본 연구는 인위적으로 오염시킨 사질토와 미세토를 대상으로 미생물, 영양제 및 계면활성제를 이용하여 성능실험을 수행하여 시간에 따른 TPH와 BTEX의 제거 특성 등에 대해 알아보았다. 수분 함량을 10${\sim}$20%로 유지하면서 실험한 결과, 사질토를 이용한 TPH 제거율은 C군의 경우 C-1 (미생물+ 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제), C-0 (미생물) 순으로 높았고 경과시간 81 일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나타내었다. 미세토를 이용한 D군의 경우도 마찬가지의 양상을 보이고 있으나 C군 보다 더 낮은 TPH 제거율을 나타내었으며 미생물과 영양제를 투입한 경우가 가장 높았다. 미세토의 pH는 사질토의 pH 보다 다수 낮거나 유사한 수치를 나타내고 있고, C-0, C-1, C-2의 BTEX 제거율은 14일이 경과한 후 각각 99.8%, 99.4%, 96.0%이며 D-0, D-1, D-2의 제거율은 각각 99.5%, 99.2%, 96.3%로 미생물만 투입한 경우가 가장 높았다.
본 연구는 인위적으로 오염시킨 사질토와 미세토를 대상으로 미생물, 영양제 및 계면활성제를 이용하여 성능실험을 수행하여 시간에 따른 TPH와 BTEX의 제거 특성 등에 대해 알아보았다. 수분 함량을 10${\sim}$20%로 유지하면서 실험한 결과, 사질토를 이용한 TPH 제거율은 C군의 경우 C-1 (미생물+ 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제), C-0 (미생물) 순으로 높았고 경과시간 81 일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나타내었다. 미세토를 이용한 D군의 경우도 마찬가지의 양상을 보이고 있으나 C군 보다 더 낮은 TPH 제거율을 나타내었으며 미생물과 영양제를 투입한 경우가 가장 높았다. 미세토의 pH는 사질토의 pH 보다 다수 낮거나 유사한 수치를 나타내고 있고, C-0, C-1, C-2의 BTEX 제거율은 14일이 경과한 후 각각 99.8%, 99.4%, 96.0%이며 D-0, D-1, D-2의 제거율은 각각 99.5%, 99.2%, 96.3%로 미생물만 투입한 경우가 가장 높았다.
This study was focused on the investigation of the characteristics of TPH and BTEX removal in oil-contaminated sandy soil and fine soil with injection of microorganisms, nutrients, and surfactants. As the result of the experiments maintained moisture contents by 10${\sim}$20%, the TPH rem...
This study was focused on the investigation of the characteristics of TPH and BTEX removal in oil-contaminated sandy soil and fine soil with injection of microorganisms, nutrients, and surfactants. As the result of the experiments maintained moisture contents by 10${\sim}$20%, the TPH removal efficiency in oil-contaminated sandy soil was the highest in C-1 (microorganisms+nutrients), and the efficiency in C-2 (microorganisms+nutrients+surfactants) was higher than the efficiency in C-0(microorganisms). In 81 days, TPH removal efficiency in case of C-0, C-1 and C-2 showed 51%, 83%, 63% respectively. The results of D group with fine soil showed similar trends as C group, but the TPH removal efficiency of D group was lower than that of C group. Those of both C and D group were the highest in 1 group (microganisms+nutrients). The pH of fine soil was some lower than that of sandy soil or was similar to sandy soil. In 14 days, BTEX removal efficiency in case of C-0, C-1, C-2, D-0, D-1 and D-2 showed 99.8%, 99.4%, 96.0%, 99.5%, 99.2%, 96.3% respectively. Those of both C and D group were the highest in 0 group (microganisms).
This study was focused on the investigation of the characteristics of TPH and BTEX removal in oil-contaminated sandy soil and fine soil with injection of microorganisms, nutrients, and surfactants. As the result of the experiments maintained moisture contents by 10${\sim}$20%, the TPH removal efficiency in oil-contaminated sandy soil was the highest in C-1 (microorganisms+nutrients), and the efficiency in C-2 (microorganisms+nutrients+surfactants) was higher than the efficiency in C-0(microorganisms). In 81 days, TPH removal efficiency in case of C-0, C-1 and C-2 showed 51%, 83%, 63% respectively. The results of D group with fine soil showed similar trends as C group, but the TPH removal efficiency of D group was lower than that of C group. Those of both C and D group were the highest in 1 group (microganisms+nutrients). The pH of fine soil was some lower than that of sandy soil or was similar to sandy soil. In 14 days, BTEX removal efficiency in case of C-0, C-1, C-2, D-0, D-1 and D-2 showed 99.8%, 99.4%, 96.0%, 99.5%, 99.2%, 96.3% respectively. Those of both C and D group were the highest in 0 group (microganisms).
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문제 정의
특히 분해능이 뛰어난 미생물에 의한 복원 방법이 필요할 것으로 예상된다. 본 연구는 새로운 실험실 규모 토양오염 정화장치를 설계, 제작한 후 인위적으로 오염시킨 사질토와 미세토를 대상으로 미생물, 영양제 및 계면활성제를 이용하여 성능실험을 수행하여 시간에 따른 석유계 총탄화수소 (TPH)와 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌인 BTEX의 제거 특성에 대해 연구하였다.
본 연구는 인위적으로 오염시킨 사질토와 미세토를 대상으로 미생물, 영양제 및 계면활성제를 이용하여 성능실험을 수행하여 시간에 따른 TPH와 BTEX의 제거 특성 등에 대해 알아보았다. 수분 함량을 10~20%로 유지하면서 실험한 결과, 사질토를 이용한 TPH 제거율은 C군의 경우 C-1 (미생물+ 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제), C-0 (미생물) 순으로 높았고 경과시간 81일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나티내었다.
제안 방법
반대로 너무 낮은 함수율은 미생물의 활성에 악영향을 주어 TPH 및 BTEX의 제거율을 감소시키는 것으로 보여 진다. 따라서 본 실험에서는 각 실험군의 수분을 10~20%를 유지하도록 노력하였다.
시료는 토양오염공정시험방법(6)에 의해 곧바로 분석되거나 최대 7일 동안 4℃에서 유리 용기에 담아져 저장되었다 토양 시료의 TPH를 분석하기 위하여 5 g의 시료와 마이크로웨이브 추출장치를 사용하여 추출한 후 GC-FID 를 이용하였다 토양의 수분 함랑은 일정 무게를 건조하여 105 ℃ 에서 측정하였다. BTEX의 농도도 토양오염공정시험 방법(6)으로 분석하였다.
각 실험군의 수분은 10~20%를 유지하였다. 앞에서 언급한 6가지의 반응기에서 성능실험을 수행하여 시간에 따른 TPH와 벤젠 톨루엔 에틸벤젠 자일렌인 BTEX의 제거 특성을 관찰한 후 입자의 크기에 따른 정화 특성과 미생물, 영양제 및 계면활성제 투입이 정화효율 향상에 미치는 효과 등을 비교 분석하였다
대상 데이터
본 실험에서 토양입자의 크기에 따른 정화 효율을 비교하기 위해 사용된 사질토 및 미세토는 황토가 섞인 밭의 흙이며 사질토와 미세토의 입자는 각각 0.02 mm 이상 0.002 mm~0.02 min이었다. 실험장치는 Fig.
실험에 사용되는 TPH 30, 000 ㎎/㎏와 BTEX 15, 000 ㎎/㎏으로 오염된 유류오염토양을 조제하기 위해 사질토와 미세토 각각 토양 5 kg에 Diesel, Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene 등을 무게비로 각각 농도에 맞게 투입한 후 혼합하였으며 사질토 3가지, 미세토 3가지 총 6가지의 유류오염토양을 준비하였다. 사질토는 C군으로미세토는。군으로 표시하고 C-0 토양은 사질토에 Bacillus sp.
02 min이었다. 실험장치는 Fig. 1에서 같이 아크릴 재질로 이루어진 가로 세로 높이가 각각 30cm, 30cm, 20cm인 직육면체의 반응기로 구성되어 있으며 저장용량은 1.8 L로 하부로 침출수가 배출될 수 있도록 바닥에 지름 0.6cm인 구멍이 365개이며 그 위에 망을 설치하여 흙은 밖으로 유출되지 못하도록 하였다.
이론/모형
℃ 에서 측정하였다. BTEX의 농도도 토양오염공정시험 방법(6)으로 분석하였다.
성능/효과
8은 사질토의 경우 각각 미생물, 영양제 및 계면활성제의 투입 여부에 따른 토양에서의 BTEX 농도의 변화를 나타낸 것이다. C-0 (미생물), C-1 (미생물+ 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제)가 모두 시간이 경과함에 따라 급격히 감소하며 BTEX九 거의 제거되는 경향을 보이고 있다. C-0과 C-1의 BTEX 제거 양상은 거의 유사하며 C-2의 경우 BTEX가 제거되는 속도는 낮았으며 거의 제거되는 시점이 C-0 토양, C-1 토양에서는 약 10일 정도, C-2 토양인 경우는 17일 정도 소요되는 것으로 나타났다.
3은 미세토의 경우 각각 미생물, 영양제 및 계면활성제의 투입 여부에 따른 토양에서의 TPH 농도의 변화를 나타낸 것이다. TPH 농도 변화는 사질토의 경우와 거의 비슷한 경향을 보이고 있으며 53일 경과 후, D-0과 D-l, D-2의 TPH 농도는 각각 22, 830 ㎎/㎏, 12, 690 ㎎/㎏, 22, 200 ㎎/㎏이었으며 81일 경과 후에는 각각 20, 970 ㎎/㎏, 9, 520 ㎎/㎏, 19, 230 ㎎/㎏으로 D-l, D-2, D-0 순으로 낮았으며 미생물과 영양제를 투입한 이의 경우가 D-0과 D-2에 비해 TPH 농도는 경과 시간 53일에서 각각 0.56배, 0.57배, 81일에서 각각 0.45배, 0.50배로 더 낮았으며 D-0과 D-2의 경우 TPH 농도가 거의 유사하였다. 두 그래프에서 살펴보면 모든 경우에 사질토의 경우가 미세토의 경우보다 TPH 농도가 낮았다.
5는 미세토의 경우 각각 미생물, 영양제 및 계면활성제의 투입 여부에 따른 토양에서의 TPH 제거율의 변화를 나타낸 것이다. 가장 높은 TPH 제거율과 제거속도를 보인 것은 사질토의 경우와 마찬가지로 미생물과 영양제를 투입한 이이었으며 D-l, D-2, D-0 순2로 높았으며 경과시간 53일에서 D2, D-l, D-2의 TPH 제거율은 각각 27%, 59%, 29%이며 경과시간 81일에서는 각각 33%, 70%, 38%를 나타내었다. 이 TPH 제거율은 사질토와 비교하면 현저히 낮은 제거율로 미세토의 경우에는 실제 현장에서는 혼합과 더불어 통풍을 고려해야 할 것으로 사료된다.
4는 사질토의 경우 각각 미생물, 영양제 및 계면활성제의 투입 여부에 따른 토양에서의 TPH 제거율의 변화를 나타낸 것이다. 가장 높은 제거율과 제거속도를 보인 것은 미생물과 영양제를 투입한 이이었으며 C-1, C-2, C-0 순으로 높았으며 경과시간 53일에서 C-0, C-1, C-2의 TPH 제거율은 각각 44%, 78%, 56%이며 경과 시간 81 일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나타내었다. 예상대로라면 C-2가 제거율이 가장 높게 나와야하지만 실제 C-1 경우가 C-2의 경우보다 제거율이 높게 나왔다.
미세토의 경우도 사질토의 경우와 비슷한 경향을 나타내고 있으나 D-1 토양에 비해 D-0 토양의 경우가 더 낮은 BTEX 농도를 나타내고 있다. 거의 제거되는 시점이 D-0 토양, D-1 토양, D-2 토양의 경우 각각 약 10일, 14일, 17일 정도 소요되는 것으로 나타났다. 17일 경과 후 D-0과 D-1, D-2의 BTEX 농도는 각각 60 ㎎/㎏, 32 ㎎/㎏, 45 ㎎/㎏으로 토양환경보전법에 의한 토양환경기준 중 나지역 우려기준인 80 ㎎/㎏ 이하를 나타내고 있다.
50배로 더 낮았으며 D-0과 D-2의 경우 TPH 농도가 거의 유사하였다. 두 그래프에서 살펴보면 모든 경우에 사질토의 경우가 미세토의 경우보다 TPH 농도가 낮았다. 이는 2가지 토양의 공극율의 차이와 전체 표면적의 차이에 기인한 것으로 사료된다.
수분 함량을 10~20%로 유지하면서 실험한 결과, 사질토를 이용한 TPH 제거율은 C군의 경우 C-1 (미생물+ 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제), C-0 (미생물) 순으로 높았고 경과시간 81일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나티내었다. 미세토를 이용한 D군의 경우도 마찬가지의 양상을 보이고 있으나 C군 보다 더 낮은 TPH 제거율을 니타내었으며 미생물과 영양제를 투입한 경우가 가장 높았다. 미세토의 pH는 사질토의 pH 보다 다소 낮거나 유사한 수치를 나§내고 있고, C-0, C시, C-2 의 BTEX 제거율은 14일이 경과한 후 각각 99.
미세토를 이용한 D군의 경우도 마찬가지의 양상을 보이고 있으나 C군 보다 더 낮은 TPH 제거율을 니타내었으며 미생물과 영양제를 투입한 경우가 가장 높았다. 미세토의 pH는 사질토의 pH 보다 다소 낮거나 유사한 수치를 나§내고 있고, C-0, C시, C-2 의 BTEX 제거율은 14일이 경과한 후 각각 99.8%, 99.4%, 96.0%이며 D-0, D-l, D.2의 제거율은 각각 99.5%, 99.2%, 96.3%로 미생물만 투입한 경우가 가장 높았다
대해 알아보았다. 수분 함량을 10~20%로 유지하면서 실험한 결과, 사질토를 이용한 TPH 제거율은 C군의 경우 C-1 (미생물+ 영양제), C-2 (미생물 + 영양제 + 계면활성제), C-0 (미생물) 순으로 높았고 경과시간 81일에서는 각각 51%, 83%, 63%를 나티내었다. 미세토를 이용한 D군의 경우도 마찬가지의 양상을 보이고 있으나 C군 보다 더 낮은 TPH 제거율을 니타내었으며 미생물과 영양제를 투입한 경우가 가장 높았다.
후속연구
이렇게 오염물질이 축적된 오염 토양을 정화하는 방법에는 토양세척법, 액체를 이용한 추출 열에 의한 탈착 등 물리적 방법, 화학적 방법 생물학적 방법이 있다(4, 5). 생물학적 방법을 제외한 현재의 토양복원 방법은 고가로 막대한 예산이 소요되고 있고 제2의 오염원이 발생할 소지가 있으므로 계속적으로 토양복원에 이용하기에는 한계가 있으며 생물학적 방법이 가장 경제적이고 환경친화적이므로 앞으로 개발되는 오염 토양 복원 방법£로는 이 방법이 주가 될 것으로 전망된다. 특히 분해능이 뛰어난 미생물에 의한 복원 방법이 필요할 것으로 예상된다.
참고문헌 (10)
Ministry of Environment (2008), Environmental Statistics Yearbook, p581, Ministry of Environment, Seoul
Lee, W, B., G. O. Kwon, D. S. Kim, and J. Kim (2006), Respiration Measurement for Oily Contaminated Soil in Presence of Microbial Product, J. of KSWES, 23(5), 404-409
Rho, S., C. H. Lee, and O. Jahng (1999), Nutritional Factors Affecting Efficiency of a Bioremediation Process for Oiesel-Contaminated Soil, Korean J. Biotechnol. Bioeng. 14(4), 503-510
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Kim, S. J., J. Y. Park, Y. J. Lee, and J. W. Yang (2006), Bacterial Behavior in Soil under Electric Field and its Effect on Electroklentic Bioremediation, Korean J. Biotechnol. Bioeng. 21(3), 175-180
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Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering Treatment and Reuse, 4rd ed., pp887-930, McGrawHill, New York
LI, G. C., S. Y. Chung, and J. H. Park (2007), Isolation od BTEX Oegrading Bacteria and Biodegradation Characteristics, J. of KSWES 24(8), 689-695
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