대한환경공학회지 (Journal of Korean Society of Environmental Engineers)

  • 제30권11호
  • /
  • Pages.1095-1101
  • /
  • 2008
  • /
  • 1225-5025(pISSN)
  • /
  • 2383-7810(eISSN)
대한환경공학회 (Korean Society of Environmental Engineers)
권호 표지

Cosolvent와 공기 동시 주입 공정에 의한 토양 내 벤젠-NAPL 세정 증대 연구

Enhanced Removal of Benzene-NAPL in Soil using Concurrent Injection of Cosolvent and Air

  • 송충현 (군산대학교 토목환경공학부 환경공학) ;
  • 정승우 (군산대학교 토목환경공학부 환경공학)
  • Song, Chung-Hyun (Department of Environmental Engineering, Kunsan National University) ;
  • Jeong, Seung-Woo (Department of Environmental Engineering, Kunsan National University)
  • 발행 : 2008.11.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

유류 및 유기용매와 같은 비수용상액체(non-aqueous phase liquids; NAPL)는 환경에 유출되어 토양 및 지하수를 지속적으로 오염시키는 오염원이 된다. 최근 새로운 NAPL 오염 정화기술로서 보고된 알코올 세정액 및 공기 동시 주입에 의한 NAPL 제거 기술을 중규모 토양칼럼시스템에서 Light NAPL(벤젠)을 대상으로 효과를 확인하는 것이 첫 번째 연구목적이며 두 번째 연구목적은 NAPL과 접촉할 경우 알코올의 분배 형태가 각기 다른 에탄올과 Tert-butanol (TBA)의 세정 효과 차이점을 평가하는 것이다. 에탄올-세정액과 공기 동시 주입 공정의 경우 중규모 칼럼 실험에서도 기존의 미세공극채널모델 실험 결과와 동일한 결과를 얻었다. 즉 에탄올 세정액과 동시 주입된 공기는 우선흐름경로에 위치하여 에탄올 세정액을 지속적으로 우선흐름경로 밖으로 밀어내었고, 이로 인하여 세정액과 NAPL의 접촉이 증대되면서 NAPL 용해를 향상시켰다. 반면 TBA에 의한 NAPL의 주요 메카니즘은 NAPL 용해보다 자유상 이동에 의해 이루어졌고 공기 동시 주입 시 NAPL 제거효과가 오히려 감소되는 것으로 나타났다. 이는 TBA의 점성력이 토양 공극 모세관 힘보다 상대적으로 커서 NAPL 및 공기를 밀어내는 정도가 큰 것으로 해석되었다. TBA는 자체의 점성력만으로 NAPL을 제거할 수 있으므로 공기에 의한 영향이 적으며 오히려 이동하는 NAPL의 진로를 공기가 방해하여 NAPL 제거효과가 적게 나타났다. 즉 알코올 세정액과 공기 동시 주입 공정의 경우 알코올의 특성에 따라 효과가 매우 다르게 나타났다.

Nonaqueous phase liquids (NAPL) are the continuous source for soil and groundwater contamination. The first objective of the study was to verify the effect of co-injection of cosolvent and air on NAPL removal from soil-column system. The second objective of the study was to investigate the effect of alcohol-partitioning property on the NAPL removal by the co-injection process of cosolvent and air. Enhanced removal of benzene-NAPL by the co-injection process of ethanol and air was also verified within the soilcolumn system. However, the co-injection process of Tert-butanol (TBA) and air showed no enhancement of benzene-NAPL removal. This study found that the viscous pressure of TBA was so higher than the capillary pressure and TBA easily displaced the benzene-NAPL and air present in soil pores. Air of the coinjection process did not work for NAPL removal but hindered NAPL mobilization. NAPL partitioning property and viscous pressure of cosovlent should be considered for application of the co-injection process of cosolvent and air.

키워드

참고문헌

  1. U. S. EPA, Treatment Technologies for Site Cleanup: annual status report, 11th ed., U. S. EPA, pp. 4-8(2004)
  2. Imhoff, Paul T., Gleyzer, Simon N., McBride, John F., Vancho, Laura A., Okuda, Itaru, and Miller, Cass T., "Cosolvent-enhanced remediation of residual dense nonaqueous phase liquids: experimental investigation," Environ. Sci. Technol., 29, 1966-1976(1995) https://doi.org/10.1021/es00008a014
  3. Lunn, Stuard R. D. and Kueper, Bernard H., "Removal of pooled dense, nonaqueous phase liquid from saturated porous media using upward gradient alcohol floods," Water Resour. Res., 33, 2207-2219(1997) https://doi.org/10.1029/97WR01692
  4. Jawitz, James W., Sillan, Randall K., Annable, Michael D., Rao, P. Suresh C., and Warner, Kevin, "In-situ alcohol flushing of a DNAPL source zone at a dry cleaner site," Environ. Sci. Technol., 34, 3722-3729(2000) https://doi.org/10.1021/es9913737
  5. Jeong, S. W., Wood, A. Lynn, and Lee, Tony R., "Enhanced contact of cosolvent and DNAPL in porous media by concurrent injection of cosolvent and air," Environ. Sci. Technol., 36, 5238-5244(2002) https://doi.org/10.1021/es0157705
  6. Jeong, S. W., Wood, A Lynn, and Lee, Tony R., "Enhanced removal of DNAPL trapped in porous media using simultaneous injection of cosolvent with air: influencing factors and removal mechanisms," J. Hazard. Mater., 101, 109-122(2003) https://doi.org/10.1016/S0304-3894(02)00313-8
  7. 송충현, 정승우, 이병진, 고성환, "Cosolvent에 의한 토양내 Benzene-NAPL 세정 연구," 지하수토양환경, 13(3), 45-51(2008)
  8. Jeong, S. W. and Corapcioglu, M. Yavuz, "Force analysis visualization of NAPL removal during surfactant-related floods in a porous medium," J. Hazard. Mater., A126, 8-13(2005)
  9. Hofstee, C., Ziegler, C. Gutierrez, Trotschler, O., and Braun, J., "Removal of DNAPL contamination from the saturated zone by the combined effect of vertical upward flushing and density reduction," J. Contam. Hydrol., 67, 61-78(2003) https://doi.org/10.1016/S0169-7722(03)00088-3
  10. Hayden, N. J., Diebold, J., and Noyes, G., "Phase behavior of chlorinated solvent + water + alcohol mixtures with application to alcohol flushing," J. Chem. Eng. Data., 44, 1085-1090(1999) https://doi.org/10.1021/je980273y
  11. Ali, S. M. Farouq and Stahl, C. D., "Application of ternary phase diagrams to miscible displacement," Prod. Mon., 17, 2-8(1963)
  12. Brandes, David and Farley, Kevin J., "Importance of phase behavior on the removal of residual DNAPLs from porous media by alcohol flooding," Water Environ. Res., 65, 869-878(1993) https://doi.org/10.2175/WER.65.7.9
  13. Ayirala, Subhash C. and Rao, Danina N., "Solubility, miscibility and their relation to interfacial tension in ternary liquid systems," Fluid Phase Equilibria, 249, 82-91(2006) https://doi.org/10.1016/j.fluid.2006.09.020