KR20030087915A - 오염된 토양층의 정화 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20030087915A
KR20030087915A KR10-2003-0016419A KR20030016419A KR20030087915A KR 20030087915 A KR20030087915 A KR 20030087915A KR 20030016419 A KR20030016419 A KR 20030016419A KR 20030087915 A KR20030087915 A KR 20030087915A
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contaminants
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KR10-2003-0016419A
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다나카다케시
히사시 니레이
겐지 난바
미오 다케우치
아스카 다카하시
마사토 오와키
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다나카 간쿄가이하츠 가부시키가이샤
히사시 니레이
겐지 난바
미오 다케우치
아스카 다카하시
마사토 오와키
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Abstract

본 발명은, 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 초고압 세정 중 하나를 이용한 정화능력을 갖는 유체를 토양층으로 주입하기 위한 주입 관정을 형성하는 단계; 및 상기 주입 관정의 제1 벽 또는 제1 바닥에 구비된 주입노즐을 통해, 상기 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 초고압 세정 중의 하나를 조절할 수 있는 고압하에서, 상기 유체를 주입하는 단계를 포함하며, 상기 주입된 유체는 상기 토양층을 교반하고 세정하고 오염물질을 분리하거나 분해하며, 상기 토양층으로부터 상기 오염물질 중의 분해되지 않은 물질을 포함하는 상기 유체를 복수의 회수 관정을 통해 회수하므로써 상기 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는, 오염된 토양층을 정화하는 방법을 제공한다.

Description

오염된 토양층의 정화 방법 및 장치{Method for purifying a layer of contaminated soil and apparatus}
본 발명은 유해한 화학물질로 오염된 토양층(토양, 기반암 및 지하수)을 원위치에서(in situ) 정화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 중금속 뿐만 아니라, 휘발성 유기염소계 화학물질 (이하 VOC라 함), 예를 들어 트리클로로에틸렌 및 테트라클로로에틸렌과 같은 유기용매에 의한 토양층의 오염이 최근 심각한 사회문제를 야기하고 있다. 이러한 중금속 및 VOC (이하 또한 오염물질이라고도 함)가 효과적으로 그리고 효율적으로 제거되어 무해화될 수 있도록 하기 위하여, 화학적 접근방법 외에도, 미생물에 의한 생분해를 이용한 인시투(in situ)적 정화를 실현시키고자 하는 오염된 토양층의 정화를 위한 장치가 개발되어 왔다.
또한, 더 짧은 시간 안에 유기염소계 화합물을 용이하게 처리할 수 있는, 물리적/화학적 방법과 생물학적 방법을 조합한 방법이 주목을 끌고 있다. 바로 그 현장에서 (in situ) 오염된 토양층을 정화하기 위한 이러한 방법들에 기대를 거는 이유는, 이러한 방법이 오염물질을 함유하는 토양의 대규모 굴착, 운송 또는 재매립 등을 필요로 하지 않으며, 그에 따라 적은 비용으로 정화를 수행하는 것을 가능하게 하기 때문이다.
구체적으로, 물리적/화학적 방법과 미생물학적인 방법(생물정화기술)을 사용하는 정화 방법에 대한 몇가지 예가 알려져 있다. 오염된 물을 처리할 수 있는 한가지 방법은, 지하수맥을 이용하여, 오염물 흐름의 하류에 위치한 회수장치로 오염된 물을 회수하고 그 확산을 방지하는 것이다. 이 방법은 또한 흐름의 하류에서 오염된 물을 처리하기 위한 영역을 가지며, 그 곳을 지나가는 오염물을 처리한다. 다른 방법으로는, 오염물질(VOC)의 흐름의 상류에 미생물과 영양물질을 주입하여 오염된 지역에 확산시켜 오염물질을 처리하는 방법등이 알려져 있다.
그러나, 앞에서 언급한, 지하수를 이용하여 오염된 토양층을 정화하는 방법들은 상대적으로 수동적인 접근 방법이며, 지하수의 흐름에 의존한다. 그 방법들은 오직 지하수로 흘러 들어온 오염물질을 처리하는 경우에만 적용될 수 있고, 그렇지 않고 오염된 토양층 전체에 걸쳐서 모든 오염물질을 용출시킴으로써 모든 오염물질을 정화하는데 적용되는 경우에는 막대한 시간이 요구된다. 지하수의 흐름은 일정하지도 균일하지도 않기 때문에, 오염물질을 완벽하게 모으고 처리하는 것은 어렵다. 또한 주입된 화학물질, 미생물 및 영양물질이 오염된 토양층의 전체에 걸쳐 확산되기도 어렵다.
게다가, 정화를 위해 사용된 화학물질이 복잡한 층 구조로 인해 다른 오염을 일으키는 경우도 빈번히 발생되어 왔다.
생물학적 처리기술에 관련된 앞에서 언급한 방법 중에서, 오염물질에 대해 높은 분해 능력을 갖는 박테리아를 도입하는 방법인 생물학적 증대방법 (biological augmentation)은, 주위의 토양층에 박테리아의 바람직하지 않은 확산을 일으켜, 유해한 부작용을 일으킬 수도 있다. 그러므로 이 방법을 공공연히 적용하는 것은 2차적인 오염의 우려때문에 어려울 것이다.
기존의 진공 추출 방법에서는, 오염된 토양층에서의 감압으로 인해 지하수의 수위(level)가 올라간다. 이에 따라, 오염물질이 위에 언급된 VOC인 경우에, 진공 추출법에 의해 오염물질이 추출될 수 있는 지역이 감소되고, 그에 따라 정화의 효율이 낮아진다. 더욱 구체적으로는, 지하수면 아래의 포화 영역의 깊은 곳에 있는오염된 토양층의 물에 존재하는 VOC를 휘발시키는 것이 어렵기 때문에, 지하수면보다 높은 곳의 오염된 토양층의 일부분만이 정화될 수 있다. 그러므로, 진공추출법은 관정(well)의 가장 깊은 부분에는 효율적으로 사용되지 않았다.
이하, 유해한 화학 물질에 의해 오염된 토양층의 처리에 요구되는 항목들을 설명한다.
첫번째, 오염된 토양층에 대한 바로 그 현장에서의 완벽한 정화 뿐만 아니라 2차적인 환경 오염의 확산을 막는 것을 가능하게 하는 정화 방법이 요구된다. 이 방법을 위해서는, 물리적 작용, 화학 반응, 미생물의 대사 및 고압 세정 중 하나를 이용하는 정화 능력을 갖는 유체가 관정을 통해 주입될 때, 오염된 토양층의 가장 밑부분까지 정화할 수 있고 화학물질 및/또는 미생물에 의해 발생하는 부작용을 막을 수 있는 기법이 필요하다.
두번째, 유체가 한 관정을 통해 주입되고 다른 관정을 통해 회수되는 경우에, 중금속에 의해 발생하는 오염을 포함하는 넓은 범위의 오염된 토양층에 대해서도 일정하고 효율적으로 정화가 이루어질 수 있어야 한다.
세번째, 중금속을 포함하는 모든 오염물질에 대해 높은 고정(solidifying) 정화기능을 발휘할 수 있는 방법이 필요하다.
네번째, 관련된 시설 비용을 최소화하면서 오염된 토양층이 매우 효과적으로 파쇄될 수 있도록 최적화가 수행되어야 한다.
다섯번째, 휘발성 오염물질의 매우 효율적인 회수 방법이 요구되는데, 즉 강제 정화방법을 이용하여 토양층에 남아있는 휘발성 오염물질의 제거를 가능하게 하여 높은 수준의 정화가 이루어질 수 있어야 한다.
VOC의 정화를 위해 오염된 토양층에서 오염물질을 휘발시켜 진공펌프로 오염물질을 포함하는 공기를 추출하는 경우, 펌프에 의해 그 층의 압력이 낮아지기 때문에 포화된 영역에서 지하수의 수위는 올라간다. 포화된 영역에서 지하수면 아래의 오염된 토양층의 물에 존재하는 VOC를 휘발시키는 것이 어렵기 때문에, 지하수면 위의 오염된 토양만이 정화되어, 정화의 효율이 현저하게 낮아지게 된다.
이러한 이유로, 뒤에서 설명되는 바와 같이, VOC의 정화를 위해서 지하수면이 낮아져야 한다.
여섯번째, 유체의 원하지 않는 확산을 제어하므로써, 정화 매체로서 사용되는 유체의 총량을 줄여 첨가제와 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 2차적인 환경 오염을 막을 수 있는 방법이 요구된다. 정화 매체로 사용되는 유체가 물이라고 하더라도, 이러한 방법이 없으면, 무제한적인 사용은 낭비로 이어지고 2차적인 환경오염의 확산을 일으킬 수도 있다. 이것은 또한 첨가제 비용의 불가피한 상승을 수반한다.
일곱번째, 관정의 굴착 비용을 줄이기 위해서는 최소 갯수의 관정이 사용되어야 한다.
다음 여덟번째 내지 열번째 항목에서 기술되는, 기존 방식의 정화 시설 및 기법을 병용하여 정화의 효율을 개선할 필요가 있다.
여덟번째, 기존의 유체 세정 (fluid washing) 방법을 고려한 개선된 방법이필요하다.
아홉번째, 기존의 고압 세정 방법(high-pressure washing)을 고려한 개선된 방법이 필요하다.
열번째, 기존의 유체 세정 장치를 고려한 개선된 방법이 필요하다.
아홉번째 항목과 관련하여 가장 중요한 점을 더욱 상세하게 설명할 것이다. 지하수면 아래 제2오염토양층에 있는 VOC를 휘발시키지 않은 채 남겨놓고, 지하수면 위로 제1오염토양층 만이 정화되기 때문에, 회수 관정(collection well)이 가장 깊은 부분까지 효율적으로 사용되지 않는다는 문제를 해결하기 위한 개선된 방법이 요구된다.
열한번째, 2차적인 환경 오염을 피하기 위해서는, 유체가 바람직하지 않게 확산되는 것을 방지할 수 있는 플랜트(plant) 구조가 요구된다.
본 발명의 목적은 오염된 토양층을 원위치에서 완전히 정화할 수 있고, 2차적인 환경오염의 확산을 방지할 수 있는 정화 방법을 제공하는 데 있다. 즉, 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 고압세정 중 하나의 방법을 이용하는 정화능력을 갖는 유체가 한 관정을 통해 주입되고 다른 관정을 통해 회수될 때, 화학물질 및/또는 미생물에 의한 부작용을 피할 수 있는, 오염된 토양층을 정화하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 설명하기 위해 사용되는, 오염된 토양층을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용된, 오염된 토양층을 보여주는 단면도이다.
도 3은 주입 관정과 회수 관정의 위치를 보여주는 개념도이다.
도 4는 플랜트의 구조를 설명하는 개념도이다.
도 5는 오염된 토양층의 정화 단계의 순서를 보여주는 흐름도이다.
도 6은 관정의 배치와 교대를 보여주는 평면도이다.
도 7은 관정의 교대를 고려한 시공순서를 보여주는 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8d는 회수 관정을 상세하게 보여주는 도면이다 : 도 8a는 구조를 설명하는 개념도, 도 8b는 단면도, 도 8c는 스크린을 보여주는 확대도이고, 도 8d는 슬릿(slit)의 위치를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다음의 단계를 포함하는 오염된 토양층 정화 방법을 제공한다: (a) 오염된 지층에, 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사와 그것의촉진(promotion) 및 고압세정 중의 하나를 이용함으로써 정화 능력을 갖는 유체를 주입하기 위한 주입 관정을 형성하는 단계; (b) 주입 관정의 제1 벽(wall) 또는 제1 바닥에 구비된 주입 노즐(nozzle)을 통해, 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사와 그것의 촉진 및 고압세정 중의 하나가 제어될 수 있는 압력하에 상기 유체를 주입하는 단계. 이 방법은, 주입된 유체가 토양층을 교반하고 세정하여 오염물질을 분리하거나 분해하며, 토양층에서 분해되지 않은 오염물질을 함유하는 유체를 다수의 회수 관정들을 통해 회수하므로써 오염물질을 제거한다.
이 방법에 의하면, 점토(clay)나 침적토(silt) 같은 토양층을 이루는 입자에 붙어 있거나 또는 이암층의 작은 입자에 붙어 있는 오염 물질들은, 최적으로 조절된 조건하에서 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 고압세정 중 하나의 방법에 의해 무독화될 수 있다.
본 발명은 또한 오염된 토양층을 정화하기 위한 방법을 제공 하는데, 이 방법에서 주입 관정의 주입 노즐들은 수직방향으로 움직일 수 있다. 이 방법은 정화 능력을 갖는 유체를 회수하기 위한 회수 관정과 주입 관정을 바람직한 간격으로 굴착하는 단계; 주입 관정과 회수 관정에 대해 주입 및 회수의 역할을 교대하는 단계; 및 상기 회수 관정 중에서 중금속으로 이루어진 오염물질이 잔류하고 있는 것으로 판단되는 회수 관정과 그 근방의 회수 관정에 이온 교환 물질과 흡착 물질을 충진하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 이온 교환 물질과 흡착 물질의 예로서는 제올라이트(zeolite), 알로폰(allophone), 이모졸라이트 (imogolite) 및 활성탄(activated charcoal) 등이 있다. 유독성 중금속과 같은 오염물질들은 흡착제의 역할을 하는 이온교환 물질 및 흡착 물질에 의해 흡착되어 무해하게 변화된다.
이러한 방법으로, 유체가 한 관정을 통해 주입되고 다른 관정을 통해 회수될 때, 넓은 영역의 오염된 토양층에 대해 균일하고 효율적인 정화 처리가 달성된다. 더 나아가, 중금속으로 이루어진 오염물질들은 오염된 토양층의 바로 그 위치에서고정 정화법에 의해 처리될 수 있다.
다른 특징으로서, 본 발명은 이온교환 물질, 흡착 물질 및 중금속 함유 광물질을 생성하는 용액 중 적어도 하나를 상기 유체속에 혼합하는 단계를 포함하는, 오염된 토양층의 정화 방법을 제공한다. 그리하여 중금속을 갖는 오염물질들은 바로 그 오염된 토양층에서 고정 정화법에 의해 처리될 수 있다.
또 다른 특징으로서, 본 발명은, 20 - 500 MPa의 압력으로 가압된 액체와 0.1 - 1.0 MPa 로 가압된 기체 둘다 또는 상기 액체나 상기 기체 중 어느 하나를 주입 관정으로 주입하는 단계를 포함하는, 오염된 토양층의 정화 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 오염된 토양층이 유체가 침투하기 어려운, 점토, 침적토 또는 이암으로 이루어진 경우에도, 20 - 500 MPa 로 가압된 액체는, 그 토양층을 박편상으로 파쇄하여 균일한 미세 입자들로 만들 수 있으며, 그에 따라 유체를 토양층으로 침투시켜 교반하고 세정할 수 있다.
토양층이 VOC로 오염된 경우에, 0.1 - 1.0 MPa로 가압된 기체가 사용되는데, 이것은 토양층에서 지하수와 혼합됨으로써 기포를 생성한다. 이 기포들의 살포효과로 침투, 교반 및 세정 효과가 증가되고, 처리되지 않은 오염물질들을 액체와 함께지표면으로 상승시킴으로써, 오염물질의 무독화 처리가 용이하게 된다.
기체가 혼합되므로써, 물리 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 또는 고압세정의 효과가 향상될 수 있다.
또 다른 특징으로서, 본 발명은, 감압 펌프를 사용하여 회수 관정으로부터 유체를 추출하는 단계를 포함하는, 오염된 토양층의 정화 방법을 제공한다. 이 방법은 VOC 같은 휘발성 오염물질들의 휘발을 증가시켜, 무독화 처리를 쉽게 할 수 있도록 해준다.
또 다른 특징으로서, 본 발명은, 회수 관정들로부터 회수된 유체를 무독화처리하고, 이 무독화된 유체의 일부 또는 전체를 재순환시킴으로써, 처리에 사용되는 유체의 총량을 줄이는 것을 특징으로 하는, 오염된 토양층의 정화 방법을 제공한다. 화학물질과 미생물의 양도 또한 줄일 수 있어 비용절감을 가져온다. 더 나아가, 유체가 폐루프(closed loop)안에서 순환되면, 2차적인 오염을 막는 데 도움이 될 것이다.
또 다른 특징으로서, 본 발명은, 각각의 회수 관정의 제2 벽 또는 제2 바닥에 구비된 흡수 포트(absorbing port)로부터 오염된 토양층을 통해 주입 관정의 주입 노즐에 이르는 수평 거리가 약 0.5 - 50 m 인, 오염된 토양층의 정화 방법을 제공하는데, 이것은 본 출원인에 의해 수행된 연구에 기초한다.
또 다른 특징으로서, 본 발명은, 회수 관정으로부터 회수된 유체의 무독화 처리 단계가 오염물질들을 흡착하는 과정 및/또는 폭기 과정을 포함하는, 오염된 토양층의 정화 방법을 제공한다. 기존의 방법들은 본 발명에 선택적으로 적용될 수있는데, 이것은 현존 자원의 최대 활용을 가능하게 하고 환경의 정화에 관련된 사업 설비에 요구되는 비용을 줄이게 될 것이다.
<실시예>
본 발명의 구현예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 구현예의 설명을 위해 사용된, 오염된 토양층을 나타내는 단면도이다. 물리적 작용, 화학적 반응 또는 미생물의 대사를 이용한 정화능력을 갖는 유체(2)를 주입하는 주입 관정(3) 및 복수의 회수 관정(4)을 소정의 간격으로 오염된 토양층(1)을 굴착하여 만든다(도3 참조). 유체(2)는 물과 공기의 2상(two phase)복합물로, 제1 세정 매체인 물과 제2 세정 매체인 공기에 제3 세정매체가 추가될 수 있다.
유체(2)는, 물리적 작용, 화학적 반응 또는 미생물의 대사를 조절하기 위해 필요한 압력하에서, 주입 관정(3)의 벽에 위치하는 다수의 주입 노즐(5)을 통해 주입된다. 그 다음 유체(2)는 오염된 토양층(1)에 침투하여 오염된 토양층(1)을 교반, 세정하여, 그곳으로부터 오염물질(6)을 분리한다. 유체(2)는, 초고압축 펌프(7)에 의해 0.5 - 0.7 MPa로 가압된 300 m3/hour의 공기와 20 - 200 MPa로 가압된 60 - 210 liter/min의 물을 포함한다. 유체(2)는 이러한 압력에서 주입 관정(3)에 주입되어, 토양층이 점토, 침적토, 또는 이암으로 이루어졌다 하더라도 토양층(1)에 성공적으로 침투한다. 유체(2)의 압력과 양은, 예를 들면 입자와 고체 상태, 지하수 및 오염물질(6)의 종류 등의 특성을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.
중금속에 의해 오염된 토양층에 대해서는, 이온교환 물질, 흡착 물질 또는 중금속 함유 광물질 생성 용액 중 적어도 하나를 유체(2)에 혼합하여, 상기 오염 토양층 자체에서 고정 처리를 함으로써 중금속으로 이루어진 오염물질의 정화가 가능하다. 예를 들면, 제올라이트, 알로폰, 이모졸라이트, 활성탄 또는 중금속 함유 광물질 형성 용액으로 알려진 실리카 알루미늄 용액(silica alumina solution)중 적어도 하나가 유체(2)와 혼합된다. 이온 교환 물질과 흡착 물질은, 중금속 등의 유해 물질에 대해 흡착제(absorbents)로 작용하기 때문에, 중금속 같은 오염물질(6)을 흡수하여, 오염물질(6)을 무독화시키게 된다.
오염된 토양층이 일반적으로 유체(2)가 침투하지 못하는 점토, 침적토, 또는 이암으로 이루어졌다고 하더라도, 초고압에서 가압된 주입수(20)에 의한 교반과 세정에 의해 토양층이 파쇄되므로 유체(2)가 토양층에 침투하는 것이 가능하게 된다. 토양층이 VOC에 의해 오염된 경우에, 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 또는 앞서 기술된 공기의 살포 효과를 증가시키기 위해 유체(2)의 압력을 조절하므로써 정화가 촉진될 수 있다.
펌프(7)의 공급 파이프는 주입 관정(3)의 지표면(ground surface)에 위치한 입구(30)에 기밀방식으로 연결된다. 펌프(7)의 압력과 유체(2)의 내용물은 제어장치 (control box, 미도시)에 의해 조절될 수 있다. 천공작업에 통상적으로 사용되며, 금속 파이프로 이루어진 로드(rod)(31)는 주입 관정(3)에 위치한다. 주입수(20)에 의한 교반과 세정의 효과는 로드(31)의 굴착에 의해 구동되는 주입 노즐(5)의 회전에 의해 향상될 수 있다.
물리적 작용, 화학적 반응, 또는 미생물의 대사를 이용한 정화는, 주입 노즐 (5)를 통해 주입되는 주입수(20)에 의해 발생되는, 오염된 토양층(1)에 대한 교반과 세정에 의해 조절된다. 무독화되지 않은 오염물질(6)을 일부 포함하는 유체(2)를 회수 관정(4)으로부터 회수함으로써 모든 오염물질(6)을 토양층(1)으로부터 제거할 수 있고 그런 후에 지상 플랜트(ground plant)에서 유해한 물질과 무해한 물질로 분리된다(도 4 참조).
지하수면 아래의 오염된 토양층(1)의 물에 존재하는 VOC를 휘발시키는 것은 어렵기 때문에, 지하수면 위에 있는 일부의 토양층만이 정화된다. 그러므로, 회수 관정(4)의 가장 깊은 부분은 효율적으로 사용되지 않았었다. 이 어려움을 해결하기 위하여, 물과 공기의 2상(two phase) 복합물인 유체(2)가 주입 관정(3)을 통해 주입된다. 이런 방식으로, 오염된 지하수(22)의 통상의 수위(22a)가 다른 수위 (22b)로 낮아지고, 계속해서 오염된 토양층(1)의 불포화 지역이 확장된다. 따라서 정화는 새로운 불포화지역으로 확장되는데, 이 지역은 한때 공기를 갖지 않은 수면 (22a) 아래의 포화지역이었다. 그리하여, 지하수면 아래의 VOC로 오염된 층이 공기에 노출되게 되어, 더 깊은 곳까지, 더 넓게 그리고 더 효율적인 정화가 가능하게 된다.
도 2는 본 발명이 적용되는 오염된 토양층(1)을 보여주는 단면도이다. 오염된 표면 토양(10)을 포함하는 오염된 토양층(1)에 존재하는 오염물질(6)을, 대사작용을 통하여 무독화하는 메탄 생성 박테리아(methane producing bacteria)(21)는, 메탄가스를 포함하는 층에 산다. 어떤 미생물들은 메탄 생성 박테리아(21)와 같이대사작용에 의해 오염물질(6)을 무해하게 변화시킬 수 있다고 알려져 있다. 예를 들어, 어떤 미생물들은 미생물의 대사작용으로 물을 정화하기 위해, 열대어 탱크(미도시)의 물 속에 첨가된다. 미생물을 사용하는 하수 정화 탱크의 정화방법과 유사한 방법도 잘 알려져 있다.
본 발명은, 바꾸어 말하면, 효율적인 방법으로 자연의 전체적인 정화 체계를 오염된 토양층(1)에 부분적으로 적용하는 것을 가능하게 하는 것으로, 메탄 생성 박테리아(21), 다른 미생물들, 동물, 및 식물 생태계를 포함하여, 인간의 건강한 생활에 도움이 되는 환경을 제공하게 된다.
유체(2)는, 메탄 생성 박테리아(21)의 대사 작용이 적절하게 조절되는 바람직한 압력으로, 펌프(7)에 의해 가압되어 주입 관정(3)을 통해 주입된다. 그런 다음 유체(2)는 오염된 토양층(1)에 침투하여, 오염된 토양층(1)을 교반하고 메탄 박테리아(21)의 대사를 증가시켜 정화의 효율을 향상시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 오염된 토양층(1)에 포함되어 있는 오염된 지하수(22)는 회수 관정(4)를 통해 회수되고, 유체(2)의 세정 매체처럼 순환된다. 오염된 지하수(22)에 포함된 자연발생적인 메탄 생성 박테리아가 정화를 위해 사용되며 만약 박테리아(21)의 양이 충분하게 포함되지 않은 경우에는 유체(2)에 메탄 생성 박테리아(21)이 인위적으로 첨가될 수 있다. 또한 메탄 생성 박테리아(21)의 대사 향상을 돕기 위한 가스와 영양물질도 유체(2)에 첨가될 수 있다. 도 2는, 메탄 생성 박테리아(21)의 성장을 촉진하기 위한 공지의 방법을 추가하여 정화를 가속화할 수 있고 효율적으로 정화가 이루어지도록, 자연적으로 존재하는 정화체계가 오염된토양층(1)에 부분적으로 적용된 예를 보여준다.
도 3은 주입 관정(3)과 회수 관정(4)의 위치를 보여주는 개념도이다. 주입 관정(3)과 회수 관정(4)은 소정의 간격으로 지표(100)에 굴착된다. 입구(30)과 회수 포트(40)은 각각, 주입 관정(3)과 회수 관정(4)을 통해 지상 플랜트에 연결된다(도 4 참조). 로드의 벽이나 바닥에 구비된 노즐(5)(도 1과 4 참조)과 회수 관정(4)의 벽 또는 바닥에 구비된 흡수 포트(8) 사이의 거리 D는 0.5 내지 5.0 m로 설정된다. 거리 D는 오염된 토양층(1)에 대한 유체(2)의 침투성 (permeability)을 고려하여 결정된다. 예를 들어, 거리 D는 침투성이 양호한 모래층일 경우에는 길어지고 또한 유체(2)에 대해 상대적으로 낮은 압력이 가해진다. 반대로 점토, 침적토, 또는 이암층 같이 침투성이 낮은 토양층에 대해서는 거리 D가 짧게 정해지고, 유체에 가해지는 압력이 높아진다.
유체(2)가 물과 공기의 복합물이라면, 기포를 가진 초고압 주입수(20) (도 1과 2 참조)이 노즐(5)에 의해 생성될 수 있는데, 노즐(5)은 거기에 공급된 가압된 물과 공기를 혼합할 수 있는 모양(미도시)을 가지고 있다. 이런 방식으로 주입수(20)는 살포 효과로 토양층을 파쇄할 수 있어서, 점토, 침적토, 또는 이암층과 같은 침투성이 낮은 토양층에 대해 높은 정화력을 제공한다.
금속 파이프(43)에 구비된 흡수 포트(8)는, 예를 들어 150 mm 길이에 2 mm 폭을 가진, 수 많은 슬릿(slits)을 갖는 스크린(screen)(47)을 포함한다 (도 8a 내지 도 8d 참조). 만약 스크린(47) 전후에 압력차 즉, 파이프의 바깥쪽은 높고 안쪽은 낮아서 생기는 압력차가 존재한다면, 유체(2)는 그 곳을 통해 지나갈 수 있다.막힘방지를 위해 관정벽과 스크린(47)사이에 존재하는 모래(44)는, 토양과 모래가 불필요하게 회수 관정으로 들어가는 것을 막을 수 있다. 그러므로 토양과 모래가 회수 관정(4)을 채워서 완전히 작동불가능하게 하지는 않을 것이다. 스크린(47)의 형태는 토양층의 조건을 고려하여 선택되는 것이 바람직하다.
도 4는 플랜트의 구조를 설명하는 개념도이다. 이동성을 가지며 재사용 가능한 형태의 이 플랜트는 오염된 토양층(1) 위에 세워졌다가 정화가 끝나면 다른 지역에서 또다른 사용을 위해 철거된다. 플랜트에 대한 상세한 설명은 계속될 것이다.
주입 관정(3)과 회수 관정(4)는 천공 장치(boring unit)(50)에 의해 천공된다. 금속 파이프로 된 로드(31)는 드릴처럼 토양 내에서 회전하여 주입노즐(5)을 통해 주입된 초고압수(20)에 의한 살수 작용으로 오염된 토양층(1)에 대해 교반과 세정 효과를 준다.
도 4에서, 통상적으로 천공 장치(50)는 오직 주입 관정(3)에만 연결된다. 그러나, 천공장치(50)는 처음에 회수 관정(4)을 천공하는데도 사용되며, 관찰, 회수 또는 주입 관정으로서의 역할을 할 수 있다. 모든 관정의 천공이 끝난 뒤에, 천공 장치(50)는 주입을 위해 사용되는 관정에만 연결되는데, 주입 관정은 로드(31)의 드릴같은 회전을 필요로 한다.
회수 관정(4)의 회수 포트(40)이 대기압에 개방되지 않고, 스위칭가능한 밸브(switchable valve)(42)를 통해 모(母) 회수 파이프(mother collection pipe) (41)에 연결되면, 회수된 유체(2)의 오염은 모 회수 파이프(41)에 연결된 계기에의해 측정될 수 있다. 진공펌프(51)는 유체(2)를, 회수 관정(4)으로부터 모 회수 파이프(41)를 경유하여 뚜껑(미도시)이 있는 2개의 탱크로된 노치 탱크(notch tank)(52)로, 모두 끌어 올린다. 오염물질(6)과 VOC같은 오염된 기체를 포함하는 오염된 물을 포함하는 유체(2)의 경우에, 침전에 의해 노치 탱크(52)에서 오염물질(6)을 제거하므로써 오염된 물은 정화될 수 있다. 이는, 제1조에서 오염물질(6)을 대강 침전시킨 다음, 제1조로부터 V-자형의 컷아웃(cutout)을 통과하는 상등액층을 제2조에 유입시켜 침전시키고, 다시 제2조의 상등액을 폭기 장치(53)에 보내는 방식으로 수행될 수 있다. 이 경우에 침전제의 첨가는 성능 향상을 위해 보다 바람직할 수도 있다. 노치 탱크(52)에서, V-자형의 컷아웃을 통과하는 액체의 유속은 노치(notch)에 의해 표시되는 물의 수위를 사용하여 측정된다. 그런 뒤 오염된 물은 폭기 장치(53)로 보내져서, 무독화 처리된다. 폭기 장치(53)에 의해 분리된 VOC 및 그와 유사한 것을 포함하는 유해한 기체는 활성탄 탑(55)에 의해 무독하게 변화된 후, 대기중으로 방출된다. 폭기 장치(53)에서 무독화된, VOC를 포함하는 물은 두 개의 탱크로 이루어진 물 탱크(54)에 임시로 저장되었다가 재순환된다.
노치 탱크(52)에서 수행된 오염물질(6)의 제거를 위한 침전 처리는 물 탱크 (54)에서 실시될 수도 있으며, 더 나은 정화를 위해 더 높은 수준의 침전이 부가적으로 물 탱크(54)에서 행해질 수 있다.
연속적으로 정화 작업을 계속하기에 충분한 양으로 물 탱크(54)에 임시로 저장된 물은, 초고압의 펌프(7)에 의해 약 200 MPa로 가압되고, 약 0.5 MPa로 가압된 공기와 혼합되어, 높은 수준의 에너지가 잠재된 유체(2)를 형성하며, 유체(2)는 천공 장치(50)를 통해 입구(30)를 통하여 주입된다. 그런 후 유체(2)는, 지표 아래에 위치한, 주입 관정(3)의 벽에 구비된 주입 노즐(5)를 통해 오염된 토양층(1)에 주입된다. 가압된 물과 공기는 각각 주입노즐(5)로 공급되고, 거기에서 함께 혼합되어, 고압 세정 효과를 발생시킨다. 유체(2)는, 제1 세정 매체인 물, 제2 세정 매체인 공기 그리고 제3 세정 매체로 이온 교환 물질, 흡착 물질 또는 중금속 함유 광물질 생성 용액 중 적어도 하나를 포함하게 된다.
초고압으로 가압된 주입수(20)는, 살포(sparging)와 살수(sprinkling)의 복합효과를 갖는데, 이것은 오염된 토양층을 파쇄하고 세정하는데 뛰어난 효과를 발휘한다. 그러므로 주입수(20)는 오염된 토양층(1)이 낮은 침투성을 같는 점토, 침적토, 또는 이암층으로 구성되어 있더라도 오염된 토양층(1)에 대하여 높은 세정 효과를 발휘한다. 초고압의 주입수(20)과 살포되는 압축 공기가, 물에 용해되어 토양 입자에 의해 흡착되어 있는 오염물질(6)과 접촉하여, 물과 토양 입자로부터 오염물질들을 기화시키므로써 오염물질을 분리 제거하게 되는 것으로 확인되었다.
높은 압력 조건하에서 포화영역의 지하수위가 떨어짐에 따라 불포화지역이 확장되기 때문에, 정화될 면적이 증가될 수 있다. 특히, 지하수에 함유되어 있을 때는 휘발되지 않는 VOC가, 고압 조건하에 오염된 토양층(1)에서 지하수위가 떨어지면 공기 중에 노출되어 기화되고, 보다 효율 적인 정화가 달성될 수 있다.
이하, 정화와 관련된 운전작업에 대해 설명할 것이다.
도 5는 오염된 토양층(1)을 정화하기 위한 단계의 순서를 보여주는 흐름도이다. 먼저 단계 S1에서, 토양층이 점토, 침적토, 또는 이암층으로 구성되어 있더라도, 초고압에서 가압되고 주입 노즐(5)을 통해 주입된 주입수(20)에 의해 토양층(1)이 파쇄된다. 그리하여 오염된 토양층(1)은 높은 침투성을 갖게 되어 초고압에서 가압된 주입수(20)의 도움으로 유체(2)가 초고압 조건하에서 주입된다. O.5 - 0.7 MPa에서 가압된 300 m3/h의 공기와 20 - 200 MPa에서 가압된 주입수(20)의 혼합으로 효과적인 유체가 만들어질 것이다. 400 MPa를 초과하는 더 높은 압력을 적용하는 것은 장치에 관련된 개량에 많은 비용이 듦에도 불구하고 오염된 토양층의 파쇄를 증가시키지는 않을 것이다.
바람직한 실시예가 설명될 것이다. 20-30 liters/min으로 주입수(20)이 오염된 토양층(1)에 주입되면, 포화된 영역이 인위적으로 만들어진다(단계 S2). 이 포화된 영역에 존재하는 유체(2)는 그곳으로부터 나가도록 힘을 받아 그 결과 주입수(20)의 양과 같은 양이 인위적으로 배출된다. 만약 관정(4)에 흡수 포트(8)가 존재한다면, 포화된 영역에 있는 유체(2)는 흡수 포트(8)과 관정(4)를 통해 오염물질(6)과 지표면으로 함께 모아진다. 유체(2)가, 예를 들어 약 2 m 로 정해진, 주입 노즐(5)와 흡수포트(8) 사이의 거리 D를 지나가는 동안, 그 사이에 있는 오염된 토양층(1)을 정화한다. 거리 D는 토양층(1)의 특성과 오염물질(6)의 특성에 따라 0.5 - 5 m 범위에서 정해질 수 있다.
흡수 포트(8)을 통해 회수 관정(4)로 이동하는 유체(2)는 기포 상승의 도움으로 회수 관정(4)에서 위로 펌핑된다. 또한 진공펌프(51)는, 다수의 회수 관정(4)이 연결되는 모(母) 회수 파이프(41)를 통해 유체(2)를 펌핑한다 (도 4 참조). 또한, 가압된 공기는 회수 관정(4)에 펌핑효과를 주어, 이것에 의해 토양층(1)의 불포화영역을 세정하는 유체(2)가 위로 펌핑된다 (단계 S3). 이와 관련하여, 펌프(7)에 의해 발생된 고압과 펌프(51)의 감압 간에 압력 차이가 오염된 토양층(1)에서의 휘발성 물질의 휘발을 촉진하여, VOC 같은 잔류물질의 완벽한 회수를 가능케 한다.
진공펌프(51)의 유체 흡입구를 통해 회수된, VOC를 함유하는 유체(2)는 폭기 탱크(53)에서 폭기되어 (단계 S4), VOC를 포함하는 기체와 VOC가 포함되지 않은 물로 분리된다. 유체(2)가 완전히 무해한 물질로 전환되었다고 판단된다면, 이것은 배출될 수 있다 (단계 S7). 또는 재사용하는 편이 더 유리하다고 판단된다면, 유체(2)는 세정 매체로 재사용될 것이다 (단계 S8). 예를 들어, 무독화된 물은 임시로 물 탱크(54)에 저장된 후 초고압의 펌프(7)에 의해 주입 관정(3)으로 다시 주입된다.
VOC가 제거된 물이 중금속을 포함한다면, 무독화 과정은 중금속의 종류에 따라 실행된다(단계 S5). 단계 S5에서 실행되는 과정은 이미 잘 정립되어 있는 기술이므로, 더 이상의 설명은 생략한다.
VOC가 포함된 유체(2)가 폭기 장치(53)에서 폭기되는 동안 (단계 S4), 유체(2)로부터 분리된 VOC를 포함하는 유해성 기체는 활성탄 탑(55)로 들어가서 유해한 복합물들의 무독화 흡착처리를 거쳐(단계 S6), 대기로 방출된다 (단계 S7).
도 5의 흐름도에서는 유체가 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 또는 고압세정 중 어떤 효과로 정화가 행해졌는지는 명백하게 설명되지 않는다. 그러나, 도 2에서 예시적으로 설명된 오염된 토양층(1) 은 자연발생적인 메탄 생성 박테리아를 포함하는 것으로 추정되기 때문에, 이 경우의 유체(2)는 미생물 대사를 이용한 정화능력을 갖는 것이다.
물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 또는 초고압 세정에 적합한 물질들의 구체적인 예를 들겠다. 앞서 언급된 메탄 생성 박테리아와는 다른, 혐기성 메탄 생성 미생물을 위한 영양물질로는 젖산, 메탄올, 에탄올, 초산, 구연산, 피루브산 및 폴리펩톤 같은 잘 알려진 메탄 생성 미생물 증식용 영양물질이 일반적으로 사용될 수 있다.
황산 환원 미생물 증식을 위한 영양 물질로서는, 젖산, 메탄올, 에탄올, 초산, 구연산, 피루브산, 폴리펩톤 및 당 함유 유기물질과 같은 일반적으로 잘 알려진 영양물질이 사용될 수 있다. 또한 종속 영양형 혐기성 미생물 증식을 위한 영양물질의 예로서는, 맥주 양조 폐수, 전분 폐수, 낙농 폐수, 제당 폐수, 맥주 찌꺼기, 두부 찌끼 및 왜(slime)와 같은, 메탄 발효 처리의 대상이 되는 유기 폐수나 폐기물 자체등이 있다.
유체(2)에 첨가하기 위한 무기 환원제로서는, 환원철, 주철, 철-실리콘 합금, 티타튬 합금, 아연 합금, 망간 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 칼슘 합금 및 그것들의 용해성 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질인 것이 바람직하다. 환원제의 존재하에, 물리적 작용, 화학적 반응 및 미생물의 조합을 이용하는 환원성 할로겐화(reducing halogenation)가 촉진될 수 있다.
많은 양의 환원철과 주철이 전술한 환원제에 포함되는 것이 더 바람직하다. 또는 적어도 철-실리콘 합금, 티타늄-실리콘 합금, 티타늄-알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금, 망간-마그네슘 합금, 알루미늄-아연-칼슘 합금, 알루미늄-주석 합금,알루미늄-실리콘 합금, 마그네슘-망간 합금 및 칼슘-실리콘 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
환원제는 유기산 또는 차아인산(hypophosphoric acid ) 및 철, 티타늄, 아연, 망간, 알루미늄 또는 마그네슘으로 이루어진 염류(salts)일 수도 있다.
또한, 환원제는, 유체(2)가 보통 주성분으로 물을 포함하기 때문에, 수용성 화합물인 것이 바람직하다.
환원제의 농도가 오염물질(6)의 상태에 따라 최적으로 조절될 수 있도록, 환원제의 양은 미리 각각의 장소에 대해 현장에서 시험하여 결정되는 것이 바람직하다.
유체(2)에 혼합되는 물질은, 환원제에만 제한되지는 않으며, 산화제 또한 효과적인 작용제로서의 역할을 할 수 있다.
도 6은 관정의 설계 및 교대를 보여주는 평면도이다. 도 7은 관정의 교대를 고려한 시공의 순서를 보여주는 흐름도이다. 주입 관정(3)과 회수 관정(4)의 교대는 도 6 및 7을 참고하여 설명될 것이다.
먼저, 오염된 토양층(1)이 있을 것으로 추정되는 곳의 지표에 2 m 의 일정간격으로 격자 눈금 모양으로 A,B,C - W,X,Y 의 순서로 관정을 뚫는다 (단계 S11). 관정 A - Y 각각을 관찰용 관정으로 사용하여, 토양층(1)을 표본추출하므로써 지층의 오염 조사가 이루어질 수 있다. A에서 Y까지 모든 관정이 천공되면, 관정 Y는 주입 관정(3)으로 지정된다(단계 S12). 천공용 로드(미도시)를 로드(31)로 교체하는데, 이것은 고압 주입수(20)를 주입하는데 사용되고 펌프(7)의 공급 파이프에 연결되는 것으로, 이것이 천공장치(50)가 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 관정 Y를 제외한 관정 A- X는 회수 관정으로 지정된다. (단계 S13). 상세한 것은 도 8a 내지 도 8d를 참고하여 나중에 설명될 것이다. 측정도구는 관정(4)의 회수포트(40)에 연결되고 오염물질(6)의 성분, 농도 및 분포의 측정이 관정 A-X 각각에서 추출되는 유체(2)에 대해 행해진다. 광이온화 검출기 (photoionization detector, PID)를 이용한 분석방법 등이 상기 측정에 이용될 수 있다. 정화를 위한 방법의 최적화는 측정결과에 기초하여 달성된다.
주입 관정 Y 옆에 위치한 관정 Q, R, S, T, U, V, W 및 X는 회수 관정(4)으로 지정되는데(단계 S15), 이것은 교대를 위한 전형적인 방법을 설명하기 위한 일 예에 불과하다.
다음으로 주입 관정의 역할은 관정 Y로부터 관정 X로 옮겨진다 (단계 S16). 그리고 주입 관정 X 옆에 위치한 관정 P, Q, R, Y, V, W, N 및 O 는 회수 관정(4)으로 지정된다 (단계 S17).
이어서, 관정 W, V, U, T, S, R 및 Q가 순차적으로 주입 관정(3)으로 정해진다(단계 S18). 관정 Q가 마지막으로 주입 관정(3)으로 정해지고 대응하는 회수 관정 A, B, C, R, Y, X, O 및 P 로부터 유체(2)의 회수가 완료된 후에, 측정결과로 판정하여 만족스럽게 정화되지 않은, 관정 중의 하나가 다음번 주입 관정으로 지정되어, 단계가 반복된다 (단계 S19). 정화가 완료되면 총괄적인 평가가 조사해야 할 모든 관정에 대해 행해진다 (단계 S20). 정화가 만족스럽지 않다면, 단계 S12 - 단계 S20이 반복될 것이다.
도 8a 내지 도 8d는 회수 관정을 상세하게 보여주는 도면이다: 도 8a는 관정을 설명하는 개념도, 도 8b는 단면도, 도 8c는 스크린을 보여주는 확대도 그리고 도 8d는 슬릿의 위치를 보여주는 도면이다.
지면의 구조가 도 8a에 도시되어 있는 것과 같이, 여기에서 오염된 토양층(1)이 오염되지 않은 토양층(9)과는 다른 종류의 토양으로 이루어져 14 내지 42 m의 깊이에 있는 경우, 금속 파이프(43)가 관정 속으로 수직으로 삽입된다. 도 8c와 도 8d에서 도시된 바와 같이 금속 파이프(43) 외주에 구비된 슬릿(48)에 의한 미세공이, 스크린(47)의 기능을 구비한 흡수포트(8)를 구성하고 있다 (도 3 참조). 스크린(47)은 깊이 11 내지 42 m에 걸쳐서 금속 파이프(43)에 제공된다. 금속 파이프(43)의 외부원주와 관정의 안쪽 벽 사이의 틈에, 모래(44)(예를 들어 실리카 모래)가 막힘방지를 위해 채워진다. 블로킹수(blocking water)에 대한 씨일(45)은 지표아래 10 - 11 m의 깊이에 놓여짐으로써, 토양층(1)이 지표면으로부터 기밀되어 분리된다. 지하 10 m 깊이에서 지표면까지에 존재하는 틈은 매립 토양(46)으로 채워진다.
만약 에어 팩커(air packer(밀폐 뚜껑)) 또는 두께 30 cm의 콘크리트가 씨일 (45)과 같은 목적으로 기밀방식으로 지표면을 덮는다면, 유체(2)의 누출을 방지하는 데 효과적이다.
도 8b에 도시된, 관정에 수직으로 삽입된 금속 파이프(43)는 필요하다면 들어올릴 수 있다. 도 6에 도시된 관정의 교대에 있어서, 회수 관정은 주입 관정이 되기도 하고, 다시 그 역으로 교대가 이루어 지기도 한다. 각각의 관정에서 행한정화에 대한 측정 결과들이 중금속에 의한 오염에 대해서는 만족스럽게 정화되지 않은 것으로 판단된다면, 이온 교환 및 흡착 물질들이 해당 관정 및/또는 그 주변의 관정들 속으로 주입된다.
도 7과 도 8a 내지 도 8d에는 생략되어 있지만, 이온교환물질 및 흡착물질이 분말 또는 과립 형태로 금속 파이프(43)에 주입된다. 그리고 나서 그 물질들을 관정 깊이 주입한 후에 금속 파이프(43)는 지표면으로 철수시킨다. 이 방법으로만 제한되지는 않으며, 다른 방법도 대안으로 선택될 수 있다.
이온교환물질 및 흡착물질로서, 제올라이트, 알루미늄규산염(allophane), 이모졸라이트(imogolite) 또는 활성탄이 사용된다. 중금속과 같은 유해 물질을 흡수할 수 있는, 이러한 이온교환물질 및 흡착물질들은, 유해물질들을 무독하게 변화시키는 능력을 갖는다. 이러한 방식으로, 유체(2)가 한 관정에 주입되고 다른 관정을 통해 회수되는 방법은, 대규모 면적의 오염된 토양층을 균일하고 효율적으로 정화할 수 있다. 이것은 중금속으로 이루어진 오염물질이 오염된 토양층 내에서 고정 정화법에 의해 처리될 수 있다는 뛰어난 장점을 갖는다.
도 4에 도시된 지상의 장치는 도 7에 도시된 단계에 기초하여 작동된다. 오염된 토양층(1)의 정화가 완결된 후에, 장치는 완전히 제거되고 관정은 원래의 상태로 복구되도록 매립된다.
중금속으로 이루어진 오염물질들은 이온교환물질 및 흡착물질에 흡착되어 무해한 무기물로 고정되어 새어나갈 수 없게 된다.
본 발명은, 오염된 토양층을 원위치에서 완전히 정화할 수 있고, 2차적인 환경오염의 확산을 방지할 수 있는 정화 방법을 제공한다. 즉, 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 고압세정 중 하나의 방법을 이용하는 정화능력을 갖는 유체가 한 관정을 통해 주입되고 다른 관정을 통해 회수됨으로써, 화학물질 및/또는 미생물에 의한 부작용을 피할 수 있는, 오염된 토양층을 정화하는 방법과 장치를 제공한다.

Claims (12)

  1. 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 초고압 세정 중 하나를 이용한 정화능력을 갖는 유체를 토양층으로 주입하기 위한 주입 관정을 형성하는 단계; 및
    상기 주입 관정의 제1 벽 또는 제1 바닥에 구비된 주입노즐을 통해, 상기 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 초고압 세정 중의 하나를 조절할 수 있는 고압하에서, 상기 유체를 주입하는 단계를 포함하며,
    상기 주입된 유체는 상기 토양층을 교반하고 세정하고 오염물질을 분리하거나 분해하며, 상기 토양층으로부터 상기 오염물질 중의 분해되지 않은 물질을 포함하는 상기 유체를 복수의 회수 관정을 통해 회수하므로써 상기 오염물질을 제거하는 것을 특징으로 하는, 오염된 토양층을 정화하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주입 관정의 주입 노즐은 수직방향으로 움직일 수 있으며,
    상기 방법은,
    상기 정화 능력을 갖는 상기 유체를 회수하기 위한 상기 회수 관정과 상기 주입 관정을 소정의 간격으로 굴착하는 단계;
    상기 주입 및 회수 관정들에 대해 주입 및 회수의 역할을 교대하는 단계; 및
    상기 회수 관정 중에서 중금속으로 이루어진 오염물질이 잔류하고 있는 것으로 판단되는 회수 관정 및 그 회수 관정 근방의 다른 회수 관정에 이온교환물질 및흡착물질을 충진하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 이온교환 물질, 흡착 물질 및 중금속 함유 광물질 생성 용액 중 적어도 하나를 상기 유체에 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 20 - 500 MPa의 압력에서 가압된 액체와 0.1 - 1.0 MPa의 압력에서 가압된 기체 모두를, 또는 상기 액체와 상기 기체 중 어느 하나를 상기 주입 관정으로 주입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 회수 관정으로부터 상기 유체를 추출하기 위해 감압펌프를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 회수 관정으로부터 회수된 상기 유체를 무독화하고 상기 무독화된 유체의 일부 또는 전부를 순환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 회수 관정의 제2 벽 또는 제2 바닥에 구비된 흡수 포트로부터 상기 오염된 토양층을 통해 상기 주입 관정의 주입 노즐에 이르기까지의 거리는 0.5 - 5.0 m 로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 회수 관정으로부터 회수된 상기 유체의 무독화 단계는 상기 오염물질을 흡착시키는 과정과 폭기 과정 둘다, 또는 상기 과정들 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 오염된 토양층과 오염된 지하수가 고압하에서 상기 유체에 의해 세정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 초고압 세정 중 하나를 이용하는 정화능력을 갖는 유체;
    오염된 토양층으로 상기 유체를 주입하기 위한 주입 관정;
    상기 유체를 회수하기 위한 다수의 회수 관정;
    상기 주입 관정의 제1 벽 또는 제1 바닥에 구비된 주입 노즐들;
    상기 유체를 가압하기 위한 펌프; 및
    오염물질들을 무독화시키기 위한 수단을 포함하며,
    상기 유체는 상기 물리적 작용, 화학적 반응, 미생물의 대사 및 초고압 세정 중 하나가 조절될 수 있는 고압하에 상기 펌프에 의해 상기 주입 노즐들을 통해 주입되며,
    상기 주입된 유체는 상기 토양층을 교반하고 세정하여 상기 오염물질들을 분리하거나 분해하며, 상기 다수의 회수 관정들을 통해 상기 토양층의 상기 오염물질들 중의 분해되지 않은 물질을 포함하는 상기 유체를 회수하고, 오염물질들을 무독화시키기 위한 상기 수단에 의하여 상기 분해되지 않은 오염물질을 무독화시킴으로써 상기 오염물질들을 제거하는, 오염된 토양층을 정화하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 오염물질들을 무독화시키기 위한 상기 수단은, 활성탄으로 상기 오염물질들을 흡착하기 위한 수단과 폭기를 위한 수단 둘다, 또는 상기 수단들 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 유체의 일부 또는 전부가 재순환될 수 있도록 저장용 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100774374B1 (ko) * 2007-06-22 2007-11-08 윤병돈 토양 복원용 직접 타격 박음식 초고압 약액 주입 랜스,그것을 이용한 토양 복원용 다기능 약액 주입 장치 및 약액주입 차량
KR100909082B1 (ko) * 2008-07-16 2009-07-23 (주)세종이엔씨 유기성 폐기물을 이용하여 중금속에 오염된 토양을복원하는 방법
KR100983532B1 (ko) * 2007-12-28 2010-09-24 주식회사 드림바이오스 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치
WO2017131321A1 (ko) * 2016-01-25 2017-08-03 고려대학교 산학협력단 지하수의 질산성 질소 저감 시스템

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929139B1 (fr) * 2008-03-25 2011-11-04 Univ Franche Comte Procede de regeneration d'au moins un ligand extractant l1 en solution aqueuse concu apte a la capture d'au moins un micropolluant p
EP2321494A4 (en) 2008-07-02 2012-10-10 Ciris Energy Inc METHOD FOR OPTIMIZING A BIOKONVERSION OF CARBON-CONTAINING FORMATIONS
US9992991B2 (en) 2013-08-21 2018-06-12 BASF Agro B.V. Apparatus and method for applying a soil treatment beneath the surface of the ground
CN103894396B (zh) * 2014-03-24 2016-01-20 华南理工大学 一种治理重金属污染土壤的方法
WO2017093537A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Benjamin Klock Verfahren und anlage zur in-situ-sanierung verunreinigter böden
DE102015121042A1 (de) 2015-12-03 2017-06-08 Benjamin Klock Verfahren und Vorrichtung zur in-situ Sanierung verunreinigter Böden
CN106238447B (zh) * 2016-08-25 2019-04-02 环境保护部南京环境科学研究所 土壤气相抽提修复系统
JPWO2018043507A1 (ja) * 2016-08-29 2019-07-04 株式会社竹中工務店 地下土壌浄化方法
CN111729928A (zh) * 2020-07-23 2020-10-02 四川省交通勘察设计研究院有限公司 一种土壤生态修复装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435292A (en) * 1980-01-28 1984-03-06 Kbi Corp. Portable method for decontaminating earth
US4982788A (en) * 1989-03-10 1991-01-08 Donnelly Lawrence A Apparatus and method for removing volatile contaminants from the ground
DE3927418C3 (de) * 1989-08-19 1994-02-24 Holzmann Philipp Ag Verfahren sowie Vorrichtung zur Reinigung von schadstoffhaltigen Böden
IT1283329B1 (it) * 1995-07-13 1998-04-17 Melagari Cesare Metodo ed apparecchiatura per la bonifica di terreni tramite l'immissione e la miscelazione di un fluido e di sostanze disperse in
JP3703288B2 (ja) * 1997-03-26 2005-10-05 キヤノン株式会社 土壌の浄化方法
JP4088380B2 (ja) * 1999-02-02 2008-05-21 大日本土木株式会社 汚染土壌の浄化方法
JP2002086130A (ja) * 2000-09-12 2002-03-26 Shimizu Corp 汚染土壌・地下水の浄化方法と浄化用攪拌ウエル

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100774374B1 (ko) * 2007-06-22 2007-11-08 윤병돈 토양 복원용 직접 타격 박음식 초고압 약액 주입 랜스,그것을 이용한 토양 복원용 다기능 약액 주입 장치 및 약액주입 차량
KR100983532B1 (ko) * 2007-12-28 2010-09-24 주식회사 드림바이오스 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치
KR100909082B1 (ko) * 2008-07-16 2009-07-23 (주)세종이엔씨 유기성 폐기물을 이용하여 중금속에 오염된 토양을복원하는 방법
WO2017131321A1 (ko) * 2016-01-25 2017-08-03 고려대학교 산학협력단 지하수의 질산성 질소 저감 시스템

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