KR20090072049A - 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수를 동시에 정화할 때 광범위한 오염부지의 정화시 고가의 세척장비를 사용하지 않도록 하고 정화과정 중에 오염의 확산 및 재오염 등을 최소화하고 정화기간을 최소화할 수 있도록 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수의 동시 정화함에 있어서; 지표면으로부터 지하수면 바로 아래의 심도까지 땅파기를 하여 지하수면이 대기에 노출되도록 하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 지하수면이 대기에 노출이 되면 지하수면 아래 토양오염이 확인된 깊이까지 굴착장비를 이용하여 퍼올리기와 뒤집기를 반복적이며 무작위로 수행하여 토양과 지하수를 교란시키는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 오염된 토양 및 지하수가 교란되면 지중 공기 확산 영향반경 내에서 오염된 깊이 아래까지 일정 간격으로 수직 또는 수평으로 유공 산기관을 착정하는 제3단계와; 상기 제3단계를 통해 오염지역에 일정한 깊이로 산기관이 착정되면 공기, 영양염, 미생물 등을 상기 산기관을 통해 지하수층에 공급하는 제4단계와; 상기 제4단계를 통해 지하수층에 공기, 영양염, 미생물 등이 공급되어 지하수면 위로 유동성 오염물질이 부상되면 상기 부상된 유동성 오염물질을 부유물질 수집기로 회수하고, 기포와 함께 지하수면으로 부상된 미세토에 흡착된 오염물질 및 용존된 오염물질은 미생물 또는 화학적 처리제에 의해 분해 처리되는 제5단계를 포함하는 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치를 제공한다.

오염토양층, 원위치처리, 토양 및 지하수 동시처리, 토양층 교란, 심층 바이오파일, 산기관, 정화, 정수,

Description

오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치{A Deep-Site Biopile Method for Simultaneous Remediation of polluted soil and ground-water by disturbing soil layer}

본 발명은 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수를 동시에 정화할 때 광범위한 오염부지의 정화시 고가의 세척장비를 사용하지 않도록 하고 정화과정 중에 오염의 확산 및 재오염 등을 최소화하고 정화기간을 최소화할 수 있도록 된 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

근자에 이르러 토양의 오염시에 오염토양뿐 아니라 오염지하수까지 동시에 오염된 현장이 다수 발생하고 있으며, 이에 대한 처리방안으로 오염토양을 굴착하여 반출처리하고 오염된 지하수는 양수처리하거나, 원위치에서 주입정과 추출정을 착정한 후 오염물질은 추출하고 미생물과 영양염, 화학적 처리제 등을 주입하면서 정화하는 방법이 개발되어 널리 사용되고 있다.

상기에서 오염토양을 굴착 후 반출처리 및 오염된 지하수를 양수처리하는 방법은 지하수와 토양이 함께 오염되어 있는 경우 오염토양을 완전히 굴착하기 어려 우며, 만일 완전히 굴착한다 하더라도 오염지하수의 유동에 의해 토양이 다시 오염되는 문제점이 있었다.

이에 따라 오염된 지하수를 먼저 정화처리할 경우에는 오염토양으로부터 지하수가 누수되어 정화처리되는 오염지하수를 다시 오염시키어 정화처리가 제대로 이루어지지 않는 문제을 유발하였다.

따라서 정화처리비용과 정화기간이 상당히 소요되며 정화효율이 떨어지는 문제점들이 있었다.

그라고 상기에서 주입정 및 추출정을 이용하여 정화처리하는 방법의 경우에는, 토양과 지하수면에 걸쳐서 넓은 범위의 스크린(통공이 형성된 부위)을 통해 주입 및 추출이 진행되게 되므로 일정 시간이 경과되게 되면 전체 스크린의 대부분이 막히고 그 중 일부 통로로만 주입과 추출이 이루어지게 되는 토양층 내 채널링 현상이 자주 발생되는 문제점이 있었다.

이로 인하여 약품처리의 접촉반응에 의한 영향반경이 줄어듦으로써 일부 지역의 오염토양 및 지하수에 대한 정화효율이 떨어지거나 정화가 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

특히, 점토질을 많이 함유하고 있는 부지에 대해서는 오염원이 미세한 토양입자에 흡착되어 탈리가 어려우며 토양층의 교란 없이는 단단히 뭉쳐 있게 됨에 따라 원위치 처리 시 지하수가 관통하지 못하고 채널링 현상으로 점토층 내 국부적인 오염원의 잔류가 불가피하여 오염토양의 정화가 효과적으로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

또한 오염된 부지 밖으로 굴착된 오염토양을 세척방법에 의해 정화할 경우에는 미세토가 다량 함유된 경우 고가의 세척장비가 필요하며 세척 후 오염원이 함유된 세척수와 함께 발생된 미세토양에 대해 별도의 처리 비용이 유발되는 복잡한 처리공정을 필요로 하게 되어 비경제적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 토양과 지하수가 동시오염된 부지에서 오염층의 토양 입자 크기에 관계없이 오염토양과 오염지하수를 분리하지 않고 동시에 정화함으로써, 광범위한 오염부지의 정화 시 고가의 세척 장비를 설치하지 않도록 하며, 정화하기 어려운 미세토를 제대로 정화할 수 있도록 하고, 정화과정 중 오염의 확산 및 재오염 등을 최소화하며 정화기간을 최소화할 수 있으며, 특히 국내 지형지질 구조 상 낮은 깊이의 지하수면 위에 존재하는 비수용성 유기화합물(LNAPL), 지하수면 아래 불투수층에 존재하는 비수용성 유기화합물(DNAPL), 용존성 오염물질까지 모두 동시에 처리할 수 있고, 아울러 지금까지 오염부지를 정화함에 있어 기술적으로 어렵고 고비용이 소요되었던 미세토양이 많은 토양층에 대해 유기성 오염물질을 생물화학적으로 정화할 수 있도록 된 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오염 토양 및 지하수의 정화 방법은 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수의 동시 정화함에 있어서; 지표면으로부터 지하수면 바로 아래의 심도까지 땅파기를 하여 지하수면이 대기에 노출되도록 하는 제1단계와, 상기 제1단계를 통해 지하수면이 대기에 노출이 되면 지하수면 아래 토양오염이 확인된 깊이까지 굴착장비를 이용하여 퍼올리기 와 뒤집기를 반복적이며 무작위로 수행하여 토양과 지하수를 교란시키는 제2단계와, 상기 제2단계를 통해 오염된 토양 및 지하수가 교란되면 지중 공기 확산 영향반경 내에서 오염된 깊이 아래까지 일정 간격으로 수직 또는 수평으로 유공 산기관을 착정하는 제3단계와, 상기 제3단계를 통해 오염지역에 일정한 깊이로 산기관이 착정되면 공기, 영양염, 미생물 등을 상기 산기관을 통해 지하수층에 공급하는 제4단계와, 상기 제4단계를 통해 지하수층에 공기, 영양염, 미생물 등이 공급되어 지하수면 위로 유동성 오염물질이 부상되면 상기 부상된 유동성 오염물질을 부유물질 수집기로 회수하고, 기포와 함께 지하수면으로 부상된 미세토에 흡착된 오염물질 및 용존된 오염물질은 미생물 또는 화학적 처리제에 의해 분해 처리되는 제5단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 상기한 제4단계에서 영양염, 미생물, 기타 화학적 처리제 등이 기저면 바닥으로부터 가압공기의 기포에 의해 지하수면 위로 골고루 확산되면서 지하수층으로 공급되도록 된 것을 특징으로 하고 있다.

그리고 상기한 5단계에서 오염토양에서 발생하는 휘발성 오염물질을 오염토양의 전 부지를 덮을 수 있는 크기의 덮개형 휘발가스 회수수단을 이용하여 오염된 오염토양의 상부에서 회수하도록 된 것을 특징으로 하고 있다.

또한 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오염 토양 및 지하수의 정화 장치는 오염된 토양의 오염된 깊이보다 하부까지 수직으로 착정되며 하부일정 위치에 일정한 범위로 다수의 통공이 형성된 산기관과, 상기 산기관과 연결되어 상기 산기관에 공기와 각종 약액(영양염, 미생물, 산화제)등을 공급하도록 된 주입수단과; 상기 오염된 토양의 전 범위에 걸쳐 상부에 마련되는 덮개형상의 회수콘과, 상기 회수콘의 일측과 연결되어 회수콘을 통해 회수되는 휘발성 오염물질을 통상의 탈취탑으로 이송시키도록 된 환풍기를 가지는 회수수단과; 상기 오염통양의 지하수면에 설치되어 주입되는 공기에 의한 기포부상으로 지하수 계면 위로 부상된 오염물질을 수거하도록 부표와 배관으로 구성된 수집기와, 상기 수집기와 연결된 펌프와, 상기 펌프에 의해 포집되는 오염물질을 전달받아 응집처리하도록 된 통상의 침전부재를 가지는 수집수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

그리고 상기한 주입수단은 상기 산기관과 조절밸브를 통해 연결되는 분배관과, 상기 분배관의 일측에 연관된 이송관과, 상기 이송관과 개폐밸브를 통해 연결되는 송풍기와 약액주입펌프로 이루어져 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치는 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수를 동시에 정화할 때 광범위한 오염부지의 정화시 고가의 세척장비를 사용하지 않도록 하고 정화과정 중에 오염의 확산 및 재오염 등을 최소화하고 정화기간을 최소화할 수 있도록 된 것으로, 현장에서 별도의 세척장치를 설치하지 아니하고 오염토양 및 지하수를 동시에 정화처리를 가능하게 하는 방법으로써 오염부지 자체에 비교적 저렴한 정화설비를 설치하게 되므로 정화비용 절감의 효과가 있으며, 물리적, 생물.화학적인 정화방법을 동시에 이용하므로 정화효율이 높고 토질에 관계없이 비수용성 유기화합물(DNAPL/LNAPL) 및 용존오염물질을 동시에 처리 가능하게 하여 정화기간 을 단축할 수 있으며, 정화 과정 중 오염토양층의 간헐적인 뒤집기 교란작업은 토양층 내 공극의 투수성이 좋아져 채널링 현상을 최소화할 수 있으며 오염토양층의 오염원 및 매질의 균질화를 꾀하여 골고루 정화되도록 하며 유공 산기관의 단기간에 쉽게 장치를 설치할 수 있어 광범위한 오염부지 정화시간을 단축시키는 효과가 있고, 특히 부지 밖 세척방법의 경우 오염된 미세토의 처리가 어렵거나 고비용의 공정을 요구하나 본 발명의 방법에 의하면 미세토를 대기에 노출된 지하수 중에 부유하도록 한 후 미생물에 의해 분해하거나 산화제에 의해 분해하도록 함으로써 낮은 농도까지 처리가 가능하여 정화비용을 현저히 감소시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 의한 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 오염 토양 및 지하수의 정화 방법을 보인 도면으로서, 본 실시예의 오염 토양 및 지하수의 정화 방법은 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수의 동시 정화함에 있어서; 지표면으로부터 지하수면 바로 아래의 심도까지 땅파기를 하여 지하수면이 대기에 노출되도록 하는 제1단계와, 상기 제1단계를 통해 지하수면이 대기에 노출이 되면 지하수면 아래 토양오염이 확인된 깊이까지 굴착장비를 이용하여 퍼올리기와 뒤집기를 반복적이며 무작위로 수행하여 토양과 지하수를 교란시키는 제2단계와, 상기 제2단계를 통해 오염된 토양 및 지하수가 교란되면 지중 공기 확산 영향반경 내에서 오염된 깊이 아 래까지 일정 간격으로 수직 또는 수평으로 통공(2)이 형성된 산기관(3)을 착정하는 제3단계와, 상기 제3단계를 통해 오염지역에 일정한 깊이로 산기관(3)이 착정되면 공기, 영양염, 미생물 등을 상기 산기관(3)을 통해 지하수층에 공급하는 제4단계와, 상기 제4단계를 통해 지하수층에 공기, 영양염, 미생물 등이 공급되어 지하수면 위로 유동성 오염물질이 부상되면 상기 부상된 유동성 오염물질을 수집기(11)로 회수하고, 기포와 함께 지하수면으로 부상된 미세토에 흡착된 오염물질 및 용존된 오염물질은 미생물 또는 화학적 처리제에 의해 분해 처리되는 제5단계를 포함하고 있다.

또한 상기한 제4단계에서 영양염, 미생물, 기타 화학적 처리제 등이 기저면 바닥으로부터 가압공기의 기포에 의해 지하수면 위로 골고루 확산되면서 지하수층으로 공급되도록 되어 있다.

그리고 상기한 5단계에서 오염토양에서 발생하는 휘발성 오염물질을 오염토양의 전 부지를 덮을 수 있는 크기의 덮개형 휘발가스 회수수단(8)을 이용하여 오염된 오염토양의 상부에서 회수하도록 되어 있다.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 오염 토양 및 지하수의 정화 장치를 보인 도면으로서, 본 실시예의 오염 토양 및 지하수의 정화 장치(1)는 오염된 토양의 오염된 깊이보다 하부까지 수직으로 착정되며 하부일정 위치에 일정한 범위로 다수의 통공(2)이 형성된 산기관(3)과, 상기 산기관(3)과 연결되어 상기 산기관(3)에 공기와 각종 약액(영양염, 미생물, 산화제)등을 공급하도록 된 주입수단(4)과; 상기 오염된 토양의 전 범위에 걸쳐 상부에 마련되는 덮개형상의 회수콘(5)과, 상기 회수콘(5)의 일측과 연결되어 회수콘(5)을 통해 회수되는 휘발성 오염물질을 통상의 탈취탑(6)으로 이송시키도록 된 환풍기(7)를 가지는 회수수단(8)과; 상기 오염통양의 지하수면에 설치되어 주입되는 공기에 의한 기포부상으로 지하수 계면 위로 부상된 오염물질을 수거하도록 부표(9)와 배관(10)으로 구성된 수집기(11)와, 상기 수집기(11)와 연결된 펌프(12)와, 상기 펌프(12)에 의해 포집되는 오염물질을 전달받아 응집처리하도록 된 통상의 침전부재(13)를 가지는 수집수단(14)을 포함하고 있다.

그리고 상기한 주입수단(4)은 상기 산기관(3)과 조절밸브(15)를 통해 연결되는 분배관(16)과, 상기 분배관(16)의 일측에 연관된 이송관(17)과, 상기 이송관(17)과 개폐밸브(18a)(18b)를 통해 연결되는 송풍기(19)와 약액주입펌프(20)로 이루어져 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시예의 오염 토양 및 지하수의 정화 방법은 상기한 바와 같이 오염된 토양과 지하수를 원위치에서 동시 처리하기 위해 토양층의 강제교란, 유공 산기관의 착정, 공기가압, 미생물 및 영양제 주입, 그리고 필요할 시 산화반응제 주입의 순서대로 작업공정이 순차적으로 이루어지며, 오염원은 유동성 물질의 부상, 토양에 부착된 오염물질의 탈리, 지하수에 의한 세척, 지하수 및 미세오염토에 존재하는 오염원의 생물학적 분해, 그리고 국소 잔여 오염물질의 화학적 산화에 의해 오염원이 제거하도록 되어 있다.

또한 지표면으로부터 우선 쉽게 땅파기할 수 있는 지하수면 바로 아래까지의 토양을 굴착장비를 이용하여 땅파기하여 지하수면을 대기 중에 노출시키며, 지표면 에서 굴착된 토양은 정화대상 부지 내 다른 장소에 보관하고 보관되는 토양이 오염된 경우에는 별도로 정화처리하거나 인접된 다른 위치로 반출하여 일반적인 토양경작 또는 화학적 처리 등의 방법으로 정화 처리하도록 되어 있다.

그리고 상기한 제1단계에서 굴착되어 지하수면이 드러난 부지에는 지하수면 근처의 오염심도로부터 오염이 확인된 깊이까지 굴삭기 및 오거 등의 굴착장비를 이용하여 땅파기 하기 전 다져져 있는 원래의 토양을 파헤치어 제자리에서 반복적인 퍼올리기 및 뒤집기를 통해 섞이고 흐트러지도록 교란시키며 이러한 지중 교란작업 과정 중 오염 토양과 지하수가 충분히 접촉되도록 수차례 골고루 섞어 균질화 시키도록 되어 있다.

이때, 굴착된 토양이 원위치에서 다시 적치되어 다져지는 과정에서 토양층이 지하수면 위로 올라올 경우에는 지하수면 이상의 잉여 토양을 인접된 다른 보관장소로 이송하도록 하여 지하수면이 대기에 노출되도록 조정함으로서 지중 교란형 심층 토양층을 구성하도록 되어있다.

상기와 같은 잉여의 토양은 퍼올리기 및 뒤집기 작업을 반복하는 중 토양의 공극이 증가하여 토양의 부피가 증가하기 때문이며 지하수면 아래 최소 300mm 이상 깊이에 교란된 토양층이 존재하도록 조정하도록 되어 있다.

상기에서 지하수면을 노출시키는 작업 시 흙이 무너져 내리는 경우에는 시트파일 또는 콘크리트파일 등의 보호 가대를 오염부지 경계주변에 설치하여 무너짐을 방지하도록 되어 있으며, 주변 부지에서 이물질의 유입이나 유출을 방지할 필요가 있을 경우에는 오염 정화부지 경계면에 지하수 및 이물질 이동이 차단되도록 트렌 치나 격벽의 차단벽을 설치하도록 되어있다.

특히, 지표면 토양을 걷어낸 후 지하수위 아래의 오염토양을 굴착하고 다시 원위치로 적치시키는 반복된 과정에서 토양공극 중에 묻어 있는 유동성 부유물질은 뒤집기 작업에 의한 마찰 및 공극의 확장에 의해 탈착 또는 탈리되어 상부로 부상하게 되며, 이때, 지하수면 상부로 부상된 유동성 유기물은 강제 회수되며 뒤집기 작업의 횟수는 육안으로 확인할 때 부상되는 유동성 부상물질이 많은 양이 우러나오지 않을 정도로 수차례 충분히 반복시키도록 되어 있다.

상기와 같이 지하수면 하부의 토양층이 균질화되도록 충분히 교란된 오염토양층을 대상으로 도 3과 같이 직경 10mm 이내의 미세한 통공(2)이 스크린 형태로 최하단부에만 뚫린 직경 50mm 이상 200mm 이내의 철재류 또는 플라스틱류의 산기관(3)을 일정 간격으로 유압식 또는 공압식 착정기구를 이용하여 오염깊이 바로 아래에까지 수직으로 착정도록 되어있다.

상기와 같이 착정된 산기관(3)의 상부는 지하수면 밖으로 도출되어 송풍기 (19)및 약액주입펌프(20) 등과 연결된 이송배관(17)에 체결 및 해체가 용이하게 이루어지도록 외부 노출형으로 구성되어 있는 것이 가장 바람직하다.

이때, 산기관(3)의 착정거리는 도 4와 같이 송풍기를 통하여 가압된 공기의 영향반경을 고려하여 1m에서 10m 이내의 간격으로 격자방향으로 하되 임의로 조절할 수 있으며 처리효율을 증가시키기 위해서는 가급적 간격을 좁혀 촘촘히 설치하도록 하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 바와 같은 각각의 산기관(3)들은 연결배관(21)으로 서로 연결되고 주 입작업의 편리를 위해 배관거리를 조절하여 분배기(16)에 라인별로 체결되어 있으며,상기 산기관(3)과 분배기(16)에는 압력계가 결합된 조절밸브(15)를 결합하여 상기 각각의 산기관(3)에 따라 각각의 산기량을 조절할 수 있게 함으로써 각 산기관(3)별 공급량을 일정하게 유지할 수 있도록 되어있다.

따라서 각각의 산기관(3)은 도 5와 같이 정화부지의 면적에 따라 계열화된 배관 라인별로 분배기(16)를 통해 송풍기(19)와 약액주입펌프(20)와 연결되며, 상기 송풍기(19)와 약액주입펌프(20)는 역류방지용 개폐밸브(18a)(18b)들에 연결되어 있으며, 각각의 개폐밸브(18a)(18b)는 상기한 이송배관(15)에 체결되고 최종적으로 상기한 산기관(3)으로 연결되도록 되어있다.

상기 송풍기(19)와 약액주입펌프(20)와 연결된 상기 하나의 이송배관(17)을 통하여 공기, 미생물 및 영양염류 그리고 화학약품 등을 개폐밸브(18a)(18b)를 주기적으로 조작하여 강제 주입하면 산기관(3)의 통공(2)을 통해 오염부지 내 교란된 오염 토양층 하부로 공급되도 되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 실시예의 장치를 통하여 오염토양 및 지하수를 정화하기 위해서는 먼저 주입수단(4)의 약액주입펌프(20)를 이용하여 연결된 산기관(3)을 통하여 적정의 유기물 분해 미생물을 액상상태로 주입하고 곧이어 미생물 증식에 필요한 인과 질소원 등의 영양제를 액상상태로 주입하게 한다.

이때, 사용되는 미생물은 상업적으로 구입하거나 또는 별도의 미생물 배양장치를 이용하여 현장에서 자체 배양되도록 한다.

이와 같이 산기관(3)의 통공(2)을 통하여 공급된 미생물과 영양제는 산기관(3)의 통공(2)이 위치하는 오염토양층으로 스며들게 되어 일시에 과량을 투입할 경우 농도가 높은 상태로 정체하게 된다.

따라서 유기물 분해 미생물과 영양제가 공급된 후 다음 작동단계로 약액주입펌프(20)와 연결된 개폐밸브(18b)를 잠그고 송풍기(19)에 연결된 개폐밸브(18a)를 연 후 송풍기(19)를 작동함으로서 가압 공기가 산기관(3)을 통하여 공급되도록 하며, 통공(2)통해 공급된 공기는 가해진 압력에 의해 미리 주입된 약액 속으로 분사되도록 한다.

이때, 송풍기(19)는 가압에 따라 지하수위 상부로 공기방울이 뿜어 나오는 정도로 충분한 압력으로 토양층에 분사되도록 하며, 분사압력은 토질에 따라 다르므로 통상의 방법에 따라 통기도를 측정한 후 그에 적정한 용량의 가압력을 가지는 송풍기(19)를 설치하는 것이 가장 바람직하다.

이때, 상기 송풍기(19)는 정화면적과 오염깊이에 따라 독립적으로는 통합적으로 2개 이상 설치하도록 되어 있는 것이 가장 바람직하다.

특히, 가압공기는 산기관(3)의 통공(2)을 통하여 공급되는 동안 굴착 당시 교란된 토양층의 커다란 공극을 따라 공기방울 상태로 지하수면 위로 부상하게 되며 토양 공극 중에 채워진 지하수를 상향류로 움직이게 한다.

상기와 같이 지하수가 공기방울에 의해 지표면으로 이동하게 되면서 먼저 주입된 통공(2) 주변의 미생물과 영양액을 지하수 내에 확산시키도록 한다.

특히, 가압공기의 기포부상에 의해 공극 내 이동하는 지하수는 교란된 미세토와 함께 동시에 상향류하여 지하수면 위로 이동하게 되며 미세토를 상부에 남긴 채 상향류압이 적은 곳에서 다시 오염토양 심층으로 이동하여 대류방식으로 상하로 순환되게 된다.

이러한 가압공기를 장시간 계속 공급하는 경우에는 미세토가 상부로 이동되어 산기관(3) 하부의 통공(2) 근처에는 입자가 큰 모래질이 남게 되며 점토질 같은 미세토의 대부분이 지하수면 가까이에 적체하게 된다.

이러한 본 실시예의 방식의 약액공급방식의 구성이 고정된 토양층을 대상으로 하는 기존의 바이오스러핑 방법이나 토양증기추출법과 유사하나 본 발명에서는 강제 뒤집기에 의한 교란된 토양층을 이용하며 지하수면 아래에서 기포에 의한 미세토 및 지하수의 물질이동으로 생물반응 및 화학반응이 이루어지는 것으로 그 설비구성과 작동방법을 달리하고 있다.

특히, 가압공기의 기포부상에 의해 지하수면 위로 부상된 유성성분의 부유성 물질은 부표(9)와 배관(10)으로 구성된 수집기(11)을 이용해 펌프(12)를 통해 흡인되고, 또한 동절기에 지하수의 수온이 내려갈 경우 통상의 방법에 따라 송풍기(19)를 통해 뜨거운 공기를 주입함으로서 미생물 반응에 적정한 수온을 유지할 수 있도록 하게 되어 있다.

이때, 가압공기가 주기적으로 산기관(3)으로 공급됨으로써, 지하수 및 토양층에 용존된 휘발성 오염물질에 대한 휘발 및 탈기현상이 발생하게 되므로 공기방울과 함께 대기 중으로 휘발된 오염물은 상기 회수콘(5)을 통해 수집된 다음 감압용 환풍기(7)를 이용하여 흡착 또는 분해 등의 탈취탑(6)을 통해 걸러진 후 배출된다.

상기한 회수콘(5)은 도면에서 표현된 바와 같이 오염물질의 흡착 등의 영향으로 변질되지 않는 재질로 이루어지며 아치 또는 현장에 적합한 형태의 지붕형상으로 이루어지고, 그 천정에 1개 이상의 배관을 설치하여 별도의 감압용 환풍기(7)로 가스를 흡입할 수 있는 형태로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시예의 작용에 의하여 교란된 오염토양층에 가압공기에 의해 지하수면 위로 부유된 오염물질은 수집수단(14)을 통해 처리되고, 기포와 함께 탈기되어 휘발된 휘발성 물질은 회수수단(8)을 통해 처리되며, 지하수에 용존되어 있는 용존물질과 지하수면 아래의 비수용성 오염물질은 산기관(3)의 산기효과로 교반 효과에 의해 수중의 미생물과 빈번히 접촉하며 통상의 미생물반응에 의해 분해되도록 되어 있다.

또한, 오염된 미세토는 비표면적이 높아 낮은 농도까지로의 정화가 단기간에 이루어지지 않는 경우가 발생하게 되므로 정화기간을 단축하고자 할 때, 설치된 주입수단(4)을 이용하여 원위치에서 산기관(3)의 통공(2)을 통해 과산화수소 또는 과망간산칼륨 등의 산화제를 주입하고 공기를 가압하여 순환시켜 화학적 산화반응을 이용하여 잔류된 미량의 오염물질의 정화를 마무리하도록 되어 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 실시예의 장치 및 방법은 일회의 설치로 고정하지 아니하며 토양층의 교란 필요성이 있을 경우 일정 주기의 간격으로 산기관(3) 사이의 퇴적된 오염토양을 굴삭기 등을 이용하여 뒤집어주도록 하거나 산기관(3)을 해체하여 착정위치를 가압공기가 미치지 아니하는 지역으로 이동시키고 토양을 전체적으로 교란한 후 다시 착정하여 상기의 정화작업을 반복 수행하도록 되어 있다.

또한 본 실시예의 오염 토양 및 지하수의 정화 방법 및 그 장치는 단지 지하수가 풍부한 오염부지 내 별도의 구조물 없이 토양층 내에 직접 설치할 수 있는 현장에 국한하지 아니하며, 지하수가 부족한 오염 부지에서는 수조 형태의 독립된 구조물을 갖추고 굴착된 토양을 구조물에 투입하기 전에 입자선별기를 통해 입자에 따라 분리한 후 입자가 비교적 작은 미세토를 처리대상으로 하여 동일하게 오염토양을 정화할 수도 있으며. 이때, 독립된 구조물로 제작된 수조에서는 공기를 공급하는 산기관(3)으로 수직보다는 수평관을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 오염 토양 및 지하수의 정화 방법을 보인 개략도,

도 2는 발명에 따른 일 실시예에 의한 오염 토양 및 지하수의 정화 장치를 보인 개략 사시도,

도 3은 발명에 따른 일 실시예에 의한 오염 토양 및 지하수의 정화 장치의 일부분을 보인 개략 사시도,

도 4는 동 측면 개략 예시도,

도 5는 동 일부 평면 개략 예시도,

[도면 중 중요한 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 정화장치, 2 : 통공,

3 : 산기관, 4 : 주입수단,

5 : 회수콘, 6 : 탈취탑,

7 : 환풍기, 8 : 회수수단,

9 : 부표, 10 : 배관,

11 : 수집기, 12 : 펌프,

13 : 침전부재, 14 : 수집수단,

15 : 조절밸브, 16 : 분배관,

17 : 이송관, 18a,18b : 조절밸브,

19 : 송풍기, 20 : 약액주입펌프,

21 : 연결관.

Claims (5)

1. 오염부지의 원위치에서 오염토양 및 오염지하수의 동시 정화함에 있어서;

   지표면으로부터 지하수면 바로 아래의 심도까지 땅파기를 하여 지하수면이 대기에 노출되도록 하는 제1단계와;

   상기 제1단계를 통해 지하수면이 대기에 노출이 되면 지하수면 아래 토양오염이 확인된 깊이까지 굴착장비를 이용하여 퍼올리기와 뒤집기를 반복적이며 무작위로 수행하여 토양과 지하수를 교란시키는 제2단계와;

   상기 제2단계를 통해 오염된 토양 및 지하수가 교란되면 지중 공기 확산 영향반경 내에서 오염된 깊이 아래까지 일정 간격으로 수직 또는 수평으로 유공 산기관을 착정하는 제3단계와;

   상기 제3단계를 통해 오염지역에 일정한 깊이로 산기관이 착정되면 공기, 영양염, 미생물 등을 상기 산기관을 통해 지하수층에 공급하는 제4단계와;

   상기 제4단계를 통해 지하수층에 공기, 영양염, 미생물 등이 공급되어 지하수면 위로 유동성 오염물질이 부상되면 상기 부상된 유동성 오염물질을 부유물질 수집기로 회수하고, 기포와 함께 지하수면으로 부상된 미세토에 흡착된 오염물질 및 용존된 오염물질은 미생물 또는 화학적 처리제에 의해 분해 처리되는 제5단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 오염 토양 및 지하수의 정화 방법
2. 제 1항에 있어서;

   상기한 제4단계에서 영양염, 미생물, 기타 화학적 처리제 등이 기저면 바닥으로부터 가압공기의 기포에 의해 지하수면 위로 골고루 확산되면서 지하수층으로 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 오염 토양 및 지하수의 정화 방법
3. 제 1항에 있어서;

   상기한 5단계에서 오염토양에서 발생하는 휘발성 오염물질을 오염토양의 전 부지를 덮을 수 있는 크기의 덮개형 휘발가스 회수수단을 이용하여 오염된 오염토양의 상부에서 회수하도록 된 것을 특징으로 하는 오염 토양 및 지하수의 정화 방법
4. 오염된 토양의 오염된 깊이보다 하부까지 수직으로 착정되며 하부일정 위치에 일정한 범위로 다수의 통공이 형성된 산기관과, 상기 산기관과 연결되어 상기 산기관에 공기와 각종 약액(영양염, 미생물, 산화제)등을 공급하도록 된 주입수단과;

   상기 오염된 토양의 전 범위에 걸쳐 상부에 마련되는 덮개형상의 회수콘과, 상기 회수콘의 일측과 연결되어 회수콘을 통해 회수되는 휘발성 오염물질을 통상의 탈취탑으로 이송시키도록 된 환풍기를 가지는 회수수단과;

   상기 오염통양의 지하수면에 설치되어 주입되는 공기에 의한 기포부상으로 지하수 계면 위로 부상된 오염물질을 수거하도록 부표와 배관으로 구성된 수집기와, 상기 수집기와 연결된 펌프와, 상기 펌프에 의해 포집되는 오염물질을 전달받아 응집처리하도록 된 통상의 침전부재를 가지는 수집수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 오염 토양 및 지하수의 정화장치
5. 제 4항에 있어서;

   상기한 주입수단은 상기 산기관과 조절밸브를 통해 연결되는 분배관과, 상기 분배관의 일측에 연관된 이송관과, 상기 이송관과 개폐밸브를 통해 연결되는 송풍기와 약액주입펌프로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 오염 토양 및 지하수의 정화장치

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