KR101927947B1

KR101927947B1 - 공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치

Info

Publication number: KR101927947B1
Application number: KR1020170043676A
Authority: KR
Inventors: 박남서; 이재찬; 권오홍; 안상곤; 강차원
Original assignee: 주식회사 산하이앤씨
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2019-02-26
Also published as: KR20180112508A; CN108687124A

Abstract

본 발명은 주입정과, 상기 주입정 내부로 지중파쇄용 고압공기를 공급하는 공기압축기와 압력용기 및 압축공기 조절밸브와, 상기 주입정에 연결되어 오염토양을 산화처리하기 위한 산화제주입기 및 산화제주입펌프)와, 상기 주입정에 연결되어 상기 오염토양을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물주입기 및 미생물주입펌프와, 미생물에 영양을 공급하기 위한 영양제주입기 및 영양제주입펌프를 구비하여 주입정을 통해 토양을 정화처리하며, 추출정을 통해 오염토양 처리 중 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 외부로 추출하며, 상기 오염토양 층의 오염도를 측정하여 최적의 운전으로 처리될 수 있도록 자동제어하는 자동제어장치와, 상기 자동제어장치에 연결되어 주입매질과 추출물의 실시간 상태를 측정하는 현장계기로 이루어진 유류오염토양 정화장치에 있어서, 상기 주입정은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상면에 볼트공을 갖는 플랜지가 형성된 주입정 배관과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 노즐이 설치되며 상면에 볼트공을 갖는 제 1 플랜지 및 상면에 볼트공을 갖는 제 2 플랜지가 설치되어, 상기 제 2 플랜지가 상기 플랜지에 볼트결합된 상태에서 상기 주입정 배관 내부에 마련되는 내부공급관으로 이루어져 가솔린, 디젤 등의 유류 오염토양에 매설되어 지중파쇄용 공기와 정화처리용 매질을 주입할 수 있도록 구성되고; 상기 추출정은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상면에 볼트공이 형성된 플랜지를 구비하는 추출정 배관과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 미세공이 설치되며, 상면에 볼트공을 갖는 제 1 플랜지 및 상면에 볼트공을 갖는 제 2 플랜지가 설치되어, 상기 제 2 플랜지가 상기 플랜지에 볼트결합된 상태에서 상기 추출정 배관 내부에 마련되는 추출스크린관으로 이루어져 상기 주입정과 일정한 간격으로 매설되어 상기 오염토양의 지중파쇄를 유도하고 오염토양 처리 중 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 외부로 추출하도록 구성되며; 상기 추출정과 연결되어 상기 추출정에 진공을 발생시켜 지중파쇄를 유도하게 하는 진공펌프와, 추출된 휘발물질 중 기체와 액체를 분리하는 기액분리조 및 펌프와, 휘발된 기체를 처리하는 활성탄흡착조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 기존 원위치 지중처리방법에서는 사질토 등 자연적으로 투수계수가 커서 수리전도도가 높은 오염토양에서만 제한적으로 적용하였는데 본 발명은 투수계수가 낮은 오염토양에서도 지중파쇄를 발생시켜 수리전도도를 개선한 후 물리적, 화학적, 생물학적 또는 복합공정 정화처리가 가능하도록 하여 효율적이고 안정적인 오염물질을 제거할 수 있는 이점이 있다.
또한 측정기기 및 제어프로그램을 적용하여 실시간으로 운전상태를 파악할 수 있고 오염토양의 특성에 따른 주입공기 및 처리매질의 양을 최적으로 주입할 수 있어 처리기간을 단축할 수 있고 처리비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치{In Situ Treatment Apparatus applying Pneumatic Fracturing and Forced Extraction for oil contaminated Soil}

본 발명은, 가솔린, 디젤 등 유류에 오염된 토양을 원위치에서 정화하기 위한 정화방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고농도의 유류에 오염된 사질, 실트질 및 점토질 토양을 막론하고 적용가능 하도록 개발한 기술로 오염된 토양의 원위치에 주입정과 추출정을 설치하고, 주입정으로 압력공기를 주입하는 동시에 추출정에서 강제로 공기흡입을 실시하여 오염된 토양에서 지중파쇄를 발생시켜 공극을 원활하게 유도하여 토양의 투수성을 일정이상 확보하게 하며, 이 공극을 통하여 처리매질인 산소, 미생물, 영양제 및 산화제가 오염토양에 접촉하게 되고 정화가 이루어지도록 하고, 주입정과 이웃한 곳에 추출정을 설치하고 주입정에서 압축공기로 지중파쇄를 실시할 때 동시에 추출정에서 강제로 공기흡입을 실시하여 주입정과 추출정과의 에너지 차를 크게 하여 에너지 이동을 유도하게 되고 이는 지중파쇄가 발생할 수 있는 영향반경을 넓게 하며, 이는 지중파쇄반경이 넓다는 것은 처리효율을 높일 수 있고 처리기간을 단축할 수 있어 경제적이고 안정적인 유류오염토양 정화를 실행할 수 있도록 한 공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치에 관한 것이다.

1980년대 이후 경제발전과 소득증대에 따른 산업설비 가동 증가 및 자동차 보급대수의 증가로 유류사용량이 급격히 늘어나고 있어 유류저장소 및 주유소 설치가 현저히 확대되고 있는 추세이다. 이에 따라 주유소와 유해화학물질을 저장하고 있는 산업시설의 유류저장탱크에서 오염물질(NAPLs: Non Aqueous Phase Lquids)로 분류되는 유류 및 유해 화학물질의 유출로 인한 토양층 및 지하수 오염문제가 심각하게 부각되고 있다.

지금까지 선진국 및 국내에서도 유류오염된 토양을 복원하는 여러 가지 기술들이 개발되어 현장에서 적용하고 있으며 이를 크게 구분하면, 오염된 토양을 굴착하여 외부의 적절한 처리시설로 이동시켜 정화하는 지상처리(Ex-Situ)기술과 오염된 토양을 현위치에서 지중에 관정을 삽입하여 직접처리하는 원위치 지중처리(In-Situ) 정화기술로 나눌 수 있다.

종래에는 오염물질에 대한 처리공정관리 및 처리효율평가가 용이한 지상처리기술을 주로 적용하였으나 이동에 따른 비용증가와 이동중 오염토양유실 등 2차 오염이 야기되는 문제점이 있었고, 최근에는 부지평가 및 모니터링 기술의 발달과 더불어 처리기간 중에도 부지이용이 가능하고 처리비용이 저렴한 원위치 지중처리기술에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다.

그러나 토양은 물과 공기와 다르게 수리전도도가 불균일(heterogeneous)하여 원위치에서 처리하기가 공정상 어려움이 있다. 토양오염정화기술에서 가장 중요한 수리전도도는 대수층의 간극의 크기, 구조 등에 의해 결정되며 수리전도도가 일정값 이상 확보된 환경에서만 처리매질의 유동이 가능하기 때문에 원위치 지중처리에서 수리전도도의 일정 값 이상 확보가 관건이다. 현재까지 유류오염물질로 인한 토양층 및 지하수의 정화를 위한 원위치 지중처리의 다양한 기술이 개발되어 적용되고 있다.

종래 원위치 지중처리의 대표적인 유류오염토양 정화방법으로 토양가스추출법(Soil Vapor Extraction:SVE)이 운전의 용이함 및 경제적 효과 측면에서 많이 사용되어 왔다. 그러나 이 방법은 고농도의 유류에 의한 토양오염에 적용할 경우 시간이 경과 되면서 휘발성이 낮은 유류성분비율이 증가함에 있어 낮은 농도까지의 처리가 어렵고 실트질 및 점토질 토양 등 포화층에는 적용하기 어려운 단점이 있다.

또한 최근 공기주입 및 추출(Air Sparging/Soil Vapor extraction)시스템이 유류로 오염된 토양층 및 지하수의 정화 공법으로 많이 이용되고 있는데 이 방법은, 포화층에 공기를 주입하여 유류오염물질의 휘발을 증가시켜 불포화층에서 휘발가스를 추출하는 방법으로 SVE(Soil Vapor Extraction)에 의한 처리효율을 극대화시킬 수 있고 휘발성이 높은 물질에 대해 빠른 기간 안에 처리가능하며 포화층의 오염원에 대해서도 처리가능한 정화기술이지만 비휘발성인 디젤유류오염토와 휘발물질의 유동이 원활하지 못한 오염토양의 처리에는 적용이 적절하지 못하다. 따라서 디젤의 생분해를 위해서 미생물의 활성도를 유지시킬 수 있는 조건(pH, 온도, 영양물질, 산소 등)을 제공하고 휘발물질의 유동을 원활하게 하는 복합공정을 적용하여야 한다.

유류오염 토양물질을 위해서는 물리적, 화학적 및 생물학적 처리방법과 같은 각각 다른 방법이 있으며 여러 가지 기술들은 각각 장단점을 가지고 있어 오염토양의 정화를 위해서는 현장토양의 조건과 오염원의 특성에 따라 적절한 복합기술을 적용하는 것이 경제적이고 안정적인 결과를 얻을 수 있다.

그동안 원위치 지중처리기술들은 실트질과 점토질이 많은 오염토양에서는 수리전도도를 확보하지 못하여 주입정을 통하여 많은 양의 산화제를 주입한 후 장시간 기다리는 외에 달리 방법이 없어 불안정하고 비효율적으로 처리하여 많은 비용이 지출되었던 문제점이 있다. 따라서 원위치 지중처리에서 실트질 및 점토질 토양에서 유류오염토양정화의 성패를 좌우하는 수리전도도를 일정 값 이상 확보할 수 있는 기술과 물리적, 화학적, 생물학적 처리가 복합적으로 적용할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

한편 대한민국등록특허공보에 개시된 특허등록 제0925292호(공고일자 : 2009. 11. 05) 토양 오염물질의 정화장치 및 그 정화방법은, 열탈착공법에 의한 고농도 유류오염지역 복원 실시 후, 잔류하는 저농도 유류오염 대수층에 고온 및 중온의 공기를 주입하여 대수층내 생물학적 활성도를 높이기 위한 유류오염물질의 정화장치 및 정화방법에 관한 것으로서, 여기에서의 정화장치는, 유류에 의해 오염된 토양층 내에 매설되어 토양층에 공기를 주입하는 주입정과, 주입정 입구에 연결되어 주입정으로 공기를 공급하는 공기주입기와, 주입정과 공기주입기 사이에 설치되어, 공기주입기로부터 주입정으로 공급되는 공기를 가열하는 공기가열기와, 토양층 내에 매립되어 상기 가열된 공기에 의하여 휘발된 유류 오염물을 외부로 배출하는 추출정과, 추출정 출구에 연결되어 유류 오염물을 배출시키는 공기배출기와, 유류로 오염된 토양층과 지하수층의 실시간 진단을 위한 토양진단측정부와, 토양진단측정부)에서 측정된 실시간 데이터를 통하여 공기주입모드, 공기주입시간, 공기주입온도를 제어하는 실시간 제어평가부를 포함하며, 이를 통하여, 유류로 오염된 토양층의 토착미생물의 활성화를 통한 유류생분해 기능을 증진시킴으로써 디젤유와 같은 저휘발성 유류 등도 짧은 기간 내에 손쉽게 제거할 수 있도록 하고 있다.

그런데, 상기와 같은 종래 토양 오염물질의 정화장치 및 그 정화방법은, 점토질 토양에서는 주입정으로 고압공기를 주입하여도 공극이 없어 골고루 침투하기 어렵다는 문제점과 아울러 점토질은 덩어리로 굳게 뭉쳐 있어 가압공기를 강제 주입하여도 제일 약한 쪽으로 공기가 쏠리게 되어 오염토양을 골고루 정화하기가 곤란하다는 문제점이 있다. 즉 일반적으로 오염토양내 토착미생물의 개체수는 지극히 적다.(3,000이하) 따라서 오염토양내 토착미생물의 개체수가 적으면(1,000,000이하) 외부에서 추가로 미생물을 보충하여야 되는데 별도의 장치가 없이 공기만 주입하게 되어있으므로 이는 오염토양을 골고루 정화하기에는 알맞지 않다.

또한 대한민국등록특허공보에 개시된 특허등록 제1429471호(공고일자 : 2014. 08. 13) 토양정화 방법 및 장치는, 다수의 분사 노즐을 구비한 로드를 포함하여 구성되는 토양정화 장치를 이용하여 직천공 방식으로 토양오염을 정화하는 방법으로서, 천공지점에 토양정화 장치를 준비하는 제1단계, 로드를 회전시켜 천공하면서 분사 노즐을 통해 공기와 제1액체를 분사시키는 제2단계, 로드를 원하는 심도까지 천공한 후 분사 노즐을 통해 제2액체를 분사시키는 제3단계를 포함하며, 제1액체와 제2액체는 물 또는 정화약액인 것을 특징으로 기재되어 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 토양정화방법 및 장치는, 오염토양에 장비를 이용하여 주입정을 매설후 고압으로 처리매질을 주입하는 형태로 산화제를 이용한 처리는 가능하나 생물학적 처리를 위한 시설이 없고, 추출정이 없어 주입산화제가 얼마의 면적까지 주입되었는지 알기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서 주입정과 추출정의 이격거리를 토질(점토질, 사질, 실트질 등)의 성상에 따라 정한 후 고압공기를 단락주입(주입 10분, 정지 1분 반복)하여 지중파쇄를 발생시켜 공극을 발생시키는 동시에 추출정으로부터 강제 진공흡입을 하여 공기의 길을 유도하며, 오염토양내 공기파쇄후 공극을 발생시킨후 미생물을 투입할 수 있도록 장치 결합을 시킬 수 있는 장치가 필요함과 아울러, 주입정과 추출정을 동시에 설치하고 주입정으로 하여금 처리 방식에 적합한 산화제 처리, 생물학적처리가 가능하고 동시에 추출정으로부터는 오염토양으로부터 분리되는 오염물질을 뽑아내어 2차 처리할 수 있도록 하는 기술이 필요한 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 원위치 지중처리에서 가장 핵심적인 요소인 수리전도도를 일정값 이상으로 확보하여야 하는 문제를 해결하고 오염특성별 물리적, 화학적 및 생물학적 처리기술을 복합 적용하기 위한 발명으로 정화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 유류오염토양을 보다 경제적이며, 안정적으로 처리하기 위하여 토양층내 현장계측기기 및 자동제어부를 설치하여 측정계기로부터 입수한 데이터(유량, 압력, 온도 및 pH 등)를 분석하고 제어프로그램을 가동시켜 주입공기와 주입매질의 유량, 압력과 온도 및 흡입공기의 유량, 압력, pH, 산소농도, 이산화탄소농도, VOCs농도 및 TPH농도를 자동으로 제어함으로써 오염토양 내 반응상태에 따라 최적의 운전조건을 제시하고 더 나아가 전력사용과 관리인원을 최소화시킬 수 있는 공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 주입정과, 상기 주입정 내부로 지중파쇄용 고압공기를 공급하는 공기압축기와 압력용기 및 압축공기 조절밸브와, 상기 주입정에 연결되어 오염토양을 산화처리하기 위한 산화제주입기 및 산화제주입펌프)와, 상기 주입정에 연결되어 상기 오염토양을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물주입기 및 미생물주입펌프와, 미생물에 영양을 공급하기 위한 영양제주입기 및 영양제주입펌프를 구비하여 주입정을 통해 토양을 정화처리하며, 추출정을 통해 오염토양 처리 중 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 외부로 추출하며, 상기 오염토양 층의 오염도를 측정하여 최적의 운전으로 처리될 수 있도록 자동제어하는 자동제어장치와, 상기 자동제어장치에 연결되어 주입매질과 추출물의 실시간 상태를 측정하는 현장계기로 이루어진 유류오염토양 정화장치에 있어서, 상기 주입정은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상면에 볼트공을 갖는 플랜지가 형성된 주입정 배관과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 노즐이 설치되며 상면에 볼트공을 갖는 제 1 플랜지 및 상면에 볼트공을 갖는 제 2 플랜지가 설치되어, 상기 제 2 플랜지가 상기 플랜지에 볼트결합된 상태에서 상기 주입정 배관 내부에 마련되는 내부공급관으로 이루어져 가솔린, 디젤 등의 유류 오염토양에 매설되어 지중파쇄용 공기와 정화처리용 매질을 주입할 수 있도록 구성되고; 상기 추출정은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상면에 볼트공이 형성된 플랜지를 구비하는 추출정 배관과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 미세공이 설치되며, 상면에 볼트공을 갖는 제 1 플랜지 및 상면에 볼트공을 갖는 제 2 플랜지가 설치되어, 상기 제 2 플랜지가 상기 플랜지에 볼트결합된 상태에서 상기 추출정 배관 내부에 마련되는 추출스크린관으로 이루어져 상기 주입정과 일정한 간격으로 매설되어 상기 오염토양의 지중파쇄를 유도하고 오염토양 처리 중 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 외부로 추출하도록 구성되며; 상기 추출정과 연결되어 상기 추출정에 진공을 발생시켜 지중파쇄를 유도하게 하는 진공펌프와, 추출된 휘발물질 중 기체와 액체를 분리하는 기액분리조 및 펌프와, 휘발된 기체를 처리하는 활성탄흡착조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치에 의해 달성된다.

삭제

이상과 같은 본 발명에 따르면, 기존 원위치 지중처리방법에서는 사질토 등 자연적으로 투수계수가 커서 수리전도도가 높은 오염토양에서만 제한적으로 적용하였는데 본 발명은 투수계수가 낮은 오염토양에서도 지중파쇄를 발생시켜 수리전도도를 개선한 후 물리적, 화학적, 생물학적 또는 복합공정 정화처리가 가능하도록 하여 효율적이고 안정적인 오염물질을 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한 측정기기 및 제어프로그램을 적용하여 실시간으로 운전상태를 파악할 수 있고 오염토양의 특성에 따른 주입공기 및 처리매질의 양을 최적으로 주입할 수 있어 처리기간을 단축할 수 있고 처리비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 기본이 되는 원위치 지중처리방법의 계통도,
도 2는 주입정의 상세도,
도 3은 추출정의 상세도,
도 4는 운전방식에 따른 제어시스템의 구성도이다.

이하 본 발명의 구체적인 내용은 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 도면에서 제시하는 것에 국한하는 것이 아니라 다른 형태로 구성할 수 있으며 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 구체화하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 원위치 지중처리의 전체 구성도이다.

본 발명은 오염토양에 매설되어 처리매체를 오염토양에 원활히 주입 접촉할 수 있도록 설치된 주입정(10), 오염토로부터 오염물질을 외부로 배출할 수 있도록 설치된 추출정(20), 실트질과 점토질 등 토질의 다양한 성분에도 대처 가능하도록 공기파쇄용 에너지공급과 미생물성장을 위한 산소공급원 역할을 하기 위한 공기주입기(30), 산화제주입기(40), 미생물주입기(50), 영양제주입기(60), 그리고 상기 추출정(20)과 연결되어 공기파쇄를 유도하고 오염물질을 원활히 배출할 수 있도록 설치된 진공발생장치인 진공펌프(70), 오염물질 탈취처리장치인 활성탄흡착조(80) 및 자동제어장치(90) 등으로 구성되어, 도 1에 도시된 배관의 경로를 따라 오염물질처리를 위한 매질은 주입정(10)으로 공급되고, 오염토양(1)에서 오염물질을 추출정(20)을 통해 외부로 추출된다.
도 2는 주입정의 상세도이다.

위 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 주입정(10)은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상단부에 볼트공(13)이 형성된 플랜지(14)를 갖는 주입정 배관(10a)을 구비하고 있다. 그리고 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 마련되어 다수의 노즐(12)이 설치되며, 상면에 볼트공(11a)가 형성된 제 1 플랜지(15)와, 상면에 볼트공(16a)이 형성된 제 2 플랜지(16)를 갖고, 상기 제 2 플랜지(16)가 플랜지(14)에 볼트결합된 상태에서 주입정 배관(10a)에 마련되는 내부공급관(11)을 구비하고 있다. 따라서 주입정(10)은 오염토에 매설되어 오염토처리매질을 공급하기 위한 장치로 상기와 같이, 주입정 배관(10a), 외부연결 및 내부공급관(11)과, 압축공기와 오염토 처리매질을 공급함과 아울러 노즐(12)을 통해 압축공기를 공급 공기파쇄를 발생시킨다.
본 발명에 따른 주입정배관(10a)은 내부공급관(11) 설치시 설치를 용이하게 하고 손상이 발생하지 않도록 보호관 역할을 한다. 내부공급관(11) 재질 및 크기는 오염토의 성분과 오염깊이에 따라 부식과 충분한 접촉이 가능하도록 정하는 것이 바람직하나, 본 발명에서는 중성과 알카리성 토양에서는 탄소강을 사용하고 산성토양에서는 스테인레스강을 사용하는 것을 원칙으로 한다. 크기는 오염면적과 깊이에 따라 내부공급관(11)은 25mm에서 100mm로 하고, 길이는 3m에서 9m까지로 하는데 제한을 두지는 않는다.
본 발명에 따른 주입정관(10)은 내부공급관(11)보다 크기는 2단계(50mm에서 150mm)로하며 길이는 60cm 짧게 설치하며 상부에는 압축공기 주입시 공기가 외부로 배출되지 않도록 플랜지(14)에 제 2 플랜지(16)를 볼트로 체결한다.

삭제

본 발명에 따른 노즐(12) 설치 개수와 형상은 1/8 크기의 볼텍스를 발생할 수 있도록 사방향으로 균일한 간격으로 8개에서 16개를 설치하며 설치 및 분해가 용이 하도록 하며 재질은 마모와 부식에 견고하도록 스테인레스강으로 제작한다.

도 3은 추출정의 상세도면이다.
위 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 추출정(20)은, 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상단부에 볼트공(23)이 형성된 플랜지(24)를 구비하는 추출정 배관(20a)과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 미세공(25)이 설치되며 상단영역에 볼트공(21a,27a)을 갖는 제 1 플랜지(26) 및 제 2 플랜지(27)가 설치되어, 제 2 플랜지(27)가 플랜지(24)에 볼트결합된 상태에서 추출정 배관(20a)에 마련되는 추출스크린관(22)으로 이루어져 있다.

상기 추출정(20)은 주입정(10)은 서로의 부근에 규정한 간격을 두고 다수 개 매설 설치되며, 오염토양(1)에서 오염물질을 외부로 추출하기 위한 장치로 상기와 같이 추출정 배관(20a), 진공발생장치인 진공펌프(70)와 연결할 수 있도록 제 1 플랜지(26)와 오염원 추출스크린관(22)으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 추출정(20)의 설치간격은 주입정(10)에서 공기파쇄 및 공기주입 영향반경을 고려하여 오염토질과 오염깊이에 따라 1.5m에서 3m 등 간격으로 설치한다. 추출스크린관(22)은 오염토에 매설되어 오염원을 외부로 추출시 오염토의 알갱이들이 함께 배출되지 않도록 하고 또한 막힘 현상이 일어나지 않도록 스크린형상으로 제작되었으며 스크린 간격은 오염토의 성상에 따라 구별되며 0.1mm에서 0.5mm로 제작되어 진다. 추출시 추출정배관(20a) 내부에 설치되는 추출스크린관(22)의 재질과 크기는 추출정(20)과 동일하게 적용하는 것으로 한다.
본 발명에서의 추출스크린관(22)은 중성과 알카리성 토양에서는 탄소강을 사용하고 산성토양에서는 스테인레스강을 사용하는 것을 원칙으로 한다. 크기는 오염면적과 깊이에 따라 25mm에서 100mm로 하고 길이는 3m에서 9m까지로 하는데 제한을 두지는 않는다.

본 발명에 따른 공기압축기(30)는 최대압력 10kg/cm2 이상으로 용량은 오염토양 넓이에 따라 주입정(10)의 개수를 기준으로 하며 1개의 주입정(10)에 0.3CMM 이상으로 한다.

일측에 압력용기(31)와 연결된 공기압축기(30)의 후단에는 압축공기가 변동성이 없고 일정하게 공급되어 질수 있도록 Air Receiver를 설치하며, 10m3용량으로 하며, 공기압축기(30)로부터 주입정(10)까지의 연결배관을 포함하고, 연결배관 중간에 압축공기 조절밸브(32)를 설치하여 공기파쇄의 효과를 극대화시키기 위하여 충격식 주입이 되도록 하고 있다. 10분 주입하고 1분 정지시킨 후 재주입을 반복하는 방식을 채택한다.

본 발명에 따른 산화제주입기(40)의 산화제약품조(42)는 부식을 고려하여 PE재질로 사용하고 최소 1 주일 주입분 저장용량으로 산정한다. 산화제주입펌프(41)는 정량주입펌프를 적용하며 재질과 주입용량은 오염토의 성분과 농도 및 면적에 따라 산정한다.

본 발명에 따른 미생물주입기(50)의 미생물저장조(52)는 오염토양(1)에 부족한 미생물을 보충주입하기 위하여 또는 오염성분에 따른 최적화된 미생물을 저장하기 위한 용기이다. 그리고 미생물주입펌프(51)는 정량펌프로 오염토의 미생물 수가 10⁶개체수 이상 되도록 조정할 수 있어야 한다.

본 발명에 따른 영양제주입기(60)의 영양제저장조(62)는 미생물이 성장하는데 필요한 영양성분을 주입하기 위한 용기로 오염토양(1)의 오염성분과 농도에 따라 결정한다. 그리고 영양제주입펌프(61)는 정량펌프를 적용하며 재질과 용량은 오염농도에 따라 결정한다.

본 발명에 따른 진공발생장치(70)는 추출정(20)에 연결되어 추출정(20)의 진공을 유지시켜 주입정(10)으로부터 주입된 압축공기가 지중파쇄길을 유도하는 동시에 VOCs와 미생물에 의해 분해된 CO2가스 및 수분을 신속히 배출하기 위하여 설치된다.

본 발명에서의 진공펌프(70) 형식과 용량은 진공도가 높을수록 효과가 좋으며 최소 진공도가 750mmHg 이상이 되도록 하며 주입정(10)으로 주입되는 압축공기량보다 110%이상 되고 부식과 습기에도 적용 가능한 형식으로 한다.

본 발명에 따른 기액분리조(71)는 진공펌프(70)에서 배출된 유체에서 액체와 기체를 분리한다. 진공펌프(70)에서 배출되는 유체는 습기와 오염성분을 많이 함축하고 있기 때문에 2차 처리를 위하여 기체와 액체를 분리하여야 한다. 그리고 기액분리조(71)는 충돌식 기액분리기 또는 흡착식 기액분리기 등을 적용할 수 있으며 제한은 없다. 상기 기액분리조(71)에서 분리된 액체는 펌프(72)에 의해 폐수처리장로 이송하여 처리한다.

본 발명에서 오염물질 탈취처리장치인 활성탄흡착조(80)는 기액분리조(71)에서 분리된 기체 중 VOCs 등 오염물질을 흡착처리하여 청정한 공기를 대기로 방출하도록 하기 위한 설비이다.

본 발명에 따른 자동제어장치(90)는 도 1에서 보는 바와 같이 지중공기파쇄를 위한 공기압축기(30), 오염토양(1)에 매설되어 압축공기 및 처리매질을 주입하는 주입정(10)과 추출정(20) 그리고 처리매질주입장치인 산화제주입기(40), 미생물물주입기(50), 영양제주입기(60) 등 여러 장치가 유기적으로 운전되고 있는 시스템이다.
상기 시스템이 원활하게 운전되어 최적의 처리효율이 작동되도록 각 지점별로 온도계, 유량계, 압력계, pH계, CO2계, O2계, VOCs계 및 TPH계 등, Local 계기(91)를 설치하여 연산장치에 연결하여 사전 입력된 프로그램에 따라 측정된 계기 값의 입출력을 수행한다. 이 연산장치는 pc(92)로 연결하여 운전상태를 확인할 수 있고 프로그램을 수정할 수 있도록 한다. 또한 운전진행상황과 결과를 광역 네트워크(93)에 연결하여 관련자들이 쉽게 자료를 공유할 수 있도록 한다.
이에 본 발명은 유류 오염토양을 보다 경제적이며, 안정적으로 처리하기 위하여 토양층내 현장계측기기 및 자동제어부를 설치하여 측정계기로부터 입수한 데이터(유량, 압력, 온도 및 pH 등)를 분석하고 제어프로그램을 가동시켜 주입공기와 주입매질의 유량, 압력과 온도 및 흡입공기의 유량, 압력, pH, 산소농도, 이산화탄소농도, VOCs농도 및 TPH농도를 자동으로 제어함으로써 오염토양 내 반응상태에 따라 최적의 운전조건을 제시하고 더 나아가 전력사용과 관리인원을 최소화시킬 수 있으며, 공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치가 제공된다.

이상에서와 같이 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 1 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10 : 주입정 10a : 주입정배관
11 : 내부공급관 11a : 볼트공
12 : 노즐 13 : 볼트공
14 : 플랜지 15 : 제 1 플랜지
16 : 제 2 플랜지 16a : 볼트공
20 : 추출정 20a : 추출정배관
21a : 볼트공 22 : 추출스크린관
23 : 볼트공 24 : 플랜지
25 : 미세공 26 : 제 1 플랜지
27 : 제 2 플랜지 30 : 공기압축기
31 : 압력용기 40 : 산화제주입기
41 : 산화제주입펌프 42 : 산화제약품조
50 : 미생물주입기 51 : 미생물주입펌프
52 : 미생물저장조 60 : 영양제주입기
61 : 영양제주입펌프 62 : 영양제저장조
70 : 진공펌프 71 : 기액분리조
72 : 펌프 80 : 활성탄흡착조
90 : 자동제어장치 91 : 현장계기
92 : PC 93 : 광역네트워크

Claims

주입정(10)과, 상기 주입정(10) 내부로 지중파쇄용 고압공기를 공급하는 공기압축기(30)와 압력용기(31) 및 압축공기 조절밸브(32)와, 상기 주입정(10)에 연결되어 오염토양(1)을 산화처리하기 위한 산화제주입기(40) 및 산화제주입펌프(41)와, 상기 주입정(10)에 연결되어 상기 오염토양(1)을 생물학적으로 처리하기 위한 미생물주입기(50) 및 미생물주입펌프(51)와, 미생물에 영양을 공급하기 위한 영양제주입기(60) 및 영양제주입펌프(61)를 구비하여 주입정(10)을 통해 토양을 정화처리하며, 추출정(20)을 통해 오염토양 처리 중 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 외부로 추출하며, 상기 오염토양(1) 층의 오염도를 측정하여 최적의 운전으로 처리될 수 있도록 자동제어하는 자동제어장치(90)와, 상기 자동제어장치(90)에 연결되어 주입매질과 추출물의 실시간 상태를 측정하는 현장계기(91)로 이루어진 유류오염토양 정화장치에 있어서,
상기 주입정(10)은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상면에 볼트공(13)을 갖는 플랜지(14)가 형성된 주입정 배관(10a)과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 노즐(12)이 설치되며 상면에 볼트공(11a)을 갖는 제 1 플랜지(15) 및 상면에 볼트공(16a)을 갖는 제 2 플랜지(16)가 설치되어, 상기 제 2 플랜지(16)가 상기 플랜지(14)에 볼트결합된 상태에서 상기 주입정 배관(10a) 내부에 마련되는 내부공급관(11)으로 이루어져 가솔린, 디젤 등의 유류 오염토양(1)에 매설되어 지중파쇄용 공기와 정화처리용 매질을 주입할 수 있도록 구성되고;
상기 추출정(20)은 하단부가 개구된 일정한 길이로 형성되며, 상면에 볼트공(23)이 형성된 플랜지(24)를 구비하는 추출정 배관(20a)과, 하단부가 폐쇄되고 하부영역 외벽에 다수의 미세공(25)이 설치되며, 상면에 볼트공(21a)을 갖는 제 1 플랜지(26) 및 상면에 볼트공(27a)을 갖는 제 2 플랜지(27)가 설치되어, 상기 제 2 플랜지(27)가 상기 플랜지(24)에 볼트결합된 상태에서 상기 추출정 배관(20a) 내부에 마련되는 추출스크린관(22)으로 이루어져 상기 주입정(10)과 일정한 간격으로 매설되어 상기 오염토양(1)의 지중파쇄를 유도하고 오염토양 처리 중 휘발성 및 비휘발성 오염물질을 외부로 추출하도록 구성되며;
상기 추출정(20)과 연결되어 상기 추출정(20)에 진공을 발생시켜 지중파쇄를 유도하게 하는 진공펌프(70)와, 추출된 휘발물질 중 기체와 액체를 분리하는 기액분리조(71) 및 펌프(72)와, 휘발된 기체를 처리하는 활성탄흡착조(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공압지중파쇄와 강제흡입추출을 통한 원위치 유류오염토양 정화장치.
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