KR100873053B1 - Purification method of petroleum contaiminated soil using steam and microbe - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 토양정화방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유류오염토양을 정화하는 것으로, 스팀주입을 통한 증기 추출과 미생물처리의 복합공정을 통한 토양정화방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a soil purification method and apparatus, and more particularly, to purifying oil contaminated soil, and to a soil purification method through a combined process of steam extraction and microbial treatment through steam injection, and an apparatus used therefor.
산업화에 따른 유류 소비의 비약적인 증가와 다양한 종류의 유기합성물질이 개발되고, 그 사용량이 지속적으로 증가함에 따라 이들 물질들은 생산, 운반, 저장 등의 과정에서 사고나 고의적인 방류 등으로 인해 자연환경에 유출되어 심각한 환경오염을 야기해 왔다. 이에 따라 최근 들어 오염 토양 및 지하수 복원 기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.With the rapid increase in oil consumption due to industrialization and the development of various kinds of organic synthetic materials, and their use continuously increasing, these materials are exposed to the natural environment due to accidents or deliberate discharge during the process of production, transportation and storage. The spill has caused serious environmental pollution. In recent years, the development of contaminated soil and groundwater restoration technology is urgently required.
종래 오염토양을 정화하는 방법 중 토양증기 추출방법은 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 관리비거 높은 단점이 있다.In the conventional method of purifying contaminated soil, the soil vapor extraction method uses a vacuum pump on the contaminated unsaturated soil layer to create a vacuum under atmospheric pressure to induce desorption by volatilizing volatile and semi-volatile contaminants from the soil and removing desorbed organic contaminants. It is a technique to remove. Semi-volatile contaminants are difficult to desorb, lengthen the soil purification process, and have high maintenance costs.
바이오벤팅(Bioventing)은 불포화 토양층에 공기를 불어넣어 호기성 미생물의 활성을 증가시켜 토양내의 유기오염물을 생분해시켜 제거하는 시스템이다. 바이오벤팅은 주로 저농도로 넓은 지역이 오염되어 있는 경우에 적용되며, 고농도에는 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.Bioventing is a system that biodegrades and removes organic contaminants in soil by blowing air into unsaturated soil layers to increase the activity of aerobic microorganisms. Bioventing is mainly applied to large areas with low concentrations and is difficult to apply at high concentrations. Most biological treatment methods, including bioventing, can cause odors due to volatilization of contaminants when applied at high concentrations, and are difficult to degrade by microorganisms due to the toxicity of the contaminants.
열적인 처리방법은 경제적으로 고가이나, 오염된 토양에서 오염물질을 신속히 제거할 수 있는 방법 중의 하나로 알려져 있다. 물리 화학적 처리, 생물학적 처리 등의 방법에 비해 효율적인 측면과 신속히 처리할 수 있다는 시간적인 측면에서 매우 우수하다고 볼 수 있다. 하지만 처리 후 혹은 처리 도중에 2차적인 오염물질이 발생할 수 있는 문제점이 있다.Thermal treatment is economically expensive, but is known as one of the methods that can quickly remove contaminants from contaminated soil. Compared with physicochemical treatment and biological treatment, it can be seen to be very efficient in terms of efficiency and time. However, there is a problem that secondary pollutants may occur after or during the treatment.
본 발명은 유류 오염된 토양의 정화 방법 및 장치에 있어서 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 가솔린, 경유, 벙커C유, 엔진오일, 다환방향족화합물 등 석유계 유기오염물들이 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.The present invention is to overcome the limitations of the prior art in the method and apparatus for the purification of oil-contaminated soil, the soil is contaminated with high concentrations of petroleum-based organic contaminants such as gasoline, diesel, bunker C oil, engine oil, polycyclic aromatic compounds It is an object of the present invention to provide an economical and efficient polluted soil purification apparatus and a method for treating polluted soil using the same.
즉, 본 발명은 토양 증기 추출기법에 스팀을 주입하는 방법 및 생물학적 처리방법의 복합공정을 이용하여 휘발성 유기화합물뿐만 아니라, 준휘발성 유기화합물과 비휘발성 유기화합물을 제거할 수 있는 새로운 정화방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.That is, the present invention provides a new purification method capable of removing not only volatile organic compounds but also semi-volatile organic compounds and non-volatile organic compounds by using a process of injecting steam into a soil vapor extraction method and a biological treatment method. It aims to do it.
구체적으로 본 발명은 석유계 유기오염물들이 고농도로 오염되어 있는 토양을 경제적이고 효율적으로 정화하기위해 창출된 것으로서, 스팀발생기를 갖추어 스팀을 오염된 토양에 공급해주며 동시에 배출펌프로 기체 및 액체를 추출하는 장치로 구성되어 스팀 및 증기추출을 동시에 수행할 수 있다. 스팀을 공급함으로써 반응기 내 오염된 토양을 가열하고, 공급된 스팀이 칼럼을 통과하는 과정에서 냉각되어 일부가 물로 변하여 토양 내 수분의 함량을 증가시키는 역할을 수행한다. 공급된 스팀은 유기오염물의 용해도 및 증기압을 증가시킴으로써 오염물의 탈착을 유도할 수 있다. 스팀 및 증기추출을 통하여 오염물의 농도를 낮춘 후, 잔류하는 오염물질은 미생물 배양기에서 배양된 미생물을 이용하여 생물학적 분해를 통하여 제거 가능하다. 이로써, 오염된 토양의 효과적인 정화 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Specifically, the present invention was created to economically and efficiently clean soil contaminated with petroleum-based organic contaminants at high concentration, and provides a steam generator to supply steam to contaminated soil and simultaneously extracts gas and liquid with an exhaust pump. The device can be configured to perform steam and steam extraction simultaneously. By supplying steam, the contaminated soil in the reactor is heated, and the supplied steam is cooled in the course of passing through the column, so that a part thereof is converted into water to increase the content of moisture in the soil. The steam supplied can lead to desorption of contaminants by increasing the solubility and vapor pressure of organic contaminants. After lowering the concentration of contaminants through steam and steam extraction, the remaining contaminants can be removed through biodegradation using microorganisms cultured in a microbial incubator. It is therefore an object of the present invention to provide a method and apparatus for effectively purifying contaminated soil.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 스팀발생기를 이용하여 생성한 스팀을 반응기에 주입하여 반응기 내부의 토양온도를 높이고, 수분을 공급하는 동시에 반응기에 연결된 증기 배출 펌프를 이용하여 반응기 내부에 스팀으로 인해 발생한 물과 휘발성 기체를 제거한다. 이때 토양 내에서 다량의 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물이 토양으로부터 탈착 휘발되어 제거되며, 아직 토양에 남아있는 준휘발성유기화합물과 비휘발성유기화합물은 미생물배양액을 이용하여 미생물에 의한 분해로써 제거한다. 이러한 방법에 의해 본 발명은 유류오염토양 중 비휘발성유기화합물을 70%이상 제거할 수 있었으며, 준휘발성유기화합물은 85%이상, 휘발성유기화합물은 95%이상 제거가 가능하였다.In order to achieve the above object, the present invention injects the steam generated by using a steam generator into the reactor to increase the soil temperature inside the reactor, while supplying water and steam in the reactor using a steam discharge pump connected to the reactor Removes water and volatile gases generated by At this time, a large amount of volatile organic compounds and quasi-volatile organic compounds are removed from the soil by volatilization and removal, and the semi-volatile organic compounds and non-volatile organic compounds remaining in the soil are removed by the decomposition by microorganisms using microbial culture medium. . By this method, the present invention was able to remove more than 70% of non-volatile organic compounds in the oil-contaminated soil, more than 85% of semi-volatile organic compounds, 95% or more of volatile organic compounds.
따라서 본 발명에 따른 정화방법 및 장치는 휘발성뿐만 아니라 비휘발성 유기화합물들이 혼합되어 있는 유류오염토양에 적합하며, 스팀발생기를 통한 스팀공급 후, 미생물배양기로부터 공급된 미생물배양액과 접촉하도록 하는 복합공정을 이용하여 휘발성 유기화합물뿐만 아니라, 준휘발성 유기화합물과 비휘발성 유기화합물을 제거할 수 있는 새로운 정화방법을 제공한다.Therefore, the purification method and apparatus according to the present invention are suitable for oil contaminated soil in which not only volatile but also non-volatile organic compounds are mixed, and after the steam supply through the steam generator, a complex process for contacting the microbial culture medium supplied from the microorganism incubator. The present invention provides a new purification method that can remove not only volatile organic compounds but also quasi-volatile and nonvolatile organic compounds.
먼저, 본 발명의 정화방법은 다음과 같다.First, the purification method of the present invention is as follows.
a) 유류로 오염된 토양을 굴착하는 단계;a) digging soil contaminated with oil;
b) 반응기에 오염토양을 투입하는 단계;b) introducing contaminated soil into the reactor;
c) 스팀발생기에서 스팀을 생성하는 단계;c) generating steam in a steam generator;
d) 생성된 스팀에 의해서 반응기 내부 토양을 승온시키고, 토양에 수분을 공급하는 단계;d) heating the soil inside the reactor by the generated steam and supplying water to the soil;
e) 상기 승온된 반응기 내부의 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물을 회수 분리하는 단계;e) recovering and separating the volatile organic compounds and the quasi-volatile organic compounds in the heated reactor;
f) 상기 회수된 화합물을 기체와 액체로 분리하는 단계;f) separating the recovered compound into a gas and a liquid;
g) 상기 분리된 기체를 기체처리장치에서 처리하는 단계;g) treating the separated gas in a gas treatment device;
h) 상기 분리된 액체를 저장하고, 유류와 물을 분리하는 단계;h) storing the separated liquid and separating oil and water;
i) 상기 휘발성유기화합물 및 준휘발성유기화합물이 제거된 반응기 내에 미생물배양액을 투입하여 잔류오염물을 추가적으로 정화하는 단계;i) adding a microbial culture medium into the reactor from which the volatile organic compounds and the quasi-volatile organic compounds have been removed to further purify the remaining contaminants;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양의 정화 방법이다.It is a method for purifying contaminated soil, characterized in that it comprises a.
또한, 본 발명은 필요에 따라 상기 c) ~ i)단계를 1회 이상 반복할 수도 있다.In addition, the present invention may repeat the steps c) to i) one or more times as necessary.
반응기 내부에 굴착된 토양을 넣으면, 스팀발생기에서 다공성 기체 분배기를 통하여 반응기 상단에서 주입된 스팀이 칼럼 내부의 상단에서 하단으로 이동하게 된다. 이때 공급된 스팀이 반응기 내부의 오염된 토양의 공극을 통해 이동하면서 토양내부 오염물질의 증기압과 용해도를 증가시켜 탈착시킨다. 스팀을 공급해줌으로써 오염된 토양의 온도가 상승함으로 인해 흡착유기오염물의 증기압이 증가하여 휘발성이 높아지고, 탈착으로 인해 토양 내 수분에 대한 용해도가 증가한다. 또한 스팀이 토양에 공급됨으로 인해 토양 내 수분함량이 많아지므로 액상과 고상사이의 오염물 농도구배증가로 인해 오염물의 탈착이 가속화 된다. 이와 같이 스팀 공급은 토양의 온도 상승과 수분공급을 동시에 하게 되어 흡착 유기오염물의 탈착과 휘발을 가속화 시킨다. 스팀공급과 동시에 배출펌프를 가동하여 반응기에 연결된 배관을 통하여 토양에서 탈착된 유기오염물질과 수분을 배출시킨다. 스팀을 공급함으로써 준휘발성 유기화합물의 탈착을 가속화 시키고, 배출펌프를 이용하여 증기추출을 병행함으로써 휘발성 및 준휘발성 유기화합물을 동시에 제거할 수 있는 장점이 있다. When the excavated soil is put into the reactor, steam injected from the top of the reactor is moved from the top to the bottom of the column through the porous gas distributor in the steam generator. At this time, while the supplied steam moves through the pores of the contaminated soil in the reactor, it is desorbed by increasing the vapor pressure and solubility of the contaminants in the soil. By supplying steam, the temperature of the contaminated soil is increased to increase the vapor pressure of adsorbed organic pollutants, thereby increasing volatility, and the desorption increases the solubility of water in the soil. In addition, since the moisture content of the soil increases due to the supply of steam to the soil, the desorption of the pollutants is accelerated due to the increase in the concentration gradient between the liquid phase and the solid phase. In this way, the steam supply increases the soil temperature and the water supply at the same time to accelerate the desorption and volatilization of the adsorbed organic pollutants. At the same time as the steam supply, the discharge pump is operated to discharge organic pollutants and water desorbed from the soil through the pipe connected to the reactor. The supply of steam accelerates the desorption of the quasi-volatile organic compounds, and the extraction of the volatile and quasi-volatile organic compounds at the same time by simultaneously extracting the steam using the discharge pump has the advantage.
스팀공급과 증기추출 후 반응기에 연결된 미생물 배양기를 이용하여 미생물을 투입하여 토양 내 오염물질의 생물학적 분해가 이루어지도록 한다. 1차 과정에서 스팀주입으로 온도가 상승된 토양은 증기추출과정을 병행시켜 휘발성, 준휘발성 물질들을 제거하여 오염물의 농도를 낮추고, 2차 과정에서 미생물을 투입하여 잔류한 오염물질을 분해하도록 한다. 액상 미생물 주입 시 토양에 흡착되어 있는 잔류오염물의 일부는 액상으로의 탈착이 일어나며, 액상에 용해된 오염물은 미생물에 의해 분해가 일어나게 된다. 미생물액에는 미생물이 분비하는 유기물들(바이오계면활성제, 미생물 대사물, 효소 등)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.), 크 론트리디엄속 (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.After supplying steam and extracting steam, microorganisms are introduced using a microbial incubator connected to the reactor to allow biodegradation of contaminants in the soil. Soil whose temperature is elevated by steam injection in the first process reduces the concentration of pollutants by removing volatile and semi-volatile substances by performing steam extraction process, and decomposes the remaining pollutants by injecting microorganisms in the second process. When the liquid microorganisms are injected, some of the residual contaminants adsorbed in the soil are desorbed into the liquid phase, and the contaminants dissolved in the liquid are decomposed by the microorganisms. Since the microbial fluid contains organic substances (biosurfactants, microbial metabolites, enzymes, etc.) secreted by the microorganisms, solubility of the adsorbable and non-desorbable organic contaminants increases, so that the desorption of these contaminants increases when the microbial fluid is injected. Contaminants that are not dissolved and adsorbed on the soil organic matter or surface are contaminated by the microbial membrane when the microorganisms are attached to the soil contaminant, and then degraded due to contaminant transfer into the microorganism. Wild microorganisms such as Pseudomonas sp., Agrobacterium sp., Crostridium sp., Sphingomonas sp., Ralstonia sp. Microorganisms belonging to are chemical and mobile to organic contaminants Because of their chemotaxis and mobility, these microorganisms do not dissolve but migrate toward the adsorbed contaminants and degrade the contaminants through close contact or direct contact.
1차 과정에서 오염물의 농도가 감소하여 2차 과정에서 미생물에 의한 정화시간은 단축될 수 있으며, 토양의 오염물이 고농도일 때 오염물질의 독성으로 인해 미생물의 활성이 떨어져 정화 효율이 낮으나, 1차 과정에서 오염물의 농도를 낮추고 미생물을 투입하게 되면 미생물의 활성을 효과적으로 이용할 수 있어 미생물 배양액의 투입량 (또는 투입농도)이 감소되고, 정화효율이 높아진다. In the first process, the concentration of contaminants decreases, so the purification time by microorganisms in the second process can be shortened.In the case of high concentrations of soil contaminants, the purification efficiency is low due to the microbial activity due to the toxicity of the contaminants. When the concentration of contaminants is lowered and microorganisms are introduced in the process, the activity of microorganisms can be effectively used, thereby reducing the input amount (or concentration) of the microbial culture solution and increasing the purification efficiency.
본 발명에서는 석유계 유기오염물(휘발성, 준휘발성 및 비휘발성)이 고농도로 오염된 토양을 스팀가열과 증기추출을 동시에 실시함으로써 신속하게 오염물을 제거할 수 있으며, 스팀을 이용한 가열과 증기추출에서 쉽게 제거 되지 않는 오염물은 미생물 주입을 통하여 추가적으로 토양에 흡착되어 있는 오염물을 분해 제거 할 수 있다.In the present invention, the soil contaminated with petroleum-based organic pollutants (volatile, semi-volatile and non-volatile) at high concentrations can be quickly removed from the steam heating and steam extraction, and can be easily removed from heating and steam extraction using steam. Uncontaminated contaminants can additionally decompose and remove contaminants adsorbed on the soil through microbial injection.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 토양정화방법 및 장치를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the soil purification method and apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 토양정화장치를 간단히 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 오염토양 정화시스템은 1 is a simplified view of the soil purification apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the contaminated soil purification system of the present invention
오염토양을 굴착하여 넣는 반응기(1)와; A
상기 반응기(1)의 토양 가열 및 수분공급을 위한 스팀발생기(2);Steam generator (2) for soil heating and water supply of the reactor (1);
상기 반응기(1)에서 생성되는 수용액 및 증기를 배출시키기 위한 배출펌프(30);
상기 반응기(1)로부터 배출되는 증기를 냉각하여 액체와 기체로 분리하는 수냉식 기액분리장치(40);A water-cooled gas-
상기 기액분리장치(40)에서 분리된 기체를 처리하는 기체처리장치(10);A
상기 기액분리장치(40)에서 분리된 액체를 저장하고, 유류와 물을 분리하는 유수분리조(20); 및An oil /
상기 반응기(1)에 미생물배양액을 투입하기 위한 미생물배양기(4); A microbial incubator 4 for introducing a microbial culture liquid into the
가 구비되는 오염토양 정화장치가 개시된다.Disclosed is a contaminated soil purification apparatus provided with.
상기 반응기(1)의 상단에는 스팀 또는 미생물배양액이 주입될 때 고르게 분사될 수 있도록 다공성분배기(5)가 설치되는 것이 좋다. 또한 상기 반응기(1)의 하단에는 다공성여과기(6)가 구비되어 가열 시 발생하는 휘발성, 준휘발성 증기 또는 미생물배양액의 배출이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the
본 발명의 오염토양 정화장치는 오염토양을 넣는 상기 반응기(1)와 상기 반응기에 공급하는 스팀을 방생시키는 스팀발생기(2)를 구비한다.The contaminated soil purifying apparatus of the present invention includes the reactor (1) in which the contaminated soil is placed and a steam generator (2) for generating steam supplied to the reactor.
상기 스팀발생기(2) 내부에 열을 공급하는 가열기(3)를 구비하여 상기 스팀 발생기(2)내부의 물을 가열하여 스팀을 발생할 수 있도록 한다. 상기 가열기(3)를 이용하여 고온의 열을 공급해주면 상기 스팀발생기(2)가 가열되어 스팀을 발생하게 된다. 한번 가열하여 발생한 스팀을 상기 가열기(3)를 통하여 지속적으로 열을 공급하면 지속적으로 일정량의 스팀을 제공한다.It is provided with a heater (3) for supplying heat inside the steam generator (2) to heat the water in the steam generator (2) to generate steam. When the high temperature heat is supplied using the
오염토양을 넣은 상기 반응기(1) 상단에는 다공성 기체 분배기(5)를 구비하여 상기 스팀발생기(2)에서 제공되는 스팀이 반응기 내부의 토양에 골고루 분포될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. It is preferable to have a
스팀을 주입하는 것과 동시에 배출펌프(30)를 가동하여 상기 반응기(1)내에 스팀이 제공되면서 스팀이 변화하여 발생된 물이나 오염토양의 온도상승으로 토양외부로 배출된 휘발성 혹은 준휘발성 오염물질을 제거하도록 한다. Simultaneously with the injection of steam, the
스팀발생기(2)와 배출펌프(30)를 동시에 가동하여 휘발성, 준휘발성 물질을 제거한 후 잔류 오염물과 비휘발성 오염물은 미생물배양기(4)를 이용하도록 한다. 상기 미생물 배양기(4)에서 배양된 미생물을 상기 반응기(1)에 주입하여 미생물에 의한 오염물의 제거가 가능하다.After operating the
상기 배출펌프(30)는 수냉식 기액 분리 장치(40)를 구비하도록 하여 상기 반응기(1)로부터 배출되는 증기를 액체와 기체로 분리하도록 하는 것이 바람직하다. The
상기 기액 분리 장치(40)에서 분리된 기체를 처리하는 기체 처리 장치(10)와 상기 기액 분리 장치(40)에서 분리된 액체를 저장 및 유류와 물을 분리하는 유수분리조(20)을 구비하도록 한다.The
이상에서 서술한 바와 같이, 본 발명의 토양정화 방법 및 장치는 오염물질의 추출과 스팀의 주입을 동시에 수행할 수 있고, 순차적으로 미생물을 주입함으로써 휘발성, 준휘발성, 비휘발성 오염물질을 제거할 수 있다. 또한 스팀발생은 간단한 장치로 가능한 것이며, 현장 적용 시 규모가 커지더라도 복잡한 장치를 요구하는 것이 아니므로 경제적인 방법이다. 스팀을 공급해줌으로써 오염된 토양의 온도가 상승함으로 인해 유기오염물의 증기압이 증가하여 휘발성이 높아지고, 토양 내 수분으로의 용해도도 증가한다. 또한 스팀이 토양에 공급됨으로 인해 토양 내 수분함량이 많아지므로 인해 액상과 고상사이의 오염물 농도구배증가로 인해 오염물의 탈착이 가속화 된다. 이와 같이 스팀 공급은 토양의 온도 상승과 수분공급을 동시에 하게 되어 흡착 유기오염물의 탈착과 휘발을 가속화 시킨다.As described above, the soil purification method and apparatus of the present invention can simultaneously perform extraction of contaminants and injection of steam, and can remove volatile, semi-volatile and non-volatile contaminants by injecting microorganisms sequentially. have. In addition, steam generation is possible with a simple device, and it is economical method because it does not require a complicated device even if it is large in field application. By supplying steam, the temperature of the contaminated soil increases, increasing the vapor pressure of organic contaminants, increasing the volatility, and increasing the solubility of water in the soil. In addition, since the moisture content in the soil increases due to the supply of steam to the soil, the desorption of the pollutants is accelerated due to an increase in the concentration gradient between the liquid phase and the solid phase. In this way, the steam supply increases the soil temperature and the water supply at the same time to accelerate the desorption and volatilization of the adsorbed organic pollutants.
본 발명은 휘발성, 준휘발성 및 비휘발성 오염물질이 혼합되어 오염되어 있는 토양을 정화하는데 있어서, 스팀 공급을 통하여 토양을 가열하고, 수분의 함량을 증가시킴으로 인해, 유기오염물 용해도 및 증기압 증가, 탈착을 유도하고, 증기추출을 통하여 토양 내 휘발성 및 준휘발성 유기오염물을 우선적으로 제거한다. 제거한 후 잔류한 준휘발성 및 비휘발성 유기오염물은 미생물을 주입하여 추가적으로 분해 제거하는 것을 특징으로 한다. The present invention is to purify the contaminated soil by mixing volatile, semi-volatile and non-volatile contaminants, by heating the soil through the steam supply, increasing the moisture content, so as to increase the organic pollutant solubility and vapor pressure, desorption Induces steam extraction to remove volatile and semivolatile organic contaminants in the soil. Semi-volatile and non-volatile organic contaminants remaining after removal are further characterized by the decomposition and removal by injecting microorganisms.
따라서 본 발명은 휘발성 유기화합물, 준휘발성 유기화합물 및 비휘발성 유기화합물의 제거에 있어서 기존의 토양증기추출법보다 더 낮은 농도로 제거할 수 있으므로, 석유계유기화합물들이 복합적으로 오염된 토양의 정화에 적용가능하다.Therefore, the present invention can remove the volatile organic compounds, quasi-volatile organic compounds and non-volatile organic compounds at a lower concentration than the conventional soil vapor extraction method, so that the petroleum-based organic compounds are applied to the purification of complex contaminated soil. It is possible.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위한 실시예를 들어 설명하는바, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples for specific description of the present invention, but the present invention is not limited to the following Examples.
[실험준비][Preparation for experiment]
오염되지 않은 토양을 채취하여 오염물로 톨루엔(휘발성), 나프탈렌(준휘발성), 페난트렌(비휘발성)을 각각 292.7ppm, 97.6ppm, 54.0ppm으로 인위적으로 오염시켜 실험을 실시하였다. 실험토양의 유기탄소 함량(TOC)은 0.386%이었다. 이를 이용하여 단순히 증기 추출을 했을 경우(비교예1)와 스팀 주입과 증기 추출을 병행한 경우(비교예2), 스팀주입과 증기추출을 병행한 후 미생물로 후처리한 경우(실시예)로 하여 그 결과를 보았다.Uncontaminated soil was collected and the toluene (volatile), naphthalene (semi-volatile) and phenanthrene (non-volatile) were artificially contaminated with 292.7ppm, 97.6ppm and 54.0ppm, respectively. The organic carbon content (TOC) of the experimental soil was 0.386%. In this case, when steam extraction was carried out by using this (Comparative Example 1) and steam injection and steam extraction were performed in parallel (Comparative Example 2), the steam injection and steam extraction were performed in parallel and then treated with microorganisms (Example). I saw the result.
[오염물의 측정방법][Measurement method for pollutants]
토양을 각 처리방법에 의해 처리한 후 토양시료 10g을 20ml 유리 바이얼에 옮긴 뒤 메탄올 10ml을 주입하고, 2일 동안 분당 9회로 회전 혼합하여 메탄올로 추출하였다. 추출시료는 고성능액체크로마토그래프(HPLC)를 이용하여 추출된 오염물의 농도를 분석하였다. HPLC에 칼럼은 Supelcosil LC-PAH 15cm× 4.6mm(5㎛)를, 감지기는 UV/VIS 254nm를 이용하였다.After the soil was treated by each treatment method, 10g of soil sample was transferred to a 20ml glass vial, 10ml of methanol was injected, and the mixture was extracted with methanol by rotation mixing 9 times per minute for 2 days. The extracted samples were analyzed by using high performance liquid chromatography (HPLC). HPLC used Supelcosil LC-PAH 15 cm × 4.6 mm (5 μm) and UV / VIS 254 nm as the detector.
[비교예1]Comparative Example 1
준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 배출펌프를 이용하여 10분 동안 증기추출한 후 토양 10g을 샘플로 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하고, 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표1에 나타내었다. Put 12g of the contaminated soil into the reactor and steam extraction for 10 minutes using the discharge pump, take 10g of soil as a sample, extract the remaining pollutants and measure the concentration according to the above measurement method. The results of calculating the concentration of the substance are shown in Table 1 below.
[비교예2]Comparative Example 2
준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 스팀발생기를 이용하여 토양 정화기 내부로 스팀을 주입한다. 스팀을 주입하는 동시에 배출펌프를 이용하여 증기추출을 10분 동안 수행한다. 처리 후 토양 10g을 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하고, 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.12 g of the contaminated soil is placed in a reactor and steam is injected into the soil purifier using a steam generator. While steam is injected, steam is extracted for 10 minutes using a discharge pump. After the treatment, 10g of the soil was collected, the concentration of the remaining pollutants was extracted and the concentration was measured according to the measurement method of the above pollutants, and the results of calculating the concentration of the pollutants remaining in the soil are shown in Table 1 below.
[실시예]EXAMPLE
준비된 오염토양 12g을 반응기에 넣고 100℃로 끓은 물에서 발생하는 스팀을 주입하면서 동시에 10분 동안 증기추출한 후 다시 반응기내에 미생물배양액(슈도모나스 속 Pseudomonas sp.)을 토양과 동일한 무게로 주입한 후, 24시간동안 방치하고 미생물 배양액을 제거하여 토양 10g을 샘플로 채취하여 위 오염물의 측정방법에 따라 토양 내 잔류된 오염물질을 추출하여 농도를 측정하였다. 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.12 g of the contaminated soil was put in a reactor and steam was extracted from boiled water at 100 ° C. while steaming for 10 minutes, and then microbial culture liquid (Pseudomonas sp. In Pseudomonas sp.) Was injected into the reactor at the same weight as the soil. After leaving for a period of time, the microbial culture was removed to collect 10 g of soil as a sample, and the concentration of the contaminants remaining in the soil was measured according to the measurement method of the above contaminants. The results of calculating the concentration of contaminants remaining in the soil are shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
상기 첨부한 표1에서 알 수 있듯이 스팀을 주입한 비교예 2에서 휘발성물질인 톨루엔이 98%이상 제거되고 나프탈렌이 약 70%, 페난트렌 약 60%가 제거되는 것을 볼 수 있어 기존의 증기추출공법인 비교예 1에 비해서는 휘발성, 준휘발성, 비휘발성 물질의 제거에 효과적이었다. 그러나 여전히 준휘발성물질과 비휘발성물질의 제거 효과는 미미하였다. 그러나 스팀을 주입한 후 미생물 배양액을 첨가한 실시예의 경우 준휘발성 물질이 90% 이상 제거되고, 비휘발성 물질은 70% 이상 제거되어 휘발성, 준휘발성 및 비휘발성 오염물질이 혼합되어 오염되어 있는 토양 정화에 매우 효과적임을 알 수 있었다.As can be seen in the attached Table 1, in Comparative Example 2 in which steam was injected, volatile toluene was removed by 98% or more, and naphthalene was removed by about 70% and phenanthrene by about 60%. Compared with Comparative Example 1, it was effective in removing volatile, semivolatile, and nonvolatile materials. However, the removal effect of quasi-volatile and non-volatile materials was insignificant. However, in the embodiment in which the microbial culture solution was added after steam injection, more than 90% of the semi-volatile material was removed and more than 70% of the non-volatile material was removed to clean the contaminated soil by mixing volatile, semi-volatile and non-volatile contaminants. Was found to be very effective.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토양 정화 방법에 사용되는 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 1 schematically shows a device used in the soil purification method according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 반응기 2: 스팀발생기 1: reactor 2: steam generator
3: 가열기 4: 미생물배양기3: heater 4: microbial incubator
5 : 다공성분배기 6 : 다공성 여과기 5: porous dispenser 6: porous filter
10 : 기체처리장치 20 : 유수분리조 10: gas treatment device 20: oil and water separation tank
30 : 배출펌프 40 : 기액분리장치30: discharge pump 40: gas-liquid separator
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