KR100984167B1

KR100984167B1 - 복합오염 지하수 정화처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR100984167B1
Application number: KR1020100044064A
Authority: KR
Inventors: 조성국; 임기석; 최형진; 이진욱
Original assignee: 효림산업주식회사
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-09-28

Abstract

본 발명은 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS), 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs) 및 유기오염물질 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 정화 처리하기 위해 일체형 침사유수분리조, 집수조, 일체형 화학반응경사판침전조, 미세기포발생장치, 일체형 부상분리탈기조, 고도산화처리조를 일체형으로 통합하여 구성하고, 지하수 오염물질의 고농도 또는 저농도에 따른 오염정도에 따라 선택적으로 처리장치를 가동할 수 있도록 한 복합오염 지하수 정화처리 표준방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

복합오염 지하수 정화처리방법 및 장치{omitted}

본 발명은 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속과, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분과, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)과, CN, n-Hexane 추출오염물질 및 유기오염물질 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 정화 처리하기 위해 일체형 침사유수분리조, 집수조, 일체형 화학반응경사판침전조, 미세기포발생장치, 일체형 부상분리탈기조, 고도산화처리조를 일체형으로 통합하여 구성하고, 지하수 오염물질의 고농도 또는 저농도에 따른 오염정도에 따라 선택적으로 처리장치를 가동할 수 있도록 한 복합오염 지하수 정화처리방법 및 장치에 관한 것이다.

국내 지하수토양 환경오염 정화사업은 토양환경보전법이 제정·시행된 1996년부터 본격적으로 시작되었고, 특히 최근 들어 지하수 및 토양오염에 대한 사회적관심이 고조되고 있으며, 법적으로는 토양오염과 지하수 오염이 구분되어 있으나, 실제로는 토양이 오염되면 일반적으로 지하수가 오염되어 있어, 토양정화와 지하수 정화는 동시에 이루어져야만 완전한 정화 목표를 달성할 수 있다.

이에 대한 처리방안으로 오염토양을 굴착하여 반출처리하고 오염된 지하수는 양수처리하거나, 원위치에서 주입정과 추출정을 착정한 후 오염물질은 추출하고 미생물과 영양염, 화학처리제 등을 주입하면서 정화하는 방법이 개발되어 널리 사용되고 있다.

상기 방법중에서 오염된 지하수를 양수 정화처리하는 방법이 가장 일반적으로 적용되고 있으며, 상업화된 기술로 평가되고 있는데, 양수된 오염지하수 처리를 비롯한 폐수처리방법 및 장치와 관련한 종래기술로는 한국등록특허 제10-0566057호에 유입된 폐수 중의 유분 및 미세입자를 중력에 의해 분리하도록 된 침사및유수분리조(100)와, 상기 침사조및유수분리조(100)로부터 유입된 폐수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수조(200), 상기 집수조(200)로부터 펌핑된 폐수가 이젝터(310)에서 공급되는 공기와 화학약품공급조(320)로부터 공급되는 화학약품과 함께 혼합되어 가압되게 된 가압탱크(300), 상기 가압탱크(300)에서 가압된 폐수를 공급받고 또다른 화학약품공급조(330)로 부터 약품을 공급받아 화학반응시켜 입자를 형성하게 된 라인믹서(400), 이 입자를 포함한 폐수를 공급받아 오염물질을 함유한 입자와 처리수로 분리하게 된 부상조(500), 상기 부상조(500) 상부에 위치하여 오염물질을 함유한 스컴을 모으는 스키머(520), 이 스키머(520)로 모아진 스컴을 탈수포 및 그물망을 이용하여 탈수시킨 후 분리하게 된 탈수장치(600), 상기 부상조(500)로 부터 분리된 처리수를 유입받아 외부로 방출시킬 수 있게 된 방류수조(700) 및 상기 부상조(500)로 부터 분리된 처리수를 유입받아 세차에 재이용수로 이용할 수 있게 된 재이용수조(800)로 구성되어 있는 한편, 상기 부상조(500)로 부터 분리된 처리수는 재처리를 위해 상기 트렌치(50)로도 공급되게 구성되어, 도심지에 위치한 세차장과 같은 협소한 장소에 설치하여 효과적으로 폐수를 처리할 수 있도록 된 폐수처리장치가 공지되어 있다.

또한, 한국등록실용신안 제20-0162834호에는 폐수에서 소정 크기 이상의 협잡물을 걸러내는 스크린, 상기 스크린을 통과한 원수에서 소정 비중 이상의 무기물을 침강 분리하는 침사조, 상기 침사조로부터 소정 비중 이상의 무기물이 분리된 원수를 집수하는 유량조정조, 상기 유량조정조로부터 유입된 원수에서 오일을 분리하고, 분리된 오일을 포집 및 제거하는 유수분리장치, 상기 유수분리장치에 의해 오일이 분리 제거된 1차 처리수를 오존 산화하는 오존 산화장치, 상기 오존 산화장치에 의해 오존 산화 처리된 2차 처리수를 가압수와 혼합한 후, 압력차를 이용한 미세기포 생성에 의하여 소정 비중 이하의 오염물질을 부상시켜 스컴을 분리 처리하는 스컴 분리장치, 상기 스컴 분리장치에 의해 스컴이 분리된 3차 처리수를 여과, 흡착 처리하는 여과기, 상기 여과기에 의해서 여과 처리된 최종 처리수를 집수하는 처리수 탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐수 여과 처리 시스템 및 방법이 공지되어 있다.

그러나, 상기 종래기술은 일반적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 침사조, 유수분리조, 집수조, 화학반응조, 침전조, 스컴조, 가압부상분리조(가압탱크, 펌프, 이젝터포함), 에어스트리퍼, 폐오일 저장조, 슬러지 저장조, 모래여과조, VOCs흡착탑, 활성탄여과조 및 다양한 부대설비가 있어야만 지하수를 정화처리 할 수 있으나, 이러한 설비는 정화처리장치의 대형화를 요구하고, 침사물 인양의 어려움, 분리유분인발의 인위적조정, 가압부상공정의 복잡성, VOCs 제거 설비의 가압시스템과 부대시설의 다단 유니트등 설치 등으로 설치비용 증가, 유지 관리 및 운영비 증가에 따른 운영관리상 어려움이 있었으며, 좁은 정화 현장에서 사용하기에는 비효율적인 문제점이 있었다.

또한, VOCs의 완전 정화처리하기 위해서는 활성탄 충진탑을 설치하여 흡착처리 하는데, 이는 다량의 오염물질이 흡착되면 주기적으로 교체해야 하는 문제점이 있으며, 또한 고도산화공정은 강력산 산화제를 이용하여 오염물질을 처리할 수 있으나, 처리 후 잔존하는 오존을 분해 처리하기 위해 열분해(300℃)시설을 추가로 설치해야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속과, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분과, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)과, CN, n-Hexane 추출오염물질 및 유기오염물질 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 정화 처리하기 위해 일체형 침사유수분리조, 집수조, 일체형 화학반응경사판침전조, 미세기포발생장치, 일체형 부상분리탈기조, 고도산화처리조를 일체형으로 통합하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법 및 장치를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제의 해결수단으로, 유기오염물질, 중금속 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 pumping하여 유입된 오염지하수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수단계와; 상기 집수단계에서 유입된 오염지하수에 포함된 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS) 및/또는 침전물을 약품저장조로부터 공급되는 화학약품과 함께 화학반응부에서 혼합하여 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 화학반응경사판침전단계와; 상기 화학반응경사판침전단계에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 부상분리탈기단계;를 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법을 과제해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 저농도로 오염되어 오염정도가 심하지 않은 경우에는 상기 화학반응경사판침전단계중 화학반응부를 경유하지 않고 경사판침전부에서 오염지하수에 포함된 침전물을 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법을 과제해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 고농도로 오염되어 오염정도가 심한 경우에는 상기 집수단계 전에, 유입관을 통해 유입된 오염지하수에 포함된 비중이 큰 모래 및/또는 무기협잡물을 중력에 의해 분리하고, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분을 제거하는 침사유수분리단계를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법을 과제해결수단으로 한다.

또한, 상기 부상분리탈기단계에서 유입된 지하수를 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 n-Hexane 추출물질, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분 및/또는 BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)으로 산화처리, 색도제거, 냄새제거에 의한 정화 후 지하수를 다시 현장에 재주입할 수 있도록 하는 고도산화처리단계;를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법을 과제해결수단으로 한다.

또한 상기 저압 미세기포발생장치는 상기 부상분리탈기조의 부상분리부에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하의 미세기포를 발생시켜 이를 상기 화학반응경사판침전단계로부터 유입되는 지하수가 흐르는 유도관에 주입하여 지하수와 미세기포가 혼재된 상태로 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산되어 효율적으로 부상분리시키는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법을 과제해결수단으로 한다.

또한, 상기 화학반응경사판침전단계의 화학반응부와 경사판침전부는 일련되게 일체화 구성되고, 상기 부상분리탈기단계의 부상분리부와 탈기부는 일련되게 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법을 과제해결수단으로 한다.

또한, 유기오염물질, 중금속 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 pumping하여 유입된 오염지하수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수조와; 상기 집수조에서 유입된 오염지하수에 포함된 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS) 또는 침전물을 약품저장조로부터 공급되는 화학약품과 함께 화학반응부에서 혼합하여 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 화학반응경사판침전조와; 상기 화학반응경사판침전조에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 부상분리탈기조;를 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리장치를 과제해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 저농도로 오염되어 오염정도가 심하지 않은 경우에는 상기 화학반응경사판침전조중 화학반응부를 경유하지 않고 오염지하수에 포함된 침전물을 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치를 과제해결수단으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 고농도로 오염되어 오염정도가 심한 경우에는 상기 집수조 전에, 유입관을 통해 유입된 오염지하수에 포함된 비중이 큰 모래 및/또는 무기협잡물을 중력에 의해 분리하고, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분을 제거하는 침사유수분리조를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리장치를 과제해결수단으로 한다.

또한, 상기 부상분리탈기조에서 유입된 지하수를 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 n-Hexane 추출물질, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분 및/또는 BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)으로 산화처리, 색도제거, 냄새제거에 의한 정화 후 지하수를 다시 현장에 재주입할 수 있도록 하는 고도산화처리조를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리장치를 과제해결수단으로 한다.

또한 상기 저압 미세기포발생장치는 상기 부상분리탈기조의 부상분리부에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하의 미세기포를 발생시켜 이를 상기 화학반응경사판침전조로부터 유입되는 지하수가 흐르는 유도관에 주입하여 지하수와 미세기포가 혼재된 상태로 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산되어 효율적으로 부상분리시키는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치를 과제해결수단으로 한다.

또한, 상기 화학반응경사판침전조의 화학반응부와 경사판침전부는 일련되게 일체화 구성되고, 상기 부상분리탈기조의 부상분리부와 탈기부는 일련되게 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치를 과제해결수단으로 한다.

본 발명에 따르면, 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수) 중의 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속과, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분과, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)과, CN, n-Hexane 추출오염물질 및 유기오염물질, 살균, 냄새 등을 기존의 다양한 방법 및 장치없이도 일체형 침사유수분리조, 일체형 화학반응경사판침전조, 일체형 부상탈기조, 고도산화처리조를 일체형으로 통합 구성하여 단순화, 표준화하여 저비용으로 다양한 오염물질을 동시에 처리할 수 있는 획기적인 효과가 있다.

도 1은 종래의 오염 지하수처리 전체 공정도
도 2는 본 발명의 복합오염 지하수 정화처리장치 전체 공정도
도 3은 본 발명의 복합오염 지하수 정화처리장치의 고농도 오염처리도
도 4는 본 발명의 복합오염 지하수 정화처리장치의 저농도 오염처리도
도 5는 본 발명의 침사유수분리조 평면도 및 정면도
도 6은 본 발명의 화학반응경사판침전조 평면도 및 정면도
도 7은 본 발명의 화학반응부 및 약품저장조 상세도
도 8은 본 발명의 미세기포발생장치 사진
도 9는 본 발명의 일체형 부상분리탈기조 평면도 및 정면도
도 10은 본 발명의 오존 고도산화처리조 정면도

본 발명은 유기오염물질, 중금속 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 pumping하여 유입된 오염지하수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수단계와; 상기 집수단계에서 유입된 오염지하수에 포함된 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS) 또는 침전물을 약품저장조로부터 공급되는 화학약품과 함께 화학반응부에서 혼합하여 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 화학반응경사판침전단계와; 상기 화학반응경사판침전단계에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 부상분리탈기단계;를 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 저농도로 오염되어 오염정도가 심하지 않은 경우에는 상기 화학반응경사판침전단계중 화학반응부를 경유하지 않고 경사판침전부에서 오염지하수에 포함된 침전물을 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 고농도로 오염되어 오염정도가 심한 경우에는 상기 집수단계 전에, 유입관을 통해 유입된 오염지하수에 포함된 비중이 큰 모래 및/또는 무기협잡물을 중력에 의해 분리하고, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분을 제거하는 침사유수분리단계를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 부상분리탈기단계에서 유입된 지하수를 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 n-Hexane 추출물질, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분 및/또는 BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)으로 산화처리, 색도제거, 냄새제거에 의한 정화 후 지하수를 다시 현장에 재주입할 수 있도록 하는 고도산화처리단계;를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한 상기 저압 미세기포발생장치는 상기 부상분리탈기조의 부상분리부에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하의 미세기포를 발생시켜 이를 상기 화학반응경사판침전단계로부터 유입되는 지하수가 흐르는 유도관에 주입하여 지하수와 미세기포가 혼재된 상태로 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산되어 효율적으로 부상분리시키는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 화학반응경사판침전단계의 화학반응부와 경사판침전부는 일련되게 일체화 구성되고, 상기 부상분리탈기단계의 부상분리부와 탈기부는 일련되게 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 유기오염물질, 중금속 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 pumping하여 유입된 오염지하수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수조와; 상기 집수조에서 유입된 오염지하수에 포함된 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS) 및/또는 침전물을 약품저장조로부터 공급되는 화학약품과 함께 화학반응부에서 혼합하여 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 화학반응경사판침전조와; 상기 화학반응경사판침전조에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 부상분리탈기조;를 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 저농도로 오염되어 오염정도가 심하지 않은 경우에는 상기 화학반응경사판침전조중 화학반응부를 경유하지 않고 오염지하수에 포함된 침전물을 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오염지하수가 오염물질이 고농도로 오염되어 오염정도가 심한 경우에는 상기 집수조 전에, 유입관을 통해 유입된 오염지하수에 포함된 비중이 큰 모래 및/또는 무기협잡물을 중력에 의해 분리하고, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분을 제거하는 침사유수분리조를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 부상분리탈기조에서 유입된 지하수를 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 n-Hexane 추출물질, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분 및/또는 BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)으로 산화처리, 색도제거, 냄새제거에 의한 정화 후 지하수를 다시 현장에 재주입할 수 있도록 하는 고도산화처리조를 더 포함하여 구성되는 복합오염 지하수 정화처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 저압 미세기포발생장치는 상기 부상분리탈기조의 부상분리부에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하의 미세기포를 발생시켜 이를 상기 화학반응경사판침전조로부터 유입되는 지하수가 흐르는 유도관에 주입하여 지하수와 미세기포가 혼재된 상태로 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산되어 효율적으로 부상분리시키는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 화학반응경사판침전조의 화학반응부와 경사판침전부는 일련되게 일체화 구성되고, 상기 부상분리탈기조의 부상분리부와 탈기부는 일련되게 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치를 기술구성의 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2은 본 발명의 복합오염 지하수 정화처리장치 전체 공정도이고, 도 3은 본 발명의 복합오염 지하수 정화처리장치의 고농도 오염처리도이며, 도 4는 본 발명의 복합오염 지하수 정화처리장치의 저농도 오염처리도이다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합오염 지하수 정화처리 표준방법은 오염물질의 농도에 따라 고농도/저농도로 구분하여 설계할 수 있는 바, 도 3은 복합오염 지하수 정화처리 표준장치의 고농도 오염처리도로서 침사유수분리단계, 집수단계, 화학반응경사판침전단계, 부상탈기단계를 포함하여 구성되며, 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 TPH, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 VOCs 유기오염물질을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)에 의해 오염물질을 산화, 색도제거, 냄새 등을 제거하여 정화처리한 후 지하수를 다시 현장에 재주입할 수 있도록 하는 고도산화처리단계를 더 포함하여 구성되며, 도 4는 복합오염 지하수 정화처리 표준장치의 저농도 오염처리도로서 침사유수분리단계, 화학반응경사판침전단계중 화학반응단계를 삭제, 즉, 집수, 경사판침전, 부상분리탈기 설비만 설치하여 효율적이고 경제적으로 오염물질을 처리할 수 있다.

도 5 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 복합오염 지하수 정화처리장치의 세부구성을 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 침사유수분리조(100)는 오염지하수에 함유된 기름성분과 흙등 미세입자들을 제거하기 위한 시설로서, 예컨대 노르말-헥산(n-HEXANE) 추출물질 등 오일성분은 물보다 비중이 작아서 수표면으로 상승하게 되는 것을 이용하고, 흙과 같은 미세입자들은 물보다 비중이 커서 바닥면에 침적하게 되는 것을 이용하여 오염지하수로부터 침사 및 오일성분을 분리시키게 된다.

삭제

상기 침사유수분리조(100)는 3개의 탱크가 일체형으로 형성되어 높은 오염부하에 대응할 수 있게 하였고, 각 탱크에서 침사 및 유수분리가 동시에 수행할 수 있으며 오염지하수의 유량을 조절하고, 각 탱크의 체류시간을 15~20분으로 운전하여 모래 및 무기물 등 협잡물을 90%이상 침전 제거할 수 있는데, 직경 0.2mm 정도의 무기성 부유고형물질, 모래, 자갈 등 비중이 2.65 이상인 물질은 95% 이상 침전제거가 가능하다.

또한, 상기 침사유수분리조(100)에서는 유분제거 Skimmier를 2-3m/min로 운전하여 부유성 유분을 90%이상 제거할 수 있는데, 일반적으로 유수분리는 API식, PPI식, CPI식이 있으며, 각 탱크의 체류시간을 15~20분으로 운전하여 60㎛ 이상의 오일을 97% 이상 제거할 수 있다.

상기 침사유수분리조(100)의 구체적 구성을 살펴보면, 지하수가 유입되는 유입관(101), 상부에서 걷어진 유분이 오일이송관으로 흘러가도록 형성된 트렌치(102), 상부에 설치된 오일브레이드(104)를 기동하는 감속기(103), 유분을 물과분리하여 긁어모으는 오일블레이드(104), 중력에 의해 자연 침강된 모래, 협잡물을 인발하는 드레인밸브(105), 침강되는 모래, 협잡물을 인발이 용이하도록 모아주는 하부콘(106), 침강된 모래, 협잡물을 인발하여 이송하는 침사물이송관(107), 모아진 트렌치의 유분을 이송하는 오일이송관(108), 처리수의 유량을 제어하여 본체의 수위를 조절하는 조절밸브(109), 오일이 유출되는 오일유출관(110), 처리수가 유출되는 처리수유출관(111), 오일 및 부유물질 넘침을 방지하기 위한 버플(112), 냄새 및 휘발성 유기화합물 VOCs 가스를 포집하기 위한 후드(113)를 포함하여 구성된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 집수조는 상기 침사유수분리조(100)를 통과하여 유입된 오염지하수를 일시적으로 저장하여 유량조정 및 버퍼역할을 수행하게 되는 바, 외부로부터 일시적으로 많은 오염지하수가 유입될 때 이를 임시적으로 저장하여 충격부하를 완화시키는 한편, 처리장치를 항상 일정한 속도로 가동될 수 있도록 하게 해주는 버퍼역할을 수행한다.

또한, 도시되지는 않았지만 상기 집수조의 내부에 설치된 펌프는 집수조의 수표면의 위치를 감지하여 수위게이지센서(LEVEL GAUGE SENSOR)에 의해 동작되면서 수위가 높아질수록 화학반응경사판침전조로 펌핑되는 오염지하수의 유량을 증가시키게 되어 있고, 수면게이지센서가 낮아질수록 유량을 감소하거나 펌프의 동작이 정지하게 되어 있다.

또한, 상기 집수조는 도시되지는 않았지만 후드, 벤트 등으로 포집되는 냄새 및 휘발성 유기화합물 VOCs 가스를 포집하여 부상분리탈기조의 활성탄탑으로 유입시켜 흡착제거하도록 구성된다.

도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 화학반응경사판침전조(200)는 화학반응부(201)와 경사판침전부(202)로 일련되게 일체로 형성되며, 상기 집수조에서 유입된 오염지하수에 포함된 침전물, n-Hexane 추출 물질, Al, Fe, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, As, Hg, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이상의 중금속, CN, 부유물질(SS)을 화학약품으로 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 침전 제거한다.

즉, 집수조로부터 펌핑된 오염지하수중에 현탁되어있는 미세입자들은 비중이 1보다 크지만 겉보기비중이 물과 비슷하여 상기 침사유수분리조(100)에서 침적되지 않고 수표면으로 떠오르지도 않게 되어 분리되지 않은 상태, 즉 콜로이드용액 상태로 존재하게 되는 바, 이들 미세입자를 분리,제거하기 위해 화학응집제를 약품저장조(203, 204, 205)로부터 오염지하수에 투입하게 되며, 이렇게 투입된 화학응집제는 독성이 없고 응집폭이 좋아 화학반응부(201)의 반응조(206), 중화조(207), 응집조(208)을 통과하면서 오염지하수와 믹싱되면 오염지하수중에 포함된 입자들이 응집되어 분리되기 쉬운 더 큰 입자-플록(FLOC)-로 형성되고, 이러한 응집입자들은 경사판에서 침전 분리된다.

상기 화학반응경사판침전조의 구체적인 화학반응 메카니즘을 살펴 보면, Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Ni, Zn과 같은 중금속은 수산화물 침전법으로 식 (1),(2)와 같이 알칼리제(석회석, 생석회, 가성소다, 탄산소다), 응집제(알루미늄염, 철염, 고분자응집제)등을 주입하여 [표 1]과 같은 침전가능한 최적 pH에서 침전제거한다.

Cu² ⁺ + 2OH → Cu(OH)₂-------- (1)

Cd² ⁺ + Ca(OH)₂ → Cd(OH)₃ + Ca² ⁺ -------- (2)

<수산화물 침전 위한 최적 침전 생성 pH>

금속원소	침전 생성 pH	금속원소	침전 생성 pH
Al³ ⁺	4.1~9.2~11.9	Mn³ ⁺	2.9
Fe² ⁺	7.7	Cd² ⁺	8.1~8.4
Fe³ ⁺	2.5~2.1	Cu² ⁺	6.3~5.2
Cr³ ⁺	4.8	Pb² ⁺	7.5~13.0
Zn² ⁺	11	Ni² ⁺	10-11

또한, As와 같은 중금속은 Fe(OH)₃, Ca(OH)₂ 와 같은 수산화물 플록에 흡착시켜 공침제거 할 수 있으며, As 오염 농도에 따라 Fe/As 비율을 조절하여 처리할 수 있다. 즉, 즉 잔류 비소 농도가 1ppm 이하 일경우에는 Fe/As 4이상, 잔류 비소 농도가 0.1ppm 이하일 경우에는 Fe/As 20이상, 잔류 비소농도가 0.01ppm 이하일 경우에는 Fe/As 50 이상으로 주입하여 처리한다.

CN과 같은 오염물질은 NaOH를 가하여 pH를 10-10.5로 유지하고 산화제인 Cl₂, NaOCl로 산화시켜, CNO로 산화한 다음, H₂SO₄ 와 NaOCl을 주입하여 CO₂, N₂로 분해하여 식 (3-1)(3-2)(3-3)과 같은 알칼리 염소법으로 처리할 수 있다.

1단계반응 : (pH 10-10.5)

Cl2 + NaCN + 2NaOH → NaCNO + 2NaCl + 2H2O ------- (3-1)

2단계반응 : (pH 8- 8.5)

3Cl₂ + 2NaCNO + 4NaOH → 2CO₂ + N₂ + 6NaCl + 2H₂O ------(3-2)

최종단계반응 :

2NaCN + 5Cl₂ + 8NaOH → N₂ + 2CO₂ + 10NaCl + 6H2O ---- (3-3)

Cr⁶ ⁺ 오염물질은 산성, 암칼리성 어디서나 안정된 이온형태로 존재하기 때문에 중크롬산(Cr₂O₇ ² ^-), 크롬산(CrO₄ ² ^-)을 환원제인 NaHSO₃, FeSO₄, Na₂SO₃, Na₂S₂O₅, SO₂ 로 환원 후 중화하여 불용성의 Cr(OH)₃로 식 (4), [그림 1]과 같이 침전 제거하는 환원-수산화물 침전법으로 처리할 수 있다.

2H₂CrO₄ + 6H₂SO₄ + 6FeSO₄ + 3Ca(OH)₂ →

2Cr(OH)₃ + CaSO₄ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 8H₂O --------- (4)

[그림 1] Cr₆ ₊ 환원-수산화물 침전법

특히 노르말헥산(n-Hexane) 추출물질은 유기산화 응집제인(FeCl₂, MgCl₂)를 주입하여 포집/공침 후 소석회, Al₂SO₄ 를 주입하여 pH 조정 및 응집효율을 증가 시키고, 음이온 고분자응집제를 주입하여 침전 제거할 수 있으며, 마지막으로 Hg, Cd, Pb는 Na₂S(황화소다), H₂S(황화수소)등으로 중금속을 황화메탈을 형성 후 이것을 식(5)과 같이 응집제로 응집/침전 제거할 수 있다.

HgCl₂ + Na₂S → HgS + 2NaCl ----------(5)

상기와 같은 각각의 화학응집반응은 오염지하수에 따라서 반응조, 약품저장조를 3개~5개까지 변형하여 설치할 수 있으며, 이렇게 응집반응 후 플럭이 커진 오염물은 경사판 침전조 하부로 흘러들어가서 침전되고, 미세한 플럭들은 경사판 침전조 내부에 설치된 경사판을 따라 침전되어 제거되며, 상기 화학반응경사판침전조의 화학반응을 전체적으로 나타내면 다음 [그림 2]와 같다.

[그림 2] 화학반응경사판침전조의 화학반응

상기 화학반응경사판침전조의 구체적인 구성을 살펴보면, 도 6 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 화학처리를 위해 지하수가 유입되는 유입관(209), 약품주입에 의해 오염물이 화학반응되는 반응조(206), 중화조(207) 및 응집조(208)로 구성된 화학반응부(201), 화학반응부(201)에서 응집된 오염물을 중력침강에 의해 경사판을 따라 흐르며 고액분리되는 경사판 침전조(210), 침강된 오염물질 인발이 용이하도록 중앙으로 집적시키는 수집호퍼(211), 침전효율을 증대하고자 내부에 설치된 경사판(212), 고액분리된 처리수가 흐르는 트렌치(213), 처리수를 배출하는 처리수유출관(214), 주입약품과 오염지하수가 원활히 반응되도록 교반해주는 교반기(215), 침강된 오염물질을 인발하는 드레인 밸브(216), 화학반응부(201)에서 유입되는 지하수를 안내하는 스커트(217)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 화학반응경사판침전조는 도시되지는 않았지만 후드, 벤트 등으로 포집되는 냄새 및 휘발성 유기화합물 VOCs 가스를 포집하여 부상분리탈기조의 활성탄탑으로 유입시켜 흡착제거하도록 구성된다.

또한, 화학반응부(201)에 화학약품을 공급하는 장치는 응집/침전을 위해 주입하는 응집제, 알칼리제, 수산화물, 산화제를 보관할 수 있는 장치로서 약품저장조(203, 204, 205), 정량주입약품펌프(218, 219, 220), 파우더형태의 약품을 혼합 용해하는 교반기(221, 222, 223), 약품펌프에 의해 이송된 약품을 주입하는 약품주입배관(224, 225, 226), 약품 저장조에 파우더 형태의 약품을 용해하도록 물을 공급하는 급수배관(227)을 포함하여 구성된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 저압 미세기포발생장치(300)는 기존의 가압부상조에서 요구되는 가압탱크, 가압펌프(5000Kg/㎠), 이잭터 등의 설비가 필요없이 물과 대기중의 공기를 흡입하여 초고속믹싱하는 과정에서 기액혼합과 에멀젼상태로 변환하며 2Kg/㎠이하의 저압력으로 발생된 2-20um의 미세기포를 생성할 수 있으며, 구체적 구성으로 모터(301), 내부에서 물과 공기를 미세화시켜 혼합하는 믹서기(302), 미세기포를 토출하는 토출구(303), 믹서기 내부 및 토출압력을 조절하는 압력조절밸브(304), 물을 흡입하는 물흡입구(305), 대기중의 공기를 흡입하는 공기흡입구(306)을 포함하여 구성된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 일체형 부상분리탈기조(400)는 화학반응경사판침전조(200)에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기조의 부상분리부(A)로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 일체형의 장치이다.

상기 일체형 부상분리탈기조(400)의 구체적인 구성은, 저압 미세기포발생장치를 이용하여 상기 부상분리탈기조의 부상분리부(A)에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하로 발생된 미세기포가 주입된 상기 화학반응경사판침전조에서 유입되는 지하수가 일체형 부상분리탈기조의 부상분리부(A)로 유입되는 유도관(401), 상기 유도관으로 유입된 유입수의 일정한 수류의 확산을 위해 나팔모양의 장치를 설치하여 고른 분산을 기하도록 하는 확산관(402), 유입수가 상부로 부상되도록 유도하며, 와류를 방지하는 역할을 하는 유도판(403), 부상분리부(A) 상부에 설치된 스컴브레이드를 기동하는 감속기(404), 부상분리부(A)에서 발생되는 가스상 물질을 포집하는 후드(405), 상기 후드(405)에서 포집된 가스상 물질을 이송하는 덕트(406), 부상분리부(A) 상부에 형성되는 스컴과 유분을 물과 분리하여 긁어모으는 스컴블레이드(407), 일체형 부상분리탈기조(400)를 유지시켜 주는 본체(408), 부상분리부(A) 상부에 형성된 스컴과 유분이 월류하지 못하도록 막아주는 방해판 역할을 하는 스컴스커트(409), 용존 휘발성 유기화합물 VOCs의 스트리핑을 위한 공기 유입부(410), 용존 휘발성 유기화합물 VOCs의 탈기가 일어나는 핵심부인 스트리핑부(B)로서 PACKING이 충진된 횡형스트리퍼(411), PP WOOL을 가공하여 충진하므로서 탈기된 용존 휘발성 유기화합물 VOCs 가스로부터 액적을 제거하는 DEMISTER(412), 탈기된 가스의 VOCs를 흡착하여 청정배기하는 장치로서 통과유속은 0.5m/sec를 유지하며 접촉시간은 1초이상을 유지하여 충분히 흡착되도록 하는 활성탄탑(413), 공기 유입부(410)로부터 유입된 공기가 상기 횡형스트리퍼(411), DEMISTER(412), 활성탄탑(413)으로 통과하도록 공기를 흡인 유도하여 스트리핑되도록 하는 흡기휀(414), 처리수를 배출하는 방류부(415), 상기 침사유수분리조, 집수조, 화학반응경사판침전조 및 부상분리부(A)의 후드 또는 벤트를 통해 포집된 가스상 물질을 흡착부(C)의 활성탄탑에 유입하는 덕트유입부(416), 상기 부상분리부(A)를 거쳐서 넘어온 처리수의 스트리핑을 위해 횡형스트리퍼(411)의 PACKING층에 살수하는 순환펌프(417)을 포함하여 구성된다.

상기 횡형스트리퍼(411)에서는 부상분리부(A)를 거쳐서 유입된 처리수를 순환펌프를 통해 PACKING상부에 살수하면 불규칙적으로 충진된 packing층을 따라 처리수가 지그재그로 서서히 하부로 흐르며 긴 체류시간으로 얇은 수막을 형성(물의 활성화 비표면적이 커짐)하고, VOCs를 함유한 수막은 흡기휀(414)의 가동으로 공기와 접촉하여 적은 에너지값으로 VOCs가 탈기되며, packing 충진재의 비표면적은 114m²/m³ 로서 0.5-1㎥/hr의 수량이 흐르게 되므로 얇은 수막을 형성한다.

이때 상기 횡형스트리퍼(411)의 액기비는 1:50~60으로 하며, PACKING층을 통과하는 유속은 1m/sec를 유지하여 수막(활성화비표면적)과 충분히 접촉하도록 설계하고, 공극률이 높으므로 압력손실 또한 적어서 낮은 압력(250mmAQ)으로 운전이 가능하므로 운전비용이 트레이타입 압력(1000~1200mmAQ)의 20% 이내로 운전이 가능하며 고가타워형이 아닌 횡형타입이므로 매우 안정적이다.

또한, 상기 일체형 부상분리탈기조(400)는 침사유수분리조, 집수조, 화학반응경사판침전조, 부상분리부(A) 및 고도산화처리조의 후드 또는 벤트를 통해 포집된 냄새 및 휘발성 유기화합물 VOCs 가스를 포집하여 흡착부(C)의 덕트유입부(416)를 통해 활성탄탑에 유입시켜 동시에 제거하므로 냄새 및 VOCs의 누출을 완전히 차단할 수 있는 기술적 특징이 있다.

도 10에 도시한 바와 같이, 고도산화처리조(500)는 미세하게 잔존하는 부유물질, 유기물, 냄새, 색도를 생활용수 수준으로 처리하는 설비로서, 보다 상세하게는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 오염물질을 산화, 색도제거, 냄새 등을 제거하여 생활용수 기준으로 처리하여 재주입 또는 방류할 수 있는 장치이다.

뿐만 아니라, 고도산화처리 후 잔존하는 오존(O₃)은 활성탄탑(413)으로 유입시켜 잔존하는 오존으로 활성탄에 흡착된 유기/무기 오염물질을 산화분해하여 활성탄을 재생할 수 있는 경제적 효과가 탁월하다.

상기 고도산화처리조(500)의 구성은, 고도산화처리를 위해 지하수가 유입되는 U트랩 유입관(501), 오존을 발생시키는 오존 발생장치(공냉식)(502), 오존과 지하수를 접촉 산화시키는 제1 반응조(503), 오존과 지하수를 접촉 산화시키는 제2 반응조(504), 오존과 지하수를 접촉 산화시키는 제3 반응조(505), 배오존을 배출하고 흡착탑에 연결되는 밴트(506), 발생오존을 반응부에 주입하여 용해시키는 산기관(507), 고도산화처리 후 지하수가 재주입되거나 방류되는 U트랩 유출관(508)을 포함하여 구성된다.

상기 고도산화처리조(500)의 오존산화, 오존분해 및 활성탄 재생 메카니즘을 구체적으로 설명하면, 앞서 설명한 바와 같이 지하수 또는 토양복원 과정 중에 용출되는 지하수에 미량 함유된 TPH, BTEX, PCE, TCE, Phenol로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이상의 VOCs 유기오염물질을 제거할 수 있으며, 식 (6)과 같이 잔존하는 CN을 제거하고, 살균, 냄새를 제거하여 지하수중의 오염도를 생활용수 기준까지 줄여 지하수를 재이용 및 재주입할 수 있다.

CN^-+O₃ → CNO^- + O₂ → CNO^- + 2H⁺ + 2H₂O → NH² ⁺ + CO₂ →

CNO^- + NH² ⁺ → NH₂CONH₂ → NH₂CONH₂ + O₃ → N₂ + CO₂ + 2H₂O

최종 : CN^- + OCN^- + 2O₃ + 2H⁺ → N₂ + 2CO₂ + O₂ ------- (6)

또한, 오존 용해 방식은 가압 인젝션에 의한 급속용해방식(HPR ; High performance reactor)으로 수조 저부의 오존화된 공기가 배관을 통해 디스크 판의 작은 기공을 통해 오존화 가스를 미세화시켜 접촉시키는 공법으로, 동력의 소요 없이 오존 가스를 높은 효율로 산기시킬 수 있으며, 유지관리가 매우 편리하게 적용할 수 있다.

또한 오존 산화 처리 후 잔존하는 오존은 부상하여 반응조 상부에 설치된 밴트(506)를 통해 일체형 부상분리탈기조 마지막에 설치된 활성탄탑(413)으로 흡입시켜 잔류 오존이 활성탄에 흡착되고 강력한 산화력으로 활성탄에 흡착된 유기/무기 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있게 하며, 아래 식 (7-1,7-2,7-3)과 같이 오존을 분해(활성탄 0.27g은 오존 1g을 분해할 수 있다) 및 활성탄을 재생하여 활성탄 교체시기가 연장되어 운영비용이 절감 및 배오존을 열분해 없이 처리할 수 있어 전체 시스템의 효율성을 높일 수 있다.

2O₃ + 2C → 2CO₂ + O₂ -------- (7-1)

2O₃ + C → CO₂ + 2O₃ -------- (7-2)

2O₃ + C → 3O₂ + C --------- (7-3)

아래 표 2 및 그림 3은 본 발명에 따른 고도산화처리조의 개요 및 본 발명에 따른 복합오염지하수정화처리방법 및 장치의 오염물질별 전체 처리공정도이다.

<고도산화처리조의 개요>

구분	저수량 (㎥)	오존 주입율 (g/㎥)	오존 필요량 (g/hr)	순환 펌프 용량(㎥/hr)	비고
처리지하수	1/시간	20	20	1.0

[그림 3] 공정별 오염지하수 처리 물질(고농도 공정)

100 : 침사유수분리조 101 : 유입관 102 : 트렌치
104 : 오일브레이드 105 : 드레인밸브
107 : 침사물이송관 108 : 오일이송관 110 : 오일유출관 111 : 처리수유출관 112 : 버플 113 : 후드
200 : 화학반응경사판침전조 209 : 유입관
206 : 반응조 207 : 중화조 208 : 응집조
210 : 경사판 침전조 212 : 경사판
214 : 처리수유출관 217 : 스커트
300 : 저압 미세기포발생장치 301 : 모터
302 : 믹서기 303 : 토출구
305 : 물흡입구 306 : 공기흡입구
400 : 부상분리탈기조 401 : 유도관
402 : 확산관 403 : 유도판
407 : 스컴블레이드 409 : 스컴스커트
410 : 공기 유입부 411 : 횡형스트리퍼
412 : DEMISTER 413 : 활성탄탑
500 : 고도산화처리조 501 : U트랩 유입관
502 : 오존 발생장치(공냉식) 503 : 제1 반응조
504 : 제2 반응조 505 : 제3 반응조
507 : 산기관 508 : U트랩 유출관

Claims

유기오염물질, 중금속 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 pumping하여 유입된 오염지하수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수단계와; 상기 집수단계에서 유입된 오염지하수에 포함된 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS) 및/또는 침전물을 약품저장조로부터 공급되는 화학약품과 함께 화학반응부에서 혼합하여 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 화학반응경사판침전단계와; 상기 화학반응경사판침전단계에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기단계의 부상분리부로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 지하수가 Packing을 따라 흐르며 활성화비표면적이 넓어지도록 얇은 수막을 형성, 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 부상분리탈기단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
제1항에 있어서,
상기 오염지하수가 상기 화학반응경사판침전단계중 화학반응부를 경유하지 않고 경사판침전부로 유입되어 오염지하수에 포함된 침전물을 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
제1항에 있어서,
상기 집수단계 전에, pumping된 오염지하수에 포함된 비중이 큰 모래 및/또는 무기협잡물을 중력에 의해 분리하고, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분을 제거하는 침사유수분리단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
제1항에 있어서,
상기 부상분리탈기단계에서 유입된 지하수를 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 n-Hexane 추출물질, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분 및/또는 BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)으로 산화처리, 색도제거, 냄새제거에 의한 정화 후 지하수를 다시 현장에 재주입할 수 있도록 하는 고도산화처리단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
제4항에 있어서,
상기 고도산화처리단계에서 오존 산화 처리 후 잔존하는 오존을 상기 부상분리탈기단계의 활성탄에 흡입시켜 잔류 오존이 활성탄에 흡착되고 강력한 산화력으로 활성탄에 흡착된 유기/무기 오염물질을 효과적으로 제거하면서 오존을 분해하고 활성탄을 재생하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
제1항에 있어서,
상기 저압 미세기포발생장치는 상기 부상분리탈기단계의 부상분리부에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 초고속믹싱하는 과정에서 기액혼합과 에멀젼상태로 변환하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하의 미세기포를 발생시켜 이를 상기 화학반응경사판침전단계로부터 유입되는 지하수가 흐르는 유도관에 주입하여 지하수와 미세기포가 혼재된 상태로 부상분리탈기단계의 부상분리부로 확산되어 효율적으로 부상분리시키는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
제1항에 있어서,
상기 화학반응경사판침전단계의 화학반응부와 경사판침전부는 일련되게 일체화 구성되고, 상기 부상분리탈기단계의 부상분리부와 탈기부는 일련되게 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리방법
유기오염물질, 중금속 등 다양한 오염원으로 오염된 지하수(심정배수, 굴착배수)를 pumping하여 유입된 오염지하수를 일정수위로 유지관리하면서 일시적으로 저장하는 집수조와; 상기 집수조에서 유입된 오염지하수에 포함된 Al, Fe, Cr, Cd, Cu, Pb, Hg, As, Ni, Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 중금속, CN, n-Hexane 추출 물질, 부유물질(SS) 및/또는 침전물을 약품저장조로부터 공급되는 화학약품과 함께 화학반응부에서 혼합하여 화학반응, 중화, 응집시켜 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 화학반응경사판침전조와; 상기 화학반응경사판침전조에서 유입된 오염지하수에 저압 미세기포발생장치에 의해 발생된 미세기포를 주입, 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산하여 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분, BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs), 미세하게 잔존하는 부유물질(SS) 및/또는 n-Hexane 추출물질을 부상분리하고, Packing이 충진된 횡형스트리퍼 및 디미스터(Demister)를 포함하여 구성된 탈기부에 의해 지하수가 Packing을 따라 흐르며 활성화비표면적이 넓어지도록 얇은 수막을 형성, 비표면적을 최대로 하여 VOCs 물질을 탈기한 후 활성탄으로 흡착 처리하는 부상분리탈기조;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제8항에 있어서,
상기 오염지하수가 상기 화학반응경사판침전조중 화학반응부를 경유하지 않고 경사판침전부로 유입되어 오염지하수에 포함된 침전물을 침전 제거하고, 미세한 침전물을 경사판침전부의 경사판에서 침전 제거하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제8항에 있어서,
상기 집수조 전에, pumping된 오염지하수에 포함된 비중이 큰 모래 및/또는 무기협잡물을 중력에 의해 분리하고, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분을 제거하는 침사유수분리조를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제10항에 있어서,
상기 부상분리탈기조에서 유입된 지하수를 생활용수 수준으로 처리해야 할 경우에는 오존(O₃)을 주입하여 최종적으로 미세하게 잔존하는 n-Hexane 추출물질, 경유, 등유, TPH로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유분 및/또는 BTEX, Phenol, TCE, PCE로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 휘발성유기화합물질(VOCs)을 오존고도산화처리법(A.O.P; Advanced Oxidation Process)으로 산화처리, 색도제거, 냄새제거에 의한 정화 후 지하수를 다시 현장에 재주입하거나 방류할 수 있도록 하는 고도산화처리조를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제11항에 있어서,
상기 고도산화처리조에서 오존 산화 처리 후 잔존하는 오존을 반응조 상부에 설치된 밴트를 통해 부상분리탈기조의 활성탄탑으로 흡입시켜 잔류 오존이 활성탄에 흡착되고 강력한 산화력으로 활성탄에 흡착된 유기/무기 오염물질을 효과적으로 제거하면서 오존을 분해하고 활성탄을 재생하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제8항에 있어서,
상기 저압 미세기포발생장치는 상기 부상분리탈기조의 부상분리부에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 초고속믹싱하는 과정에서 기액혼합과 에멀젼상태로 변환하여 2Kg/㎠의 압력으로 2 내지 20㎛이하의 미세기포를 발생시켜 이를 상기 화학반응경사판침전조로부터 유입되는 지하수가 흐르는 유도관에 주입하여 지하수와 미세기포가 혼재된 상태로 부상분리탈기조의 부상분리부로 확산되어 효율적으로 부상분리시키는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제8항에 있어서,
상기 화학반응경사판침전조의 화학반응부와 경사판침전부는 일련되게 일체화 구성되고, 상기 부상분리탈기조의 부상분리부와 탈기부는 일련되게 일체화 구성된 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제10항에 있어서,
상기 침사유수분리조(100)는 지하수가 유입되는 유입관; 상부에서 걷어진 유분이 오일이송관으로 흘러가도록 형성된 트렌치; 상부에 설치된 오일브레이드를 기동하는 감속기; 유분을 물과분리하여 긁어모으는 오일블레이드; 중력에 의해 자연 침강된 모래, 협잡물을 인발하는 드레인밸브; 침강되는 모래, 협잡물을 인발이 용이하도록 모아주는 하부콘; 침강된 모래, 협잡물을 인발하여 이송하는 침사물이송관; 모아진 트렌치의 유분을 이송하는 오일이송관;, 처리수의 유량을 제어하여 본체의 수위를 조절하는 조절밸브; 오일이 유출되는 오일유출관; 처리수가 유출되는 처리수유출관; 오일 및 부유물질 넘침을 방지하기 위한 버플; 냄새 및 휘발성 유기화합물 VOCs 가스를 포집하기 위한 후드;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제8항에 있어서,
상기 화학반응경사판침전조는 화학처리를 위해 지하수가 유입되는 유입관; 약품주입에 의해 오염물이 화학반응되는 반응조, 중화조 및 응집조로 구성된 화학반응부; 화학반응부에서 응집된 오염물을 중력침강에 의해 경사판을 따라 흐르며 고액분리되는 경사판 침전조; 침강된 오염물질 인발이 용이하도록 중앙으로 집적시키는 수집호퍼; 침전효율을 증대하고자 내부에 설치된 경사판; 고액분리된 처리수가 흐르는 트렌치; 처리수를 배출하는 처리수유출관; 주입약품과 오염지하수가 원활히 반응되도록 교반해주는 교반기; 침강된 오염물질을 인발하는 드레인 밸브; 화학반응부에서 유입되는 지하수를 안내하는 스커트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치
제11항에 있어서,
상기 부상분리탈기조는 저압 미세기포발생장치를 이용하여 상기 부상분리탈기조의 부상분리부(A)에서 피드백된 지하수와 공기를 혼합하여 발생된 미세기포가 주입된 오염 지하수가 부상분리부로 유입되는 유도관; 상기 유도관으로 유입된 유입수의 일정한 수류의 확산을 위해 나팔모양의 장치를 설치하여 고른 분산을 기하도록 하는 확산관; 유입수가 상부로 부상되도록 유도하며, 와류를 방지하는 역할을 하는 유도판; 부상분리부 상부에 설치된 스컴브레이드를 기동하는 감속기; 부상분리부에서 발생되는 가스상 물질을 포집하는 후드; 상기 후드에서 포집된 가스상 물질을 이송하는 덕트; 부상분리부 상부에 형성되는 스컴과 유분을 물과 분리하여 긁어모으는 스컴블레이드; 일체형 부상분리탈기조를 유지시켜 주는 본체; 부상분리부 상부에 형성된 스컴과 유분이 월류하지 못하도록 막아주는 방해판 역할을 하는 스컴스커트; 용존 휘발성 유기화합물 VOCs의 스트리핑을 위한 공기 유입부; 용존 휘발성 유기화합물 VOCs의 탈기가 일어나는 핵심부인 스트리핑부로서 PACKING이 충진된 횡형스트리퍼; PP WOOL을 가공하여 충진하므로서 탈기된 용존 휘발성 유기화합물 VOCs 가스로부터 액적을 제거하는 DEMISTER; 탈기된 가스의 VOCs를 흡착하여 청정배기하는 장치로서 통과유속은 0.5m/sec를 유지하며 접촉시간은 1초이상을 유지하여 충분히 흡착되도록 하는 활성탄탑; 공기 유입부로부터 유입된 공기가 상기 횡형스트리퍼, DEMISTER, 활성탄탑으로 통과하도록 공기를 흡인 유도하여 스트리핑되도록 하는 흡기휀; 처리수를 배출하는 방류부; 상기 침사유수분리조, 집수조, 화학반응경사판침전조, 부상분리부(A) 및 고도산화처리조의 후드 또는 벤트를 통해 포집된 가스상 물질을 흡착부(C)의 활성탄탑에 유입하는 덕트유입부; 상기 부상분리부를 거쳐서 넘어온 처리수의 스트리핑을 위해 횡형스트리퍼의 PACKING층에 살수하는 순환펌프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리 장치
제17항에 있어서,
상기 부상분리탈기조는 침사유수분리조, 집수조, 화학반응경사판침전조, 부상분리부(A) 및 고도산화처리조의 후드 또는 벤트를 통해 포집된 냄새 및 휘발성 유기화합물 VOCs 가스를 포집하여 흡착부(C)의 덕트유입부를 통해 활성탄탑에 유입시켜 동시에 흡착제거하여 냄새 및 VOCs의 누출을 차단하는 것을 특징으로 하는 복합오염 지하수 정화처리장치