[국내논문]유류오염 지하수 정화를 위한 양수처리법 적용시 지하수위 변화 및 수처리장치의 효율평가 Efficiency Assessment of Wastewater Treatment Plant and Groundwater Level by Pump and Treat Technology Applied for Petroleum Contaminated Site원문보기
This study was performed to evaluate the applicability of pump and treat technology as well as to identify the changes of groundwater level by continuous pumping at the petroleum contaminated site. A total of 9 monitoring wells were installed at the site and the contaminant concentrations, TPH, benz...
This study was performed to evaluate the applicability of pump and treat technology as well as to identify the changes of groundwater level by continuous pumping at the petroleum contaminated site. A total of 9 monitoring wells were installed at the site and the contaminant concentrations, TPH, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, of groundwater were measured. With the results of the groundwater monitoring, a total of 9 wells were set up for pumping contaminated groundwater in 3 locations. The waste water treatment facility with a capacity of $10m^3/hr$ was installed in the site and operated for about 1 year. The concentrations of the contaminated groundwater from the 3 pumping wells were exceeded groundwater regulation for benzene and TPH. However, the effluent concentration of benzene and TPH was under the regulation showing the maximum level of 0.011 mg/L and 1.2 mg/L during the operation periods. Groundwater levels were decreased by continuous pumping and those were not recovered during the operation period. Groundwater levels of PW-1,2, PW-3,4,5,6 and PW-7,8,9 were decreased about 5 m, 0.7 m, 2 m, respectively. The hydraulic conductivity (K) of the region of PW-1,2, PW-3,4,5,6 and PW-7,8,9 was estimated to be $6.143{\times}10^{-5}cm/sec$, $2.675{\times}10^{-5}cm/sec$, $1.198{\times}10^{-4}cm/sec$. Groundwater level was seemed to be affected not by hydraulic conductivity but by morphological effect. These results show that the pump and treat technology has high applicability for the restoration of petroleum contaminated groundwater but needs continuous monitoring to prevent rapid groundwater drawdown.
This study was performed to evaluate the applicability of pump and treat technology as well as to identify the changes of groundwater level by continuous pumping at the petroleum contaminated site. A total of 9 monitoring wells were installed at the site and the contaminant concentrations, TPH, benzene, toluene, ethylbenzene and xylene, of groundwater were measured. With the results of the groundwater monitoring, a total of 9 wells were set up for pumping contaminated groundwater in 3 locations. The waste water treatment facility with a capacity of $10m^3/hr$ was installed in the site and operated for about 1 year. The concentrations of the contaminated groundwater from the 3 pumping wells were exceeded groundwater regulation for benzene and TPH. However, the effluent concentration of benzene and TPH was under the regulation showing the maximum level of 0.011 mg/L and 1.2 mg/L during the operation periods. Groundwater levels were decreased by continuous pumping and those were not recovered during the operation period. Groundwater levels of PW-1,2, PW-3,4,5,6 and PW-7,8,9 were decreased about 5 m, 0.7 m, 2 m, respectively. The hydraulic conductivity (K) of the region of PW-1,2, PW-3,4,5,6 and PW-7,8,9 was estimated to be $6.143{\times}10^{-5}cm/sec$, $2.675{\times}10^{-5}cm/sec$, $1.198{\times}10^{-4}cm/sec$. Groundwater level was seemed to be affected not by hydraulic conductivity but by morphological effect. These results show that the pump and treat technology has high applicability for the restoration of petroleum contaminated groundwater but needs continuous monitoring to prevent rapid groundwater drawdown.
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문제 정의
본 연구에서는 오랜 기간 유류누출에 의해 오염된 지역의 지하수 수질특성을 파악하고, 오염지하수 정화를 위해 약 1년간 적용한 양수처리공법의 적용성을 평가하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구에서는 오랜 기간 유류누출에 의해 오염된 지역의 지하수 처리를 위해 실제 정화현장에 적용한 양수처리법의 정화효율을 평가하고, 장기간 양수처리공법에 따른 지하수 양수가 대상부지의 지하수위 변화에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
또한 장기간 지하수 양수에 의한 대상부지 지하수위 변화를 파악하기 위해 양수정의 지하수위를 측정하였다. Solinst사의 수위계(model 101)를 이용하여 지하수면까지 깊이를 측정한 후, 측정지점의 고도를 수준측량을 통하여 해발고도로 환산하여 지하수의 공간적인 분포를 파악하였다.
각 관측정에서 부피를 알고 있는 베일러(bailer)를 이용하여 일정 수량을 추출하여 순간적으로 지하수위를 낮춘 후 자동수위측정계(levelogger, Eijkelkamp Inc.)를 지하수면 아래에 설치하여 지하수위의 회복 양상을 실시간으로 관측하였다. 시험결과는 수리시험 해석 상용 프로그램인 AQTESOLV(v.
관측정이 설치된 10곳의 지하수 중 지하수 수질분석 결과 지하수오염이 상대적으로 높은 3곳(MW 2, MW 4, MW 6)에 양수정을 설치하여 오염지하수를 양수처리 하였다. 관측정 MW 2 지역에는 2개의 양수정(PW-1,2), MW 4 지역에는 3개의 양수정(PW-7,8,9), MW 6 지역에는 4개의 양수정(PW-3,4,5,6)을 설치하여 오염지하수를 양수하였다. 시간의 경과에 따라 양수정에서 채취한 지하수 및 지하수처리 장치에서 처리된 방류수의 지하수 오염 물질 농도를 분석하였다.
관측정이 설치된 10곳의 지하수 중 지하수 수질분석 결과 지하수오염이 상대적으로 높은 3곳(MW 2, MW 4, MW 6)에 양수정을 설치하여 오염지하수를 양수처리 하였다. 관측정 MW 2 지역에는 2개의 양수정(PW-1,2), MW 4 지역에는 3개의 양수정(PW-7,8,9), MW 6 지역에는 4개의 양수정(PW-3,4,5,6)을 설치하여 오염지하수를 양수하였다.
분석방법은 수질오염공정시험법을 준용하였다. 또한 장기간 지하수 양수에 의한 대상부지 지하수위 변화를 파악하기 위해 양수정의 지하수위를 측정하였다. Solinst사의 수위계(model 101)를 이용하여 지하수면까지 깊이를 측정한 후, 측정지점의 고도를 수준측량을 통하여 해발고도로 환산하여 지하수의 공간적인 분포를 파악하였다.
관측정 MW 2 지역에는 2개의 양수정(PW-1,2), MW 4 지역에는 3개의 양수정(PW-7,8,9), MW 6 지역에는 4개의 양수정(PW-3,4,5,6)을 설치하여 오염지하수를 양수하였다. 시간의 경과에 따라 양수정에서 채취한 지하수 및 지하수처리 장치에서 처리된 방류수의 지하수 오염 물질 농도를 분석하였다.
약 1년 동안 운전하면서 각 양수정에서 양수한 지하수 및 수처리 장치를 통과한 방류수의 TPH, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌을 1회/월의 주기로 분석하였다. 분석방법은 수질오염공정시험법을 준용하였다.
지하수 오염이 발견된 3개의 관측정 주변에 총 9개의 양수정을 설치하여 오염지하수를 양수처리 하면서 지하수 오염농도 및 지하수위 변화특성을 분석하였다. 총 9개 중 3개의 양수정으로 부터 양수한 지하수에서 벤젠과 TPH 농도가 상대적으로 높게 나타났으나, 수처리장치를 거친 방류수의 벤젠은 최고 0.
지하수를 채취하여 TPH, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠 및 크실렌을 분석하였다. 퍼징과 시료채취에 사용되는 장비들은 일회용 장비를 사용하였고, 재사용하는 장비에 대해서는 사용 전 세척을 실시하여 교차오염을 방지하였다.
대상지역에 총 10개의 지하수 관측정을 설치하였다. 추정되는 지하수 흐름방향을 고려하여 조사지역에 균일하게 분포시키는 것을 원칙으로 하였으며, 오염이 우려되는 지역에는 밀도를 높여 관측정을 배치하였다.
대상 데이터
388 mg/L로 조사되었다. 관측정은 대상부지의 하부지역으로 상부 지역의 오염지하수가 모이는 지역이며, 토양오염 지역과 인접하고 있다. MW 4는 TPH 및 벤젠이 각각 43.
지하수 TPH 농도는 과도하게 높게 조사되었는데, 이는 분석과정에서 지하수 상부의 유분이 완전히 분리되지 않았기 때문인 것으로 판단된다. 관측정은 소규모 주유대에 접하고 있으며 토양오염지역 내에 위치하고 있다. MW 6은 TPH, 벤젠, 톨루엔, 크실렌이 각각 2.
길이 6.0 m~9.0 m 직경 10 cm의 PVC 파이프를 이용하였으며, 하부 3.0 m~6.0 m까지는 2 mm의 슬롯을 만들어 유체의 이동이 자유롭도록 하였고, 상부는 무공관으로 지표의 가스나 유체의 유입을 방지하였다.
대상 부지는 강원도 00지역에 위치하고 있으며, 지난 수 십 년간 유류저장탱크, 송유관, 유류 수·불 시설이 사용되어 왔다.
대상지역에 총 10개의 지하수 관측정을 설치하였다. 추정되는 지하수 흐름방향을 고려하여 조사지역에 균일하게 분포시키는 것을 원칙으로 하였으며, 오염이 우려되는 지역에는 밀도를 높여 관측정을 배치하였다.
, 2009). 응집반응에 쓰이는 약품은 NaOH, Al2SO3, Polymer이고 응집조 및 반응조에 투입된다. 침사지와 가압부상조의 슬러지는 농축조(sludge thickener tank, 1.
이론/모형
퍼징과 시료채취에 사용되는 장비들은 일회용 장비를 사용하였고, 재사용하는 장비에 대해서는 사용 전 세척을 실시하여 교차오염을 방지하였다. 분석방법은 수질오염공정시험법을 준용하였다.
)를 지하수면 아래에 설치하여 지하수위의 회복 양상을 실시간으로 관측하였다. 시험결과는 수리시험 해석 상용 프로그램인 AQTESOLV(v.3.01, HydroSOLVE, Inc.)를 이용하여 분석하였으며, 결과해석은 자유면 대수층에 주로 적용되는 Bouwer-Rice 모델을 이용하였다.
성능/효과
대상 부지의 토양오염 조사결과 유류에 의해 지하 8m까지 오염이 발견되었으며, 오염된 토양의 면적 및 양은 약 7,000 m2 및 12,000 m3으로 조사되었다. 지하수위는 0.
대상지역의 지하수 조사결과 총 10개의 관측정 중 3개의 관측정에서 벤젠과 TPH가 상대적으로 높게 나타났다. 모두 유류오염지역 내부 및 인접한 지역으로써 토양오염과 지하수오염지역이 유사함을 나타내고 있다.
세 지역 모두 낮아진 지하수위의 회복 양상은 관찰되지 않았으며, PW-1,2지역의 수리전도도는 6.143 × 10−5 cm/sec, PW-3,4,5,6지역은 2.675 × 10−5 cm/sec, PW-7,8,9지역은 1.198 × 10−4 cm/sec로서 지하수위 회복과 수리전도도와의 연관성은 없는 것으로 나타났다.
수처리장치를 거친 방류수를 분석한 결과 벤젠은 최고 0.011 mg/L, TPH는 최고 1.2 mg/L로 지하수 수질기준에 적합한 것으로 나타났다. 양수정(PW 1, PW 3, PW 9)과 방류수의 수질분석 결과 중 TPH 및 벤젠의 농도 변화특성을 Fig.
양수정 9개의 지하수를 분석한 결과, PW 1 양수정에서는 벤젠이 최고 0.040 mg/L, TPH가 최고 6.2 mg/L로 조사되었다. PW 3 양수정의 경우 벤젠이 최고 0.
9 mg/L로 조사되었다. 양수정 PW1, 3, 9의 지하수는 벤젠과 TPH 항목이 지하수 생활용수 기준을 각각 초과하였으며, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌의 경우는 농도가 상대적으로 높지 않거나 불검출 되었다.
오염지하수의 양수처리 과정에서 지속적인 지하수 양수에 의해 양수정의 지하수위는 낮아졌으며, 양수처리 기간 동안 회복되지 않았다. 초기 지하수위는 하부지역인 PW1,2가 약 0.
유류오염 지하수 정화를 위한 양수처리법의 현장 적용성은 우수한 것으로 조사되었다. 그러나 양수처리장치 운전 중 지속적인 지하수위 변화를 모니터링하고 급격한 지하수의 변화를 방지하기 위한 대책을 마련해야 할 것으로 판단된다.
오염지하수의 양수처리 과정에서 지속적인 지하수 양수에 의해 양수정의 지하수위는 낮아졌으며, 양수처리 기간 동안 회복되지 않았다. 초기 지하수위는 하부지역인 PW1,2가 약 0.5~0.7 m, 상부지역인 PW-3,4,5,6은 3.3~3.7 m, PW-7,8,9는 4.2~5.5 m로 나타났으나, 양수정에서 오염지하수의 양수에 의해 PW-1,2 양수정의 지하수위는 약 5 m, PW-3,4,5,6 양수정은 약 0.7 m, PW-7,8,9 양수정은 약 2 m 낮아져 각각 5.5~5.6 m, 3.8~4.5 m, 6.3~7.1 m를 유지하는 것으로 나타났다. 하부지역인 PW-1,2 지역의 변화량이 상부지역인 PW-3,4,5,6 및 PW-7,8,9지역보다 상대적으로 큰 것으로 나타났다.
지하수 오염이 발견된 3개의 관측정 주변에 총 9개의 양수정을 설치하여 오염지하수를 양수처리 하면서 지하수 오염농도 및 지하수위 변화특성을 분석하였다. 총 9개 중 3개의 양수정으로 부터 양수한 지하수에서 벤젠과 TPH 농도가 상대적으로 높게 나타났으나, 수처리장치를 거친 방류수의 벤젠은 최고 0.011 mg/L, TPH는 최고 1.2 mg/L으로 검출되어 수처리장치가 효과적인 것으로 조사되었다.
후속연구
유류오염 지하수 정화를 위한 양수처리법의 현장 적용성은 우수한 것으로 조사되었다. 그러나 양수처리장치 운전 중 지속적인 지하수위 변화를 모니터링하고 급격한 지하수의 변화를 방지하기 위한 대책을 마련해야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
활성탄 여과조의 교체주기는?
수처리장치의 유입량은 10 m3/hr이며, 활성탄 여과조의 활성탄 교체 주기는 약 1개월 이다. Fig.
오염지하수 처리공법의 분류
음용수원으로 지하수를 이용하는 국가에서는 지하수 오염에 대한 인식이 높아 지난 수 십 년간 다양한 오염 지하수 정화공법이 개발되어 왔다. 오염지하수 처리공법은 메커니즘에 따라 물리적, 화학적, 생물학적 처리법으로 나눌 수 있으며, 정화위치에 따라 지중처리(in-situ) 기술과 지상처리(ex-situ) 기술로 구분할 수 있다. 지중처리 기술에는 대수층 공기주입법(As : air sparging), ORC(oxygen releasing compound), 반응벽체법(PRB : permeable reactive barriers), 자연저감법(natural attenuation), air stripping 등이 있으며, 지상처리 기술에는 양수처리법(pump and treat) 및 생물반응기법(bioreactor) 등이 있다(Han, 2000; Brusseau et al.
지하수위가 양수처리과정에서 회복되지 않는 이유는?
양수처리과정에서 지속적인 지하수 양수에 의해 낮아진 지하수위는 양수처리 과정동안 회복이 되지 않았다. 지하수위 변화는 수리전도도의 영향 보다 지형의 고저차에 의한 지하수의 흐름방향과 지하수 함양의 차이에 의한 것으로 판단된다.
참고문헌 (12)
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