UV/H₂O₂를 이용한 염소계 화합물(TCE/PCE)로 오염된 지하수 처리를 위한 연속처리시스템에 관한 연구

Abstract

고도산화처리공정(Advanced Oxidation Processes; AOPs)을 이용한 염소계 유기화합물(TCE/PCE)로 오염된 지하수 복원기법은 처리시간을 단축시키고 오염물을 완전 분해시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. AOPs 중 UV/H₂O₂ 기법은 강력한 산화제인 hydroxyl radical(·OH)의 생성을 촉진하여 오염물을 완전분해하는 메카니즘을 이용한다. 본 연구는 UV/H₂O₂ 기법을 적용한 연속교반탱크반응기(CSTR)를 이용하여 염소계 유기화합물(TCE/PCE)로 복합 오염된 지하수 처리를 위한 최적 처리시간 및 오염용액/H₂O₂ 주입부피비율을 도출하였다. 회분식 반응기를 이용한 실험에서 도출한 처리조건[H₂O₂ 29.4mM(0.1%), UV dose 4.3kWh/L, 반응시간 90min]을 바탕으로 연속교반탱크반응기 3개를 이용하여 처리시간 [6min ~ 90min], 오염용액과 H₂O₂의 주입부피비율 [5:1 ~ 119:1]을 다양하게 적용하여 실험을 수행한 결과, 반응시간 20min, 주입부피비율 119:1의 조건으로 수행하였을 때 TCE, PCE 각각 99.9%, 99.6%로 최적의 분해 효율을 보였으며, 최종잔류농도는 각각 0.036mg/L, 0.087mg/L로 방류수 기준치를 만족하는 결과를 나타내었다. 따라서 염소계 화합물로 오염된 지하수 처리에 있어서 기존의 회분식 반응기보다 연속교반탱크반응기를 이용한 연속처리시스템을 적용하였을 때 경제적이며, 효율적인 처리가 가능할 것으로 판단된다.; Advanced oxidation processes (AOPs) have advantages to reduce the processing time and mineralize contaminants dissolved in groundwater. Recently, remediation techniques for organic contamination in groundwater have been studied, and technology using UV/H₂O₂ is generally accepted as one of the most powerful and reliable alternative for the remediation of groundwater contamination. In this study, UV/H₂O₂ technology generates hydroxyl radical (·OH), known for strong non-selective oxidant, was used to degrade chlorinated solvents (TCE and PCE), and it was expanded to apply continuous stirred tank reactor (CSTR) system (i.e. combinations of three CSTR). The tested parameters for CSTR system were retention time and groundwater/H₂O₂ injection volume ratio. To find optimum parameters for CSTR system, various retention time (6min ~ 90min) and groundwater/H₂O₂ injection volume ratio (5/1 ~ 119/1) were tested. Other conditions for CSTR were adapted from the batch test results, which H₂O₂ and UV dose were 29.4mM(0.1%) and 4.3kWh/L, respectively. Based on the experimental results, the optimum parameters for CSTR system were 20 min for retention time and 119/1 for groundwater/H₂O₂ injection volume ratio. Applying these optimum conditions, chlorinated solvents (TCE and PCE) were removed at 99.9 % and 99.6 %. Moreover, the effluent concentrations of TCE and PCE are 0.036mg/L and 0.087mg/L, respectively, which are satisfied the regulatory level (TCE 0.3mg/L, PCE 0.1mg/L). Consequently, the CSTR system using UV/H₂O₂ technology can achieve high removal efficiency in the event of treatment of groundwater contaminated by chlorinated solvents (TCE and PCE).