A MODEL FOR BIOFILM GROWTH AND BACTERIA-FACILITATED CONTAMINANT TRANSPORT IN POROUS MEDIA = 포화 다공매질에서 생물막 성장과 세균에의한 오염물 가속이송 현상 모델링
저자
Kim, Seung-Hyun (영남대학교 환경공학과)
발행기관
嶺南大學校 環境問題硏究所(ENVIRONMENTAL RESEARCH INSTITUTE YEUNGNAM UNIVERSITY)
학술지명
권호사항
발행연도
1996
작성언어
English
KDC
539.9
자료형태
학술저널
수록면
23-43(21쪽)
제공처
소장기관
요 약 문지하수에서 유기성 오염물은 콜로이드의 표면에 흡착되어 보통의 지체계수로 구한 거리보다
훨씬 먼 거리를 이동한다. 세균은 그 표면의 물리화학적 성질로 인하여 무기 콜로이드와
같이 오염물의 운반자 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 물질수지와 여러 가지 가정에
기초하여 지하수에서의 세균과 오염물의 거동을 예측한다. 오염물은 세균의 먹이로 사용될
수 있고, 세균은 흙입자에 부착하여 생물막을 형성한다고 보았다. 오염물은 생물막과 액상의
세균표면에 부착하고, 이로인한 세균과 오염물의 이송에 대한 영향을 알아보았다. 또한,
세균을 주입하므로써 어떠한 영향이 있는지 알아보았다. 모델의 수치해를 구했고, 문헌상의
실험 결과와 비교하였고, 민감도 분석을 수행했다. 세균은 주입점 부근에서 급속히 자라서
물의 전단력에 의하여 탈리된 후 하류로 이동하여 다시 흙 표면에 부착하는 것을 알 수
있었다. 오염물이 세균에 표면에 붙을 경우, 특히 세균이 생물막을 형성할 경우에는
오염물의 이동성이 크게 줄어든다는 것을 알 수 있었다. 오염된 지역의 청소에 세균의
주입과 이동성이 토착 세균의 존재에 상관없이 매우 중요하다는 것을 알 수 있었다.
Abstract Groundwater contaminants adhered to colloid surfaces may migrate to greater distances
than predicted by using the conventional advective-dispersive transport equation.
Introduction of exogenous bacteria in a bioremediation operation or mobilization of
indigenous bacteria in groundwater aquifers can enhance the transport of contaminants
in groundwater by reducing the retardation effects. Because of their colloidal size and
favorable surface conditions, bacteria can be efficient contaminant carriers. In cases
where contaminants have low mobility because of their high partition with aquifer
solids, facilitated contaminant transport by mobile bacteria can create high contaminant
fluxes. In this paper, a methodology was developed to describe the transport and fate of
a contaminant and bacteria in a subsurface environment. The modeling is based on
mass balance equations for bacteria and contaminant with the introduction of many
simplification assumptions. The contaminant is utilized as a substrate for bacterial
growth. Bacteria are attached to solid surfaces as a biofilm. We investigate the role of
the contaminant adsorption on both biofilm and mobile bacteria on groundwater
contaminant transport. Also, the effect of bacterial injection on the contaminant transport
is evaluated in the persence of indigenous bacteria in porous media. The model was
solved numerically and compared with experimental data reported in the literature.
Sensitivity analyses were conducted to deduce the effect of critical model parameters.
Results show that biofilm grows rapidly near the top of the column where the bacteria
and contaminant injected, and is detached by incerasing fluid shear stress and re-attach
downstream. The adsorption of contaminant on bacterial surfaces reduces contaminant
mobility remarkably in the presence of a biofilm. The contaminant concentration
decreases significantly along the biofilm when contaminant adsorbs on bacteria. Bacterial
injection and migration in subsurface environments can be important in bioremediation
operations regardless of the presence of indigenous bacteria.
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