KR100301734B1 - 유류및휘발성유기화합물로오염된토양을정화하기위한진공흡입생물반응장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유류 및 휘발성 유기화합물로 오염된 토양을 처리하기 위한 정화장치에 관한 것으로, 오염 토양을 적재할 수 있는 반응조(10)이 구비되고, 이 반응조의 상부에 수분과 영양분을 공급해 줄 수 있도록 다수의 노즐(12)가 장착된 분사관(11)이 설치되며, 반응조의 하부에는 공기 흡입을 위해 다수의 구멍 또는 슬롯(13a)가 형성된 진공 흡입관(13)과 배수구(14)가 설치되며, 상기 반응조의 분사관에는 수분과 영양물을 저장하고 있는 저수조(26)이 원심펌프(27)을 통하여 연결 설치되며, 상기 반응조의 진공흡입관에는 토양중의 기체를 강제 진공흡입하기 위한 진공펌프(21)이 연결 설치되고, 그외에도 기액분리조(22), 흡입조절밸브(23), 흡착탑(24) 및 제어판넬(29)이 선택적으로 설치된 구조로 되어 있다.

본 발명의 오염토양 정화장치는 단순 조립식 모듈 형태로 구성될 수 있기 때문에 현장 조건에 따라 신축적으로 설치하여 사용할 수 있으며, 진공흡입에 의한 물리적 방법과 생물학적 방법에 의해 이원적으로 오염물질을 처리해 주기 때문에 처리효율이 높고 처리기간이 단축되며, 또한 운전중 별도의 추가 작업이 불필요하기 때문에 운전 비용이 절감되고 운전 조작이 간편해지게 된다.

Description

유류 및 휘발성 유기화합물로 오염된 토양을 정화하기 위한 진공흡입 생물반응 장치{In-vessel Biosuction Unit for Remediation of Soil Contaminated with Oil and Volatile Organic Compounds}

본 발명은 유류 및 휘발성 유기화합물로 오염된 토양을 처리하기 위한 정화장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 진공흡입방법에 의한 물리적 방법과 토양 미생물에 의한 생물학적 분해 방법으로 오염 토양을 이원적으로 정화해 줄 수 있는 진공흡입 및 생물반응 장치에 관한 것이다.

오염 토양을 정화하기 위한 종래의 기술로는 경작법(Land Farming), 바이오벤팅법(Bioventing), SVE법(Soil Vapor Extrraction) 등이 있는데, 경작법은 오염 토양을 파내어 넓은 부지에 펼쳐 놓고 수분과 영양분을 주입하고 토양을 주기적으로 섞어 생물학적 분해를 촉진함으로써 오염물을 제거하는 방법이며, 바이오벤팅법은 오염된 부지내에 공기와 영양분을 주입하여 토양중 호기성 미생물의 활동을 촉진하여 오염물을 분해하는 방법을 말한다. 그리고 SVE법은 오염물의 휘발성을 이용하는 것으로 오염 토양내에 배관을 설치한 후 강제 진공흡입으로 오염물을 뽑아내는 방법이다.

그러나, 상기한 종래의 방법들은 각각 여러 가지 문제점을 가지고 있는 바, 먼저 경작법은 넓은 부지가 소요되고 오염물질이 휘발성인 경우 대기오염을 발생시키는 문제점이 있고, 바이오벤팅법과 SVE법은 최적 조건을 위한 운전제어가 용이하지 않아 토양의 조건에 따라 운전의 불안정이 발생하고 처리효율이 낮아 장기간 운전하여야 하는 단점이 있다. 따라서, 현재 유류 및 휘발성 유기 화합물로 오염된토양의 대부분은 폐기물로 분류되어 고가의 매립방법에 의해 처리되고 있는 실정이다.

이에 오염된 토양, 특히 유류 및 휘발성 유기화합물로 오염된 토양을 처리함에 있어 매립방법을 대체할 수 있는 경제적이고 효율적인 기술이 강하게 요구되고 있는 바, 본 발명은 이러한 요구에 부응하여 안출된 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 종래의 오염토양 처리 기술의 문제점을 해소시켜 좁은 부지내에서도 경제적이고 효율적으로 오염 토양을 처리해 줄 수 있고, 현장 조건에 따라 단순 조립하여 신축적으로 사용할 수 있는 오염토양의 정화장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치의 개략적인 구성도이다.

도 2a는 본 발명에 따른 정화장치의 바람직한 사용상태의 일예를 보여 주는 개략적인 사시도이다.

도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 반응조 11 : 분사관

12 : 노즐 13 : 진공흡입관

13a : 슬롯 14 : 배수구

20 : 운전 및 후처리부 21 : 진공펌프

22 : 기액분리조 23 : 흡입조절밸브

24 : 흡착탑 26 : 저수조

27 : 원심펌프 29 : 제어판넬

31 : 모래 32 : 오염토양

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오염토양 정화장치는, 진공흡입방법에 의한 물리적 방법과 토양 미생물에 의한 생물학적 분해 방법으로 주로 유류 및 휘발성 유기화합물로 오염된 토양을 이원적으로 제거해 줄 수 있도록, 오염 토양을 적재할 수 있는 반응조가 구비되고, 이 반응조의 상부에 수분과 영양분을 공급해 줄 수 있도록 다수의 노즐이 장착된 분사관이 설치되며, 반응조의 하부에는 공기 흡입을 위해 다수의 구멍 또는 슬롯이 형성된 진공 흡입관과 배수구가 설치되며, 상기 반응조의 분사관에는 수분과 영양물을 저장하고 있는 저수조가 이 수분과 영양분을 공급해 주는 원심펌프를 통하여 연결 설치되며, 상기 반응조의 진공흡입관에는 토양중의 기체를 강제 진공흡입하기 위한 진공펌프가 연결 설치된 구조로 되어 있다.

상기 진공흡입관과 진공펌프의 사이에 배출되는 기체중 수분을 분리해 주기 위해 기액 분리조를 설치하거나, 또는 개폐정도를 조절하여 진공펌프의 흡입력을 조절해 주기 위해 흡입조절밸브를 추가로 설치해 줄 수 있다.

또한, 상기 진공펌프에는 이를 통하여 배출되는 기체중 휘산된 오염물을 분리해 주기 위해 내부에 활성탄이 채워져 있는 흡착탑을 추가 연결 설치해 주면, 이차적인 대기오염을 방지해 줄 수 있어 더욱 바람직하다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 장치는 수동으로 조작하여도 되지만, 각 펌프를 제어할 수 있는 제어판넬을 별도로 설치하여 주면, 본 발명의 효과는 배가된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 오염토양 정화장치에 따르면, 단순 조립식 모듈 형태로 구성될 수 있기 때문에 현장 조건에 따라 신축적으로 설치하여 사용할 수 있으며, 진공흡입에 의한 물리적 방법과 생물학적 방법에 의해 이원적으로 오염물질을 처리해 주기 때문에 처리효율이 높고 처리기간이 단축되며, 또한 운전중 별도의 추가 작업이 불필요하기 때문에 지속적인 감시 인력이 필요없는 등 운전 비용이 절감되고 운전 조작이 간편해지게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치의 개략적인 구성도로서, 오염된 토양을 적재하여 처리하는 반응조(10), 및 장치의 운전 조절과 배출되는 오염기체의 처리를 담당하는 운전 및 후처리부(20)의 2 부분으로 이루어져 있다.

여기에서, 반응조(10)은 오염 토양을 투입 적재할 수 있는 적재 용기 형태로 된 것으로, 토양내의 오염물질을 진공흡입에 의한 탈착과 생물학적 분해 제거에 의해 직접 처리해 주는 기능을 한다. 반응조(10)은 현장조건에 따라 여러 가지 형태로 제작하여 사용할 수도 있으나, 손쉬운 방법으로는 시중의 일반 콘테이너 박스를 지붕을 없애고 사용하는 것으로서, 처리할 토양의 양에 따라 그 크기는 자유로이 선택할 수 있으며, 현장조건에 따라 큰 하나의 콘테이너를 사용하거나 또는 작은 콘테이너를 여러개 동시에 연결하여 사용할 수도 있다.

반응조(10)의 상부에는 오염 토양에 수분과 영양분을 공급해 주는 분사관(11)이 설치되고, 이 분사관(11)은 다수의 노즐(12)을 장착하고 있다. 그리고 반응조(10)의 하부에는 진공 흡입관(13)와 배수구(14)가 설치되어 있으며, 이 진공흡입관(13)에는 공기 흡입을 위해 다수의 구멍 또는 슬롯(13a)이 일정한 간격으로 형성되어 있다.

본 발명에 따른 장치의 제2 부분이라고 할 수 있는 운전 및 후처리부(20)은, 반응조(10)로부터 주로 오염물질을 흡입 배출하는 기능을 하는 부분(21, 22, 23, 24), 반응조에 수분 및 영양분을 공급해 주는 기능을 하는 부분(26, 27), 및 장치의 운전과 제어를 담당하는 제어판넬(29)로 구성되어 있다.

즉, 상기 반응조(10)에 수분과 영양분을 공급해 주기 위해 반응조의 분사관(11)에 수분과 영양분을 저장하고 있는 저수조(26)가 원심펌프(27)을 통해 연결 설치되어 있으며, 반응조(10)에 적재된 오염토양중의 오염물질을 흡입 배출하기 위해 상기 반응조의 진공흡입관(13)에 진공펌프(21)가 연결 설치되고, 그 사이에는 배출되는 기체중 수분을 분리해 주기 위한 기액 분리조(22), 개폐정도를 변화하여 진공펌프의 흡입력을 조절해 줄 수 있는 흡입조절밸브(23)이 설치되는 한편, 상기 진공펌프(21)에는 이에 의해 배출되는 기체중 휘산된 오염물을 분리 처리해 주는 흡착탑(24)가 추가로 연결 설치되어 있다. 이 흡착탑(24)는 통상적인 것과 같이 그 내부에 활성탄을 포함하고 있어 오염물을 흡착 분리시켜 이차적인 대기오염을 방지해 주게 된다.

또한, 상기 원심펌프(27) 및 진공펌프(21)를 자동으로 운전 제어하기 위해 제어판넬(29)가 구비되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 개개 구성요소들은 당업계로부터 용이하게 입수할 수 있거나 또는 당업자라면 용이하게 제작할 수 있는 것이므로, 본 발명을 이해하고 실시하는데 이들 각각에 대한 추가적인 설명은 더 이상 필요로 하지 않을 것이다.

도 2a는 본 발명에 따른 정화장치의 바람직한 사용상태의 일예를 보여 주는 개략적인 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A 선 수직 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 장치를 사용하여 오염토양을 처리하는 방법 및 그 작용 효과를 설명한다.

도 2a의 사용상태도에서 사용된 본 발명의 장치는 장치의 개개 구성요소가 현장에서 단순 조립하여 사용할 수 있는 조립식 형태로 된 것으로서, 먼저 반응조(10)를 적절한 위치에 위치시키고 바닥으로부터 적당한 높이에 진공흡입관(13)을 조립 설치하며, 진공흡입시 토양중의 미세입자가 기체와 함께 흡입관(13)안으로 따라 들어가는 것을 방지하기 위하여 투수성이 좋은 입자, 일예로모래 입자(31)를 진공흡입관(13)이 덮일 정도로 바닥에 깔아 주는 한편, 토양내 과잉의 수분 정체로 통기성이 저하되지 않도록 배수구(14)를 설치한다. 다음에 반응조(10)에 분사관(11)을 조립 설치하고 운전 및 후처리부의 각 장치들(도 2a에서는 도시 안됨)을 조립 설치한다.

이와 같이 본 발명의 장치가 설치되면, 반응조(10) 내에 오염된 토양을 적당한 높이로 채워 주는데, 오염토양(32)을 채워주는 중간에 원심펌프(27)를 작동시켜 저수조(26)의 영양물 혼합액을 분사관(11)을 통하여 적절히 뿌려주어 토양내의 수분과 영양분의 함유비가 적당히 조절되도록 해 준다. 적정 량의 토양이 다 채워지면, 제어판넬(29)의 타이머를 이용하여 진공펌프(21)과 원심펌프(27)의 작동시간 및 간격을 조정하여 예정된 작동시간 및 간격으로 강제 진공흡입과 수분 및 영양분의 공급이 자동적으로 이루어지도록 한다.

진공펌프(21)의 작동에 의해 강제 진공흡입이 이루어지게 되면, 외부에서 깨끗한 공기가 진공이 걸린 반응조(10)으로 흡입되어 토양중의 오염물을 탈착시키고 진공흡입관(13)을 통하여 외부로 배출시켜 주게 된다. 반응조(10)으로부터 배출된 오염 기체는 기액분리조(22)를 통과하면서 수분이 제거되고, 진공펌프(21)을 거친후 흡착탑(24)를 통과하면서 휘산된 오염물은 활성탄에 흡착되고 정화된 공기는 대기로 배출되게 된다. 이와 같은 진공펌프(21)에 의한 강제 진공흡입은 토양내 오염물의 탈착효과 뿐만 아니라, 외부의 신선한 공기를 토양내로 공급하여 호기성 토양 미생물의 활동에 필요한 산소를 공급함과 함께 미생물의 오염물 분해과정에서 발생하는 유해 기체를 외부로 배출시켜 주는 작용도 한다. 이때 진공흡입력의 조절은 진공펌프(21)의 기체도입부에 설치된 조절밸브(23)에 의해 외부공기의 유입정도를 조절함으로써 이루어진다.

한편, 강제 진공흡입 과정중 외부로 배출되는 수분의 손실과 미생물의 증식에 따른 영양분의 부족을 채워 주기 위해, 반응조(10)의 상부에서 분사관(11)을 통하여 주기적으로 수분과 영양분을 토양에 고르게 뿌려 주게 되고, 이에 따라 생물학적 방법에 의해 잔류된 오염물질이 지속적으로 분해되어 제거되게 된다.

이와 같이 본 발명의 장치에서는, 초기에 진공흡입에 의한 물리적 방법으로 휘발성 물질을 제거하여 오염농도를 급격히 감소시켜 주고, 지속적으로 진행되는 처리 과정에서 토양중으로 흡입되는 공기에 의해 생물학적 방법에 의한 잔류된 오염물질의 분해를 촉진시켜 주게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 오염토양 정화장치는, 단순 조립식 모듈 형태로 구성될 수 있기 때문에 처리할 토양의 양, 주변의 주거 밀도, 가용 부지 면적, 유틸리티 공급 가능성 등의 현장 조건에 따라 신축적으로 설치하여 사용할 수 있으며, 진공흡입에 의한 물리적 방법과 지속적인 생물학적 처리 방법에 의해 오염물질을 이원적으로 처리해 줌으로써 오염물의 정화 효율을 높여 주고 처리 기간을 단축시켜 주게 된다.

또한, 생물학적 처리 방식을 이용하는 종래의 공정에서는 균일한 영양분의 공급을 위하여 토양과 영양분을 혼합하는데 막대한 노력과 경비가 소요되었으나, 본 발명에서는 장치내에 적재된 오염 토양의 상부에서 분사기구를 통하여 영양분이공급되도록 되어 있기 때문에 종래와 같은 토양의 혼합작업이 전혀 필요 없어 운전 비용이 절감되고 처리 작업이 매우 간편하며, 자동제어 설비가 설치되어 있어 지속적인 감시가 필요없는 등 운전이 매우 간편하고 안정적인 운전상태를 유지해 줄 수 있다. 그리고 흡입에 의한 공기 주입방식에 의해 오염물질이 대기로 휘산되어 이차적인 대기오염을 일으킬 가능성을 최소화시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 오염 토양을 적재할 수 있는 반응조가 구비되고, 이 반응조의 상부에 수분과 영양분을 공급해 줄 수 있도록 다수의 노즐이 장착된 분사관이 설치되며, 반응조의 하부에는 공기 흡입을 위해 다수의 구멍 또는 슬롯이 형성된 진공 흡입관과 배수구가 설치되며, 상기 반응조의 분사관에는 수분과 영양물을 저장하고 있는 저수조가 이 수분과 영양분을 공급해 주는 원심펌프를 통하여 연결 설치되며, 상기 반응조의 진공흡입관에는 토양중의 기체를 강제 진공흡입하기 위한 진공펌프가 연결 설치되며, 상기의 진공흡입관과 진공펌프의 사이에는 배출되는 기체중의 수분을 분리해 줄 수 있도록 기액 분리조가 설치되며, 상기 진공펌프에는 배출되는 기체중 휘산된 오염물을 분리해 줄 수 있도록 흡착탑이 연결 설치되어, 진공흡입방법에 의한 물리적 방법과 토양 미생물에 의한 생물학적 분해 방법으로 오염 토양을 이원적으로 처리해 줄 수 있도록 된 오염토양 정화장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 진공흡입관과 진공펌프의 사이에 흡입조절밸브가 추가로 설치되어 진공펌프의 흡입력을 조절해 줄 수 있도록 된 오염토양 정화장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단순 조립식 모듈 형태로 구성되어 현장에서 직접 조립 사용할 수 있도록 된 오염토양 정화장치.