계면활성제를 이용한 xylene 오염 부지 원위치 토양세정법 정화 실증시험

Abstract

Xylene으로 오염된 부지에 계면활성제 용액을 이용한 원위치 토양세정법의 설계인자 및 최적 운전조건을 규명하고자, 계면활성제 종류와 농도를 결정하기 위한 실내 및 현장 실증시험을 실시하였다. 세 종류의 계면활성제를 선택하여 xylene의 정화효율을 평가하고, 최적의 xylene 제거 조건을 도출하기 위한 배치실험과 칼럼실험을 실시하였다. 배치실험 결과, 0.1 % 계면활성제 용액 농도에서 xylene의 제거효율이 57.9 % 로 가장 높게 나타났고, 세 종류의 계면활성제 중 CMC가 가장 낮은 TW 80 계면활성제 용액을 선정하였다. 칼럼실험 결과, 0.1 % TW 80 계면활성제 용액을 이용한 2 pore volume 세정만으로 토양 내 xylene 농도는 토양오염 우려기준(45 mg/kg)이하인 9.7 mg/kg로 감소하였고, 1 pore volume만의 세정으로 약 80 %의 높은 제거 효율을 나타내었다. 현장 실증시험 지역은 경기 시흥시에 위치한 유류 오염부지 내 5 m × 5 m × 3 m 규모(총 75 m3)의 xylene 오염지역으로, 사질과 미사질이 혼합되어 나타나는 평균 수리전도도가 9.1 × 10-4 cm/sec인 불균질 토양으로 이루어져 있다. 현장 실증시험 부지를 대상으로 계면활성제 용액 세정 전후 지하수만으로 약 2,000 L 를 주입하였고, 실증시험 기간 동안 지하수에 0.1 ~ 0.2 % 비이온 계면활성제(TW 80) 혼합한 세정 용액 7,800 L를 주입하였다. 총 세 개의 주입정을 이용하여 일정한 속도로 하루 평균 9시간 연속 주입하였고, 세 개의 채수정으로 추출하였다. 일정한 시간(2시간 ~ 2시간 30분) 간격으로 채수정으로부터 채수한 용액을 분석한 결과, 세 개의 채수정에서 각각 다른 xylene 농도를 나타내었다. SHMW-1 채수정에서는 0.0 mg/kg에서 8.67 mg/kg으로 약간 증가하였고, SHMW-2, 3 채수정에서는 각각 57.28 mg/kg, 67.61 mg/kg에서 18.79 mg/kg, 17.44 mg/kg으로 크게 감소하였다. 특히 SHMW-2, 3 채수정은 각각 초기 xylene 농도의 67 %, 74 % 까지 감소하였고, 현장 실증시험 부지 내 xylene은 1 pore volume의 세정에 의해서 총 332.5 g이 제거되었다. 주입정과 채수정 사이 거리가 2.5 m 떨어져 토양의 불균질성으로 인해 채수액의 xylene 농도가 다르게 나타났음에도 불구하고, 지하수 흐름이 좋은 방향으로 정화가 잘됨을 알 수 있었다. 본 실증시험 결과로부터 계면활성제를 이용한 토양세정법의 효율은 71 %로 나타났으며, 실험결과로부터 xylene으로 오염된 부지를 0.1 % TW 80 계면활성제 용액 1 pore volume으로 세정한다면 70 % 이상의 제거 효율을 가져올 수 있을 것으로 판단되었다.

주제어 : 비이온 계면활성제, TW 80, 원위치 토양세정법, xylene, 지하수정화