KR102173993B1 - In-Situ purifying apparatus for non-degradable organic contaminants in underground using dual packer and the method thereof - Google Patents

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권도현
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Abstract

The present invention relates to an in-situ purification apparatus capable of effectively purifying non-degradable organic pollutants not dissolved and differently distributed in the ground due to different specific gravity using a dual packer, and to an in-situ purification method using the same. The in-situ purification apparatus according to the present invention is inserted into a perforated hole formed in the underground of a polluted area to purify pollutants in the ground, and comprises: a dual packer having a plurality of injection portions formed vertically spaced apart in order to purify underground pollutants having different specific gravity by a hollow tube inserted into the perforated hole; and an injection device connected to the dual packer for supplying an oxidizing agent to the injection portions selected according to a distribution state of an unsaturated layer or a saturated layer of the pollutants.

Description

듀얼팩커를 이용한 지중 난분해성 유기 오염물질 원위치 정화장치 및 이를 이용한 원위치 정화방법{In-Situ purifying apparatus for non-degradable organic contaminants in underground using dual packer and the method thereof}In-situ purifying apparatus for non-degradable organic contaminants in underground using dual packer and the method thereof

본 발명은 지중의 오염물질을 정화하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용해되지 않고 비중이 달라 지중 내에 서로 다르게 분포되는 난(難)분해성 유기 오염물질을 듀얼팩커를 이용하여 효과적으로 정화할 수 있는 원위치 정화장치와 이를 이용한 원위치 정화방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for purifying contaminants in the ground, and more particularly, it is possible to effectively purify poorly decomposable organic contaminants that are not dissolved and are distributed differently in the ground by using a dual packer. It relates to an in-situ purification device and an in-situ purification method using the same.

유기 오염물질은 비수용성액체(NAPLs. Non Aqueous Phase Liquids) 형태로 토양층에 존재하며 토양 및 지하수를 동시에 오염시킨다. 유기 오염물질은 비교적 낮은 용해도와 지체된 이동 특성과 토양 내 잔류 포화상태로 인하여 지속적인 오염원으로 작용하며, 대기 중으로 휘발 시 수용체에 독성, 발암성, 생육장애, 기형 등을 유발하는 것으로 알려져 있어 정화가 필요하다.Organic pollutants exist in the soil layer in the form of non-aqueous phase liquids (NAPLs) and contaminate soil and groundwater at the same time. Organic pollutants act as a continuous pollutant due to their relatively low solubility, delayed mobility, and residual saturation in the soil, and when volatilized into the atmosphere, they are known to cause toxicity, carcinogenicity, growth disorders, deformities, etc. need.

이와 같은 유기 오염토양을 정화하는 방법으로 오염토양이나 지하수를 지상에서 이동하여 처리하는 탈위치 정화방법(Ex-Situ)과, 오염토양이나 지하수를 지중에서 정화 처리하는 원위치 정화방법(In-Situ)이 사용되고 있다. 탈위치 정화방법은 오염된 토양을 굴착한 후 정기적으로 뒤집어 공기를 공급하는 토양경작법, 굴착한 토양을 별도의 세척제를 세정하는 토양세척법 등이 있는데, 정화시간이 길어 비용이 많이 소요되고, 지중의 고정상(lmmobile phase)으로 존재하는 유기 오염물질을 완벽하게 제거하기 어렵다는 한계가 있다. As such a method of purifying organic contaminated soil, the out-of-site purification method (Ex-Situ), in which contaminated soil or groundwater is moved from the ground, and the in-situ purification method (In-Situ), is used to purify contaminated soil or groundwater from the ground. Is being used. Deposition purification methods include a soil cultivation method in which contaminated soil is excavated and then periodically turned over to supply air, and a soil washing method in which the excavated soil is washed with a separate cleaning agent. There is a limit in that it is difficult to completely remove organic pollutants present in the lmmobile phase of the ground.

원위치 정화방법은 오염물질을 진공 흡입하여 처리하는 토양 증기 추출법, 강제적으로 지중에 공기를 주입 혹은 추출시켜 토양 내 존재하는 미생물의 활성도를 높여 생물학적으로 오염물질을 분해시키는 생물학적 통기법, 산화제 등의 화학제를 주입하여 오염물질을 정화하는 화학처리법 등이 있다. The in-situ purification method is a soil vapor extraction method in which pollutants are sucked in a vacuum to treat them, a biological aeration method that biologically decomposes pollutants by increasing the activity of microorganisms present in the soil by forcibly injecting or extracting air into the ground, and chemical agents such as oxidizing agents. There are chemical treatment methods that purify pollutants by injecting them.

화학처리법의 예로, 대한민국 특허등록 제10-1410905호의 "불포화층 잔류상 오염물질 제거 시스템 및 그 방법", 특허등록 제10-1671753호의 "지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템"이 개시되어 있다. As an example of chemical treatment, Korean Patent Registration No. 10-1410905 "Unsaturated Layer Residual Pollutants Removal System and Method", Patent Registration No. 10-1671753 "Soil Cleaning, Chemical Oxidation and Extraction of Underground Pollutants" System" is disclosed.

상기 특허등록 제10-1410905호는 지중의 천공홀에 중공파이프인 주입정을 설치하고, 주입정 내부로 세정제를 공급하여 불포화층(USZ)에 축적된 유기 오염물질을 화학 반응시켜 제거하고 있다. 하지만, 이와 같은 장치는 불포화층(USZ)에 존재하는 오염물질을 제거할 수 있을 뿐, 지중 내 다양한 오염상황에 적용하기에는 한계가 있다. In the patent registration No. 10-1410905, an injection well, which is a hollow pipe, is installed in a hole in the ground, and a cleaning agent is supplied into the injection well to remove organic pollutants accumulated in the unsaturated layer USZ by chemical reaction. However, such an apparatus can only remove contaminants present in the unsaturated layer (USZ), and there is a limitation in applying it to various contamination situations in the ground.

즉, 지중 내에서 용해되지 않는 유기 오염물질인 비수용성액체(NAPLs)는 물보다 비중이 작은 LNAPLs(Light light non-aqueous phase liquids), 물보다 비중이 큰 DNAPLs(Dense dense non-aqueous phase liquids) 등이 불포화층(USZ)과 포화층(SZ)에 걸쳐 다양한 심도에 분포함에 따라 지중 오염상태에 알맞은 정화가 필요하다.That is, non-aqueous liquids (NAPLs), which are organic pollutants that do not dissolve in the ground, are light light non-aqueous phase liquids (LNAPLs) that have a lower specific gravity than water, and DNAPLs (Dense dense non-aqueous phase liquids) that have a higher specific gravity than water. As the light is distributed in various depths across the unsaturated layer (USZ) and the saturated layer (SZ), it is necessary to purify the soil suitable for the soil condition.

또한, 상기 특허등록 제10-1671753호는 지중에 설치된 주입정으로 과망간산, 과산화수소, 오존과 같은 산화제를 공급하여 지중에 존재하는 유기 오염물질을 이산화탄소와 물로 분해 제거한다. 하지만, 상기 특허기술에서 산화제로 사용하는 과망간산은 유기 오염물질과의 반응성이 낮고, 과산화수소는 토양 내에서는 쉽게 분해됨으로써 토양 깊숙이 침투되기 어려우며, 오존은 물에 대한 용해도가 낮아, 지중 오염물질을 완전하게 분해 제거하는데 한계가 있다. In addition, Patent Registration No. 10-1671753 supplies oxidizing agents such as permanganic acid, hydrogen peroxide, and ozone to an injection well installed in the ground to decompose and remove organic pollutants existing in the ground into carbon dioxide and water. However, permanganic acid used as an oxidizing agent in the above patented technology has low reactivity with organic pollutants, hydrogen peroxide is easily decomposed in the soil, making it difficult to penetrate deep into the soil, and ozone has low solubility in water, thus completely eliminating soil pollutants. There is a limit to decomposition and removal.

대한민국 특허등록공보 제10-1410905호(불포화대 잔류상 오염물질 제거 시스템 및 그 방법)Korean Patent Registration Publication No. 10-1410905 (System and method for removing contaminants in the unsaturated zone) 대한민국 특허등록 제10-1671753호 (발명의 명칭: 지중 오염물질의 토양세정, 화학적 산화 및 추출에 의한 지중정화시스템)Korean Patent Registration No. 10-1671753 (Title of invention: Underground purification system by soil cleaning, chemical oxidation and extraction of underground pollutants)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명은 비중이 다른 난(難)분해성 유기 오염물질의 지중 내 분포상황에 따라 오염물질을 효과적으로 정화할 수 있고, 정화 시 기존 산화제가 가지고 있는 단점을 개선하여 오염물질의 제거효율을 향상할 수 있는 원위치 정화장치와 이를 이용한 원위치 정화방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve such a problem, and the present invention can effectively purify contaminants according to the distribution of poorly decomposable organic contaminants with different specific gravity in the ground. It is an object of the present invention to provide an in-situ purification apparatus capable of improving the efficiency of removing pollutants by improving the disadvantages that exist and a method for in-situ purification using the same.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 오염지역의 지중에 형성된 천공홀에 삽입되어 지중의 오염물질을 정화하는 원위치 정화장치로, 천공홀에 삽입되는 중공의 관체로, 비중이 서로 다른 지중 오염물질을 정화하기 위하여 수직 방향으로 이격되게 복수의 분사부가 형성되는 듀얼팩커와, 듀얼팩커에 연결되어 오염물질의 불포화층 또는 포화층의 분포상태에 따라 선택되는 상기 분사부로 산화제를 공급하는 주입장치를 구비한다. In order to solve the above problem, the present invention is an in-place purification device inserted into a hole formed in the underground of a contaminated area to purify the underground contaminants, with a hollow tube inserted into the hole, and underground contaminants having different specific gravity And a dual packer having a plurality of spraying portions spaced apart in a vertical direction to purify the liquid, and an injection device connected to the dual packer to supply an oxidizing agent to the spraying portion selected according to the distribution state of the unsaturated or saturated layer of pollutants. do.

또한 본 발명의 다른 측면에 따른 원위치 정화방법은 오염지역의 지중에 형성된 천공홀에 삽입되어 지중의 오염물질을 정화하는 원위치 정화방법으로, 수직 방향으로 이격되게 복수의 분사부가 형성되는 듀얼팩커를 천공홀에 삽입하는 단계와, 물보다 비중이 작은 오염물질인 LNAPLs와, 물보다 비중이 큰 오염물질인 DNAPLs의 불포화층 또는 포화층의 분포상태에 따라 선택되는 분사부로 산화제를 공급하는 단계를 구비한다. In addition, the in-situ purification method according to another aspect of the present invention is an in-situ purification method that is inserted into a hole formed in the underground of a contaminated area to purify contaminants in the ground, and a dual packer having a plurality of injection parts spaced apart in a vertical direction is drilled. Inserting the hole into the hole, and supplying an oxidizing agent to an injection part selected according to the distribution of the unsaturated or saturated layer of LNAPLs, a contaminant having a specific gravity less than water, and DNAPLs, a contaminant having a greater specific gravity than water. .

본 발명에 따르면, 비중의 차이로 인하여 서로 다른 심도로 분포되는 유기 오염물질의 지중 내 분포상황에 따라 서로 다른 심도에 산화제를 동시 또는 선택적으로 주입할 수 있어 지중 오염상황에 따라 지중을 정화할 수 있고, 또한 산화제와 첨가제가 분사되는 심도와 다른 심도에 가압수 또는 공기를 분사함으로써 지중 내 오염물질을 수직방향으로 이동시킬 수 있어 오염물질을 효과적으로 정화할 수 있으며, 과황산염인 산화제에 인산염 등의 첨가제를 선택적으로 공급함으로써 오염물질의 제거효율을 향상할 수 있다.According to the present invention, due to the difference in specific gravity, the oxidizing agent can be simultaneously or selectively injected at different depths according to the distribution of organic pollutants in the ground at different depths, thereby purifying the ground according to the underground contamination situation. In addition, by spraying pressurized water or air at a depth different from the depth at which the oxidizing agent and additive are sprayed, contaminants in the ground can be moved vertically, thus effectively purifying the contaminants. By selectively supplying additives, it is possible to improve the efficiency of removing pollutants.

도 1은 본 발명에 따른 원위치 정화장치의 전체 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 정화장치에 구비된 듀얼팩커의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 듀얼팩커와 연결되는 주입장치의 구성도이다.
도 4는 지중 오염물질의 분포상황에 따른 듀얼팩커의 설치상태를 도시한 도면이다. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an in-place purification apparatus according to the present invention.
2 is a perspective view of a dual packer provided in the purification apparatus of the present invention.
3 is a block diagram of an injection device connected to a dual packer according to the present invention.
Figure 4 is a view showing the installation state of the dual packer according to the distribution of pollutants in the ground.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.This embodiment is provided to more completely describe the present invention to those with average knowledge in the art, and the shape of the element, the size of the element, the spacing between the elements, etc. in the drawings emphasize a more clear description. For this reason, it can be exaggerated or reduced.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "구비하는", “결합되어”, “고정되어”등이 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 결합 및 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the embodiment, if a component is described as "equipped", "combined", "fixed" to another component, it is directly provided, coupled, and fixed to the other component. There may be, but it should be understood that other components may exist in the middle.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In addition, when it is determined that the technical features of the present invention may be unnecessarily obscure as matters already obvious to those skilled in the art, such as known functions or known configurations related in principle in describing the embodiments, the detailed The explanation will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 원위치 정화장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 원위치 정화장치는 지중에 형성된 천공홀(H)에 삽입되는 듀얼팩커(100)와, 듀얼팩커(100)에 연결되어 지중 오염물질을 정화하도록 유체를 공급하는 주입장치(200)를 포함하여 이루어진다.1 is a perspective view showing the overall configuration of an in-place purification apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 1, the in-situ purification apparatus of the present invention includes a dual packer 100 inserted into a perforated hole H formed in the ground, and an injection that is connected to the dual packer 100 to supply fluid to purify the underground contaminants. It comprises a device 200.

본 발명의 듀얼팩커(100)는 도 1에 도시되는 바와 같이 내부공간을 가지는 소정길이를 가지는 관체로 이루어져, 지상에서 오염된 심도까지 수직으로 형성된 천공홀(H) 내부로 삽입 설치되어, 서로 다른 심도에 복수 유체를 동시 또는 선택적으로 분사할 수 있다.The dual packer 100 of the present invention is made of a tube body having a predetermined length having an internal space as shown in FIG. 1, and is inserted and installed into a perforated hole H vertically formed from the ground to a contaminated depth. Multiple fluids can be simultaneously or selectively sprayed in the depth.

이와 같은 듀얼팩커(100)의 사시도가 도 2에 도시되어 있는데, 듀얼팩커(100)는 천공홀(H) 내부에 삽입되어 서로 다른 심도에 유체를 분사하도록 수직 방향으로 이격되는 한　쌍의 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)가 형성되는 팩커 관체, 상기 팩커 관체에 구비되어 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)를 구획하는 밀폐수단(130), 및 상기 팩커 관체에 다단으로 연결되어 오염된 심도에 따라 삽입 길이를 조절할 수 있는 연장 케이싱(140)을 구비한다. A perspective view of such a dual packer 100 is shown in FIG. 2, wherein the dual packer 100 is inserted into the perforation hole H and is spaced in a vertical direction so as to spray fluid at different depths. A packer tube body in which the spraying unit 110 and the second spraying section 120 are formed, a sealing means 130 provided in the packer tube and partitioning the first spraying section 110 and the second spraying section 120, and It is provided with an extension casing 140 that is connected to the packer tube in multiple stages to adjust the insertion length according to the contaminated depth.

제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)에는 각각 제1 분사구(110a)와 제2 분사구(120a)가 형성되어, 지중 내 서로 다른 심도에 분포되어 있는 LNAPLs과 DNAPLs을 분해 제거하도록 산화제와 첨가제를 분사한다. 이때. 지중의 LNAPLs과 DNAPLs 분포상황에 따라 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120) 중 어느 하나 또는 모두에 분사될 수 있으며, 산화제 단독으로 분사될 수도 있고 첨가제가 함께 분사될 수도 있다. 또한, 제2 분사부(120)는 지중 내부를 교란하도록 공기 또는 가압수를 분사할 수 있는데, 분사된 공기 또는 가압수는 분사되는 포화층(SZ)에서 상승흐름을 발생시켜 오염물질인 LNAPLs을 불포화층(USZ)으로 상승 이동시킬 수 있다. The first injection unit 110 and the second injection unit 120 are each formed with a first injection hole 110a and a second injection hole 120a to decompose and remove LNAPLs and DNAPLs distributed at different depths in the ground. Spray oxidizer and additives. At this time. Depending on the distribution of LNAPLs and DNAPLs in the ground, either or both of the first injection unit 110 and the second injection unit 120 may be injected, and the oxidizing agent may be injected alone or additives may be injected together. In addition, the second injection unit 120 may inject air or pressurized water to disturb the inside of the ground, and the injected air or pressurized water generates an upward flow in the sprayed saturated layer (SZ) to eliminate LNAPLs, which are pollutants. It can be moved upward to the unsaturated layer (USZ).

이로 인하여, 후술하는 바와 같이 불포화층(USZ)으로 분사되는 산화제와 첨가제에 의하여 불포화층(USZ)의 LNAPLs은 물론, 포화층(SZ)으로 낙하한 LNAPLs도 함께 제거할 수 있다. 또한, 불포화층(USZ)으로 분사되는 산화제와 첨가제가 포화층(SZ)으로 낙하가 억제되어 불포화층(USZ)내에 잔존함에 따라 오염물질의 저감 효율도 향상된다. As a result, as described later, not only LNAPLs of the unsaturated layer USZ but also LNAPLs falling into the saturated layer SZ can be removed by the oxidizing agent and additives sprayed into the unsaturated layer USZ. In addition, the oxidizing agent and additives sprayed into the unsaturated layer USZ are suppressed from falling into the saturated layer SZ and remain in the unsaturated layer USZ, thereby improving the efficiency of reducing pollutants.

이를 위하여, 주입장치(200)로부터 주입되는 산화제와 첨가제를 이송하도록 길이방향으로 연장되는 제1 주입관(111)이 제1 분사부(110)에 연결되고, 주입장치(200)로부터 산화제와 첨가제 그리고 공기 또는 가압수를 선택적으로 공급하도록 길이방향으로 연장되는 제2 주입관(112)이 제2 분사부(120)에 연결된다. To this end, the first injection pipe 111 extending in the longitudinal direction to transfer the oxidizing agent and the additive injected from the injection device 200 is connected to the first injection unit 110, and the oxidizing agent and the additive from the injection device 200 In addition, a second injection pipe 112 extending in the longitudinal direction to selectively supply air or pressurized water is connected to the second injection unit 120.

밀폐수단(130)은 제1 분사부(110)의 상부 및 하부에 이격되어 한 쌍으로 구비되어 지상에서 주입되는 공기에 의해 팽창하는 팽창튜브(131), 팽창튜브(131)의 양단을 고정하는 팽창튜브 고정부(132), 및 팽창튜브 고정부(132)에 결합되어 팽창튜브(131)를 팩커 관체와 수직방향으로 연결하는 팽창튜브 연결플랜지(133)로 이루어져, 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)를 구획한다. 팽창튜브(131)에는 튜브공기 주입관(113)이 연결되며, 이로부터 주입장치(200)의 에어 컴프레셔로부터 공기가 주입되어 튜브(31)가 수평방향으로 팽창된다. 팽창된 튜브(131)는 천공홀(H)을 밀폐하고 이에 의해 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)가 분리 구획됨으로써, 이들로부터 분사되는 유체는 수평방향으로 효과적으로 침투될 수 있다. 그리고, 연장 케이싱(140)은 중공이 형성되어 양단에는 나사가 형성되는 관체로, 팩커 관체의 상단에 연속적으로 다단 연결함으로써 천공홀(H)의 깊이에 따라 삽입 길이를 조절할 수 있다. The sealing means 130 is spaced apart from the upper and lower portions of the first injection unit 110 and provided in a pair to fix both ends of the expansion tube 131 and the expansion tube 131 that expand by air injected from the ground. The expansion tube fixing part 132 and the expansion tube connection flange 133 coupled to the expansion tube fixing part 132 to connect the expansion tube 131 to the packer tube in a vertical direction, the first injection part 110 And the second injection unit 120 are divided. The tube air injection pipe 113 is connected to the expansion tube 131, from which air is injected from the air compressor of the injection device 200 to expand the tube 31 in the horizontal direction. The expanded tube 131 seals the perforated hole H, thereby separating the first injection unit 110 and the second injection unit 120, so that the fluid injected therefrom can effectively penetrate in the horizontal direction. have. In addition, the extension casing 140 is a tube body in which a hollow is formed and screws are formed at both ends, and the insertion length can be adjusted according to the depth of the perforated hole H by continuously connecting multiple stages to the upper end of the packer tube.

주입장치(200)는 지상에 설치되어 듀얼팩커(100)로 산화제와 첨가제 그리고 공기 또는 가압수를 공급하는 장치로, 도 1에 도시된 바와 같이 이동이 용이하도록 차량(300)에 장착되어 있다. The injection device 200 is a device installed on the ground to supply an oxidizing agent, an additive, and air or pressurized water to the dual packer 100, and is mounted on the vehicle 300 to facilitate movement as shown in FIG. 1.

도 3은 주입장치(200)의 구성을 도시한 도면으로, 주입장치(200)는 서로 다른 산화제와 첨가제를 분리하여 저장하는 저장탱크(201, 202), 저장탱크(201, 202)에 연결되어 산화제와 첨가제를 듀얼팩커(100)로 공급하는 주입펌프(203), 오염물질을 부상시키거나 또는 팽창튜브(131)를 팽창시키도록 공기를 듀얼팩커(100)로 공급하는 에어 컴프레셔(204)를 구비한다. 3 is a view showing the configuration of the injection device 200, the injection device 200 is connected to the storage tanks 201 and 202 and storage tanks 201 and 202 that separate and store different oxidizing agents and additives. An injection pump 203 that supplies oxidant and additives to the dual packer 100, an air compressor 204 that supplies air to the dual packer 100 to float contaminants or expand the expansion tube 131. Equipped.

저장탱크(201, 202)에는 산화제와 첨가제가 분리되어 저장되는 탱크로, 저장되는 산화제는 지중 오염물질의 오염정도에 따라 단독으로 공급되거나 첨가제와 함께 공급된다. 도 1,3에서는 산화제와 첨가제가 각각의 저장탱크(201, 202)에 저장된 예를 도시하였으나, 하나의 저장탱크 내에 밀폐 구획되어 저장될 수도 있다. 또한, 산화제와 첨가제는 저장탱크(201)에서 혼합되어 제1 분사부(110)로 함께 분사되거나, 별도의 저장탱크(201, 202)에 저장되어 듀얼팩커(100)의 이송관로를 통하여 제1 분사부(110)로 공급되어 별도로 분사될 수도 있다. The storage tanks 201 and 202 are tanks in which an oxidizing agent and an additive are separated and stored, and the stored oxidizing agent is supplied alone or together with an additive depending on the degree of contamination of the underground pollutants. 1 and 3 illustrate an example in which an oxidizing agent and an additive are stored in each of the storage tanks 201 and 202, however, they may be sealed and stored in a single storage tank. In addition, the oxidizing agent and the additive are mixed in the storage tank 201 and sprayed together to the first injection unit 110, or are stored in separate storage tanks 201 and 202, and the first through the transfer pipe of the dual packer 100. It may be supplied to the injection unit 110 and separately injected.

산화제와 첨가제는 유류계 탄화수소(BTEX, TPH)와 같이 물보다 비중이 작은 LNAPLs나 염소계 유기용매(PCE, TCE)와 같이 물보다 비중이 큰 DNAPLs을 분해하여 제거하도록 오염된 심도에 주입된다. 산화제로는 LNAPLs과 DNAPLs을 산화시켜 분해할 수 있는 과황산염(Persulfate)이 사용될 수 있는데, 과황산염으로 과산화이중황산염(Peroxydisulfate, PDS)이 사용된다. 그리고, 첨가제로는 인산염(Phosphate), 피로인산염(Diphosphate), 트리폴리인산염(Tri- polyphosphate), 하이드록실아민(Hydroxylamine), 철염(Iron salt) 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 이와 같은 첨가제는 토양성분과 첨가제가 착화물을 형성하여 산화제의 자분해가 일어나지 않도록 방지하며, 오염물질을 분해할 수 있는 과황산염 라디칼(SO4 ㆍ-)을 지속적으로 발생시킨다. Oxidizing agents and additives are injected into the contaminated depth to decompose and remove LNAPLs having a specific gravity less than water such as oil-based hydrocarbons (BTEX, TPH) or DNAPLs having a specific gravity greater than water such as chlorine-based organic solvents (PCE, TCE). As the oxidizing agent, persulfate, which can be decomposed by oxidizing LNAPLs and DNAPLs, can be used, and peroxydisulfate (PDS) is used as the persulfate. In addition, as an additive, any one of phosphate, pyrophosphate, tri-polyphosphate, hydroxylamine, and iron salt may be used. Such additives prevent self-decomposition of oxidizing agents by forming complexes between soil components and additives, and continuously generate persulfate radicals (SO 4 ㆍ- ) that can decompose pollutants.

여기서, DNAPLs의 정화시, 환원제인 나노 영가철(NZVI. Nanoscale ZeroValent Iron)가 더 첨가될 수도 있는데, 나노 영가철은 높은 환원력을 가지는 영가철이 나노입자 형태로 이루어져 넓은 비표면적으로 인하여 오염물질 분해반응을 높여 트리클로로에틸렌(Trichloroethylene; TCE), 테트라클로로에틸렌(Tetrachloroethylene; PCE) 등을 효과적으로 분해할 수 있다. Here, when purifying DNAPLs, a reducing agent, Nanoscale ZeroValent Iron (NZVI) may be further added.Nanovalent iron has a high reducing power in the form of nanoparticles, resulting in a contaminant decomposition reaction due to its large specific surface area. It can effectively decompose trichloroethylene (TCE), tetrachloroethylene (PCE), etc.

주입장치(200)는 연결된 듀얼팩커(100)의 제1 주입관(111)과 제2 주입관(112)으로 산화제 또는 산화제와 함께 첨가제를 공급한다. 주입장치(200)는 산화제에 첨가제를 선택적으로 공급하도록 제1 주입관(111)과 제2 주입관(112)에 연결되는 첨가제 유로(205)를 개폐하는 첨가제 선택밸브(206)가 마련된다. 이와 같은 산화제와 첨가제는 제1 주입관(111)과 제2 주입관(112)를 통해 각각 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)로 공급되는데, 여기서 제2 주입관(112)에 연결되는 산화제 유로(207)와 공기 유로(208)에는 각각 산화제 선택밸브(209)와 공기 선택밸브(210)가 구비된다. 이와 같은 산화제 선택밸브(209)와 공기 선택밸브(210)를 개폐하여 제2 주입관(112)으로 주입되는 유체를 선택할 수 있는데, 제2 주입관(112)으로 공기가 주입되면 전술한 바와 같이 오염된 심도에 존재하는 오염물질을 상승시킬 수 있다. 여기서, 오염물질을 부상시키도록 공기 이외에 제2 분사관(112)로 가압수가 공급될 수 있는데, 이를 위하여 주입장치(200)는 가압수를 공급하기 위한 일련의 장치, 즉, 가압수 저장탱크와, 상기 가압수 저장탱크에 저장된 가압수를 제2 주입관(112)으로 공급하는 가압수 펌프를 구비할 수도 있다. 그리고, 주입장치(200)의 에어 컴프레셔(204)는 튜브공기 주입관(113)으로 공기를 주입하여 팽창튜브(131)를 팽창시킨다. The injection device 200 supplies an oxidizing agent or an additive together with the oxidizing agent to the first injection pipe 111 and the second injection pipe 112 of the connected dual packer 100. The injection device 200 is provided with an additive selection valve 206 for opening and closing the additive flow path 205 connected to the first injection pipe 111 and the second injection pipe 112 so as to selectively supply an additive to the oxidizing agent. The oxidizing agent and the additive are supplied to the first injection unit 110 and the second injection unit 120 through the first injection pipe 111 and the second injection pipe 112, respectively, where the second injection pipe 112 An oxidizing agent selection valve 209 and an air selection valve 210 are provided in the oxidizing agent flow path 207 and the air flow path 208 connected to ). The oxidizing agent selection valve 209 and the air selection valve 210 may be opened and closed to select a fluid injected into the second injection pipe 112. When air is injected into the second injection pipe 112, as described above. Contaminants present in the contaminated depth can be raised. Here, pressurized water may be supplied to the second injection pipe 112 in addition to air so as to float pollutants. For this purpose, the injection device 200 includes a series of devices for supplying pressurized water, that is, a pressurized water storage tank and , A pressurized water pump for supplying pressurized water stored in the pressurized water storage tank to the second injection pipe 112 may be provided. In addition, the air compressor 204 of the injection device 200 injects air into the tube air injection pipe 113 to inflate the expansion tube 131.

이와 같이 주입장치(200)는 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)로 산화제 또는 산화제와 첨가제를 함께 주입하는 것을 선택할 수 있으며, 또한 제2 분사부(120)로는 산화제 대신 공기 주입여부도 선택할 수 있어 후술하는 바와 같이 지중 오염물질의 오염상황에 따른 다양한 주입이 가능하다. In this way, the injection device 200 may select to inject an oxidizing agent or an oxidizing agent and an additive into the first injection unit 110 and the second injection unit 120 together, and the second injection unit 120 may use air instead of the oxidizing agent. Since the injection or not can be selected, various injections are possible according to the contamination situation of the underground contaminants, as described later.

이상과 같이 이루어지는 원위치 정화장치를 이용하여 지중의 유기 오염물질을 정화하는 방법을 이하 설명한다. A method of purifying organic pollutants in the ground using the in-situ purification apparatus configured as described above will be described below.

먼저 지중 내 LNAPLs와 DNAPLs의 오염상태를 측정하여 불포화층(USZ)과 포화층(SZ)에서의 분포상태와 오염정도를 파악한 후, 주입되는 산화제와 첨가제의 유량 및 주입속도를 결정한다. 그런 다음, 오염지역의 지반을 천공하여 형성된 천공홀(H)에 듀얼팩커(100)를 삽입한 후, 지상의 주입장치(200)와 듀얼팩커(100)를 연결한다. 이때, 삽입깊이에 따라 듀얼팩커(100)는 연장 케이싱(140)으로 연장되며, 지중 내 오염물질의 분포상황에 따라 서로 다른 깊이로 설치한다. First, the contamination status of LNAPLs and DNAPLs in the ground is measured to determine the distribution status and degree of contamination in the unsaturated layer (USZ) and saturated layer (SZ), and then the flow rate and injection rate of the oxidizing agent and additives to be injected are determined. Then, after inserting the dual packer 100 into the perforation hole H formed by drilling the ground of the contaminated area, the injection device 200 and the dual packer 100 on the ground are connected. At this time, the dual packer 100 extends to the extension casing 140 according to the insertion depth, and is installed at different depths according to the distribution of pollutants in the ground.

지중 오염물질의 분포상황에 따른 듀얼팩커(100)의 설치상태가 도 4에 도시되어 있다. 도 4(a)는 물보다 비중이 낮은 오염물질(LNAPLs)에 의해 불포화층(USZ)과 포화층(UZ)이 오염된 경우로, 불포화층(USZ)의 일부 오염물질(LNAPLs)이 중력에 의해 불포화층(USZ)의 표면으로 낙하하여 불포화층(USZ)과 포화층(SZ)이 모두 오염된 경우이다. 이 경우는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1 분사부(110)를 불포화층(USZ)에 설치하고, 제2 분사부(120)를 불포화층(USZ)과의 경계면(B)에 실질적으로 근접한 포화층(SZ)의 상부에 설치한다. 4 shows the installation state of the dual packer 100 according to the distribution of pollutants in the ground. 4(a) is a case where the unsaturated layer (USZ) and the saturated layer (UZ) are contaminated by contaminants (LNAPLs) having a lower specific gravity than water, and some contaminants (LNAPLs) of the unsaturated layer (USZ) are caused by gravity. As a result, it falls to the surface of the unsaturated layer USZ, and both the unsaturated layer USZ and the saturated layer SZ are contaminated. In this case, as shown in Fig. 4(a), the first injection unit 110 is installed on the unsaturated layer USZ, and the second injection unit 120 is placed at the interface B with the unsaturated layer USZ. It is installed on the top of the saturated layer SZ substantially close to the.

그리고, 연결된 주입장치(200)의 에어 컴프레셔(204)로 공기를 주입하여 듀얼팩커(100)의 한 쌍의 팽창튜브(131)를 수평방향으로 팽창시켜 제1 분사부(110)와 제2 분사부(120)를 고정시킨다. 그런 다음, 지상의 저장탱크(201, 202)에 저장된 산화제와 첨가제를 제1 분사부(110)로 공급하여 분사시키고, 에어 컴프레셔(204)를 이용하여 공기를 제2 분사부(120)로 공급하여 분사시킨다. 이때, 오염물질의 오염상황에 따라 첨가제 선택밸브(205)를 제어하여 제1 분사부(110)에 산화제와 함께 첨가제를 선택적으로 공급한다. In addition, air is injected into the air compressor 204 of the connected injection device 200 to expand the pair of expansion tubes 131 of the dual packer 100 in the horizontal direction, so that the first injection unit 110 and the second component Fix the thread 120. Then, the oxidizing agent and additive stored in the above-ground storage tanks 201 and 202 are supplied to the first injection unit 110 and injected, and air is supplied to the second injection unit 120 using an air compressor 204 And spray. At this time, the additive selection valve 205 is controlled according to the contamination situation of the pollutant to selectively supply the additive together with the oxidizing agent to the first injection unit 110.

이와 같이 제1 분사부(110)로 산화제가, 제2 분사구(120)로 공기가 주입되면, 공기에 의해 오염물질이 잔존하는 포화층(SZ)이 교란되어 오염물질(LNAPLs)이 상부의 불포화층(USZ)으로 이동하고, 불포화층(USZ)으로 분사되는 산화제와 선택적으로 주입되는 첨가제에 의해 불포화층(USZ)에 잔존하는 오염물질(LNAPLs)은 물론, 포화층(SZ)으로부터 이동한 오염물질(LNAPLs)도 함께 제거할 수 있어, 불포화층(USZ)과 포화층(UZ)의 오염물질(LNAPLs)이 동시에 제거된다. In this way, when the oxidizing agent is injected into the first injection unit 110 and air through the second injection port 120, the saturated layer (SZ) in which contaminants remain is disturbed by the air, causing the contaminants (LNAPLs) to become unsaturated. Pollutants (LNAPLs) remaining in the unsaturated layer (USZ) by the oxidizing agent and selectively injected additives that move to the layer (USZ) and are injected into the unsaturated layer (USZ), as well as the contamination that moves from the saturated layer (SZ) Substances (LNAPLs) can also be removed, and contaminants (LNAPLs) of the unsaturated layer (USZ) and the saturated layer (UZ) are simultaneously removed.

그리고, 다른 경우로 도 4(b)는 포화층(SZ)이 존재하지 않는 오염지역에서 오염물질(LNAPLs)에 의해 불포화층(USZ)이 오염된 경우로, 도 4(b)에 도시되는 바와 같이 오염된 불포화층(USZ)에 제1 분사부(110)를 설치하여 산화제와 선택적으로 주입되는 첨가제를 제1 분사부(110)로 분사시켜 불포화층(USZ)의 오염물질을 제거할 수 있다.In another case, FIG. 4(b) is a case where the unsaturated layer USZ is contaminated by pollutants (LNAPLs) in a contaminated area where the saturated layer SZ does not exist, as shown in FIG. 4(b). By installing the first injection unit 110 in the contaminated unsaturated layer USZ, an oxidizing agent and an additive selectively injected are sprayed to the first injection unit 110 to remove contaminants from the unsaturated layer USZ. .

또 다른 경우로, 도 4(c)는 물보다 비중이 큰 오염물질(DNAPLs)에 의해 포화층(SZ)만 오염된 경우로, 도 4(c)에 도시되는 바와 같이 오염된 포화층(SZ)에 제2 분사부(120)를 설치하고, 포화층(SZ)과의 경계면(B)에 실질적으로 근접한 불포화층(USZ)의 하부에 제1 분사부(110)를 설치한다. 그런 다음, 제1 분사부(110) 및 제2 분사부(120)로 산화제와 선택적으로 주입되는 첨가제를 분사시키면, 제2 분사부(120)로 분사되는 산화제와 첨가제는 포화층(SZ)으로 주입되고, 제1 분사부(110)로 분사되는 산화제와 첨가제는 포화층(SZ)으로 낙하하여 포화층(SZ)의 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있다.In another case, FIG. 4(c) is a case where only the saturated layer (SZ) is contaminated by contaminants (DNAPLs) having a higher specific gravity than water, and as shown in FIG. 4(c), the contaminated saturated layer (SZ) ), and the first injection unit 110 is installed under the unsaturated layer USZ substantially close to the interface B with the saturated layer SZ. Then, when the oxidizing agent and the additive selectively injected into the first injection unit 110 and the second injection unit 120 are injected, the oxidizing agent and the additive injected to the second injection unit 120 are converted to the saturated layer SZ. The oxidizing agent and the additive injected and injected into the first injection unit 110 may fall into the saturated layer SZ, thereby effectively removing contaminants from the saturated layer SZ.

따라서, 본 발명은 비중의 차이로 인하여 서로 다른 심도로 분포되는 유기 오염물질의 지중 내 분포상황에 따라 서로 다른 심도에 산화제를 동시 또는 선택적으로 주입할 수 있어 지중 오염상황에 따라 지중을 정화할 수 있다. Therefore, the present invention can simultaneously or selectively inject an oxidizing agent at different depths according to the distribution of organic pollutants distributed at different depths in the ground due to the difference in specific gravity, thereby purifying the ground according to the underground contamination situation. have.

또한 산화제와 첨가제가 분사되는 심도와 다른 심도에 가압수 또는 공기를 분사함으로써 지중 내 오염물질을 수직방향으로 이동시킬 수 있어 오염물질을 효과적으로 정화할 수 있으며, 과황산염인 산화제에 인산염 등의 첨가제를 선택적으로 공급함으로써 오염물질의 제거효율을 향상할 수 있다.In addition, by spraying pressurized water or air at a depth different from the depth at which the oxidizing agent and additives are sprayed, contaminants in the ground can be moved vertically, effectively purifying the contaminants. Additives such as phosphates are added to the persulfate oxidizing agent. By selectively supplying, the efficiency of removing pollutants can be improved.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention described above is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such variations or modifications will have to belong to the claims of the present invention.

100 : 듀얼팩커 110 : 제1 분사부
110a: 제1 분사구 111 : 제1 주입관
112 : 제2 주입관 113 : 튜브공기 주입관
120 : 제2 분사부 120a: 제2 분사구
130 : 밀폐수단 131 : 팽창튜브
132 : 팽창튜브 고정부 133 : 팽창튜브 연결플랜지
140 : 연장 케이싱 200 : 주입장치
201 : 산화제 저장탱크 202 : 첨가제 저장탱크
203 : 주입펌프 204 : 에어 컴프레셔
205 : 첨가제 유로 206 : 첨가제 선택밸브
207 : 산화제 유로 208 : 공기 유로
209 : 산화제 선택밸브 210 : 공기 선택밸브
300 : 차량 H : 천공홀
SZ : 포화층 USZ : 불포화층
B : 경계면 100: dual packer 110: first injection unit
110a: first injection port 111: first injection pipe
112: second injection pipe 113: tube air injection pipe
120: second injection unit 120a: second injection port
130: sealing means 131: expansion tube
132: expansion tube fixing part 133: expansion tube connection flange
140: extension casing 200: injection device
201: oxidant storage tank 202: additive storage tank
203: injection pump 204: air compressor
205: additive flow path 206: additive selection valve
207: oxidant flow path 208: air flow path
209: oxidant selection valve 210: air selection valve
300: vehicle H: drilling hole
SZ: saturated layer USZ: unsaturated layer
B: interface

Claims (17)

오염지역의 지중에 형성된 천공홀에 삽입되어 지중의 오염물질을 정화하는 원위치 정화방법에 있어서,
오염지역 지반의 불포화층과 포화층을 천공하여 형성된 천공홀 내에 듀얼팩커를 삽입하여 상기 불포화층에 제1 분사부를 설치하고, 상기 포화층에 제2 분사부를 설치하는 단계;
산화제인 과산화이중황산염을 저장하는 저장탱크, 상기 저장탱크에 연결되는 주입펌프, 및 에어 컴프레셔를 구비하는 차량에 장착되는 주입장치에 상기 듀얼팩커를 연결하는 단계; 및
상기 에어 컴프레셔로 공기를 주입하여 상기 제1 분사부의 상부 및 하부에 이격되게 한 쌍으로 구비되는 한 쌍의 팽창튜브를 수평방향으로 팽창시켜 제1 분사부와 제2 분사부를 고정하는 단계;를 포함하되,
물보다 비중이 작은 지중의 오염물질인 LNAPLs을 정화하기 위하여, 상기 제1 분사부가 불포화층으로 산화제를 분사하고, 상기 제1 분사부보다 하부에 형성되는 제2 분사부에 연결되는 공기 선택밸브를 개방하여 상기 포화층으로 공기를 분사하고,
물보다 비중이 큰 DNAPLs을 정화하기 위하여, 상기 제1 분사부가 불포화층으로 산화제를 분사하고, 상기 제2 분사부에 연결되는 산화제 선택밸브를 개방하여 상기 포화층으로 산화제를 분사하는 것을 특징으로 하는 원위치 정화방법.In the in-situ purification method for purifying pollutants in the ground by being inserted into a hole formed in the ground of a contaminated area,
Inserting a dual packer into the perforation hole formed by drilling the unsaturated layer and the saturated layer in the soil of the contaminated area to install a first spray part in the unsaturated layer and a second spray part in the saturated layer;
Connecting the dual packer to an injection device mounted on a vehicle including a storage tank for storing peroxide bisulfate as an oxidizing agent, an injection pump connected to the storage tank, and an air compressor; And
Including: injecting air into the air compressor to expand a pair of expansion tubes provided in a pair to be spaced apart from above and below the first injection unit in a horizontal direction to fix the first injection unit and the second injection unit; But,
In order to purify LNAPLs, which are pollutants in the ground having a lower specific gravity than water, the first injection unit injects an oxidizing agent into the unsaturated layer, and an air selection valve connected to a second injection unit formed below the first injection unit is provided. Open and inject air into the saturated layer,
In order to purify DNAPLs having a greater specific gravity than water, the first injection unit injects an oxidizing agent into the unsaturated layer, and the oxidizing agent is injected into the saturated layer by opening an oxidizing agent selection valve connected to the second injection unit. In-situ purification method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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