[논문]Bioventing 공법에서 TPH 제거에 대한 특징

김영암; 이국의; 이용희; 이동환; 김대환

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김영암 ((주)한신환경) , 이국의 (동의과학대학 의무행정과) , 이용희 (동의대학교 기초과학연구소 및 화학과) , 이동환 (동의대학교 기초과학연구소 및 화학과) , 김대환 (동의의료원 기획과)

Bioventing efficiency was compared in a continuous and an intermittent(6hr injection and 6hr rest) air injection mode. Two lab-scale columns which packed with 5kg of soil artificially contaminated by diesel oil were operated. The columns were maintained at the $25^{\circ}C{\pm}2.5$ in order to minimize the effect of exterior temperature variation. The flow rate of air injection mode were maintained constantly at the flow rate of 10ml/min. The moisture of the columns was stably maintained at $60{\sim}80%$ of field capacity. The nutrient compounds were added to make C : N : P ratio as 100 : 10 : 1. The continuous and intermittent injection modes showed 67.56% and 69.63%reduction of initial TPH concentration during 90 days, respectively. The loss of diesel oil by volatilization in the continuous and intermittent injection modes were about 5% and 1%, respectively.

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문제 정의

본 연구에서는 비휘발성 유류물질인 디젤을 지중에서 비교적 빠른 시간에 효과적으로 처리할 수 있는 대안기술을 개발하기 위해 bio venting공법을 이용해서 venting mode(모드)에 대한 비교를 수행했다. 그리하여 경제적이고 효율적인 모드를 제시하여 실제유류오염지역에 대한 적용성에 대한 기초자료로 삼고자 한다.
그러므로 오염부지를 굴착하지 않고 처리하기 위한 지중(iu-situ) 기술들에 의한 정화가 필요하다. 본 연구에서는 비휘발성 유류물질인 디젤을 지중에서 비교적 빠른 시간에 효과적으로 처리할 수 있는 대안기술을 개발하기 위해 bio venting공법을 이용해서 venting mode(모드)에 대한 비교를 수행했다. 그리하여 경제적이고 효율적인 모드를 제시하여 실제유류오염지역에 대한 적용성에 대한 기초자료로 삼고자 한다.
본 연구에서는 효과적인 venting 모드를 개발하기 위해 bioventmg 공법을 연속식, 간헐식으로 나누어서 운전한 후, 그 결과를 비교했다. 반응 90일동안 두 venting 모드 별로 TPH 분해를 1차반응으로 가정하여 상관계수(R2)를 비교해 본 결과, 간헐식 조건이 연속식에 비하여 상대적으로 높은 99%였기에 간헐식 조건에서 TPH분해가 1차 반응인 것으로 생각된다.

제안 방법

2. Venting 모드에 따른 노르말알칸(n-alkane)과 이소프레노이드-(isoprenoid)의 반응속도 상수의 비교 - Figure 3은 영양염류가 첨가되었으며, 공기량 10ml/min의 주입조건에서 연속식과 간헐식 모드를 비교하기 위해 반응 90일 동안 공기주입 모드에 따른 노르말알칸류와 이소프레노이드의 비에 대한 변화를 살펴본 것으로 연속식 과 간헐식의 둘 다의 경우, 디젤 내 TPH의 구성성분인 노르말알칸류와 이소프레노이드의 농도변화를 동력학적 모델중 오염물질의 분해해석에 편한 동력 학 1차반응으로 가정해서 비선형회귀분석법으로 계산한 1차 분해속도상수를 비교하여 나타낸 것이다. 연속식에서는 개별성분의 1차분해속도상수의 상관관계값(V)이 n-C„)에서 n-C”까지 98%이상을 보였으나 n-C”이상에서는 상관관계 값이 85~90%를 보여주었다.
그리고 운전조건은 Table 1과 같이 했다. 이때 연속식의 측정간격은 15일 간격, 간헐식은 30일 간격으로 측정하였으며, 사용된 실험토양의 특성은 Table 2와 같으며, Table 3은 질소 및 인 성분외 기타 영양원이 존재하는 지를 알아본 것이다. 그리고 Table 4에 나타낸 GC 운전조건으로 추출시료를 분석했다.

성능/효과

이때 실험일수는 90일로 연속식의 경우도 90일까지의 데이타를 기준한 것이다. TPH 총제거량은 연속식과 간헐식 각각 67.56%, 69.63%로 간헐식이 다소 높았다. 생분해로 여겨지는 분해율은 연속식의 경우 62.
56%을 나타났다. 두 venting 모드의 분해속도상수를 비교해보면 간헐식이 연속식에 비해서 상대적으로 높았다. venting 모드에 따른 TPH분해 및 휘발의 관계에서도 연속식 조건에서는 5%의 휘발이 나타났고 간헐식조건에서는 휘발에 의한 제거가 1%로 낮았지만 생분해도는 높았다.
반응 90일동안 두 venting 모드 별로 TPH 분해를 1차반응으로 가정하여 상관계수(R2)를 비교해 본 결과, 간헐식 조건이 연속식에 비하여 상대적으로 높은 99%였기에 간헐식 조건에서 TPH분해가 1차 반응인 것으로 생각된다. 또한 간헐식과 연속식에서 90일 동안의 TPH제거율이 각각 69.63%, 67.56%을 나타났다. 두 venting 모드의 분해속도상수를 비교해보면 간헐식이 연속식에 비해서 상대적으로 높았다.
Venting 모드에 따른 TPH 농도변화 - Figure 2에서는 수분함량이 수분보유능력의 60%, C:N:P비가 100:10:1이며 사질토양에 간헐 venting 모드가 TPH분해에 미치는 영향을 보여주고 있다. 반응 90일 동안 연속식과 비교하여 간헐식 모드가 TPH분해에 매우 효과적이었으며, 초기농도 7345rng/kg에서 반응 90일째에는 2230㎎/㎏으로 제거율은 69.63% 이었다. 반면 연속식 조건에서는 반응 90일째 농도가 2291㎎/㎏이며 제거율은 간헐식에 비하여 상대적으로 낮은 67.
나누어서 운전한 후, 그 결과를 비교했다. 반응 90일동안 두 venting 모드 별로 TPH 분해를 1차반응으로 가정하여 상관계수(R2)를 비교해 본 결과, 간헐식 조건이 연속식에 비하여 상대적으로 높은 99%였기에 간헐식 조건에서 TPH분해가 1차 반응인 것으로 생각된다. 또한 간헐식과 연속식에서 90일 동안의 TPH제거율이 각각 69.
63%로 간헐식이 다소 높았다. 생분해로 여겨지는 분해율은 연속식의 경우 62.43%, 간헐식은 69.2%로 간헐식이 연속식보다 6.8%높았으며, 특히 휘발에 의해 저감되는 양은 간헐식이 연속식보다 4.3%적었다. 그리고 연속식의 휘발량이 많았는데 이는 주입 공기량의 증가에 의해 휘발되는 vohtile organic compounds(VOCs)의 양이 증가했기 때문이라 생각된다.
Venting 모드에 따른 노르말알칸(n-alkane)과 이소프레노이드-(isoprenoid)의 반응속도 상수의 비교 - Figure 3은 영양염류가 첨가되었으며, 공기량 10ml/min의 주입조건에서 연속식과 간헐식 모드를 비교하기 위해 반응 90일 동안 공기주입 모드에 따른 노르말알칸류와 이소프레노이드의 비에 대한 변화를 살펴본 것으로 연속식 과 간헐식의 둘 다의 경우, 디젤 내 TPH의 구성성분인 노르말알칸류와 이소프레노이드의 농도변화를 동력학적 모델중 오염물질의 분해해석에 편한 동력 학 1차반응으로 가정해서 비선형회귀분석법으로 계산한 1차 분해속도상수를 비교하여 나타낸 것이다. 연속식에서는 개별성분의 1차분해속도상수의 상관관계값(V)이 n-C„)에서 n-C”까지 98%이상을 보였으나 n-C”이상에서는 상관관계 값이 85~90%를 보여주었다. 반면 간헐식에서는 상관관계값이 평균 95%이상을 보였다.

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