KR101972973B1

KR101972973B1 - 생물세척장치를 이용한 토양복원장치

Info

Publication number: KR101972973B1
Application number: KR1020170056837A
Authority: KR
Inventors: 강구영; 홍진경; 임운혁; 라우석; 박민구; 이성종; 추연우; 김태인; 송민석
Original assignee: 한국외국어대학교 연구산학협력단; 금호산업주식회사; (주)동명엔터프라이즈; (주)비룡
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2019-08-26
Also published as: KR20180058607A

Abstract

본 발명은 오염된 토양을 생물학적 처리기술을 통해 복원함에 있어서, 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 세척하는 생물세척장치의 최적 구성을 제시함과 함께 이를 통해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons) 및 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 등의 난분해성 유기화학물질로 오염된 토양을 효과적으로 복원시킬 수 있는 생물세척장치 및 이를 이용한 토양복원장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 토양미생물을 배양하여, 토양미생물에 의한 생물계면활성제 생성을 가능하게 하는 토양미생물 배양장치; 상기 토양미생물 배양장치로부터 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 공급받아, 상기 세척액을 이용하여 원유오염토양을 세척하는 생물세척장치; 상기 생물세척장치로부터 배출되는 오염토양과 세척액을 혼합물을 공급받아 이를 원심력을 이용하여 고액분리하여, 분리된 원유 성분 및 생물계면활성제 성분을 토양미생물 배양장치 또는 유분분리장치로 공급하는 원심분리장치; 상기 원심분리장치로부터 공급받은 원유 성분 및 생물계면활성제 성분으로부터 원유 성분을 분리하여, 분리된 원유 성분은 상기 토양미생물 배양장치로 공급하고 분리된 생물계면활성제 성분은 상기 생물세척장치로 공급하는 유분분리장치; 및 토양미생물의 탄소원 역할을 하는 헤모글로빈을 상기 토양미생물 배양장치에 공급하는 헤모글로빈 공급장치;를 포함하여 이루어지며, 상기 생물세척장치는, 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 세척액에 의해 원유오염토양이 세척되는 공간을 제공하는 반응챔버와, 상기 반응챔버 내에 구비되어 상기 세척액과 원유오염토양을 교반하는 교반장치를 포함하여 구성되며, 상기 교반장치는, 반응챔버의 수직방향으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축의 일 지점에서 회전축의 회전방향을 따라 이격되어 배치된 복수의 임펠러를 포함하여 구성되며, 상기 임펠러는 내부 공간 및 양단이 개구되어 있으며, 상기 임펠러의 중간 부위의 직경은 임펠러의 전면개구공 및 후면개구공보다 작아, 임펠러를 통과하는 세척액의 속도는 반응챔버 내부의 세척액의 속도보다 커 세척액에 통과하는 임펠러 부위에서 감압 상태가 발생되어, 대기압 하의 외부 공기가 감압 상태의 임펠러로 흡입되어 세척액의 용존산소농도가 증가되는 것을 특징으로 한다.

Description

생물세척장치를 이용한 토양복원장치{Apparatus for remediation of crude oil contaminated soil using bio washing device}

본 발명은 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염된 토양을 생물학적 처리기술을 통해 복원함에 있어서, 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 세척하는 생물세척장치의 최적 구성을 제시함과 함께 이를 통해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons) 및 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 등의 난분해성 유기화학물질로 오염된 토양을 효과적으로 복원시킬 수 있는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 관한 것이다.

토양은 오염이 진행되면 정화 과정이 매우 복잡하고 어려우며 많은 비용이 소요되는 특성을 갖고 있다. 따라서, 오염이 일어나지 않도록 예방하는 것이 가장 중요하며, 오염된 토양에 대해서는 오염원의 형태에 따른 통합된 관리 및 효율적 정화기술의 적용이 요구된다. 또한, 토양은 고상(토양입자), 액상(토양수분, 비수용상 액체), 기상(토양공기)의 다양한 매질로 구성되어 있으므로 이러한 매질의 특성을 동시에 고려하여 토양 오염을 다루어야 한다.

오염토양 복원기술의 종류는 매우 다양하며, 크게 오염토양의 처리위치에 따라 원위치(in-situ)와 비원위치(ex-situ) 기술로 나뉘어지며, 이들 기술은 오염원의 제거방법에 따라 열적, 물리화학적, 생물학적 기술로 분류할 수 있다.

열적 기술은 통제된 환경에서 토양을 고온에 노출시켜 소각이나 열분해를 통해 토양 중에 함유되어 있는 유해물질을 분해하는 기술로서, 정화효율이 높은 장점이 있으나 에너지 처리비용이 높고 중금속의 경우에는 일정 온도에서 처리되지 않으며 고온에서 유리화되는 단점이 있다.

물리화학적 처리기술로는 유기용매, 계면활성제 등을 이용하여 오염원을 추출하여 토양과 지하수에서 다른 매체로 이동시키는 방법, 화학적 산화/환원법에 의해 분해시키는 방법, 흡착/침전 등을 통해 별도로 분리, 농축시키는 방법 등이 있다. 토양증기추출, 토양세정, 토양세척, 화학적 추출법 등 오염물의 추출효율이 제거율을 결정하는 경우에는 대상오염물의 물성, 토양의 양이온 교환능력, pH, 총유기탄소 함량 등이 효율에 영향을 미친다. 물리화학적 처리기술의 일 예로, 한국등록특허 제1358147호에 '미세기포를 이용한 오염토양 분리세척 방법 및 그 장치'에 대한 기술에 개시되어 있다.

생물학적 처리기술은 토양미생물을 활성화 또는 적정화시키거나 특별히 개발된 미생물을 첨가하고 생존 조건을 최적화시켜 유기화합물의 생분해를 촉진시키는 방법으로서 다른 기술에 비해 친환경적이고 경제적인 방법이다. 그러나, 종래의 생물학적 처리기술은 오염토양 내의 유류 비율이 일정 수준 이상이면 적용하기가 어려워 상술한 열적기술 및 물리화학적 처리기술을 전처리 기술로 활용해야 하는 공정상 복잡성이 뒤따를 수 있다.

한편, PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, 다환방향족 탄화수소류)와 같은 난분해성 유해물질로 오염된 토양은 기존의 기술이 효과적이지 않다. 일 예로, 인간이 만든 합성유기화학물질인 제노바이어틱(xenobiotic)으로 오염된 토양에 대해 생물학적 복원기술을 적용하는 경우, 제노바이어틱(xenobiotic)은 미생물의 성장 및 세포 합성에 필요한 기질인 유기탄소원으로 이용되지 못해 토양 복원에 한계가 있다. 이와 함께, 원유 누출 등으로 인해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons)로 오염된 토양의 경우, 미생물의 성장조건이 마련되지 않아 생물학적 처리가 불가능하다.

본 출원인은 한국등록특허 제1334928호 및 제1474308호를 통해 헴(Heme)과 과산화수소를 이용하여 난분해성 유기화학물질로 오염된 토양을 정화시킬 수 있는 기작(mechanism)을 제시한 바 있다. 또한, 본 출원인은 한국등록특허 제1627328호를 통해, 생물계면활성제를 이용하여 고농도의 유류로 오염된 오염토양을 세척하는 바이오슬러리 반응기 등의 기술을 제시한 바 있다.

상술한 한국등록특허 제1627328호에 있어서, 바이오슬러리 반응기에 토양미생물과 생물계면활성제가 함께 공급되고, 생물계면활성제에 의해 오염토양에 흡착되어 있는 원유 성분은 유화되어 용해된다. 또한, 토양미생물은 생물계면활성제에 의해 용해된 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 계속적으로 생장하며, 그에 따라 생물계면활성제를 추가 생성되고 추가 생성된 생물계면활성제 역시 오염토양 세척에 이용된다. 토양미생물의 계속적인 생장을 위해서는, 바이오슬러리 반응기의 운전조건이 최적화되어야 한다.

한국등록특허 제1358147호 한국등록특허 제1334928호 한국등록특허 제1474308호 한국등록특허 제1627328호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 오염된 토양을 생물학적 처리기술을 통해 복원함에 있어서, 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 세척하는 생물세척장치의 최적 구성을 제시함과 함께 이를 통해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons) 및 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 등의 난분해성 유기화학물질로 오염된 토양을 효과적으로 복원시킬 수 있는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생물세척장치는 세척액에 의해 원유오염토양이 세척되는 공간을 제공하는 반응챔버; 및 상기 반응챔버 내에 구비되어 상기 세척액과 원유오염토양을 교반하는 교반장치;를 포함하여 이루어지며, 상기 교반장치는, 반응챔버의 수직방향으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축의 일 지점에서 회전축의 회전방향을 따라 이격되어 배치된 복수의 임펠러를 포함하여 구성되며, 상기 임펠러는 내부 공간 및 양단이 개구되어 있으며, 상기 임펠러의 중간 부위의 직경은 임펠러의 전면개구공 및 후면개구공보다 작아, 임펠러를 통과하는 세척액의 속도는 반응챔버 내부의 세척액의 속도보다 커 세척액에 통과하는 임펠러 부위에서 감압 상태가 발생되어, 대기압 하의 외부 공기가 감압 상태의 임펠러로 흡입되어 세척액의 용존산소농도가 증가되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전축의 상단 일측에 공기유입구가 구비됨과 함께 상기 회전축 내에는 공기유입구와 연결되는 공기유로가 구비되며, 회전축 내의 공기유로는 임펠러까지 연장된다.

상기 임펠러는 전면개구통, 중앙개구통 및 후면개구통으로 이루어지며, 전면개구통, 중앙개구통, 후면개구통 각각은 양단이 개구됨과 함께 내부가 비어있는 형상을 이루며, 상기 전면개구통, 중앙개구통 및 후면개구통은 순차적으로 이웃하여 연결된 형태를 이루며, 상기 중앙개구통의 양단에 각각 구비되는 전면개구통과 후면개구통은 중앙개구통과의 연결지점에서 멀어질수록 직경이 확장되는 형태이다.

상기 임펠러의 전면개구공의 직경은 임펠러의 후면개구공의 직경보다 크다.

상기 회전축의 공기유로는 상기 임펠러의 중앙개구통까지 연장되며, 세척액은 임펠러의 전면개구통으로 유입되어 중앙개구통을 거쳐 후면개구통을 통해 배출되며, 세척액이 통과하는 중앙개구통 부위에서 감압 상태가 발생되어, 대기압과 중앙개구통 부위에 작용하는 압력의 차이에 의해 대기압 하의 외부 공기가 회전축의 공기유입구 및 공기유로를 거쳐 중앙개구통을 통해 감압 상태의 세척액에 공급된다.

상기 반응챔버 내벽 상에 반응챔버의 수직 방향으로 구비되어 세척액과 오염토양의 접촉효율을 향상시키는 역할을 하는 복수의 배플이 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 반응챔버의 상부 일측에 세척액 상부로 떠오른 부유물 오염물질을 제거하기 위한 스키머(skimmer)가 더 구비될 수 있다.

상기 토양미생물은 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장하며, 생장 과정에서 생물계면활성제를 생성하며, 상기 토양미생물은 Flavobacteriales, Burkholderiales, Pseudomonadales 중 어느 하나 또는 이들의 혼합이다.

본 발명에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 토양미생물을 배양하여, 토양미생물에 의한 생물계면활성제 생성을 가능하게 하는 토양미생물 배양장치; 상기 토양미생물 배양장치로부터 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 공급받아, 상기 세척액을 이용하여 원유오염토양을 세척하는 생물세척장치; 상기 생물세척장치로부터 배출되는 오염토양과 세척액을 혼합물을 공급받아 이를 원심력을 이용하여 고액분리하여, 분리된 원유 성분 및 생물계면활성제 성분을 토양미생물 배양장치 또는 유분분리장치로 공급하는 원심분리장치; 상기 원심분리장치로부터 공급받은 원유 성분 및 생물계면활성제 성분으로부터 원유 성분을 분리하여, 분리된 원유 성분은 상기 토양미생물 배양장치로 공급하고 분리된 생물계면활성제 성분은 상기 생물세척장치로 공급하는 유분분리장치; 토양미생물의 탄소원 역할을 하는 헤모글로빈을 상기 토양미생물 배양장치에 공급하는 헤모글로빈 공급장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 생물세척장치는, 세척액에 의해 원유오염토양이 세척되는 공간을 제공하는 반응챔버; 및 상기 반응챔버 내에 구비되어 상기 세척액과 원유오염토양을 교반하는 교반장치;를 포함하여 이루어지며, 상기 교반장치는, 반응챔버의 수직방향으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축의 일 지점에서 회전축의 회전방향을 따라 이격되어 배치된 복수의 임펠러를 포함하여 구성되며, 상기 임펠러는 내부 공간 및 양단이 개구되어 있으며, 상기 임펠러의 중간 부위의 직경은 임펠러의 전면개구공 및 후면개구공보다 작아, 임펠러를 통과하는 세척액의 속도는 반응챔버 내부의 세척액의 속도보다 커 세척액에 통과하는 임펠러 부위에서 감압 상태가 발생되어, 대기압 하의 외부 공기가 감압 상태의 임펠러로 흡입되어 세척액의 용존산소농도가 증가된다.

토양미생물 배양장치는 배양조와 세척액 공급조로 구성되며, 상기 배양조는 배양액을 이용하여 토양미생물을 배양하며, 토양미생물의 배양과정에서 토양미생물에 의해 생물계면활성제가 생성되며, 상기 배양조에 상기 원심분리장치 및 유분분리장치로부터 회수된 원유 성분, 생물계면활성제 성분 및 배양액이 공급된다.

본 발명에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 다음과 같은 효과가 있다.

생물계면활성제를 생성하는 토양미생물을 이용하여 원유오염토양을 세척함에 있어서, 베르누이 원리에 기반하여 감압을 유도하도록 설계된 임펠러를 통해 세척액에 지속적으로 공기가 공급되도록 함으로써 세척액의 용존산소를 일정 수준 이상으로 유지시킬 수 있으며, 이를 통해 토양미생물에 의한 생물계면활성제의 지속적인 생성이 가능하게 된다.

또한, 토양미생물에 의해 생성된 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 세척함에 따라 오염토양의 TPH 농도를 현저히 낮출 수 있다. 이와 함께, 토양미생물이 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장함에 따라 오염토양의 세척 과정에서 추가적인 생물계면활성제의 생성이 가능하여 세척 효율이 배가될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치의 정면도.
도 3a 및 도 3b는 교반장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치의 구성도.
도 5는 실험예 1에 따른 임펠러 회전속도에 따른 압력수두 및 공기흡입량을 나타낸 실험결과.
도 6은 실험예 2에 따른 깨끗한 수돗물, 토양미생물 배양액 각각의 용존산소농도 증가특성을 나타낸 것.
도 7은 실험예 2에 따른 깨끗한 수돗물, 토양미생물 배양액 각각의 산소전달효율 특성을 나타낸 것.
도 8은 실험예 3에 따른 생물세척장치에 의한 세척 후 세척액과 증류수 각각의 표면장력 및 유화지수 특성을 나타낸 것.
도 9는 실험예 3에 따른 생물세척장치에 의한 세척 후 세척액과 증류수 각각에 대한 사진.
도 10은 실험예 4에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 TPH 제거특성을 나타낸 실험결과.

본 발명은 생물세척장치의 최적 구성 및 운전조건을 제시하며, 이를 통해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons) 및 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 등의 난분해성 유기화학물질로 오염된 토양을 효과적으로 복원시킬 수 있는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 대한 기술을 제시한다.

생물세척장치는 생물계면활성제(bio-surfactant)를 이용하여 오염토양을 세척하는 장치이다. 생물세척장치의 세척효율 향상을 위해서는 토양미생물에 의한 생물계면활성제의 지속적인 생성이 요구되며, 생물계면활성제를 생성하는 토양미생물의 생장을 위해서는 생물세척장치의 용존산소농도(정확히는, 토양미생물과 생물계면활성제가 포함된 세척액의 용존산소농도)가 일정 수준으로 유지되어야 한다.

세척액의 용존산소농도 제어를 위해 생물세척장치 내부에 일정량의 공기가 공급되어야 하는데, 본 발명은 임펠러를 이용하여 세척액을 교반하고 이를 통해 세척액의 감압상태를 유도하여 외부의 공기가 감압상태의 세척액에 흡입되도록 하는 장치적 구성을 제시한다. 본 발명의 임펠러는 베르누이의 원리(Bernoulli's principle)에 기반하여 세척액의 감압을 유도하도록 설계된다.

임펠러를 통해 흡입되는 공기는 세척액의 용존산소농도를 증가시키는 역할을 한다. 임펠러를 통해 세척액에 공기가 공급됨에 있어서, 세척액은 감압상태임에 따라 세척액에 공급된 공기는 감압상태의 세척액 내에서 미세기포로 분산되며, 이와 같이 공기가 미세기포로 분산됨으로 인해 산소의 용존효율이 향상되어 세척액의 용존산소(DO, dissolved oxygen) 농도가 빠른 속도로 증가된다.

정리하면, 베르누이의 원리에 기반하여 설계된 임펠러의 교반동작에 의해 세척액의 감압상태가 유도되고, 대기압과 세척액의 압력차에 의해 외부의 공기가 세척액에 공급됨과 함께 세척액에 공급된 공기가 미세기포로 분산됨에 따라 별도의 공기공급장치 없이 세척액의 용존산소농도를 일정 수준으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 세척액에 분산된 미세기포는 부유성 오염물질에 흡착되어 이를 부상분리하는 역할도 수행한다.

이와 같은 방식으로 세척액의 용존산소농도가 일정 수준으로 제어됨에 따라, 토양미생물의 생장이 가능하게 되어 토양미생물에 의한 생물계면활성제의 지속적인 생성이 진행되며, 이를 통해 생물계면활성제를 이용한 오염토양 세척효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치(100)는 먼저, 반응챔버(110)를 구비한다. 상기 반응챔버(110)는 오염토양이 생물계면활성제에 의해 세척되는 공간을 제공한다. 상기 반응챔버(110)는 원통 형상으로 이루어질 수 있으며, 반응챔버(110)의 상부는 외부의 대기환경과 접한다.

상기 반응챔버(110)의 일측에는 오염토양을 반응챔버(110)로 공급하는 오염토양 공급장치(10)가 구비되며, 상기 반응챔버(110)의 다른 일측에는 세척액을 공급하는 세척액 공급구(도시하지 않음)가 구비된다. 상기 세척액은 토양미생물과 생물계면활성제가 포함된 배양액을 의미하는데, 이에 대해서는 후술하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 반응챔버(110) 내부의 중앙부에는 오염토양과 세척액의 혼합물을 교반하는 교반장치가 구비된다. 상기 교반장치는 회전축(120)과 복수의 임펠러(130)를 포함하여 구성된다. 상기 회전축(120)은 반응챔버(110)의 수직방향으로 배치되며, 상기 복수의 임펠러(130)는 상기 회전축(120)의 일 지점에서 회전축(120)의 회전방향을 따라 일정 각도 이격되어 배치된다. 상기 회전축(120)은 모터(M) 등에 연결되어 모터의 동작에 의해 회전되며, 상기 회전축(120)에 구비된 복수의 임펠러(130) 역시 상기 회전축(120)의 회전시 함께 회전된다.

상기 임펠러(130)는 오염토양과 세척액의 혼합물과 접촉하여 이를 교반하는 장치로서, 베르누이의 원리에 기반하여 세척액의 압력 변화를 유도하도록 설계된다.

베르누이의 원리에 근거하여, 유체속도의 변화를 통해 압력 변화를 유도할 수 있다. 즉, 교반되는 세척액의 유체속도를 변화시킴으로써 세척액의 각 지점에 작용하는 압력을 변화시킬 수 있다. 세척액의 유체속도 변화를 통해 세척액의 압력변화를 유도하기 위해, 상기 임펠러(130)는 다음과 같은 구성을 갖는다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 임펠러(130)는 전면개구통(131), 중앙개구통(132) 및 후면개구통(133)으로 이루어진다.

전면개구통(131), 중앙개구통(132), 후면개구통(133) 각각은 양단이 개구됨과 함께 내부가 비어있는 형상을 이루며, 상기 전면개구통(131), 중앙개구통(132) 및 후면개구통(133)은 순차적으로 이웃하여 연결된 형태를 이룬다. 또한, 상기 중앙개구통(132)은 직경이 일정한 원통 형상이며, 상기 중앙개구통(132)의 양단에 각각 구비되는 전면개구통(131)과 후면개구통(133)은 중앙개구통(132)과의 연결지점에서 멀어질수록 직경이 확장되는 형태를 갖는다. 즉, 상기 전면개구통(131)과 후면개구통(133)은 나팔관 형태를 갖는다. 이와 함께, 전면개구통(131)의 최대직경은 후면개구통(133)의 최대직경보다 크도록 설계된다. 달리 표현하여, 임펠러(130)의 전면개구공의 직경은 임펠러(130)의 후면개구공의 직경보다 크도록 설계된다.

임펠러(130)의 전체 형상은 원통(중앙개구통(132))의 양단에 나팔관이 붙어있는 형상이며, 전면개구공의 직경이 후면개구공의 직경보다 큰 형태이다. 세척액(또는 세척액과 오염토양의 혼합물)은 전면개구통(131)으로 유입되어 중앙개구통(132)을 거쳐 후면개구통(133)을 통해 배출된다.

임펠러(130)를 원통의 양단에 나팔관이 붙어있는 형상으로 구성함과 함께 전면개구공의 직경을 후면개구공의 직경보다 크게 설계하는 이유는, 임펠러(130) 내부를 통과하는 유체의 속도에 변화를 발생시켜 임펠러(130)의 중앙개구통(132) 부위에서 감압을 유도하기 위함이다. 또한, 전면개구공의 직경이 후면개구공의 직경보다 큼에 따라 임펠러(130) 내부에서의 세척액 이동이 빠르게 진행될 수 있다.

베르누이의 원리에 따르면, 유체의 속도가 증가하면 압력은 감소된다. 이에 근거하여, 중앙개구통(132)의 단면적이 전면개구통(131)보다 작기 때문에 중앙개구통(132)을 통과하는 세척액의 속도가 전면개구통(131)을 통과하는 세척액의 속도보다 크며, 이에 따라 중앙개구통(132) 부위에서 압력감소 현상이 발생된다.

반응챔버(110)의 전체 공간 관점에서 보면, 임펠러(130)를 통과하지 않는 세척액에 작용하는 압력보다 임펠러(130)(정확히는, 중앙개구통(132))를 통과하는 세척액에 작용하는 압력이 작다고 할 수 있다. 반응챔버(110)에 작용하는 압력은 대기압에 가까운 바, 임펠러(130)를 통과하는 세척액에 작용하는 압력은 대기압보다 작다고 할 수 있다. 따라서, 임펠러(130)의 회전에 의해 임펠러(130)를 통과하는 세척액은 감압상태에 놓여 있다고 할 수 있다.

상술한 바와 같은 임펠러(130)의 구성을 통해 세척액의 감압 유도가 가능함을 알 수 있다. 세척액의 감압상태를 통해 공기를 세척액에 공급하는 것이 가능하게 된다.

감압상태의 세척액에 공기가 공급되는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 회전축(120) 내에는 공기유로(122)(도 3a 및 도 3b의 점선 부위에 해당됨)가 구비되며, 회전축(120) 내의 공기유로(122)는 임펠러(130)의 중앙개구통(132)까지 연장된다. 또한, 상기 회전축(120)의 상단 일측에는 공기유입구(121)가 구비되며, 상기 공기유입구(121)는 공기유로(122)와 연결된다. 즉, 공기유입구(121)를 통해 유입된 공기는 회전축(120)의 공기유로(122)를 거쳐 임펠러(130)의 중앙개구통(132)까지 공급될 수 있는 장치적 구성이 마련되어 있다.

이와 같은 구성 하에, 세척액이 임펠러(130)의 회전에 의해 대기압보다 낮은 감압상태를 이루면, 대기 중의 공기는 공기유입구(121)를 통해 흡입되며 흡입된 공기는 공기유로(122)를 거쳐 임펠러(130)의 중앙개구통(132)으로 이동되며, 최종적으로 중앙개구통(132)을 통과하는 세척액에 공급된다. 대기 중의 공기가 별도의 동력 없이 임펠러(130)의 중앙개구통(132)을 거쳐 세척액에 공급되는 이유는, 앞서 살펴본 바와 같은 감압상태의 세척액과 대기압의 압력 차이 때문이다. 이 때, 중앙개구통(132)을 통과하는 세척액에 작용하는 압력이 대기압보다 작기 때문에 세척액에 공급된 공기는 미세기포 형태로 팽창, 분산된다. 공기가 미세기포 형태로 팽창, 분산되어 세척액에 공급됨에 따라, 공기용존효율이 향상되어 용존산소농도가 빠르게 증가된다. 이와 함께, 세척액에 분산된 미세기포는 유류 등의 부유성 오염물질에 흡착되어 이를 부상분리하는 역할도 수행한다.

한편, 상기의 구성을 갖는 임펠러(130)는 30∼60도의 각도로 경사지게 배치되며, 회전축(120) 상에 고정된 임펠러 지지축(123) 상에 상기 임펠러(130)가 구비될 수 있다.

이상, 세척액의 감압 유도를 위한 임펠러(130)의 구성 및 세척액으로의 공기 공급을 위한 구성에 대해 설명하였다.

상기 구성 이외에, 상기 반응챔버(110) 내벽 상에는 세척액과 오염토양의 접촉효율을 향상시키기 위한 배플(140)이 구비된다. 상기 배플(140)은 반응챔버(110)의 수직 방향으로 구비되어 세척액과 오염토양의 혼합물이 교반될 때 와류 및 균일한 혼합을 유도한다. 이와 같은 배플(140)은 복수개 구비될 수 있으며, 일 실시예로 4개의 배플(140)이 반응챔버(110) 내벽 상에 일정 간격을 두고 배치될 수 있다.

또한, 상기 반응챔버(110)의 상부 일측에는 세척액 상부로 떠오른 유류 등의 부유물 오염물질을 제거하기 위한 스키머(skimmer)(150)가 더 구비된다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치(100)에 대해 설명하였다. 이상과 같은 구성을 갖는 생물세척장치(100)의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

유류에 의해 오염된 토양이 오염토양 공급장치(10)를 통해 반응챔버(110) 내에 공급됨과 함께 반응챔버(110) 일측에 구비된 세척액 공급구를 통해 반응챔버(110)로 세척액이 공급된다.

상기 세척액은 토양미생물과 생물계면활성제가 포함된 배양액 즉, 세척액은 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물로서, 별도의 토양미생물 배양장치(210)로부터 공급받을 수 있다. 토양미생물은 인산 용액 등의 배양액 내에서 배양되며, 토양미생물이 생장하는 과정에서 생물계면활성제가 생성된다.

상기 토양미생물은 처리하고자 하는 오염토양으로부터 추출된 토양미생물을 적용하는 것이 바람직하다. 처리대상 오염토양 내에 존재하는 토양미생물은 원유로 오염된 토양 환경 하에서 생존한 것이고, 원유를 탄소원으로 하여 생장하는 것임에 따라, 처리대상 오염토양으로부터 토양미생물을 추출, 배양하고 이를 오염토양의 처리에 적용하면 오염토양의 정화에 효과적이다. 원유로 오염된 토양 내에 생장하는 토양미생물은 오염토양이 존재하는 지역, 환경 등에 따라 그 종류가 다양한데, 원유로 오염된 토양 내에 생장하는 토양미생물 중 생장 과정에서 생물계면활성제를 생성하여 세포 외부로 배출하는 토양미생물로는 Flavobacteriales, Burkholderiales, Pseudomonadales 등이 대표적이다. Flavobacteriales, Burkholderiales, Pseudomonadales 등의 토양미생물은 원유가 존재하는 환경에서 원유를 탄소원으로 하여 생장하며, 생장 과정에서 생물계면활성제를 생성하여 세포 외부로 배출하는 특성을 갖고 있다.

반응챔버(110) 내에 오염토양이 공급됨과 함께 세척액이 공급된 상태에서, 상기 교반장치의 동작에 의해 오염토양의 세척이 진행된다.

구체적으로, 상기 회전축(120)의 회전에 의해 임펠러(130)가 회전되고, 세척액과 오염토양의 혼합물은 임펠러(130)의 회전에 의해 교반된다. 세척액과 오염토양의 혼합물이 교반됨에 따라, 오염토양에 흡착되어 있는 원유 성분은 상기 세척액에 포함되어 있는 생물계면활성제에 의해 유화작용을 통해 용해된다. 상기 세척액 내에는 토양미생물이 포함됨에 따라, 반응챔버(110) 내에서 상기 토양미생물은 생물계면활성제에 의해 용해된 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 계속적으로 생장하며, 그에 따라 생물계면활성제를 추가 생성시킨다. 추가 생성된 생물계면활성제 역시 오염토양 세척에 이용된다.

한편, 토양미생물의 생장을 위해 세척액의 용존산소농도가 일정 수준 이상이어야 하는데, 세척액 내의 용존산소농도가 일정 수준 이상으로 유지되도록 하기 위해 세척액 내에 공기가 공급된다. 공기의 공급은 다음의 동작에 의해 이루어진다.

회전축(120)의 상단 일측에 공기유입구(121)가 구비되고, 회전축(120) 내에 공기유로(122)가 구비됨과 함께 해당 공기유로(122)가 임펠러(130)까지 연장되어 있으며, 임펠러(130)가 국부적으로 유속 증가를 유도하도록 설계된 상태에서, 임펠러(130)가 회전되면 임펠러(130)를 통과하는 세척액의 유속이 증가되어 감압 현상이 발생된다.

세척액이 임펠러(130)의 회전에 의해 대기압보다 낮은 감압상태를 이루면, 대기 중의 공기는 공기유입구(121)를 통해 흡입되며 흡입된 공기는 공기유로(122)를 거쳐 임펠러(130)로 이동되며, 최종적으로 공급된다. 임펠러(130)를 통과하는 세척액이 감압 상태임에 따라, 세척액에 공급된 공기는 미세기포 형태로 팽창, 분산되며, 이로 인해 산소의 용존효율이 향상되어 세척액의 용존산소(DO, dissolved oxygen) 농도가 빠른 속도로 증가된다. 이와 함께, 세척액에 분산된 미세기포는 유류 등의 부유성 오염물질에 흡착되어 이를 부상분리하는 역할도 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치(100)의 동작을 정리하면, 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 이용하여 유류로 오염된 오염토양을 세척함에 있어서, 베르누이 원리의 기반 하에 설계된 임펠러(130)를 통해 세척액에 공기가 공급되도록 함으로써 토양미생물의 생장을 보장하여 토양미생물에 의한 생물계면활성제의 지속적인 생성이 가능하도록 함에 가장 큰 특징이 있다고 할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치(100)의 구성 및 동작에 대해 설명하였다. 다음으로, 상기 생물세척장치(100)가 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 토양복원장치에 대해 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 토양미생물 배양장치(210), 생물세척장치(100), 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)를 포함하여 이루어진다.

상기 토양미생물 배양장치(210)는 토양미생물을 배양하는 장치로서, 토양미생물의 배양과정에서 토양미생물은 생물계면활성제를 생성하며, 토양미생물에 의해 생성된 생물계면활성제는 토양미생물, 배양액과 함께 상기 생물세척장치(100)로 공급된다. 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액은 상술한 바와 같이 '세척액'이라 칭한다. 상기 토양미생물 배양장치(210)에는 상기 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)로부터 회수된 원유 성분이 공급되며, 회수된 원유 성분은 원유 성분은 토양미생물의 탄소원으로 분해, 제거된다.

상기 토양미생물 배양장치(210)는 세부적으로 배양조(211), 세척액 공급조(212) 및 헤모글로빈 공급장치(240)를 포함하여 구성된다.

상기 배양조(211) 내에 배양액이 구비되며, 상기 배양액 내에서 토양미생물이 배양된다. 또한, 상기 배양조(211) 내에는 상기 원심분리장치(220) 유분분리장치(230)로부터 회수된 세척액, 원유 성분 및 사용된 생물계면활성제가 공급된다. 상기 배양조(211) 내의 배양액으로는 인산용액을 이용할 수 있다.

상기 배양조(211) 내에서 배양되는 토양미생물로는 처리하고자 하는 오염토양으로부터 추출된 토양미생물을 적용하는 것이 바람직하다. 처리대상 오염토양 내에 존재하는 토양미생물은 원유로 오염된 토양 환경 하에서 생존한 것이고, 원유를 탄소원으로 하여 생장하는 것임에 따라, 처리대상 오염토양으로부터 토양미생물을 추출, 배양하고 이를 오염토양의 처리에 적용하면 오염토양의 정화에 효과적이다. 원유로 오염된 토양 내에 생장하는 토양미생물은 오염토양이 존재하는 지역, 환경 등에 따라 그 종류가 다양한데, 원유로 오염된 토양 내에 생장하는 토양미생물 중 생장 과정에서 생물계면활성제를 생성하여 세포 외부로 배출하는 토양미생물로는 Flavobacteriales, Burkholderiales, Pseudomonadales 등이 대표적이다. Flavobacteriales, Burkholderiales, Pseudomonadales 등의 토양미생물은 원유가 존재하는 환경에서 원유를 탄소원으로 하여 생장하며, 생장 과정에서 생물계면활성제를 생성하여 세포 외부로 배출하는 특성을 갖고 있다.

토양미생물 배양장치(210)의 배양조(211) 내에 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)로부터 회수되는 원유 성분이 공급됨에 따라, 배양조(211) 내에서 배양되는 토양미생물은 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)로부터 공급되는 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장한다. 토양미생물이 배양되는 과정에서 토양미생물에 의해 생물계면활성제가 생성되며, 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)로부터 회수된 원유 성분은 토양미생물의 탄소원으로 이용됨에 따라, 원유 성분의 제거 및 생물계면활성제의 생성이 동시에 이루어지게 된다. 즉, 상기 토양미생물 배양장치(210)는 토양미생물을 배양하여 생물계면활성제를 생성함과 함께 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)로부터 회수되는 원유 성분을 제거하는 역할을 한다.

한편, 상기 배양조(211)에서 토양미생물을 배양함에 있어서, 토양미생물의 생장을 촉진시키기 위해(달리 표현하여 토양미생물에 의한 생물계면활성제 생성을 촉진시키기 위해) 상기 배양조(211) 내에 배양액 1L당 0.3∼0.7g의 헤모글로빈을 투입시킬 수 있다. 상기 헤모글로빈은 원유 성분에 비해 토양미생물에 의한 분해가 용이함에 따라 토양미생물의 추가적인 탄소원 역할을 하며, 이와 같은 헤모글로빈은 상기 헤모글로빈 공급장치(240)로부터 공급된다.

상기 배양조(211)에서 토양미생물에 의해 생성된 생물계면활성제는 토양미생물, 배양액과 함께 상기 세척액 공급조(212)로 이동되며, 세척액 공급조(212)의 세척액 즉, 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물은 상기 생물세척장치(100)로 공급된다. 상기 생물세척장치(100)의 구성 및 동작은 상술한 도 1에 대한 설명과 동일하다.

상기 생물세척장치(100)로 공급된 생물계면활성제는 오염토양의 세척에 이용되며, 상기 생물세척장치(100)에 토양미생물이 함께 공급됨에 따라 생물세척장치(100) 내에서 토양미생물에 의한 추가적인 생물계면활성제 생성이 가능하며, 추가 생성된 생물계면활성제 역시 오염토양의 세척에 이용된다. 이 때, 토양미생물은 생물계면활성제에 의해 용해된 오염토양의 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장한다. 상기 토양미생물 배양장치(210)에서 토양미생물이 원심분리장치(220) 및 유분분리장치(230)로부터 회수된 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장하고, 이에 의해 원유 성분이 분해, 제거되는 것과 마찬가지로, 생물세척장치(100) 내에서도 토양미생물이 용해된 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장함에 따라 상기 생물세척장치(100) 내에서는 오염토양의 세척과 함께 원유의 일부가 분해, 제거된다.

또한, 상기 생물세척장치(100)는 베르누이 원리의 기반 하에 설계된 임펠러(130)를 통해 세척액에 공기가 공급되도록 함으로써 토양미생물의 생장을 보장하여 토양미생물에 의한 생물계면활성제의 지속적인 생성이 가능하다.

상기 원심분리장치(220)는 상기 생물세척장치(100)로부터 배출되는 오염토양과 세척액을 혼합물을 원심펌프(20) 등으로 공급받아 이를 원심력을 이용하여 고액분리하는 장치이다. 구체적으로, 상기 원심분리장치(220)는 오염토양 내에 잔존하는 생물계면활성제 성분 및 물리적으로 탈착 가능한 원유 성분을 오염토양으로부터 분리하는 역할을 한다. 상기 원심분리장치(220)로부터 분리된 원유 성분 및 생물계면활성제 성분은 상기 유분분리장치(230)로 이송되거나 상기 토양미생물 배양장치(210)의 배양조(211)로 곧바로 공급된다.

상기 유분분리장치(230)(oil separator)는 상기 원심분리장치(220)로부터 공급받은 원유 성분 및 생물계면활성제 성분으로부터 원유 성분을 분리하는 역할을 하며, 상기 유분분리장치(230)에 의해 분리된 원유 성분은 상기 토양미생물 배양장치(210)의 배양조(211)로 공급되고 분리된 생물계면활성제 성분은 상기 생물세척장치(100)로 공급된다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 대해 설명하였다. 이하에서는, 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

<실험예 1 : 임펠러 회전속도에 따른 압력수두 및 공기흡입량>

임펠러의 회전속도에 따라 임펠러에 작용하는 압력수두 및 임펠러를 통해 흡입되는 공기의 흡입량을 측정하였다.

임펠러의 전면개구공의 직경 8cm, 중앙개구통의 직경은 4cm, 후면개구공의 직경은 5cm로 설계하였으며, 회전축의 상단에는 0.5cm 직경의 공기흡입구를 구비시켰다. 이와 같은 구조의 임펠러를 0.7m 수위의 물에서 회전시킨 결과, 임펠러의 회전속도가 80rpm을 넘어서면서부터 임펠러의 중앙개구통에 작용하는 압력수두는 감소하고 임펠러의 중앙개구통을 통해 흡입되는 공기의 흡입량은 증가됨을 확인하였다(도 5 참조). 구체적으로, 회전속도 80rpm에서 압력수두는 -1.24m로 감압되고 공기흡입량은 0.6L/min이었고, 회전속도 120rpm 이상에서는 압력수두는 -3.3m로 감압되고 공기흡입량은 10L/min로 급격하게 증가됨을 확인할 수 있다.

<실험예 2 : 용존산소농도 특성>

깨끗한 수돗물, 헤모글로빈을 1차탄소원으로 투입한 토양미생물 배양액 각각에 임펠러를 설치하고 임펠러를 공기흡입량 10L/min에 해당되는 120rpm의 속도로 회전시킨 경우에서의 용존산소농도 증가특성 및 산소전달효율 특성을 살펴보았다.

도 6은 깨끗한 수돗물, 토양미생물 배양액 각각의 용존산소농도 증가특성을 나타낸 것이고, 도 7은 깨끗한 수돗물, 토양미생물 배양액 각각의 산소전달효율 특성을 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 용존산소농도 증가곡선 및 산소확산계수(K_L)를 이용하여 도 7의 산소전달효율을 계산하였다. 참고로, 도 6의 실험은 수온 25℃에서 실시하였고, 포화용존산소농도 C_s는 8.4mg/L이다.

도 7의 결과를 참조하면, 깨끗한 수돗물의 산소확산계수 K_LA는 0.198sec^-1, 토양미생물 배양액의 산소확산계수 K_aw는 0.194sec^-1로 매우 높은 산소확산계수를 나타내었으며, 임펠러에 의한 산소확산계수 보정인자

로 높은 산소전달능력이 있음을 확인하였다.

<실험예 3 : 세척 후 세척액의 표면장력 및 유화지수 특성>

0.1g 헤모글로빈이 용해된 1L의 50mM phosphate buffer 용액에 원유오염토양에서 추출한 토양미생물을 넣고 배양시켰다. 이어, 토양미생물이 배양된 배양액을 생물세척장치에 공급한 후, 배양액을 이용하여 오염토양을 세척하였다. 이 때, 임펠러의 회전속도는 120rpm로 유지시켰으며, 용존산소농도는 5mg/L로 조절하였다. 그런 다음, 원심분리장치(10000rpm, 20분간)를 통해 액체성분을 분리한 후 해당 액체의 표면장력 및 유화지수를 측정하였다. 비교를 위해, 세척액 대신 증류수를 이용하여 상기의 과정을 동일하게 실시하였다.

도 8은 생물세척장치에 의한 세척 후 세척액과 증류수 각각의 표면장력 및 유화지수 특성을 나타낸 것이고, 도 9는 생물세척장치에 의한 세척 후 세척액과 증류수 각각에 대한 사진이다.

도 8을 참조하면, 증류수의 표면장력은 74 dyne/cm, 세척액의 표면장력은 약 74 dyne/cm이었고, 원유 1mL에 해당되는 유화율은 증류수에서는 18.5%이고 생물계면활성제는 31.4%로 증류수 대비 1.7배 유화율이 증가되었다. 이 결과에 따라 배양된 미생물에서 생산되는 생물계면활성제에 의하여 유화율이 증가되고 있음을 확인할 수 있다.

<실험예 4 : 쿠웨이트 원유오염토양의 TPH 제거특성>

실험예 3과 동일한 조건으로 토양미생물을 배양한 후, 해당 배양액을 이용하여 4일간 생물세척장치를 통해 세척하였다. 이어, 세척 전후의 원유오염토양에 대해 GC-FID를 이용하여 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons)를 측정하였다.

도 10을 참조하면, 세척 전의 원유오염토양의 TPH 농도(도 10의 왼쪽 그림 참조)는 34,153mg/kg이고, 세척 후의 원유오염토양의 TPH 농도(도 10의 오른쪽 그림 참조)는 8,620mg/kg으로 약 75%의 TPH가 제거되었다. 이와 같은 결과를 통해, 오염토양에 강력하게 부착된 오염원유물질이 생물계면활성제에 의해 탈리됨과 함께 유화되어 생물학적 분해가 빠르게 진행됨을 알 수 있다.

10 : 오염토양 공급장치 20 : 원심펌프
100 : 생물세척장치 110 : 반응챔버
120 : 회전축 121 : 공기유입구
122 : 공기유로 123 : 임펠러 지지축
130 : 임펠러 131 : 전면개구통
132 : 중앙개구통 133 : 후면개구통
140 : 배플 150 : 스키머
210 : 토양미생물 배양장치 211 : 배양조
212 : 세척액 공급조 220 : 원심분리장치
230 : 유분분리장치 240 : 헤모글로빈 공급장치

Claims

토양미생물을 배양하여, 토양미생물에 의한 생물계면활성제 생성을 가능하게 하는 토양미생물 배양장치;
상기 토양미생물 배양장치로부터 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 공급받아, 상기 세척액을 이용하여 원유오염토양을 세척하는 생물세척장치;
상기 생물세척장치로부터 배출되는 오염토양과 세척액의 혼합물을 공급받아 이를 원심력을 이용하여 고액분리하여, 분리된 원유 성분 및 생물계면활성제 성분을 토양미생물 배양장치 또는 유분분리장치로 공급하는 원심분리장치;
상기 원심분리장치로부터 공급받은 원유 성분 및 생물계면활성제 성분으로부터 원유 성분을 분리하여, 분리된 원유 성분은 상기 토양미생물 배양장치로 공급하고 분리된 생물계면활성제 성분은 상기 생물세척장치로 공급하는 유분분리장치; 및
토양미생물의 탄소원 역할을 하는 헤모글로빈을 상기 토양미생물 배양장치에 공급하는 헤모글로빈 공급장치;를 포함하여 이루어지며,
상기 생물세척장치는,
세척액에 의해 원유오염토양이 세척되는 공간을 제공하는 반응챔버와, 상기 반응챔버 내에 구비되어 상기 세척액과 원유오염토양을 교반하는 교반장치를 포함하여 구성되며,
상기 교반장치는, 반응챔버의 수직방향으로 배치되는 회전축과, 상기 회전축의 일 지점에서 회전축의 회전방향을 따라 이격되어 배치된 복수의 임펠러를 포함하여 구성되며,
상기 임펠러는 내부 공간 및 양단이 개구되어 있으며,
상기 임펠러의 중간 부위의 직경은 임펠러의 전면개구공 및 후면개구공보다 작아, 임펠러를 통과하는 세척액의 속도는 반응챔버 내부의 세척액의 속도보다 커 세척액에 통과하는 임펠러 부위에서 감압 상태가 발생되어, 대기압 하의 외부 공기가 감압 상태의 임펠러로 흡입되어 세척액의 용존산소농도가 증가되는 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 1 항에 있어서, 토양미생물 배양장치는 배양조와 세척액 공급조로 구성되며,
상기 배양조는 배양액을 이용하여 토양미생물을 배양하며, 토양미생물의 배양과정에서 토양미생물에 의해 생물계면활성제가 생성되며,
상기 배양조에 상기 원심분리장치 및 유분분리장치로부터 회수된 원유 성분, 생물계면활성제 성분 및 배양액이 공급되는 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축의 상단 일측에 공기유입구가 구비됨과 함께 상기 회전축 내에는 공기유입구와 연결되는 공기유로가 구비되며, 회전축 내의 공기유로는 임펠러까지 연장되는 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 3 항에 있어서, 상기 임펠러는 전면개구통, 중앙개구통 및 후면개구통으로 이루어지며,
전면개구통, 중앙개구통, 후면개구통 각각은 양단이 개구됨과 함께 내부가 비어있는 형상을 이루며, 상기 전면개구통, 중앙개구통 및 후면개구통은 순차적으로 이웃하여 연결된 형태를 이루며,
상기 중앙개구통의 양단에 각각 구비되는 전면개구통과 후면개구통은 중앙개구통과의 연결지점에서 멀어질수록 직경이 확장되는 형태인 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 4 항에 있어서, 상기 임펠러의 전면개구공의 직경은 임펠러의 후면개구공의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 4 항에 있어서, 상기 회전축의 공기유로는 상기 임펠러의 중앙개구통까지 연장되며,
세척액은 임펠러의 전면개구통으로 유입되어 중앙개구통을 거쳐 후면개구통을 통해 배출되며,
세척액이 통과하는 중앙개구통 부위에서 감압 상태가 발생되어, 대기압과 중앙개구통 부위에 작용하는 압력의 차이에 의해 대기압 하의 외부 공기가 회전축의 공기유입구 및 공기유로를 거쳐 중앙개구통을 통해 감압 상태의 세척액에 공급되는 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반응챔버 내벽 상에 반응챔버의 수직 방향으로 구비되어 세척액과 오염토양의 접촉효율을 향상시키는 역할을 하는 복수의 배플이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반응챔버의 상부 일측에 세척액 상부로 떠오른 부유물 오염물질을 제거하기 위한 스키머(skimmer)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토양미생물은 원유 성분을 탄소원으로 이용하여 생장하며, 생장 과정에서 생물계면활성제를 생성하며,
상기 토양미생물은 Flavobacteriales, Burkholderiales, Pseudomonadales 중 어느 하나 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.