KR100796530B1 - 극초단파와 미생물 처리를 통한 오염 토양 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극초단파와 미생물을 이용하여 오염 토양을 획기적으로 정화하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는 석유계 유기오염물(휘발성, 준휘발성 및 비휘발성)이 고농도로 오염된 토양을 가열과 추출을 동시 또는 순차적으로 실시함으로 인해 신속히 오염물을 제거 할 수 있으며, 가열과 추출에서도 쉽게 제거 되지 않는 오염물은 미생물 주입을 통하여 추가적으로 토양에 흡착되어 있는 오염물을 분해 제거 할 수 있다.

오염토양, 정화장치, 극초단파, 미생물, 다공성분배기, 다공성여과기

Description

극초단파와 미생물 처리를 통한 오염 토양 정화방법{Soil Purification Method using Microorganism and Microwave Radiation}

도 1은 본 발명의 오염토양 정화시스템의 개략적인 구성도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1: 반응기 2: 극초단파 발생기 3: 다공성여과기 4: 다공성분배기

10: 정화기 20: 기액분리장치 30: 배출펌프 40: 기체처리장치

50: 액체저장조 60: 미생물배양기 70: 물탱크 80:펌프

본 발명은 극초단파와 미생물을 이용하여 오염 토양을 획기적으로 정화하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

인간 활동으로 인해 다양한 화합물들 즉 농약류, 화약류 및 석유계 화합물들 로 토양이 오염되어 왔으며, 오염된 토양을 정화하는 기술 또한 선진국을 중심으로 다양하게 개발되어져 왔다. 물리화학적 처리 방법으로 토양세척, 소각, 고형화 및 안정화, 유리화, 토양 증기 추출(SVE), 열탈착 등이 있고, 생물학적 처리방법으로 바이오벤팅(bioventing), 바이오파일(biopile), 경작(landfarming), 원위치 및 부지외 생물학적 정화(in-situ and ex-situ bioremediation), 식물정화(phytoremediation)등이 있고, 복합적인 처리방법으로 이들 각각의 방법을 병합하여 처리하는 방법들도 개발되어 있다. 개발되어 있는 처리방법들 중 오염 화합물의 특성 과 오염정도, 지형, 정화하고자하는 토양들의 특성을 고려하여 경제적이고 효율적인 방법을 선택하여 토양정화에 이용된다. 현재까지 다양한 토양정화 방법이 개발되어 있음에도 불구하고 토양 정화비용이 너무 높기 때문에 경제적이고 효율적인 토양 정화 기술 개발이 여전히 요구되고 있다.

국내의 경우 1995년 토양환경 보전법이 제정되면서 오염된 토양의 정화에 관심을 기울어 왔고, 정화기술 개발에도 미비하게나마 투자를 해왔으나 아직까지 도입기 상태라 할 수 있다. 현재 국내 토양 정화에 이용되는 대부분의 기술들은 아쉽게도 국내 개발의 기술이 아니라 외국에서 개발된 기술들을 그대로 도입하여 이용하고 있는 실정이다. 즉 선진국에서 연구 투자되어 개발된 기술을 수입하여 사용하고 있는 것이다. 국내 큰 토양 정화사업의 하나로 부산 문흥 유류오염지역의 정화를 예로 들 수 있는데, 여기에 사용된 열탈착 기술은 캐나다에서 수입하여 이용하였다. 국내 토양정화 환경 기술의 취약함을 보여 주는 예라고 할 수 있겠다.

열 탈착(thermal desorption) 공법은 토양을 굴착하여 열 건조기에서 토양을 고온 (100 ~ 550℃)으로 가열하여 휘발성 및 준휘발성 유기오염물을 탈착시켜 토양을 정화하는 방법이다. 휘발성 및 준휘발성 유기오염물에 대한 정화효율은 오염물질의 최종 농도를 5㎎/㎏ 이하로 처리가능 하여 다른 정화기술에 비해 높으나, 비휘발성 유기오염물의 제거에 한계가 있다. 또한 가열로 인한 에너지 소요 비용이 높으므로 효율적인 가열 방법 개발이 요구된다.

토양 증기 추출법은 오염된 불포화 토양층에 진공 펌프를 이용하여 대기압 이하로 진공상태를 만들어 토양으로부터 휘발성, 준휘발성 오염물질을 휘발시켜 탈착을 유도하고 탈착된 유기오염물을 제거하는 기술이다. 이 기술 적용 시 준휘발성 오염물들은 탈착이 어려우며, 토양 정화 공정운영 시간을 길게 하며, 유지 관리비를 높게 하는 요소이다. 이런 단점을 보완하기 위하여 공기를 주입하여 휘발을 가속시키는 시스템이 추가되기도 하며, 스팀이나 더운 공기를 주입하여 토양을 가열하여 증발과 휘발을 가속시키는 시스템이 추가되기도 한다. 스팀이나 더운 공기를 주입하는 방법은 간접적인 토양 가열방법으로 주변으로의 열손실로 인해 에너지 효율이 낮고, 이로 인해 에너지 소요 비용이 높으므로 좀더 효율적인 가열 방법이 요구된다. 또한 이들 공기 주입이나 가열시스템들이 추가되더라도 비 휘발성 및 비 탈착성 오염물들을 제거하기는 쉽지가 않다.

바이오벤팅(Bioventing)은 불포화 토양층에 공기를 불어 넣어 호기성 미생물의 활성을 증가시켜 토양내의 유기 오염물을 생분해시켜 제거하는 시스템이다. 바이오벤팅은 주로 저농도로 넓은 지역이 오염되어 있는 경우에 적용되며, 고농도에 는 적용하기가 어려운 공법이다. 바이오벤팅을 포함한 대부분의 생물학적 처리방법은 고농도에 적용할 경우 오염물의 휘발로 악취를 유발할 수 있고, 또한 오염물의 독성으로 인하여 미생물에 의한 분해가 어렵다.

본 발명은 오염된 토양의 정화 시스템 및 방법에 있어서 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로, 석유계 유기오염물들(가솔린, 경유, 벙커시유, 엔진오일, 다환방향족화합물 등)이 고농도로 오염되어 있는 토양을 굴착해서 정화할 경우에 적용할 수 있는 경제적이고 효율적인 오염 토양 정화 장치와 이를 이용한 오염 토양 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 오염 토양 정화 시스템은 토양가열에 이용되는 극초단파 발생기와 토양 오염물의 탈착과 미생물 분해가 일어나는 반응기를 구비한 정화기, 증기추출에 이용되는 배출펌프 및 오염물을 분해할 수 있는 균을 배양하는 미생물 배양기로 구성된다. 오염 토양 정화 방법은 고농도로 오염되어 있는 토양을 초기에는 열탈착 과 증기추출 공정을 통하여 휘발성 및 준휘발성 오염물을 우선적으로 제거하고, 토양에 잔류한 휘발성, 준휘발성 및 비휘발성 오염물은 순차적으로 미생물액 주입공정을 적용하여 미생물 분해를 통하여 추가적으로 제거 한다.

상기한 과제를 달성하고자 본 발명은 극초단파를 이용하여 1차로 오염 토양 의 휘발성, 준휘발성 물질들을 제거하여 오염물의 농도를 낮추고, 2차로 미생물배양액을 투입하여 정화함으로써, 종래 1차 처리하지 않아 토양의 오염물이 고농도일 때 투입하던 것에 비하여 미생물배양액의 투입량(또는 투입농도)이 감소되고, 미생물에 의한 정화시간을 단축시킬 수 있으며, 극초단파를 이용하여 1차 처리 시 제거되지 않는 비휘발성 유기물들을 효율적으로 제거할 수 있어 월등히 뛰어난 정화 효과를 달성할 수 있음을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다.

본 발명에서는 석유계 유기오염물(휘발성, 준휘발성 및 비휘발성)이 고농도로 오염된 토양을 가열과 추출을 동시 또는 순차적으로 실시함으로 인해 신속히 오염물을 제거 할 수 있으며, 가열과 추출에서도 쉽게 제거 되지 않는 오염물은 미생물 주입을 통하여 추가적으로 토양에 흡착되어 있는 오염물을 분해 제거 할 수 있다.

먼저, 본 발명의 정화방법은 다음과 같다.

a) 반응기에 오염토양을 투입하는 단계;

b) 극초단파 발생기에 의해 반응기 내부온도를 승온시키는 단계;

c) 상기 승온된 반응기 내부의 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물을 회수 분리하는 단계;

d) 상기 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물이 제거된 반응기 내에 미생물배양액을 투입하여 정화하는 단계;

또한, 본 발명은 필요에 따라 상기 b) ~ d)단계를 1회 이상 반복할 수도 있다.

본 발명에서는 토양 가열에 극초단파(2.45 GHz)를 이용한다. 기존 재래식 가열방식인 로터리 킬른이나 노 가열 또는 뜨거운 공기나 스팀 주입 방식에서는 가열매체를 통하여 토양에 열전달이 이루어져 열전달효율이 저조하다. 이에 비해 극초단파를 이용할 경우 가열하고자 하는 토양(피사체)에 파를 직접 조사함으로 인해 토양을 단시간에 승온 할 수 있으며, 토양(피사체)만 선택적으로 조사함으로서 가열매체를 통하는 방식보다 열전달 효율이 우수한 장점이 있다. 또한 극초단파를 이용할 경우 가열 장치가 간편하며 조작이 용이하므로 초기 시설비용 및 유지 면에서도 경제적인 경쟁력이 있다.

액상 미생물 주입 시 토양에 흡착되어 있는 오염물의 일부는 액상으로의 탈착이 일어나며, 액상에 용해된 오염물은 미생물에 의해 분해가 일어나게 된다. 미생물액에는 미생물이 분비하는 유기물들(바이오계면활성제, 미생물 대사물, 효소등)이 있으므로 흡착성 및 비탈착성 유기오염물의 용해도가 증가하게 되므로, 미생물액 주입 시 이들 오염물의 탈착이 증가하게 된다. 용해되지 않고 토양 유기물 또는 표면에 흡착되어있는 오염물은 미생물이 토양오염물 부위에 부착 될 경우 미생물 세포막(membrain)으로의 오염물분배가 일어나고, 다시 미생물 내로 오염물질전달이 일어남으로 인해 분해가 진행된다. 야생 미생물 즉 슈도모나스속 (Pseudomonas sp.), 아그로백테리아속 (Agrobacterium sp.), 크론트리디엄속 (Clostridium sp.), 슁고모나스속 (Sphingomonas sp.), 랄스토니아속 (Ralstonia sp.) 에 속하는 미생물들은 유기오염물에 대한 주화성과 이동성이 있다. 이들 미생물들은 주화성과 이동성으로 인해 용해되지 않고 흡착되어 있는 오염물 쪽으로 이동을 하게 되며, 근접한 거리 또는 직접적인 접촉을 통하여 오염물을 분해하게 된다.

분자량이 큰 비휘발성 오염물은 수용액에서 쉽게 용해가 되지 않을 뿐만 아니라, 미생물에 의해 직접 분해 되기도 힘들다. 이들 오염물들은 미생물이 분비하는 효소(extracellular enzyme)에 의해 분해가 진행되며 부분적으로 분해된 오염물은 상대적으로 작은 분자량을 가지며, 쉽게 수용액에 용해가 되고, 용해된 물질은 미생물의 직접 분해에 의해 추가적으로 분해가 진행된다. 슈도모나스속 (Pseudomonas sp.), 아그로백테리아속 (Agrobacterium sp.), 크론트리디엄속 (Clostridium sp.), 랄스토니아속 (Ralstonia sp.), 티오바실러스속 (Thiobacillus sp.), 아시네토백터속 (Acinetobacter sp.), 마이코박테리엄속 (Mycobacterium sp.), 아쓰로백터속 (Arthrobacter sp.), 플래보박테리엄속 (Flavobacterium sp.), 아크로모백터속 (Achromobacter sp.), 슁고모나스속 (Sphingomonas sp.)등과 같은 미생물들이 유기오염물을 분해할 수 있는 효소를 분비한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명의 오염토양 정화 시스템은 토양 가열시 극초단파를 이용하며, 증기추출 후 잔류 오염물 제거는 미생물을 이용한다.

도 1에는 본 발명의 토양 정화 장치의 구성과 그에 의한 공정을 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 오염토양 정화시스템은 오염토양을 넣는 반응기(1)와 상기 반응기(1)를 가열하기 위한 극초단파발 생기(2)가 구비된 정화기(10);

상기 반응기(1)에서 생성되는 증기를 배출시키기 위한 배출펌프(30);

상기 반응기(1)로부터 배출되는 증기를 액체와 기체로 분리하는 기액분리장치(20);

상기 기액분리장치(20)에서 분리된 기체를 처리하는 기체처리장치(40);

상기 기액분리장치(20)에서 분리된 액체를 저장하는 액체저장조(50);

상기 반응기(1)에 미생물배양액을 투입하기 위한 미생물배양기(60); 및

상기 반응기(1)에 물을 공급하기 위한 물탱크(70);

가 구비되는 오염토양 정화시스템이 개시된다.

또한, 상기 반응기(1)의 상단 즉, 오염토양의 주입구 쪽에는 물 또는 미생물배양액 주입 시 고루 분사되도록 하는 다공성 분배기(4)를 더 구비할 수 있으며, 상기 반응기의 하단에는 반응기의 가열 시 발생하는 휘발성, 준휘발성 유기화합물을 배출하기 위한 다공성 여과기(3)를 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명은 필요에 따라 선택적으로 상기 반응기의 내부에 온도계, 압력계, 토양수분측정기 등을 추가로 더 구비할 수 있다.

이하는 상기의 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 상기 정화기(10)는 오염물을 제거하기 위해 토양을 넣을 수 있는 반응기(1)와 극초단파발생기(2)가 구비된다.

본 발명에서 상기 극초단파 발생기(2)는 2.45 GHz의 주파수를 갖는 극초단파를 발생하게 된다. 이때 상기 극초단파의 파장은 약 1.2 cm 이다.

본 발명에서 상기 반응기(1)는 토양의 오염물이 탈착 또는 분해가 일어나게 되며, 극초단파를 투과시킬 수 있는 재질들, 즉, 폴리프로필렌 (PP), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)에서 선택되는 어느 하나 이상의 수지 또는 고열처리유리(Pyrex)로 되는 것이 바람직하다.

상기 반응기(1) 내부의 토양은 초기에 20% 이상의 수분을 가진 토양이 바람직하며, 극초단파로 80 ~ 150 ℃로 가열되는 것이 바람직하다. 가열온도는 극초단파 발생량, 토양의 종류, 토양 함수율에 따라 달라진다. 반응기(1)에 투입되는 토양의 함수율이 20% 미만인 경우 반응기(1)에 토양을 투입 전후에 임의적으로 수분을 보충하는 것이 바람직하다. 이때 상기 반응기(1)에 필요에 따라 토양수분측정기(미도시)를 더 구비하도록 하여 반응기 내의 토양의 수분함량을 측정하도록 하는 것이 바람직하며, 토양 내 수분이 20% 미만인 경우, 물탱크(70)로부터 물을 공급하여주는 것이 좋다.

토양 내 수분은 전자파 조사 시 높은 유전율로 인해 전자파 흡수 능력이 뛰어나 열을 많이 발생하므로 토양의 가열을 돕는 역할을 하며, 또한 용해성이 큰 오염물질의 용해를 증가시켜 유기오염물의 탈착 및 휘발을 돕는 역할을 한다.

본 발명에서 상기 반응기(1)는 오염토양을 투입하는 주입구에는 물탱크(70) 또는 미생물배양기(60)로부터 주입되는 액체를 고루 살포할 수 있도록 다공성 분배기(4)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 다공성 분배기(4)는 물이나 공기는 투과하나 입자성 물질은 통과되지 않는 재질을 사용하는 것을 의미한다.

또한, 반응기(1) 내의 오염토양을 극초단파발생기(2)를 이용하여 가열할 때 발생하는 휘발성, 준휘발성 증기를 용이하게 배출하기 위하여 상기 다공성분배기(4)가 설치된 반대면 즉, 배출구에는 다공성여과기(3)를 구비한다. 상기 다공성여과기(3)는 토양이 아래로 빠져나오지 못하도록 물과 공기만 통과될 수 있는 재질을 사용하며, 상기 다공성여과기(3)로부터 배출되는 증기는 배출펌프(30)에 의해 기액분리장치(20)로 이송되며, 기체와 액체로 분리되어 각각 기체처리장치(40)와 액체저장조(50)에서 처리 또는 저장된다. 이때 증기 추출 시 반응기(1)내 토양의 상부에 5 ~ 20 mmHg의 진공이 형성되는 것이 반응기내 공기의 흐름을 기액분리장치 쪽으로 이동시켜 주므로 바람직하다. 따라서 상기 압력 상태를 체크할 수 있도록 반응기 내에 압력계(미도시)를 더 구비하는 것이 좋다. 증기추출 후 토양 함수율은 10%이하로 되는 것이 바람직하다. 추출된 증기 또는 수분은 상기 기액분리장치(20)에서 기체와 액체로 분리된다. 기액분리장치(20)는 수냉식 또는 공냉식 장치인 것이 바람직하다.

다음으로 극초단파발생기(2)에 의해 오염토양의 휘발성, 준휘발성 증기들을 배출시키고 난 후, 남아있는 비휘발성 오염물은 미생물에 의해 정화한다. 이때 사용되는 미생물배양액을 제공하기 위한 장치로, 상기 미생물배양기(60)가 구비된다.

상기 미생물배양기(60)는 유기 오염물을 분해하는 미생물을 액상으로 배양하며, 이때 사용될 수 있는 미생물로는 슈도모나스속 (Pseudomonas sp.), 아그로백테리아속 (Agrobacterium sp.), 크론트리디엄속 (Clostridium sp.), 랄스토니아속 (Ralstonia sp.), 티오바실러스속 (Thiobacillus sp.), 아시네토백터속 (Acinetobacter sp.), 마이코박테리엄속 (Mycobacterium sp.), 아쓰로백터속 (Arthrobacter sp.), 플래보박테리엄속 (Flavobacterium sp.), 아크로모백터속 (Achromobacter sp.), 슁고모나스속 (Sphingomonas sp.)등을 배양한다.

미생물배양기(60)에서 미생물은 농도가 약 1 ml 당 10⁸ 미생물수 정도 되도록 배양되는 것이 바람직하다. 미생물배양기(60)에서 배양된 미생물액은 펌프(80)를 통하여 반응기(1)에 주입된다. 이때 주입되는 미생물액의 양은 반응기(1)속의 토양 무게에 해당되는 양 만큼 주입하는 것이 바람직하다. 즉 토양대 주입되는 미생물액의 양은 무게비로 1:1 ~ 1:2의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 미생물액을 토양에 주입 후에는 24시간 이상의 숙성기간을 갖는 것이 바람직하다. 이때 주입된 미생물액은 중력에 의해 토양 아래로 침투하게 되고, 또한 모세관 현상에 의해 토양 기공내로 침투하게 된다. 미생물액이 토양 전체로 침투함에 따라 오염물을 분해하는 미생물도 같이 침투하게 된다. 침투된 미생물은 토양으로부터 탈착 용해되는 오염물을 분해하게 되며, 용해되지 않는 오염물은 부착하는 미생물 또는 미생물이 분비하는 효소에 의해 추가적으로 분해하게 된다. 야생형태(wild type)의 미생물들은 주화성과 이동성이 있다. 이들 미생물의 주화성 및 이동성으로 인해 미생물들은 오염물이 흡착된 지점으로의 이동이 있게 되어 효과적으로 오염물을 제거할 수 있다. 또한 미생물이 분비하는 효소에 의해서도 흡착된 오염물의 분해가 일어나게 된다. 오염물의 제거 후 미생물배양액은 반응기(1)하단의 밸브를 열어 기액분리장치(20)를 통해 액체저장조(50)로 유입되도록 한다.

본 발명에서와 같이, 오염된 토양에 극초단파 조사, 증기 추출, 미생물 처리를 병용하게 되면 유기오염물의 제거 효율이 높아지게 되며, 특히 비휘발성 및 흡착성 오염물의 제거 효율이 높아지게 된다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실험준비]

오염되지 않은 토양을 채취하여 오염물로서 톨루엔(휘발성)83000ppm, 나프탈렌(준휘발성)11000ppm, 피난쓰렌(비휘발성)5600 ppm 으로 오염처리 하여 실험을 실시하였다. 토양의 유기탄소 함량을 측정한 결과 13%이었다.

이를 이용하여 단순히 토양 증기 추출만한 경우(비교예1), 극초단파 가열(2.54 GHz를 조사)과 토양 증기 추출을 병행한 경우(비교예2), 미생물만 처리를 한 경우(비교예3), 극초단파 가열 및 토양증기추출에 미생물(슈도모나스속 Pseudomonas sp.) 처리를 한 경우(실시예)로 하여 그 결과를 보았다.

[오염물의 측정방법]

토양을 각 처리방법에 의해 처리 한 후 토양시료 10g를 20㎖ 유리 바이얼에 옮긴 뒤 메탄올 10ml을 주입하고, 2일 동안 분당 9회로 회전 혼합하여 메탄올로 추출하였다. 추출시료는 고성능액체크로마토그래프(HPLC)을 이용하여 추출된 오염물의 농도를 분석하였다. HPLC에 칼럼으로 Supelcosil LC-PAH 15cm x 4.6mm(5um)를, 감지기로는 UV/VIS 254nm를 이용하였다.

[비교예1]

준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 배출펌프(30)를 이용하여 10분 동안 증기추출한 후 토양 10g을 샘플로 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 토양 내 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하고, 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예2]

준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 극초단파 발생기(2.54 GHz를 조사)를 작동하여 80℃로 1분간 가열한 직후 10분간 증기를 추출한 후, 토양 10g을 샘플로 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 토양 내 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하고, 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 미생물배양액(슈도모나스속 Pseudomonas sp.)을 토양과 동일한 무게로 첨가한 후, 24시간동안 방치 한 후 미생물배양액을 제거하고 토양 10g을 샘플로 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 토양 내 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하고, 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예]

준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 극초단파 발생기(2.54 GHz를 조사)를 작동하여 80℃로 1분간 가열한 직후 10분간 증기를 추출한 후 다시 반응기내에 미생물배양액(슈도모나스속 Pseudomonas sp.)을 토양과 동일한 무게로 첨가한 후, 24시간동안 방치 한 후 미생물배양액을 제거하여 토양 10g을 샘플로 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 토양 내 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하고, 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표에서 보이는 바와 같이, 증기추출만 실시한 비교예 1의 경우 휘발성 화합물인 톨루엔 제거에 매우 효과적임을 알 수 있으며, 나프탈렌이나 피난쓰렌 제거에는 상대적으로 비효과적임을 알 수 있다. 극초단파 가열과 증기추출을 병행 실시한 비교예 2의 경우 톨루엔과 준휘발성 물질인 나프탈렌 제거에 매우 효과적임을 알 수 있으나, 피난쓰렌 제거에는 상대적으로 비효과적임을 확인할 수 있다. 즉, 가열 및 증기추출에 의해서는 흡착성이 강하고 비휘발성인 피난쓰렌을 토양으로부터 제거하기가 매우 어려움을 확인 할 수 있었다. 또한 미생물배양액만을 사용한 비교예 3의 경우에는 초기 고농도의 오염물질로 인해 미생물에 독성이 가해졌으며, 미생물의 활성이 억제되어 미생물에 의한 오염물의 분해가 매우 저조하였으며, 톨루엔, 나프탈렌, 페난쓰렌의 제거가 미미하였다.

본발명에 따른 실시예의 경우 극초단파 가열과 증기추출에 추가적으로 미생물 처리를 한 결과 톨루엔과 나프탈렌의 추가적인 제거와 더불어 흡착성이 강하고 비휘발성 물질인 피난쓰렌이 제거되어 각각의 방법을 사용한 것에 비하여 현저히 놀라운 제거효과를 나타내었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 가열방식에 있어서 기존의 열 탈착방법과 달리 열매체를 통하여 토양을 가열하는 간접가열 방식이 아니라 극초단파를 토양에 직접 조사하는 토양 직접 가열 방식을 채택하여 피사체(토양)만 선택적으로 가열가능하고, 열전달 효율이 좋아 에너지를 절약할 수 있으며, 단시간에 토양의 온도를 높일 수 있고, 조작이 간편한 장점이 있다.

또한 본 발명에서는 기존의 열 탈착 및 증기 추출 방법에서는 제거하기 어려웠거나, 제거하기에 오랜 시간이 걸렸던 잔류 및 비탈착성 오염물을 미생물액 주입으로 오염물의 용해를 유도하고, 용해된 오염물의 분해 및 흡착된 오염물의 미생물에 의한 직접분해 또는 효소에 의한 분해로 제거 할 수 있도록 하여 토양 오염물 제거율을 높이고, 토양 정화 시간을 단축 할 수 있게 한다.

또한 본 발명에서는 토양 정화 초기에 열 탈착과 토양 증기 추출 공정을 동시 또는 순차적으로 적용하여 휘발성 및 준휘발성 오염물들을 우선 제거하고, 순차적으로 미생물 분해 공정을 적용하여 잔류 휘발성및 준휘발성 오염물과 더불어 비 휘발성 및 비 탈착성 오염물을 미생물 분해에 의해 추가적으로 처리함으로 인해 기존의 열탈착과 토양증기 추출 장치와 방법에서 보다 더 낮은 농도로 오염물을 제거하는 효과가 있으므로, 석유계 유기오염물로 고농도로 오염되어 있는 오염 토양 정화에 적용가능하다.

Claims (4)

1. a) 유류오염토양을 굴착하는 단계;

   b) 반응기에 오염토양을 투입하는 단계;

   c) 극초단파 발생기에 의해 반응기 내부온도를 승온시키는 단계;

   d) 상기 승온된 반응기 내부의 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물을 증기 추출하여 회수 분리하는 단계;

   e) 상기 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물이 제거된 반응기 내에 미생물배양액을 투입하여 토양에 잔류한 휘발성, 준휘발성 및 비휘발성 오염물을 정화하는 단계;

   를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양의 정화방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 c) ~ e)단계를 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 오염토양의 정화방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 미생물 배양액은 슈도모나스속 (Pseudomonas sp.), 아그로백테리아속 (Agrobacterium sp.), 크론트리디엄속 (Clostridium sp.), 랄스토니아속 (Ralstonia sp.), 티오바실러스속 (Thiobacillus sp.), 아시네토백터속 (Acinetobacter sp.), 마이코박테리엄속 (Mycobacterium sp.), 아쓰로백터속 (Arthrobacter sp.), 플래보박테리엄속 (Flavobacterium sp.), 아크로모백터속 (Achromobacter sp.), 슁고모나스속 (Sphingomonas sp.)에서 선택되는 어느 하나 이상의 미생물을 배양한 것을 특징으로 하는 오염토양의 정화방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 b)단계에서 반응기내 오염토양은 함수율이 20% 이상 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 오염토양의 정화방법.

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