Process Evaluation of Soil Washing Including Surfactant Recovery by Mathematical Simulation

A surfactant recovery and reuse process by selective adsorption with activated carbon was proposed to reduce surfactant cost in a soil washing process. Mathematical model simulation was performed for the whole process, which consists of soil washing, soil recovery, and soil re-washing. The optimal range of surfactant dosage was $6{\sim}10$-fold critical micelle concentration in soil. The efficiency of surfactant reuse process was decreased with increasing the dosage of activated carbon. Effectiveness factor for activated carbon significantly altered the efficiency of the reuse process unlike effectiveness factor for soil. Total requirement of surfactant was reduced to 20-30% with the reuse process compared to the conventional soil washing process. The contamination of wastewater after soil washing was reduced with the reuse process. This mathematical model can be used to estimate performance of the whole process of soil washing including surfactant recovery and to obtain optimal ranges of operating conditions without extra labor-intensive experimental works.

계면활성제 재사용을 포함한 토양 세척 공정의 전산모사 평가

오염 토양 세척 공정에서의 계면활성제 비용을 줄이기 위해 활성탄을 이용한 선택적 흡착을 통해 계면활성제의 회수와 재이용 공정을 제안하였다. 본 연구에서는 토양 세척 공정, 계면활성제 회수 공정, 계면활성제 재이용에 의한 토양 재세척 공정으로 구성된 전체 공정에 대한 전산모사를 수행하여 운전변수에 대한 영향을 분석하였다. 계면활성제 첨가량은 미셀 생성 농도의 6-10배 정도가 최적이었으며, 활성탄 첨가량이 너무 많을 경우 계면활성제 재이용 효율이 감소하는 결과를 얻었다. 토양 흡착 효율 인자는 세척 공정에 크게 영향을 미치지 않는 반면, 활성탄 흡착 효율 인자는 회수 공정에 큰 영향을 미칠 수 있었다. 계면활성제 회수 및 재이용 공정을 적용할 경우 기존 세척 공정에 비해 계면활성제 요구량을 20-30% 수준으로 줄일 수 있을 것으로 보이며 발생하는 폐수에서의 오염도도 크게 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 개발된 모델을 통해 실제 복잡한 실험 이전 단계에서 전체 공정의 성능을 예측할 수 있으며 다양한 운전조건을 모사하여 최적의 운전조건을 도출하기 위한 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.