KR20010088497A - 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과전자수용체의 주입방법 - Google Patents

Abstract

본 기술은 오염토양의 정화기술중 하나인 미생물에 의한 원위치 생분해 처리를 위해 영양분과 전자수용체를 직류전류에 의한 전기장을 이용하여 주입하는 기술이다.

전기장을 이용한 방법은 높은 투수성의 사질토는 물론 낮은 투수성을 가진 점성토에서도 이온이동에 의해 효과적으로 영양분과 전자수용체를 공급할 수 있기 때문에 다양한 토양조건에서 이용될 수 있는 효과적인 기술이다. 본 발명의 특징은 i) pH 조절을 위한 완충용액의 첨가 없이도 양극과 음극의 전해질 용액을 일정속도 이상으로 빠르게 순환함으로써 미생물이 오염지반을 정화하는데 필요한 pH 환경을 유지; ii) 미생물의 과다한 성장에 의한 유로의 막힘현상과 토양 자체에 존재하는 이온의 이동에 의해 더 이상 주입이온이 이동하지 않는 등의 문제를 해결하기 위해 전극의 극성을 교환 ; iii) 토양의 전기전도도를 이용하여 주입이온의 분포를 연속적으로 파악하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 주입방법{Injection of nutrients and TEAs for bioremediation by electrical field method}

본 발명은 유기오염물로 오염된 토양에 존재하는 토착미생물의 분해활동을 활성화시켜 오염토양을 정화하기 위한 방법으로서 전기장을 이용하여 영양분과 전자수용체, 또는 그 밖의 생분해를 활성화시키기 위한 첨가제를 주입하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자연토양의 표층에 존재하는 미생물의 밀도와 종류는 적절한 환경조성으로 분해과정을 유발하기에 충분하다. 그러나 영양분과 전자수용체는 대부분 부족하다. 따라서 원위치 생분해(in-situ bioremediation)의 효과는 전자수용체, 영양분과 그밖에 미생물의 능력, 온도, 제약조건의 존재, 함수비와 같은 환경요소에 따라 다르게 나타난다. 이중 특히 질소화합물과 같은 영양분의 사전처리가 C:N:P(carbon, nitrogen, phosphorous)비를 만족하기 위해 필요하며, 영양분의 정확한 비와 균일한 분포는 효과적인 생분해를 위해서 중요한 요소이다. 또 산소는 호기성 조건에서, 황산염과 질산염 등은 혐기성 조건에서 미생물에 의한 분해의 필수요소로서 전자수용체 역할을 한다. 따라서 오염토양 속으로 이와 같은 생분해를 활성화시키기 위한 첨가물들을 균일하고 효과적으로 주입하는 것은 원위치 생분해의 성과를 결정하는 요소라 할 수 있다.

사질토에 영양분과 전자수용체(호기성을 위한 산소; 혐기성을 위한 nitrate, sulfate, etc.)의 공급은 전통적인 펌핑방법으로도 가능하다. 그러나 세립토에 있어서는 낮은 투수성으로 인해 효과가 낮은 것이 일반적이며, 따라서 세립토의 유기물과 중금속 처리를 목적으로 원위치 생분해를 활성화시키고 지속시키기 위한 새로운 주입기술의 개발이 필요하다. 또한 높은 투수성의 토양에 대해서도 수압에 의해 일단 유로가 발생하면 그 곳으로의 우선적인 흐름에 의해 생분해 처리를 미비하게 만들게 되므로 전기장에 의한 영양분과 전자수용체의 이동은 낮은 투수성의 흙에서는 물론 다양한 토양조건에서 유기물과 중금속의 처리에 유용한 공법이다.

본 발명과 관련된 대표적인 종래 기술은 다음과 같다.

Acar, et al.이 1992년 등록한 특허(미국 특허: 5137608)는 '흙 또는 슬러리에서의 전기화학적 오염정화'이다. 이 발명의 내용은 비활성 전극을 사용하여 흙이나 슬러리로부터 전기화학적으로 오염정화를 실시하며, 양극(+)지역에 물을 공급하는 것을 특징으로 하고 있다. 청구사항으로는 비활성 탄소전극을 사용한 포괄적 정화처리 과정들이 포함되어 있다.

Brodsky와 Ho는 1995년 '오염된 흙의 원위치 정화'와 '불균질한 흙의 원위치 오염정화'의 제목으로 유사한 2개의 특허(미국 특허: 5398756, 5476992)를 등록하였다. 먼저 '오염된 흙의 원위치 정화'는 오염된 흙 사이에 적어도 하나이상의 액체 투수영역을 형성시켜 전압차에 의한 물의 흐름인 전기삼투에 의해 오염물을 제거하는 것이 주요 내용이다. 주요 청구사항은 액체 투수영역의 형성과 다양한 첨가제의 주입이다. '불균질한 흙의 원위치 오염정화'는 이전의 것과 유사한 내용과 방법을 제시하고 있으나 전기삼투와 함께 동수경사를 흙에 적용하여 동수흐름을 유발시킨다는 것에 차이를 두고있다. 또한 동수경사를 주기적으로 방향을 바꿔서 적용하고, 전기삼투 흐름 방향을 역전시키는 기술도 조합하여 적용할 수 있다. 청구사항에는 이방성 흙에 동수경사를 적용, 동수경사와 전기삼투흐름의 주기적 교환이 포함되어있으며, 국내에서도 '오염된 이성분 토양의 원지 구제'(등록번호: 10-0193917)란 제목으로 동일하게 특허 등록되어있다.

Marks et al.이 1995년 등록한 특허(미국 특허: 5458747)는 '위해한 혼합폐기물로 오염된 흙의 원위치 생분해-동전기적 정화'이다. 이 발명의 내용은 혼합폐기물로 오염된 토양에서 동전기적 방법에 의해 생분해를 활성화시켜 유기오염물을 정화한 후 산전선(acid front)을 이동시켜 중금속을 정화하는 방법이다. 주요 청구사항에는 pH 조절을 위해 다양한 완충용액을 첨가하는 것을 포함하여 일반적인 동전기 처리과정의 내용을 청구하였다.

Clarke et al.이 1998년 등록한 특허(미국 특허: 5846393)는 '전기화학적으로 활성화된 유기오염물의 분해'이다. 이 발명은 비휘발성 유기 오염물, 이온성 오염물, 휘발성 유기화합물을 처리하기 위해 입자성 물질로 채워진 케이싱을 전극으로 사용하여 전기화학적으로 생분해를 촉진시키고, 전기화학적으로 이온성 오염물을 제거하며, 진공을 적용하여 휘발되는 휘발성 유기오염물을 전기화학적으로 제거하는 것을 내용으로 한다. 청구사항에는 동전기적방법에 의한 영양분과 미생물의 주입, 진공을 이용한 휘발성 화합물의 제거, 전해질 용액을 집수하여 오염물의 제거와 다양한 처리조건에 적합하게 재처리, 염의 용해와 침전을 위해 전극의 극성을 교환하는 것 등이 포함되어있다.

토양의 유기오염물을 미생물에 의한 분해를 활성화시켜 제거하기 위해서 전기장을 이용한 영양분과 전자수용체의 주입방법은 실제 현장에서 그 적용성에 다음과 같은 문제점을 보이고 있다.

첫째는 주입방법의 복잡성이다. 기존의 방법은 생물학적 처리를 위해 요구되는 범위인 pH 5.5-8.5의 조건을 만족하지 못했으나 Acar(1997)가 제시한 양방향 주입방법은 양극(+) 수조에 수산화암모늄(NH₄OH)과 음극(-)수조에 황산(H₂SO₄)을 사용하여 조절한다. 구체적으로 설명하면 양극(+)의 전기분해반응의 결과로 발생한 H₃O⁺이온(co-ions)을 pH 조절펌프를 경유해서 조절수조 속으로 공급되는 수산화암모늄의 OH^-기로 중화시킨다. 또한 음극(-)의 전기분해반응 결과로 발생한 OH^-이온(co-ions)은 황산의 H⁺기로 중화시킨다. 이와 같은 과정을 통하여 양극(+)에서는 암모늄이온이 주입되고 음극(-)에서는 황산염 이온이 주입된다. 그러나 상기한 방법으로 pH를 조절한 주입방법은 매우 복잡해 현장적용에 있어 문제가 된다.

둘째는 조절방법의 단점이다. Electorowicz, M. et al.(1996)은 암모늄질소를 전기장에 의한 주입기술을 이용해 농도 13,000mg/L, 1,000 mg/L, 100mg/L로 주입하였다. 그러나 생분해 처리를 위한 pH조건은 유지하지 못하였다. 1997년 Acar는 양극(+)과 음극(-)의 전기분해 결과 발생하는 수소이온과 수산화이온을 중화시키기 위해 양극(+)에 수산화암모니움(NH₄OH), 음극(-)에 황산(H₂SO₄)을 주입하였으나 주입속도와 농도분포에 큰 영향을 미치는 주입농도 조절은 실시하지 못하였다. 따라서 pH조절과 농도조절을 동시에 효과적으로 제어할 수 있는 방법이 요구된다.

셋째는 흙에 존재하는 자체의 이온성분과 높은 유기물 함량, 과다한 미생물 성장으로 발생하는 생물학적 막힘현상(Biofouling) 등에 의한 불균등한 주입분포이다. Acar et al.(1997)은 전기장을 이용해 영양분과 전자수용체의 주입 시 발생하는 불균등한 영양분과 전자수용체 분포의 원인으로 흙 자체에 존재하는 이온성분의 이동문제를 제시하였다. 예를 들면 시료 내부에 존재하는 염화물 이온은 양극(+)으로 이동하여 양극(+)주위에서 이온의 전도도를 증가시키고 국부적인 전하평형의 조건을 맞추어 음극(-)에서 유입된 황산염 이온은 양극(+)부로 더 이상 이동하지 못한다. 또한 Rabbi et al.(2000)은 이온주입과정 중 미생물의 과다한 성장으로 유로가 막혀 전기전도도가 낮아지는 생물학적 막힘현상(Biofouling)을 점성토 지반에서의 이온주입에 중요한 문제점으로 제시하였다.

본 발명에서는 상기 문제를 해결하며, 더욱 빠르고 균등한 주입방법을 제안하는데 그 목적이 있다.

첫째는 양극(+)과 음극(-)의 전해질을 일정속도 이상으로 빠르게 순환시킴으로써양극(+)에서 발생하는 H⁺이온과 음극(-)에서 발생하는 OH^-이온을 상호 중화시켜 pH를 유지하는 유체순환방법의 발명이다.

둘째는 흙 자체에 존재하는 이온과 과다한 미생물 성장에 의한 불균등한 주입문제를 해결하기 위한 전극교환방법의 발명이다. 이 두 방법을 결합하여 pH조절문제, 불균등한 이온주입문제, 시스템의 복잡성문제를 해결할 수 있는 전기장에 의한 주입방법을 개발하는데 그 목적이 있다.

셋째는 주입되는 이온의 분포와 최종분포를 파악하기 위한 방법으로 토양의 위치별 전기전도도를 측정하여 이온의 주입분포를 연속적으로 파악하는 것이다.

도면 1은 본 발명에 의한 현장적용의 개략도

도면 2는 본 발명에 사용된 실험장치의 개략도

도면 3은 실시 예 1에서 전극수조의 pH 변화

도면 4는 실시 예 3에서 카올린에 대한 이온분포와 전기전도도의 상관성

도면 5는 실시 예 3에서 모래에 대한 이온분포와 전기전도도의 상관성

본 발명에서 제시한 주입방법의 구성 및 작용을 도면 1에 의하여 구체적으로 설명하기로 한다.

전기장에 의한 영양분과 전자수용체의 주입방법은 오염토양 내에 전극(4, 5)과 약 pH 7의 값을 가진 영양분과 전자수용체 용액(9)이 들어가는 케이싱(6, 7)을 삽입하는 것으로 시작된다. 여기서 음극의 케이싱(7)은 오염물의 유출이 다량 예상될 경우 오염물의 물리·화학적 또는 생물학적 처리장치를 결합하여 설치한다. 전극 케이싱(6, 7)의 주입이온(9)은 전기장에 의한 이온 주입 이전에 조성되어 혼합기(8)에서 영양분, 전자수용체, 그 밖의 첨가제 모두 이온상태로 만든다. 기존의 일반적pH 유지방법인 완충용액의 사용 없이 본 방법은 순환펌프(1)를 이용해 물의 전기분해에 의해 발생하는 양극의 H⁺와 음극의 OH^-를 전극의 전해질 용액을 일정속도 이상으로 순환시킴으로써 제거하며, 이를 위해 전류의 적용 이전에 펌프(1)의 최소 순환속도를 결정한다. 이후 직류전원공급장치(2)를 통해 전압차를 형성시켜 주입하려는 이온의 극성에 의해 이온이동시킨다. 주입기간 동안 이온의 주입분포를 파악하기 위해 전기전도도의 변화를 전기전도도 측정장치(3)를 통해 측정한다.

주입과정동안 미생물의 과다한 성장을 제어하기 위한 목적과 주입이온의 균등한 주입을 저해하는 흙 자체에 존재하는 이온의 불균등한 분포를 막기 위해 전극의 극성을 1회 이상 교환한다.

이온주입의 성공여부를 판단하기 위하여 농도 변화를 알고자하는 경우와 적절한 교환시점의 선택을 원하는 경우 실내실험에서는 주입 후 시료분석을 통해 이온분포를 파악하고 있지만 현장 적용 시에는 이온의 주입분포를 간편하게 파악할 수 없으므로 토양에 위치별로 삽입한 전기전도도 측정장치(3)를 이용하여 주입과 동시에 이온의 주입분포를 별도의 과정 없이 연속적으로 파악한다.

이하 실시 예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1 > 전해질용액의 빠른 상호순환에 의한 pH 영향

실험에 사용한 흙은 통일분류법상 CL로 분류되는 하동산 카올린이며(표 1 참조), 실험방법은 도면 2의 실험장치에 의하여 설명하기로 한다.

도면 2와 같이 흙이 들어있는 길이 48cm, 지름 8cm의 원통형 셀(13) 양쪽 극에 pH조절을 위해 각각 1L 정도의 전해질이 들어가는 전극수조(14, 15)를 설치하였다. 전극수조(14, 15)에는 전기삼투에 의한 유량을 체크하기 위해 집수실린더(16)를 설치하였고, 동수경사에 의한 흐름을 방지하기 위해 일정한 수위를 유지시키는 버블튜브(17)를 설치하였다. 주입이온(20)은 수산화암모늄과 황산을 혼합기(18)를 이용해 섞어 암모늄이온(영양분)과 황산염이온(전자수용체)으로 제조하였고, pH 메타를 이용해 약 pH 7의 값으로 보정하였다. 전해질로 수조를 채운 후 전원공급장치(11)로부터 직류전류를 공급하고 연동펌프(10)를 이용해 빠른 속도로 상호 순환시켜 양극수조의 H⁺와 음극수조의 OH^-를 중화할 수 있도록 하였다.

표 2에 제시한 실험조건 중 초기농도는 일반적인 디젤오염의 범위를 고려하여 최대치(실험1)와 최소치(실험2)를 설정하였고, 전해질용액의 빠른 순환에 의한 pH 변화를 비교하기 위하여 실험1의 조건과 동일한 조건에서 전해질용액을 순환시키지 않았다. 예비실험을 통해 결정한 pH가 유지되는 최소의 순환속도는 적용한 카올린에서 40ml/min이었으며, 본 실험에서는 최소값을 사용하였다.

도면 3은 실험1에서의 양극수조(14)와 음극수조(15)의 pH변화를 나타내었다. 양극수조(14)의 pH는 순환하지 않은 실험3의 경우 최초 측정경과시간인 2시간 후 급격히 pH 3.5까지 하강하였고, 음극수조(15)의 pH는 조절하지 않은 경우 28시간 이후에 pH 11까지 상승하였다. 그러나 40ml/min의 빠른 속도로 순환을 실시한 실험1과 실험2에 대해서는 대략적으로 pH 5.5-8.5의 범위에 포함되었다. 표 3에 제시한 카올린의 pH 변화는 초기 pH 7.4에서 실험 종료 후에는 H⁺이온의 영향으로 실험1의 일부 양극(+) 부위에서 하강하였으나 pH 5.5 이상으로 시료의 pH 유지조건을 모두 만족하였다. 순환을 실시하지 않은 실험3의 경우 pH 5.3과 pH 8.9까지 변화하였다.

결국 완충액의 사용 없이 양극(+)과 음극(-)의 전해질을 빠르게 순환함으로써 생분해에 필요한 pH조건이 모두 유지되었다. 개발된 방법의 pH 유지는 화학용액의 사용을 줄여 환경적일 뿐만 아니라 정화비용의 감소도 예상된다.

(표 1) 실시 예1 - 실시 예3에 사용된 흙의 주요 특성

카올린	초기함수비(%)	액성한계(%)	소성지수(%)	비중	#200체 통과중량 (%)	초기 pH	USCS에 의한 분류
	48	38.3	10.5	2.5	98.6	7.4	CL
모래	초기함수비 (%)	유효입경(D10)	균등계수(Cu)	비중	건조단위중량(g/cm3)	초기 pH	USCS에 의한 분류
	20	0.12	1.25	2.6	1.5	9.4	SP

(표 2) 실시 예 1의 실험조건

실험번호	흙의 종류	주입농도(mg/L)	pH 조절	실험기간(일)	전압(V)
		수산화암모늄			황산
실험1	카올린	3200	480	순환	17	60
실험2		1600	240	순환
실험3		3200	480	비순환

(표 3) 실시 예 1의 pH 변화

실험번호	양극으로부터 정규화한 거리(x/L)에서의 pH
	양극수조	0.08	0.25	0.42	0.58	0.75	0.92	음극수조
실험1(순환)	6.1	6.1	7.3	7.4	7.3	7.3	7.4	6.2
실험2(순환)	6.6	7.2	7.4	7.4	7.3	7.4	7.4	6.8
실험3(비순환)	2.7	5.3	7	7.2	7.4	7.6	8.9	11

< 실시예 2 > 전극의 극성교환의 적용

다양한 토질조건을 구현하기 위해 실험에 사용한 흙은 점성토인 하동산 카올린과 조립질의 모래이다(표 1 참조).

실험조건은 전극의 극성교환의 영향을 살펴보기 위하여 카올린과 모래에서 동일한 조건으로 전극의 극성을 교환한 경우와 교환하지 않은 경우로 설정하였다(표 4 참조).

표 5의 실험4와 실험5로부터 카올린의 경우 전극교환 후의 이온주입분포는 교환 전양극부(14)의 암모늄이온 농도가 낮은 것으로 보아 교환전 이온주입과의 상관성은 미비한 것으로 판단된다. 또한 교환 후 암모늄이온이 주입된 교환 전 음극부(15)의 이온주입분포가 불균일한 것으로 판단하여 이온의 주입분포는 주입시간에 크게 의존하는 것으로 고려된다. 이로부터 교환 전 양극(14)에서 미생물에 의한 분해가 과다하게 발생하고 그에 의해 이온주입에 좋지 않은 영향을 준다고 하여도 일정기간 후 전극을 교환함으로써 교환 전 양극(14)에서의 영양분은 유출되고, 교환 전 음극(15)으로 영양분이 주입되어 균일한 미생물의 분해와 균일한 이온의 주입을 유도할 수 있다.

모래에 대한 실험6과 실험 7의 주입분포를 살펴보면 전극의 극성교환을 실시함으로써 약 6일의 짧은 기간 내에 암모늄이온이 균등하게 주입되었다. 이로부터 모래에서 암모늄이온은 빠르게 이온이 주입되고, 그 이상의 주입은 오히려 시료 내 주입이온의 불균등을 초래하는 것으로 판단된다. 따라서 암모늄이온의 경우 모래에서는 짧은 시간간격으로 전극의 극성을 교환하는 것이 더욱 적절할 것이다.

표 6에는 전극의 극성을 교환한 경우와 교환을 실시하지 않은 경우의 황산염 분포를 비교· 제시하였다. 카올린에서는 다소 주입기간이 짧아 균등한 주입분포를 보이지는 않았고 모래에서는 효과적인 결과를 보였다. 하지만 모두 전극의 극성교환에 의해 반대방향으로의 주입이 원활히 이루어졌다.

표 7에서는 시료 내 이온의 불균등한 분포는 주입이온의 불균등을 초래하므로 이에 대하여 전극교환의 영향을 살펴보기 위해 하동산 카올린이 가장 많이 함유하고 있는 칼슘과 마그네슘이온의 전기장에 의한 이동을 이온주입 전과 최종 이온주입 후의 분포로 비교하였다. 표 7로부터 전극의 극성교환에 의해 시료 내의 칼슘과 마그네슘은 더욱 균일하게 분포됨을 알 수 있다.

따라서 미생물의 과다한 성장을 방지하기 위한 방법과 시료 내 이온의 이동에 의해 불균등하게 이온이 주입되는 것에 대한 해결방법으로 전극의 극성교환은 효과를 나타내었다.

(표 4) 실시 예 2의 실험조건

실험번호	흙의 종류	초기농도(mg/L)	pH조절	전극교환	실험기간(일)	교환시점(일)	전압(V)
		수산화암모늄					황산
실험4	카올린	3200	480	순환	비실시	17		60
실험5	카올린	3200	480	순환	실시	17	8
실험6	모래	3200	480	순환	비실시	17
실험7	모래	3200	480	순환	실시	13	7

(표 5) 실시 예 2의 암모늄이온 농도

실험번호	초기 양극으로부터 정규화한 거리(x/L)에서의암모늄 농도(mg/L)
	0.08	0.25	0.42	0.58	0.75	0.92
실험4(카올린)	422	579	510.5	291.6	72.8	81.6
실험5(카올린, 전극교환)	100.2	19.6	38.9	58.1	228.7	382.3
실험6(모래)	87.9	138.2	151.4	227	301.4	129.9
실험7(모래, 전극교환)	71.5	80.4	75.5	70.6	79.3	71.6

(표 6) 실시 예 2의 황산염이온 농도

실험번호	초기 양극으로부터 정규화한 거리(x/L)에서의황산염 농도(mg/L)
	0.08	0.25	0.42	0.58	0.75	0.92
실험4(카올린)	244	254	262	281.5	301	309
실험5(카올린, 전극교환)	221.3	187.1	150.1	113.1	77.6	66.1
실험6(모래)	46.5	46.3	45.3	47.3	49.4	51.1
실험7(모래, 전극교환)	22.5	28.1	21.3	14.5	26.1	25.1

(표 7) 실시 예 2의 시료 내 이온의 이동

실험번호	이온종류	초기 양극으로부터 정규화한 거리(x/L)에서의이온농도(mg/L)
		0.08	0.25	0.42	0.58	0.75	0.92
	Ca2+	초기농도: 1337
실험4(카올린)	Ca2+	546.4	254	262	281.5	301	309
실험5(카올린, 전극교환)	Ca2+	221.3	187.1	150.1	113.1	77.6	66.1
	Mg2+	초기농도: 50
실험4(카올린)	Mg2+	22.2	29	38	44	48	51
실험5(카올린, 전극교환)	Mg2+	54.1	54.2	45	35.5	45	54.2

< 실시예3 > 전기전도도와 주입이온의 상관성

이온의 주입분포를 파악할 수 있는 방법으로 토양의 전기전도도를 이용하기 위하여 최종 황산염이온의 분포와 전기전도도의 상관성을 제시하였다.

시료에 따라서 살펴보면 도면 4에서 카올린시료의 경우는 균열과 건조현상, 전기장의 세기, 초기 전도도 차이 등으로 인해 양극(+)과 음극(-)근처에서 낮은 전기전도도를 보이지만 전기전도도의 분포형상은 이온의 최종분포와 유사하게 나타나 매우 높은 상관성을 보인다.

도면 5에 제시한 모래시료의 경우 이온의 균일한 주입분포와 함께 전기전도도 역시 시료 전체에 걸쳐 유사하게 나타나며 매우 높은 상관성을 보인다. 또한 시료의 전도도가 낮은 모래의 경우 실험10과 실험11의 전기전도도 차가 약 2배로 주입이온의 간접적인 농도까지 판단이 가능하다.

(표 8) 실시 예 3의 실험조건

실험번호	흙의 종류	초기농도(mg/L)	pH 조절	전극교환	실험기간(일)	전압(V)
		수산화암모늄				황산
실험8	카올린	3200	480	순환	실시	17	60
실험9	카올린	1600	240	순환	실시
실험10	모래	3200	480	순환	실시	13
실험11	모래	1600	240	순환	실시

본 발명은 유기오염물로 오염된 토양에 환경적인 생분해기법을 적용함에 직류 전기장을 이용하여 이온을 주입하는 것으로서 다양한 토양조건에서 토양의 굴착 없이 원위치에서 빠르게 정화할 수 있어 효과적이면서도 오염토양의 복원비용을 크게 감소시킨다. 특별히 도심의 공장부지, 주유소, 지하저장탱크, 군부대 등지에서 환경의 교란 없이 간편하게 정화할 수 있는 방법을 제공한다.

Claims (8)

1. 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급은 다음의 단계로 구성된다.

   a) 전극이 포함된 케이싱을 토양에 삽입하는 단계

   b) 약 pH 7의 영양분과 전자수용체 용액을 케이싱에 채우는 단계

   c) pH의 유지를 위해 기 결정된 펌프의 순환속도를 적용하거나 전류를 적용한 후 pH의 변화를 측정하며 순환속도를 결정하는 단계

   d) 직류전류를 공급하여 이온이동에 의해 이온상태인 영양분과 전자수용체, 그 밖의 생분해를 활성화시키기 위한 첨가제를 전압차에 의해 이동시키는 단계

   e) 계속적으로 전해질용액을 공급하는 단계
2. 제1항에 있어서, 미생물의 과다한 성장에 의한 막힘현상을 방지하기 위해 그리고 흙 자체에 존재하는 이온의 이동에 의해 주입이온이 불균등하게 분포되는 것을 방지하기 위해 주입과정 중 1회 이상 전극의 극성을 교환하는 방법을 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.
3. 제1항에 있어서, 생분해를 활성화시킬 목적으로 박테리아를 이온주입 전후 또는 이온주입과 동시에 주입하는 것을 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.
4. 제1항에 있어서, 전기장에 의해 오염물이 유출되는 경우 순환되는 전해질 용액의 정화처리를 목적으로 음극의 케이싱 내에 물리·화학적 또는 생물학적 처리장치의 추가적인 설치를 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.
5. 제1항에 있어서, 주입되는 이온의 분포와 최종분포를 파악하기 위한 방법으로 토양에 위치별 전기전도도 측정장치를 설치하고 이로부터 전기전도도의 분포를 측정하여 이온의 위치별 주입분포를 주입과 동시에 연속적으로 파악하는 방법을 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.
6. 제1항에 있어서, pH의 조절을 위한 펌프의 순환속도는 전해질 용액 1L 당 10ml/min - 10000ml/min의 범위인 것을 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.
7. 제1항에 있어서, 사용되는 주입용액은 황산, 수산화암모늄, 질산암모늄, 아세트산, 질산 중에서 하나 또는 두 개의 조합임을 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.
8. 제5항에 있어서, 전기전도도 측정침의 재질은 구리, 스테인레스강, 철, 백금, 탄소 등 전기적 도체임을 특징으로 하는 전기장에 의한 오염토양의 생분해에 이용되는 영양분과 전자수용체의 공급방법.