KR101135152B1 - Purifier integrated bioleaching and electrokinetic remediation for purification of heavy metal contaminated soil - Google Patents
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Abstract
중금속으로 오염된 토양을 정화시키는 정화장치를 개시한다. 이러한 오염된 토양의 정화장치는 토양에 배치되고 몸체에 미생물액 또는 전해질용액을 유입시킬 수 있도록 구성하여, 먼저 미생물 처리단계에서는 몸체의 내부로 미생물액을 유입시켜 미생물반응을 통해 오염된 토양을 처리한 후 동전기 처리단계에서는 다시 몸체의 내부로 전해질용액을 유입시켜 전극반응을 통해 오염된 토양을 정화시킨다.Disclosed is a purifier for purifying soil contaminated with heavy metals. The contaminated soil purification device is disposed in the soil and configured to introduce microbial fluid or electrolyte solution into the body. First, in the microbial treatment step, the microbial fluid is introduced into the body to treat the contaminated soil through microbial reaction. After the electrokinetic treatment step, the electrolyte solution is introduced into the body again to purify the contaminated soil through the electrode reaction.
Description
본 발명은 유해 중금속으로 오염된 토양을 정화시키는 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상이한 두 가지 지중처리방식인 생용출 미생물기술과 동전기기술을 동시 적용하기 위한 통합형 정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a purification apparatus for purifying soil contaminated with harmful heavy metals, and more particularly, to an integrated purification apparatus for simultaneously applying biodissolution microorganism technology and electrokinetic technology, two different underground treatment methods.
최근 폐광산 주변지역, 산업시설지역, 군부대, 사격장 등에서 중금속 토양 오염이 사회적으로 문제가 되고 있다. 이와 같이 토양이 중금속으로 오염되면 복원하기가 어렵고 농작물의 피해뿐만 아니라 인간에게도 직접적으로 피해를 주는 여러 가지 문제가 발생된다.In recent years, heavy metal soil contamination has become a social problem in the vicinity of abandoned mines, industrial facilities, military units, and shooting ranges. As such, if the soil is contaminated with heavy metals, it is difficult to restore the soil and causes various problems that directly damage not only crops but also humans.
이에 따라 사회 전반의 관심과 이를 복원하고자 하는 정부의 노력이 증가하고 있으며, 우리나라의 지형, 기후, 환경에 적합한 중금속 오염 토양 정화방법에 대한 개발 역시 활발히 진행되고 있다.Accordingly, the interest of society and the government's efforts to restore it are increasing, and the development of heavy metal-contaminated soil remediation methods suitable for the topography, climate and environment of Korea is also actively underway.
상기와 같은 중금속 오염 토양 정화방법은 지중 외 처리(Ex-situ) 기술인 토양세척 기술이 선호되어 왔다. 이러한 지중 외 처리기술은 굴착 및 처리 후 토양의 매립이나 소각 등 여러 처리공정을 거치는 단점이 있으며, 대형부지에 대해서는 경제적 측면이 비효율적인 것으로 평가받고 있다.The heavy metal contaminated soil purification method as described above has been preferred as a soil washing technology as an ex-situ technology. Such out-of-ground treatment technology has a disadvantage of undergoing various treatment processes such as landfilling or incineration after excavation and treatment, and it is evaluated that economic aspects are inefficient for large sites.
한편, 중금속 오염 토양 정화방법에는 지중 외 처리 기술 이외에 동전기 토양처리 기술과 생물학적 처리 기술과 같은 지중 처리(In-situ) 기술이 있다. 이러한 지중 처리 기술은 지중 외 처리 기술과 비교할 때 경제성에 대한 장점이 있어 부단한 연구가 지속되어 왔다.Meanwhile, the heavy metal contaminated soil purification method includes in-situ technologies such as electrokinetic soil treatment technology and biological treatment technology in addition to out-of-ground treatment technology. This underground treatment technology has an economic advantage compared to the out-of-ground treatment technology has been continuously studied.
이때, 동전기 처리 기술은 중금속 제거에 가장 효과적으로 적용할 수 있는 기술로, 전기장의 형성과 세기 등의 조절을 통해 토양층 내 중금속의 이동을 효율적으로 제어할 수 있다. At this time, the electrokinetic treatment technology is the technology that can be most effectively applied to the removal of heavy metals, it is possible to efficiently control the movement of heavy metals in the soil layer through the control of the formation and strength of the electric field.
하지만, 동전기 처리 기술은 오염 토양에 존재하는 초기 중금속의 존재형태에 따라 좌우되며, 결합력이 비교적 큰 황화물유기물 결합형태, 철망간(수)산화물 결합형태 등으로 존재하는 중금속은 효율적인 제거를 기대할 수 없다.However, the electrokinetic treatment technique depends on the presence of the initial heavy metals present in the contaminated soil, and heavy metals present in the form of sulfide organic bonds and iron manganese (water) oxide bonds with relatively high bonding strength can be expected to be efficiently removed. none.
또, 생물학적 처리 기술의 하나인 생용출기술은 특정 미생물들이 이동도가 낮은 형태의 중금속(화합물)을 용해 용출시키는 특성을 이용한 기술이다. 이러한 생물학적 처리 기술은 과도한 화학약품의 투입이 아니므로 친환경적이라는 장점이 있다. 하지만 생용출기술은 미생물 및 미생물의 활동에 필요한 영양물질을 토양에 주입하여야 하므로 투수성이 낮은 토양측에 적용 시 부적합하며, 용출된 중금속을 토양으로부터 회수하고 용출된 중금속의 토양 내 확산을 방지하기 위한 추가적인 장치 또는 설비가 요구된다.In addition, bioelution, which is one of biological treatment technologies, is a technology that utilizes specific microorganisms to dissolve and elute heavy metals (compounds) in a low mobility form. This biological treatment technology has the advantage of being environmentally friendly because it is not excessive chemical input. However, bio-dissolution technology is inadequate when applied to soils with low permeability, because micro-organisms and nutrients required for microbial activity must be injected into the soil, and it is necessary to recover the eluted heavy metals from the soil and to prevent the diffusion of the eluted heavy metals into the soil. Additional equipment or equipment is required.
즉, 종래에는 중금속이 오염된 토양을 정화하기 위한 개개의 기술들이 완성단계에 있음에도 불구하고 토양이라는 매질이 갖는 복잡성 때문에 동전기 처리 기술 또는 생물학적 처리 기술과 같은 단위기술의 적용에 한계가 있었다. That is, although the conventional techniques for purifying heavy metal-contaminated soils have been completed, there is a limit to the application of unit technologies such as electrokinetic or biological treatment techniques due to the complexity of the soil medium.
또한, 종래에는 중금속이 오염된 토양을 정화하기 위한 각 단위기술별로 장치의 구성 및 설치, 운전 등 공정이 상이하여 경제성을 기대하기 어려운 문제점이 있다. In addition, there is a problem in that it is difficult to expect economic feasibility because the process, such as the configuration, installation, operation of the device for each unit technology for cleaning the soil contaminated with heavy metal is different.
따라서 본 발명은 이와 같은 목적을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 효율적인 오염토양의 정화를 위해 단위기술의 한계를 극복하고 각 단위기술의 장점을 결합한 통합형 정화장치를 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above object, and an object of the present invention is to provide an integrated purification device that combines the advantages of each unit technology to overcome the limitations of the unit technology for the efficient purification of contaminated soil.
본 발명에 따른 중금속으로 오염된 토양의 정화장치는 몸체와, 상기 몸체에 나사 결합되는 상부 지지체와, 상기 상부 지지체를 통해 상기 몸체의 내부로 삽입되는 전극봉과, 상기 상부 지지체에 연결되어 상기 몸체의 내부로 미생물액 또는 전해질용액을 유입시키는 유입배관과, 상기 상부 지지체에 연결되어 상기 몸체 내부의 전해질용액을 유출시키는 유출배관을 포함한다.The apparatus for purifying heavy metal-contaminated soil according to the present invention includes a body, an upper support screwed to the body, an electrode rod inserted into the body through the upper support, and connected to the upper support of the body. It includes an inlet pipe for introducing a microbial fluid or an electrolyte solution therein, and an outlet pipe connected to the upper support to outflow the electrolyte solution inside the body.
상기 정화장치는 생용출 미생물 처리기술에서 미생물액을 주입하는 주입정과 동전기 처리기술에서 전해질용액이 유입되는 양극부 역할을 겸하는 제1정화장치와, 생용출 미생물 처리기술에서 미생물액을 추출하는 추출정과 동전기 처리기술에서 전해질용액이 유입되어 음극부 역할을 겸하는 제2정화장치를 포함한다.The purification device is a first purification device that serves as an anode to inject the microbial fluid in the bio-eluting microorganism processing technology and the electrolyte solution in the electrokinetic processing technology, and extract to extract the microbial liquid in the bio-eluting microbial processing technology In the tablet and electrokinetic processing technology, the electrolyte solution is introduced to include a second purifying device serving as a negative electrode portion.
상기 유입배관은 미생물액 공급원과 전해질용액 공급원에 각각 분기되어 연결되고,The inlet pipe is branched to the microbial fluid source and the electrolyte solution source, respectively,
상기 유입배관 상에는 상기 미생물액 공급원 또는 상기 전해질용액 공급원으로부터 상기 몸체로 유체를 선택적으로 공급하기 위한 밸브 및 제1펌프가 마련된 다.On the inlet pipe is provided a valve and a first pump for selectively supplying the fluid from the microbial fluid source or the electrolyte solution source to the body.
상기 상부 지지체에는 상기 몸체 내부로 유입되는 유체의 수위를 감지하는 수위감지센서가 마련된다.The upper support is provided with a water level sensor for detecting the level of the fluid flowing into the body.
상기 유출배관 상에는 상기 수위감지센서에 의해 감지된 결과에 따라 상기 몸체 내부의 유체를 유출시키는 제2펌프가 설치된다.A second pump is installed on the outlet pipe to allow the fluid inside the body to flow out according to the result detected by the water level sensor.
상기 수위감지센서와 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프는 제어부와 전기적으로 연결되고,The water level sensor, the first pump and the second pump is electrically connected to the control unit,
상기 제어부는 상기 수위감지센서에서 감지된 결과에 따라 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프의 동작을 제어한다.The controller controls the operation of the first pump and the second pump according to the result detected by the water level sensor.
상기 몸체에는 미생물액 또는 전해질용액이 상기 몸체의 내외부로 이동할 수 있도록 슬롯이 형성되며,The body has a slot is formed so that the microbial or electrolyte solution can move into and out of the body,
상기 몸체의 외측에는 상기 몸체의 내부로 토양의 이물질의 유입을 방지하고 미생물액 또는 전해질용액이 상기 슬롯을 통해 이동될 수 있도록 여과백이 마련된 다.On the outside of the body is provided a filter bag to prevent the inflow of foreign matter into the interior of the body and to allow the microbial or electrolyte solution to move through the slot.
상기 상부 지지체에 전극반응에 의해 생성된 산소 및 수소가스의 원활한 배출을 위한 가스배출구가 마련된다.The upper support is provided with a gas outlet for smooth discharge of oxygen and hydrogen gas generated by the electrode reaction.
상기 정화장치의 몸체에는 인접한 정화장치의 몸체와 연결하는 연결배관이 장착된다.The body of the purifier is equipped with a connection pipe connecting with the body of the adjacent purifier.
상기 정화장치의 몸체는 내부몸체와, 상기 내부몸체의 외측에 배치되는 외부몸체를 포함하고,The body of the purification device includes an inner body, and an outer body disposed on the outside of the inner body,
우선, 상기 외부몸체에 카올리나이트 또는 벤토나이트를 물과 2:1의 비율로 반죽한 점토질토양을 채우고, 상기 내부몸체를 상기 외부몸체 안으로 삽입하여, 상기 외부몸체와 상기 내부몸체 사이가 점토질토양으로 채워지도록 한다.First, a clay soil obtained by kneading kaolinite or bentonite at a ratio of 2: 1 to water is filled in the outer body, and the inner body is inserted into the outer body so that the clay body is filled with clay soil. do.
상기 내부몸체의 하단은 첨단으로 이루어져 상기 내부몸체가 상기 외부몸체 내부로 삽입되기 용이한 구조를 갖는다.The lower end of the inner body is made of a tip has a structure that is easy to insert the inner body into the outer body.
상기 연결배관은 상기 제1정화장치의 내부몸체에 장착되어 한 개의 제1정화장치의 수위조절 만으로 인접한 제1정화장치의 수위를 동시에 조절하게 한다.The connecting pipe is mounted on the inner body of the first purifying device to adjust the level of the adjacent first purifying device at the same time only by adjusting the level of one first purifying device.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 오염된 토양의 정화장치는 생용출 미생물 처리기술과 동전기 처리기술을 동시에 적용시킬 수 있으므로 단위기술의 한계를 극복하고 중금속에 오염된 토양을 정화 시 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.The apparatus for purifying contaminated soil according to the present invention described above can simultaneously apply bio-dissolution microorganism treatment technology and electrokinetic treatment technology, thereby overcoming the limitations of unit technology and increasing efficiency when purifying soil contaminated with heavy metals. It has an effect.
도 1은 본 발명에 따른 중금속으로 오염된 토양의 정화장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 정화장치의 일부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 정화장치의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 수위감지센서의 제어관계를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중금속으로 오염된 토양의 정화장치의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 정화장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 정화장치를 도시한 분해 사시도이다.1 is a view schematically showing an apparatus for purifying soil contaminated with heavy metals according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a part of the purification device shown in FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of the purification device shown in FIG.
4 is a view showing a control relationship of the water level sensor shown in FIG.
Figure 5 is an exploded perspective view showing another embodiment of the apparatus for purifying soil contaminated with heavy metals according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of the purification apparatus illustrated in FIG. 5.
FIG. 7 is an exploded perspective view of the purification apparatus illustrated in FIG. 5.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 중금속으로 오염된 토양의 정화장치의 일실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 중금속이 오염된 토양에 다수개가 배치되는데, 특정 배열과 간격으로 배치된다. 이러한 정화장치는 크게 상부 지지체(10)와, 몸체(20), 하부 지지체(30)로 이루어진다. One embodiment of the apparatus for purifying heavy metal contaminated soil according to the present invention is disposed in a plurality of heavy metal contaminated soil, as shown in Figures 1 to 3, arranged in a specific arrangement and intervals. The purifier is largely composed of an
상부 지지체(10)와 하부 지지체(30)는 몸체(20)의 상부와 하부에 각각 나사 결합되는데, 상부 지지체(10)는 도시된 바와 같이 토양의 외부로 노출되며, 몸체(20) 및 하부 지지체(30)는 오염된 토양 속에 배치된다.The
먼저, 상부 지지체(10)에는 몸체(20)의 내부로 미생물액 또는 전해질용액을 공급하기 위한 유입유로(50)가 연결되는데, 도시된 바와 같이 상부 지지체(10)를 관통하여 몸체(20)의 내부로 삽입된다. First, the
유입유로(50)는 미생물액 공급원(51)과 전해질용액 공급원(52)에 분기되어 연결된다. 이러한 유입유로(50) 상에는 미생물액 공급원(51)과 전해질용액 공급원(52)으로부터 미생물액 또는 전해질용액을 선택적으로 공급하기 위하여 밸브(53)가 설치된다. 또, 유입유로(50) 상에는 제1펌프(54)가 설치되어 밸브(53)의 개폐에 따라 몸체(20)의 내부로 미생물액 또는 전해질용액을 공급하는 역할을 한다.The
또, 상부 지지체(10)의 상면 중앙부에는 전극봉 연결소켓(61)에 의해 전극봉(60)이 착탈 가능하게 몸체(20)의 내부로 삽입된다. 이러한 전극봉(60)은 전원공급장치(63)로부터 양극 또는 음극의 전원을 공급받으며, 티타늄봉에 이리듐이 코팅된 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 전원공급장치(63)는 각 정화장치의 전극봉(60)으로 인가되는 전원의 극성을 변경하여 공급할 수도 있다.In addition, the
이때, 본 발명에서는 오염된 토양을 사이에 두고 양극의 전원을 인가 받는 정화장치와 음극의 전원을 인가 받는 정화장치가 순차적으로 배치된다. 그리고 전원의 인가를 통해 오염된 토양에 존재하는 중금속은 전기이동, 전기영동, 전기삼투현상과 같은 전극반응에 의해 주로 음극의 정화장치 내부로 유입되고, 특히 전기삼투현상은 양극전해질용액을 음극의 정화장치 내부로, 또는 음극전해질용액을 양극의 정화장치 내부로 유입시켜 오염된 토양을 정화시킨다.At this time, in the present invention, the purification device receiving the power of the anode and the purification device receiving the power of the cathode are sequentially disposed with the contaminated soil in between. In addition, heavy metals present in soil contaminated by the application of power are mainly introduced into the purification device of the cathode by electrode reactions such as electrophoresis, electrophoresis, and electroosmotic phenomenon. The contaminated soil is purged by introducing into the purifier or the catholyte solution into the purifier of the anode.
또, 상부 지지체(10)에는 몸체(20)의 내부로 유입된 유체 즉, 전해질용액을 유출하기 위한 유출유로(70)가 연결되어 몸체(20)의 내부로 삽입된다. 이러한 유출유로(70)는 몸체(20)의 내부로 유입되는 일정 수위 이상의 전해질용액을 유출시키거나 고농도의 중금속을 포함하는 음극의 전해질용액 즉, 폐액을 유출시키는 역할을 한다. 이를 위해 유출유로(70) 상에는 제2펌프(74)가 연결되어 몸체(20) 내부의 전해질용액을 유출시킨다.In addition, the
또, 상부 지지체(10)에는 몸체(20)의 내부로 유입되는 유체 즉, 전해질용액의 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(80)가 관통되어 몸체(20)의 내부에 설치된다. 이러한 수위감지센서(80)는 내산성 스테인레스스틸로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the
이때, 수위감지센서(80)는 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(20) 내부로 유입되는 전해질용액의 수위를 감지하여 제어부(90)로 그 결과를 전달하고, 제어부(90)는 수위감지센서(80)에서 전달된 결과에 따라 제1펌프(54) 및 제2펌프(74)를 제어한다. 즉, 수위감지센서(80)에 의해 감지된 유체의 수위에 따라 유입유로(50) 상에 설치된 제1펌프(54)와 유출유로(70) 상에 설치된 제2펌프(74)를 작동하게 된다. At this time, the
예를 들면, 본 발명에서는 몸체(20)의 내부로 유입되는 전해질용액의 적정수위를 1.6m로, 최저수위를 1.5m로, 최고 수위를 1.7m로 지정할 수 있다.For example, in the present invention, the proper level of the electrolyte solution introduced into the
이러한 경우 음극의 전원이 인가된 정화장치에 유입된 전해질용액의 수위가 1m까지 감소되면 유입유로(50) 상에 설치된 제1펌프(54)가 작동하여 전해질용액 공급원(52)으로부터 유입유로(50)을 통해 전해질용액을 몸체(20)의 내부로 유입시킨다.In this case, when the level of the electrolyte solution introduced into the purification device to which the negative electrode is applied is reduced to 1 m, the
또, 양극의 전원이 인가된 정화장치에 유입된 전해질용액의 수위가 1.7m까지 증가되면, 유출유로(70)에 연결된 제2펌프(74)가 작동하여 전해질용액을 유출시키고 전해질용액의 수위가 1.5m가 되는 순간 제2펌프(74)의 작동을 중지시킨다.In addition, when the level of the electrolyte solution introduced into the purification device to which the anode power is applied increases to 1.7 m, the
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상부 지지체(10)의 일측에는 전극봉(60)에 전원의 인가 시 발생되는 전극반응에 의해 생성된 산소 및 수소 가스의 원활한 배출을 위한 가스배출구(13)가 형성된다.Referring back to FIGS. 1 to 3, one side of the
몸체(20)는 상술한 바와 같이 상부 지지체(10)와 나사 결합되며, 이러한 몸체는 이 몸체의 내부로 유체의 유입 및 유출을 위해 가압 및 감압이 가능하도록 외기로부터 기밀이 유지되는 것이 바람직하다. The
또, 몸체(20)의 외면에는 미생물액이 오염된 토양으로 또는 전해질용액이 오염된 토양을 거쳐 다른 정화장치의 몸체로 이동될 수 있고, 이동된 중금속이 몸체(20)로 유입될 수 있도록 슬롯(21)이 형성된다.In addition, the outer surface of the
또, 몸체(20)의 외부에는 슬롯(21)을 통해 토양의 이물질을 여과시키는 동시에 미생물과 미생물액 또는 전해질용액을 통과시키는 여과백(40)이 마련된다. 이러한 여과백(40)은 상술한 바와 같이 토양의 이물질을 여과시키고 미생물액 또는 전해질용액을 통과시키기 위하여, 적절한 공극크기를 (예를들어, 2.0 ㎤/㎠/sec의 통기도) 가진다. 또, 여과백(40)은 폴리프로필렌 재질로 이루어져 산과 알칼리성에 강하고, 100℃미만에서 사용 가능하게 마련된다.In addition, the outer side of the
하부 지지체(30)는 상술한 바와 같이 몸체(20)에 나사 결합되며, 몸체(20)의 내부로 유입되는 미생물액 또는 전해질용액이 중력에 의해 외부로 배출되는 것을 방지하는 역할을 한다.
The
이하, 본 발명의 중금속으로 오염된 토양의 정화장치의 동작에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the apparatus for purifying soil contaminated with heavy metals of the present invention will be described in detail.
본 발명의 정화장치는 먼저 생용출 미생물 정화기술을 적용하여 중금속을 용출시키는 공정을 수행한다. 이때, 상기와 같이 생용출 미생물 정화기술을 적용하여 중금속을 용출시키는 공정은 적어도 두 개 이상의 정화장치를 사용하는데, 적어도 하나의 정화장치는 미생물액이 주입되는 주입정으로 사용되고 적어도 다른 하나의 정화장치는 미생물액이 추출되는 추출정으로 사용된다.Purification device of the present invention first performs a bio-eluting microorganism purification technology to elute the heavy metals. At this time, the process of eluting heavy metals by applying the bio-dissolution microorganism purification technology as described above uses at least two or more purification devices, at least one purification device is used as an injection well into which the microbial fluid is injected at least one other purification device Is used as an extraction well from which microbial fluid is extracted.
상기의 공정순서를 구체적으로 살펴보면, 가장 먼저 정화장치의 유입유로(50) 상에 설치된 밸브(53)를 통해 미생물액 공급원(51)과 연결된 유입유로(50)를 개방한다. 그리고 미생물액 공급원(51)과 연결된 유입유로(50)를 개방한 상태에서 제1펌프(54)를 작동시켜, 미생물액 공급원(51)에 저장된 미생물액을 각 정화장치의 몸체(20)의 내부로 유입시킨다.Looking at the above process sequence, first, the
이때, 몸체(20)의 내부로 유입된 미생물액은 몸체(20)에 형성된 슬롯(21)을 통해 외부로 유출되어 여과백(40)을 통과함으로써 오염된 토양으로 유입된다. At this time, the microbial fluid introduced into the
정화를 목적으로 하는 오염토양의 범위 내에 유입된 미생물액을 이동 및 확산시키기 위한 방법으로서 다음의 두 가지 방식을 선택적으로 이용한다. The following two methods are selectively used as a method for transferring and diffusing the microbial fluid introduced within the contaminated soil for the purpose of purification.
첫 번째는, 몸체(20) 내로 미생물액을 유입 시 압력을 높여주어 토양 내 압력차에 의해 미생물이 이동하도록 한다. The first is to increase the pressure when the microbial fluid is introduced into the
두 번째는, 압력차에 의한 미생물의 원활한 이동을 기대하기 어려운 투수성이 낮은 토양층의 경우에는 순차적으로 배치된 양극부와 음극부에 전기를 공급하여, 전기삼투, 전기이동, 전기영동현상과 같은 전극반응에 의해 미생물이 오염토양의 범위 내에 이동 및 확산되도록 한다.Secondly, in the case of low permeability soil layer where it is difficult to expect the microbes to move smoothly due to pressure difference, electricity is supplied to the anode and cathode arranged sequentially, such as electroosmotic, electrophoretic, electrophoretic phenomenon. The electrode reaction allows microorganisms to migrate and spread within the contaminated soil.
상기와 같이 토양으로 유입된 미생물액은 토착미생물 또는 인위적으로 배양된 중금속 용출 미생물(철산화 또는 황산화 미생물)을 이용하게 되는데, 이동도가 낮은 형태의 중금속(화합물)을 용해 용출시키게 된다.As described above, the microbial fluid introduced into the soil uses indigenous microorganisms or artificially cultured heavy metal eluting microorganisms (iron oxide or sulfated microorganisms), and dissolves and elutes heavy metals (compounds) in a low mobility.
상기의 과정에서 몸체(20) 내부의 미생물액은 상술한 바와 같이 여과백(40)을 통과하게 되는데, 이러한 여과백(40)은 적절한 공극크기를 가져 토양에 함유되어 있는 이물질은 여과시키고 미생물액은 용이하게 통과시킬 수 있다.In the above process, the microbial fluid inside the
또한, 주입정으로 사용되는 정화장치에 인접 설치되는 정화장치는 미생물액이 추출되는 추출정으로 사용된다. In addition, a purification device installed adjacent to the purification device used as an injection well is used as an extraction well from which the microbial fluid is extracted.
이 후, 토양으로 미생물액이 주입된 후에는 동전기적 처리기술을 적용하여 생용출 미생물 정화기술을 적용하여 용출된 중금속을 음극부로 이동시키고, 이동된 중금속 오염물질은 몸체(20)의 유출유로(70)를 통해 토양으로부터 제거한다. Thereafter, after the microbial fluid is injected into the soil, by applying the electrokinetic treatment technology to move the eluted heavy metal to the cathode by applying the bio-dissolution microbial purification technology, the moved heavy metal contaminants are the flow path of the body 20 ( 70) to remove it from the soil.
상기의 과정에서 생용출 미생물 정화기술에서 주입정으로 사용되는 정화장치는 양극의 전원을 인가 받는 양극부로 사용되고, 추출정으로 사용되는 정화장치는 음극의 전원을 인가 받는 음극부로 사용된다.In the above process, the purification device used as the injection well in the biodissolution microorganism purification technology is used as the anode portion to receive the power of the positive electrode, the purification device used as the extraction well is used as the cathode portion to receive the power of the cathode.
상세히 설명하면, 양극부와 음극부로 사용되는 각 정화장치의 유입유로(50) 상에 설치된 밸브(53)를 이용하여 전해질용액 공급원(52)과 연결된 유입유로(50)를 개방한다. 그리고 제1펌프(54)를 작동시켜 각 정화장치의 몸체(20)의 내부로 전해질용액을 공급한다.In detail, the
각 정화장치의 몸체(20)의 내부로 전해질용액을 공급한 후에는 각 정화장치의 전극봉(60)에 양극 또는 음극의 전원을 각각 인가한다. 이와 같이 각 정화장치의 전극봉에 양극 또는 음극의 전원을 인가하면, 양극의 전원을 인가하는 정화장치의 몸체(20)에 유입되는 전해질용액이 몸체(20) 외부로 유출되어 음극의 전원을 인가하는 정화장치의 몸체(20)로 유입된다.After the electrolyte solution is supplied into the
본 발명에서는 상기의 과정에서 수위감지센서(80)에 의해 각 정화장치의 몸체(20)에 유입되는 전해질용액의 수위를 감지하여 유입유로(50)를 통해 전해질용액을 더 유입시키거나 유출유로(70)를 통해 적정 수위 이상 유입된 전해질용액을 유출시킬 수 있다.In the present invention, by detecting the water level of the electrolyte solution introduced into the
또, 오염된 토양에 존재하는 중금속은 전기이동, 전기영동, 전기삼투현상과 같은 전극반응에 의해 주로 음극의 정화장치(음극부) 내부로 유입되고, 이러한 과정에서 중금속으로 오염된 토양을 정화시킨다.In addition, heavy metals present in the contaminated soil are mainly introduced into the purification device (cathode) of the cathode by electrode reactions such as electrophoresis, electrophoresis and electroosmotic phenomenon, and in this process, the heavy metal contaminated soil is cleaned. .
상기의 과정에서 전해질용액은 미생물액과 마찬가지로 몸체(20)에 형성된 슬롯(21)을 통해 외부로 유출되어 여과백(40)을 통과한다. 이러한 여과백(40)은 토양에 함유되어 있는 이물질은 여과시키고 전해질용액은 용이하게 통과시킬 수 있다.In the above process, the electrolyte solution flows out through the
다음으로, 각 정화장치로 유입되는 전해질용액 즉, 중금속을 정화시켜 형성된 폐액은 유출유로(70)를 통해 정화장치의 외부로 배출된다.Next, the electrolyte solution introduced into each purification apparatus, that is, the waste liquid formed by purifying the heavy metal is discharged to the outside of the purification apparatus through the
따라서 본 발명에서는 미생물액을 이용하는 생용출 미생물 처리기술의 적용 후 전해질용액을 이용한 전극반응을 이용하는 동전기 처리기술을 통해 토양을 정화시킴에 따라, 생물학적 처리기술과 동전기 처리기술을 동시에 적용할 수 있다.
Therefore, the present invention purifies the soil through the electrokinetic treatment technology using the electrode reaction using the electrolyte solution after the application of bio-dissolution microorganism treatment technology using microbial fluid, biological treatment technology and electrokinetic treatment technology can be applied at the same time. have.
한편, 본 발명에 따른 중금속으로 오염된 토양의 정화장치(101,103,103′)의 다른 실시예는 도 5에 도시된 바와 같이 중금속이 오염된 토양에 다수개가 배치되는데, 특정 배열과 간격으로 배치된다. 다른 실시예는 오염부지의 수리전도도가 높아 동전기 처리기술의 적용 시 정화장치 내부로 유입되는 전해질용액이 토양층 하부로 배수되어 그 소모량이 매우 클 때 적용되는 것이 적합하다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에서 일실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.On the other hand, another embodiment of the apparatus for purifying heavy metal contaminated soil (101, 103, 103 ') according to the present invention is arranged in a plurality of soils contaminated with heavy metal, as shown in Figure 5, is arranged at a specific arrangement and intervals. Another embodiment is suitably applied when the electrolytic solution introduced into the purification apparatus is drained to the bottom of the soil layer when the electroconductive treatment technology is high, the conductivity of the contaminated site is very high consumption. In this case, the same reference numerals are used to designate the same components as in one embodiment, and detailed descriptions thereof will be omitted.
정화장치(101,103,103′)는 미생물액이 추출되는 추출정과 음극의 전원을 인가 받는 음극부로 동시에 이용되는 정화장치(101)를 미생물액이 주입되는 주입정과 양극의 전원을 인가 받는 양극부로 동시에 이용되는 정화장치(103,103′)가 벌집모양으로 감싸도록 배치될 수 있다.Purifier (101, 103, 103 ') is a purification device used at the same time as the extraction well from which the microbial fluid is extracted and the cathode portion receiving the power of the cathode, the
즉, 본 발명에서 정화장치(101,103,103′)는 생용출 미생물처리기술에서 미생물액을 주입 및 추출하는 기능과 동전기 기술에서 전해질용액이 유입되어 전극부 기능을 겸하게 된다. 주입정과 양극부로 동시에 이용되는 정화장치(103)에는 연결배관(140)이 마련되어 인접한 정화장치(103′)에 연결된다. 이때의 연결배관에 대한 구체적인 설명은 후술한다.That is, in the present invention, the purification apparatus (101, 103, 103 ') has the function of injecting and extracting the microbial solution in the bio-dissolution microorganism treatment technology and the electrolyte solution flows in the electrokinetic technology to serve as an electrode part. The
정화장치(101,103,103′)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 내부몸체(121)와 이 내부몸체(121)의 외측에 배치되는 외부몸체(123)를 포함하는 몸체(120)와, 내부몸체(121)의 상단에 결합되는 상부 지지체(110)와, 외부몸체(123)의 하단에 결합되는 하부 지지체(130)를 가진다.As shown in FIGS. 6 and 7, the
내부몸체(101)와 외부몸체(103) 외부로는 일실시예에서와 같이 여과백(미도시)이 마련되어 토양입자와 같은 이물질이 정화장치(101,103,103′) 내의 전해질용액으로 침투되는 것을 막는다. A filter bag (not shown) is provided to the outside of the
또한, 외부몸체(103)에 카올리나이트 또는 벤토나이트를 물과 2:1의 비율로 반죽한 점토질토양을 채우고, 내부몸체(101)를 외부몸체(103) 안으로 삽입하여, 외부몸체(103)와 내부몸체(101) 사이가 점토질토양으로 채워지도록 한다. In addition, the
이로써 내부몸체(101)로 유입되는 전해질용액이 토양층 하부로 배수되어 손실되는 것을 방지할 수 있고, 원활한 동전기 처리기술이 적용될 수 있도록 할 수 있다.As a result, the electrolyte solution flowing into the
상부 지지체(110)에는 내부몸체(121)의 내부로 미생물액 또는 전해질용액을 유입시키기 위한 유입배관(50)과, 내부몸체(121)의 내부로 유입된 유체를 유출시키는 유출유로(70)와, 전극봉 연결소켓(61)에 의해 착탈 가능하게 내부몸체(121)의 내부로 삽입되는 전극봉(60)과, 내부몸체(121) 내부로 유입되는 미생물액 또는 전해질용액의 수위를 감지하는 수위감지센서(80)가 설치된다. 즉, 본 발명에서는 내부몸체(121)의 내부로 유입되는 미생물액 또는 전해질용액을 적정수위로 조절할 수 있다. The
내부몸체(121)에는 공급된 미생물액 또는 전해질용액을 인접한 정화장치의 내부몸체(121)로 동시에 공급하기 위한 연결배관(140)이 장착된다. 이러한 연결배관(140)은 주입정과 양극부로 동시에 이용되는 정화장치(103,103′)에만 장착된다. The
이때, 도 5에 도시된 바와 같이 주입정과 양극부로 동시에 이용되는 정화장치 중 어느 하나의 정화장치(103)에는 상술한 바와 같이 120도 간격으로 세 개의 연결배관(140)이 형성될 수 있으며, 이 세 개의 연결배관(140)이 마련된 정화장치(103)의 인접한 정화장치(103′)에는 이 정화장치(103)와 연결되는 연결배관(140)만을 가질 수도 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 하나의 정화장치(103)의 수위조절을 통해 인접한 다른 정화장치(103′)의 수위를 동시에 조절할 수 있게 된다.In this case, as shown in FIG. 5, three
또, 내부몸체(121)의 하단부는 도시된 바와 같이 첨단으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 내부몸체(121)의 하단부가 첨단으로 이루어지는 것은 내부몸체(101)의 삽입을 용이하게 하여 이 내부몸체(121)가 외부몸체(123)와 일정 간격을 유지할 수 있도록 하기 위함이다.In addition, the lower end of the
외부몸체(123)는 상술한 바와 같이 내부몸체(121)의 외부에 배치된다. 이러한 외부몸체(123)는 오염된 토양의 내부에 배치되며, 도시된 바와 같이 내부몸체(121)의 연결배관(140)의 하측에 외부몸체(123)의 상단이 배치될 수 있다.The
또, 내부몸체(121)와 외부몸체(123)에는 유입된 미생물액이 오염된 토양 또는 전해질용액이 오염된 토양으로 이동될 수 있고, 이동된 중금속이 음극부로 사용되는 정화장치(101)의 몸체로 유입될 수 있도록 슬롯(122,124)이 각각 형성된다.In addition, the
따라서 본 발명에서는 미생물액을 이용하는 생용출 미생물 처리기술의 적용 후 전해질용액을 이용한 전극반응을 이용하는 동전기 처리기술을 통해 토양을 정화시킴에 따라, 생물학적 처리기술과 동전기 처리기술을 동시에 적용할 수 있다. 또한, 상기의 과정 중 하나의 정화장치의 수위조절을 통해 인접한 다른 정화장치의 수위를 동시에 조절할 수 있다.Therefore, the present invention purifies the soil through the electrokinetic treatment technology using the electrode reaction using the electrolyte solution after the application of bio-dissolution microorganism treatment technology using microbial fluid, biological treatment technology and electrokinetic treatment technology can be applied at the same time. have. In addition, it is possible to simultaneously adjust the water level of another adjacent purification device through the level control of one of the above purification process.
10, 110 : 상부 지지체 13 : 가스배출구
20, 120 : 몸체 121 : 내부몸체
123 : 외부몸체 21, 122, 124 : 슬롯
30, 130 : 하부 지지체 40 : 여과백
50 : 유입유로 51 : 미생물액 공급원
52 : 전해질용액 공급원 53 : 밸브
54 : 제1펌프 60 : 전극봉
61 : 전극봉 연결소켓 63 : 전원공급장치
70 : 유출유로 74 : 제2펌프
80 : 수위감지센서 90 : 제어부
101, 103, 103′: 정화장치 140 : 연결배관10, 110: upper support 13: gas outlet
20, 120: body 121: internal body
123:
30, 130: lower support 40: filter bag
50: flow path 51: microbial fluid supply source
52
54: first pump 60: electrode
61: electrode connecting socket 63: power supply device
70: outflow passage 74: second pump
80: water level sensor 90: control unit
101, 103, 103 ′: Purifier 140: connection piping
Claims (11)
상기 몸체는 상단에 상기 상부지지체가 결합되어 내부에 상기 유입배관 및 유출배관이 설치되는 내부몸체와, 상기 내부몸체의 외측에 배치되는 외부몸체를 포함하고,
상기 내부몸체와 상기 외부몸체 사이에는 점토질토양이 채워지며,
상기 내부몸체의 하단은 첨단으로 이루어져 상기 내부몸체가 상기 점토질토양이 채워진 상기 외부몸체 내부로 용이하게 삽입되도록 하여 상기 외부몸체와 일정 간격을 유지하도록 배치된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.A body provided to allow the microbial or electrolyte solution to move in and out, an upper support screwed to the body, an electrode rod inserted into the body through the upper support, and connected to the upper support to the inside of the body. Including an inlet pipe for introducing a microbial fluid or an electrolyte solution, and an outlet pipe connected to the upper support to outflow the electrolyte solution inside the body,
The body includes an inner body coupled to the upper support at the upper end and the inner body in which the inlet and outlet pipes are installed, and an outer body disposed outside the inner body,
Clay soil is filled between the inner body and the outer body,
The lower end of the inner body is made of a tip so that the inner body is easily inserted into the outer body filled with the clay soil, so as to maintain a certain distance from the outer body, characterized in that the purification of soil contaminated with heavy metals Integrated purification device of bio-dissolution microbial treatment technology and electrokinetic technology for
상기 정화장치는 생용출 미생물 처리기술에서 미생물액을 주입하는 주입정과 동전기 처리기술에서 전해질용액이 유입되는 양극부 역할을 겸하는 제1정화장치와, 생용출 미생물 처리기술에서 미생물액을 추출하는 추출정과 동전기 처리기술에서 전해질용액이 유입되어 음극부 역할을 겸하는 제2정화장치를 포함하여 상이한 두가지 기술을 단계적으로 적용가능하게 할 뿐만 아니라 생용출을 위한 미생물 및 영양물질을 동전기 기법을 이용하여 토양으로 주입시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 1,
The purification device is a first purification device that serves as an anode to inject the microbial fluid in the bio-eluting microorganism processing technology and the electrolyte solution in the electrokinetic processing technology, and extract to extract the microbial liquid in the bio-eluting microbial processing technology In addition to the step-by-step application of two different technologies, including a second purification device that serves as a cathode part by the introduction of electrolyte solution in the tablet and electrokinetic process technology, microorganisms and nutrients for bioelution can be applied using the electrokinetic technique. Integrated purification device of bio-dissolution microbial treatment technology and electrokinetic technology for the purification of soil contaminated with heavy metals, characterized in that it can be injected into the soil.
상기 유입배관은 미생물액 공급원과 전해질용액 공급원에 각각 분기되어 연결되고,
상기 유입배관 상에는 상기 미생물액 공급원 또는 상기 전해질용액 공급원으로부터 상기 몸체로 유체를 선택적으로 공급하기 위한 밸브 및 제1펌프가 마련된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 1,
The inlet pipe is branched to the microbial fluid source and the electrolyte solution source, respectively,
Bio-eluting microorganism treatment technology for the purification of soil contaminated with heavy metals, characterized in that the first pump is provided with a valve for selectively supplying the fluid from the microbial fluid source or the electrolyte solution source to the body on the inlet pipe; Integrated purifier with electrokinetic technology.
상기 상부 지지체에는 상기 몸체 내부로 유입되는 유체의 수위를 감지하는 수위감지센서가 마련된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 3,
The upper support is an integrated purification device of bio-dissolution microorganism treatment technology and electrokinetic technology for the purification of soil contaminated with heavy metal, characterized in that the water level detection sensor for detecting the level of the fluid flowing into the body is provided.
상기 유출배관 상에는 상기 수위감지센서에 의해 감지된 결과에 따라 상기 몸체 내부의 유체를 유출시키는 제2펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 4, wherein
Bio-dissolution microorganism treatment technology and electrokinetic technology for the purification of soil contaminated with heavy metal, characterized in that the second pump is installed on the outflow pipe to discharge the fluid inside the body according to the result detected by the water level sensor Integrated purifier.
상기 수위감지센서와 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프는 제어부와 전기적으로 연결되고,
상기 제어부는 상기 수위감지센서에서 감지된 결과에 따라 상기 제1펌프 및 상기 제2펌프의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 5,
The water level sensor, the first pump and the second pump is electrically connected to the control unit,
The control unit controls the operation of the first pump and the second pump according to the result detected by the water level sensor, the bio-dissolution microorganism treatment technology and electrokinetic technology for the purification of heavy metal contaminated soil Integrated Purifier.
상기 몸체에는 미생물액 또는 전해질용액이 상기 몸체의 내외부로 이동할 수 있도록 슬롯이 형성되며,
상기 몸체의 외측에는 상기 몸체의 내부로 토양의 이물질의 유입을 방지하고 미생물액 또는 전해질용액이 상기 슬롯을 통해 이동될 수 있도록 여과백이 마련된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 1,
The body has a slot is formed so that the microbial or electrolyte solution can move into and out of the body,
Bio-dissolution for purification of heavy metal contaminated soil, characterized in that the filter bag is provided on the outside of the body to prevent the inflow of foreign matter in the soil into the body and the microbial or electrolyte solution can be moved through the slot. Integrated purification device of microbial treatment technology and electrokinetic technology.
상기 상부 지지체에 전극반응에 의해 생성된 산소 및 수소가스의 원활한 배출을 위한 가스배출구가 마련된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 1,
Bio-dissolution microorganism treatment technology and electrokinetic technology for the purification of the heavy metal contaminated soil, characterized in that the gas outlet for the smooth discharge of oxygen and hydrogen gas generated by the electrode reaction on the upper support.
상기 정화장치의 몸체에는 인접한 정화장치의 몸체와 연결하는 연결배관이 장착된 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.The method of claim 2,
The body of the purification device is an integrated purification device of bio-dissolution microorganism treatment technology and electrokinetic technology for the purification of soil contaminated with heavy metals, characterized in that the connection pipe is connected to the body of the adjacent purification device.
상기 연결배관은 상기 제1정화장치의 내부몸체에 장착되어 한 개의 제1정화장치의 수위조절 만으로 인접한 제1정화장치의 수위를 동시에 조절하게 하는 것을 특징으로 하는 중금속으로 오염된 토양의 정화를 위한 생용출 미생물처리기술과 동전기기술의 통합형 정화장치.10. The method of claim 9,
The connection pipe is mounted on the inner body of the first purification device for the purification of the soil contaminated with heavy metals, characterized in that to simultaneously control the level of the adjacent first purification device only by adjusting the water level of one first purification device. Integrated purification device of bio-dissolution microbial treatment technology and electrokinetic technology.
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