Ozone-Enhanced Remediation of Diesel-Contaminated Soil (II): A Column Study

Ozone에 의한 유류오염토양 복원 연구 (II) : 토양 컬럼상에서의 오존 산화

Column experiments were conducted by using soil columns, to investigate feasibility and efficiency of in-situ ozone enhanced remediation for diesel-contaminated soil. The injection of gaseous ozone into soil column revealed the enhanced decomposition of ozone due to the catalytic reaction between ozone and metal (e.g., Fe, Mn etc.) oxides as evidenced by as much as 25 times shorter half-life of ozone in a sand packed column than in a glass beads packed column. Substantial retardation in the transport of and the consumption of ozone were observed in the diesel contaminated field soil and sand packed columns. After 16 hrs ozonation, 80% of the initial mass of diesel (as diesel range organic) concentration of $800{\pm}50mg/kg$, was removed under the conditions of the flow rate of 50mL/min and $6mg-O_3/min$. Whereas, less than 30% of diesel was removed in the case of air injection. Analysis of the residual TPH(total petroleum hydrocarbon) and selected 8 aliphatics of diesel compounds in the inlet and the outlet of the column confirmed that diesel nonselectively reacted with ozone and then shifted to lower carbon numbered molecules. Water content also was found to be an important parameter in employing ozone to the hydrocarbon-contaminated soil.

유류화합물(디젤)로 오염된 불포화층 토양에 대한 현장오존복원공정의 기초연구로, 토양조건에 따른 오존의 이동과 분해, 디젤과의 반응경향을 조사하였다. 건조상태에서 유기물을 제거한 모래와 glass beads 충진컬럼에서 기상 오존의 분해를 조사한 결과 일차반응으로 가정시 반응 속도상수값(k)이 각각 $9.9{\times}10^{-3}s{^{-1}}$와 $4.3{\times}10^{-4}s{^{-1}}$로 나타나 모래의 경우 철 (Fe), 망간(Mn) 성분 등의 촉매작용으로 25배 가량 반감기가 짧은 것을 확인할 수 있었다. 디젤로 오염시킨 현장 토양과 모래를 컬럼에 충진하여 동일조건하에서 오존주입시 토양입자의 크기와 유 무기물의 함량 차에 의한 오존이동상에 지체효과 및 소모량의 차이를 관찰하였고, 50mL/min의 유속에서 공기만을 주입시 DRO(diesel range organic) 기준 초기 디젤총량($800{\pm}50mg/kg$)의 30%가 제거된데 비해 오존을 6mg/min으로 16시간 주입한 결과 각각 80% 이상이 제거되었다. 오존주입시간에 따라 컬럼의 유출 입부에 잔류하는 TPH(total petroleum hydrocarbon)와 DRO 중 aliphatic계열 8개 물질들의 농도를 비교/분석한 결과, 낮은 탄소수 물질들로의 전환과정을 거쳐 유체의 흐름에 따라 컬럼 밖으로 이동됨을 확인하였고, 토양내 수분함량은 오염 토양복원에 오존을 적용시 중요한 인자임을 확인하였다.