KR101671753B1 - 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 관한 것으로, 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 세정제가 함유된 물을 관정을 통하여 토양 공극 내에 주입함으로써 토양에 흡착된 오염물질을 탈착시킴과 동시에 유류 및 기타 유기 화합물로 오염된 지하수 및 토양에 산화제를 주입하여 산화제와 접촉한 유류 오염물질을 지중에서 이산화탄소와 물로 분해하여 현장(In-situ)에서 직접 산화 처리하여 토양과 지하수를 동시에 정화시킬 수 있도록 구조 및 처리과정이 간단하여 처리비용을 절감시킬 수 있는 우수한 장점이 있는 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 관한 것이다.

Description

지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템{In-situ remediation system of contaminants in subsurface by soil flushing and chemical oxidation and extraction}

본 발명은 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 세정제가 함유된 물을 관정을 통하여 토양 공극 내에 주입함으로써 토양에 흡착된 오염물질을 탈착시킴과 동시에 유류 및 기타 유기 화합물로 오염된 지하수 및 토양에 산화제를 주입하여 산화제와 접촉한 유류 오염물질을 지중에서 이산화탄소와 물로 분해하여 현장(In-situ)에서 직접 산화 처리하여 토양과 지하수를 동시에 정화시키기 위한 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 관한 것이다.

일반적으로 오염토양세정공법은 오염원 인근 지반에 주입정 및 양수정을 설치하고 주입정을 통하여 물 또는 세정제를 주입하여 오염토양을 통과시킨 후 양수정을 통하여 회수함으로써 오염토양을 세정하는 방법이다.

이러한 토양세정공법은 주입정 및 양수정을 통한 세정을 통해 자연상태에서 오염물질이 희석 및 분해되는 것보다는 신속한 오염물 처리가 가능한 점에 장점이 있다.

이러한 오염토양의 세정에 관한 종래 기술로는 한국등록특허 10-1195399에 코어와 상기 코어를 감싸는 부직포로 구성된 필터를 포함하며 오염된 지반 내에 삽입되는 복수의 연직배수재와, 상기 연직배수재와 연결되어 상기 연직배수재로 물을 주입하는 주입펌프 및 상기 연직배수재와 연결되어 상기 연직배수재로부터 오염물질을 흡입하는 진공브로워로 구성된 토양세정 시스템에 있어서, 상기 코어는 그 양면의 표면에 공기 및 오염물질이 상, 하방향 및 좌, 우방향으로 이동할 수 있도록 복수의 엠보싱이 형성되어 필터로 작용하는 횡하중의 완화와 상기 부직포의 폐색현상을 방지하며, 상기 진공브로워는 각각의 연직배수재와 잠금밸브가 구성된 진공라인을 통해 연결되고 상기 주입펌프는 각각의 연직배수재와 잠금밸브가 구성된 주입라인을 통해 연결되되 상기 각각의 잠금밸브는 제어부와 전기적으로 연결되며, 각각의 연직배수재는 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 진공브로워 또는 상기 주입펌프에 선택적으로 연결되어 각각의 연직배수제가 지중으로 물을 주입하는 주입배수제 또는 각각의 연직배수제가 오염물질을 외부로 배출하는 추출배수제로 선택적 전환이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 연직배수재를 이용한 토양세정 시스템이 공지되어 있으나, 그러나, 상기 기술은 엠보싱이 형성된 필터가 구비된 연직배수재를 별도로 설치하여야 하므로 설치비용의 상승, 시스템 구조의 복잡 등의 단점이 있다.

또한, 한국등록특허 10-1120682에는 오염 제거 약품과 수조의 물을 고압으로 오염된 지중에 분사하는 로터리 천공기와 처리수를 집수하는 배수정 및 배수정 펌프를 구비하고, 상기 로터리 천공기의 고압펌프와 배수정 펌프를 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부가 배수정 펌프의 이상 유무를 판별하고 그 결과에 따라 고압펌프와 배수정 펌프를 연동 제어함으로써 지표면을 따라 오염물질이 확산되는 2차 오염을 방지하고 오염물질과 함께 분출되는 처리수를 효과적으로 회수 처리할 수 있도록 하는 오염 토양의 고압 세정 시스템 및 그 구동 방법이 공지된 바 있으나, 상기 기술은 물을 고압으로 오염된 지중에 분사하는 로터리 천공기를 별도로 설치하야 하는 문제점이 있었다.

또한, 한국등록특허 10-0977151에는 세정액을 지반에 주입 및 회수하여 오염토양을 세정하는 현장처리 방법으로서, 오염토양 인근 지반의 수직 굴착및 지중 벽체 가설을 통하여 굴착기지(50)를 형성하는 기지구축단계(S10)와, 구축된 굴착기지(50)로부터 오염토양 방향으로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하는 상부관추진단계(S20)와, 굴착기지(50)로부터 오염토양 분포지반의 하부로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하되, 케이싱(60)의 선단으로부터 굴착기지(50) 측으로 소정의 경사가 형성되도록 하는 하부관추진단계(S40)가 포함되는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법에 있어서, 상부관추진단계(S20)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전함과 동시에 케이싱(60)을 굴착기지(50)내측으로 인발하여 상부관입체(30)를 형성하는 상부관입체형성단계(S30)와; 하부관추진단계(S40)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전함과 동시에 케이싱(60)을 굴착기지(50) 내측으로 인발하여 하부관입체(40)를 형성하는 하부관입체형성단계(S50)가 포함됨을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법이 공지되어 있으나, 상기 공법은 케이싱을 압입하고 내부에 투수재를 설치해야 하는 번거로움이 있으므로 활용되지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 한국등록특허 제10-0395691에 오염된 토양에 지속적으로 물을 살포하여 기름등을 일정깊이로 관정된 집수정내로 집수한 다음 회수펌프로서 펌핑하여 유량조절조로 이송한 후 유수분리조에서 유수분리하고 순차적으로 화학약품처리조, 오존산화장치를 거치도록 하여 물리적, 화학적, 생물학적 처리를 이룸은 물론 정화된 처리수는 재차 살포되는 과정이 리사이클되어 이루어질 수 있도록 하는 기술이 공지되어 있으나, 이 기술은, 오염된 토양에 지속적으로 물을 살포하여야 하는 문제점이 있었다.

상기와 같이 토양세정공법의 종래 기술들은 구조가 복잡하고, 처리비용이 많이 들며, 특히 물 또는 세정제에 세정되지 않는 잔류오염물질로 인해 근본적으로 완전한 정화처리에는 한계가 있었다.

한편, 주유소나 산업시설의 유류 저장시설이 점차 노후화됨에 따라 유류나 유기용제와 같은 오염물질이 토양으로 누출되는 사례가 증가하고 있으며, 유류 등의 오염물질이 누출됨에 따라 토양 및 지하수 등의 환경적 피해가 현실화되고 있어, 토양 및 지하수의 오염영향을 감소시키기 위한 정화기술들이 개발되어 적용되고 있다.

상기 정화기술들은 처리공정에 따라 생물학적 처리기술, 물리화학적 처리기술, 열적처리기술로도 분류할 수 있으며, 오염물질의 특성 및 부지 특성에 따라 단일 기술로 적용되거나, 여러 가지 기술을 복합적으로 사용하기도 하는데, 그 중 하나가 화학적 산화법(Chemical Oxidation)으로, 이 방법은 산화제를 지중의 오염물질과 접촉시켜 이산화탄소와 물로 분해시킴으로써 오염물질을 제거하는 방법이다.

이러한 화학적 산화법은 타기술에 비하여 유류 오염물질을 빠른 시간 내에 분해하여 처리할 수 있으며, 현재 산화제 및 오염물질을 효과적으로 접촉시키기 위한 다양한 방법이 개발되어 적용되고 있다.

상기 화학적 산화법에 관한 종래기술로는 한국등록특허 10-0353113에 오염된 토양과 지하수에 대해 각각 강한 산화력을 가지는 과산화수소수와 오존가스를 주입하여 산화제뿐만 아니라 산화제의 분해에 의해 생성되는 수산기(OH radical)에 의해 오염 물질을 현장(In-situ)에서 직접 산화 처리하여 토양과 지하수를 동시에 복원시키는 방법이 공지된 바 있다.

그러나, 상기한 방법은 강력한 산화제인 과산화수소를 사용함에 따라 토양의 2차 오염과 함께 고비용의 문제가 있었을 뿐만 아니라, 유류오염수를 오존과 산화반응시키는 과정에서 오존의 체류시간이 짧아 실질적으로 오염수를 정화시킬 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 한국공개특허 10-2006-0011321에는 펌프를 통해 유류오염 지하수를 프리오일제거탱크(10)로 유입하는 단계(S1); 상기 프리오일제거탱크(10) 내의 지하수 중 프리오일을 오일스키머 또는 오일제거기로 단속 또는 연속으로 제거하는 단계(S2); 프리오일이 제거된 오염수를 유화수제거탱크(20)로 유입시킨 후 겔화제 필터로 유화수를 여과하는 단계(S3); 여과된 오염수를 고도산화처리탱크(30)로 유입시킨 후 오존으로 산화시키는 단계(S4); 및 산화된 오염수를 지하토양속으로 배출시키는 단계(S5);를 포함하는 고도산화법에 의한 유류오염 토양 및 지하수 정화공법이 공지된 바 있으나, 상기 방법은 유류오염 지하수를 펌핑 추출하여 고도산화처리탱크에서 오존으로 산화시킨 후 지중으로 주입하는 지상처리로서 지중현장처리방법이 아니며, 또한, 오존산화과정에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 한국등록특허 10-0850165에는 토양(10) 내의 오염 깊이까지 설치되어 오염된 토양(1)에 전기를 공급하여 토양(1) 자체가 발열함으로써 오염물질을 휘발시킴과 동시에 토양(1)내 오염물질을 미네랄화시키기 위하여 산화제를 주입하는 산화제 주입용 전극(2)과; 토양(1) 내에서 미네랄화되거나 휘발되어 이동하는 오염물질과 토양증기 및 지하수를 회수하기 위한 추출용 전극(3)과; 상기 산화제 주입용 전극(2)과 추출용 전극(3)에 전기를 공급하기 위한 전원(4)을 포함하며, 산화제 주입 및 전기저항 가열에 의해 미네랄화되거나 휘발된 오염물질과 토양증기 및 지하수를 상기 추출용 전극(3)을 통해 추출하여, 산화제 용액 제조 시 산화제 용액의 용매로 사용하거나, 산화제 용액 제조 시 교반작용을 하도록 재사용하여 산화제 주입용 전극(2)을 통해 토양(1)에 주입함으로써, 토양(1)을 정화시키는 것을 특징으로 하는 오염 토양 정화장치가 공지되어 있다.

그러나, 상기 방법의 경우 산화제의 산화력을 증가시키기 위하여 오염 깊이까지 설치되어 오염된 토양에 전기를 공급하여 토양 자체가 발열시키도록 하는 면에서 별도의 전극을 설치하여야 하고, 전기사용에 따른 경제적인 문제점이 있었다.

또한, 한국등록특허 10-1161535에는 오염토양을 정화하기 위한 물질로서 고상형 탄소 또는 영양분 재료, 비생물학적 및 생물학적 복합 처리제, 고점성 액상 또는 반고상 처리제 중에서 선택된 하나 이상인 지연제 1 : 5~70중량% 농도의 과산화수소인 산화제 7 내지 10의 비율로 혼합된 상기 산화제를 공급할 수 있는 모터펌프(15)를 가지고, 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제를 저장하는 산화제 탱크(10)와; 상기 산화제 탱크에 저장된 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제에 유압을 공급할 수 있는 모터펌프(16)를 가지는 압축 탱크(20)와; 상기 산화제 탱크에 저장된 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제와 압축공기 또는 압축수의 온도, 압력, 유량과 상기 모터 펌프(15)(16)를 제어할 수 있는 콘트롤러가 설치된 콘트롤 판넬(30)과; 상기 산화제 탱크(10)에 저장된 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제를 오염토양의 관정 속으로 이송시키기 위하여 2~10kgf/㎠의 압력이 유지되는 고압호스(40)와; 상기 고압호스(40)에 설치되고, 상기 산화제 탱크(10)로부터 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제와 압축공기 또는 압축수를 흡입하기 위한 흡입밸브(50)와; 상기 고압호스(40)에 설치되고, 상기 모터펌프(15)를 통하여 상기 산화제 탱크(10)로부터 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제와 압축공기 또는 압축수를 토출하기 위한 토출밸브(60)와; 상기 산화제 탱크(10)의 측면에는 상기 지연제가 혼합된 상기 산화제의 수위를 감지할 수 있는 레벨스위치(70)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 오염토양 파쇄 정화 시스템이 공지되어 있다.

그러나, 상기 시스템은 산화제로서 과산화수소를 사용함에 따라 토양의 2차 오염 문제가 있었으며, 과산화수소의 산화력을 지연시키기 위한 지연제를 별도로 사용함으로써 산화시간이 많이 소요되고, 고압의 압축수로 토양을 파쇄시켜야 함에 따라 처리비용이 증가되는 문제점이 있었다.

위에서 언급한 바와 같이 상기 토양세정공법이 세정제에 세정되지 않는 잔류오염물질로 인해 근본적으로 완전한 정화처리에는 한계가 있었으며, 동시에 화학적 산화공법은 토양에 흡착된 오염물질을 탈착시키기에는 근본적으로 불가능한 문제점이 있었으므로 토양세정과 동시에 화학적 산화방법에 의하여 토양과 지하수를 동시에 정화시키기 위한 지중 오염물질의 지중정화시스템 개발이 시급하였다.

한국등록특허 10-1195399(등록일자 2012년10월23일) 한국등록특허 10-1120682(등록일자 2012년02월20일) 한국등록특허 10-0977151(등록일자 2010년08월16일) 한국등록특허 10-0395691(등록일자 2003년08월12일) 한국등록특허 10-0353113(등록일자 2002년09월04일) 한국공개특허 10-2006-0011321(공개일자 2006년02월03일) 한국등록특허 10-0850165(등록일자 2008년07월28일) 한국등록특허 10-1161535(등록일자 2012년06월25일)

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 세정제가 함유된 물을 관정을 통하여 토양 공극 내에 주입함으로써 토양에 흡착된 오염물질을 탈착시킴과 동시에 유류 및 기타 유기 화합물로 오염된 지하수 및 토양에 산화제를 주입하여 산화제와 접촉한 유류 오염물질을 지중에서 이산화탄소와 물로 분해하여 현장(In-situ)에서 직접 산화 처리하여 토양과 지하수를 동시에 정화시키기 위한 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 있어서, 세정제 용해 용수공급을 위한 지하수 관정 또는 공업용수 배관과, 지중 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 고상 또는 액상 세정제 주입장치와, 상기 지하수 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 세정제 주입장치로부터 주입된 세정제를 균질하게 교반 혼합 용해하는 세정제 용해조와, 상기 세정제 용해조에서 균질 교반 혼합된 용해세정제를 이송펌프에 의하여 이송하여 저장하는 용해세정제 저장조와, 상기 용해세정제 저장조로부터 용해세정제를 펌핑하여 주입관정으로 용해세정제를 주입하기 위한 용해세정제 주입펌프와, 상기 용해세정제 주입펌프로부터 주입된 용해세정제를 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 용해세정제 주입관정을 포함하여 구성되는 용해세정제 주입장치;와 산화제인 과황산염 용해 용수공급을 위한 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관과, 과황산염 주입장치와, 상기 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 과황산염 주입장치로부터 주입된 과황산염을 균질하게 교반 혼합 용해하여 저장하는 과황산염 용해조와, 상기 과황산염 용해조로부터 과황산염 용해수를 펌핑하여 과황산염 희석조로 이송하는 과황산염이송펌프와, 상기 과황산염이송펌프에 의해 이송되는 과황산염 용해수를 추가의 용수로 희석시키기 위한 과황산염 희석조와, 상기 과황산염 희석조로부터 과황산염 희석액을 주입관정으로 주입하기 위한 과황산염 희석액 주입펌프와, 상기 과황산염 희석액 주입펌프로부터 주입된 과황산염 희석액을 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 과황산염 희석액 주입관정을 포함하여 구성되는 과황산염 희석액 주입장치;와 주입된 용해세정제에 의하여 토양에 흡착된 오염물질이 탈착되어 포함된 오염지하수 또는 주입된 과황산염 희석액에 의하여 유류 및 유기오염물질이 산화 분해된 오염지하수가 집수되는 복수의 오염지하수 추출정과, 상기 복수의 오염지하수 추출정으로부터 오염지하수를 펌핑하여 추출하는 오염지하수 추출펌프와, 상기 복수의 오염지하수 추출정과 추출펌프로부터 추출된 오염지하수가 분기관을 통하여 집수되는 중계집수조와, 상기 중계집수조로부터 오염지하수를 오염지하수 정화처리장치로 이송하기 위한 오염지하수 이송펌프를 포함하여 구성되는 오염지하수 추출장치;를 포함하여 구성되는 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 용해세정제 주입펌프와 상기 복수의 용해세정제 주입관정 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 과황산염이송펌프와 과황산염 희석조 및/또는 상기 과황산염 희석액 주입펌프와 과황산염 희석액 주입관정 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 복수의 오염지하수 추출정과 중계집수조 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 복수의 용해세정제 주입관정과 복수의 과황산염 희석액 주입관정은 서로 동일한 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 고상 세정제 주입장치 및 상기 과황산염 주입장치는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전 축설되는 스크류 샤프트 및 스크류 블레이드와, 상기 하우징 일단 상부에 설치되는 고상 세정제 저장 호퍼와, 상기 하우징 타단 하부에 설치되는 주입 슈트를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 액상 세정제 주입장치는 과산화수소 및 계면활성제 혼합액 탱크 및 주입펌프를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 과황산염 용해조에는 산화력 증가를 위한 산화촉매로서 황산제일철을 투입하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 과황산염 희석조에는 산화력 증가를 위한 보조산화제로서 과산화수소를 투입하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 과황산염은 과황산나트륨인 것을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명에 따른 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템은 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 세정제가 함유된 물을 관정을 통하여 토양 공극 내에 주입함으로써 토양에 흡착된 오염물질을 탈착시킴과 동시에 유류 및 기타 유기 화합물로 오염된 지하수 및 토양에 산화제를 주입하여 산화제와 접촉한 유류 오염물질을 지중에서 이산화탄소와 물로 분해하여 현장(In-situ)에서 직접 산화 처리하여 토양과 지하수를 동시에 정화시킬 수 있도록 구조 및 처리과정이 간단하여 처리비용을 절감시킬 수 있는 우수한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템 공정흐름도
도 2는 본 발명의 용해세정제 주입장치 구성도
도 3은 본 발명의 과황산염 희석액 주입장치 구성도
도 4는 본 발명의 오염지하수 추출장치 구성도
도 5는 본 발명의 고상 세정제 또는 과황산염 주입장치 구성도

본 발명은, 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 있어서, 세정제 용해 용수공급을 위한 지하수 관정 또는 공업용수 배관과, 지중 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 고상 또는 액상 세정제 주입장치와, 상기 지하수 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 세정제 주입장치로부터 주입된 세정제를 균질하게 교반 혼합 용해하는 세정제 용해조와, 상기 세정제 용해조에서 균질 교반 혼합된 용해세정제를 이송펌프에 의하여 이송하여 저장하는 용해세정제 저장조와, 상기 용해세정제 저장조로부터 용해세정제를 펌핑하여 주입관정으로 용해세정제를 주입하기 위한 용해세정제 주입펌프와, 상기 용해세정제 주입펌프로부터 주입된 용해세정제를 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 용해세정제 주입관정을 포함하여 구성되는 용해세정제 주입장치;와 산화제인 과황산염 용해 용수공급을 위한 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관과, 과황산염 주입장치와, 상기 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 과황산염 주입장치로부터 주입된 과황산염을 균질하게 교반 혼합 용해하여 저장하는 과황산염 용해조와, 상기 과황산염 용해조로부터 과황산염 용해수를 펌핑하여 과황산염 희석조로 이송하는 과황산염이송펌프와, 상기 과황산염이송펌프에 의해 이송되는 과황산염 용해수를 추가의 용수로 희석시키기 위한 과황산염 희석조와, 상기 과황산염 희석조로부터 과황산염 희석액을 주입관정으로 주입하기 위한 과황산염 희석액 주입펌프와, 상기 과황산염 희석액 주입펌프로부터 주입된 과황산염 희석액을 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 과황산염 희석액 주입관정을 포함하여 구성되는 과황산염 희석액 주입장치;와 주입된 용해세정제에 의하여 토양에 흡착된 오염물질이 탈착되어 포함된 오염지하수 또는 주입된 과황산염 희석액에 의하여 유류 및 유기오염물질이 산화 분해된 오염지하수가 집수되는 복수의 오염지하수 추출정과, 상기 복수의 오염지하수 추출정으로부터 오염지하수를 펌핑하여 추출하는 오염지하수 추출펌프와, 상기 복수의 오염지하수 추출정과 추출펌프로부터 추출된 오염지하수가 분기관을 통하여 집수되는 중계집수조와, 상기 중계집수조로부터 오염지하수를 오염지하수 정화처리장치로 이송하기 위한 오염지하수 이송펌프를 포함하여 구성되는 오염지하수 추출장치;를 포함하여 구성되는 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 용해세정제 주입펌프와 상기 복수의 용해세정제 주입관정 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 과황산염이송펌프와 과황산염 희석조 및/또는 상기 과황산염 희석액 주입펌프와 과황산염 희석액 주입관정 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 복수의 오염지하수 추출정과 중계집수조 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 복수의 용해세정제 주입관정과 복수의 과황산염 희석액 주입관정은 서로 동일한 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 고상 세정제 주입장치 및 상기 과황산염 주입장치는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전 축설되는 스크류 샤프트 및 스크류 블레이드와, 상기 하우징 일단 상부에 설치되는 고상 세정제 저장 호퍼와, 상기 하우징 타단 하부에 설치되는 주입 슈트를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 액상 세정제 주입장치는 과산화수소 및 계면활성제 혼합액 탱크 및 주입펌프를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 과황산염 용해조에는 산화력 증가를 위한 산화촉매로서 황산제일철을 투입하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 과황산염 희석조에는 산화력 증가를 위한 보조산화제로서 과산화수소를 투입하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 과황산염은 과황산나트륨인 것을 기술구성의 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 도면에 한정되지 않는다.

먼저, [도 1]을 참조하여 설명하면, 본 발명의 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템은 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 세정제가 함유된 물을 관정을 통하여 토양 공극 내에 주입함으로써 토양에 흡착된 오염물질을 탈착시킴과 동시에 유류 및 기타 유기 화합물로 오염된 지하수 및 토양에 산화제를 주입하여 산화제와 접촉한 유류 오염물질을 지중에서 이산화탄소와 물로 분해하여 현장(In-situ)에서 직접 산화 처리하여 토양과 지하수를 동시에 복원시키도록 구성된다.

보다 구체적으로, [도 2]를 참조하면, 본 발명의 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템은 세정제 용해 용수공급을 위한 지하수 관정 또는 공업용수 배관과, 지중 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 고상 또는 액상 세정제 주입장치와, 상기 지하수 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 세정제 주입장치로부터 주입된 세정제를 균질하게 교반 혼합 용해하는 세정제 용해조와, 상기 세정제 용해조에서 균질 교반 혼합된 용해세정제를 이송펌프에 의하여 이송하여 저장하는 용해세정제 저장조와, 상기 용해세정제 저장조로부터 용해세정제를 펌핑하여 주입관정으로 용해세정제를 주입하기 위한 용해세정제 주입펌프와, 상기 용해세정제 주입펌프로부터 주입된 용해세정제를 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 용해세정제 주입관정을 포함하여 구성되는 용해세정제 주입장치를 포함하여 구성된다.

또한, [도 3]을 참조하면, 본 발명의 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템은 산화제인 과황산염 용해 용수공급을 위한 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관과, 과황산염 주입장치와, 상기 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 과황산염 주입장치로부터 주입된 과황산염을 균질하게 교반 혼합 용해하여 저장하는 과황산염 용해조와, 상기 과황산염 용해조로부터 과황산염 용해수를 펌핑하여 과황산염 희석조로 이송하는 과황산염이송펌프와, 상기 과황산염이송펌프에 의해 이송되는 과황산염 용해수를 추가의 용수로 희석시키기 위한 과황산염 희석조와, 상기 과황산염 희석조로부터 과황산염 희석액을 주입관정으로 주입하기 위한 과황산염 희석액 주입펌프와, 상기 과황산염 희석액 주입펌프로부터 주입된 과황산염 희석액을 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 과황산염 희석액 주입관정을 포함하여 구성되는 과황산염 희석액 주입장치를 포함하여 구성된다.

또한, [도 4]를 참조하여 설명하면, 본 발명의 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템은 주입된 용해세정제에 의하여 토양에 흡착된 오염물질이 탈착되어 포함된 오염지하수 또는 주입된 과황산염 희석액에 의하여 유류 및 유기오염물질이 산화 분해된 오염지하수가 집수되는 복수의 오염지하수 추출정과, 상기 복수의 오염지하수 추출정으로부터 오염지하수를 펌핑하여 추출하는 오염지하수 추출펌프와, 상기 복수의 오염지하수 추출정과 추출펌프로부터 추출된 오염지하수가 분기관을 통하여 집수되는 중계집수조와, 상기 중계집수조로부터 오염지하수를 오염지하수 정화처리장치로 이송하기 위한 오염지하수 이송펌프를 포함하여 구성되는 오염지하수 추출장치를 포함하여 구성된다.

이때, 세정제에 의한 토양세정은 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 세정제가 함유된 물을 관정을 통하여 토양 공극 내에 주입함으로써 토양에 흡착된 오염물질을 탈착하여 오염지하수에 포함시켜 추출하여 정화처리하게 된다.

상기 세정제는 고상 세정제 또는 액상 세정제를 사용할 수 있는데, 고상 세정제로는 중탄산나트륨을 사용하고, 액상 세정제는 과산화수소 및 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명은 토양세정과 동시에 화학적 산화과정을 거치게 되는데, 화학적 산화는 지중 오염물질을 산화반응을 일으켜 제거하는 공법으로서 과황산염을 이용한 산화공법인 바, 상기 과황산염의 산화촉매로서 황산제일철을 사용하는 것이 특징이며, 본 발명의 산화반응기전은 다음과 같다.

즉, 본 발명의 화학적 산화 반응기전은 다음과 같이 순차반응으로 진행된다.

과황산염 + 황산제1철 → 황산이온 + 황산라디칼

(S₂O₈ ^{2 -} + Fe²⁺ --> Fe^{3 +} + SO₄ ^- + SO₄ ^2-)

과황산염 + 물 → 과산화수소

(2H₂O + S₂O₈ ^2- --> 2HSO₄ ^- + H₂O₂)

과산화수소 + 철 → OH라디칼

(H₂O₂ + Fe²⁺ --> Fe^{3 +} + OH + OH^-)

황산염라디칼 , OH라디칼 (매우 강한 산화제 생성) → 유기물 산화

(SO₄ ^- + Fe ²⁺ --> SO₄₂ ^- + Fe^{3 +})

여기서, 상기 과황산염 용해조에는 산화력 증가를 위한 산화촉매로서 황산제일철을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 과황산염 회석조에는 보조산화제로서 과산화수소를 사용하는 것이 바람직하고, 이때 사용되는 상기 과황산염은 과황산나트륨인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에서 상기 세정제 용해수 주입펌프와 상기 복수의 세정제 용해수 주입관정 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성될 수 있고, 또한, 상기 과황산염이송펌프와 과황산염 희석조 및/또는 상기 과황산염 희석액 주입펌프와 과황산염 희석액 주입관정 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 또한, 상기 복수의 오염지하수 추출정과 중계집수조 사이에는 적산수량계를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 고상 세정제 주입장치 또는 과황산염 주입장치는 [도 5]를 참조하면, 원통형 하우징(1)과, 상기 하우징 내부에 회전 축설되는 스크류 샤프트(2) 및 스크류 블레이드(3)와, 상기 하우징 일단 상부에 설치되는 세정제 또는 과황산염 저장 호퍼(4)와, 상기 하우징 타단 하부에 설치되는 주입 슈트(5)를 포함하여 구성되고, 주입용량은 0.1 ㎥/hr 이상인 것이 바람직하다.

아울러, 도시하지는 않았지만, 상기 액상 세정제 주입장치는 과산화수소 및 계면활성제 혼합액 탱크 및 주입펌프를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 복수의 용해세정제 주입관정과 복수의 과황산염 희석액 주입관정은 서로 동일한 것일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템에 있어서, 세정제 용해 용수공급을 위한 지하수 관정 또는 공업용수 배관과, 지중 오염물질 용해도를 증대시키기 위한 고상 또는 액상 세정제 주입장치와, 상기 지하수 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 세정제 주입장치로부터 주입된 세정제를 균질하게 교반 혼합 용해하는 세정제 용해조와, 상기 세정제 용해조에서 균질 교반 혼합된 용해세정제를 이송펌프에 의하여 이송하여 저장하는 용해세정제 저장조와, 상기 용해세정제 저장조로부터 용해세정제를 펌핑하여 주입관정으로 용해세정제를 주입하기 위한 용해세정제 주입펌프와, 상기 용해세정제 주입펌프로부터 주입된 용해세정제를 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 용해세정제 주입관정을 포함하여 구성되는 용해세정제 주입장치;와 산화제인 과황산염 용해 용수공급을 위한 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관과, 과황산염 주입장치와, 상기 지하수 추출 관정 또는 공업용수 배관으로부터 주입된 지하수 또는 공업용수와 상기 과황산염 주입장치로부터 주입된 과황산염을 균질하게 교반 혼합 용해하여 저장하는 과황산염 용해조와, 상기 과황산염 용해조로부터 과황산염 용해수를 펌핑하여 과황산염 희석조로 이송하는 과황산염이송펌프와, 상기 과황산염이송펌프에 의해 이송되는 과황산염 용해수를 추가의 용수로 희석시키기 위한 과황산염 희석조와, 상기 과황산염 희석조로부터 과황산염 희석액을 주입관정으로 주입하기 위한 과황산염 희석액 주입펌프와, 상기 과황산염 희석액 주입펌프로부터 주입된 과황산염 희석액을 지중으로 확산시키기 위하여 분기관으로 연결되는 복수의 과황산염 희석액 주입관정을 포함하여 구성되는 과황산염 희석액 주입장치;와 주입된 용해세정제에 의하여 토양에 흡착된 오염물질이 탈착되어 포함된 오염지하수 또는 주입된 과황산염 희석액에 의하여 유류 및 유기오염물질이 산화 분해된 오염지하수가 집수되는 복수의 오염지하수 추출정과, 상기 복수의 오염지하수 추출정으로부터 오염지하수를 펌핑하여 추출하는 오염지하수 추출펌프와, 상기 복수의 오염지하수 추출정과 추출펌프로부터 추출된 오염지하수가 분기관을 통하여 집수되는 중계집수조와, 상기 중계집수조로부터 오염지하수를 오염지하수 정화처리장치로 이송하기 위한 오염지하수 이송펌프를 포함하여 구성되는 오염지하수 추출장치;를 포함하여 구성되며,
   상기 액상 세정제 주입장치는 과산화수소 및 계면활성제 혼합액 탱크 및 주입펌프를 포함하여 구성되고,
   상기 고상 세정제 주입장치 및 상기 과황산염 주입장치는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전 축설되는 스크류 샤프트 및 스크류 블레이드와, 상기 하우징 일단 상부에 설치되는 고상 세정제 저장 호퍼와, 상기 하우징 타단 하부에 설치되는 주입 슈트를 포함하여 구성되며,
   상기 과황산염 용해조에는 산화력 증가를 위한 산화촉매로서 황산제일철을 투입하고,
   상기 과황산염 희석조에는 산화력 증가를 위한 보조산화제로서 과산화수소를 투입하는 것을 특징으로 하는 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템
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