초록
대수층에 존재하는 휘발성 오염물질을 제거하는 새로운 공법으로서 Surfactant-enhanced air sparging(SEAS)은 지하수의 표면장력을 감소함으로써 지하수 폭기효율의 증대를 도모한다. 그러나 SEAS기술도 기본적으로 오염물질의 휘발에 의한 물질이동에 의존함으로써 휘발성이 낮은 오염물질의 제거에는 매우 제한적이다. 본 연구는 승온된 조건에서 SEAS기술을 준휘발성 물질인 n-decane에 대하여 적용함으로써 SEAS기술의 확장여부를 시험하였다. 지하수 폭기실험은 내경 5 cm, 길이 80 cm의 1차원 토양(모래)컬럼을 사용하여 실시하였다. 실험은 총 3회 실시하였으며, 상온에서 증류수로 포화된 조건에서 1회, 상온($23^{\circ}C$)에서 음이온계 계면활성제(sodium dodecylbenzene sulfonate, SDBS) 수용액으로 포화된 조건에서 1회(상온 SEAS), 그리고 승온상태($73^{\circ}C$)에서 SDBS수용액으로 포화된 조건에서 1회(승온 SEAS) 실시하였다. 계면활성제가 적용된 경우의 폭기에 의한 공기포화율(57%)은 증류수로 포화된 조건의 공기포화율(10%)보다 높게 측정되었다. 승온 및 상온조건에서의 공기포화율은 거의 차이가 없었으나 n-decane의 제거속도는 현저한 차이를 나타내었다. 토양유출 가스에 포함된 n-decane의 농도는 상온조건에 비하여 승온조건에서 10배 이상 높았으며, 따라서 제거속도도 10배 이상의 차이를 나타내었다. 본 연구 결과에 따라 상온에서 휘발성이 낮으나 수 십도의 온도상승으로 증기압이 획기적으로 늘어날 수 있는 준휘발성 물질에 대하여 SEAS 기술이 효과적으로 응용될 수 있을 것으로 보인다.
Surfactant-enhanced air sparging (SEAS) was developed to suppress the surface tension of groundwater prior to air sparging resulting in higher air saturation and larger contact area between NAPL and gas during air sparging. Larger contacting interface between NAPL and gas means faster mass transfer of contaminants from NAPL to gas phase. This new technique, however, is limited to relatively volatile contaminants because vaporization is its basic mechanism of mass transfer. In this study, SEAS was tested at an elevated temperature for a semi-volatile n-decane, which is expected not to be a good candidate of SEAS application due to its low vapor pressure at ambient temperature. Three sparging experiments were conducted using 1-dimensional column (5 cm id, 80 cm length) packed with sand; (1) ambient temperature ($23^{\circ}C$), column saturated with distilled water, (2) SEAS at ambient temperature ($23^{\circ}C$), for n-decane contaminated sand, (3) SEAS at elevated temperature ($73^{\circ}C$), for n-decane contaminated sand. Higher air saturation was achieved by SEAS compared to that by air sparging without surfactant application. The n-decane removal efficiency of SEAS at elevated temperature was significantly higher(> 10 times) than that of ambient SEAS. The n-decane concentrations in the gas effluent from column during SEAS at $73^{\circ}C$ are found to be 10 times of those measured at ambient temperature. Thus, SEAS technique can be applied for removal of semi-volatile contaminants provided that an appropriate technique for elevating aquifer temperature is available.
