한국지하수토양환경학회 춘계학술발표회 2013년 4월 11일-12일 한화리조트 제주
분산형 DNAPL 처리를 위한 CSTR 산화·환원공정 화학적 시스템 구축
조영훈․도시현․김한솔․공성호
*한양대학교 화학공학과
*
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Abstract / 요 약 문
본 연구는 분산형 DNAPL (Dense Non-Aqueous Phase Liquid) 처리를 위한 CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) 산화·환원공정 화학적 시스템 구축 및 경제적이고, 효율적인 최적 운전 인자를 확보하는 것이다.
오염부지 내 DNAPL 분포 및 농도 분석을 기초하여, CSTR 산화·환원공정 최적 운전을 제시 할 수 있는 실험을 수행하였으며, DNAPL (e.g. PCE, TCE 사염화탄소, 클로로포름) 처리 평가는 분해 효율 90 % 이상 및 방류수 (PCE 0.01 mg/L; TCE 0.03 mg/L; 사염화탄소 0.04 mg/L; 클로로포름 0.8 mg/L) 기준 만족을 평가하였다. 과황 산 (persulfate) 20 mM, 에탄올 (ethanol) 10 mM, 체류시간 15 min 운전 조건에서 DNAPL (지하수에 오염된 조 건) 최대 처리 가능한 농도는 PCE 10 mg/L, TCE 10 mg/L, 사염화탄소 0.5 mg/L, 클로로포름 1 mg/L로 도출되 었으며, 처리수 내 잔존하는 산화제 (과황산) 농도는 7.5 mM이며, pH는 산성 (pH 2.4)으로 나타났다. 추후, 처리 수 (DNAPL 지하수) 변화에 대한 평가 및 DNAPL 부지 특성을 고려한 다양한 운전 조건을 제시할 것이다.
key words : 분산형 DNAPL, CSTR, 산화·환원, 과황산, 에탄올
본 실험에 사용된 오염용액 제조 및 저장은 2.8 L stainless 재질의 반응기를 이용하였고, CSTR 산화·환원 공정 시스템은 오염시킨 지하수가 들어있는 두 개의 0.8 L 반응기를 직렬로 연결하였으며, 오염용액과 산화제 (과황산), 환원유도제 (에탄올)의 주입은 정량펌프(Masterflex, Cole Parmer instrument company)를 사용하여 일정 양(mL)이 주입되도록 하였다 (Fig. 1.). 주입속도는 오염 용액 48 mL/min, 과황산 5.2 mL/min, 에탄올 5.8 mL/min 이며, DNAPL (PCE, TCE, 사염화탄소 (CT), 클로로포름 (CT))은 헥산을 이용하여 액-액 추출하 였으며, GC-ECD (6890 N)을 이용하여 분석하였다.
DNAPL (PCE, TCE, 사염화탄소 (CT), 클로로포름 (CT)) 분해 결과는 Fig. 2.에 나타내었다. PCE와 TCE는
산화공정 (1
streactor)에서 99 % 이상의 분해 효율을 보였으며, 사염화탄소는 에탄올 주입에 의한 환원공정
(2
ndreactor)에서 효과적으로 분해됨을 알 수 있었다. 클로로포름은 산화공정에서 효과적일뿐만 아니라 환원공
정에서도 분해 가능성을 나타내었다. Table 1.은 DNAPL 초기 농도 조건에 따른 분해 효율 및 처리수 농도
결과를 보여주고 있다. PCE 10, TCE 10 사염화탄소 0.5, 클로로포름 1 mg/L DNAPL 조건에서 과황산 20
mM, 에탄올 10 mM 적용되었을 경우 지하수 처리수 기준에 만족하는 결과를 보였다 (PCE 0.01 mg/L; TCE
0.03 mg/L; 사염화탄소 0.04 mg/L; 클로로포름 0.8 mg/L 이하). 최종 pH는 2.4로 후단에 pH 조절조가 필요하며,
앞으로 수행될 연구로 DNAPL 부지 특성에 따른 CSTR 산화·환원공정 적용성 검토 및 처리수 (DNAPL 지하수)
변화에 대한 영향을 고찰 할 것이다.
Time(min)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
C /C
00.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
PCE TCE CT
CF
1
streactor
2
ndreactor
에탄올
