KR102251659B1 - 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염 토양 내에 삽입 설치되는 고압공기 주입정; 관정 내에 설치되며 상기 오염 토양 내의 오염수를 회수하는 오염수 회수정; 상기 고압공기 주입정에 고압공기를 제공하고, 상기 오염수 회수정에 진공압을 제공하는 압력제공부; 다수의 챔버와 다수의 벨트스키머가 구비되며, 상기 오염수 회수정을 통해 회수된 오염수에 포함된 오염물질을 부상시켜 흡착제거하는 부상분리기; 상기 부상분리기를 거친 1차 처리수에서 물과 기름 성분을 분리하여 2차 처리수를 생성하는 유수분리기; 다수의 여과층을 가지며, 상기 유수분리기를 거친 2차 처리수를 정화수로 여과시키는 여과기; 상기 부상분리기와 상기 유수분리기로부터 분리된 기름이 저장되는 유류 저장조; 및 상기 여과기를 통과한 정화수가 저장되는 정화수 저장조를 포함하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템을 제공한다.

Description

오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템{Leachate recovery and purification treatment system of contaminated soil}

본 발명은 토양 오염 지역에서 발생하는 침출수 및 오염 지하수 등을 정화처리 하는 장치에 관한 것이다.

현대 사회는 정보 통신 기술, 의료 기술의 발달로 산업화, 도시화된 문명을 이루었으며 인간의 기대 수명은 점점 증가하고 있다. 반면에 이로 인한 인구 증가, 도시 팽창에 따른 환경 오염은 큰 사회 문제로 대두되고 있다.

환경오염은 대기오염, 수질오염, 토양오염으로 구분할 수 있다. 이들 가운데 토양오염은 사람이나 동식물 등의 터전이 되는 흙이 오염되는 것으로 건강과 생장 환경에 악영향을 주고 있다. 특히, 토양 오염은 흙 뿐만 아니라 유류 또는 중금속의 야적에 의한 침출수에 의한 지표수와 지하수 오염을 야기하기 때문에 식수와 식량 생산에 매우 심각한 위협이 될 수 있다.

근래 국내에서 발생하는 토양오염은 주로 액상 폐기물의 무단 매립 또는 누출사고로 인하여 발생하며, 그 밖에 장기간 산업활동 과정에서 방치된 지상 적치물의 지하 확산에 의해 이루어진다. 이러한 발생요인에 의해 나타난 오염 토양은 단일 종의 화합물보다는 여러 종류의 화학 종에 의해서 발생되며, 대표적인 복합 오염은 유류와 중금속의 형태로써 대부분의 산업활동 지역에서 발생하고 있다.

오염된 토양을 복원하기 위한 방법으로는 토양 세척, 소각, 고형화, 안정화 및 용매추출 등과 같은 물리화학적 방법과, 토양 경작, 콤포스팅, 바이오 벤팅, 식물복원 등과 같은 생물학적 방법이 사용된다. 이러한 방법들 중에서 비교적 쉽고 오염된 토양을 신속히 복원할 수 있는 것은 토양세척법이다.

토양세척법은 적절한 세척제를 사용하여 토양입자에 결합된 유해성 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 액상으로 변화시켜 토양입자로부터 분리시켜 처리하는 기법이다. 토양세척법은 광범위한 유기 및 무기오염물질을 제거할 수 있는 한편 오염물질의 종류에 관계없이 적용할 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 토양 세척법은 세척 장치의 설치 위치에 따라 인-시츄(In-situ) 법과, 엑스-시츄(Ex-situ) 법으로 구분된다. 인-시츄 법은 오염된 토양을 굴착하지 않고 그 위치에서 세척용액 주입정, 세척용액 배출정, 세척유출수 처리시설, 펌프 및 계장시설, 휘발물질 처리시설 등 토양 세척장치를 설치하여 오염 토양을 직접 세척하는 토양 세정법(Soil Flushing)을 말한다. 인-시츄 법은 처리 시간이 길고 세척제의 회수가 어렵고 이동성이 없는 단점이 있다.

엑스 시츄 법은 토양 내 오염물질의 분포 및 토양의 물리/화학적 특성을 파악하여 처리하고자 하는 범위의 오염된 토양을 굴착한 후, 굴착된 오염 토양을 세척장치가 있는 곳에서 세척하는 방법으로서, 최근 일반화된 토양 세척법(Soil Washing)으로 이용된다.

본 발명의 실시 예들은 토양 오염 지역에 발생하는 오염수의 회수를 용이하게 하고, 회수된 오염수를 깨끗하여 정화한 후 다시 방류시킬 수 있는 일련의 과정을 수행하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화처리 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 오염토양의 오염수 회수 및 정화처리 시스템은, 오염 토양 내에 삽입 설치되는 고압공기 주입정, 관정 내에 설치되며 상기 오염 토양 내의 오염수를 회수하는 오염수 회수정, 상기 고압공기 주입정에 고압공기를 제공하고, 상기 오염수 회수정에 진공압을 제공하는 압력제공부, 다수의 챔버와 다수의 벨트스키머가 구비되며, 상기 오염수 회수정을 통해 회수된 오염수에 포함된 오염물질을 부상시켜 흡착제거하는 부상분리기, 상기 부상분리기를 거친 1차 처리수에서 물과 기름 성분을 분리하여 2차 처리수를 생성하는 유수분리기, 다수의 여과층을 가지며, 상기 유수분리기를 거친 상기 2차 처리수를 정화수로 여과시키는 여과기, 상기 부상분리기와 상기 유수분리기로부터 분리된 기름이 저장되는 유류 저장조 및 상기 여과기를 통과한 정화수가 저장되는 정화수 저장조를 포함할 수 있다.

상기 고압공기 주입정은 토양 상부로 노출되는 헤드, 상기 헤드에서 연장되어 토양 내에 삽입되는 이중관, 토양 내로 고압공기를 주입하기 위하여 상기 이중관의 아래에서 연장되는 고압공기 주입노즐 및 상기 고압공기 주입노즐과 연결되고 상기 압력제공부로 고압공기를 제공받는 고압공기 주입관을 포함할 수 있다.

상기 오염수 회수정은 관정 내에 삽입되는 흡입관, 상기 흡입관 내에 삽입되고 신축 가능하도록 나선형 코일튜브를 포함하는 추출관, 상기 추출관 하부에 마련되는 부유정, 상기 부유정에 결합되는 웨이트, 상기 흡입관 상부에 결합되는 진공 조절관, 상기 추출관과 결합되어 회수되는 오염수가 이동하는 오염수 회수관을 포함할 수 있다.

상기 압력제공부는 상기 고압공기 주입정과 연결되어 상기 고압공기 주입정에 고압공기를 제공하기 위한 컴프레서 및 상기 오염수 회수정과 연결되어 상기 오염수 회수정에 진공압을 제공하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.

상기 부상분리기는 오염수가 체류 및 유동하는 다수의 챔버, 상기 다수의 챔버 상부에 설치되는 오염수로부터 부유하는 오염물질을 흡착 제거하는 다수의 벨트스키머, 상기 오염물질이 제거된 1차 처리수를 흡입하여 상기 유수분리기로 이동시키는 처리수 흡입관, 상기 1차 처리수의 수위를 감지하는 수위감지센서를 포함할 수 있다.

상기 유수분리기는 상기 처리수 흡입관을 통해 유입된 상기 1차 처리수가 수용되며, 원심력을 이용하여 상기 1차 처리수에서 오염물을 분리하도록 마련되는 원심분리기를 포함하는 전처리조, 상기 전처리조를 거친 물이 유입되며 수평방향에 대하여 경사진 다수의 격벽을 구비하는 다공판을 포함하는 분리조, 상기 분리조를 거친 물이 유입되고 오일성분을 흡착하는 물질로 구성되는 유흡착제를 포함하는 여과조를 포함할 수 있다.

상기 유수분리기는 상기 전처리조와 상기 분리조내에서 수면을 향하여 부상되는 오일성분을 회수하기 위하여 상기 전처리조와 상기 분리조에 각각 배치되는 스키머와, 상기 스키머를 통해 회수된 유체에서 오일성분을 분리하기 위한 재분리조를 더 포함할 수 있다.

상기 여과기의 여과층은 필터층, 자갈층, 모래층, 활성탄층을 포함할 수 있다.

본 발명의 오염 토양의 오염수 회수 및 정화처리 시스템은 고압공기 주입정과 오염수 회수정을 오염 토양 내에 설치하여 오염 지역에 발생하는 오염수를 신속하고 효율적으로 추출하여 회수하고, 회수된 오염수를 부상분리기, 유수분리기, 여과기를 통해 깨끗하게 정화한 후 다시 방류시킬 수 있는 일련의 과정을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 고압공기 주입정의 상세도로서, (a)측단면도 및 (b)평단면도이다.
도 3은 도 1의 오염수 회수정의 상세도로서 측단면을 보여준다.
도 4는 도 1의 압력제공부의 상세도이다.
도 5는 도 1의 부상분리기의 상세도이다.
도 6은 도 1의 유수분리기에 대한 평면도이다.
도 7은 유수분리기에 대한 측단면도이다.
도 8은 도 1의 여과기, 유류 저장조 및 정화수 저장도의 상세도이다.

이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.

본 발명의 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템은 토양 내의 침출수 뿐만 아니라 지하수, 오염물질, 토양, 유기물, 기름 등 토양 오염으로 인해 회수되는 내용물을 대상으로 한다. 따라서 오염수라는 용어는 침출수, 지하수, 토양, 기름 등을 포함하는 넓은 의미로 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시 예의 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템(1)은 고압공기 주입정(100), 오염수 회수정(200), 압력제공부(300), 부상분리기(400), 유수분리기(500), 여과기(600), 유류 저장조(700) 및 정화수 저장조(800)를 포함할 수 있다.

여기서 고압공기 주입정(100), 오염수 회수정(200), 압력제공부(300)는 오염 토양(S) 내에서 오염수(P.W)를 용이하게 추출하여 회수하기 위한 공기주입/오염수 회수 시스템을 구성할 수 있다.

도 2는 도 1의 고압공기 주입정의 상세도로서, (a)측단면도 및 (b)평단면도이다. 도 2를 참조하면, 고압공기 주입정(100)은 오염 토양(S) 내에 삽입 설치되며, 오염 토양(S) 내로 고압공기(P.A)를 주입할 수 있다. 보다 상세하게는 고압공기 주입정(100)은 헤드(110, Head), 이중관(120), 고압공기 주입노즐(150), 고압공기 주입관(160)을 포함할 수 있다.

헤드(110)는 해머(Hammer), 항타기(Pile Driver) 등에 의해 외력을 제공받아 오염 토양(S) 내부로 이중관(120)이 삽입되도록 하며, 설치 후에는 오염 토양(S) 상부로 노출될 수 있다.

이중관(120)은 오염 토양(S) 내부 또는 지하수위 아래에 삽입 설치되어, 오염 토양(S) 내부로 고압공기(P.A)가 주입되도록 할 수 있다. 보다 상세하게는, 이중관(120)은 헤드(110)로부터 연장되어 오염 토양(S) 내에서 이중관(120)이 삽입 지지되도록 외측에 위치하는 외부관(130)과, 외부관(130) 내부에 삽입되어 고압공기(P.A)의 이동 통로를 형성하는 내부관(140)을 포함할 수 있다. 즉, 외부관(130)은 토양을 지지하고, 내부관(140)은 고압공기(P.A)를 직접 이송시키는 형태를 가질 수 있다.

여기서 고압공기 주입노즐(150)은 내부관(140) 아래에서 연장되면서 오염 토양(S) 내로 고압공기(P.A)를 주입시킬 수 있다. 예를 들어 고압공기 주입노즐(150)은 이중관(120)의 하부가 아래로 갈수록 점점 뽀죡한 형상을 가질 수 있다.

고압공기 주입관(160)은 오염 토양(S) 상부에 노출된 이중관(120)에 구비된다. 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 고압공기 주입관(160)은 주입관 연결밸브(302)와 착탈 결합되면서 고압공기 공급관(301)과 연결될 수 있다. 고압공기 공급관(301)의 일단은 주입관 연결밸브(302)와 결합되고, 고압공기 공급관(301)의 타단은 컴프레서(320, 도 1 참조)와 연결된다. 따라서 고압공기 공급관(160)을 통해 고압공기 주입정(100)은 고압공기(P.A)를 제공받을 수 있다. 이때, 공기조절밸브(303)를 통해 고압공기 공급관(160)을 따라 고압공기 주입정(100)으로 제공되는 고압공기(P.A)의 공기량은 조절될 수 있다.

상술한 구성을 포함하는 고압공기 주입정(100)은 오염 토양(S) 내에 다수개{도 1에는 2개의 고압공기 주입정(100)이 예시됨}가 삽입 설치될 수 있다. 각각의 고압공기 주입정(100)은 압력제공부(300)를 통해 제공받은 고압공기(P.A)를 오염 토양(S) 내로 주입시킬 수 있다. 이때 고압공기(P.A)는 1차 오염물질을 오염 토양(S) 내에서 휘발시켜 제거하고, 오염수(P.W)의 유동성을 증가시켜 오염수 회수정(200)에 의한 오염수(P.W) 회수를 용이하게 할 수 있다. 예를 들어 고압공기 주입정(100)으로 주입되는 고압공기(P.A)는 0.2kg ~2.0kg일 수 있다.

도 3은 도 1의 오염수 회수정의 상세도로서 측단면을 보여주며, 도 4는 도 1의 압력제공부의 상세도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 오염수 회수정(200)은 흡입관(210), 추출관(220), 부유정(250), 웨이트(260), 진공 조절관(270) 및 오염수 회수관(280)을 포함할 수 있다.

흡입관(210)은 관정(D) 내에 위치한 오염 토양(S) 내에 삽입 설치될 수 있다. 예를 들어 흡입관(210)은 중공의 파이프 형상을 가질 수 있다.

추출관(220)은 흡입관(210) 내에 삽입되어 토양 내의 수위 변화에 따라 신축되면서 흡입관(210)을 통해 발생되는 음압에 의해 오염수(P.W)를 추출하여 회수할 수 있다. 이를 위해 흡입관(210)의 상부에는 흡입관(210)의 개폐 상태를 조절하여 진공 분위기를 조절하는 진공 조절관(270)이 설치된다.

또한, 흡입관(210)의 상부 영역에는 진공 조절관(270)과 인접 배치되고, 추출관(220)과 결합되어 오염수(P.W)가 이동하는 오염수 회수관(280)이 설치될 수 있다.

추출관(220)은 흡입관(210)의 상부 영역에 배치되는 직선 튜브(230)와, 중심 영역에 배치되며 나선형으로 설치되는 코일 튜브(240)를 포함할 수 있다. 추출관(220)은 오염수(P.W)의 수위 변화에 따라 나선형의 코일 튜브(240)가 신축하면서 항상 일정한 수위 내에서 오염수(P.W)가 추출되도록 구성될 수 있다.

부유정(250)은 추출관(220) 하부에 연장되면서 오염수(P.W)의 유동에 따라 추출관(220)과 함께 부유하게 되며, 부유정(250) 하부에서 결합되는 웨이트(260)에 의해 부유정(250)은 복원력을 제공받게 된다.

상술한 구성을 포함하는 오염수 회수정(200)은 관정(D) 내에 설치되며 상기 오염 토양(S) 내의 오염수(P.W)를 빠르고 효율적으로 회수하여 오염 토양(S) 바깥으로 이동시킬 수 있다. 즉, 오염수 회수정(200)은 상술한 고압공기 주입정(100)들 사이에 설치되므로 오염수(P.W)의 포집 및 회수가 용이해 질 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 고압공기 주입정(100)을 통해 오염 토양(S) 내의 포화대수층으로 고압공기(P.A)가 강제적으로 주입되면, 토양 내의 공극을 통해 수평 또는 수직 방향으로 공기 방울이 퍼져나가면서 오염수(P.W)와 접촉하게 된다. 이때 고압의 공기 방울은 1차 오염물질을 오염 토양(S) 내에서 휘발시켜 제거하고, 오염수(P.W)의 유동성을 증가시켜 오염수 회수정(200)에 의한 오염수(P.W) 회수율을 증대시킬 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 압력제공부(300)는 상술한 고압공기 주입정(100)에 고압공기(P.A)를 제공하고, 상술한 오염수 회수정(200)에 진공압을 제공할 수 있다.

예를 들어 압력제공부(300)는 라디에이터(310, Radiator), 컴프레서(320, Compressor), 제1 필터(330, 1st Filter), 제1 진공펌프(340, 1st Pump), 제2 필터(350, 2nd Filter), 제2 진공펌프(360, 2nd Pump), 압력기(370, Pressure TK)를 포함할 수 있다.

라디에이터(310)는 압력제공부(300)를 구성하는 컴프레서(320), 진공펌프(340, 360) 등의 동작시 발생하는 열을 외부로 방출하고, 신선한 공기를 압력제공부(300) 내부로 유입시키는 역할을 할 수 있다.

컴프레서(320)는 상술한 고압공기 주입정(100)과 연결되면서 고압공기(P.A)를 제공할 수 있다. 예를 들어 컴프레서(320)는 고압공기 주입정(100)으로 주입되는 고압공기(P.A)의 공기량을 0.2kg ~2.0kg으로 조절할 수 있다.

제1 필터(330)는 오염수 회수정(200)으로부터 회수되는 오염수(P.W)를 여과하여 제1 펌프(340)로 유입되도록 제1 펌프(340)에 인접 설치될 수 있다.

제1 펌프(340)는 오염수 회수정(200)으로 진공압을 제공하여 오염수(P.W)를 추출하여 회수시키며, 회수된 오염수(P.W)가 제1 필터(330)를 거쳐 부상분리기(400)로 이동하도록 압력을 제공할 수 있다.

제2 필터(350)는 부상분리기(400)로부터 이동하는 1차 처리수(O.W)를 여과하여 제2 펌프(360)로 유입되도록 제2 펌프(360)에 인접 설치될 수 있다.

제2 펌프(360)는 부상분리기(400)의 처리 과정을 거친 오염수(P.W), 즉 1차 처리수(O.W)가 제2 필터(350)를 거쳐 유수분리기(500)로 이동하도록 압력을 제공할 수 있다.

압력기(370, Pressure TK)는 부상분리기(400)에서 유수분리기(500)로 이동하는 오염수(O.W)의 유량, 압력 등을 조절할 수 있다.

상술한 구성을 포함하는 압력제공부(300)는 상술한 고압공기 주입정(100)에 고압공기(P.A)를 제공하고, 상술한 오염수 회수정(200)에 진공압을 제공할 수 있다. 뿐만 아니라 회수된 오염수(P.W)를 부상분리기(400)와 유수분리기(500)로 이동하도록 압력을 제공할 수 있다.

제1 펌프(340)와 부상분리기(400)는 오염수 이동관(341)으로 연결되고, 제2 필터(350)는 처리수 흡입관(470)과 연결된 처리수 이동관(351)로 연결될 수 있다.

부상분리기(400)와 유수분리기(500)는 오염 토양(S)으로부터 회수된 오염수(P.W)를 각각 1차 처리수(W1), 2차 처리수(W2)로 여과하는 시스템을 구성할 수 있다. 여기서 1차 처리수(W1)는 부상분리기(400)에 의해 오염수(P.W)에서 오염물질과 기름(Oil)이 일부 제거된 상태이고, 2차 처리수(W2)는 유수분리기(500)를 통해 1차 처리수(W1)에서 기름(Oil)이 더 제거된 상태를 의미한다.

보다 상세하게는, 부상분리기(400)는 제1 펌프(340)의 진공압에 의해 오염수 회수정(200)의 오염수 회수관(280)을 통해 추출 회수된 오염수(P.W)를 일정 시간(예컨대 20분 내지 30분) 체류시키면서 오염물질이나 기름(Oil)이 부상하도록 유도하여 제거할 수 있다.

도 5는 도 1의 부상분리기의 상세도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 부상분리기(400)는 다수의 챔버(410, 420, 430), 다수의 벨트스키머(440, 450, Belt Skimmer), 처리수 저장조(401), 처리수 흡입관(470), 수위감지센서(480), 유량조절밸브(460)를 포함할 수 있다. 여기서 유량조절밸브(460)는 오염수 이동관(280)을 따라 부상분리기(400)로 유입되는 오염수(P.W)의 유량이 조절되도록 한다.

챔버(410, 420, 430)는 오염수(P.W)가 충분한 시간동안 체류 및 유동하면서 오염물질을 부상시킬 수 있도록 다수개로 이루어질 수 있다. 예를 들어 다수의 챔버(410, 420, 430)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상부와 하부 영역 일부가 각각 개방된 격벽들이 교차하도록 구성되며 서로 인접배치되는 제1 챔버(410), 제2 챔버(420), 제3 챔버(430)를 포함할 수 있다.

오염수(P.W)는 제1 챔버(410), 제2 챔버(420), 제3 챔버(430)를 따라 천천히 유동하면서 체류하는 동안 오염물질을 상부로 부상시킬 수 있다. 예를 들어 오염물질과 기름이 부상하는 챔버들(410, 420, 430)가 3개가 구비되는 실시예의 부상분리기(400)는 3단 부상분리기로 명칭할 수 있다. 3단 부상분리기는 오염수(P.W)로부터 오염물질의 부상을 촉진시켜 오염물질 분리 효과를 증대시킬 수 있다.

벨트스키머(440, 450)는 상술한 다수의 챔버(410, 420, 430) 상부에 설치되며, 오염수(P.W)로부터 부유하는 오염물질을 흡착 제거할 수 있다. 벨트스키머(440, 450)는 흡착 컨베이어로 기름을 걷어내는 방식으로 동작한다. 즉, 벨트스키머(440, 450)는 기름 흡착성이 좋은 합성 수지제 벨트를 구비한 컨베이어 일부를 오염수(P.W) 아래에 안치시킨 후, 오염수(P.W) 표면에 떠 있는 기름을 걷어내면서 움직일 수 있다.

예를 들어 벨트스키머(440, 450)는 다수의 챔버(410, 420, 430)를 거치며 오염수(P.W)로부터 부상된 오염물질을 흡착하는 제1 벨트스키머(440)와, 오염수(P.W)에 용존된 오염물질을 회수하는 제2 벨트스키머(450)를 포함할 수 있다.

처리수 흡입관(470, water suction pipe)은 제1 벨트스키머(440)와 제2 벨트스키머(450)를 통해 오염물질이 제거된 1차 처리수(W1)를 흡입하여 유수분리기(500)로 이동시킬 수 있다. 처리수 흡입관(470)은 처리수 이동관(351)에 의해 유수분리기(500)와 연결될 수 있다.

수위감지센서(480)는 부상분리기(400)에서 처리되는 1차 처리수(W1)의 수위를 감지한 신호로 수위를 조정하여 처리수 이동관(351)으로 일정한 유량의 1차 처리수(W1)를 유수분리기(500)로 이송할 수 있도록 한다.

만약, 부상분리기(400)의 운전 초기 다량의 자유상 유류가 유입되는 경우, 유수분리기(500)의 부하를 줄이기 위해서 부상분리기(400)는 1차적으로 유수분리를 수행할 수 있다. 즉, 부상분리기(400)는 용존성 휘발성 물질의 사전 제거를 위해 체류시간 동안 선택적으로 강제 부상을 유도하여 오염물을 제거 효율을 높일 수 있다.

부상분리기(400)를 통해 오염물질이 처리된 1차 처리수(W1)는 처리수 이동관(351)을 따라 제2 필터(350), 제2 펌프(360)를 거쳐 유수분리기(500)로 이동할 수 있다. 유수분리기(500)는 1차 처리수(W1)에서 물과 기름 성분을 분리하여 2차 처리수(W)를 생성할 수 있다.

유수분리기(500)는 기름과 물 사이의 특정한 중력차이(부력)와, 중력에 따른 기름물(Oily Water)의 유동을 이용할 수 있다.

도 6은 도 1의 유수분리기에 대한 평면도이고, 도 7은 유수분리기에 대한 측단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 유수분리기(500)는 크게 전처리조(520), 분리조(530), 여과조(540) 및 오일 재분리조(550)를 포함할 수 있다.

전처리조(A)에는 1차 처리수 유입관(510)을 통해 일정량의 1차 처리수(W1)가 유입된다. 전처리조(520)는 제1다공판(522)과 원심분리기(523)를 포함할 수 있다.

원심분리기(523)는 원심력을 이용하여 전처리조(520)의 1차 처리수(W1)에서 기체는 원심분리기(523)의 상부에서 배출되도록 유도하고, 나머지 성분 중 무거운 찌꺼기는 전처리조(520의 바닥면을 향하도록 하며, 가벼운 찌꺼기와 오일성분은 수면 위쪽으로 부상하도록 유도한다.

원심분리기(523)를 통과한 처리수는 원심분리기(523)의 측방에 배치되는 제1다공판(522)으로 유입될 수 있다. 제1다공판(522)은 달걀판 모양의 골판을 충진시킨 형태의 판들이 상하방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 제1다공판(522)은 내부에 수만개의 칸막이를 포함하여 칸막이에 따른 부력작용과 점성작용에 의해 오일의 부상시간을 현저히 감소시켜 오일의 빠른 상승을 유도하는 한편, 찌꺼기의 하강을 빠르게 유도한다.

전처리조(520)의 하류부분에는 제1스키머(521)와 제1오일댐(533)이 배치될 수 있다. 제1오일댐(533)은 전처리조(520)와 후술할 분리조(530)사이에 상하로 길게 배치되어 수면위로 부상된 전처리조(520)의 오일 성분이 분리조(530)으로 유입되지 않고 제1스키머(521)로 유입되도록 유도한다.

제1스키머(521)는 수면부근에 배치될 수 있으며, 예를 들면 수면보다 1mm정도 낮게 배치될 수 있다. 제1스키머(521)는 수류방향을 횡단하는 길 관 형태로 구성될 수 있으며, 오일이 유입될 수 있도록 일측에 개구가 형성될 수 있다.

전처리조(520)를 통한 처리수는 분리조(530)로 유입될 수 있다. 분리조(530)는 제2스키머(531) 및 제2다공판(532)를 포함할 수 있다. 제2다공판(532)은 제1다공판(522)과 마찬가지로 달걀판 모양의 골판을 충진시킨 형태의 판들이 상하방향으로 적층된 형태로 구성될 수 있다. 제2다공판(532)는 제1다공판(522)를 통해 처리된 물을 2차적으로 처리하기 위한 것으로, 제1다공판(522)보다 내부의 격판이 더욱 조밀한 구조로 형성될 수 있으며, 제1다공판(522)보다 더 큰 체적을 갖도록 구성될 수 있다. 전처리조(520)를 통과 후에도 잔존하는 오일 성분을 효과적으로 제거할 수 있다. 분리조(530)의 하류부분에는 제2스키머(531)와 제2오일댐(541)이 배치될 수 있다. 제1오일댐(541)은 분리조(530)와 후술할 여과조(540)사이에 상하로 길게 배치되어 수면위로 부상된 분리조(530)의 오일 성분이 여과조(540)으로 유입되지 않고 제2스키머(531)로 유입되도록 유도할 수 있다.

이와 같은 과정을 통해 분리조(530)에서까지 처리된 물은 최종적으로 여과조(540)에서 처리될 수 있다. 여과조(540)는 분기관(542)와 유흡착제(543)을 포함할 수 있다. 분기관(542)은 여과조(540)의 상부에 설치되고, 유흡착제(543)은 분기관(542)의 하부에 배치될 수 있다.

분기관(542)는 처리수를 분기시켜 처리수가 유흡착제(543)의 전영역에 골고루 분배되도록 유도한다.

유흡착제(543)는 오일성분을 흡착하는 화학성분으로 구성될 수 있으며, 전 처리과정에서 모래나 찌꺼기가 섞여 물과 비중이 비슷하여 잔류하게 된 오일 성분을 최종적으로 제거하는 역할을 할 수 있다.

유흡착제(543)는 자중의 일정배수만큼의 오일만 흡착할 수 있으므로, 주기적으로 교체하여 오일 흡착능력이 유지되도록 관리할 필요가 있다.

이와 같은 일련의 과정을 통해 수조(520, 530, 540)를 거치며 1차 처리수(W1)는 2차 처리수(W2)로 처리된 후, 2차 처리수 이동관(560)을 따라 여과기(600)로 이동할 수 있다. 한편, 제1스키머(521)와 제2스키머(531)을 통해 수집된 오일은 오일 재분리조(550)에서 오일과 물의 비중차이에 따라 기름입자의 재분리가 이루어질 수 있다. 오일 재분리조(550)에서 분리된 오일성분은 90%이상의 순도를 갖게 되고 이는 오일관(570)을 통해 유류 저장조(700)로 보내지게 될 수 있는데, 이러한 오일은 재사용이 가능한 정도이어서 이에 따라 폐유처리에 따른 비용이 절감될 수 있다.

유수분리기(500)의 하부에는 각 처리과정에서 침강하게 되는 슬러지(S)를 유수분리기(500)의 외부로 배출할 수 있도록 드레인(D)이 마련될 수 있다.

도 8은 도 1의 여과기, 유류 저장조 및 정화수 저장도의 상세도이다.

여과기(600)는 노치층(601), 다수의 여과층(602), 정화수 배출관(603)을 포함하며, 부상분리기(400)와 유수분리기(500)를 거치며 오염물질과 기름이 걸러진 2차 처리수(W2)를 최종 여과하여 정화수(C.W)를 생성한다.

노치층(601, V-notch)은 v자 형상의 홈이 구비되며, 일정량의 2차 처리수(W2)가 여과층(602)으로 처리될 수 있도록 유량을 조절할 수 있다.

여과층(602)은 필터, 자갈, 모래, 활성탄을 포함할 수 있다. 이때, 여과층은 위에서부터 제1 층(610)인 필터층(filter layer), 제2 층(620)인 자갈층(gravel layer), 제3 층(630)인 모래층(sand layer), 제4 층(640)인 활성탄층(activity carbon layer)으로 이루어진다. 또한 각각의 층들은 필터여과조, 자갈충진조, 모래충진조, 활성탄 흡착조로 불릴 수 있다.

2차 처리수(W2)는 상부에 위치한 제1 층(610)부터 순차적으로 아래에 위치한 제4 층(640)까지 이동하면서 여과되면서 정화수(C.W)가 될 수 있다. 따라서 실시예의 여과기(600)는 다단 여과조, 다단 필터레이션 탱크(multi filteration tank), 멀티 필터 탱크 등으로 불릴 수 있다. 이처럼 다단 여과조를 구성하면, 유수분리기(500)에서 미제거된 용존성 휘발물질을 흡착하여 제거할 수 있다.

유류 저장조(700, Oil Tank)는 부상분리기(400)와 유수분리기(500)로부터 분리된 오일(O)이 저장된다. 유류 저장조(700)는 폐기물 처리용도로 사용될 수 있다.

여과기(600)를 통과한 정화수(C.W)는 정화수 저장조(800)로 이동한 후, 최종적으로 방류될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 오염 토양의 오염수 회수 및 정화처리 시스템은 고압공기 주입정과 오염수 회수정을 오염 토양 내에 설치하여 오염 지역에 발생하는 오염수를 신속하고 효율적으로 추출하여 회수하고, 회수된 오염수를 부상분리기, 유수분리기, 여과기를 통해 깨끗하게 정화한 후 다시 방류시킬 수 있는 일련의 과정을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 오염 토양의 오염수 회수 및 정화처리 시스템은 유류, 그리스(Grease), 합성세제, Pb, Fe, Mn, Mg, Cu, Cr 등의 중금속, 조류 등의 오염물질을 처리할 수 있다. 실험적으로는 유분은 97.3%, 탁도는 93.5 %, Fe 92.2 %, Mn 86.3%, Cu 88.9%의 처리율을 갖는 등 오염수의 처리효율이 현저하게 상승되었으며, 오염수의 처리량은 1일에 10~100 톤 가량으로 높일 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 고압공기 주입정 110 : 헤드
120 : 이중관 130 : 외부관
140 : 내부관 150 : 고압공기 주입노즐
160 : 고압공기 주입관 200 : 오염수 회수정
210 : 흡입관 220 : 추출관
230 : 직선 튜브 240 : 코일 튜브
250 : 부유정 260 : 웨이트
270 : 진공 조절관 280 : 오염수 회수관
300 : 압력제공부 310 : 라디에이터
320 : 컴프레서 330 : 제1 필터
340 : 제1 펌프 350 : 제2 필터
360 : 제2 펌프 370 : 압력기
400 : 부상분리기 410 : 제1 챔버
420 : 제2 챔버 430 : 제3 챔버
440 : 제1 벨트스키머 450 : 제2 벨트스키머
460 : 유량조절관 470 : 처리수 흡입관
480 : 수위감지센서 500 : 유수분리기
520 : 분리조 530 : 분리조
540 : 여과조 600 : 여과기
610 : 필터층(제 1층) 620 : 자갈층(제2 층)
630 : 모래층(제 3층) 640 : 활성탄층(제 4층)
700 : 유류 저장조 800 : 정화수 저장조

Claims (8)

1. 오염 토양 내에 삽입 설치되는 고압공기 주입정;
   관정 내에 설치되며 상기 오염 토양 내의 오염수를 회수하는 오염수 회수정;
   상기 고압공기 주입정에 고압공기를 제공하고, 상기 오염수 회수정에 진공압을 제공하는 압력제공부;
   다수의 챔버와 다수의 벨트스키머가 구비되며, 상기 오염수 회수정을 통해 회수된 오염수에 포함된 오염물질을 부상시켜 흡착제거하는 부상분리기;
   상기 부상분리기를 거친 1차 처리수에서 물과 기름 성분을 분리하여 2차 처리수를 생성하는 유수분리기;
   다수의 여과층을 가지며, 상기 유수분리기를 거친 상기 2차 처리수를 정화수로 여과시키는 여과기;
   상기 부상분리기와 상기 유수분리기로부터 분리된 기름이 저장되는 유류 저장조; 및
   상기 여과기를 통과한 정화수가 저장되는 정화수 저장조를 포함하고,
   상기 고압공기 주입정은
   토양 상부로 노출되는 헤드;
   상기 헤드에서 연장되어 토양 내에 삽입되는 이중관;
   토양 내로 고압공기를 주입하기 위하여 상기 이중관의 아래에서 연장되는 고압공기 주입노즐; 및
   상기 고압공기 주입노즐과 연결되고 상기 압력제공부로 고압공기를 제공받는 고압공기 주입관을 포함하며,
   상기 오염수 회수정은
   관정 내에 삽입되는 흡입관;
   상기 흡입관 내에 삽입되고 신축 가능하도록 나선형 코일튜브를 포함하는 추출관;
   상기 추출관 하부에 마련되는 부유정;
   상기 부유정에 결합되는 웨이트;
   상기 흡입관 상부에 결합되는 진공 조절관;
   상기 추출관과 결합되어 회수되는 오염수가 이동하는 오염수 회수관을 포함하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 압력제공부는
   상기 고압공기 주입정에 고압공기를 제공하기 위한 컴프레서; 및
   상기 오염수 회수정에 진공압을 제공하기 위한 진공펌프를 포함하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 부상분리기는
   오염수가 체류 및 유동하는 다수의 챔버;
   상기 다수의 챔버 상부에 설치되는 오염수로부터 부유하는 오염물질을 흡착 제거하는 다수의 벨트스키머;
   상기 오염물질이 제거된 1차 처리수를 흡입하여 상기 유수분리기로 이동시키는 처리수 흡입관;
   상기 1차 처리수의 수위를 감지하는 수위감지센서;를 포함하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유수분리기는
   상기 처리수 흡입관을 통해 유입된 상기 1차 처리수가 수용되는 전처리조;
   상기 전처리조를 거친 물에서 중력에 의해 기름을 분리하는 분리조;
   상기 분리조를 통과한 물에서 기름을 원심력에 의해 분리하는 유수분리조;
   다공성 판을 포함하여 상기 유수분리조에서 처리된 물에서 기름을 재분리하는 여과조를 포함하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 여과기의 여과층은 필터, 자갈, 모래, 활성탄을 포함하는 오염 토양의 오염수 회수 및 정화 처리 시스템.
8. 삭제

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