KR100249273B1 - Ozone-enhanced remediation technology for soil-contaminated with organic compounds - Google Patents

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하진규
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법Apparatus and Method for Restoring Polluted Soil of Organic Compound Using Ozone

2. 발명이 해결할려고 하는 기술적 요지2. The technical gist of the invention

본 발명은 오존을 이용하여 유류오염토양에서의 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 신뢰성있는 제거하고, 추출 처리기간을 대폭 감소시킨 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for restoring soil contaminated with organic compounds using ozone which reliably removes volatile and nonvolatile contaminants in oil polluted soil using ozone and greatly reduces the extraction treatment period.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은 오존발생수단; 오염토양지역에 매설된 오존주입수단; 및 상기 오존주입수단에 오존을 제공하는 수단을 포함하는 장치와, 오염부지 면적에 따라 주입정을 매설하는 단계; 오존을 발생시키는 단계; 상기 오존을 오존주입정으로 제공하는 단계; 상기 오존주입정에서 배출되는 오존을 불포화토양에 주입시켜 오존흐름장을 형성하는 단계; 및 휘발성 및 비휘발성 유기화합물과 오존을 반응시켜 지중원위치에서 산화분해하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.The present invention ozone generating means; Ozone injection means buried in contaminated soil areas; And embedding an injection well according to the contaminated site area, the apparatus comprising a means for providing ozone to the ozone injection means; Generating ozone; Providing the ozone to an ozone injection tablet; Injecting ozone discharged from the ozone injection well into unsaturated soil to form an ozone flow field; And it provides a method comprising the step of reacting volatile and non-volatile organic compounds and ozone to oxidative decomposition at the ground in situ.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

오존기체를 오염토양에 직접 주입하여 유기화합물을 지중에서 산화분해하는 것임.Ozone gas is injected directly into the contaminated soil to oxidatively decompose organic compounds in the ground.

Description

오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법Apparatus and Method for Restoring Polluted Soil of Organic Compound Using Ozone

본 발명은 휘발유, 디젤과 같은 유류로 오염된 토양에서 휘발성 또는 비휘발성 유기화합물을 분해 제거하여 오염토양을 복원시키는 유류오염토양 복원장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 산화력이 강한 오존기체를 이용하여 별도의 후속공정없이 토양매질내의 오염물질을 지중에서 바로 산화,분해하여 추출하는 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an oil pollution soil restoration apparatus and method for decomposing volatile or nonvolatile organic compounds in soil contaminated with oil such as gasoline and diesel to restore the contaminated soil, and in particular, using an ozone gas having a strong oxidizing power. The present invention relates to an apparatus and method for restoring soil contaminated with organic compounds using ozone, which directly oxidizes and decomposes contaminants in soil medium without subsequent processes.

일반적으로, 유류오염토양을 복원시키기 위한 오염기체추출(Soil vapor extraction; SVE)공법은 1980년대부터 휘발성 유류오염토양의 정화처리에 적용되어온 공법으로서, 펌프를 이용하여 공기를 주입하거나 동시에 흡입하여 공기흐름장(vapor flow field)을 형성시켜 토양매질내에 있는 휘발성오염물질을 추출제거하는 단순한 물리, 화학적 정화기술로서 현재 미국이나 유럽 여러나라에서 빈번히 적용되고 있고 적용횟수도 점차 증가하고 있다.In general, SVE is a process that has been applied to the purification of volatile oil polluted soils since the 1980s, by injecting or simultaneously inhaling air using a pump. It is a simple physical and chemical purification technology that forms a vapor flow field and extracts and removes volatile contaminants in the soil medium. It is frequently applied in the United States and Europe, and the number of applications is increasing.

종래의 SVE시스템은 도1에 도시된 바와 같이 유류오염원(21)에서 유류가 유출되어 오염된 지역(22)에 벤토나이트 그라우팅(23)에 의해 설치되는 주입정(24)과 추출정(25)과, 송풍기(blower)(26)나 흡입펌프유닛(27)을 갖춘 오염기체추출장치와 주변 장치, 즉 유속조절을 위한 제어밸브(도면에 미표시), 압력계(28), 유속계(29), 기-액 분리장치(30), 1차 및 2차활성탄 여과기(31, 32)와 같은 추출오염 기체 처리장치들로 구성된다. 여기서, 상기 추출오염기체 처리장치로는 촉매 또는 열적처리 시스템, 활성탄 흡착 또는 생물학적 기체처리장치 등이 이용된다.As shown in FIG. 1, the conventional SVE system includes an injection well 24 and an extraction well 25 installed by bentonite grouting 23 in an area in which oil is leaked from an oil pollution source 21 and contaminated. , Contaminant gas extraction devices and peripherals with blowers 26 or suction pump units 27, ie control valves (not shown in the drawing), pressure gauges 28, flow meters 29, Extraction contaminant gas treatment devices such as a liquid separation device 30 and primary and secondary activated carbon filters 31 and 32. Here, as the extraction pollutant gas treating apparatus, a catalyst or a thermal treating system, activated carbon adsorption, or a biological gas treating apparatus is used.

상기와 같이 구성된 SVE시스템은 추출 또는 공기주입펌프에 의해 추출정으로 공기가 주입되어 지중에 기체흐름장이 형성되고 이에 따라 지중에 포함되어 있는 오염물질이 상기 기체흐름장내로 휘발되어 흡입압력을 제공하는 추출정으로 흡입되어 추출된다. 그리고, 상기 토양공극 중에 있던 오염기체가 제거되면 토양내의 각상, 예를들면 토양매질, 공극, 간극수, 오염체 등의 상 사이의 농도차로 인해 상기 오염물징은 재차 기체흐름장으로 휘발되어 제거된다.In the SVE system configured as described above, air is injected into the extraction well by an extraction or air injection pump to form a gas flow field in the ground, and contaminants contained in the ground are volatilized into the gas flow field to provide a suction pressure. It is sucked into the extraction well and extracted. When the polluted gas in the soil voids is removed, the pollutants are volatilized and removed again by the gas flow field due to the concentration difference between the phases in the soil, for example, the soil medium, the voids, the pore water, and the pollutants.

그러나, 상기 SVE 시스템은 전술한 설명에서 알 수 있듯이 추출오염기체를 재처리해야 하기 때문에 활성탄 흡착탑이나 소각로와 같은 열처리장치등이 반드시 필요하므로, 설치비용이 많이 소요된다.However, the SVE system requires a heat treatment device such as an activated carbon adsorption tower or an incinerator because the extraction contaminant gas has to be reprocessed, as described in the above description.

또한, 토양오염물질의 휘발특성을 이용하는 방법으로서 그 적용이 휘발성유기화합물에만 제한되어 휘발성이 없는 유기화합물질에는 적용할 수 없는 한계가 있다. 또한 휘발성이 있어 토양의 미세공극이나 토양매질 표면에 흡착된 유기화합물이 기체흐름장으로 상 전이(mass transfer)가 일어난다 하더라도, 일단 추출공정이 정지되면 미세공극내부와 토양매질표면에 흡착되어 있던 오염물질이 다시 토양공극내로 재차 확산되어 나오기 때문에 오염물질의 완전한 제거를 이룰 수 없는 문제점이 있다.In addition, as a method of using the volatilization characteristics of soil pollutants, its application is limited only to volatile organic compounds, so there is a limit that cannot be applied to organic compounds having no volatility. In addition, even if the organic compounds adsorbed on the soil micropore or soil medium surface have a volatility and cause mass transfer to the gas flow field, once the extraction process is stopped, the soil is adsorbed on the micropore and the surface of the soil medium. There is a problem in that the complete removal of contaminants cannot be achieved because the material is diffused again into the soil voids.

특히, 유류화합물은 200여가지가 넘는 탄화수소화합물로 구성된 복합물질이기 때문에 휘발성 및 비휘발성물질들이 공존하는 경우가 많이 있어, 종래의 SVE공법으로는 처리하는데 한계가 따를 뿐만 아니라, 처리기간이 매우 길고, 상기 종래의 SVE공법을 이용한 공기추출이나 주입에 의한 오염물질제거가 최소 수십일에서 수백일 이상이 소요되어 운전관리비용이 많이 들게 되는 문제점을 내포하고 있다.In particular, since oil compounds are complex materials composed of more than 200 hydrocarbon compounds, many volatile and nonvolatile materials coexist, and the conventional SVE method is not only limited in processing but also requires a long processing time. In addition, the contaminant removal by air extraction or injection using the conventional SVE method requires at least several tens to hundreds of days, resulting in a high operation management cost.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산소보다 용해도가 월등한 오존을 이용하여 유류오염토양에서의 휘발성 및 비휘발성 오염물질의 추출 처리기간을 대폭 감소시킨 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, using the ozone organic solvent using ozone, which greatly reduces the extraction processing period of volatile and nonvolatile contaminants in oil-contaminated soil using ozone with better solubility than oxygen. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for recovering soil contaminated with a compound.

또한, 본 발명은 별도의 추출오염물 후속처리공정의 필요없이도 지중에서 휘발성 및 비휘발성 유기화합물을 신뢰성있게 산화 분해하여 제거하므로서, 오염토양을 복원시키는 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides an apparatus and method for restoring contaminated soil using organic ozone to restore contaminated soil by oxidatively decomposing and removing volatile and nonvolatile organic compounds in the ground without the need for a separate post-treatment post-treatment step. Has a different purpose.

또한, 본 발명은 별도의 추출오염물 후처리장치가 필요없는 간단한 구성으로 오염부지 면적에 따라 주입정을 설치하고 오존발생기 1대로 순회하면서 오존을 주입시켜 충분한 주입기간동안 유기화합물의 산화, 분해를 유도하여 추출할 수 있는 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a simple configuration that does not require a separate extraction contaminant post-treatment device to install the injection well according to the contaminated site area and to inject ozone while circulating with one ozone generator to induce oxidation and decomposition of organic compounds during a sufficient injection period. Another object of the present invention is to provide an apparatus for restoring soil contaminated with organic compounds using ozone that can be extracted.

또한, 본 발명은 오존을 지중에 간헐주입방식으로 주입시킴으로써 오존발생에 따른 전력소모를 감소시켜 운전관리비용을 줄인 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for restoring soil contamination of organic compounds using ozone, which reduces power consumption due to ozone generation by injecting ozone into the ground by intermittent injection.

도1은 종래기술에 따른 유기화합물 오염토양 복원장치에서 오염기체 추출공정을 수행하기 위한 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram for performing a polluted gas extraction process in the organic compound contaminated soil restoration apparatus according to the prior art.

도2는 본 발명에 의한 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing an embodiment of an organic compound contaminated soil restoration apparatus using ozone according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 오존발생기 2 : 제1 관로1: ozone generator 2: first pipe

3 : 펌프 4 : 오존주입정3: pump 4: ozone injection tablet

5 : 불포화토양층 6 : 오존흐름장5: unsaturated soil layer 6: ozone flow field

7 : 압력계 8 : 추출정7: pressure gauge 8: extraction well

9 : 재순환펌프 10 : 제2 관로9: recirculation pump 10: 2nd pipeline

11 : 지하수층 12: 유류오염원11: groundwater layer 12: oil pollution source

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 지상에 이동가능하게 설치되며, 오존을 발생하는 수단; 오염토양지역의 불포화토양층에 매설되며, 오존흐름장을 형성하기 위하여 소정 부위에 다수의 통공이 형성된 오존주입수단; 및 상기 오존발생수단에 장착되어 상기 오존주입수단에 오존을 제공하는 수단을 포함하는 유기화합물 오염토양 복원장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is installed on the ground movably, means for generating ozone; An ozone injection means buried in an unsaturated soil layer in a contaminated soil area and having a plurality of through holes formed in a predetermined portion to form an ozone flow field; And means for providing ozone to the ozone injection means mounted on the ozone generating means.

또한, 본 발명은 오염부지 면적에 따라 불포화토양내에 주입정을 매설하는 제1 단계; 지상에 설치된 오존발생기로부터 오존을 발생시키는 제2 단계; 상기 오존발생기로부터 발생된 오존을 펌프를 통하여 강제흡입하여 다수의 오존주입정으로 제공하는 제3 단계; 상기 오존주입정에서 배출되는 오존을 불포화토양의 각 상에 주입시켜 오존흐름장을 형성하는 제4 단계; 및 상기 휘발성 및 비휘발성 유기화합물과 오존을 반응시켜 지중원위치에서 산화분해하는 제5 단계를 포함하는 유기화합물 오염토양 복원방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the first step of embedding the injection well in unsaturated soil according to the contaminated site area; A second step of generating ozone from an ozone generator installed on the ground; A third step of forcibly sucking the ozone generated from the ozone generator through a pump and providing the ozone to a plurality of ozone injection wells; A fourth step of injecting ozone discharged from the ozone injection well into each phase of unsaturated soil to form an ozone flow field; And a fifth step of reacting the volatile and nonvolatile organic compounds with ozone to oxidatively decompose at the ground-in-situ location.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

본 발명에 의한 오존을 이용한 유기화합물 오염토양 복원장치 및 방법은 종래의 SVE 공법에서의 공기주입대신에 강력한 산화제인 오존기체를 오염토양내에 주입하여 지중에서 휘발성 또는 비휘발성 유기화합물을 완전 산화·분해시킬 수 있도록 구현한 것으로, 본 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이, 지상에 이동가능하게 설치되어 오존을 발생하는 오존발생기(1)와, 제1 관로(2)를 매개로 상기 오존발생기(1)에 연결되어 그로부터 발생되는 오존을 강제흡입하는 펌프(3)와, 하부 소정 부위에 다수의 통공(4a)이 형성된 형상을 가지고 오염토양지역의 불포화토양층(5)에 매설되며, 상기 제1 관로(2)를 매개로 상기 펌프(3)와 연결되어 그로부터 제공되는 오존을 지중으로 주입하여 오존흐름장(6)을 형성하는 오존주입정(4) 및 상기 펌프(3)와 주입정(4)을 연결하는 제1 관로(2)상에 오존공급량을 조절하기 위하여 오존공급압력을 측정하는 압력계(7)가 구비된다.In the ozone-based organic compound contaminated soil restoring apparatus and method, ozone gas, a powerful oxidant, is injected into the contaminated soil instead of air injection in the conventional SVE method, thereby completely oxidizing and decomposing volatile or nonvolatile organic compounds in the soil. In this embodiment, as shown in Figure 1, the ozone generator (1) and the ozone generator (1), which is installed on the ground to generate ozone, and the first pipe (2) as a medium, 1) and a pump 3 for forcibly suctioning ozone generated therefrom, and having a shape in which a plurality of through holes 4a are formed at predetermined lower portions, and are buried in the unsaturated soil layer 5 of the contaminated soil area. An ozone injection well (4) and an injection well (4) connected to the pump (3) via a conduit (2) to inject ozone provided therein into the ground to form an ozone flow field (6). ) Is provided with a pressure gauge (7) for measuring the ozone supply pressure to adjust the amount of ozone supplied on the first pipe (2).

여기서, 본 실시예에서의 상기 오존주입정(4)은 수직으로 매설된 원형, 타원형 또는 다각형의 관으로 형성되어 오존을 불포화토양층(5)에 사방으로 주입하는 구조로 되어 있으며, 이에 국한하는 것은 아니고 상기 오존주입정(4)이 수평으로 매설된 수로형상의 관으로 형성되어 오존을 불포화토양층(5)의 양방향으로 주입할 수 있도록 할 수도 있다.Here, the ozone injection well 4 in this embodiment is formed of a vertically buried round, oval or polygonal tube to inject ozone into the unsaturated soil layer 5 in all directions. Alternatively, the ozone injection well 4 may be formed as a channel formed in a horizontal channel so that ozone can be injected in both directions of the unsaturated soil layer 5.

또한, 본 실시예에서는 오염지역내의 오존흐름장(6) 형성을 용이하게 하기 위하여 상기 오존주입정(4)과 소정거리만큼 떨어진 대향 위치에 상기 오존기체를 흡입하여 추출하도록 하부 소정위치에 통공(8a)이 형성된 추출정(8)이 장착되며, 상기 추출정(8)에는 그에 흡입력을 제공하여 오존흐름장(6)에서의 오존유속을 빠르게 하여 추출되도록 하고, 추출된 오존기체를 오존발생기(1)에 구비된 공기 또는 산소발생기(도면에 도시하지 않음)로 재순환시키는 재순환펌프(9)가 제2 관로(10)를 매개로 연결된 구조로 되어 있다.In addition, in the present embodiment, in order to facilitate the formation of the ozone flow field 6 in the contaminated area, a hole is provided at a lower predetermined position to suck and extract the ozone gas at a position opposite to the ozone injection well 4 by a predetermined distance. 8a) is provided with an extraction well (8) is formed, the extraction well (8) is provided with a suction force so that the ozone flow rate in the ozone flow field (6) to be extracted, and the extracted ozone gas to the ozone generator ( Recirculation pump 9 for recycling with air or oxygen generator (not shown) provided in 1) has a structure connected via a second conduit 10.

이때, 상기 추출정(8)은 상기 오존주입정의 형상과 동일하게 원형이나 다각형 또는 수로형태로 형성된다.At this time, the extraction well 8 is formed in the shape of a circle, a polygon or a water channel in the same manner as the ozone injection well.

미설명부호 11은 지하수층, 12는 유류오염원을 나타낸다.Reference numeral 11 denotes the groundwater layer and 12 denotes an oil pollution source.

상기와 같이 구성된 본 발명은 공기추출 대신 상기 오존발생기(1)에서 생산된 기체오존을 주입정(4)의 통공(4a)을 통하여 지중으로 주입시키고, 오존흐름장(6)을 형성하여 토양내에 흡수되어 있는 휘발성 및 비휘발성 유기화합물과 오존과의 반응을 유도하여 지중원위치(in-situ)에서 산화·분해가 일어나 완전정화되는 것이다.In the present invention configured as described above, the gas ozone produced by the ozone generator 1 is injected into the ground through the through hole 4a of the injection well 4 instead of the air extraction, and the ozone flow field 6 is formed in the soil. It induces a reaction between absorbed volatile and nonvolatile organic compounds and ozone, and oxidizes and decomposes in-situ to be completely purified.

한편, 상기와 같이 구성되어 작용하는 본 발명의 유기화합물 오염토양 정화방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the organic compound contaminated soil purification method of the present invention configured and acting as described in detail as follows.

먼저, 지하유류저장탱크로부터 유기화합물이 유출되어 오염된 오염부지 면적에 따라 불포화토양(2)내에 주입정(3)을 매설하며, 이때 오염부지의 면적에 따라 적절한 유효반경을 가지는 주입정(4)을 필요수만큼 설치한다. 그리고, 상기 오존발생기(1)를 구동시켜 오존을 발생시키고, 펌프(3)를 통하여 강제흡입하여 다수의 오존주입정(4)에 제공한다.First, the injection well (3) is embedded in unsaturated soil (2) according to the contaminated site area contaminated by organic compounds from the underground oil storage tank. ) As many times as necessary. Then, the ozone generator 1 is driven to generate ozone, forcibly sucked through the pump 3, and provided to the plurality of ozone injection wells 4.

여기서, 상기 오존주입정(4)에 주입되는 오존량은 전체 오염부지의 총 공극부피(보통 전체 오염부지부피×0.3배)의 2∼3배에 해당하는 오존을 주입한 후에 오존주입 및 추출과정을 정지시킨다.Here, the ozone amount injected into the ozone injection well (4) is ozone injection and extraction process after injecting ozone corresponding to 2-3 times the total pore volume (typically the entire contaminated site volume x 0.3 times) of the entire contaminated site. Stop it.

그리고, 상기 오존주입정(4)의 통공(4a)을 통하여 주입되는 오존은 불포화토양의 각 상, 예를들면 토양매질, 공극, 간극수등으로 나뉘어진 각 상에 주입되어 오존흐름장(6)을 형성하게 된다. 상기 오존흐름장(6)에서 휘발성 및 비휘발성 유기화합물과 오존과의 반응을 유도하여 지중원위치(in-situ)에서 산화,분해되는 것이다. 또한, 상기 오존발생기(6)에서 발생되는 오존은 산소보다 용해도가 13배나 높기 때문에 간극수(pore water)에 용존되어 있는 휘발성 또는 비휘발성 유기화합물과 수중 반응하여 분해할 수 있게 되는 것이다.In addition, ozone injected through the through hole 4a of the ozone injection well 4 is injected into each phase of unsaturated soil, for example, a phase divided into soil medium, voids, pore water, and the like. Will form. In the ozone flow field 6, the volatile and nonvolatile organic compounds are induced to react with ozone to be oxidized and decomposed at the in situ. In addition, ozone generated in the ozone generator 6 is 13 times higher in solubility than oxygen, so that it can be decomposed by reacting in water with volatile or nonvolatile organic compounds dissolved in pore water.

상기 주입정(4)으로부터 배출되는 오존이 불포화토양층(5)에 주입되는 과정에서, 재순환펌프(9)가 구동하여 상기 추출정(8)에 흡입력을 제공하므로서 오존흐름장(6)의 형성을 용이하게 함과 동시에 상기 오존흐름장(6)을 통과한 오존기체를 오존발생기(1)의 산소발생기에 인입시켜 재사용이 가능하도록 한다.In the process of injecting ozone discharged from the injection well (4) into the unsaturated soil layer (5), the recirculation pump (9) is driven to provide a suction force to the extraction well (8) to form the ozone flow field (6) At the same time, the ozone gas having passed through the ozone flow field 6 is introduced into the oxygen generator of the ozone generator 1 to enable reuse.

상기와 같이 일련의 과정을 거쳐 오염토양을 복원시키는 경우, 기체상의 오존은 농도1에서 절반인 농도0.5로 감소되는데 걸리는 시간인 긴 반감기로 인해 자가분해 속도가 수중에서 보다 현저하게 늦다. 따라서, 본 실시예에서는 오존의 연속주입보다는 간헐적으로 주입시켜 접촉기간을 3∼4일로 하는 과정을 거치도록 하므로써 토양매질내의 공극(pore space)중에 존재하는 휘발성 유기화합물과 충분히 반응하여 신뢰성있게 제거할 수 있도록 한다.When restoring contaminated soil through a series of processes as described above, the rate of autolysis is significantly slower than in water due to the long half-life, which is the time it takes for gaseous ozone to decrease from concentration 1 to concentration 0.5. Therefore, in the present embodiment, it is intermittently injected rather than continuous injection of ozone, and the contact period is 3 to 4 days, thereby sufficiently reacting with volatile organic compounds present in the pore space of the soil medium to reliably remove it. To be able.

따라서, 상기 오염토양의 부지내로 주입된 오존은 3∼4일의 접촉기간동안 토양내 유기화합물과 반응을 시작하여 기체상, 액체상에 존재하는 유기화합물이 산화, 분해되어 정화되는 것이다. 그리고, 주어진 접촉시간이 지나면 다시 전술한 방법과 동일하게 오존을 주입시켜 오염물질에 대한 산화·분해과정을 계속 유도하게 된다.Therefore, the ozone injected into the contaminated soil site starts to react with organic compounds in the soil during the contact period of 3 to 4 days, and the organic compounds present in the gas and liquid phases are oxidized and decomposed and purified. After a given contact time, ozone is injected again in the same manner as described above to continuously induce oxidation and decomposition of contaminants.

이때, 휘발성물질의 분해가 전부 정화되고, 비휘발성물질이 남게되었을 경우에는, 처리시간을 단축하기 위해서 오존주입빈도를 1∼3시간마다 1회정도씩 늘려주거나, 유지 가능한 최소주입속도 즉 0.1∼0.3㎥/㎡·h로 오존을 연속 주입시켜 분해반응을 가속화시킨다.At this time, when the decomposition of the volatiles is completely purified and the non-volatiles remain, in order to shorten the treatment time, the frequency of ozone injection is increased by about once every 1 to 3 hours, or the minimum allowable injection speed is 0.1 to Ozone is continuously injected at 0.3m 3 / m 2 · h to accelerate the decomposition reaction.

한편, 상기와 같이 일련의 과정을 통하여 유기화합물질을 제거하는 본 발명은 다음과 같은 실험을 통하여 오존처리효율을 알 수 있었다.On the other hand, the present invention to remove the organic compound through a series of processes as described above was able to know the ozone treatment efficiency through the following experiment.

본 실험에서는 그림 1에서와 같은 오염토양에 대한 오존처리효율을 비교하였다.In this experiment, the ozone treatment efficiencies for the contaminated soils are compared.

여기서, 휘발성유기화합물(VOCs)인 가솔린과 준 휘발성(SVOCs)과 비휘발성(NVOCs)유기화합물로 구성된 디젤에 대한 오존복원공법(OERT)을 운전하였다.Here, the ozone recovery method (OERT) for diesel consisting of volatile organic compounds (VOCs) gasoline and quasi-volatile (SVOCs) and nonvolatile (NVOCs) organic compounds was operated.

1회 오존주입후 3.6일 지난 뒤 추출가스중 가솔린농도는 2750ppmv로서 초기 25,000ppmv 보다 약 89% 감소되었고, 이후 약 3∼4일 간격으로 오존을 1회씩 간헐주입시켰을 때, 최초 오존접촉후 12일 이내에 추출가스중 가솔린농도는 검출한계 이하로 나타남을 알 수 있다.After 3.6 days of the first ozone injection, the gasoline concentration in the extract gas was 2750ppmv, about 89% lower than the initial 25,000ppmv, and when intermittent ozone was injected once every 3 ~ 4 days, 12 days after the first ozone contact. It can be seen that the gasoline concentration in the extract gas is within the detection limit within the time limit.

한편, 디젤오염토양의 경우 오존처리후 약 6일간 51%제거를 보였으며, 이후 지속적으로 감소하여 24일째까지 총 92%이상이 지중 산화·분해되었음을 알 수 있다.On the other hand, diesel polluted soils showed 51% removal for about 6 days after ozone treatment, and after that, the total amount was more than 92% by 24 days.

본 실험에서 보였듯이 오존에 의한 휘발성 및 비휘발성 유기화합물 오염토양의 지중처리는 매우 효과적임을 알 수 있다. 본 발명공법은 전술한 바와 같이 휘발성 유기화합물의 경우, 추출가스처리장치가 전혀 필요 없으며, 비휘발성의 경우 타 공법처럼 굴착하여 별도의 물리·화학적 또는 생물학적 처리를 위한 반응장치가 필요없이 오염현장에서 지중산화·분해시킬 수 있음을 명확히 알 수 있다.As shown in this experiment, it can be seen that the ground treatment of volatile and non-volatile organic compound contaminated soil by ozone is very effective. As described above, in the case of volatile organic compounds, the present method does not require any extraction gas treatment device, and in the case of non-volatile materials, it is excavated like other methods, and does not require a separate reaction device for physical, chemical or biological treatment. It can be clearly seen that it can be localized and decomposed.

발명공법에 의한 가솔린 및 디젤오염토양 처리효과Treatment Effect of Gasoline and Diesel Polluted Soil by the Invention Method

본 발명공법과 종래의 SVE 공법에 의한 디젤오염토양 처리결과를 표 2에서 비교하였다. 전술한 바와 같이 발명공법에 의한 디젤오염토양은 최고 90% 이상의 복원효과를 나타내었으나, 기존 SVE공법으로는 초기에 약 23% 제거이후로는 더 이상 제거가 되지 않는 것으로 나타났다. 이는 초기 약간의 휘발성물질이 추출되고 남아있는 비휘발성 유기물질들은 더 이상 제거가 되지 않고 있음을 의미한다. 더욱이 추출된 휘발성유기화합물은 지상에서 활성탄여과기나 열처리장치에 의해 추가처리를 요구하기 때문에 발명공법이 기존의 복원방법보다 효과적이며 우수한 복원 기술임을 알 수 있다.Table 2 compares the results of diesel contaminated soil treatment according to the present invention method and the conventional SVE method. As described above, the diesel polluted soil by the invention method showed a recovery effect of up to 90% or more, but the existing SVE method was not removed any more after the initial removal of about 23%. This means that some initial volatiles have been extracted and the remaining non-volatile organics are no longer removed. Moreover, the extracted volatile organic compounds require further treatment by activated carbon filter or heat treatment device on the ground, and thus, the inventive method is more effective and superior to the conventional restoration method.

[비교실시예 2]Comparative Example 2

본 발명공법과 기존의 SVE공법을 적용한 경우 토양 내 휘발성유기화합물 제거효과를 비교하였다. 본 발명공법과 기존 SVE공법의 경우 비슷한 오염조건에서 휘발성유기화합물의 경우 모두 처리후 추출가스농도가 검출한계 이하로 나타났으나, 본 발명공법의 경우 기존SVE공법보다 훨씬 짧은 기간이내에 처리가 되었고, SVE의 경우처럼 추출가스 처리장치가 필요 없는 장점으로 경제적인 복원공법임을 알 수 있다.When the present invention method and the existing SVE method were applied, the effect of removing volatile organic compounds in soil was compared. In the case of the present invention method and the existing SVE method, the extraction gas concentration after the treatment of both volatile organic compounds under the similar contamination conditions appeared below the detection limit, but the present invention method was treated within a much shorter period than the existing SVE method, As in the case of SVE, it is an economical restoration method that does not require an extraction gas treatment device.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 토양내 유기화합물을 제거하는 기본원리가 종래의 SVE공법에서와 같이 물리적 공기 추출에 의한 소극적 메카니즘과는 달리 제거대상오염물질과 오존과의 직접산화처리인 적극적 메카니즘이기 때문에 처리속도가 종래보다 현저히 빠를 뿐만 아니라, 오염원인 휘발성, 준휘발성 및 비휘발성 유류의 산화분해를 신뢰성있게 수행할 수 있으며, 처리지역이 상업용 부지인 경우 상업활동에 전혀 영향을 미치지 않는 효과를 가진다.As described above, according to the present invention, unlike the passive mechanism by physical air extraction, the basic principle of removing organic compounds in soil is an active mechanism of direct oxidation treatment of pollutants and ozone to be removed. As a result, the treatment speed is significantly faster than before, and it can reliably perform oxidative decomposition of volatile, semi-volatile and non-volatile oils, which are pollutants, and has no effect on commercial activities when the treatment area is a commercial site. Have

또한, 주입정을 통하여 불포화토양층에 주입되는 오존 주입방법이 연속이 아닌 간헐주입으로 할 수 있기 때문에 오존발생을 위한 전력소모가 감소되어 운전관리비용이 줄어들게 되며, 또한 간헐주입방식이기 때문에 충분한 시간을 가지고 오염부지의 면적에 따라 주입정을 설치할 수 있고, 오존발생기 1대로 순회적으로 오존을 주입하므로서 충분한 접촉기간동안 유기화합물의 산화·분해를 유도할 수 있어 종래의 SVE공법에서 요구되는 펌프나 연속추출에 필요한 압력, 유량제어장치와 같은 각종 제어장치가 필요없고, 또 추출유해가스처리장치, 즉 활성탄 흡착탑이나 열처리장치등이 전혀 필요없어 설치비용이 현저히 감소시킬 수 있는 효과를 가진다.In addition, since the ozone injection method injected into the unsaturated soil layer through the injection well can be intermittent rather than continuous, power consumption for ozone generation is reduced, and operation management cost is reduced. In addition, the injection well can be installed according to the area of the contaminated site, and the ozone is injected into one ozone generator to induce oxidation and decomposition of the organic compound for a sufficient contact period. There is no need for various control devices such as pressure and flow rate control device required for the extraction, and there is no need for an extraction harmful gas treatment device, i.e., an activated carbon adsorption tower or a heat treatment device, so that the installation cost can be significantly reduced.

Claims (14)

지상에 이동가능하게 설치되며, 오존을 발생하는 수단;A means for generating ozone, the device being movable on the ground; 오염토양지역의 불포화토양층에 매설되며, 오존흐름장을 형성하기 위하여 소정 부위에 다수의 통공이 형성된 오존주입수단; 및An ozone injection means buried in an unsaturated soil layer in a contaminated soil area and having a plurality of through holes formed in a predetermined portion to form an ozone flow field; And 상기 오존발생수단에 장착되어 상기 오존주입수단에 오존을 제공하는 수단을 포함하는 유기화합물 오염토양 복원장치.And a means for providing ozone to the ozone injecting means mounted on the ozone generating means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오존주입수단은 수직형태의 관정으로 이루어진 유기화합물 오염토양 복원장치.The ozone injection means is a contaminated soil restoration apparatus consisting of a vertical well. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오존주입수단은 수평형태의 관정으로 이루어진 유기화합물 오염토양 복원장치.The ozone injection means is a contaminated soil restoration device consisting of a horizontal wells. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 오존제공수단이The ozone providing means 상기 오존발생수단과 오존주입수단사이에 장착되어 오존의 이송경로를 제공하는 오존공급관과, 상기 오존공급관의 소정위치에 장착되어 오존발생수단에서 발생된 오존을 강제흡입하는 펌프를 포함하는 유기화합물 오염토양 복원장치.Organic compound contamination including an ozone supply pipe mounted between the ozone generating means and an ozone injection means to provide a transport path of ozone, and a pump mounted at a predetermined position of the ozone supply pipe to forcibly suck ozone generated from the ozone generating means; Soil Restoration System. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 오존주입수단과 펌프 사이의 오존공급관 상에 장착되어 오존공급압력을 측정하는 압력계를 더 포함하는 유기화합물 오염토양 복원장치.And a pressure gauge mounted on the ozone supply pipe between the ozone injection means and the pump to measure the ozone supply pressure. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 오존주입수단과 소정거리만큼 떨어진 대향 위치에 장착되어 오존흐름장을 통하는 기체를 흡입하여 추출하는 추출관정을 더 포함하는 유기화합물 오염토양 복원장치.The organic compound contaminated soil restoring apparatus, further comprising an extraction tube mounted at a position opposite to the ozone injecting means and sucking and extracting gas through the ozone flow field. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 추출관정에 연결되어 그로부터 배출된 추출기체를 상기 오존발생수단으로 재순환시키는 순환펌프를 더 포함하는 유기화합물 오염토양 복원장치.And a circulation pump connected to the extraction well and recycling the extracted gas discharged therefrom to the ozone generating means. 오염부지 면적에 따라 불포화토양내에 주입정을 매설하는 제1 단계;A first step of embedding the injection well in unsaturated soil according to the contaminated site area; 지상에 설치된 오존발생기로부터 오존을 발생시키는 제2 단계;A second step of generating ozone from an ozone generator installed on the ground; 상기 오존발생기로부터 발생된 오존을 펌프를 통하여 강제흡입하여 다수의 오존주입정으로 제공하는 제3 단계;A third step of forcibly sucking the ozone generated from the ozone generator through a pump and providing the ozone to a plurality of ozone injection wells; 상기 오존주입정에서 배출되는 오존을 불포화토양의 각 상에 주입시켜 오존흐름장을 형성하는 제4 단계; 및A fourth step of injecting ozone discharged from the ozone injection well into each phase of unsaturated soil to form an ozone flow field; And 상기 휘발성 및 비휘발성 유기화합물과 오존을 반응시켜 지중원위치에서 산화분해하는 제5 단계A fifth step of oxidizing and decomposing the volatile and nonvolatile organic compounds with ozone at the ground-in situ 를 포함하는 유기화합물 오염토양 복원방법.Soil restoration method of an organic compound comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제3 단계가 오존을 간헐적인 기간동안 주입하는 과정을 포함하는 유기화합물 오염토양 복원방밥.The third step is to restore the contaminated soil soil organic compound comprising the step of injecting ozone during the intermittent period. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 오존을 간헐적인 기간동안 주입하는 과정이 3∼4일간격으로 주입하는 과정인 유기화합물 오염토양 복원방법.The method of restoring the contaminated soil of the organic compound is the process of injecting the ozone during the intermittent period every 3 to 4 days. 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 제3단계가 오존을 연속적으로 주입하는 과정과, 상기 과정을 수행후 오존주입관 대향부에 설치된 추출관정을 통해 오존기체를 오존발생기로 재순환하는 제2 과정을 포함하는 유가화합물 오염토양 복원방법.The method of restoring contaminated soil for valuable compounds includes the second step of continuously injecting ozone and recycling the ozone gas to an ozone generator through an extraction well installed on the opposite side of the ozone injection pipe after performing the process. . 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 제3 단계가 전체 오염부지의 총 공극부피의 2∼3배에 해당하는 오존을 주입한 후에 오존주입 및 추출과정을 정지시키는 과정을 포함하는 유기화합물 오염토양 복원방법.And terminating the ozone injection and extraction process after injecting ozone corresponding to 2-3 times the total pore volume of the entire contaminated site. 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 제5 단계가 휘발성물질의 분해 완료후 비휘발성물질만이 잔재할 경우 처리시간을 단축하기 위해 오존주입빈도를 1∼3시간마다 1회씩 증가시키는 과정을 포함하는 유기화합물 오염토양 복원방법.And the fifth step includes increasing the ozone injection frequency once every 1 to 3 hours in order to shorten the treatment time when only the nonvolatile material remains after the decomposition of the volatile material. 제 8 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 8 to 10, 상기 제5 단계가 휘발성물질의 분해 완료후 비휘발성물질만이 잔재할 경우 처리시간을 단축하기 위해 0.1 ∼ 0.3㎥/㎡·h 로 오존을 연속주입시켜 분해반응을 가속화하는 과정을 포함하는 유기화합물 오염토양 복원방법.Organic compound comprising a step of accelerating the decomposition reaction by continuously injecting ozone at 0.1 ~ 0.3 ㎥ / ㎡ · h to reduce the processing time when only the non-volatile material remains after the decomposition of the volatile material is completed in the fifth step How to restore polluted soil.
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