토양 증기 추출

Soil vapor extraction

토양 증기 추출(SVE)은 바도스 구역(불포화) 토양에서 휘발성 오염물질의 현장 교정을 위한 물리적 처리 과정이다(EPA, 2012).SVE(현장 토양 환기 또는 진공 추출이라고도 함)는 고체(흡착) 및 액체(수성 또는 비수성) 상으로부터 기체 상으로의 오염물질의 질량 전달에 기초하며, 이후 추출 유정에서 기상 오염을 수집한다.기체상(및 모든 응축 액체상)에서 추출된 오염 물질 질량은 지상 시스템에서 처리됩니다.본질적으로 SVE는 지하수 교정조치를 위한 펌프 앤 트리트 기술에 해당하는 VADOS 구역이다.SVE는 다양한 염소화 용제 및 탄화수소를 포함하여 헨리의 법칙 상수가 높은 오염 물질에 특히 적합합니다.SVE는 충분히 입증되고 성숙한 교정 기술이며[1][2][3][4][5][6][7] 미국 환경보호청(EPA)에 의해 추정 [8][9][10]치료제로 식별되었습니다.

SVE 설정

토양증기 추출정비기술은 진공 블로어와 추출 웰을 이용해 지하를 통해 가스 흐름을 유도해 오염된 토양 증기를 채취해 지상 처리한다.SVE 시스템은 천연 경로를 통한 가스 유입에 의존하거나 가스 유입(강제 또는 자연)을 위해 특정 유정을 설치할 수 있습니다.토양 가스의 진공 추출은 부지를 가로질러 가스 흐름을 유도하여 수성(토양 수분), 비수성(순상), 고체(토양) 상에서의 기체 상으로의 질량 전달 구동력을 증가시킵니다.따라서 현장을 통과하는 공기 흐름이 중요한 측면이지만 토양 수분과 지표면 이질성(즉, 저투과성 재료와 고투과성 재료의 혼합)으로 인해 일부 구역에서 가스 흐름이 줄어들 수 있습니다.모니터링된 자연 감쇠의 강화와 같은 일부 상황에서는 기압 펌핑에 의존하는 수동 SVE 시스템이 [11][12]사용될 수 있다.

바도스 구역 정비를 위한 기초토양증기추출시스템 개념도

SVE에는 vadose 존의 복구 테크놀로지로서 몇 가지 이점이 있습니다.이 시스템은 표준 웰과 기성 장비(블로워, 계측기, 증기 처리 등)를 사용하여 구현할 수 있습니다.또한 SVE는 현장 교란 최소로 구현될 수 있으며, 주로 우물 설치와 최소한의 지상 장비가 수반된다.오염의 성격과 지표면 지질에 따라 SVE는 합리적인 비용으로 대량의 토양을 처리할 수 있다.

SVE 시스템에 의해 추출되는 토양 가스(증기)는 일반적으로 환경으로 배출되기 전에 처리가 필요하다.위의 처리 방법은 주로 가스 흐름을 위한 것이지만, 액체의 응축은 관리해야 합니다(특정 경우에 따라서는 바람직할 수도 있습니다).치료 기술의 다양한 지상 treatment[13]을 그리고 열 파괴(예:직접적인 불꽃 열 산화, 촉매 oxidizers), 흡착(예를 들어, 과립 활성 탄소, zeolites, 중합체), biofiltration,non-thermal 플라즈마 파괴,photolytic/photocatalytic 파괴, 멤브레인 분리, 가스는 포함한다 이용할 수 있다.그렇게리션, 증기 응축.가장 일반적으로 적용되는 지상 처리 기술은 열산화 및 입상 활성탄 흡착입니다.특정 지상 처리 기술의 선택은 오염 물질, 오프 가스의 농도, 처리량 및 경제적 고려 사항에 따라 달라집니다.

SVE의 유효성

SVE의 효과, 즉 질량 제거 속도와 정도는 기상으로의 오염 물질 질량 전달에 영향을 미치는 여러 요인에 따라 달라집니다.SVE의 효과는 지표면의 오염 물질 특성(예: 헨리의 법칙 상수, 증기 압력, 비등점, 흡착 계수), 지표면 온도, 바도스 구역 토양 특성(예: 토양 입자 크기, 토양 수분 함량, 토양 투과성, 토양 탄소 함량), 지표면 이질성 및 공기 흐름의 함수이다.강제력(압력 구배).예를 들어, 높은 투과성과 낮은 탄소 함량(즉, 낮은/불활성 흡착)을 가진 균질 모래에서 휘발성이 높은 오염물질(트리클로로에테네 등)의 잔류량은 SVE로 쉽게 처리할 수 있다.이와는 대조적으로 잔류 나프탈렌을 포함하는 하나 이상의 점토층이 있는 이종 바도스 구역은 더 긴 처리 시간 및/또는 SVE 향상을 필요로 한다.SVE 유효성 문제에는 공기 흐름이 낮은 오염 구역(즉, 낮은 투과성 구역 또는 높은 수분 함량의 구역) 및/또는 낮은 휘발성(또는 높은 흡착)에서 발생하는 미행 및 반동이 포함된다.미국 에너지부 현장의 최근 연구에서는 지표면의 레이어링 및 저투과성 구역과 이러한 구역이 [14][15]SVE 운영에 어떻게 영향을 미치는지 조사했다.

SVE의 확장

SVE의 효율성을 개선하기 위한 개선사항에는 방향 시추, 공압 및 유압 파쇄 및 열 강화(예: 열풍 또는 증기 주입)[16][17][18]가 포함될 수 있습니다.방향성 시추 및 파쇄 개선은 일반적으로 지표면을 통과하는 가스 흐름을 개선하기 위한 것이며, 특히 투과율이 낮은 구역에서 그렇습니다.열풍이나 증기 주입과 같은 열 강화는 지표면 아래 토양 온도를 증가시켜 오염의 휘발성을 개선합니다.또한 고온(건조) 공기를 주입하면 토양 수분을 제거하여 토양의 가스 투과성을 향상시킬 수 있습니다.추가적인 열 기술(전기 저항 가열, 6상 토양 가열, 무선 주파수 가열 또는 열전도 가열 등)을 지하에 적용하여 토양을 가열하고 오염 물질을 휘발/탈착할 수 있지만, 일반적으로 이러한 기술은 진공 추출물을 사용할 수 있는 별도의 기술(SVE 강화와 비교)로 간주됩니다.토양 가스 수집을 위한 이온(또는 기타 방법)

설계, 최적화, 퍼포먼스 평가 및 폐쇄

해결책으로 선택되면 SVE의 구현에는 시스템 설계, 운용, 최적화, 퍼포먼스 평가 및 폐쇄의 각 요소가 포함됩니다.몇 가지 지침 문서는 이러한 구현 측면에 대한 정보를 제공합니다.EPA와 미국 육군 공병대(USACE) 지침[19][20][21] 문서는 SVE 시스템의 설계, 운영, 최적화 및 폐쇄를 위한 전체적인 프레임워크를 확립한다.공군 엔지니어링 및 환경 센터(AFCEE) 지침은[22] SVE 시스템 최적화를 위한 조치와 고려사항을 제시하지만, SVE 폐쇄 및 교정조치 목표 달성을 위한 접근법과 관련된 정보는 제한적이다.Pacific Northwest National Laboratory(PNNL;[23] 태평양 북서부 국립연구소)의 지침은 SVE 최적화, 전환 및/또는 폐쇄와 관련된 특정 조치와 결정을 논의함으로써 이러한 문서를 보완한다.

SVE 시스템의 설계와 운영은 지표면 아래 지질/형성 특성 및 오염 위치와 관련된 주요 불확실성과 함께 비교적 간단하다.시간이 지남에 따라 SVE 시스템에서는 질량 이동 제한 또는 오염 물질 질량 제거로 인해 오염 물질 배출 속도가 감소하는 것이 일반적입니다.퍼포먼스 평가는 SVE를 대체 또는 증강하기 위해 시스템을 최적화, 종료 또는 다른 테크놀로지로 이행할 필요가 있는지에 대한 의사결정에 대한 정보를 제공하는 중요한 측면입니다.반발 및 질량[24][25][23] 플럭스의 평가는 시스템 성능을 평가하고 어떤 결정을 내릴지에 대한 정보를 얻기 위한 접근방식을 제공합니다.

관련 테크놀로지

몇 가지 기술은 토양 증기 추출과 관련이 있다.위에서 설명한 바와 같이 다양한 토양 가열 교정 기술(예: 전기 저항 가열, 현장 유리화)은 SVE 및/또는 표면 장벽(예: 후드)의 형태를 취할 수 있는 토양 가스 포집 구성요소를 필요로 한다.바이오벤팅은 관련 기술로, 지표면에 추가적인 산소(또는 다른 반응 가스)를 도입하여 오염의 생물학적 열화를 촉진하는 것이 목표입니다.현장 공기 스파링은 지하수 오염을 치료하기 위한 교정 기술이다.공기는 지하수를 통해 주입되고 "확산"된 후 토양 증기 추출 유정을 통해 수집됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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