The objectives of this study were to identify the characteristics of shallow groundwater from the oil-contaminated site for a long period and to evaluate the applicability of biopile technology to treat the soil excavated from it. The eight monitoring wells were installed in the contaminated site and pH, Electrical Conductivity (EC), Dissolved Oxygen (DO), Oxidation Reduction Potential (ORP), Temperature and the concentrations of major ions and pollutants were measured. The VOCs in soil gas were monitored during biopile operation and TPH concentration was analyzed at the termination of the experiment. The pH was 6.62 considered subacid and EC was 886.19 ${\mu}S/cm$. DO was measured to be 2.06 mg/L showing the similar characteristic of deep groundwater. ORP was 119.02 mV indicating oxidation state. The temperature of groundwater was measured to be $16.97^{\circ}C$. The piper diagram showed that groundwater was classified as Ca-$HCO_3$ type considered deep groundwater. The ground water concentration for TPH, Benzene, Toluene, Xylene of the first round was slightly higher than that of the second round. The concentration of carbon dioxide of soil gas was increased to 1.3% and the concentration of VOCs was completely eliminated after the 40 days. The TPH concentration showed 98% remediation efficiency after the 90 days biopile operation.
The laboratory and field studies were conducted to identify an optimal injection concentration of nanoscale zero-valent iron particles (NZVI) and to evaluate the applicability of NZVI-based reactive zone technology to the site contaminated with trichloroethylene (TCE) DNAPL (Dense Non-Aqueous Phase Liquid). The laboratory test found an optimal injection concentration of NZVI of 5 g/L that could remove more than 95% of 0.15 mM TCE within 20 days. Eleven test wells were installed at the aquifer that was mainly composed of alluvial and weathered soils at a strong oxic condition with dissolved oxygen concentration of 3.50 mg/L and oxidation-reduction potential of 301 mV. NZVI of total 30 kg were successfully injected using a centrifugal pump. After 60 days from the NZVI injection, 86.2% of the TCE initially present in the groundwater was removed and the mass of TCE removed was 405 g. Nonchlorinated products such as ethane and ethene were detected in the groundwater samples. Based on the increased chloride ion concentration at the site, the mass of TCE removed was estimated to be 1.52 kg. This implied the presence of DNAPL TCE which contributed to a higher estimate of TCE removal than that based on the TCE concentration change.
Trichloroethylene, which is one of the representative DNAPL, has been found in underground water sources as a result of the manufactural use, and disposal of the chemical. In this research, in situ air sparging method was chosen to reduce the TCE concentration from the source zone. The concentration reduction in the source zone resulting from air sparging is simulated using the modified STOMP Water-Air operational mode in a two dimensional axisymmetric domain and bench scale test is conducted to analyze the performance of air sparging. The results of laboratory tests are compared with numerical simulations.
기존의 연구를 통해 Fenton's reagent(FR)를 이용하여 MTBE의 제거가 가능하며, 그러나 중성 pH영역에서는 철이온이 수산화물로 침전되어 반응성이 낮아지므로 FR만을 이용한 처리는 높은 수소이온 농도조건(pH $3{\sim}4$)이라는 제약으로 인해 직접적인 토양 및 지하수의 MTBE 오염처리에 있어 여러 가지 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 효과적인 처리를 위하여 NTA, oxalate, acetate 등의 chelating agent가 철이온과 반응하여 생성된 착화합물을 이용하는 modified Fenton reaction을 도입하여 중성 pH영역에서도 철이온이 안정화되어 높은 분해효율을 나타낼 수 있도록 하였다. MTBE의 분해경향은 chelating agent의 종류와 농도, 철이온 농도 그리고 pH 변화에 따라 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 가장 적합한 착화합물을 선택하기 위하여 총 6개의 chelating agent(citrate, oxalate, succinate, acetate, NTA, EDTA)를 실험한 결과, 처리효율과 chelating agent의 생분해도, 독성 등을 고려하여 최종 3가지 종(oxalate, acetate, NTA)이 선정되어 이후의 실험에서는 위의 3종만을 chelating agent로 이용하였다. 동일한 실험조건($H_2O_2$ : 5%, chelating agent : 6 mM, $Fe^{3+}$ : 2 mM, pH 7)하에서의 적용성 평가한 결과, Fe-NTA가 반응시작 30분만에 99.9%의 가장 높은 제거효율을 나타내었다. Oxalate의 경우, NTA보다는 그 분해효율이 낮으나 다른 chelating agent보다 상대적으로 높은 효율(24시간 후 최대효율 : 91.3%)을 보여주며, acetate를 이용한 경우도 본 실험에서 좋은 결과(24시간 후 최대효율 : 75.8%)를 나타내었다. 또한, 적정 철이온의 농도는 oxalate가 chelating agent로 이용되면 철이온 농도가 3 mM일때 가장 큰 분해효율을 보이며, acetate의 경우는 5 mM까지 농도가 증가함에 따라 그 효율도 조금씩 증가하는 것으로 나타났다. 이와같이 MTBE의 in-situ remediation을 위한 modified Fenton 공정은 철이온을 중성 pH영역에서 안정화시켜 실제 토양에 적용하였을 때, 높은 분해효율을 얻을 수 있으며, 경제적인 자체 생분해도가 높은 저분자 유기산을 이용하였으므로 생물학적 처리와 연계를 가능하게 해주는 장점을 나타낸다. 또한 토양 내 존재하는 철광석을 촉매로 이용할 경우, 주입되는 철이온 없이도 $H_2O_2$에서의 hydroxyl radical 생성을 증가 시킬 수 있으므로 보다 경제적이고 친환경적인 처리기법을 도출해 낼 수 있다.
고농도 비소 오염토양에 대한 fold규모 연속 토양세척공정의 적용 가능성을 평가하기 위해 경상남도 D광산 광미 혼합토양에 대하여 적용하였다. 초기 비소오염 농도는 $321\pm32 mg/kg$ dry soil 이었으며 pilot규모 실험에서 도출된 기본 운전조건을 적용한 결과, 세척된 토양의 잔류 비소농도는 2.03 mg/kg dry soil로서 $99\%$의 높은 제거효율을 나타내었다. 경제성 및 효율성을 개선하기 위하여 세척제의 농도, cut-off size, 진탕비를 조절하며 운전한 결과, 토양세척 공정 운전시 원활한 운전관리와 처리단가 등을 고려한 최적의 운전조건은 1) 각 단계의 세척제 농도 0.2M HCl-1.0M HCl-1.0M NaOH, 2) cut-off size 0.15mm(sieve $\sharp$100), 3) 진탕비 1:3으로 처리한 결과 세척된 토양의 잔류 비소농도는 2.03mg/kg이었으며 세척유출수 처리에서는 형성된 Hoc의 과포화로 인한 침전방해가 발생하지 않는 pH 6이 (33 ppb) 최적의 처리조건으로 판단되었다. 최종 배출된 청정자갈 및 토양, 티ter cake에 대하여 TCLP법을 적용한 용출실험 결과, 각각 1.04, ND, 0.07 mg/L 모두 용출비소 농도기준(5 mg/L)을 만족하며, 탈수슬러지의 함수율$(48\%)$도 폐기물관리법의 슬러지 수분함량 기준$(85\%)$을 만족하여 매립처리가 가능함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구의 field 규모 연속 토양세척공정은 고농도 비소 오염부지의 정화를 위한 기술로 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
대규모 유류오염 정화부지에 대해 수분 및 영양분 공급장치, 송풍장치, 바닥 차수 및 집수 장치등의 공학적 토양경작 시설을 적용하여 복원효율을 평가하였다. 복원초기 미생물의 생분해활성도 증가를 위해 영양제인 질소(N), 인(P) 등 주요영향인자들을 부지 환경에 맞도록 보정하여 주기적인 틸링 작업을 수행한 결과, 오염토양의 농도가 가장 높은 1,893 mg/kg일 때의 정화효율이 82%로 토양오염우려 "가" 지역 기준 500 mg/kg 이하인 348 mg/kg으로 감소하였다. 가장 원활하게 활동할 수 있는 온도 범위는 $28.9{\sim}35.6^{\circ}C$로 측정되었다. 또한 초기 농도가 서로 다른 오염토양의 TPH 농도가 법적기준 농도인 500 mg/kg 이하를 만족하는 38일 경과 후의 미생물 균수, 수분함량, 오염토양의 농도가 큰 변화 없이 일정하게 감소하였다.
중금속으로 오염된 점성토의 정화에 대한 electrokinetic기술의 효율을 연구하기 위하여 포화 해성점토를 납으로 오염시켜 전기삼투시험을 수행하였다. 이를 위하여 실험조건으로서 납의 오염농도 500, 5,000, 50,000mg/kg, 공급전류 10, 50, 100mA, 가동시간 5, 15, 30일 및 3가지의 효율 향상기법을 적용하였다. 유입수와 유출수의 pH, 전기삼투유량 및 전기전도도를 시험중에 측정하고 또 시험 완료후에 공시체전 길이에 걸쳐 pH및 잔존 납농도를 측정하여 제시하였다. 시험결과에 의해서 electrokinetic 기술이 효과적인 방법이라는 결론을 얻었다. 또한 음극에 침강된 수산화납을 용해시키기위해 초산을 가하게 되면 정화효율이 향상된다는 사실을 알 수 있었다.
The removal of non-aqueous phase liquids (NAPLs) from groundwater using pure water, via pump and treat, is quite ineffective due to their low solubility and hydrophobicity. Therefore, the objectives of pilot tests were to select potentially suitable surfactants that solubilize tetrachloroethylene (PCE) and trichloroethylene (TCE) present as contaminants and to evaluate the optimal range of process parameters that can increase the removal efficiency in surfactant-enhanced soil flushing (SESF). Used experimental method for surfactant selection was batch experiments. The surfactant solution parameters for SESF pilot tests were surfactant solution concentration, surfactant solution pH, and the flow rate of surfactant solution in the SESF pilot system. Based on the batch experiments for surfactant selection, DOSL (an anionic surfactant) was selected as a suitable surfactant that solubilizes PCE and TCE present as contaminants. The highest recovery (95%) of the contaminants was obtained using a DOSL surfactant in the batch experiments. The pilot test results revealed that the optimum conditions were achieved with a surfactant solution concentration of 4% (v/v), a surfactant solution pH of 7.5, and a flow rate of 30 L/min of surfactant solution (Lee and Woo, 2015). The maximum removal of contaminants (89%) was obtained when optimum conditions were simultaneously met in pilot-scale SESF operations. These results confirm the viability of SESF for treating PCE and TCE-contaminated groundwater.
Diesel-contaminated soils were ozonated for different times (0 - 900 min) and incubated for 9 wk to monitor petroleum hydrocarbons (PH)-degradative potential of indigenous microorganisms in the soils. Increased ozonation time decreased not only concentration of PH but also number of microorganisms in the soils. Microorganisms in the ozonated soils increased during 9-wk incubation as monitored by culture- and nonculture-based methods. Higher (1-2 orders of magnitude) cell number was observed by quantitative analysis of soil DNA using probes detecting genes encoding 165 rRNA(rrn), naphthalene dioxygenase (nahA), toluene dioxygenase (todC), and alkane hydroxylase (alkB) than microbial abundance estimated by culture-based methods. Such PH-degraders were relatively a few or under detection limit in 900-min ozonated soil. Further PH-removal observed during the incubation period supported the presence of PH-degraders in ozonated soils. Highest reduction (25.4%) of total PH (TPH) was observed in 180-min ozonated soil white negligible reduction was shown in 900-min ozonated soil during the period, resulting in lowest TPH-concentration in 180-min ozonated soil among the ozonated soils. Microbial community composition in 9-wk incubated soils revealed slight difference between 900-min ozonated and unozonated soils as analyzed by whole cell hybridization using group-specific rRNA-targeted oligonucleotides. Results of this study suggest that appropriate ozonation and subsequent biodegradation by indigenous microorganisms may be a cost-effective and successful remediation strategy for PH-contaminated soils.
Solubilization and partitioning of naphthalene was investigated in an aqueous system containing soils and surfactants. The environmental behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) was mainly governed by their solubility and partitioning properties on soil media in a subsurface system. In surfactant-enhanced remediation systems, surfactants might be an additional variable. a natural soil ,silica and kaolinite were tested as soil media. two nonionic surfactants, Triton X-100 and Hydropropy1-$\beta$-cyclodextrin (HPCD) were employed for naphthalene solubilization. Naphthalene showed linear on natural soil while non-linear sorption on silica and kaolinite. Soils have higher sorption capacity for Triton X-100 than HPCD indicating Triton X-100 formed ad-micelle on the soil surface. Desorption study showed a hysterysis and reversible desorption. The partitioning coefficient(K$_{D}$) of naphthalene was increased as the concentration of surfactant was increased. (below CMC), however, the coefficient was decreased above CMC. This indicates that naphthalene is partitioned into the micelles and the partition occurs competitively on both ad-micelle and free micelles as surfactant concentration increases. Therefore, the target compounds to be dissolved into aqueous phase in a surfactant enhanced remediation system might be highly partitioned on to the ad-micelle resulting in an adverse effect rather increased solubilization would be achieved.d.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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