토양의 복원효율을 평가하기 위하여 지하 1m, 3m, 6m 등 깊이별로 토양시료를 채취하여 BTEX함량과 TPH의 비교하였으며 그 결과를 Fig. 10, Fig. 11. Fig.
- 추출정에 사용된 Pipe는 직경 50 mm, 길이 6m의 스텐레스관을 사용하였으며 Pipe의 하부 3m에 360° 방향, 20mm 간격으로 폭 2mm의 slot을 제작하였다. 또한, 추출정 내부에는 SVE의 운전시 외부에서의 공기 주입과 추출정내 기체시료의 채취를 용이하게 병행할 수 있도록 직경 9.5mm Tube를 수직방향으로 설치하였다.
- 부지에서 오염물의 종류와 확산분포를 알기 위해 토양시료를 채취하여 토양오염 공정시험방법6)에 의해 BTEX와 TPH(Total Petroleum Hydrocarbon)을 측정하였다. 측정결과 오염물질은 BTEX의 함유율이 높은 휘발유가 주요 오염 성분인 것으로 판명되었으며 그 결과를 Fig.
- 설치된 추출정의 하나에 진공을 걸고 주위 추출 정의 압력을 측정하는 Pump test의 결과에 기초하여 다음 식4)에 의해 비포화층 토양의 공기 투수 계수를 측정하였다.
- 오염 토양의 물리적 성상을 검토하기 위하여 부지의 4개의 지점을 선정하여 깊이별로 토양 시료를 채취한 후 토양의 종류, 수분함량, 용적밀도, 공극율 등을 측정하였다.
- 이 밖에도 지상구조물과 지하구조물을 연결하는 배관으로는 추출정에 사용된 Pipe 와 같은 직경 50 mm의 Pipe를 사용하여 배관에서의 압력손실을 줄였고 각 지상구조물과 각 추출정의 온도는 백금RTD type 의 Thermister 와 연결된 Recorder (Yokogawa Model 4156, Accuracy : ±0.1 ℃)로 측정하였으며 진공도는 Vacuum Transducer와 연결된 Pressure Indicator (Instek Model SM-20, Accuracy : + 0.01 bar)와 진공Gauge(Accuracy : 0.02 bar)로 측정하였다. 또한 진공펌프에 의해 토출되는 공기유량은 Rotameter형의 유량계로 측정하였다.
- 이 추출정은 Auger Drill을 사용하여 오염부지에 직경 300 mm의 well을 먼저 보링한 다음 추출 Pipe를 넣은후 slot외부에 공기의 흐름을 원활히 함과 동시에 토양입자에 의한 slot의 막힘을 방지하기 위해 자갈층을 형성하였으며 자갈층 상부는 Bentonite시멘트와 콘크리트로 공기의 흐름을 방지하였다. 이 추출정의 수와 간격은 오염현황 정밀조사와 예비시험결과를 토대로 산정하였으며 본 연구에서는 Fig.
- 이 추출정의 수와 간격은 오염현황 정밀조사와 예비시험결과를 토대로 산정하였으며 본 연구에서는 Fig. 5에서와 같이 5~8m 간격으로 8개의 추출정을 설치하였다.
대상 데이터
- 시료채취지점 3(SP3)은 6번추출정 (W6)과 3.0m 거리에 위치한 지점으로 SVE장치를 가동하기 전 BTEX농도가 지하 1m지점에서 36 ppm, 지하 3m에서 760 ppm, 지하 6m지점에서 282 ppm이었으나 가동후 거의 모든 BTEX가 제거되었다. TPH는 지하 Im지점에서 152 ppm, 지하 3m지점에서 2183 ppm, 지하 6m지점에서 953 ppm이었던 것이 지하 lm, 3m지점은 60 ppm이하로 대폭 줄어들었으나 지하 6m지점에서는 거의 변화가 없었으며, 이 결과는 시료채취지점 1의 복원 결과와 거의 같은 경향을 보여주었다.
- 연구 현장은 00시에 위치한 00주유소로 대지 550㎡의 면적에 북동 방향으로 경사가 있는 주거지역에 위치하고 있으며, 지하유류 저장탱크(UST)는 총 106,000l (휘발유 40,000l, 등유 40,000l, 경유 26,000l)와 복식 5기 및 단식 1기의 주유기를 설치, 운영하고 있었다. 토양오염에 관한 법적 조사시 BTEX 가 법적 기준치 이상으로 평가되어 토양오염대 책지 역으로 분류되었던 곳이다.
- 3에 나타내었으며 크게 지상구조물과 지하구조물로 구분된다. 지상구조물로는 여러 추출정 중에서 운전하는 추출정을 선택하는 선택밸브와 토양공기와 함께 유입되는 고형불순물을 제거하는 필터, 토양 속에 진공압을 적용하여 압력차에 의해 공기의 흐름을 유도하는 진공펌프, 공기와 물을 분리하는 기액분리기, 흡입공기의 온도를 낮추는 냉각기 및 유류를 흡착하는 흡착탑 등으로 구성되어있다.
- 기액분리기는 직경 400 mm, 높이 1000 mm의 PVC제 Column을 사용하였고 상부에 수분의 entrainment를 방지하기 위하여 1 mm mesh의 스텐레스 Demisber가 부착되어 있으며 진공펌프의 앞과 뒤에 2기를 설치하였다. 진공펌프의 가동에 의해 높아진 배출가스의 온도를 낮추기 위한 냉각기는 Shell and Tube형 열교환기로 열교환면적이 3㎡이고 스텐레스로 제작하였으며 냉각기의 Cooling Medium은 Refrigerated Circulator(JeioTech Model RBC30)에서 공급되는 약 5℃의 물을 사용하였다. 홉착탑은 직경 500mm, 높이 1300 mm의 PVC제 Column에 홉착제로 유니온카본(주)제 입상활성탄을 충진하여 제작하였으며 2기를 연속으로 설치하였다.
- 4에 나타내었다. 추출정에 사용된 Pipe는 직경 50 mm, 길이 6m의 스텐레스관을 사용하였으며 Pipe의 하부 3m에 360° 방향, 20mm 간격으로 폭 2mm의 slot을 제작하였다. 또한, 추출정 내부에는 SVE의 운전시 외부에서의 공기 주입과 추출정내 기체시료의 채취를 용이하게 병행할 수 있도록 직경 9.
- 진공펌프의 가동에 의해 높아진 배출가스의 온도를 낮추기 위한 냉각기는 Shell and Tube형 열교환기로 열교환면적이 3㎡이고 스텐레스로 제작하였으며 냉각기의 Cooling Medium은 Refrigerated Circulator(JeioTech Model RBC30)에서 공급되는 약 5℃의 물을 사용하였다. 홉착탑은 직경 500mm, 높이 1300 mm의 PVC제 Column에 홉착제로 유니온카본(주)제 입상활성탄을 충진하여 제작하였으며 2기를 연속으로 설치하였다. 이 지상 구조물들은 운전시 운전조건의 변화에 대비하여 이동이 편리하도록 바퀴가 달린 구조물내에 설치하였다.
이론/모형
- 02 bar)로 측정하였다. 또한 진공펌프에 의해 토출되는 공기유량은 Rotameter형의 유량계로 측정하였다.
- 농도를 측정하였다. 추출기체 시료는 추출정과지 상구조물사이의 Sample port에서 Gas sampler(GilAir5, Gilian, Inc.)를 이용하여 활성탄 칼럼(SKC. Cat No. 226-01)에 흡착시켜 채취하였으며 대기오염공정시힘방법7)에 의하여 조성을 분석하였다.
성능/효과
- 1) SVE장치에 의해 추출되는 공기유량은 토양의 공기 투과도가 높고 지하수가 없는 지역일수록 증가한다.
- 2) SVE장치의 운전초기에는 추출된 공기에 함유된 BTEX중 Xylene의 함량이 높으나 계속 운전하면 Toluene함량이 높다가 최종적으로는 Benzene의 함량이 높아진다.
- 3) SVE장치에 의한 BTEX추출속도는 운전초기에 높다가 시간이 지남에 따라 급격하게 감소하나 TPH추출속도는 보다 완만하게 감소한다.
- 5) SVE장치에 의한 휘발유 오염토양의 복원시 복원효율에 가장 큰 영향을 미치는 것은 토양의 공기 투과도와 토양내 지하수의 존재여부이다. 점토질의 토양과 지하수가 존재하는 지역은 SVE의 복원효율이 급격하게 떨어지므로 복원기술로 SVE방법의 적용이 바람직하지 않다.
- 이 지역의 토양은 SVE장치를 가동하기 전 BTEX농도가 지하 lm지점에서 130 ppm, 지하 3m에서 1,081 ppm, 지하 6m지점에서 932 ppm으로 매우 높았고 TPH도 지하 lm지점에서 2550 ppm, 지하 3m에서 5,548 ppm, 지하 6m지점에서 2,138 ppm으로 오염농도가 가장 높은 지역이었다. SVE장치를 가동한 후 지하 lm지점에서의 BTEX는 거의 모두 제거되었고 지하 3m지점의 BTEX는 69ppm으로 상당량이 제거되었지만 지하 6m지점의 BTEX는 712 ppm으로 제거율이 별로 높지 않았고 이 지점에서 TPH의 제거율은 BTEX 의 제거율보다도 더 낮았다. 즉 대수층인 지하 4m 이하의 지역에서는 SVE장치에 의해 토양층내 공기의 원활한 흐름을 유도하기 어렵기 때문에 휘발성이 높은 BTEX도 제거율이 낮았으며 휘발성이 낮은 TPH의 제거율은 더욱 낮았다.
- 결론적으로 휘발유가 오염된 이 부지에서 SVE 장치를 100일동안 가동하여 총 320 kg의 휘발유를 제거하였으며, 이 방법에 의해 부지내 토양의 BTEX와 TPH 함량를 현재 시행중인 토양환경보전법의 규제치이하로 복원된 면적이 전체 오염된 면적의 약 70%에 달하였다. 이 규제치가 넘는 토양은 이 SVE장치를 같은 방법으로 계속 가동하여도 높은 복원효율을 기대하기 어려우며 대신에 외부에서 공기를 주입하거나, 토양을 가열하여 오염물질의 휘발성을 높이거나, 생물학적 처리를 병행하는 등 운전방법에 큰 변화를 주어 운전하거나 오염 토양을 비오염토양으로 대토하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
- 80 bar로 운전하였다. 또한 추출되는 기체의 유량은 Fig. 6에 나타난 것과 같이 운전 초기 진공압력이 높아짐에 따라증가되는 추세였지만 운전시작 40일 이후 진공압력의 감소와 같이 추출유량도 감소하였다. 이처럼 진공압력과 추출유량이 감소한 것은 SVE장치의운전시 지하수위가 상승하여 토양기체의 이류(Advection)속도를 감소시켜 전체적인 공기의 추출유량이 감소한 것으로 판단된다.
- 범위가 오염되어 있었다. 분석 결과를 통한 오염 면적은 약 170㎡ 정도이며, 오염 평균 깊이 6m 기준으로 부지 내의 오염토양 총 부피는 약 1,000㎥ 정도로 평가된다.
- 시료채취지점 1(SP1)은 SVE장치의 가동전 지하 3m에서의 BTEX 농도가 273ppm이었으나 가동 후 거의 모든 BTEX가 제거되었고 TPH는 886 ppm에서 421 ppm으로 약 50%이상 제거율을 보였다. 지하 6m지점에서는 SVE장치의 가동전 존재하던 70 ppm의 BTEX가 거의 모두 제거되었으나 TPH는 가동전후 큰 차이를 나타내지 않았다.
- 약 70%에 달하였다. 이 규제치가 넘는 토양은 이 SVE장치를 같은 방법으로 계속 가동하여도 높은 복원효율을 기대하기 어려우며 대신에 외부에서 공기를 주입하거나, 토양을 가열하여 오염물질의 휘발성을 높이거나, 생물학적 처리를 병행하는 등 운전방법에 큰 변화를 주어 운전하거나 오염 토양을 비오염토양으로 대토하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
- 5m의 거리에 떨어져 있고 지하 6m까지는 지하수가 흐르지 않고 점토질의 토양이 없는 지역이다. 이와 같은 결과로부터 지하수가 존재하지 않고 공기 투과도가 높은 토양에서는 추출정을 설치한 깊이까지 높은 효율로 BTEX를 제거할 수 있지만 TPH의 경우 토양깊이가 깊어질수록 제거효율이 급격하게 떨어짐을 확인하였다. 이것은 SVE장치의 진공펌프로 추출정의 공기를 추출할 때 토양 사이에서 발생하는 공기흐름이 추출정의 깊이 방향에 따라 유량이 크게 달라지는 channeling이 발생하는 것을 의미한다.
- 2에 나타내었다. 주유소 부지내 오염농도는 BTEX 총량 기준으로 법적 대책기준치 200ppm이상을 초과하여 나타났으며, 최대 l,081ppm(BTEX), 5,548ppm(TPH)으로 검출되었다. 특히, 사무실 근처의 지하 3m 부근에서 가장 높게 오염되었으며, 6m지점에서도 BTEX의 농도가 높게 검출되었다.
- 지하 3~4m에서 6m 깊이사이는 지하 탱크 및 건물 인접 지역의 토양이 불균일한 점토질이 섞인 미사토로 이루어졌으며 부지 외각의 주유대 쪽은 사질성 매립토와 사질성 점토층으로 구성되어있었으며, 지하 6m 이상의 토양에서는 암반 층이 존재하였다. 지하 비포화층 토양의 수분함량은 7~23%이었고 용적밀도는 1.19-1.71 g/ml이었으며 토양 공극률은 외각 지역인 주유대 쪽에서 30~50%로 대체적으로 높게 나타났으나 사무실 근처와 지하수 흐름대의 아래쪽에서는 15~20%로 공극률이 크게 낮았다.
- 8에 나타내었다. 추출 공기 중 BTEX함량은 운전시작 30일경 최고 2,351ppm까지 나타났다가 운전시작 40일 이후부터는 급격히 떨어져 운전종료시 까지는 약lOOppm이내로 감소하였다. TPH는 최고 2337ppm에서 792ppm까지 감소하였지만 BTEX보다는 감소되는 경향이 크게 완만하였다.
- 주유소 부지내 오염농도는 BTEX 총량 기준으로 법적 대책기준치 200ppm이상을 초과하여 나타났으며, 최대 l,081ppm(BTEX), 5,548ppm(TPH)으로 검출되었다. 특히, 사무실 근처의 지하 3m 부근에서 가장 높게 오염되었으며, 6m지점에서도 BTEX의 농도가 높게 검출되었다. 이 근처에서 오염 농도가 높게 나타난 것은 이 지역의 토양밀도가 높고 공극률이 낮아 오염물질이 다른 곳으로 흐르지 않고 많이 잔류된 때문으로 판단된다.
- 9에 나타내었다. 휘발성 오염물질 제거 속도는 SVE장치의 운전시작 30일경 최고 13.3 kg/d였으나 그 이후 제거속도는 점점 감소하여 운전시작 100일경에는 약 3.6 kg/d로 감소하였다. 이와 같은 현상은 대부분의 svm장치의 운전 결과와 유사하며 복원효율이 현격하게 떨어지는 이 시점부터 운전조건에 변화를 주어 효율을 높이려는 노력이 가미되어야 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.