토양환경기술사시험자료집 - 오염확산방지 및 정화기술Ⅱ(23)

※ 지중생물복원공정(In-situ Bioremediation) [생물분해(Biodegradation)]

 

1. 개요

      (1) 지중에 존재하는 미생물을 이용하여 유기성오염물질을 CO2, H2O 같은

           무독한 생성물로 만드는 자연친화적인 원위치(In-situ)처리방식

      (2) 일반적으로 산소, 영양분을 주입하고, 필요시 미생물을 주입하여 유기오염물질을 정화

      (3) 산소, 영양분 주입방법

              1) 오염물 위치가 깊을 경우 : 물에 섞어 주입정 이용하여 주입

              2) 오염물 위치가 낮을 경우 : 물에 섞어 주입관이나 살포장치 이용하여 주입

      (4) 굴착이 불필요하므로 경제적
      (5) 주변건물이나 지장물 등과 무관

      (6) 산소 존재시 : 오염물질은 CO2 , H2O , 미생물세포로 변화(호기성생분해과정)

      (7) 산소 없을 때 : 오염물질은 CO2 , CH4 , H2 등으로 변화(혐기성생분해과정)

      (8) 대부분의 비할로겐지방족, 비할로겐방향족 오염물질 : 호기상태에서 쉽게 분해

      (9) 일부 할로겐지방족, 할로겐방향족 오염물질 : 혐기상태에서 쉽게 분해되는 경우도 있다.

      (10) 할로겐SVOCs(클로로포름, 살충제 등), 무기물질, 방사성물질은 분해가 불가하다.

 

2. 공정원리

       토양 및 지하수에 생존하는 토착미생물의 성장과 재생산을 가속화 하여, 

       불포화지역 및 포화지역에 있는 유기성분의 분해를 촉진하는 원위치(지중처리)정화기술

 

 

3. 처리도

      (1) 토양내

 

      (2) 지하수내 

 

4. 영향인자

오염부지특성	오염물질특성
산소요구인자   * 오염물질의 이론적 산소요구량   * 휴믹물질을 포함한 자연적인      유기물함량  생분해인자   * 미생물군수 및 활성도   * 영양물질의 농도   * 온도   * PH  물질이송인자   * 고유투수계수   * 토양구조   * 수리전도도   * 지하수위   * 용존철함량	* 화학물질의 종류 및 생분해성   * 오염물질의 분포형태   * 농도와 독성   * 생물이용특성      - 용해도      - Koc 및 흡착능

 

 

      (1) 오염물질의 양

      (2) 오염물질의 농도 및 독성

              1) 고농도의 유기화합물 및 중금속은 미생물의 성장 및 재생산을

                  저해하거나 독성으로 작용할 수 있다.

              2) 적정농도

                     - 석유화합물〈 50,000 ppm

                     - 유기용매〈 60,000 ppm

                     - 중금속〈 2,500 ppm

      (3) 생분해성

           ⊙ 난분해성오염물질

               1) 할로겐화 화합물

               2) 분자내에 많은 수의 할로겐원소를 함유하는 화합물

               3) 가지구조가 많은 화합물

               4) 물에 대한 용해도가 낮은 화합물

               5) 원자의 전하차가 큰 화합물

      (4) 흡착성

      (5) 화학적 반응성

      (6) 토양의 형태(성상)

      (7) 토양구조 및 성층(Strafication) : 불포화대에서 공기의 주입과 추출에 영향을 준다.

      (8) 토양의 수리전도도 :  K ≥ 1 × 10-4 Cm/sec의 대수층에서 효과적이다.

      (9) 미생물 : 박테리아, 곰팡이, 조류 (군수기준 : 1,000 CFU/g 건조토양)

      (10) 전자수용체

               1) 미생물의 물질대사는 에너지원으로 탄소가 필요하다.

               2) 전자수용체에 의하여 탄소원이 에너지와 전자를 방출하며 이산화탄소로 산화된다.

      (11) 영양물질 : 무기영양물질(N, P)   C : N : P = 100 :10 :1 ~ 100 :10 : 0.5

      (12) 산화환원전위

      (13) PH : 6~8

      (14) 온도 : 10~45℃

      (15) 수분함량 : 12~30%(무게비)

 

5. 제약조건

      (1) 투수성이 낮은 대수층에서는 적용이 곤란하다.

      (2) 용해도가 낮고 농도가 높은 오염원은 독성이 강해 생물학적 분해가 불가능하다.

      (3) 염분, 중금속, 염소계유기물질은 미생물에 독성을 끼친다.

      (4) 미생물의 성장과 침적에 의해 추출정이 막힐 수 있다(Biofouling).

      (5) 지하수오염이 확산될 가능성이 있다.

      (6) 분해되기 위해서는 미생물과 오염물질의 접촉이 원활해야 한다.

      (7) 온도가 낮으면 생분해속도가 저하된다.

      (8) 점토지층에서는 Channeling 현상으로 분해율이 저하된다.

      (9) 지속적인 유지관리가 필요하다.

 

6. 장점

      (1) 굴착 및 이송 등에 비용이 소요되지 않는다.

      (2) 토양 및 지하수를 동시에 처리할 수 있다.

      (3) 후처리시설이 필요하지 않아 비교적 경제적이다.

 

7. 단점

      (1) 처리시간이 길다.

      (2) 무기물질인 경우 처리시간이 길다.

      (3) 유기물질이라도 난분해성인 경우 분해에 수년이 걸린다.

      (4) 독성 및 이동성이 증가된 중간생성물을 만들어 오염을 확산시키기도 한다.