KR101962825B1 - 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리하기 위한 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 상기 혼합 패키지필터에 의해 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리하기 위한 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.
급격한 도시화 및 산업화의 결과 최근에는 자연상태에서는 존재하지 않는 수많은 유기화합물로 인한 유기오염물질 및 중금속오염물질이 다량으로 배출되고 있어 심각한 환경오염을 유발하고 있으며, 특히 이들 물질들은 토양 오염 및 지하수 오염의 주원인 물질로 알려져 있어 이들에 관한 철저한 관리가 요구되고 있다.
상기와 같은 유기오염물질 및 중금속오염물질로 오염된 토양 및 지하수를 정화처리 하기 위하여는 일반적으로 생물학적 방법과 물리·화학적인 방법이 사용되고 있는데, 물리·화학적인 방법은 대량의 지하수를 처리하기에는 유지 관리비가 많이 소요되는 것으로 알려져 있는 반면에 미생물을 이용한 생물학적 방법은 비용이 상대적으로 저렴한 것으로 보고되고 있으며, 이러한 생물학적 방법에 의한 정화처리방법은 대량의 지하수를 양수한 후 지상에서 처리하는 on-site 방법과 지하에서 직접 처리하는 in-situ 방법으로 구분될 수 있고, 대부분의 경우에 있어서 in-situ 방법이 보다 경제적이고 용이하며 on-site 방법에 비해 인간의 오염물질 노출에 대한 염려가 없는 장점이 있다.
종래 in-situ 방법으로는 한국등록특허 10-0353113에 유류 및 유기화합물로 오염된 지하수 및 토양에, 주입관정을 통해, 오염 지하수 영역에는 오존을 주입하고 오염 토양 영역에는 과산화수소수를 주입하는 것을 포함하는, 단일 시스템에 의한 오염 지하수 및 토양의 동시 처리방법이 알려져 있다.
또한, 한국등록특허 10-0988393에 PCE 또는 TCE로 오염된 지하수의 복원 현장에 설치되는 관정에 위치하는 오염지하수의 현장 생물학적 복원장치로서, 상기 장치는 질소 충진 상·하 팩커(packer) 사이에 위치하고, 오염 지하수 또는 톨루엔의 유통홀이 형성되며, 톨루엔 산화 미생물 및 상기 톨루엔 산화 미생물이 흡착될 수 있는 다공성 미디어를 포함하는 반응 칼럼을 구비하는 제1 복원장치; 및, 상기 제1 복원장치와 동일구성을 갖되, 상기 제1 복원장치에 대하여 서로 대수층 수위가 부합되도록 팩커 위치를 일치시킨 제2 복원장치를 포함하며, 상기 제1 및 제2 복원장치 각각에 구비된 수중펌프에 의해 각 장치에 대응되는 대수층의 흐름 방향이 반대가 되어 대수층 순환이 가능하도록 설치되고, 상기 톨루엔은 20 ppm 내지 30ppm의 농도가 되도록 상기 유통홀을 통하여 주입된 것을 특징으로 하는 오염 지하수의 현장 생물학적 복원장치가 공지되어 있다.
그러나, 상기 in-situ 방법들은 현장의 관정 내에 오존, 과산화수소 등 각종 산화제 또는 산화미생물을 강제 주입하여 정화처리하는 장치들로서 화학약품을 사용함으로서 이차적인 오염을 유발시키는 문제점이 있으며, 강제 주입에 따른 별도의 복잡한 장치 및 동력이 필요함에 따른 장치설치 및 에너지 비용 등의 경제적인 문제점이 있었으며, 상기 on-site 방법은 대량의 지하수를 양수한 후 지상에서 별도의 정화처리에 의하여 처리함에 따라 역시 복잡한 장치 및 동력이 필요함에 따른 장치설치 및 에너지 비용 등의 경제적인 문제점이 있었다.
한편, 상기 on-site 방법과 in-situ 방법의 중간 형태로서 펌프 등의 동력장치를 사용하지 않고 무동력 방법에 의한 정화처리장치로서 한국등록특허 10-0791965에 외부로부터 유입된 비점오염수가 투과될 수 있도록 공극이 형성되어 있으며, 상기의 공극을 통해 흐르면서 정화된 비점오염수가 유입되는 복수의 제1통공을 가지는 제1유입관과, 상기 제1유입관에 연결되어 정화되어 유입된 비점오염수를 외부로 배출시키는 제1유출관을 가지는 제1구조물과; 상기 제1구조물이 내부에 수용되며, 상기 제1구조물로 유입될 외부의 비점오염수가 유입되는 저수조 유입관과, 상기 제1구조물에 의해 정수된 비점오염수를 외부로 유출시키는 저수조 유출관을 가지는 저수조;를 포함하며, 상기 저수조는, 상기 저수조유입관을 통해 유입된 유입수와 상기 제1구조물에 의해 정화된 정화수를 분리시키는 제1분리벽과, 일정수위 때는 상기 저수조에 유입된 유입수가 상기 제1구조물로 흘러가는 것을 차단하고 유입수의 양이 늘어 일정수위보다 높아지면 유입수를 상기 제1구조물로 흐르도록 하는 제2분리벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염수 처리장치가 알려져 있다.
아울러, 한국등록특허 10-1388997에는 항내측에 수직하게 형성되는 항내측 수직관과, 상기 항내측 수직관의 상단에 일체로 연결되어 방파제의 상부로 지나가는 대기측 경유관과, 상기 대기측 경유관과 일체로 형성되어 항외측의 해수면 아래에 배출구를 구비하는 항외측관과, 상기 항내측 수직관의 서로 다른 높이에 구비되며 각각 개폐가 가능하게 형성되는 복수개의 항내측 유입관을 포함하는 사이펀 관; 상기 사이펀 관 상에 설치되어 해수가 상기 배출구를 통하여 배출되도록 압력을 가하는 압송수단; 상기 배출구에서 해수와 함께 토출되는 이물질을 포집하는 오염물 포집부; 및 상기 사이펀 관의 대기측 경유관에 연결되어 사이펀 관 내부에 포집되는 공기를 배출하는 배기수단;을 포함하며, 상기 배기수단은 상기 대기측 경유관에서 수직상방으로 연장형성되는 기체 포집부와, 상기 기체 포집부 내부의 유체를 외부로 배출하기 위한 진공펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 사이펀 관을 이용한 오염물 수거 및 오염해수 순환 정화 장치가 개발되어 있다.
그러나, 상기 사이펀에 의한 무동력 처리장치들은 본 발명과 같이 오염지하수중의 유기오염물질 및 중금속오염물질을 현장에서 제거한 후 외부로 배출하는 방법이 아닌 비점오염물질 처리장치 및 오염해수 순환 정화 장치일 뿐, 본 발명의 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템은 개발된 바 없으므로 이의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 상기 혼합 패키지필터에 의해 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리하기 위한 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 상기 혼합분말필터에 의해 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리하기 위한 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 실시간 오염도 측정장치는 상기 추출관정으로부터 펌핑되는 지하수를 샘플링 채취하여 저장하기 위한 1차 샘플링수조와; 상기 1차 샘플링수조로부터 펌핑되는 지하수의 이물질을 필터링하기 위한 필터프레스와; 상기 필터프레스를 거친 지하수를 저장하기 위한 2차 샘플링수조와; 상기 2차 샘플링수조로부터 지하수를 일정량 샘플링 채취하기 위한 정량펌프와; 상기 정량펌프로부터 채취된 지하수 샘플을 수용하기 위한 바이알과; 상기 지하수가 수용된 바이알에 메탄올을 투입하여 혼합되도록 하기 위한 메탄올주입노즐과; 상기 메탄올이 혼합되어 수용된 바이알을 진동시켜 지하수 및 메탄올을 균일하게 혼합되도록 하기 위한 진동장치와; 상기 진동완료된 바이알로부터 일정량 채취된 지하수 및 메탄올 혼합물이 주입되어 오염물질을 분석하기 위한 GC/MS 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 1차 샘플링수조와, 필터프레스와, 2차 샘플링수조와, 정량펌프와, 바이알은 오염도 측정이 완료된 후, 메탄올에 의해 1차 세척되고, 증류수에 의해 2차 세척되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 추출 관정 내에 설치되어 수위를 자동으로 감지하는 수위레벨 센서를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 일단 또는 양단에는 추출관정밸브를 포함하여 구성되어, 상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 밸브를 자동으로 개폐하여 연속적으로 양수할 수 있는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 일단에는 사이펀 원리에 의해 정화지하수가 초기 양수되도록 가동되고 양수된 직후에는 정지되는 양수펌프를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 중단에는 에어챔버를 포함하여 구성되어 상기 에어챔버를 통해 공기가 유입되어 사이펀 작동을 정지시키도록 하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 일단에는 유량계를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 벨브를 자동으로 개폐하여 연속적으로 양수할 수 있도록 제어하는 콘트롤러를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 바이오숯층의 바이오숯은 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 바이오숯-알지네이트비드층의 바이오숯-알지네이트비드는 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 바이오숯 분말을 나트륨 알지네이트 용액에 혼합하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 정량펌프와 노즐을 통하여 일정한 유량으로 염화칼슘 용액에 구형비드로 분사하고 상기 구형비드가 염화칼슘용액 내에서 나트륨-칼슘 이온교환에 의한 경화과정에 의해 일정한 크기의 경화된 구형비드 형태를 가지도록 제조된 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 바이오숯-알지네이트 비드는 크기 2.4 ~ 3.0 mm인 구형비드인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템은 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 상기 혼합분말필터에 의해 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리할 수 있도록 하는 매우 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 시스템 전체를 나타내는 구성 모식도
도 2는 본 발명의 실시간 오염도 측정장치 구성도
도 2는 본 발명의 실시간 오염도 측정장치 구성도
본 발명은, 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 상기 혼합분말필터에 의해 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리하기 위한 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 실시간 오염도 측정장치는 상기 추출관정으로부터 펌핑되는 지하수를 샘플링 채취하여 저장하기 위한 1차 샘플링수조와; 상기 1차 샘플링수조로부터 펌핑되는 지하수의 이물질을 필터링하기 위한 필터프레스와; 상기 필터프레스를 거친 지하수를 저장하기 위한 2차 샘플링수조와; 상기 2차 샘플링수조로부터 지하수를 일정량 샘플링 채취하기 위한 정량펌프와; 상기 정량펌프로부터 채취된 지하수 샘플을 수용하기 위한 바이알과; 상기 지하수가 수용된 바이알에 메탄올을 투입하여 혼합되도록 하기 위한 메탄올주입노즐과; 상기 메탄올이 혼합되어 수용된 바이알을 진동시켜 지하수 및 메탄올을 균일하게 혼합되도록 하기 위한 진동장치와; 상기 진동완료된 바이알로부터 일정량 채취된 지하수 및 메탄올 혼합물이 주입되어 오염물질을 분석하기 위한 GC/MS 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 1차 샘플링수조와, 필터프레스와, 2차 샘플링수조와, 정량펌프와, 바이알은 오염도 측정이 완료된 후, 메탄올에 의해 1차 세척되고, 증류수에 의해 2차 세척되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 추출 관정 내에 설치되어 수위를 자동으로 감지하는 수위레벨 센서를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 일단 또는 양단에는 추출관정밸브를 포함하여 구성되어, 상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 밸브를 자동으로 개폐하여 연속적으로 양수할 수 있는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 일단에는 사이펀 원리에 의해 정화지하수가 초기 양수되도록 가동되고 양수된 직후에는 정지되는 양수펌프를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 중단에는 에어챔버를 포함하여 구성되어 상기 에어챔버를 통해 공기가 유입되어 사이펀 작동을 정지시키도록 하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 일단에는 유량계를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 벨브를 자동으로 개폐하여 연속적으로 양수할 수 있도록 제어하는 콘트롤러를 포함하여 구성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 바이오숯층의 바이오숯은 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 바이오숯-알지네이트비드층의 바이오숯-알지네이트비드는 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 바이오숯 분말을 나트륨 알지네이트 용액에 혼합하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 정량펌프와 노즐을 통하여 일정한 유량으로 염화칼슘 용액에 구형비드로 분사하고 상기 구형비드가 염화칼슘용액 내에서 나트륨-칼슘 이온교환에 의한 경화과정에 의해 일정한 크기의 경화된 구형비드 형태를 가지도록 제조된 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 바이오숯-알지네이트 비드는 크기 2.4 ~ 3.0 mm인 구형비드인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 도면에 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 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
본 발명의 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리시스템은 [도 1]을 참조하면, 추출 관정(1)과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체(2)와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인(3);을 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이어숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 한 것이다.
상기 추출관정(1)은 관정 또는 투수 관정의 형태로 현장 시공될 수 되는 일반적인 일 수 있고, 미리 제작되어 현장에 설치될 수도 있다.
한편, 투수반응벽체(2)는 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층으로 구성될 수 있다.
상기 바이오숯층은 폐기되는 임목부산물을 건조시킨 후, 무산소 조건에서 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시켜 산화반응의 발열에 의해서 탄소화를 진행시켜 탄소함량이 많은 고체의 탄화수소 혼합물로 만든 것이다.
즉, 상기 바이오숯층은 폐기되는 임목부산물, 예컨데, 플라타너스, 버드나무가지, 활엽수 및 단풍잎돼지풀 등을 수돗물(증류수)로 일차 세정하고 72시간 이상 완전건조시킨 후 분쇄하고, 상기 분쇄된 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시켜 바이오숯을 제조한 다음, 제조된 바이오숯을 상온으로 냉각하고, 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조된다.
상기와 같이 열분해 제조된 바이오숯층은 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기 및 치환가능한 양이온을 가지게 되는데, 상기 관능기는 무산조 조건의 열분해과정에서 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖게 되고, 이를 이용하여 바이오숯-알지네이트 비드를 제조할 경우에도 그 표면은 동일한 관능기를 가지게 된다.
또한, 상기 바이오숯-알지네이트비드층의 바이오숯-알지네이트비드는 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 바이오숯 분말을 나트륨 알지네이트 용액에 혼합하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 정량펌프와 노즐을 통하여 일정한 유량으로 염화칼슘 용액에 구형비드로 분사하고 상기 구형비드가 염화칼슘용액 내에서 나트륨-칼슘 이온교환에 의한 경화과정에 의해 일정한 크기의 경화된 구형비드 형태를 가지도록 제조된 것이다.
이때, 상기 바이오숯-알지네이트 비드의 적정강도 및 구형형태를 유지하기 위하여 1.5% 농도의 나트륨-알지네이트 용액을 사용하는 것이 바람직하며, 또한, 상기 바이오숯-알지네이트 비드와 염화칼슘 용액을 교반하여 나트륨-칼슘 이온교환반응에 의한 경화과정에서 칼슘이온과 나트륨이온의 충분한 이온교환을 위하여 3% 농도의 염화칼슘 용액에서 12시간 교반하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 바이오숯-알지네이트비드는 바이오숯 분말 형태의 중금속에 대한 흡착능을 갖는 관능기를 유지하면서도 강도를 보유하게 되며, 중금속에 대한 흡착능을 갖는 관능기 및 부가적으로 유기물질에 대한 물리흡착능이 우수하도록 미세기공 및 비표면적이 증대되는 우수한 효과가 있게 된다.
또한, 상기 바이오숯-알지네이트비드는 나트륨 알지네이트 용액의 농도와 바이오숯 분말의 혼합량 조절 및 비드 제조를 위한 노즐 내경 조절을 통해 다양한 흡착능 및 다양한 크기를 가지는 바이오숯-알지네이트 비드를 제조할 수 있는데, 본 발명에서 사용되는 적정 크기는 2.4 ~ 3.0 mm인 구형비드이다
한편, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에는 각종 악취성분 및 염화유기화합물이 잔존할 가능성이 있으므로 이를 정화처리하는 것이 필요하다.
즉, 본 발명에서는 각종 악취제거를 위한 활성탄분말과 염화유기화합물을 제거할 수 있는 영가철분말 혼합분말필터를 사용하며, 상기 혼합분말필터는 패키지화 한 후, 상기 사이펀 파이프 라인으로 양수되는 지하수가 중력에 의하여 상기 패키지된 혼합분말필터를 통과할 수 있도록 상기 혼합분말필터 패키지를 수직으로 배치하는 것이 바람직하다.
상기 활성탄에 의한 악취제거는 널리 알려진 메카니즘으로 상세한 설명은 생략하고, 상기 영가철에 의한 염화유기물의 제거 메커니즘을 살펴보면, 영가철로 존재하는 철(Fe0)은 다음 반응식과 같이 산화를 일으키며 산화환원쌍(redox couple)을 형성한다. 이는 영가 금속이 전자를 잃으며 양이온 형태로 존재하려는 경향에 의하여 자발적 산화에 의해 발생하는 부식반응과 유사하다.
Fe0 ↔ Fe2+ + 2e-
즉, 염화유기화합물과 반응 가능한 주요 환원제는 Fe0, Fe2+이다. 부식반응의 경우로는 Fe0 로부터 표면에 흡착된 염화알킬로의 직접적인 전자교환에 의한 것이 주종을 이루나, 이외에도 부식반응으로 생성된 Fe2+의 탈염소화에 의한 탈염소화 작용 등이 있다. 이들 철 환원제에 의한 알킬할라이드(alkyl halide: RX)의 탈염과정은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
Fe0+ RX + H+ ↔ Fe2+ + RH + X-
2Fe2+ + RX + H+ ↔ 2Fe3+ + RH + X-
또한, 다양한 전이금속 중에서도 철은 비교적 높은 환원력(-0.3 ~ 0.7V)을 가지고 있으면서 저렴하고 구하기가 쉬워 가장 널리 사용되고 있다.
영가철에 의한 탈염화 환원반응이 일어나기 위해서는 오염물질의 철 표면으로의 흡착과 전자전달반응이 유기적으로 연계되어야 한다. 전자 전달반응은 철 표면의 defects로부터 나온 전자가 직접 전달되거나, 반도체(Semi-conductor)의 역할을 하는 산화막 또는 산화막에 존재하는 Fe-H, Fe-OH bond들의 coordination에 의해 간접적으로 전달된다고 알려져 있다.
영가철은 그 종류에 따라 -0.3 ~ 0.7 V 의 환원전위를 가지고 있음이 보고되고 있고, 철의 환원전위 보다 낮은 전위를 갖는 환원 반응은 이론적으로 처리가 가능하다. 이러한 영가철을 이용하여 오염물질을 제거하는 연구가 계속되고 있으며, 철에 의한 탈염화 반응에 의해 처리 가능한 염화유기오염물질은 halogenated ethylenes(TCE, PCE), Halogenated Alkanes(TCM, DCM 등), Halogenated aromatics (염화페놀, PCBs, 염화다이옥신, PBDEs)등으로 처리속도에 차이는 있지만 대부분 탈염화 반응이 가능하다. Nitrate, Nitrite, Nitro-aromatics와 같은 질소화합물의 경우 매우 빠른 반응속도로 질소 가스로 환원되어 수처리에 응용가능하다. 또한 산화/환원에 의한 흡착반응에 의해 Cr, As, Pb, Zn, Ni 등의 중금속 및 우라늄 등의 방사성 물질까지 처리할 수 있음이 보고되고 있다.
한편, 본 발명의 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템에서 사용되는 실시간 오염도 측정장치는 [도 2]에 도시한 바와 같이, 상기 추출관정으로부터 펌핑되는 지하수를 샘플링 채취하여 저장하기 위한 1차 샘플링수조와, 상기 1차 샘플링수조로부터 펌핑되는 지하수의 이물질을 필터링하기 위한 필터프레스와, 상기 필터프레스를 거친 지하수를 저장하기 위한 2차 샘플링수조와, 상기 2차 샘플링수조로부터 지하수를 일정량 샘플링 채취하기 위한 정량펌프와, 상기 정량펌프로부터 채취된 지하수 샘플을 수용하기 위한 바이알과, 상기 지하수가 수용된 바이알에 메탄올을 투입하여 혼합되도록 하기 위한 메탄올주입노즐과, 상기 메탄올이 혼합되어 수용된 바이알을 진동시켜 지하수 및 메탄올을 균일하게 혼합되도록 하기 위한 진동장치와, 상기 진동완료된 바이알로부터 일정량 채취된 지하수 및 메탄올 혼합물이 주입되어 오염물질을 분석하기 위한 GC/MS 오염도 측정장치를 포함하여 구성된다.
상기 GC/MS 오염도 측정장치는, 일반적으로, 가스크로마토그래프(GC)/질량분석기(Mass Spectrometer, MS)로서 유기화합물의 정성 및 정량 분석이 가능한 분석장치이다. GC의 컬럼에서 분리된 분자는 진공상태의 MS에서 이온화되어 분자구조가 깨지는데, 각 물질마다 고유한 질량 스펙트럼을 가지게 되므로 이를 이용하여 어떤 성분이 얼마나 함유되어 있는지 알수 있다.
상기 GC/MS 오염도 측정장치를 이용하여 오염물질의 오염도를 측정하기 위하여는 측청샘플의 전처리가 필요한데, 이를 위하여 본 발명에서는 상기 추출관정으로부터 펌핑되는 지하수를 샘플링 채취하여 저장하기 위한 1차 샘플링수조와, 상기 1차 샘플링수조로부터 펌핑되는 지하수의 이물질을 필터링하기 위한 필터프레스와, 상기 필터프레스를 거친 지하수를 저장하기 위한 2차 샘플링수조와, 상기 2차 샘플링수조로부터 지하수를 일정량 샘플링 채취하기 위한 정량펌프와, 상기 정량펌프로부터 채취된 지하수 샘플을 수용하기 위한 바이알과, 상기 지하수가 수용된 바이알에 메탄올을 투입하여 혼합되도록 하기 위한 메탄올주입노즐과, 상기 메탄올이 혼합되어 수용된 바이알을 진동시켜 지하수 및 메탄올을 균일하게 혼합되도록 하기 위한 진동장치에 의하여 측청샘플을 전처리하게 된다.
이때, 상기 1차 샘플링수조와, 필터프레스와, 2차 샘플링수조와, 정량펌프와, 바이알은 오염도 측정이 완료된 후, 메탄올에 의해 1차 세척되고, 증류수에 의해 2차 세척되어 선 측정된 오염도를 배제하고, 향후 측정되는 측청샘플의 정확한 오염도를 측정할 수 있게 된다.
상기한, 실시간 오염도 측정장치에 의하여, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 이는 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체의 수명이나 정화효율이 저하되는 것이므로 이를 교체 또는 수리할 수 있게 된다.
또한, 상기 추출 관정 내에는 수위레벨 센서(미도시)를 구비하여 수위를 자동으로 감지하면서 일정 수위 범위내에서 정화지하수를 연속적으로 양수할 수 있도록 구성된다.
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 일단 또는 양단에는 추출관정밸브(4)를 설치하여 상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 밸브를 자동으로 개폐하도록 구성되어 사이펀 현상을 유지하면서 연속적으로 양수하도록 한다.
아울러, 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인(3)의 추출 관정 외부 일단에는 사이펀 원리에 의해 정화지하수가 초기 양수되도록 가동되고 양수된 직후에는 정지되는 양수펌프(미도시)를 설치하여 초기 사이펀 현상을 유도하도록 한다.
또한, 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인(3)의 추출 관정 외부 중단에는 에어챔버(5)를 설치하여 상기 에어챔버를 통해 공기가 유입되어 사이펀 작동을 정지시킬 수 있도록 구성될 수도 있고, 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인(3)의 추출 관정 외부 일단에는 유량계(미도시)를 설치하여 정화지하수의 유량을 계산할 수도 있다.
또한, 상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 밸브(4)를 자동으로 개폐제어하고, 에어챔버(5)의 공기유입을 자동으로 제어하는 등의 본 발명의 구성을 상호 연계하여 제어할 수 있는 콘트롤러(미도시)를 구성할 수도 있음은 물론이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 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 보호범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다
1 : 추출관정 2 : 반응벽체 3 : 사이펀 파이프
4 : 추출관정밸브 5 : 에어챔버
4 : 추출관정밸브 5 : 에어챔버
Claims (12)
- 추출 관정과; 상기 추출 관정 외주부에 형성된 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체와; 상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인과; 상기 사이펀 파이프 라인 중간에 설치되되 지하수의 악취와 염화유기화합물을 필터링하기 위한 활성탄 및 영가철분말 혼합분말필터와; 상기 추출관정에 연결설치되는 실시간 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되어 오염지하수가 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 통과하여 유기오염물질 및 중금속오염물질이 제거된 추출 관정 내부의 정화지하수를 사이펀 수리학적 동력에 의하여 연속적으로 양수할 수 있도록 하고, 상기 투수반응벽체에 의해 정화되지 않고 상기 양수되는 지하수에 함유되어 있는 악취성분 및 염화유기화합물을 상기 혼합분말필터에 의해 정화처리하며, 상기 추출 관정의 오염물질 오염도를 실시간 자동으로 측정하여 오염여부를 모니터링하면서 그 결과에 따라 오염도가 기준치 이상인 경우 상기 모래층, 바이오숯층 또는 바이오숯-알지네이트비드층의 투수반응벽체를 교체 또는 수리하도록 하되,
상기 투수반응벽체의 상기 바이오숯층의 바이오숯은 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 것이고,
상기 바이오숯-알지네이트비드층의 바이오숯-알지네이트비드는 임목부산물을 질소주입 무산소 조건에서 전기로에 충진하여 300℃~700℃ 범위에서 열분해 반응시키고, 상온으로 냉각한 후 목질유 및 회분을 제거하기 위한 세정 및 건조를 거쳐 제조되어 무정형의 난층구조(turbostratic structure)를 이루며 중금속에 대한 흡착성능을 갖는 관능기인 카르복실(carboxyl) 그룹, 카르보닐(carbonyl) 그룹, 카르복실(carboxyl) 그룹 또는 페놀(phenol) 그룹이 형성되어 극성을 갖는 바이오숯 분말을 나트륨 알지네이트 용액에 혼합하여 혼합액을 형성한 후, 상기 혼합액을 정량펌프와 노즐을 통하여 일정한 유량으로 염화칼슘 용액에 구형비드로 분사하고 상기 구형비드가 염화칼슘용액 내에서 나트륨-칼슘 이온교환에 의한 경화과정에 의해 일정한 크기의 경화된 구형비드 형태를 가지도록 제조된 것이며,
상기 실시간 오염도 측정장치는 상기 추출관정으로부터 펌핑되는 지하수를 샘플링 채취하여 저장하기 위한 1차 샘플링수조와; 상기 1차 샘플링수조로부터 펌핑되는 지하수의 이물질을 필터링하기 위한 필터프레스와; 상기 필터프레스를 거친 지하수를 저장하기 위한 2차 샘플링수조와; 상기 2차 샘플링수조로부터 지하수를 일정량 샘플링 채취하기 위한 정량펌프와; 상기 정량펌프로부터 채취된 지하수 샘플을 수용하기 위한 바이알과; 상기 지하수가 수용된 바이알에 메탄올을 투입하여 혼합되도록 하기 위한 메탄올주입노즐과; 상기 메탄올이 혼합되어 수용된 바이알을 진동시켜 지하수 및 메탄올을 균일하게 혼합되도록 하기 위한 진동장치와; 상기 진동완료된 바이알로부터 일정량 채취된 지하수 및 메탄올 혼합물이 주입되어 오염물질을 분석하기 위한 GC/MS 오염도 측정장치;를 포함하여 구성되고,
상기 1차 샘플링수조와, 필터프레스와, 2차 샘플링수조와, 정량펌프와, 바이알은 오염도 측정이 완료된 후, 메탄올에 의해 1차 세척되고, 증류수에 의해 2차 세척되며,
상기 추출 관정 내에 설치되어 수위를 자동으로 감지하는 수위레벨 센서를 포함하여 구성되고,
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 일단 또는 양단에는 추출관정밸브를 포함하여 구성되어, 상기 수위레벨 센서에 의하여 감지된 수위에 따라 자동으로 상기 추출관정 밸브를 자동으로 개폐하여 연속적으로 양수하며,
상기 추출 관정 내부로부터 외부를 향하여 설치되는 사이펀 파이프 라인의 추출 관정 외부 중단에는 에어챔버를 포함하여 구성되어 상기 에어챔버를 통해 공기가 유입되어 사이펀 작동을 정지시키도록 하는 것을 특징으로 하는 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템 - 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180117502A KR101962825B1 (ko) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR101962825B1 true KR101962825B1 (ko) | 2019-03-27 |
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ID=65906370
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| KR1020180117502A KR101962825B1 (ko) | 2018-10-02 | 2018-10-02 | 사이펀을 이용한 무동력 오염지하수 정화처리 및 모니터링 시스템 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR101962825B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110156094A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-23 | 同济大学 | 一种用于处理污染地下水的抽提井装置 |
| CN111233069A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-06-05 | 郑州大学 | 一种可渗透反应墙活性材料及其制备方法 |
| CN114394636A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-26 | 成都理工大学 | 一种地下水中重金属治理用复合式prb |
| CN114644430A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-21 | 重庆市生态环境科学研究院 | 一种山地农村生活污水无能耗处理系统及方法 |
| CN116463169A (zh) * | 2023-06-19 | 2023-07-21 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 鸸鹋油及其提取与纯化方法、装置和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080012093A (ko) * | 2006-08-02 | 2008-02-11 | 에코랜드 주식회사 | 에코지하수처리시스템 및 이를 이용한 지중내 오염지하수및 침출수의 지중원위치정화처리 및 지상추출정화처리 방법 |
| KR101409721B1 (ko) * | 2013-01-31 | 2014-06-20 | 광운대학교 산학협력단 | 바이오숯 분말을 이용한 중금속 오염수 처리용 바이오숯-알지네이트 비드 및 그 제조방법 |
| KR101469248B1 (ko) * | 2013-11-11 | 2014-12-09 | 주식회사 성지엔지니어링 | 지하수 정화장치 |
| KR101698000B1 (ko) * | 2015-07-09 | 2017-01-20 | 한국수자원공사 | 다목적 시료주입장치 및 이를 이용한 조류독소 및 이취미 물질의 선택적 온라인 실시간 측정방법 |
-
2018
- 2018-10-02 KR KR1020180117502A patent/KR101962825B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080012093A (ko) * | 2006-08-02 | 2008-02-11 | 에코랜드 주식회사 | 에코지하수처리시스템 및 이를 이용한 지중내 오염지하수및 침출수의 지중원위치정화처리 및 지상추출정화처리 방법 |
| KR101409721B1 (ko) * | 2013-01-31 | 2014-06-20 | 광운대학교 산학협력단 | 바이오숯 분말을 이용한 중금속 오염수 처리용 바이오숯-알지네이트 비드 및 그 제조방법 |
| KR101469248B1 (ko) * | 2013-11-11 | 2014-12-09 | 주식회사 성지엔지니어링 | 지하수 정화장치 |
| KR101698000B1 (ko) * | 2015-07-09 | 2017-01-20 | 한국수자원공사 | 다목적 시료주입장치 및 이를 이용한 조류독소 및 이취미 물질의 선택적 온라인 실시간 측정방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| (주)성지엔지니어링.Siphon 원리를 응용한 무동력/IT기반 정화 시스템 개발 및 MOM 흡착제제 개발. 환경부 한국환경산업기술원 2015.05 1부.* * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110156094A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-23 | 同济大学 | 一种用于处理污染地下水的抽提井装置 |
| CN110156094B (zh) * | 2019-04-30 | 2024-05-28 | 同济大学 | 一种用于处理污染地下水的抽提井装置 |
| CN111233069A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-06-05 | 郑州大学 | 一种可渗透反应墙活性材料及其制备方法 |
| CN114394636A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-26 | 成都理工大学 | 一种地下水中重金属治理用复合式prb |
| CN114644430A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-21 | 重庆市生态环境科学研究院 | 一种山地农村生活污水无能耗处理系统及方法 |
| CN116463169A (zh) * | 2023-06-19 | 2023-07-21 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 鸸鹋油及其提取与纯化方法、装置和应用 |
| CN116463169B (zh) * | 2023-06-19 | 2023-09-19 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 鸸鹋油及其提取与纯化方法、装置和应用 |
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