In-situ photolysis is one of the most promising ways to clean up a soil contaminated with 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). This study focuses on the mathematical description and model development of the convective upward transport of an organic solvent driven by evaporation and photodecomposition at the surface as the major transport mechanism in the clean up process. A finite-element-based numerical model was proposed to incorporate effects of multiphase flow on the distribution of each fluid, gravity as a driving force, and the use of van Genutchen equation for more accurate description of k-S-p relations. This paper presents results of extensive numerical calculations conducted to investigate the various parameters that play a role in the solvent migration through a laboratory-scale unsaturated soil column. The numerical results indicate that gravity affects significantly on the fluids distribution and evaporation for highly permeable soils. The soil texture has a profound influence on the fluid saturation profile during evaporation process. The amount of solvent convective motion increases with increasing evaporation rates and decreasing initial water saturation. Simulations conducted in this study have shown that the developed model is very useful in analyzing the effects of various parameters on the convective migration of an organic solvent in the soil environments.

2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD)로 오염된 토양의 현장 광분해 정화 과정에서 가장 중요한 이동 메커니즘인 지표에서의 증발 및 광분해에 의한 유기 용매의 이류 상방향 이동에 대한 수식화와 모델 개발을 수행하였다. 각 유체 분포에 대한 다상 유동 효과, 구동력으로서의 중력, k-S-p 관계의 정확한 묘사를 위한 van Genutchen 방정식을 포함한 유한요소법 기반의 수치 모델을 제안하였다. 실험실 규모의 비포화 토양 컬럼 내 용매 이동에 중요한 영향을 미치는 인자들을 조사하기 위하여 수행한 계산의 결과들을 제시하였다. 중력은 고투수성 토양의 유체 분포와 증발에 상당한 영향을 미쳤다. 토양의 종류 또한 증발 과정 중 유체 포화도 분포에 큰 영향을 미친다. 용매의 이류 이동량은 증발량이 증가할수록 초기 물 포화도가 감소할수록 증가하였다. 본 연구에서 수행한 시뮬레이션은 개발된 모델이 토양 환경 내에서 유기 용매의 이류 이동에 영향을 미치는 다양한 인자들의 영향을 분석하는데 유용함을 보여준다.

Keywords: convective transport;multiphase flow;van Genutchen equation;photolysis;2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD);

Keywords: 이류 이동;다상유동;van Genutchen 방정식;광분해;