KR101345398B1

KR101345398B1 - 원위치 지중열처리 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101345398B1
Application number: KR1020130071669A
Authority: KR
Inventors: 이종열; 최삼룡
Original assignee: 아름다운 환경건설(주)
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2013-12-30

Abstract

본 발명은 지중에 천공되고 내부에 연료층을 구비하며 상기 연료층의 연소로 지중 열처리하는 열처리정, 지중에 천공되어 지하수를 외부로 안내하는 추출정, 상기 추출정에서 지하수를 추출시키는 추출펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템에 관한 것이다.

Description

원위치 지중열처리 시스템 및 방법{System and method for ground heat treatment of original site}

본 발명은 원위치 지중열처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반의 개선, 유류 또는 PCB 등의 유기물로 오염된 토양의 복원 및 가축의 대량살처분시에 원위치에서 신속히 지중열처리할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

최근 산업활동 및 자동차 보급대수의 증가에 따라 유류 사용량이 증대되면서 주유소를 비롯한 유류 저장시설의 숫자 또한 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라, 유류의 누출에 의한 토양의 오염사고도 증가 추세에 있다. 유류에 의해 토양이 오염되면, 토양 자체의 사용이 불가능함은 물론 지하수와 인근 하천에까지 오염이 확산되어 생태계에 악영향을 초래한다.

이러한 유류오염토양을 정화하기 위한 기술은 크게 생물학적 방법과 물리화학적 방법 등으로 구분할 수 있다.

물리화학적 방법은 오염물질의 물리적, 화학적 성질을 이용하여 정화하는 방법으로서, 토양 세척, 소각, 고형화, 안정화 및 용매 추출 등의 방법이 있는데, 이 방법은 복원기간이 짧은 반면 처리비용이 많이 들고 2차적인 환경오염을 유발할 수 있는 단점이 있다.

생물학적인 방법은 석유계 탄화수소 분해 균주인 미생물을 이용하여 유류를 분해하여 제거하는 방법으로서, 토양 경작, 콤포스팅(composting), 바이오벤팅(bioventing), 식물 복원 등의 방법이 있는데, 처리 비용이 상기 물리화학적 방법에 비하여 저렴하고 2차적인 환경오염을 유발하지 않으나 오염토양을 복원하는데 기간이 오래 걸린다.

한편, 상기와 같이 물리화학적 방법 및 생물학적 방법으로 분류되는 토양정화 기술은 처리 위치와 방법에 따라 지상처리법(Ex-situ 법)과 지중처리법(In-situ 법)으로 구분될 수 있다.

지상처리법(Ex-situ 법)은 토양 내 오염물질의 분포 및 토양의 물리/화학적 특성을 파악하여 처리하고자 하는 범위의 오염 토양을 굴착한 후, 적절한 세척액을 사용하여 굴착된 오염토양을 세척 장치가 있는 곳에서 세척하는 방법으로서, 굴착처리법이라고도 하며, 일반적으로 실시되는 토양 세척이 이에 속한다. 이러한 지상처리법(Ex-situ 법)은 토양의 굴착 시 오염물의 노출에 따른 위험과, 높은 복원비용 등으로 인하여 적용에 한계가 있다. 따라서, 근래에는 부지 내에서 오염물을 바로 처리하는 지중처리법(In-situ 법)이 주로 사용되고 있다.

지중처리법(In-situ 법)은 지중에 관정을 삽입하고 약품, 산화제, 미생물 등을 주입하여 원위치에서 직접 처리하는 기술로서, 세척 용액 주입정, 세척 용액 배출정, 세척 유출수 처리시설, 펌프 및 휘발물질 처리 시설 등을 오염된 부지에 설치한 후 처리하고자 하는 오염토양 내에 세척수를 주입, 순환시키는 방식이다.

물리적 화학적 방법 중 지중처리법(In-situ 법)에 적용 가능한 기술로는 화학적 산화(chemical oxidation), 토양증기추출(SVE, soil vapor extraction), 공기주입확산(air sparging), 토양세정(soil flushing), 바이오슬러핑(Bio-slurping) 등이 있고, 생물학적 방법 중 지중처리법(In-situ 법)에 적용 가능한 기술로는 토양경작(land farming), 바이오벤팅(bioventing), 바이오리액터(bioreactor) 등이 있다.

특히, 지중처리법(In-situ 법) 중 유류 성분에 의해 오염된 토양을 복원하는 경우에는, 토양의 공극 사이에 존재하는 휘발성 물질을 추출하는 토양증기추출법(SVE : soil vapor extraction)이나, 토양에 공기를 주입하여 토착 미생물의 활성을 높여주거나 토양에 미생물과 영양염, 유화제 등을 주입하여 처리하는 바이오벤팅법(BV : Bio Venting) 등이 주로 사용되어 왔다.

구체적으로, 토양증기추출법(SVE)은 운전의 용이함 및 경제적 효과 측면에서 우수하여 오염된 토양의 복원방법으로서 가장 널리 사용되어 왔다. 하지만 토양증기추출법에 의하여 고농도의 유류에 의한 토양오염을 복원하는 경우, 시간이 경과 할수록 휘발성이 낮은 유류 성분비율이 증가함에 따라 아주 낮은 농도까지의 유류 처리가 어려우며, 추출가스의 2차 처리가 필요하다는 단점이 있으며, 포화토양이나 지하수의 수위가 높은 경우에는 적용성에 한계가 있다. 즉, 토양증기추출법을 사용하는 경우 시간에 따라 추출되는 가스의 농도가 지속적으로 감소함으로써 처리 효과가 시간이 경과할수록 낮아지게 되는데, 이는 가스의 강제적 추출로 인하여 유류성분의 휘발화(volatilization)가 비평형상태 (kinetic limitation)를 유지함에 따라 휘발되는 가스의 양이 감소하고, 추출시간의 경과에 따라 BTEX와 같이 휘발성이 큰 성분은 초기에 제거되지만, 저휘발성 성분의 비율은 증가하게 되기 때문이다. 따라서, 토양증기추출법에 의하여 고농도 유류에 의한 토양오염을 복원하는 경우, 장기간 추출하는 경우에도 저휘발성 오염성분의 제거에 한계가 있게 된다. 또한, 유류 오염물의 분산율이 낮으므로 복원기간이 오래 걸린다는 문제점도 있다.

또한, 토양증기추출법의 단점을 개선한 바이오벤팅법(BV)의 경우, 적정량의 공기를 토양 내에 주입하면 추출공정 없이 생분해만으로 유류 오염물을 제거할 수 있으므로, 지상으로 유출되는 가스가 발생하지 않아, 추출공정과 같은 재처리 공정 및 재처리 설비가 필요치 않다는 장점이 있다. 하지만 이러한 바이오벤팅법도 복원시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다.

이러한 문제점들 때문에, 최근에는 산화제 주입법이나 토양세정(soil flushing) 등의 방법이 개발되고 있으나, 현재까지 이와 관련하여 효과성이 검증된 기술 적용사례는 발견되지 않고 있는 실정이다.

한편, 최근 조류인플루엔자, 광우병, 돼지콜레라, 구제역과 같은 바이러스성 질병이 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 바이러스성 질병에 걸린 가축은 병원균의 확산을 방지하기 위해 주로 매립/매몰의 살처분 방법으로 처리된다. 하지만 살처분 방법은 미생물에 의해 자연분해시키는 방법이므로, 오염물을 처리하는데 상당한 시간이 요구되고, 처리과정에서 침출수 유출 등의 2차 오염을 유발하며, 폐사체 매립지의 토양침하 문제로 인하여 부지의 활용성을 제약하는 단점이 있다.

한편, 강변이나 호수 및 늪지대 등과 같은 연약 지반에 주택, 공장, 도로, 제방 등과 같은 각종 건축물이나 구조물을 세우기 위해서는, 연약 지반을 개량하는 공사가 실시되어야 한다. 이러한 연약 지반을 개선하여 안정화시키는 방법으로는 안정화의 원리에 의해 흙의 밀도를 증대시키는 방법, 고결하는 방법, 보강하는 방법, 양질 흙으로 치환하는 방법 등이 있다. 특히, 연약 지반은 지중에 포함된 수분에 의해 주로 형성되므로, 연약 지반 개량시에는 지반에 포함된 수분을 지상으로 배출시키는 배수공법이 선행되어야 한다.

따라서 유류 또는 PCB 등의 유기물로 오염된 토양을 복원할 수 있고, 가축의 살처분시에 적용하여 미생물의 분해시간 단축과 침출수 유출을 방지할 수 있으며, 연약 지반 개량에도 적용할 수 있는 새로운 방식의 지중처리 기술이 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유류 또는 PCB 등의 유기물로 오염된 토양을 복원할 수 있고, 가축의 대량살처분 뿐만 아니라과 연약지반의 개량시에도 적용할 수 있도록, 원위치에서 지중열처리하는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 시스템은, (1) 지중에 천공되고, 내부에 연료층을 구비하며, 상기 연료층의 연소로 지중 열처리하는 열처리정, (2) 지중에 천공되어 지하수를 외부로 안내하는 추출정, (3) 상기 추출정에서 지하수를 추출시키는 추출펌프를 포함한다.

특히, 상기 열처리정은, (1) 점화를 위해 구비된 불쏘시개, (2) 최하부에 구비된 자갈층, (3) 상기 자갈층에 공기를 안내하는 공기주입관, (4) 연소 기체를 포집하도록 열처리정 입구에 구비된 연소기체포집부를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 시스템은 상기 공기주입관에 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치, 상기 공기주입관에 순산소를 공급하는 순산소공급장치, 상기 연소기체포집부로부터 배출되는 연소 기체를 처리하는 배기가스처리장치를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 연료층의 재료로는 목재, 코크스, 무연탄, 갈탄, 목탄, 석탄, RPF(Refuse Plastic Fuel), RDF(Refuse Derived Fuel), 우드 칩(wood chip) 및 우드 펠릿(wood pellet)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 불쏘시개는 톱밥 미립자와 광물유의 혼합물, 가연성 고체 알코올 및 유성 종이로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 자갈층은 다수의 자갈로 구성되며, 20㎝ 내지 50㎝의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 방법은, (1) 지중에 열처리정과 추출정을 천설하는 제1단계, (2) 상기 추출정으로부터 지하수를 추출하는 제2단계, (3) 상기 열처리정 내에서 연료를 연소시켜 지중열처리하는 제3단계를 포함한다.

특히, 상기 제3단계는 상기 열처리정 내부에 산소를 포함하는 공기를 공급하거나 순산소를 공급하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 방법은 상기 열처리정에서 배출되는 연소 기체를 포집하여 처리하는 제4단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 연약지반의 개량, 유기물로 오염된 토양의 복원 및 가축의 살처분에 적용할 수 있는 등 그 활용 범위가 넓으며, 지하수를 외부로 추출하면서 지중열처리를 실시함으로써, 지하수를 증발시키기 위한 에너지를 줄일 수 있어 경제적이고 지중열처리하는 시간과 효율이 향상되며, 지중에서 열처리하는 방법으로 오염물을 처리함에 따라 2차 오염을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원위치 지중열처리 시스템의 각 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원위치 지중열처리 시스템의 열처리정(100) 및 추출정(200)을 상세히 나타낸 도면.

본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 원위치 지중열처리 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 열처리정(100), 추출정(200), 추출펌프(300), 공기공급장치(400), 순산소공급장치(500), 배기가스처리장치(600) 및 집수조(700)를 포함한다.

구체적으로, 상기 열처리정(100)은 지중에 천공되는 관정으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 연료층(110)을 구비하며, 상기 연료층(110)의 연소에 의한 발열로 지중에서 열처리를 한다. 상기 연료층(110)은 고체연료로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 연료층(110)의 재료로는 목재, 코크스, 무연탄, 갈탄, 목탄, 석탄, RPF(Refuse Plastic Fuel : 폐플라스틱 고형연료) 및 RDF(Refuse Derived Fuel : 생활폐기물 고형연료)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다. 특히, 상기 연료층(110)의 재료가 목재일 경우, 우드 칩(wood chip)이나 우드 펠릿(wood pellet)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 열처리정(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 점화를 위해 구비된 불쏘시개(120), 최하부에 구비된 자갈층(130), 상기 자갈층(130)에 공기를 안내하는 공기주입관(140), 연소 기체를 포집하도록 열처리정(100)의 입구에 구비된 연소기체포집부(150)를 더 포함할 수 있다.

상기 연소기체포집부(150)는 상기 열처리정(100)에서 발생한 연소 기체를 포집하는 장치이며, 상기 연소기체포집부(150)에서 추출된 연소 기체는 상기 배기가스처리장치(600)로 이송되어 처리된다.

상기 불쏘시개(120)는 상기 연료층(110)의 연료를 연소시키기 위해 먼저 점화되는 것으로서, 톱밥 미립자와 광물유의 혼합물, 가연성 고체 알코올 및 유성 종이로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 불쏘시개(120)는 상기 연료층(110)이 하부에서부터 연소되도록, 상기 연료층(110)의 하부에 마련될 수 있고, 반대로 상기 연료층(110)이 상부에서부터 연소되도록, 상기 연료층(110)의 상부에 마련될 수도 있다. 또한, 상기 불쏘시개(120)는 상기 연료층(110)이 측면에서부터 연소되도록, 상기 연료층(110)의 일측에 마련될 수도 있다.

상기 자갈층(130)은 다양한 크기의 자갈로 구성되어 상기 불쏘시개(120) 및 연료층(110)으로 산소를 통풍시키는 역할을 한다. 즉, 상기 공기주입관(140)에 의해 안내된 산소는 상기 자갈층(130)으로 배출되며, 배출된 산소는 상기 자갈층(130)의 자갈 사이에 형성된 틈에 의해 통풍되며, 이에 따라 상기 자갈층(130) 상에 마련된 불쏘시개(120) 및 연료층(110)으로 연소에 필요한 산소가 공급된다. 구체적으로, 상기 자갈층(130)은 다수의 자갈을 이용하여 20㎝ 내지 50㎝의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추출정(200)은 지중에 천공되어 지하수를 외부로 안내하는 관정으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 통 형상의 추출관(210)과 상기 추출관(210)의 입구, 즉, 상측에 구비되는 밀봉캡(220)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 추출정(200)은 천공된 관정에 통 형상의 추출관(210)을 매립하고, 상기 추출관(210)의 입구에 밀봉캡(220)을 연결하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 추출정(200)으로부터 지하수가 추출될 경우, 상기 열처리정(100) 주변의 지하수 수위는 낮아진다. 이에 따라, 상기 열처리정(100)의 지중열처리 중에 발생하는 지하수에 의한 증발 에너지가 줄어들어, 상기 열처리정(100)의 지중열처리 시간 및 효율이 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 원위치 지중열처리 시스템은 상기 열처리정(100)과 상기 추출정(200)을 다수 개 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 시스템이 1개의 추출정(200)과 다수의 열처리정(100)을 포함할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 각 열처리정(100)은 상기 추출정(200)을 중심으로 그 주변에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 추출펌프(300)는 지하수가 상기 추출정(200)으로부터 외부로 추출되도록 동력을 공급한다. 상기 추출펌프(300)에 의해 추출된 지하수는 상기 집수조(700)에 집수된다. 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 추출정(200)으로부터 추출된 지하수가 안내되도록, 일측이 상기 추출정(200)의 밀봉캡(220)을 관통하여 연결되고 타측이 상기 추출펌프(300)에 연결되는 제1배출배관(810)과, 상기 추출펌프(300)와 집수조(700) 사이에 연결되는 제2배출배관(820)을 더 포함할 수 있다.

상기 공기공급장치(400)는 산소를 포함하는 공기를 공급하는 장치로서, 상기 공기주입관(140)에 연결되어 연소에 필요한 산소를 공급하고, 상기 순산소공급장치(500)는 상기 공기주입관(140)에 연결되어 순산소를 공급한다. 순산소는 질소를 포함하지 않거나 공기 내 산소 함유량이 80% 이상 되는 것으로서, 상기 순산소공급장치(500)로부터 순산소가 공급될 경우, 상기 열처리정(100) 내의 연소 온도는 더욱 높아져, 상기 열처리정(100)의 지중열처리 시간 및 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 산소와 순산소는 상기 공기주입관(140)에 교대로 공급되거나 선택적으로 공급되는 것이 바람직하다. 즉, 산소를 포함하는 공기가 상기 열처리정(100) 내부로 공급되면, 공기 중 산소 함유량(20% 전후)이 낮아 상기 연료층(110)의 연소에 따른 온도상승이 느리며, 이는 상기 열처리정(100) 내부의 온도를 천천히 상승시키거나 일정하게 유지시킬 경우에 적합하다. 또한, 순산소가 공급되면, 상기 연료층(110)의 연소가 촉진되므로, 이는 상기 열처리정(100) 내부의 온도를 고온까지 빠르게 상승시킬 경우에 적합하다.

또한, 상기 공기공급장치(400)로부터 생성된 공기가 안내되도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공기공급장치(400)와 공기주입관(140) 사이에는 공급배관(830)이 연결될 수 있다. 이 경우에 상기 공급배관(830)은 상기 순산소공급장치(500)에도 연결되어 공기뿐만 아니라 순산소도 상기 공기주입관(140)으로 안내한다.

상기 배기가스처리장치(600)는 상기 연소기체포집부(150)를 거쳐 배출되는 연소 기체를 처리한다. 상기 연소기체포집부(150)로부터 배출되는 연소 기체를 안내하도록, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연소기체포집부(150)와 배기가스처리장치(600) 사이에는 제3배출배관(840)이 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 열처리정(100)의 입구에 깊이 10 내지 100cm의 깊이로 뚜껑을 박아 틈 사이를 벤토나이트나 흙으로 밀봉하여 뚜껑의 개구부로만 연소 기체가 배출되게 하며, 상기 제3배출배관(840)을 거쳐 상기 배기가스처리장치(600)에서 연소 기체를 처리한다. 상기 배기가스처리장치(600)는 버너와 온도센서를 포함하는 산화처리장치로 구성되어, 연소 기체에 포함된 질산화물, 황화합물 등을 최종 산화 처리한다. 상기와 같은 산화처리장치는 이미 산업화된 공지의 것을 사용하고 800℃ 이상으로 운전되어 연소 기체를 순간적으로 완전연소시킨다. 또한, 상기 제3배출배관(840)을 통해 이송되는 연소 기체는 온도가 높으므로, 상기 제3배출배관은(840)은 금속 파이프로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 공기주입관(140), 제1배출배관(810), 제2배출배관(820) 및 공급배관(830)은 금속 파이프 또는 PVC 파이프 등으로 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 원위치 지중열처리 시스템을 이용한 원위치 지중열처리 방법에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 원위치 지중열처리 방법은, 지중에 열처리정(100)과 추출정(200)을 천설하는 제1단계(S10), 상기 추출정(200)으로부터 지하수를 추출하는 제2단계(S20), 상기 열처리정(100) 내에서 연료를 연소시켜 지중열처리하는 제3단계(S30)를 포함한다.

상기 제1단계(S10)에서는 상기 열처리정(100)과 추출정(200) 외에도 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 시스템의 나머지 구성, 즉, 추출펌프(300), 공기공급장치(400), 순산소공급장치(500), 배기가스처리장치(600) 및 집수조(700)가 설치된다.

상기 제2단계(S20)에서는 지하수가 상기 추출펌프(300)의 동력에 의해 상기 추출정(200)으로부터 상기 제1배출배관(810) 및 제2배출배관(820)을 거쳐 지상으로 추출되며, 추출된 지하수는 상기 집수조(700)로 집수된다.

상기 열처리정(100)은 내부에 자갈층(130), 상기 자갈층(130) 상에 마련된 불쏘시개(120), 상기 불쏘시개(120) 상에 마련된 연료층(110)을 포함한다. 이에 따라, 상기 제3단계(S30)에서는 상기 불쏘시개(120)를 점화시켜 상기 연료층(110)을 연소시키게 되며, 상기 연료층(110)의 연소에 의한 발열로 상기 열처리정(100) 주변을 지중열처리한다.

특히, 상기 제3단계(S30)에서 상기 열처리정(100) 내부에 산소를 포함하는 공기를 공급하거나 순산소를 공급하는 단계(S31)를 더 포함할 수 있다. 상기 S31 단계에서, 상기 공기공급장치(400)와 순산소공급장치(500)로부터 발생된 산소 및 순산소는 상기 공급배관(830)을 거쳐 상기 열처리정(100) 내부에 공급된다. 이에 따라, 상기 열처리정(100) 내부에 공급된 산소는 상기 연료층(110)의 연소를 계속 유지시키고, 상기 열처리정(100) 내부에 공급된 순산소는 상기 연료층(110)의 연소 온도를 상승시켜 상기 열처리정(100)의 지중열처리 시간을 단축시키고 연소 효율을 향상시킨다.

한편, 본 발명에 따른 원위치 지중열처리 방법은, 상기 열처리정(100)에서 배출되는 연소 기체를 포집하여 처리하는 제4단계(S40)를 더 포함한다. 즉, 상기 연료층(110)의 연소에 의해 발생한 연소 기체는 상기 열처리정(100)의 입구에 구비된 상기 연소기체포집부(150)에 포집되며, 상기 연소기체포집부(150)에서 포집된 연소 기체는 상기 제3배출배관(840)을 거쳐 상기 배기가스처리장치(600)로 전달되어 처리된다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100 : 열처리정 110 : 연료층
120 : 불쏘시개 130 : 자갈층
140 : 공기주입관 200 : 추출정
210 : 추출관 220 : 밀봉캠
300 : 추출펌프 400 : 공기공급장치
500 : 순산소공급장치 600 : 배기가스처리장치
700 : 집수조 810 : 제1배출배관
820 : 제2배출배관 830 : 공급배관
840 : 제3배출배관

Claims

연료층, 상기 연료층을 점화시키는 불쏘시개 및 최하부에 구비된 자갈층을 내부에 구비하며, 지중에 천공되어 상기 연료층의 연소로 지중 열처리하는 열처리정;
지중에 천공되어 지하수를 외부로 안내하는 추출정; 및
상기 추출정에서 지하수를 추출하는 추출펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열처리정은,
상기 자갈층에 공기를 안내하는 공기주입관;
연소 기체를 포집하도록 열처리정 입구에 구비된 연소기체포집부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 공기주입관에 산소를 포함하는 공기를 공급하는 공기공급장치;
상기 공기주입관에 순산소를 공급하는 순산소공급장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
제2항에 있어서,
상기 연소기체포집부로부터 배출되는 연소 기체를 처리하는 배기가스처리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
제1항에 있어서,
지중에 천공되고, 내부에 연료층을 구비하며, 상기 연료층의 연소로 지중 열처리하는 열처리정;
지중에 천공되어 지하수를 외부로 안내하는 추출정; 및
상기 추출정에서 지하수를 추출하는 추출펌프를 포함하며,
상기 연료층의 재료로는 목재, 코크스, 무연탄, 갈탄, 목탄, 석탄, RPF(Refuse Plastic Fuel), RDF(Refuse Derived Fuel), 우드 칩(wood chip) 및 우드 펠릿(wood pellet)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 불쏘시개는,
톱밥 미립자와 광물유의 혼합물, 가연성 고체 알코올 및 유성 종이로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 자갈층은 다수의 자갈로 구성되며, 20㎝ 내지 50㎝의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 시스템.
지중에 열처리정과 추출정을 천설하는 제1단계;
상기 추출정으로부터 지하수를 추출하는 제2단계;
상기 열처리정 내에서 연료를 연소시켜 지중열처리하는 제3단계를 포함하되,
상기 열처리정은 내부에 연료층, 상기 연료층을 점화시키는 불쏘시개 및 최하부에 구비된 자갈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 방법.
지중에 열처리정과 추출정을 천설하는 제1단계;
상기 추출정으로부터 지하수를 추출하는 제2단계;
상기 열처리정 내에서 연료를 연소시켜 지중열처리하는 제3단계를 포함하되,
상기 연료는 목재, 코크스, 무연탄, 갈탄, 목탄, 석탄, RPF(Refuse Plastic Fuel), RDF(Refuse Derived Fuel), 우드 칩(wood chip) 및 우드 펠릿(wood pellet)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 열처리정 내부에 산소를 포함한 공기를 공급하거나 순산소를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 방법.
제8항에 있어서,
상기 열처리정에서 배출되는 연소 기체를 포집하여 처리하는 제4단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원위치 지중열처리 방법.