KR102545014B1 - Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device - Google Patents

Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device Download PDF

Info

Publication number
KR102545014B1
KR102545014B1 KR1020210172340A KR20210172340A KR102545014B1 KR 102545014 B1 KR102545014 B1 KR 102545014B1 KR 1020210172340 A KR1020210172340 A KR 1020210172340A KR 20210172340 A KR20210172340 A KR 20210172340A KR 102545014 B1 KR102545014 B1 KR 102545014B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soil
washing
contaminated soil
tank
washing liquid
Prior art date
Application number
KR1020210172340A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230083899A (en
Inventor
강구영
박민구
김태인
이성종
지상현
Original Assignee
금호건설 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 금호건설 주식회사 filed Critical 금호건설 주식회사
Priority to KR1020210172340A priority Critical patent/KR102545014B1/en
Publication of KR20230083899A publication Critical patent/KR20230083899A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102545014B1 publication Critical patent/KR102545014B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0084Enhancing liquid-particle separation using the flotation principle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2433Discharge mechanisms for floating particles
    • B01D21/2438Discharge mechanisms for floating particles provided with scrapers on the liquid surface for removing floating particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09CRECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/38Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
    • C02F1/385Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation by centrifuging suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20Bacteria; Culture media therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은 본 출원인이 설계한 변형 바이오파일 처리장치를 본 출원인의 한국등록특허 제1779903호에 개시된 생물세척장치와 결합시킴으로써 오염토양에 대한 우수한 세척효율을 확보함과 함께 대량의 오염토양을 효과적으로 처리할 수 있는 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 오염토양과 혼합하여 급속교반하는 급속교반조; 세척액을 이용하여 원유오염토양을 세척하는 생물세척장치; 생물세척장치로부터 배출되는 오염토양과 세척액을 대상으로 원심분리를 실시하여 스컴을 제거하고, 스컴이 제거된 오염토양과 세척액을 변형 바이오파일 처리장치로 공급하는 원심분리장치; 원심분리장치를 통해 공급된 오염토양과 세척액을 교반하여, 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 세척함과 함께 처리토양을 배출하는 변형 바이오파일 처리장치; 급속교반조, 생물세척장치, 원심분리장치 및 변형 바이오파일 처리장치 각각에서 분리된 스컴을 대상으로 부상분리를 실시하여 원유 성분과 세척액으로 분리하고, 분리된 세척액을 미생물 배양조에 공급하는 부상분리조; 생물계면활성제를 생성하는 토양미생물을 배양액을 이용하여 배양시키는 미생물 배양조; 및 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 미생물 배양조로부터 공급받아 이를 안정화시키고 급속교반조에 세척액을 공급하는 미생물 안정조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention secures excellent cleaning efficiency for contaminated soil and effectively treats a large amount of contaminated soil by combining the modified biopile treatment device designed by the present applicant with the biological washing device disclosed in Korean Patent Registration No. 1779903 of the present applicant. It relates to a soil restoration device using a modified biopile processing device and a biological washing device that can be used, and the soil restoration device using a modified biopile processing device and a biological washing device according to the present invention is a mixture of culture medium, soil microorganisms and biosurfactants. A rapid stirring tank for mixing the phosphorus washing solution with contaminated soil and rapidly stirring it; A biological washing device for washing crude oil-contaminated soil using a washing liquid; A centrifugal separator that performs centrifugation on the contaminated soil and washing liquid discharged from the biological washing machine to remove scum, and supplies the contaminated soil and washing liquid from which the scum is removed to the modified biopile processing apparatus; A modified bio-pile treatment device for agitating the contaminated soil and washing solution supplied through the centrifugal separator, washing the contaminated soil using a biosurfactant and discharging the treated soil; A flotation tank that separates scum separated from each of the rapid agitation tank, biological washing device, centrifugal separator, and modified biopile processing device into crude oil components and washing liquid by flotation, and supplies the separated washing liquid to the microorganism culture tank. ; A microorganism culture tank for culturing soil microorganisms that produce biosurfactants using a culture medium; and a microbial stabilizing tank for stabilizing a washing liquid, which is a mixture of culture medium, soil microorganisms and biosurfactants, from a microbial culture tank and supplying the washing liquid to a rapid agitation tank.

Figure R1020210172340
Figure R1020210172340

Description

변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치{Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device}Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device}

본 발명은 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 출원인이 설계한 변형 바이오파일 처리장치를 본 출원인의 한국등록특허 제1779903호에 개시된 생물세척장치와 결합시킴으로써 오염토양에 대한 우수한 세척효율을 확보함과 함께 대량의 오염토양을 효과적으로 처리할 수 있는 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a soil restoration device using a modified bio-pile processing device and a bio-washing device, and more particularly, a modified bio-pile processing device designed by the present applicant disclosed in Korea Patent Registration No. 1779903 of the present applicant. It relates to a soil restoration device using a modified biopile treatment device and a biological washing device that can effectively treat a large amount of contaminated soil while ensuring excellent washing efficiency for contaminated soil by combining with.

원유 등의 유류로 오염된 토양을 복원시키는 방법으로 열적, 물리화학적, 생물학적 기술이 있다. There are thermal, physicochemical, and biological technologies as methods for restoring soil contaminated with oil such as crude oil.

열적 기술은 토양을 고온에 노출시켜 소각이나 열분해를 통해 토양 중에 함유되어 있는 유해물질을 분해하는 기술이고, 물리화학적 기술로는 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 포함된다. Thermal technology is a technology that decomposes harmful substances contained in soil through incineration or thermal decomposition by exposing soil to high temperatures. A method of moving to a medium, a method of decomposing by a chemical oxidation/reduction method, a method of separately separating and concentrating through adsorption/precipitation, etc. are included.

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 유류로 오염된 토양 내 오염농도가 일정 수준 이상이면 직접 적용하기가 어려워 앞서 상술한 열적기술 및 물리화학적 처리기술을 전처리 기술로 활용 후 적용해야 하는 공정상 복잡성이 뒤따를 수 있다. 특히, 원유 누출 등으로 인해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons)로 오염된 토양의 경우, 미생물의 성장조건이 마련되지 않아 생물학적 처리가 불가능하다. Biological treatment technology is a method of promoting biodegradation of organic compounds by activating or optimizing soil microorganisms or adding specially developed microorganisms and optimizing survival conditions, and is an eco-friendly and economical method compared to other technologies. However, the conventional biological treatment technology is difficult to apply directly when the concentration of contamination in soil contaminated with oil exceeds a certain level, and the above-mentioned thermal technology and physicochemical treatment technology are used as pretreatment technology and then applied. can be In particular, in the case of soil contaminated with a high concentration of TPH (Total Petroleum Hydrocarbons) due to crude oil leakage, etc., biological treatment is impossible because growth conditions for microorganisms are not prepared.

본 출원인은 한국등록특허 제1779903호에 개시된 '생물세척장치 및 이를 이용한 토양복원장치'를 통해 고농도의 TPH(Total Petroleum Hydrocarbons) 및 PAHs(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) 등의 난분해성 유기화학물질로 오염된 토양을 효과적으로 복원시킬 수 있음을 제시한 바 있다. The present applicant, through the 'biological washing device and soil restoration device using the same' disclosed in Korean Patent No. 1779903, soil contaminated with recalcitrant organic chemicals such as high concentration TPH (Total Petroleum Hydrocarbons) and PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) has been shown to be able to effectively restore

상기 한국등록특허 제1779903호에 개시된 기술은, 생물계면활성제에 의한 오염토양 세척이 진행되는 생물세척장치를 구성함에 있어서 생물계면활성제를 생성하는 토양미생물의 지속적인 생장을 유도하기 위해 세척액 내의 용존산소농도를 높이는 장치적 구성을 제시함에 특징이 있다. The technology disclosed in Korean Patent Registration No. 1779903, in constituting a biological washing device in which contaminated soil is washed by a biosurfactant, dissolves oxygen concentration in the washing liquid in order to induce the continuous growth of soil microorganisms that produce a biosurfactant. It is characterized by presenting a device configuration that increases

본 출원인은 상기 한국등록특허 제1779903호에 개시된 기술을 바탕으로 토양복원장치를 제작하고 실제 유류로 오염된 토양(쿠웨이트 원유오염 토양)을 대상으로 토양복원을 실시한 바, 한국등록특허 제1779903호의 <실험예 4 : 쿠웨이트 원유오염토양의 TPH 제거특성>에 기재된 내용에 부합되는 토양복원효과를 확인할 수 있었으나, 처리량 측면에서 미흡한 면이 있었다. 본 출원인이 제작한 토양복원장치의 생물세척장치의 경우 생물세척장치의 총부피 대비 20∼30wt%(w/v)의 오염토양을 수용할 수밖에 없어 오염토양의 처리량을 증가시키는데 한계가 있었다. The present applicant manufactured a soil restoration device based on the technology disclosed in Korean Patent Registration No. 1779903 and performed soil restoration on soil contaminated with oil (Kuwait crude oil contaminated soil), and Korean Patent No. 1779903 < Experimental Example 4: TPH removal characteristics of crude oil-contaminated soil in Kuwait. In the case of the biological washing device of the soil remediation device manufactured by the present applicant, there was a limit to increasing the throughput of contaminated soil because it had to accommodate 20 to 30 wt% (w / v) of contaminated soil compared to the total volume of the biological washing device.

한편, 오염토양에 대한 생물학적 처리기술 중 하나로 바이오파일(biopile) 처리기술이 있다. 바이오파일 처리기술은 오염토양을 굴착하여 지상에 야적시킨 상태에서 해당 오염토양에 공기, 영양분 및 미생물을 주입하여 오염토양을 정화시키는 방법이다(한국등록특허 제552349호 및 제1147430호 참조). 그러나, 종래 기술에 따른 바이오파일 처리기술은 오염토양을 굴착해야 하는 등 방법 상의 복잡성과 함께 토양정화의 진행 정도를 정확히 파악할 수 없는 단점이 있다. 또한, 바이오파일 처리기술은 통상 단독으로 공정이 구성됨에 따라 생물학적 처리효율이 낮은 특성이 있는 기술이다.On the other hand, as one of the biological treatment technologies for contaminated soil, there is a biopile treatment technology. The biopile treatment technology is a method of purifying the contaminated soil by injecting air, nutrients, and microorganisms into the contaminated soil while excavating the contaminated soil and storing it on the ground (see Korean Patent Registration Nos. 552349 and 1147430). However, the biopile treatment technology according to the prior art has a disadvantage in that it is difficult to accurately determine the progress of soil remediation along with the complexity of the method, such as the need to excavate contaminated soil. In addition, biopile treatment technology is a technology that is characterized by low biological treatment efficiency as the process is usually configured alone.

한국등록특허공보 제1779903호(2017. 9. 19. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 1779903 (Announced on September 19, 2017) 한국등록특허공보 제552349호(2006. 2. 20. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 552349 (2006. 2. 20. Publication) 한국등록특허공보 제1147430호(2012. 5. 22. 공고)Korean Registered Patent Publication No. 1147430 (Announced on May 22, 2012)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 출원인이 설계한 변형 바이오파일 처리장치를 본 출원인의 한국등록특허 제1779903호에 개시된 생물세척장치와 결합시킴으로써 오염토양에 대한 우수한 세척효율을 확보함과 함께 대량의 오염토양을 효과적으로 처리할 수 있는 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and excellent cleaning efficiency for contaminated soil is achieved by combining a modified biopile treatment device designed by the present applicant with a biological washing device disclosed in Korean Patent Registration No. 1779903 of the present applicant. The purpose is to provide a soil restoration device using a modified bio-pile processing device and a bio-washing device that can effectively treat a large amount of contaminated soil along with securing.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액을 세척액으로 공급받아, 세척액을 오염토양과 혼합하여 급속교반하는 급속교반조; 세척액을 이용하여 원유오염토양을 세척하는 생물세척장치; 생물세척장치에 의해 1단계 세척이 진행된 오염토양을 공급받아, 오염토양과 세척액을 교반하여, 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 2단계 세척함과 함께 처리토양을 배출하는 변형 바이오파일 처리장치; 급속교반조의 스컴, 생물세척장치의 스컴과 상등액, 변형 바이오파일 처리장치의 스컴을 각각 공급받아 부상분리를 실시하며, 분리된 액상 성분은 원심분리장치로 공급하고, 분리된 토양 성분은 변형 바이오파일 처리장치로 공급하며, 분리된 원유 성분은 폐기하는 부상분리조; 부상분리조에 의해 분리된 액상 성분을 원심분리하여 미세 토양은 변형 바이오파일 처리장치로 공급하고, 재차 분리된 액상 성분은 미생물 안정조로 공급하는 원심분리장치; 생물계면활성제를 생성하는 토양미생물을 배양액을 이용하여 배양시키는 미생물 배양조; 및 배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 미생물 배양조로부터 공급받아 이를 안정화시키고 급속교반조에 세척액을 공급하는 미생물 안정조;를 포함하여 이루어지며, 생물세척장치에 의해 1단계 세척이 완료되면, 중력침강에 의해 오염토양, 상등액 및 스컴이 분리되며, 분리된 오염토양은 2단계 세척을 위해 변형 바이오파일 처리장치로 공급되며, 상등액과 스컴은 부상분리조로 이동되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the soil restoration device using the modified biopile processing device and biological washing device according to the present invention receives a culture solution containing soil microorganisms and biosurfactants as a washing solution, mixes the washing solution with contaminated soil, and rapidly A rapid stirring tank for stirring; A biological washing device for washing crude oil-contaminated soil using a washing solution; A modified biopile processing device that receives the contaminated soil subjected to the first-step washing by the biological washing device, stirs the contaminated soil and the washing solution, and performs a second-step washing of the contaminated soil using a biosurfactant and discharges the treated soil; The scum of the rapid agitation tank, the scum and supernatant of the biological washing device, and the scum of the modified biopile treatment device are received and separated by flotation, and the separated liquid components are supplied to the centrifugal separator, and the separated soil components are supplied to the modified biopile. Flotation separation tank for supplying to the treatment device and discarding the separated crude oil components; A centrifugal separator for centrifuging the liquid component separated by the flotation tank, supplying the fine soil to the modified bio-pile processing device, and supplying the separated liquid component again to the microorganism stabilization tank; A microorganism culture tank for culturing soil microorganisms that produce biosurfactants using a culture medium; and a microbial stabilization tank for receiving and stabilizing the washing solution, which is a mixture of the culture solution, soil microorganisms and biosurfactants, from the microbial culture tank and supplying the washing solution to the rapid agitation tank. When it is, the contaminated soil, supernatant and scum are separated by gravity sedimentation, and the separated contaminated soil is supplied to the modified biopile processing device for second-step washing, and the supernatant and scum are moved to the flotation tank.

상기 변형 바이오파일 처리장치는, 생물세척장치에 의해 처리된 오염토양을 수용함과 함께 오염토양 교반-이송장치에 의해 오염토양이 세척되는 공간을 제공하는 반응조와, 오염토양과 세척액의 혼합물을 교반하여 오염토양을 세척함과 함께 세척된 오염토양 즉, 처리토양을 반응조 외부로 배출시키는 오염토양 교반-이송장치를 포함하여 구성된다. The modified biopile treatment device includes a reaction tank for accommodating the contaminated soil treated by the biological washing device and providing a space in which the contaminated soil is washed by the contaminated soil agitation-transfer device, and stirring the mixture of the contaminated soil and the washing liquid. It is configured to include a contaminated soil agitation-transfer device for washing the contaminated soil and discharging the washed contaminated soil, that is, the treated soil, to the outside of the reaction tank.

반응조의 상부는 상부로 갈수록 단면적이 작아지도록 설계되며, 반응조의 상단측에 스컴이 포집되는 스컴 포집부가 구비되며, 스컴 포집부의 일측에 포집된 스컴을 부상분리조로 이동시키는 스컴 제거장치가 구비된다. The upper part of the reaction tank is designed to have a smaller cross-sectional area toward the top, and a scum collecting part for collecting scum is provided at the upper end of the reaction tank, and a scum removing device for moving the collected scum to the flotation separator is provided at one side of the scum collecting part.

오염토양 교반-이송장치는 이송스크류축과 교반블레이드로 구성되며, 이송스크류축은 반응조를 가로지르는 형태로 배치되며, 교반블레이드는 이송스크류축과 결합되어 이송스크류축의 회전시 함께 회전되며 이송스크류축의 둘레를 나선형으로 감싸는 형태로 구비되며, 이송스크류축의 회전시 오염토양과 세척액은 교반블레이드에 의해 교반되어 오염토양의 세척이 진행되며, 이송스크류축의 회전시 이송스크류축 상에 일정량의 오염토양이 적재되어 이송스크류축을 따라 전진 이동되며, 이송스크류축에 의해 이송된 오염토양은 이송스크류축의 일단측에 구비된 처리토양 챔버로 유입되며, 처리토양 챔버 내의 처리토양은 처리토양 배출구를 통해 외부로 배출된다. Contaminated soil agitation-transfer device consists of a transfer screw shaft and an agitation blade, the transfer screw shaft is arranged in a form crossing the reaction tank, and the agitation blade is combined with the transfer screw shaft and rotates together when the transfer screw shaft rotates, and the circumference of the transfer screw shaft It is provided in a spirally wrapped form, and when the transfer screw shaft rotates, the contaminated soil and the washing liquid are stirred by the agitating blade to wash the contaminated soil, and when the transfer screw shaft rotates, a certain amount of contaminated soil is loaded on the transfer screw shaft It moves forward along the transfer screw shaft, and the contaminated soil transported by the transfer screw shaft is introduced into a processing soil chamber provided at one end of the transfer screw shaft, and the processing soil in the processing soil chamber is discharged to the outside through a processing soil discharge port.

오염토양 교반-이송장치의 하부에 산기관 및 세척액 배관이 구비되며, 상기 산기관은 반응조 내에 토양미생물 생장을 위한 공기를 주입하며, 상기 세척액 배관은 반응조 내의 수분 조절 및 세척액 공급을 위해 반응조 내부의 세척액을 반응조 외부로 배출하거나 미생물 배양조의 세척액을 반응조 내부로 공급한다. An agitation pipe and a washing liquid pipe are provided at the bottom of the contaminated soil agitation-transfer device, the diffusion pipe injects air for soil microorganism growth into the reaction tank, and the washing liquid pipe is provided inside the reaction tank to control moisture in the reaction tank and supply the washing liquid. The washing solution is discharged to the outside of the reaction tank or the washing solution of the microbial culture tank is supplied to the inside of the reaction tank.

상기 생물세척장치는, 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 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. The biological washing device includes a reaction chamber providing a space in which crude oil-contaminated soil is washed by a washing liquid containing soil microorganisms and biosurfactants; and an agitation device provided in the reaction chamber to agitate the washing liquid and the crude oil-contaminated soil, wherein the agitation device includes a rotation shaft disposed in a vertical direction of the reaction chamber, and rotation of the rotation shaft at one point of the rotation shaft. It is configured to include a plurality of impellers spaced apart from each other along the direction, and the impeller has an internal space and both ends are open, and the diameter of the middle part of the impeller is smaller than the front opening hole and the rear opening hole of the impeller, so that the impeller The speed of the washing liquid passing through is greater than the speed of the washing liquid inside the reaction chamber, so a decompressed state is generated at the impeller part passing through the washing liquid, and external air under atmospheric pressure is sucked into the impeller in a reduced pressure state, thereby increasing the dissolved oxygen concentration of the washing liquid.

상기 회전축의 상단 일측에 공기유입구가 구비됨과 함께 상기 회전축 내에는 공기유입구와 연결되는 공기유로가 구비되며, 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 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. An air inlet is provided at one side of the upper end of the rotating shaft, and an air flow path connected to the air inlet is provided in the rotating shaft, and the impeller is composed of a front opening, a central opening, and a rear opening. Each of the cylinder and the rear hole has an open shape at both ends and has an empty inside, and the front hole, the center hole, and the rear hole are sequentially connected to each other, and the air flow path of the rotating shaft is the impeller. It extends to the central opening of the impeller, and the washing liquid flows into the front opening of the impeller, passes through the center opening, and is discharged through the rear opening. Due to the difference in pressure acting on the part, external air under atmospheric pressure is supplied to the washing liquid under reduced pressure through the central opening through the air inlet and air passage of the rotating shaft.

상기 미생물 배양조의 일측에 배양액을 공급하는 배양액 공급조 및 헤모글로빈을 공급하는 헤모글로빈 공급장치가 구비된다.A culture solution supply tank for supplying a culture solution and a hemoglobin supply device for supplying hemoglobin are provided on one side of the microbial culture tank.

본 발명에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 다음과 같은 효과가 있다. The soil restoration device using the modified biopile treatment device and biological washing device according to the present invention has the following effects.

생물세척장치와 변형 바이오파일 처리장치가 연계된 공정을 통해 원유오염토양에 대한 일정 수준 이상의 세척효율을 확보함과 함께 대량의 오염토양에 대한 처리가 가능하다.It is possible to treat a large amount of contaminated soil while securing a certain level of cleaning efficiency for crude oil contaminated soil through a process in which a biological washing device and a modified biopile processing device are linked.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치의 구성도.
도 2는 생물세척장치의 교반장치 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 바이오파일 처리장치의 상세 구성도.
도 4는 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 TPH 변화를 나타낸 것.
도 5는 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 UCM 변화를 나타낸 것.
도 6은 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 16 PAHs 변화를 나타낸 것.
도 7은 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 Alkylated PAHs 변화를 나타낸 것.
도 8은 변형 바이오파일 처리장치에 의한 TPH, UCM 및 Cn Alkane 농도 변화를 나타낸 실험결과.
도 9는 변형 바이오파일 처리장치의 처리시간에 따른 16S rRNA gene copy number의 성장 변화를 나타낸 실험결과.
1 is a configuration diagram of a soil restoration device using a modified bio-pile processing device and a biological washing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of the stirring device of the biological washing device.
3 is a detailed configuration diagram of a modified biopile processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the change in TPH of crude oil-contaminated soil in Kuwait according to the process time of the biological washing device.
Figure 5 shows the change in UCM of crude oil-contaminated soil in Kuwait according to the process time of the biological washing device.
Figure 6 shows the change of 16 PAHs of crude oil-contaminated soil in Kuwait according to the process time of the biowashing device.
Figure 7 shows the change of Alkylated PAHs in Kuwait crude oil-contaminated soil according to the process time of the biological washing device.
8 is an experimental result showing changes in TPH, UCM, and Cn Alkane concentrations by a modified biopile processing device.
9 is an experimental result showing the growth change of 16S rRNA gene copy number according to the processing time of the modified biopile processing device.

본 발명은 오염토양의 세척효율을 향상시킴과 함께 대량의 오염토양을 처리할 수 있는 토양복원장치에 관한 기술을 제시한다. The present invention proposes a technology related to a soil restoration device capable of treating a large amount of contaminated soil while improving the washing efficiency of contaminated soil.

이를 구현하기 위해 본 발명은 생물세척장치와 변형 바이오파일 처리장치가 연계된 공정을 적용한다. 본 발명에 적용되는 생물세척장치는 본 출원인의 한국등록특허 제1779903호에 개시된 생물세척장치를 이용하며, 변형 바이오파일 처리장치는 통상의 바이오파일 처리장치를 변형한 것으로서 생물세척장치와의 연계를 위해 새롭게 설계된 것이다. In order to implement this, the present invention applies a process in which a biological washing device and a modified biopile processing device are linked. The biological cleaning device applied to the present invention uses the biological cleaning device disclosed in Korea Patent Registration No. 1779903 of the present applicant, and the modified biopile processing device is a modified biopile processing device and is linked with the biological cleaning device. newly designed for

앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이 한국등록특허 제1779903호에 개시된 생물세척장치를 실제 구현한 바 오염토양에 대한 세척효율은 우수하나 대량의 토양오염을 처리하기에는 미흡한 면이 있다. 이를 극복하기 위해 생물세척장치와 변형 바이오파일 처리장치의 연계 공정을 제시하며, 생물세척장치에 의한 1단계 세척과 변형 바이오파일 처리장치에 의한 2단계 세척을 통해 오염토양의 세척효율 향상 뿐만 아니라 대량의 오염토양 처리가 가능하게 된다. As mentioned above in 'Technology Background of the Invention', the biological washing device disclosed in Korean Patent Registration No. 1779903 is actually implemented, and the cleaning efficiency for contaminated soil is excellent, but it is insufficient to treat a large amount of soil contamination. . In order to overcome this, a linkage process between a biological washing device and a modified biopile treatment device is presented, and through the first step washing by the biological washing device and the second step washing by the modified biopile treatment device, not only the cleaning efficiency of the contaminated soil is improved, but also the large quantity of contaminated soil can be treated.

본 발명에 적용되는 변형 바이오파일 처리장치 관련하여, 통상의 바이오파일 처리장치는 굴착되어 적재된 상태의 오염토양에 공기, 영양분 및 미생물을 주입하여 시간 경과에 따른 생물학적 처리를 기대하는 방식인 반면, 본 발명에 따라 새롭게 설계된 변형 바이오파일 처리장치는 오염토양과 세척액이 혼합된 상태에서 이를 교반하여 오염토양에 대한 세척효율을 향상시키고, 세척이 완료된 토양을 토양배출장치를 통해 배출시키는 방식이라는 점, 토양세척과정에서 발생되는 스컴을 기구적 구성을 통해 분리, 배출시키는 점, 필요에 따라 세척액의 배출 또는 배양액의 공급을 통해 수분 함량을 조절할 수 있다는 점에서 통상의 바이오파일 처리장치 대비 구성상, 효과상 차이점이 있다고 할 수 있다. Regarding the modified biopile processing device applied to the present invention, the conventional biopile processing device is a method of expecting biological treatment over time by injecting air, nutrients and microorganisms into the excavated and loaded contaminated soil, The modified biopile treatment device newly designed according to the present invention improves the washing efficiency of the contaminated soil by stirring the contaminated soil and the washing solution in a mixed state, and discharges the washed soil through a soil discharge device. Compared to conventional biopile treatment devices, the scum generated in the soil washing process is separated and discharged through a mechanical configuration, and the water content can be adjusted by discharging the washing liquid or supplying the culture medium if necessary. It can be said that there is a difference.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, a soil restoration device using a modified bio-pile processing device and a biological washing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치는 급속교반조(10), 생물세척장치(20), 변형 바이오파일 처리장치(30), 부상분리조(40), 원심분리장치(50), 미생물 배양조(60) 및 미생물 안정조(70)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 1, a soil restoration device using a modified biopile processing device and a biological washing device according to an embodiment of the present invention includes a rapid agitation tank 10, a biological washing device 20, and a modified biopile processing device 30. ), a flotation separation tank 40, a centrifugal separator 50, a microbial culture tank 60, and a microbial stabilization tank 70.

상기 급속교반조(10)는 오염토양과 세척액을 급속교반하며, 교반된 오염토양과 세척액은 생물세척장치(20)로 공급된다. 오염토양은 토양선별기(1)를 통해 선별되어 컨베이어 벨트(2) 등에 의해 급속교반조(10)에 공급될 수 있다. The rapid agitation tank 10 rapidly agitates the contaminated soil and the washing liquid, and the stirred contaminated soil and the washing liquid are supplied to the biological washing device 20. Contaminated soil may be sorted through the soil sorter 1 and supplied to the rapid agitation tank 10 by a conveyor belt 2 or the like.

상기 세척액은 미생물 안정조(70)로부터 공급되는데, 본 발명에서 세척액은 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액을 의미한다. 생물계면활성제는 토양미생물에 의해 생성되며, 토양미생물은 배양액 내에서 생장된다. 이러한 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액 즉, 세척액은 미생물 배양조(60)에서 배양되고, 미생물 안정조(70)를 거쳐 생물세척장치(20)로 공급된다. 미생물 배양조(60) 및 미생물 안정조(70)에 대해서는 후술하기로 한다. The washing liquid is supplied from the microbial stabilization tank 70, and in the present invention, the washing liquid means a culture medium containing soil microorganisms and biosurfactants. Biosurfactants are produced by soil microorganisms, which grow in culture medium. The culture solution containing these soil microorganisms and biosurfactants, that is, the washing solution is cultured in the microbial culture tank 60 and supplied to the biowashing device 20 via the microbial stabilization tank 70. The microbial culture tank 60 and the microbial stabilization tank 70 will be described later.

급속교반조(10) 내에서 오염토양과 세척액이 급속교반됨에 따라, 세척액의 생물계면활성제에 의해 오염토양으로부터 고점성의 원유 성분이 탈리되고, 탈리된 고점성의 원유 성분은 급속교반조(10)의 상부로 이동하여 스컴(scum)을 이룬다. 급속교반조(10)에서 발생된 스컴은 스크래퍼(scrapper) 등으로 제거되어 부상분리조(40)로 이동되며, 급속교반조(10) 내의 오염토양과 세척액의 혼합물은 생물세척장치(20)로 공급된다. As the contaminated soil and the washing liquid are rapidly stirred in the rapid stirring tank 10, the high-viscosity crude oil component is desorbed from the contaminated soil by the biosurfactant of the washing liquid, and the desorbed high-viscosity crude oil component of the rapid stirring tank 10 It moves upward to form a scum. The scum generated in the rapid stirring tank 10 is removed with a scraper and moved to the flotation separation tank 40, and the mixture of contaminated soil and washing liquid in the rapid stirring tank 10 is transferred to the biological washing device 20. are supplied

상기 생물세척장치(20)는 세척액에 포함되어 있는 생물계면활성제에 의한 유화작용을 통해 오염토양에 흡착되어 있는 원유 성분을 용해시키는 장치이다. 상기 생물세척장치(20)의 상세 구성은 본 출원인의 한국등록특허 제1779903호에 개시된 생물세척장치(20)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명에 따른 생물세척장치(20)에 대해서는 아래의 설명으로 요약한다. The biological washing device 20 is a device for dissolving crude oil components adsorbed to contaminated soil through emulsification by a biosurfactant contained in the washing liquid. The detailed configuration of the biological washing device 20 is substantially the same as that of the biological washing device 20 disclosed in Korea Patent Registration No. 1779903 of the present applicant. Therefore, the biological washing device 20 according to the present invention is summarized in the following description.

본 발명에 따른 생물세척장치(20)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 반응챔버를 구비하며, 반응챔버 내에는 회전축(120)과 복수의 임펠러(130)로 구성되는 교반장치가 구비된다. 상기 반응챔버(110)는 오염토양이 생물계면활성제에 의해 세척되는 공간을 제공하며, 상기 회전축(120)과 복수의 임펠러(130)로 구성되는 교반장치는 오염토양과 세척액의 혼합물을 교반한다. The biological washing device 20 according to the present invention includes a reaction chamber as shown in FIGS. 1 and 2, and a stirring device composed of a rotating shaft 120 and a plurality of impellers 130 is provided in the reaction chamber. . The reaction chamber 110 provides a space in which the contaminated soil is washed by the biosurfactant, and the stirring device composed of the rotary shaft 120 and a plurality of impellers 130 stirs a mixture of the contaminated soil and the washing liquid.

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.The rotating shaft 120 is disposed in the vertical direction of the reaction chamber 110, and the plurality of impellers 130 are spaced apart from one point of the rotating shaft 120 at a predetermined angle along the rotational direction of the rotating shaft 120. .

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. The impeller 130 is a device for contacting and agitating the mixture of the contaminated soil and the washing liquid, and is designed to induce a pressure change of the washing liquid based on Bernoulli's principle. Based on Bernoulli's principle, a pressure change can be induced through a change in fluid velocity. That is, the pressure acting on each point of the washing liquid can be changed by changing the flow velocity of the washing liquid being stirred. In order to induce a pressure change of the washing liquid through a change in the fluid velocity of the washing liquid, the impeller 130 has the following configuration.

상기 임펠러(130)는 전면개구통(131), 중앙개구통(132) 및 후면개구통(133)으로 이루어진다. The impeller 130 is composed of a front opening cylinder 131, a center opening cylinder 132 and a rear opening cylinder 133.

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. 이와 함께, 전면개구통(131)의 최대직경은 후면개구통(133)의 최대직경보다 크도록 설계된다. 세척액(또는 세척액과 오염토양의 혼합물)은 전면개구통(131)으로 유입되어 중앙개구통(132)을 거쳐 후면개구통(133)을 통해 배출된다. The front opening 131, the center opening 132, and the rear opening 133 are open at both ends and have a hollow inside, and the front opening 131, the center opening 132 and The rear openings 133 form a sequentially connected form adjacent to each other. In addition, the center opening 132 has a cylindrical shape with a constant diameter, and the front opening 131 and the rear opening 133 provided at both ends of the center opening 132 are center opening 132 It has a form in which the diameter expands as the distance from the connection point with the . In addition, the maximum diameter of the front opening 131 is designed to be larger than the maximum diameter of the rear opening 133. The washing liquid (or the mixture of the washing liquid and contaminated soil) flows into the front opening (131), passes through the central opening (132) and is discharged through the rear opening (133).

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. 따라서, 임펠러(130)의 회전에 의해 임펠러(130)를 통과하는 세척액은 감압상태에 놓여 있다고 할 수 있다. According to Bernoulli's principle, as the velocity of a fluid increases, the pressure decreases. Based on this, since the cross-sectional area of the central opening 132 is smaller than that of the front opening 131, the speed of the washing liquid passing through the central opening 132 is greater than the speed of the washing liquid passing through the front opening 131, Accordingly, a pressure reduction phenomenon occurs in the central opening 132 portion. Therefore, it can be said that the washing liquid passing through the impeller 130 due to the rotation of the impeller 130 is placed in a reduced pressure state.

한편, 상기 회전축(120) 내에는 공기유로(122)(도 2의 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.On the other hand, an air passage 122 (corresponding to the dotted line in FIG. 2 ) is provided within the rotational shaft 120, and the air passage 122 within the rotational shaft 120 extends to the central opening 132 of the impeller 130. is extended In addition, an air inlet 121 is provided at one side of an upper end of the rotating shaft 120 , and the air inlet 121 is connected to the air flow path 122 .

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. Under such a configuration, when the washing liquid achieves a reduced pressure lower than the atmospheric pressure by the rotation of the impeller 130, the air in the atmosphere is sucked through the air inlet 121 and the sucked air passes through the air passage 122 to the impeller 130. ), and is finally supplied to the washing liquid passing through the central opening 132. The reason why air in the atmosphere is supplied to the washing liquid through the central opening 132 of the impeller 130 without a separate power is because of the pressure difference between the washing liquid in a reduced pressure state and atmospheric pressure as described above. At this time, since the pressure acting on the washing liquid passing through the central opening 132 is lower than the atmospheric pressure, the air supplied to the washing liquid expands and disperses in the form of fine bubbles. As the air expands and disperses in the form of fine bubbles and is supplied to the cleaning solution, the dissolved oxygen efficiency is improved and the dissolved oxygen concentration is rapidly increased.

세척액의 용존산소농도가 증가됨으로 인해 세척액에 존재하는 토양미생물의 생장이 보장되고, 이에 따라 토양미생물에 의한 생물계면활성제의 생성이 지속적으로 이루어지게 된다. 또한, 생물계면활성제의 지속적인 생성으로 인해 생물계면활성제에 의한 오염토양의 세척효율은 향상된다. As the dissolved oxygen concentration of the washing liquid increases, the growth of soil microorganisms present in the washing liquid is ensured, and accordingly, biosurfactants are continuously produced by the soil microorganisms. In addition, due to the continuous production of biosurfactants, the cleaning efficiency of contaminated soil by biosurfactants is improved.

반응챔버(110) 내벽 상에는 세척액과 오염토양의 접촉효율을 향상시키기 위한 배플(140)이 구비되고, 반응챔버(110)의 상부 일측에는 세척액 상부로 떠오른 유류 등의 부유물 오염물질을 제거하기 위한 스키머(skimmer)(150)가 구비된다. A baffle 140 is provided on the inner wall of the reaction chamber 110 to improve the contact efficiency between the washing liquid and the contaminated soil, and a skimmer 140 is provided on the upper side of the reaction chamber 110 to remove floating contaminants such as oil floating to the top of the washing liquid. (skimmer) 150 is provided.

생물세척장치(20)에 의한 1단계 세척이 완료되면 중력침강을 통해 오염토양, 상등액 및 스컴을 분리하며, 분리된 오염토양은 2단계 세척을 위해 변형 바이오파일 처리장치(30)로 공급되며, 상등액과 스컴은 부상분리조(40)로 이동된다. When the first-step cleaning by the biological washing device 20 is completed, contaminated soil, supernatant, and scum are separated through gravity sedimentation, and the separated contaminated soil is supplied to the modified biopile processing device 30 for second-step cleaning, The supernatant and scum are moved to the flotation tank 40.

상기 변형 바이오파일 처리장치(30)은 생물세척장치(20)에 의한 1단계 세척이 완료된 오염토양을 대상으로 2단계 세척을 진행한다. The modified bio-pile processing device 30 performs a second-step cleaning on contaminated soil for which the first-step washing by the biological washing device 20 has been completed.

전술한 바와 같이 생물세척장치(20) 단독으로 토양복원을 실시하는 경우 처리량에 한계가 있으며, 이를 극복하기 위해 본 발명은 생물세척장치(20)에 의한 1단계 세척과 변형 바이오파일 처리장치(30)에 의한 2단계 세척을 연계한다. As described above, there is a limit to throughput when performing soil restoration with the biological washing device 20 alone. ) in conjunction with a two-step wash by

생물세척장치(20)의 처리량에 한계가 있는 이유 중 하나는, 베르누이 원리에 기반하여 설계된 임펠러 구조에 있다고 볼 수도 있다. 상술한 임펠러 구조를 통해 용존산소농도의 증대 및 생물계면활성제의 지속적인 생성을 유도하여 오염토양의 세척효율을 향상시킬 수 있으나, 오염토양의 세척효율을 일정 수준으로 유지하기 위해서는 생물세척장치(20)에 수용되는 오염토양의 양이 한정될 수 밖에 없다. 또한, 생물세척장치(20) 단독으로 토양복원공정을 구성함에 따라 오염토양의 일정 수준 이상의 세척을 위해 생물세척장치(20)에서의 공정시간이 길어지는 점도 오염토양의 처리량에 영향을 미치게 된다. One of the reasons why the throughput of the biological washing device 20 is limited may be due to the impeller structure designed based on Bernoulli's principle. Through the above-mentioned impeller structure, it is possible to improve the washing efficiency of contaminated soil by inducing the increase in dissolved oxygen concentration and the continuous production of biosurfactant, but in order to maintain the washing efficiency of contaminated soil at a certain level, the biological washing device 20 There is no choice but to limit the amount of contaminated soil that can be accommodated. In addition, as the biological washing device 20 alone constitutes the soil restoration process, the process time in the biological washing device 20 becomes longer for washing the contaminated soil at a certain level or more, which affects the throughput of the contaminated soil.

본 발명은 이러한 난관을 해결하기 위해, 생물세척장치(20)에 의한 1단계 오염토양 세척의 공정시간을 짧게 함과 함께 생물세척장치(20)에 의해 처리된 오염토양이 변형 바이오파일 처리장치(30)에 지속적으로 공급되도록 하고, 생물세척장치(20)에 의해 처리된 수 회 배치에 해당되는 양의 오염토양을 수용할 수 있는 크기를 갖는 변형 바이오파일 처리장치(30)을 마련하고, 변형 바이오파일 처리장치(30)에서는 2단계 세척을 진행함과 함께 처리된 토양이 순차적으로 배출되도록 함으로써 오염토양의 세척효율을 일정 수준 이상으로 유지시킴과 함께 오염토양의 처리량을 증대시킬 수 있다. In order to solve these difficulties, the present invention shortens the process time of the first-step contaminated soil washing by the biological washing device 20, and the contaminated soil treated by the biological washing device 20 is a modified biopile processing device ( 30), a modified biopile processing device 30 having a size capable of accommodating an amount of contaminated soil corresponding to several batches treated by the biological washing device 20 is provided, and the deformation In the biopile treatment device 30, the two-step washing is performed and the treated soil is sequentially discharged, thereby maintaining the washing efficiency of the contaminated soil at a certain level or higher and increasing the throughput of the contaminated soil.

생물세척장치(20) 단독으로 공정을 구성하는 것에 대비하여, 생물세척장치(20)의 공정시간이 짧아짐에 따라 생물세척장치(20)의 처리량이 증대되고, 생물세척장치(20)의 공정시간이 짧아짐으로 인한 생물세척장치(20)에서의 세척효율 저하는 변형 바이오파일 처리장치(30)에서의 2단계 세척에 의해 보완된다. Compared to configuring the process with the biological washing device 20 alone, as the process time of the biological washing device 20 is shortened, the throughput of the biological washing device 20 increases, and the process time of the biological washing device 20 The decrease in washing efficiency in the biological washing device 20 due to this shortening is compensated by the two-step washing in the modified biopile processing device 30.

상기 변형 바이오파일 처리장치(30)은 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이 반응조(210) 및 오염토양 교반-이송장치(220)를 포함하여 구성된다. 상기 반응조(210)는 생물세척장치(20)에 의해 처리된 오염토양을 수용함과 함께 오염토양 교반-이송장치(220)에 의해 오염토양이 세척되는 공간을 제공한다. 반응조(210)의 체적은 생물세척장치(20)의 수 회 배치에 해당되는 양의 오염토양을 수용할 수 있도록 설계된다. 반응조(210) 내에서 오염토양 교반-이송장치(220)에 의한 오염토양 세척이 진행되는 과정에서 탈리된 원유 성분 등으로 이루어진 스컴이 발생되는데, 발생된 스컴은 낮은 비중으로 인해 반응조(210) 상부로 떠오르게 되고, 이러한 스컴을 효과적으로 제거하기 위해 반응조(210)의 상부는 상부로 갈수록 단면적이 작아지도록 설계됨과 함께 반응조(210)의 상단측에 스컴 포집부(212)가 구비된다. 반응조(210) 상부로 이동된 스컴은 스컴 포집부(212)에서 뭉쳐지며, 스컴 포집부(212)의 일측에 구비된 스컴 제거장치(230)를 통해 부상분리조(40)로 이동된다. 또한, 상기 반응조(210)의 상단 일측에는 유입구(211)가 구비되며, 상기 유입구(211)를 통해 원심분리장치(50)에 의해 분리된 오염토양과 세척액의 혼합물이 반응조(210)로 유입된다. As shown in FIGS. 1 and 3 , the modified biopile processing device 30 includes a reaction tank 210 and a contaminated soil agitating-transfer device 220. The reaction tank 210 accommodates the contaminated soil treated by the biological washing device 20 and provides a space in which the contaminated soil is washed by the soil agitation-transfer device 220. The volume of the reaction tank 210 is designed to accommodate an amount of contaminated soil corresponding to several batches of the biological washing device 20 . In the process of cleaning the contaminated soil by the contaminated soil agitation-transfer device 220 in the reaction tank 210, scum composed of desorbed crude oil components is generated. In order to effectively remove such scum, the top of the reaction tank 210 is designed to have a smaller cross-sectional area toward the top, and a scum collecting unit 212 is provided on the upper side of the reaction tank 210. The scum moved to the top of the reaction tank 210 is aggregated in the scum collector 212 and moved to the flotation separation tank 40 through the scum removal device 230 provided on one side of the scum collector 212. In addition, an inlet 211 is provided at one side of the upper end of the reaction tank 210, and a mixture of contaminated soil and washing liquid separated by the centrifugal separator 50 flows into the reaction tank 210 through the inlet 211. .

상기 오염토양 교반-이송장치(220)는 오염토양과 세척액의 혼합물을 교반하여 오염토양을 세척함과 함께 세척된 오염토양 즉, 처리토양을 반응조(210) 외부로 배출시키는 역할을 한다. 오염토양 교반-이송장치(220)는 이송스크류축(221)과 교반블레이드(222)로 구성된다. 이송스크류축(221)은 반응조(210)를 가로지르는 형태로 배치되며, 교반블레이드(222)는 이송스크류축(221)과 결합되어 이송스크류축(221)의 회전시 함께 회전되며 이송스크류축(221)의 둘레를 나선형으로 감싸는 형태로 구비된다. The contaminated soil agitation-transfer device 220 serves to wash the contaminated soil by stirring the mixture of the contaminated soil and the washing liquid and discharge the washed contaminated soil, that is, the treated soil to the outside of the reaction tank 210. Contaminated soil agitation-transport device 220 is composed of a transfer screw shaft 221 and agitation blades 222. The transfer screw shaft 221 is disposed in a form crossing the reaction tank 210, and the stirring blade 222 is coupled with the transfer screw shaft 221 and rotates together when the transfer screw shaft 221 rotates, and the transfer screw shaft ( 221) is provided in a form of spirally wrapping the circumference.

이송스크류축(221)의 회전시 오염토양과 세척액은 교반블레이드(222)에 의해 교반되며, 이러한 교반에 의해 오염토양이 세척된다. 세척액 내에는 토양미생물과 토양미생물에 의해 생성되는 생물계면활성제가 존재함에 따라 교반 과정에서 생물계면활성제에 의한 오염토양 세척이 진행된다. When the transfer screw shaft 221 rotates, the contaminated soil and the washing liquid are stirred by the stirring blade 222, and the contaminated soil is washed by this stirring. As there are soil microorganisms and biosurfactants produced by soil microorganisms in the washing liquid, the contaminated soil is washed by the biosurfactants during the agitation process.

또한, 이송스크류축(221)의 회전시 이송스크류축(221) 상에는 일정량의 오염토양이 적재되어 이송스크류축(221)을 따라 전진 이동되며, 이송스크류축(221)에 의해 이송된 오염토양은 이송스크류축(221)의 일단측에 구비된 처리토양 챔버(240)로 유입된다. 처리토양 챔버(240)의 일측에는 처리토양 배출구(250)가 구비되어 변형 바이오파일 처리장치(30)에 의해 처리된 처리토양이 최종 배출된다. In addition, when the transfer screw shaft 221 rotates, a certain amount of contaminated soil is loaded on the transfer screw shaft 221 and moved forward along the transfer screw shaft 221, and the contaminated soil transferred by the transfer screw shaft 221 It flows into the processing soil chamber 240 provided at one end of the transfer screw shaft 221. A treated soil outlet 250 is provided at one side of the treated soil chamber 240 so that the treated soil processed by the modified biopile processing device 30 is finally discharged.

한편, 오염토양 교반-이송장치(220)의 하부에는 산기관(260) 및 세척액 배관(270)이 구비된다. 상기 산기관(260)을 통해 반응조(210) 내에 토양미생물 생장을 위한 공기를 주입할 수 있으며, 상기 세척액 배관(270)은 반응조(210) 내의 수분 조절 및 세척액 공급을 위해 반응조(210) 내부의 세척액을 반응조(210) 외부로 배출하거나 미생물 배양조(60)의 세척액을 반응조(210) 내부로 공급하는 역할을 한다. Meanwhile, a diffuser pipe 260 and a washing liquid pipe 270 are provided at the bottom of the contaminated soil agitation-transfer device 220. Air for the growth of soil microorganisms may be injected into the reaction tank 210 through the diffuser 260, and the washing liquid pipe 270 is used to control moisture in the reaction tank 210 and to supply the washing liquid. It serves to discharge the washing solution to the outside of the reaction tank 210 or supply the washing solution of the microbial culture tank 60 to the inside of the reaction tank 210.

산기관(260)과 세척액 배관(270)을 통해 변형 바이오파일 처리장치(30)의 반응조(210)에 일정량의 공기가 주입됨과 함께 수분과 세척액이 제어되고, 오염토양 교반-이송장치(220)에 의한 오염토양의 세척이 진행됨에 따라, 생물세척장치(20)에 의한 1단계 세척과 마찬가지로 변형 바이오파일 처리장치(30)에 의한 2단계 세척 역시 생물계면활성제에 의한 오염토양 세척이 진행된다. A certain amount of air is injected into the reaction tank 210 of the modified biopile processing device 30 through the diffuser 260 and the washing liquid pipe 270, and the moisture and washing liquid are controlled, and the contaminated soil agitation-transfer device 220 As the washing of the contaminated soil by the proceeds, the second-step washing by the modified biopile processing device 30 also proceeds with the washing of the contaminated soil by the biosurfactant, similar to the first-step washing by the biological washing device 20.

이와 같이, 생물세척장치(20)의 공정시간을 짧게 설정하더라도 대용량의 체적을 갖는 변형 바이오파일 처리장치(30)에서 생물계면활성제 방식의 2단계 오염토양 세척이 진행됨에 따라, 생물세척장치(20)에서 공정시간 단축에 의한 세척효율 저하가 발생되더라도 변형 바이오파일 처리장치(30)에서의 2단계 세척을 통해 이를 보완할 수 있게 된다. In this way, even if the process time of the biological washing device 20 is set short, as the two-step contaminated soil washing of the biosurfactant method proceeds in the modified biopile processing device 30 having a large volume, the biological washing device 20 ), even if the washing efficiency decreases due to the shortening of the process time, it is possible to compensate for this through the two-step washing in the modified biopile processing device 30.

다음으로, 상기 부상분리조(40)은 급속교반조(10), 생물세척장치(20) 및 변형 바이오파일 처리장치(30) 각각으로부터 이송된 스컴 그리고 상등액에 대해 부상분리를 실시하며, 부상분리된 원유 성분은 폐기되며 액상 성분은 원심분리장치(50)로 이동된다. 또한, 부상분리조의 하부에 침강된 토양 성분은 변형 바이오파일 처리장치(30)로 공급된다. Next, the flotation tank 40 performs flotation separation on the scum and the supernatant transferred from the rapid stirring tank 10, the biological washing device 20, and the modified biopile processing device 30, respectively, and the flotation separation The crude oil component is discarded and the liquid component is moved to the centrifugal separator (50). In addition, soil components settled at the bottom of the flotation tank are supplied to the modified bio-pile treatment device 30.

다음으로, 상기 원심분리장치(50)은 부상분리조(40)로부터 액상 성분을 공급받아 원심분리를 통해 해당 액상 성분에 포함되어 있는 미세 토양과 액상 성분으로 재차 분리한다. 분리된 미세 토양은 변형 바이오파일 처리장치(30)로 이동되며, 액상 성분은 미생물 안정조(70)로 이동된다. 원심분리장치(50)에 의해 분리된 액상 성분은 세척액 성분 즉, 생물계면활성제 및 토양미생물이 포함된 배양액에 해당된다. 원심분리장치(50)로는 하이드로사이클론을 이용할 수 있다. Next, the centrifugal separator 50 receives the liquid component from the flotation tank 40 and separates the liquid component into fine soil and liquid component again through centrifugal separation. The separated fine soil is moved to the modified bio-pile treatment device 30, and the liquid component is moved to the microbial stabilization tank 70. The liquid component separated by the centrifugal separator 50 corresponds to the washing liquid component, that is, the culture medium containing the biosurfactant and soil microorganisms. A hydrocyclone may be used as the centrifugal separator 50 .

마지막으로, 미생물 배양조(60) 및 미생물 안정조(70)에 대해 설명하면 다음과 같다. Finally, the microbial culture tank 60 and the microbial stabilization tank 70 are described as follows.

상기 미생물 배양조(60)는 토양미생물을 배양하는 장치로서, 토양미생물의 배양과정에서 토양미생물은 생물계면활성제를 생성하며, 토양미생물에 의해 생성된 생물계면활성제는 토양미생물, 배양액과 함께 세척액을 이루어 미생물 안정조(70)로 공급된다. The microbial culture tank 60 is a device for culturing soil microorganisms, and in the process of culturing soil microorganisms, soil microorganisms produce a biosurfactant, and the biosurfactant produced by the soil microorganisms is washed with soil microorganisms and a culture medium. made and supplied to the microbial stabilization tank (70).

미생물 배양조(60)의 일측에는 배양액 공급조(61)가 구비되며, 배양액 공급조(61)를 통해 인산용액 등의 배양액이 미생물 배양조(60)에 공급된다. 또한, 미생물 배양조(60)의 일측에는 헤모글로빈 공급장치(62)가 구비되며, 토양미생물의 생장을 촉진시키기 위해 미생물 배양조(60) 내에 배양액 1L당 0.3∼0.7g의 헤모글로빈이 투입된다. A culture solution supply tank 61 is provided at one side of the microorganism culture tank 60, and a culture solution such as a phosphoric acid solution is supplied to the microorganism culture tank 60 through the culture solution supply tank 61. In addition, a hemoglobin supply device 62 is provided on one side of the microbial culture tank 60, and 0.3 to 0.7 g of hemoglobin per 1 L of the culture medium is injected into the microbial culture tank 60 to promote the growth of soil microorganisms.

한편, 미생물 배양조(60) 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. On the other hand, it is preferable to apply soil microorganisms extracted from contaminated soil to be treated as soil microorganisms cultured in the microbial culture tank 60. Soil microorganisms present in the contaminated soil to be treated survive in the soil environment contaminated with crude oil and grow using crude oil as a carbon source. When applied, it is effective in the purification of contaminated soil. There are various types of soil microorganisms that grow in soil contaminated with crude oil, depending on the region and environment where the contaminated soil exists. Representative soil microorganisms include Flavobacteriales, Burkholderiales, and Pseudomonadales . Soil microorganisms such as Flavobacteriales, Burkholderiales, and Pseudomonadales grow using crude oil as a carbon source in an environment where crude oil exists, and have the characteristics of producing biosurfactants and releasing them to the outside of cells during the growth process.

미생물 안정조(70)는 미생물 배양조(60)에서 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액을 공급받아 이를 안정화시키고 급속교반조(10)에 공급하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액은 '세척액'에 해당되며, 미생물 안정조(70)는 급속교반조(10)에 세척액을 공급한다. The microbial stabilization tank 70 plays a role in receiving a culture solution containing soil microorganisms and biosurfactants from the microbial culture tank 60, stabilizing it, and supplying it to the rapid agitation tank 10. As described above, the culture solution containing soil microorganisms and biosurfactants corresponds to the 'washing liquid', and the microbial stabilization tank 70 supplies the washing solution to the rapid agitation tank 10 .

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치에 대해 설명하였다. 이하에서는 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. In the above, the soil restoration device using the modified biopile processing device and the biological washing device according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples.

<실험예 1 : 쿠웨이트 원유오염토양의 TPU, UCM, 16 PAHs, Alkylated PAHs 제거 특성><Experimental Example 1: TPU, UCM, 16 PAHs, Alkylated PAHs Removal Characteristics of Kuwait Crude Oil Contaminated Soil>

쿠웨이트 원유오염토양에 대해 생물세척장치를 통해 세척한 후 세척 전후의 TPU, UCM, 16 PAHs, Alkylated PAHs 변화를 살펴보았다. 쿠웨이트 원유오염토양의 초기 TPU는 84,198 mg/kg, 초기 UCM은 77,784 mg/kg, 초기 16 PAHs는 42 mg/kg, 초기 Alkylated PAHs는 3,174 mg/kg 이며, TPH 오염물질 중 UCM이 92%로 원유의 특성을 상실한 난분해성 물질로 직접적인 생물학적 분해가 불가능한 상태의 오염토양이라 할 수 있다. Kuwait crude oil-contaminated soil was washed with a biological washing machine, and then the changes in TPU, UCM, 16 PAHs, and Alkylated PAHs before and after washing were examined. In Kuwait crude oil-contaminated soil, the initial TPU was 84,198 mg/kg, the initial UCM was 77,784 mg/kg, the initial 16 PAHs were 42 mg/kg, and the initial alkylated PAHs were 3,174 mg/kg. It is a non-degradable material that has lost its properties and can be said to be contaminated soil in a state where direct biological degradation is impossible.

0.1g 헤모글로빈이 용해된 1L의 50mM phosphate buffer 용액에 토양미생물을 넣고 배양시켰다. 이어, 토양미생물이 배양된 배양액을 생물세척장치에 공급한 후, 배양액을 이용하여 쿠웨이트 원유오염토양 15kg을 5일간 세척하였다. 이어, 원심분리장치를 통해 오염토양을 회수하여 TPU, UCM, 16 PAHs, Alkylated PAHs 각각을 측정하였다. Soil microorganisms were cultured in 1 L of 50 mM phosphate buffer solution in which 0.1 g hemoglobin was dissolved. Then, after supplying the culture solution in which the soil microorganisms were cultured to a biological washing device, 15 kg of crude oil-contaminated soil in Kuwait was washed for 5 days using the culture solution. Subsequently, the contaminated soil was recovered through a centrifugal separator and each of TPU, UCM, 16 PAHs, and alkylated PAHs was measured.

도 4는 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 TPU 변화를 나타낸 것이고, 도 5는 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 UCM 변화를 나타낸 것이고, 도 6은 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 16 PAHs 변화를 나타낸 것이고, 도 7은 생물세척장치 공정시간에 따른 쿠웨이트 원유오염토양의 Alkylated PAHs 변화를 나타낸 것이다. 도 4 내지 도 7을 참조하면, 5일간의 생물세척장치를 이용한 세척에 의해 TPU, UCM, 16 PAHs, Alkylated PAHs 모두 90% 이상 저감됨을 확인할 수 있으며, 특히 16 PAHs와 Alkylated PAHs의 경우 1일간의 세척만으로도 각각 96%, 93% 제거됨을 확인하였다. 이러한 결과는 16S rRNA gene copy number 성장 변화를 통해서도 확인 가능하며, 생물세척 1일 동안은 미량으로 변화가 나타나나 16 PAHs와 Alkylated PAHs가 90% 이상 제거된 이후에는 급격하게 성장하는 결과를 나타낸다. Figure 4 shows the change in TPU of crude oil-contaminated soil in Kuwait according to the process time of the biological washing machine, Figure 5 shows the change in UCM of crude oil-contaminated soil in Kuwait according to the process time of the biological washing machine, and Figure 6 shows the process time of the biological washing machine It shows the change of 16 PAHs in crude oil-contaminated soil in Kuwait according to, and Figure 7 shows the change in Alkylated PAHs in crude oil-contaminated soil in Kuwait according to the process time of the biological washing device. 4 to 7, it can be confirmed that TPU, UCM, 16 PAHs, and Alkylated PAHs are all reduced by more than 90% by washing using a biological washing device for 5 days. In particular, in the case of 16 PAHs and Alkylated PAHs, 1-day It was confirmed that 96% and 93%, respectively, were removed by washing alone. These results can also be confirmed through the growth change of 16S rRNA gene copy number, and there is a slight change during one day of biowashing, but rapid growth after 16 PAHs and alkylated PAHs are removed by more than 90%.

아래의 표 1은 도 4 내지 도 7의 실험결과를 바탕으로 TPU, UCM, 16 PAHs, Alkylated PAHs 각각의 1차 반응속도상수를 산출한 값이다. Table 1 below shows values obtained by calculating the first-order reaction rate constants of TPU, UCM, 16 PAHs, and alkylated PAHs, respectively, based on the experimental results of FIGS. 4 to 7.

TPUTPU UCMUCM 16 PAHs16 PAHs Alkylated PAHSAlkylated PAHS 반응속도상수
(1/day)
reaction rate constant
(1/day)
0.6820.682 0.6990.699 3.2383.238 2.5042.504

<실험예 2 : 변형 바이오파일 처리장치의 생분해 특성><Experimental Example 2: Biodegradation characteristics of modified biopile processing device>

쿠웨이트 원유오염토양 350g에 3.5g 헤모글로빈(Hb)을 50mM Phosphate 완충용액(pH 7.0) 100mL에 용해한 후 변형 생물학적 바이오파일 반응기에서 오염토양과 혼합한 후 공기공급기를 통하여 1mL/min 유속으로 공기를 공급하여 1일 동안 반응시켰다. 이어, 미생물 배양조에 50mL Phosphate 완충용액을 공급하여 원유오염토양에서 탈리 및 유화된 원유 스컴을 반응조 밖으로 배출시킨 후 펌프를 이용해 가역회전하면서 생물학적 바이오 파일내 수분을 미생물 배양조로 회수하여 3일 동안 반복적으로 실시하여 탈리된 원유스컴을 제거하였으며, 2주 간격으로 토양시료를 채취하고 미생물 배양조에 1g Hb을 추가적으로 투입하여 생물학적 분해와 탈리된 원유스컴을 제거하였다. 초기 3일 동안 1일 간격으로 미생물 배양액을 공급하여 원유오염토양에서 탈리된 원유스컴을 제거한 후 토양 내 수분 함량 12∼16%로 유지하면서 공기를 1mL/min 유속으로 계속 공급하여 8주 동안 변형 생물학적 바이오파일 처리를 실시하였다. After dissolving 3.5 g of hemoglobin (Hb) in 100 mL of 50 mM Phosphate buffer (pH 7.0) in 350 g of Kuwaiti crude oil-contaminated soil, mixing with the contaminated soil in a modified biological biopile reactor, supplying air at a flow rate of 1 mL/min through an air supply device. Reacted for 1 day. Then, by supplying 50mL Phosphate buffer solution to the microbial culture tank, the crude oil scum desorbed and emulsified from the crude oil-contaminated soil is discharged out of the reaction tank, and then the water in the biological biopile is recovered into the microbial culture tank by reversing rotation using a pump and repeatedly for 3 days. Soil samples were taken at two-week intervals and 1g Hb was additionally added to the microbial culture tank to remove biological decomposition and desorbed crude oil scum. During the initial 3 days, microbial culture solution was supplied at intervals of 1 day to remove crude oil scum detached from the crude oil-contaminated soil, and then air was continuously supplied at a flow rate of 1 mL/min while maintaining the water content in the soil at 12-16% to transform for 8 weeks. Biological biopile treatment was performed.

도 8을 참조하면, 2주간의 변형 생물학적 바이오파일 처리 후 TPH와 UCM이 각각 64.5%, 61.3% 제거되고, Cn Alkane 농도는 86.2% 감소함을 확인하였다. 또한, 6주가 경과되는 시점에서 TPH, UCM, Cn Alkane 농도는 모두 90% 이상 제거됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 8, it was confirmed that TPH and UCM were removed by 64.5% and 61.3%, respectively, and the Cn Alkane concentration was reduced by 86.2% after 2 weeks of modified biological biopile treatment. In addition, it can be seen that the TPH, UCM, and Cn Alkane concentrations are all removed by 90% or more after 6 weeks.

변형 생물학적 바이오파일 공정에서 TPH 제거 1차 반응속도는 0.067 day-1로 산출되었으며, 초기 원유오염토양 내 미생물의 농도는 16S rRNA gene copy number 기준으로 244,926 copy number/g soil에서 14일 반응 후 64,769,791 copy number/g soil로 약 264배로 미생물이 성장 되고 있음(도 9 참조)을 확인하여 생물학적 세척 공정과 변형 생물학적 바이오파일 장치와 연계하여 처리 시 많은 원유오염토양을 빠르게 처리가 가능함을 증명하였다. In the modified biological biopile process, the primary reaction rate for TPH removal was calculated as 0.067 day -1 , and the concentration of microorganisms in the initial crude oil-contaminated soil was 64,769,791 copies after 14 days in 244,926 copy number/g soil based on 16S rRNA gene copy number. It was confirmed that microorganisms were growing about 264 times as number / g soil (see FIG. 9), proving that many crude oil-contaminated soils can be quickly treated when treated in conjunction with a biological cleaning process and a modified biological biopile device.

1 : 토양선별기 2 : 컨베이어 벨트
10 : 급속교반조 20 : 생물세척장치
30 : 변형 바이오파일 처리장치 40 : 부상분리조
50 : 원심분리장치 60 : 미생물 배양조
70 : 미생물 안정조
110 : 반응챔버
120 : 회전축 121 : 공기유입구
122 : 공기유로 123 : 임펠러 지지축
130 : 임펠러 131 : 전면개구통
132 : 중앙개구통 133 : 후면개구통
140 : 배플 150 : 스키머
210 : 반응조 211 : 유입구
212 : 스컴 포집부 220 : 오염토양 교반-이송장치
221 : 이송스크류축 222 : 교반블레이드
230 : 스컴 제거장치 240 : 처리토양 챔버
250 : 처리토양 배출구 260 : 산기관
270 : 세척액 배관
1: soil sorter 2: conveyor belt
10: rapid stirring tank 20: biological washing device
30: modified biopile processing device 40: flotation separation tank
50: centrifugal separator 60: microbial culture tank
70: microbial stabilization tank
110: reaction chamber
120: rotation shaft 121: air inlet
122: air flow path 123: impeller support shaft
130: impeller 131: front opening
132: central opening 133: rear opening
140: baffle 150: skimmer
210: reaction tank 211: inlet
212: scum collection unit 220: contaminated soil agitation-transfer device
221: transfer screw shaft 222: stirring blade
230: scum removal device 240: treatment soil chamber
250: treated soil outlet 260: diffuser
270: washing liquid piping

Claims (8)

토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 배양액을 세척액으로 공급받아, 세척액을 오염토양과 혼합하여 급속교반하는 급속교반조;
세척액을 이용하여 원유오염토양을 세척하는 생물세척장치;
생물세척장치에 의해 1단계 세척이 진행된 오염토양을 공급받아, 오염토양과 세척액을 교반하여, 생물계면활성제를 이용하여 오염토양을 2단계 세척함과 함께 처리토양을 배출하는 변형 바이오파일 처리장치;
급속교반조의 스컴, 생물세척장치의 스컴과 상등액, 변형 바이오파일 처리장치의 스컴을 각각 공급받아 부상분리를 실시하며, 분리된 액상 성분은 원심분리장치로 공급하고, 분리된 토양 성분은 변형 바이오파일 처리장치로 공급하며, 분리된 원유 성분은 폐기하는 부상분리조;
부상분리조에 의해 분리된 액상 성분을 원심분리하여 미세 토양은 변형 바이오파일 처리장치로 공급하고, 재차 분리된 액상 성분은 미생물 안정조로 공급하는 원심분리장치;
생물계면활성제를 생성하는 토양미생물을 배양액을 이용하여 배양시키는 미생물 배양조; 및
배양액, 토양미생물 및 생물계면활성제의 혼합물인 세척액을 미생물 배양조로부터 공급받아 이를 안정화시키고 급속교반조에 세척액을 공급하는 미생물 안정조;를 포함하여 이루어지며,
생물세척장치에 의해 1단계 세척이 완료되면, 중력침강에 의해 오염토양, 상등액 및 스컴이 분리되며, 분리된 오염토양은 2단계 세척을 위해 변형 바이오파일 처리장치로 공급되며, 상등액과 스컴은 부상분리조로 이동되며,
상기 변형 바이오파일 처리장치는, 생물세척장치에 의해 처리된 오염토양을 수용함과 함께 오염토양 교반-이송장치에 의해 오염토양이 세척되는 공간을 제공하는 반응조와, 오염토양과 세척액의 혼합물을 교반하여 오염토양을 세척함과 함께 세척된 오염토양 즉, 처리토양을 반응조 외부로 배출시키는 오염토양 교반-이송장치를 포함하여 구성되며,
반응조의 상부는 상부로 갈수록 단면적이 작아지도록 설계되며, 반응조의 상단측에 스컴이 포집되는 스컴 포집부가 구비되며, 스컴 포집부의 일측에 포집된 스컴을 부상분리조로 이동시키는 스컴 제거장치가 구비되며,
오염토양 교반-이송장치는 이송스크류축과 교반블레이드로 구성되며, 이송스크류축은 반응조를 가로지르는 형태로 배치되며, 교반블레이드는 이송스크류축과 결합되어 이송스크류축의 회전시 함께 회전되며 이송스크류축의 둘레를 나선형으로 감싸는 형태로 구비되며, 이송스크류축의 회전시 오염토양과 세척액은 교반블레이드에 의해 교반되어 오염토양의 세척이 진행되며, 이송스크류축의 회전시 이송스크류축 상에 일정량의 오염토양이 적재되어 이송스크류축을 따라 전진 이동되며, 이송스크류축에 의해 이송된 오염토양은 이송스크류축의 일단측에 구비된 처리토양 챔버로 유입되며, 처리토양 챔버 내의 처리토양은 처리토양 배출구를 통해 외부로 배출되며,
오염토양 교반-이송장치의 하부에 산기관 및 세척액 배관이 구비되며, 상기 산기관은 반응조 내에 토양미생물 생장을 위한 공기를 주입하며, 상기 세척액 배관은 반응조 내의 수분 조절 및 세척액 공급을 위해 반응조 내부의 세척액을 반응조 외부로 배출하거나 미생물 배양조의 세척액을 반응조 내부로 공급하며,
상기 생물세척장치는, 토양미생물 및 생물계면활성제가 포함된 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 증가되며,
상기 회전축의 상단 일측에 공기유입구가 구비됨과 함께 상기 회전축 내에는 공기유입구와 연결되는 공기유로가 구비되며, 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 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 공급되며,
상기 미생물 배양조의 일측에 배양액을 공급하는 배양액 공급조 및 헤모글로빈을 공급하는 헤모글로빈 공급장치가 구비되며,
변형 바이오파일 처리장치의 반응조의 체적은 생물세척장치의 수 회 배치에 해당되는 양의 오염토양을 수용할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 변형 바이오파일 처리장치 및 생물세척장치를 이용한 토양복원장치.
A rapid agitation tank for receiving a culture solution containing soil microorganisms and biosurfactants as a washing solution, mixing the washing solution with contaminated soil and rapidly agitating it;
A biological washing device for washing crude oil-contaminated soil using a washing liquid;
A modified biopile processing device that receives the contaminated soil subjected to the first-step washing by the biological washing device, stirs the contaminated soil and the washing solution, and performs a second-step washing of the contaminated soil using a biosurfactant and discharges the treated soil;
The scum of the rapid agitation tank, the scum and supernatant of the biological washing device, and the scum of the modified biopile treatment device are received and separated by flotation, and the separated liquid components are supplied to the centrifugal separator, and the separated soil components are supplied to the modified biopile. Flotation separation tank for supplying to the treatment device and discarding the separated crude oil components;
A centrifugal separator for centrifuging the liquid component separated by the flotation tank, supplying the fine soil to the modified bio-pile processing device, and supplying the separated liquid component again to the microorganism stabilization tank;
A microorganism culture tank for culturing soil microorganisms that produce biosurfactants using a culture medium; and
A microbial stabilization tank for stabilizing a washing liquid, which is a mixture of culture medium, soil microorganisms and biosurfactants, from a microbial culture tank and supplying the washing liquid to a rapid stirring tank;
When the first stage cleaning is completed by the biological washing device, the contaminated soil, supernatant and scum are separated by gravity sedimentation, and the separated contaminated soil is supplied to the modified biopile treatment device for the second stage cleaning, and the supernatant and scum are floated. moved to the separation tank,
The modified biopile treatment device includes a reaction tank for accommodating the contaminated soil treated by the biological washing device and providing a space in which the contaminated soil is washed by the contaminated soil agitation-transfer device, and stirring the mixture of the contaminated soil and the washing liquid. It is configured to include a contaminated soil agitation-transfer device for washing the contaminated soil and discharging the washed contaminated soil, that is, the treated soil, to the outside of the reaction tank,
The upper part of the reaction tank is designed to have a smaller cross-sectional area toward the top, and a scum collecting part for collecting scum is provided at the upper end of the reaction tank, and a scum removing device for moving the collected scum to the flotation separator is provided at one side of the scum collecting part,
Contaminated soil agitation-transfer device consists of a transfer screw shaft and an agitation blade, the transfer screw shaft is arranged in a form crossing the reaction tank, and the agitation blade is combined with the transfer screw shaft and rotates together when the transfer screw shaft rotates, and the circumference of the transfer screw shaft It is provided in a spirally wrapped form, and when the transfer screw shaft rotates, the contaminated soil and the washing liquid are stirred by the agitating blade to wash the contaminated soil, and when the transfer screw shaft rotates, a certain amount of contaminated soil is loaded on the transfer screw shaft It moves forward along the transfer screw shaft, and the contaminated soil transported by the transfer screw shaft flows into the processing soil chamber provided on one end side of the transfer screw shaft, and the processing soil in the processing soil chamber is discharged to the outside through the processing soil discharge port,
An agitation pipe and a washing liquid pipe are provided at the bottom of the contaminated soil agitation-transfer device, the diffusion pipe injects air for soil microorganism growth into the reaction tank, and the washing liquid pipe is provided inside the reaction tank to control moisture in the reaction tank and supply the washing liquid. Discharging the washing solution to the outside of the reaction tank or supplying the washing solution of the microbial culture tank to the inside of the reaction tank,
The biological washing device includes a reaction chamber providing a space in which crude oil-contaminated soil is washed by a washing liquid containing soil microorganisms and biosurfactants; and an agitation device provided in the reaction chamber to agitate the washing liquid and the crude oil-contaminated soil, wherein the agitation device includes a rotation shaft disposed in a vertical direction of the reaction chamber, and rotation of the rotation shaft at one point of the rotation shaft. It is configured to include a plurality of impellers spaced apart from each other along the direction, and the impeller has an internal space and both ends are open, and the diameter of the middle part of the impeller is smaller than the front opening hole and the rear opening hole of the impeller, so that the impeller The speed of the washing liquid passing through is greater than the speed of the washing liquid inside the reaction chamber, so a decompressed state is generated at the impeller part passing through the washing liquid, and external air under atmospheric pressure is sucked into the impeller in a reduced pressure state, thereby increasing the dissolved oxygen concentration of the washing liquid,
An air inlet is provided at one side of the upper end of the rotating shaft, and an air flow path connected to the air inlet is provided in the rotating shaft, and the impeller is composed of a front opening, a central opening, and a rear opening. Each of the cylinder and the rear hole has an open shape at both ends and has an empty inside, and the front hole, the center hole, and the rear hole are sequentially connected to each other, and the air flow path of the rotating shaft is the impeller. It extends to the central opening of the impeller, and the washing liquid flows into the front opening of the impeller, passes through the center opening, and is discharged through the rear opening. Due to the difference in pressure acting on the part, external air under atmospheric pressure is supplied to the washing liquid under reduced pressure through the central opening through the air inlet and air passage of the rotating shaft,
A culture solution supply tank for supplying a culture solution and a hemoglobin supply device for supplying hemoglobin are provided on one side of the microbial culture tank,
The volume of the reaction tank of the modified biopile treatment device is characterized in that it is designed to accommodate the amount of contaminated soil corresponding to several batches of the biopile treatment device and the soil using the biopile treatment device and biological washing device restoration device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020210172340A 2021-12-03 2021-12-03 Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device KR102545014B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210172340A KR102545014B1 (en) 2021-12-03 2021-12-03 Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210172340A KR102545014B1 (en) 2021-12-03 2021-12-03 Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230083899A KR20230083899A (en) 2023-06-12
KR102545014B1 true KR102545014B1 (en) 2023-06-20

Family

ID=86770345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210172340A KR102545014B1 (en) 2021-12-03 2021-12-03 Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102545014B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101358147B1 (en) * 2013-03-29 2014-02-05 효림산업주식회사 Separation and washing method and apparatus for contaminated soil using micro-bubble
KR101474308B1 (en) * 2014-10-21 2014-12-18 한국외국어대학교 연구산학협력단 Apparatus for remediation of contaminated soil
KR101627328B1 (en) * 2015-08-31 2016-06-07 한국외국어대학교 연구산학협력단 Apparatus for remediation of contaminated soil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100552349B1 (en) 2003-12-01 2006-02-20 김종오 Framework type biopile for the remediation of oil-contaminated soil
KR101147430B1 (en) 2012-01-05 2012-05-22 주식회사 에코프라임 A biopile remediation system for contaminated soil, and the method thereof
KR101356546B1 (en) * 2012-06-13 2014-01-29 (주)필로스 Membrane filtration bioreactor include improved floatting gas collector
KR101779903B1 (en) 2016-11-24 2017-09-19 한국외국어대학교 연구산학협력단 Bio washing device
KR101972973B1 (en) * 2017-05-04 2019-08-26 한국외국어대학교 연구산학협력단 Apparatus for remediation of crude oil contaminated soil using bio washing device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101358147B1 (en) * 2013-03-29 2014-02-05 효림산업주식회사 Separation and washing method and apparatus for contaminated soil using micro-bubble
KR101474308B1 (en) * 2014-10-21 2014-12-18 한국외국어대학교 연구산학협력단 Apparatus for remediation of contaminated soil
KR101627328B1 (en) * 2015-08-31 2016-06-07 한국외국어대학교 연구산학협력단 Apparatus for remediation of contaminated soil

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230083899A (en) 2023-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0609399B1 (en) Bio-slurry reaction system and process for hazardous waste treatment
KR100633111B1 (en) Soil washing device
CN1258488C (en) Method and device for fluid treatment
DK162350B (en) PROCEDURE FOR TREATING CARBON HYDRAID POLLUTANEOUS GROUND WATER AND SOIL
KR20100102771A (en) Pollutants in the soil washing method and system
KR101768006B1 (en) Soil Treatment System Using Nanobubble and Multi-Stage Washing of Inorganic Acid
JP2013220407A (en) Method and apparatus of purifying water containing oil and/or volatile organic compound
KR101779903B1 (en) Bio washing device
KR101627328B1 (en) Apparatus for remediation of contaminated soil
JP2016087578A5 (en)
KR20180058607A (en) Apparatus for remediation of crude oil contaminated soil using bio washing device
KR102545014B1 (en) Apparatus for remediation of contaminated soil using Modified biopile system and Bio washing device
JP2007252972A (en) Cleaning method for petroleum-contaminated soil
JP4380020B2 (en) Ozone treatment method for contaminated soil
KR101780672B1 (en) System and method for purifying contaminated soil with separating type washing means
JP4961327B2 (en) Methane fermentation treatment system for waste
JP2005000845A (en) Apparatus and method for treating oil and fat in oil-containing waste water
KR102208394B1 (en) Contaminated soil remediation system and remediation method having the same
KR100449169B1 (en) A Treatment System and Biological Treatment Method of Refractory Materials in Contaminated Sediment by Volume Reduction
KR100308531B1 (en) Apparatus for compound treatment of organic and inorganic wastewater for high concentration
KR101791447B1 (en) Apparatus for purify soil polluted crude oil using activator and air
JP3221558B2 (en) Soil purification method and equipment
KR102624859B1 (en) Oil Contaminated Soil Restoration Device
JPH0985294A (en) Waste water treatment equipment
EP1494970A1 (en) Apparatus for stock raising

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant