KR101276118B1 - 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법 - Google Patents
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Abstract
예를 들어 유류, 중금속류, 다환방향족탄화수소류(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs), 화약류, 농약류 등으로 오염된 토양을 아임계수를 이용하여 정화할 수 있는 경제적이고 효율적인 오염 토양 정화 방법이 개시되어 있다. 이러한 오염 토양 정화 방법은 (a) 물 저장조로부터의 물을 고압 펌프에 의해 가압시키고 상기 고압 펌프로부터의 가압된 물을 예열기를 통해 가열하여 아임계 상태의 물(아임계수)을 생성시키는 단계; (b) 반응기의 내부에 정화 대상 오염 토양을 적재하는 단계; (c) 상기 단계 (a)로부터 생성된 아임계수를 상기 단계 (b)의 반응기의 내부에 적재되어 있는 정화 대상 오염 토양에 상기 단계 (a)로부터의 고압 펌프의 도움으로 고압으로 가하여 통과시킴으로써 정화 대상 오염 토양으로부터 오염물질을 제거하는 단계; (d) 상기 단계 (c)로부터의 고온의 오염물질 포함 처리수를 열교환기에 의해 냉각시키는 단계; 및 (e) 상기 단계 (d)의 열교환기에 의해 냉각된 오염 물질 포함 처리수 중의 오염물질을 분리기에 의해 비중별로 분리하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 여러 종류의 지속성 유기 오염물질로 오염된 토양을 신속하게 처리할 수 있고, 후처리공정이 단순하며, 처리된 오염물질을 재활용할 수 있는 친환경적인 이점이 있다.
Description
본 발명은 오염된 토양을 정화시키기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예를 들어 유류, 중금속류, 다환방향족탄화수소류(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs), 화약류, 농약류 등으로 오염된 토양을 아임계수를 이용하여 정화하는 방법에 관한 것이다.
이상적인 녹색용매(ideal low-cost "green" solvent)로 불리우는 아임계수(subcritical water)는 넓은 범위의 온도와 압력을 가지고 있으며, 이들 조건에서 물의 특성은 다양하게 변화한다. 예를 들어, 물의 극성, 점성, 표면장력 등의 특성을 급격히 변화시킬 수 있다. 이들 다양한 특성을 이용하여 기존의 화학용매를 사용하지 않고 토양으로부터 오염물질의 추출 제거효과를 가져올 수 있는 큰 장점이 있다.
일반적으로 물은 1 대기압에서의 끓는점은 100℃이다. 그러나 고압에서는 온도를 올려도 액체상태를 유지한다. 이러한 상태의 물을 아임계수라고 한다. 온도를 374℃이상으로 올리면 초임계수 상태로 된다. 본 발명에서 사용되는 아임계수(subcritical water)란 온도 100 ~ 374℃, 압력 4 ~ 400bar 범위의 물이다. 또한, 아임계수의 온도에 따른 유전상수(ε)가 15 ~ 50 범위 이내로 메탄올(ε= 32) 및 에탄올(ε= 24) 등 유기용매와 비슷하기 때문에 유기용매와 비슷한 용해특성을 갖는다. 상온 상압상태 물의 유전상수는 ε= 79로 상온 상압의 물에 용해되지 않는 물질도 아임계수 상태에서 용해, 추출될 수 있다.
해상에서의 원유유출과 선박전복사고로 인한 기름유출과 전국 주유소 및 유류저장탱크의 유출로 인한 토양오염이 빈번히 발생하고 있다. 이러한 오염 토양에서 분자량이 크고 휘발성이 없는 고분자성 유류 및 벤젠고리가 두 개 이상으로 이루어진 화합물인 다환방향족탄화수소는 잔류성과 축적성을 가지고 있으며 난분해성 물질이다. 유류 및 PAHs로 오염된 토양을 환경 친화적으로 복원하기 위해서 생물학적인 방법과 물리화학적 방법이 많이 활용되고 있다.
종래 오염된 토양으로부터 유기 오염물질을 처리하는 기술에는 토양세척, 증기추출 등의 방법이 있는데 이들은 오염된 토양을 적절한 세척제를 사용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해 유기오염물질을 분리시켜 처리하는 기법을 사용하거나 불포화 대수층에서 토양을 진공펌프로 진공상태로 만들어 토양으로부터 휘발성, 준휘발성 오염물질을 제거하는 복원기술이다. 토양의 물리화학적 특성이 오염물질의 탈착속도, 생물학적 이용성 등에 영향을 미치며, 또한 오염 토양의 정화 및 복원에도 영향을 미친다. 이러한 기술들을 적용 할 경우 적절한 세척제의 선택이 필요하며, 용해된 오염물질의 2차 처리 비용이 발생할 수 있으며, 준 휘발성 오염물질들인 경우 처리시간이 길어지고 비효율적인 단점이 있다. 또한 이들 처리방법들은 고농도로 오염된 토양처리에 한계가 있으며, 고농도 오염 토양은 일반적으로 소각처리를 한다. 소각처리의 경우 고비용으로 처리가 되며, 소각 후 대기 오염 방지를 위한 복잡한 처리시설이 요구된다.
국내ㅇ외의 대학, 연구소, 산업체에서는 식품가공, 고분자 물질의 분해, 폐기물을 처리하기 위한 초(아)임계 유체에 의한 산화반응에 대한 연구가 많이 진행되었다. 초(아)임계 유체 내에 산소, 과산화수소 등을 첨가함으로써 산화반응을 극대화시킬 수 있다. 그러나 초(아)임계 유체 내에서 산화반응은 산화반응 장치에 대한 부식성이 증가하여 추출 및 반응 용기가 파괴되는 요인이 될 수 있고 부식방지를 위한 장치의 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 산화분해 반응에서 생성된 물질들로 인한 2차 처리도 필요한 상황이다. 반면에 산화반응을 억제한 아임계수에 의한 추출에서는 일정 압력을 유지하는 조건에서 물을 고온으로 증가시켜 유전상수 및 극성이 감소된 아임계수를 이용하여 토양의 오염물질들을 효과적으로 추출한다. 이는 산화반응과 달리 환경중의 오염물질을 추출하는데 있어 사용되는 유기용매량을 획기적으로 줄일 수 있고, 유기오염물의 분해를 최소화시키고, 처리후 과정이 단순한 특징이 있는 토양 정화 방법이다.
유기성 오염물질로 오염된 토양을 환경 친화적으로 복원하기 위해서 기존 방법들의 한계를 극복하고, 순수한 물을 이용하여 오염물질을 제거하고, 잔류성 오염물질의 제거 효율을 높이고, 경제적으로 처리할 수 있도록 아임계수를 이용한 토양 정화 방법 및 이를 운용할 수 있는 장치에 대한 개발이 여전히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 오염된 토양을 정화시키는 데에 있어서 종래 기술의 한계를 극복하고 정화 효율을 향상시키기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 석유계 유기오염물질(가솔린, 경유, 벙커시유, 엔진오일 등), 다환방향족화합물(PAHs), 중금속류, 화약류, 농약류 등이 고농도로 오염된 토양을 경제적이고 효율적으로 정화시킬 수 있는 오염 토양 정화 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
(a) 물 저장조로부터의 물을 고압 펌프에 의해 가압시키고 상기 고압 펌프로부터의 가압된 물을 예열기를 통해 가열하여 아임계 상태의 물(아임계수)을 생성시키는 단계;
(b) 반응기의 내부에 정화 대상 오염 토양을 적재하는 단계;
(c) 상기 단계 (a)로부터 생성된 아임계수를 상기 단계 (b)의 반응기의 내부에 적재되어 있는 정화 대상 오염 토양에 상기 단계 (a)로부터의 고압 펌프의 도움으로 고압으로 가하여 통과시킴으로써 정화 대상 오염 토양으로부터 오염물질을 제거하는 단계;
(d) 상기 단계 (c)로부터의 고온의 오염물질 포함 처리수를 열교환기에 의해 냉각시키는 단계; 및
(e) 상기 단계 (d)의 열교환기에 의해 냉각된 오염 물질 포함 처리수 중의 오염물질을 분리기에 의해 비중별로 분리하는 단계;를 포함하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법을 제공한다.
상기 단계 (c)에서, 반응기의 아임계수의 압력은 상기 분리기의 하류부에 제공되어 있는 후방압력조절기에 의해 조절된다.
본 발명의 바람직한 구현에에 있어, 상기 단계 (b)에서, 정화 대상 오염 토양은 상기 반응기의 내부에 별도로 마련된 금속 바스켓으로서 내측 상류부와 하류부에는 일부 또는 전체가 직경 5㎛ 내지 10㎛의 기공을 갖는 필터가 각각 제공되어 있는 금속 바스켓에 적재된다. 보다 바람직하게는, 상기 필터 외측의 반응기 내부에도 상기 필터와 나란하게 일부 또는 전체가 직경 0.5 내지 2㎛의 기공을 갖는 필터가 각각 제공된다. 상기 금속 바스켓은 상기 반응기로부터 탈착 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 보다 바람직한 구현예에 있어, 상기 반응기의 상류부, 하류부 또는 이 둘 모두에는 이물질에 의한 막힘 현상에 의하여 허용 압력 한계치를 초과하지 못하도록 조절할 수 있는 안전밸브 및 압력 게이지가 구비된다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 구현예에 있어, 상기 예열기 및 상기 반응기는 각각 예열기측 열전대 및 반응기측 열전대에 의해 온도 조절된다. 아임계수에 의한 처리 후의 상기 반응기는 냉각팬에 의해 냉각된다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 구현예에 있어, 상기 분리기로부터의 비중이 높은 물질은 고압 밸브에 의해 배출된다.
또한, 본 발명에 있어, 상기 물 저장조에는 가스실린더 및 산기관을 포함한 퍼징 시스템에 의해 용존 산소가 제거된 물이 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 후방압력조절기로부터의 혼합 오염 물질은 유수분리기를 통하여 물과 기름층으로 분리된다. 상기 유수분리기(23)로부터 회수된 물의 일부 또는 전부는 바람직하게는 상기 단계 (a)로 순환된다.
본 발명의 오염 토양 정화 방법은 단일 종류의 오염물질 뿐만 아니라 복합적인 오염물질로 오염된 토양도 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 오염 토양 정화 방법은 생물학적 처리와 같이 시간과 장소, 미생물의 적용 조건 등을 만족하여야 하는 요건이 적용되지 않아 까다롭지 않으며, 긴 생물학적 처리 시간과 달리 단시간에 효율적으로 토양을 정화할 수 있는 장점을 갖는다. 더욱이, 소각의 경우 소각후 배기가스 정화를 위한 복잡한 후처리공정이 필요하나 본 발명의 오염 토양 정화 방법의 경우 아임계 상태의 물을 처리수로 사용하기 때문에 후처리 공정이 단순하며, 분리 제거된 오염물질은 재활용이 가능한 친환경적인 공정을 제공한다.
도 1은 본 발명의 오염 토양 정화에 사용된 아임계수의 실험 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 경유로 오염된 토양 추출액(5배 희석)의 석유계총탄화수소의 크로마토그램이다.
도 3은 250℃, 220bar의 조건의 아임계수로 오염된 토양을 처리한 후 토양 추출액(2배 희석)의 석유계총탄화수소 크로마토그램이다.
도 4는 300℃, 100bar의 조건의 아임계수로 오염된 토양을 처리한 후 토양 추출액(원액)의 석유계총탄화수소 크로마토그램이다.
도 2는 경유로 오염된 토양 추출액(5배 희석)의 석유계총탄화수소의 크로마토그램이다.
도 3은 250℃, 220bar의 조건의 아임계수로 오염된 토양을 처리한 후 토양 추출액(2배 희석)의 석유계총탄화수소 크로마토그램이다.
도 4는 300℃, 100bar의 조건의 아임계수로 오염된 토양을 처리한 후 토양 추출액(원액)의 석유계총탄화수소 크로마토그램이다.
본원에서 사용되는 용어 "상류부(upstream)"와 "하류부(downstream)"는 적용되는 물 등의 유체가 공정 중에 진행하는 방향을 기준으로 한 것으로 이해되어야 한다. 가령, 반응기에서의 상류부는 아임계수가 반응기에 가해지는 도 1에 도시된 도면상 하부를 의미하고 하류부는 오염 토양이 아임계수에 의해 처리된 후 오염 물질이 포함된 처리수가 반응기로부터 배출되는 방향인 도 1에 도시된 도면상 상부를 의미한다.
본 발명은 고압 펌프와 예열기에 의해 생성된 아임계수를 정화 대상 오염 토양이 적재되어 있는 반응기에 주입하여 정화 대상 오염 토양에 포함되어 있는 오염물질을 유기용매와 유사한 성질을 갖는 아임계 상태의 물로 추출함으로써 반응기 내의 오염 토양을 정화하는 방법을 제공한다.
우선 물을 고온(100 ~ 374℃) 및 고압(4 ~ 400bar)의 아임계 상태로 만들기 위하여 헬륨, 수소, 질소 등의 기체로 물에 용해된 산소를 제거하고 고압 펌프로 필요한 압력을 공급하고 압력조절기로 전체 시스템내의 물의 압력을 조절하여 처리에 필요한 압력으로 유지시킨다. 그런 다음, 예열기로 물의 온도를 높여서 고온의 물을 얻는다. 이는 오염 토양의 추출 및 반응에 필요한 고온의 물을 연속적으로 공급하고 반응기도 고온을 유지시켜서 반응기내의 물이 항상 아임계수 상태를 유지하게 한다. 이때 아임계수를 거친 오염 토양 내의 다량의 휘발성유기화합물, 준휘발성유기화합물 및 비휘발성유기화합물은 차례로 탈착 및 휘발되어 제거되며, 아임계수에 용해된 오염물질들은 연속적으로 반응기로 공급되는 아임계수에 의하여 토양으로부터 희석 및 제거된다. 본 발명에 의하면, 이러한 아임계수에 의한 복합적으로 오염된 토양의 오염물질은 일차적으로 1회의 처리를 거쳐 제거되고, 경유로 오염된 토양의 경우 100% 제거된다.
따라서 본 발명에 따른 오염 토양 정화 장치는 유기화합물로 오염된 토양 정화에 적합하며, 아임계 상태의 물로 오염물질을 제거함으로써 2차 오염이 없고 빠른 시간 내에 오염물질을 제거할 수 있는 친환경적인 정화방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 오염 토양 정화 방법이 설명된다. 그 내용은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 반응기(5) 내의 금속 바스켓(6)에 처리하고자 하는 오염 토양(13)을 넣고 아임계수 처리과정 동안에 오염된 토양이 흘러나와 반응기 연결관이 막히지 않도록 직경 5μm 내지 10μm, 특히 약 7μm의 기공을 갖는 필터(11)로 금속 바스켓(6)의 외측 상류부와 하류부를 모두 막고 반응기(5) 내의 양쪽 안에도 직경 0.5μm 내지 2μm, 특히 0.5μm의 기공을 갖는 필터(12)를 이용하여 금속 바스켓(6)의 내측 상류부와 하류부를 막는다. 물에 용해된 산소를 제거하기 위하여 헬륨가스가 들어있는 가스 실린더(20)를 산기관(21)과 연결하여 퍼징 시스템(22)을 구현하였다. 퍼징 시스템(22)을 일정 시간 동안 가동하여 물의 용존산소를 제거하였다. 물 저장조(1)에서 고압펌프(2)를 이용하여 예열기(3)로 물을 주입한다. 예열기(3)는 반응기(5)에 주입되는 물의 온도를 높이기 위함이다. 아임계수 상태로 만들기 위하여 고압펌프(2)로 물을 주입과 동시에 후방 압력조절기(10)로 처리 조건에 맞는 압력으로 조절을 한다. 압력 조절이 끝나면 예열기(3)와 반응기(5)의 온도를 처리 조건에 맞는 온도에 도달되게끔 예열기측 히터(14)와 반응기측 히터(15)의 온도를 상승시킨다. 예열기(3)와 반응기(5)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 예열기측 히터(14)의 온도와 반응기측 히터(15)의 온도를 제어할 수 있게끔 예열기측 열전대(16)과 반응기측 열전대(17)를 구비한다.
따라서 반응기(5)내의 오염 토양(13)을 일정한 압력과 온도가 유지되는 아임계수로 처리할 수 있다. 반응기(5) 내의 금속 바스켓(6)은 오염 토양(13)을 반응기내에 넣거나 회수를 용이하게 하기 위한 것이다. 오염 토양(13)을 거친 고온의 아임계수는 열 교환기(8)를 거쳐서 상온의 온도로 낮아진다. 상온의 온도로 낮아진 물은 분리기(9)를 거쳐서 비중이 큰 물질과 비중이 작은 물질로 분리된다. 아래로 내려온 물질은 처리가 끝나고 고압밸브(18)를 통하여 배출시키고 위의 물질은 후방 압력조절기(10)를 통하여 배출시킨다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 반응기(5)의 상류부와 하류부에는 (1차) 안전밸브 및 압력게이지(4)와 (2차) 안전밸브 및 압력게이지(7)를 각각 설치하여 오염 토양(13)으로 인한 반응기(5)의 필터(11, 12)의 막힘 현상으로 반응기(5) 내의 압력이 급격히 상승함으로써 발생할 수 있는 폭발의 위험을 방지하게 된다. 반응이 끝난 후 고압 펌프(2)의 물의 주입을 중단시키고 냉각팬(19)을 이용하여 반응기(5)의 온도를 상온으로 낮추어 주고 온도가 상온으로 낮아진 다음 후방 압력조절기(10)를 완전히 개폐하여 반응기(5)의 압력을 주변의 대기압과 같게 한다. 그런 다음, 금속 바스켓(6) 내의 처리된 오염 토양(13)을 꺼내는 것으로 오염 토양의 정화가 종료된다. 한편, 후방압력조절기(10)로부터의 혼합 오염 물질은 도시된 바와 같이 유수분리기(23)를 통해 물과 기름층으로 분리되게 한다. 유수분리기(23)로부터 회수된 물은 순환펌프(24)의 도움으로 순환라인을 거쳐 다시 물 저장조(1)와 고압펌프(2) 사이의 공급 라인으로 공급되어 재순환되게 할 수 있다.
이하, 본 발명은 하기의 실시예로 설명된다. 하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[오염물질의 측정방법]
토양을 아임계수 처리 장치로 처리한 후 오염된 토양의 잔류 석유계총탄화수소 농도는 다음과 같이 측정하였다. 처리장치에서 처리된 토양 시료(약 10g)를 250ml의 비이커에 옮긴 후 충분량의 무수황산나트륨을 넣어 잘 섞은 다음, GC분석용 디클로로메탄 100ml를 넣는다. 초음파추출기를 이용하여 3분간 추출을 하고 추출액을 5B여지를 깐 깔때기로 걸러낸다. 이런 조작을 2회 반복하여 얻은 추출액을 회전증발농축기로 2ml이 될 때까지 농축하고 방해물질의 제거를 위하여 농축된 추출액에 실리카겔 0.3g을 넣고 5분간 진탕하고 정치시킨 후 상등액을 2ml의 바이얼에 옮겨 기체크로마토그래피로 분석을 하였다. 기체크로마토그래피의 분석조건은 다음과 같다.
검출기: 불꽃이온화검출기(FID); 컬럼: DB-5(30mㅧ0.32mmㅧ0.25μm); 온도: 45℃(2분)->[10℃/분]->310℃(25분); 시료주입구 온도: 280℃; 검출기 온도: 300℃; 운반가스(헬륨): 2ml/분.
[비교예 1]
초기 경유로 오염된 토양을 준비하여 토양 오염물질을 추출하여 석유계 총탄화수소(TPH) 농도를 측정하고, 계산된 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도 2에는 고농도로 오염된 토양추출액(5배 희석)의 석유계총탄화수소 기체 크로마토그램을 나타내었다.
[실시예 1]
준비된 오염 토양 10g을 금속 바스켓에 넣고 압력을 220bar로 조절하고 반응기의 온도를 250℃로 30분간 유지하였다. 이와 동시에 고압펌프로 물을 2ml/분의 속도로 예열기에 주입하였다. 반응이 끝난 후 온도와 압력을 모두 상온, 상압으로 조절한 다음 금속 바스켓의 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과를 표 1에 나타내었다. 도 3에는 처리된 오염 토양 추출액(2배 희석)의 석유계총탄화수소 기체 크로마토그램을 나타내었다.
[실시예 2]
준비된 오염 토양 10g을 금속 바스켓에 넣고 압력을 100bar로 조절하고 반응기의 온도를 300℃로 30분간 유지하였다. 고압펌프로 물을 2ml/분의 속도로 예열기에 주입하였다. 반응이 끝난 후 온도와 압력을 모두 상온, 상압으로 조절한 다음 금속 바스켓의 토양에 잔류된 오염물질의 농도를 계산한 결과를 표 1에 나타내었다. 도 4에는 처리된 오염 토양 추출액(원액)의 석유계 총탄화수소의 기체 크로마토그램을 나타내었다.
| 경유 오염 토양 | ||
| TPH 농도 | 처리효율 | |
| 비교예(대조군) | 11888 ppm | - |
| 실시예1 | 2486 ppm | 79% |
| 실시예2 | 0 ppm | 100% |
상기 표 1을 통해 확인되는 바와 같이, 경유 오염 토양은 아임계수로 처리한 후 최고 100% 제거되었다. 이는 고온 고압의 아임계수 추출에 의해 제거된 것으로 판단된다.
본 발명은 첨부된 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 기술적 보호범위는 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
본 발명은 오염 토양 정화 방법에 관한 것으로, 환경관련 산업체, 특히 토양오염 정화 처리 업체에서 활용 가능성이 높다. 여러 종류의 지속성 오염물질이 고농도 오염된 토양을 경제적이고 친환경적으로 처리할 수 있다.
1 : 물 저장조 2 : 고압 펌프
3 : 예열기 4 : (1차) 안전밸브 및 압력게이지
5 : 반응기 6 : 금속 바스켓
7 : (2차) 안전밸브 및 압력게이지 8 : 열 교환기
9 : 분리기 10 : 후방 압력조절기
11 : (금속 바스켓측) 필터 12 : (반응기측) 필터
13 : 오염 토양 14 : 예열기측 히터
15 : 반응기측 히터 16 : 예열기측 열전대
17 : 반응기측 열전대 18 : 고압밸브
19 : 냉각팬 20 : 가스 실린더
21 : 산기관 22 : 퍼징 시스템
23 : 유수분리기 24 : 순환펌프
3 : 예열기 4 : (1차) 안전밸브 및 압력게이지
5 : 반응기 6 : 금속 바스켓
7 : (2차) 안전밸브 및 압력게이지 8 : 열 교환기
9 : 분리기 10 : 후방 압력조절기
11 : (금속 바스켓측) 필터 12 : (반응기측) 필터
13 : 오염 토양 14 : 예열기측 히터
15 : 반응기측 히터 16 : 예열기측 열전대
17 : 반응기측 열전대 18 : 고압밸브
19 : 냉각팬 20 : 가스 실린더
21 : 산기관 22 : 퍼징 시스템
23 : 유수분리기 24 : 순환펌프
Claims (12)
- (a) 물 저장조(1)로부터의 물을 고압 펌프(2)에 의해 가압시키고 상기 고압 펌프(2)로부터의 가압된 물을 예열기(3)를 통해 가열하여 아임계 상태의 물(아임계수)을 생성시키는 단계;
(b) 반응기(5)의 내부에 정화 대상 오염 토양을 적재하는 단계;
(c) 상기 단계 (a)로부터 생성된 아임계수를 상기 단계 (b)의 반응기(5)의 내부에 적재되어 있는 정화 대상 오염 토양에 상기 단계 (a)로부터의 고압 펌프(2)의 도움으로 고압으로 가하여 통과시키되, 반응기(5)에 주입되는 아임계수의 압력은 분리기(9)의 하류부에 제공되어 있는 후방압력조절기(10)에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 정화 대상 오염 토양으로부터 오염물질을 제거하는 단계;
(d) 상기 단계 (c)로부터의 고온의 오염물질 포함 처리수를 열교환기(8)에 의해 냉각시키는 단계; 및
(e) 상기 단계 (d)의 열교환기(8)에 의해 냉각된 오염 물질 포함 처리수 중의 오염물질을 분리기(9)에 의해 비중별로 분리하는 단계;를 포함하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서, 정화 대상 오염 토양은 상기 반응기(5)의 내부에 별도로 마련된 금속 바스켓(6)으로서 내측 상류부와 하류부에는 일부 또는 전체가 직경 5㎛ 내지 10㎛의 기공을 갖는 필터(11)가 각각 제공되어 있는 금속 바스켓(6)에 적재되며, 상기 필터(11) 외측의 반응기(5) 내부에는 상기 필터(11)와 나란하게 일부 또는 전체가 직경 0.5 내지 2㎛의 기공을 갖는 필터(12)가 각각 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 금속 바스켓(6)은 상기 반응기(5)로부터 탈착 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법.
- 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 반응기(5)의 상류부, 하류부 또는 이 둘 모두에는 이물질에 의한 막힘 현상에 의하여 허용 압력 한계치를 초과하지 못하도록 조절할 수 있는 안전밸브 및 압력 게이지(4, 7)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법. - 제 5항에 있어서,
상기 예열기(3) 및 상기 반응기(5)는 각각 예열기측 열전대(16) 및 반응기측 열전대(17)에 의해 온도 조절되는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법. - 제 6항에 있어서, 아임계수에 의한 처리 후의 상기 반응기(5)는 냉각팬(19)에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 분리기(9)로부터의 비중이 높은 물질은 고압 밸브(18)에 의해 배출되는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 물 저장조(1)에는 가스실린더(20) 및 산기관(21)을 포함한 퍼징 시스템(22)에 의해 용존 산소가 제거된 물이 공급되는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 고압 펌프(2)와 상기 예열기(3)에 의해 각각 4bar 내지 400bar의 압력 및 100℃ 내지 374℃의 온도 범위의 아임계수가 생성되는 것을 특징으로 하는 아임계수를 이용한 오염 토양 정화 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 후방압력조절기(10)로부터의 혼합 오염 물질은 유수분리기(23)를 통하여 물과 기름층으로 분리되는 것을 특징으로 하는 오염 토양 정화 방법.
- 제 11항에 있어서, 상기 유수분리기(23)로부터 회수된 물의 일부 또는 전부를 상기 단계 (a)로 순환시키는 것을 특징으로 하는 오염 토양 정화 방법.
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- 2011-01-24 KR KR1020110006796A patent/KR101276118B1/ko active IP Right Grant
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