KR20120094594A - 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 그 정화 방법에 관한 것으로, 가압 에어 블로어와 감압 에어 블로어와 이음관으로 연결 형성되는 배관용 강관; 상기 배관용 강관에 체결 형성되는 전동 볼 밸브; 상기 가압 에어 블로어 및 상기 감압 에어 블로어 각각에 형성되는 압력게이지, 온도조절기 및 에어 필터; 상기 감압 에어 블로어와 배관 연결되며, 드레인 밸브가 형성되는 휘발성유기화학물질분해기; 상기 배관용 강관의 외측으로 설치되며 토양 내부에 삽입 배치되는 유공관; 상기 지상으로 야적된 오염 토양 구조물 및 유류 탱크 오염 물질의 상부에서 각각 복수 개씩 관입 설치되며, 온도를 측정하는 온도측정계와, 압력을 측정하는 압력측정계, 산소를 측정하는 산소측정계와, 수분을 측정하는 수분측정계 및 휘발성 유기화학물질을 측정하는 휘발성유기화학물질측정계를 포함하는 센싱부; 상기 휘발성유기화학물질측정계와 유무선 통신 가능하게 연결 형성되는 센서 모니터링 수단과, 원격통신모뎀; 및 상기 배수로의 일측으로부터 연통 형성된 배출관에 연결 형성되는 드레인 탱크;를 포함하는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상에서 고층으로 야적된 오염 토양의 공극 내 미세 공기압을 조절 제어하여 정화함은 물론, 이의 적용을 유류 탱크까지 확대 실현할 수 있는 친환경적인 정화 기술에 관한 것이다.
최근 세계 각국은 기후변화와 자원위기를 극복하고 녹색시장을 선점하기 위해 각축을 벌이고 있다. 선진국을 중심으로 온실가스 발생을 최소화하는 녹색기술과 녹색산업 육성에 대한 국제 사회의 경쟁이 치열해짐에 따라 환경시장은 급성장할 것으로 예측되고 있으며, 이러한 녹색성장의 꿈을 실현하기 위한 전략사업 중 하나로서 오염된 토양을 복원하거나 오염된 유류 시설(예: 유류 탱크)을 정화하는 산업이 소개되고 있다.
토양은 오랜 시간 자연이 만들어 낸 것으로 인위적인 증식이 불가능한 유한 자원이다. 즉, 이러한 토양은 자연계의 물질 순환기능과 오염물질에 대한 여과, 완충, 자연조절 기능을 가지고 있는 환경의 어머니와 같은 존재이기도 하다.
하지만, 산업화, 도시화로 인해 토양오염이 심각한 환경 문제로 등장하였으며, 국민건강 및 환경상의 위해를 예방하고자, 토양을 적절하게 관리, 보전할 필요성이 대두되었다.
특히, 각종 유류 저장 시설 및 유기성 화학 물질 취급 시설에서 누출되거나 유출된 오염물질은 지표면이나 지하층의 토양을 오염시키는 주범으로 작용되므로, 별도의 정화시설을 이용하여 복원 처리하거나, 또는 지하의 오염 토양을 굴착하는 작업을 실시하여 지상 공간에서 물리화학적 방법 또는 생물학적 방법으로 정화시키고 있다.
이 중에서도, 지하의 낮은 깊이 상의 오염물질은, 지상으로 굴착하여 처리하는 것이 비용 절감의 측면에서 효과적인데, 특히 생분해도가 높은 유기성 오염원의 경우 생물학적 방법으로 정화시킴에 따라, 이산화탄소 및 물로 완전 산화 분해시킬 수 있는 장점이 있어, 일반적으로 널리 활용되는 토양 복원 기술로 소개되고 있다.
이러한 기술은 오염물질의 주요 분해자인 미생물의 분해활동을 활성화시키기 위해, 토양을 50㎝ 이하의 낮은 깊이로 야적한 후 주기적으로 뒤집기를 실시하는 등과 같은 방법으로 미생물의 생육조건이 최적화 될 수 있게 해준다. 이를 토양경작법(landfarming)이라 한다.
토양경작법은 특별한 기계장치가 불필요하여 설비비용을 절감할 수 있어, 비교적 경제적인 토양 오염 복원 기술이라는 장점이 있으나, 반면에 미생물의 생육 조건을 최적화시키기 위해서는 대규모의 부지 공간과 상당한 시간을 필요로 하며, 대기 중으로 비산되는 휘발성 오염원을 처리하는데 난점이 있다.
게다가, 비교적 협소한 국토면적으로 이루어진 나라의 경우, 넓은 부지를 확보하기에는 어려움이 따르며, 토사의 운송 및 처리에 소요되는 비용도 막대하다.
따라서 현재 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 협소한 부지 공간상에서도 토양경작법을 실시할 수 있는 대체 방안의 필요성이 요구되는데, 오염된 토양을 지상에서 높이 야적하여 생물학적인 분해를 유도하는 방법이 소개되고 있다.
유기성 오염원을 제거하기 위해 적용되는 거의 모든 유류 분해균은 호기성이어서, 상기와 같이 높은 야적 상태로 처리될 경우에는 산소 공급이 필요 수준 미달에 이르러 혐기성 상태로 될 수 있으므로, 이 점을 주의해야 한다.
이를 위해, 지상에 높게 야적된 오염 토양을 효과적으로 정화하기 위해서는, 미생물의 대사활동에 필수적인 산소 공급이 충분히 확보되어야 하는데, 이에 대한 구체적인 방안으로서, 블로어(blower)를 통해 토양층 내부로 산소를 공급해 줄 수 있는 유공관이 설치 이용되고 있다.
다만, 산소의 공급이 충분할 경우에도, 토양의 온도, 습도 및 영양성분의 변화가 발생될 수 있으며, 이러한 변화는 생물학적 처리 효율에 상당한 영향을 끼칠 수 있으므로, 이에 대한 주의가 요구된다.
토양 속의 미생물은 토양 구조의 특성에 따른 다양한 영양인자 및 환경요인에 대해 스스로 최적 상태의 조건으로 조절되어져야 하기 때문에, 부적합한 환경 조건하에서는 분해활성이 좋은 대수성장단계로의 도달이 늦어져, 오염 토양의 복원에 필요한 시간이 지연될 수 있다.
미생물의 활성에 영향을 끼치는 인자로서, 온도는 통상의 중온 미생물의 생육에 좋은 15 ∼ 40℃가 적당하며, pH는 중성인 5 ∼ 8.5로 유지되는 것이 좋다. 그리고 영양분은 탄소(C):질소(N):인(P)의 비율이 100:10∼12:1로 유지되는 것이 좋다.
함수율은 통상 20％ 전후로 해서 조절하는데, 일반적인 토양의 함수율은 30％ 정도이므로 건조 과정을 거치는 것이 좋은데, 오염 토양의 양이 많거나, 자연 건조가 어려운 상황에서는 공극률을 높일 수 있으며, 영양소를 공급해 줄 수 있는 성분인 목재, 톱밥, 또는 유기성 재료 등을 혼합해 주어야 한다.
하지만, 이러한 미생물의 영향인자들은 서로 상호작용을 하고 있어 불균질한 토양에 있어 일정한 조건으로 조절하여 주기가 쉽지 않다.
산소의 양은 온도 및 증식되는 미생물의 종류에 영향을 미치며 다시 온도에 의해 함수율이 조절되고 함수율은 통기성에 영향을 줄 수 있다. 이러한 까닭에서, 미생물의 영향인자들을 오염 토양을 야적하기 전에 미리 조절하여 미생물의 성장 및 분해활성에 위해를 가하지 않도록 주의해야 한다.
이를 위해, 정해진 부지 내에서 정화 처리해야 할 토양은 물리화학적인 사전 분석을 토대로, 토양 속의 미생물이 오염물질을 분해 가능한 조건으로 설정해 주어야 한다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 지상의 공간에서 오염된 토양을 복층으로 높게 야적하고 야적된 토양층 사이로 유공관을 관입 배치시킴과 동시에, 가압 및 감압에 의한 오염 복원 장치를 설비하여, 오염된 토양으로부터 오염물질을 생물 분해하는 작업과, 휘발 물질을 추출하는 작업을 반복 수행하여 오염된 토양의 복원 및 오염된 유류 저장 시설(예: 유류 탱크)을 정화시키기 위한 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.
또한, 본 발명은 기존의 생물파일법을 이용할 시에, 가압 및 감압 블로어(blower)를 반복적으로 작동시킴에 따라, 통기와 추출 작업 진행 시간이 경과될수록, 중력과 감압에 의해 공극의 축소 및 압착이 발생되는 문제점을 해결하고자, 토양층 공극의 통기성을 지속적으로 유지 관리하기 위한 토양층 내부 압밀도 변화를 측정할 수 있는 방안을 제시함을 기술적 과제로 삼는다.
이에 , 본 발명은 미생물을 이용한 생물학적인 지상 처리 정화 방법으로서, 지상에 고층 높이로 야적된 오염 토양을 효율적으로 정화 관리함은 물론, 나아가 정화 속도를 조절 통제하여 제어할 수 있는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.
특히, 본 발명은 상기의 오염 토양의 생물학적인 처리를 통해 정화되는 공정을 감시, 감독 및 제어함에 앞서, 지상 야적된 토양 구조물의 생육 조건을 고려하기 위하여, 사전에 물리화학적인 특성을 파악하여, 오염 토양의 분해에 필수적인 미생물이 효과적으로 성장할 수 있는 조건, 예를 들면, 산소, 온도, pH, 영양분(N, P), 함수율, 공극률 등을 조절함에 따라 오염 토양 및 유류 저장 시설에 최적화된 미생물 생육 조건을 제공함을 기술적 과제로 삼는다.
그리고 본 발명은 2차 오염이 유발되지 않도록 한 곳에서 모든 오염원을 처리할 수 있도록 하는데, 특히, 지상에서 야적된 오염 토양을 미생물에 의해 정화하는 경우 구조물에 따라 장시간이 요구될 수 있으며, 대기 노출 시에는 우수에 의해 침출수가 발생될 수 있으므로, 이러한 경우에 대비하여 발생된 침출수를 유수분리조로 이송 후 분리할 수 있는 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치의 개발을 기술적 과제로 삼는다.
아울러, 본 발명은 미생물이 필요로 하는 산소의 공급을 위해 야적된 토양층의 내부에 유공관을 설치하고, 유공관을 가압 및 감압 블로어에 연결하는 형태를 취하여, 산소의 공급 및 휘발성 유기물을 회수하기에 적합한 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.
상기와 같이, 야적된 오염 토양 내부의 공극 압밀도를 측정하고, 이러한 공극을 적절히 조절 제어함에 따라 토양의 통기성을 향상시켜, 산소를 충분하게 공급해줌은 물론, 생물학적 오염물질의 분해반응을 극대화시킬 수 있는 조건을 제공할 수 있는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 사상에 따르면, 가압 에어 블로어와 감압 에어 블로어와 이음관으로 연결 형성되는 배관용 강관; 상기 배관용 강관에 체결 형성되는 전동 볼 밸브; 상기 가압 에어 블로어 및 상기 감압 에어 블로어 각각에 형성되는 압력게이지, 온도조절기 및 에어 필터; 상기 감압 에어 블로어와 배관 연결되며, 드레인 밸브가 형성되는 휘발성유기화학물질분해기; 상기 배관용 강관의 외측으로 설치되며 토양 내부에 삽입 배치되는 유공관; 상기 지상으로 야적된 오염 토양 구조물 및 유류 탱크 오염 물질의 상부에서 각각 복수 개씩 관입 설치되며, 온도를 측정하는 온도측정계와, 압력을 측정하는 압력계, 산소를 측정하는 산소측정계와, 수분을 측정하는 수분측정계 및 휘발성 유기화학물질을 측정하는 휘발성유기화학물질측정계를 포함하는 센싱부; 상기 휘발성유기화학물질측정계와 유무선 통신 가능하게 연결 형성되는 센서 모니터링 수단과, 원격통신모뎀; 및 상기 배수로의 일측으로부터 연통 형성된 배출관에 연결 형성되는 드레인 탱크;를 포함하는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치를 제공한다.
이때, 바람직한 실시예로서, 지상으로 야적된 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질의 외측 가장자리를 따라 형성되는 배수로; 및 상기 배수로의 일측으로부터 연통 형성된 배출관에 연결 형성되는 드레인 탱크;를 더 포함하여, 지상으로 야적된 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질의 정화 시, 우수에 의해 발생된 침출수를 이송 후 상등수와 유류를 분리 처리하는 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 또 하나의 사상에 따르면, (a) 생분해성 유기오염원으로 오염된 토양 및 유류 탱크 내의 오염된 물질을 지상에 복층 구조물 형태로 야적하는 지상 야적 단계; (b) 야적된 오염된 토양 및 오염된 물질을 생물파일법에 의해 정화하는 정화 단계; (c) 정화중인 오염된 토양 및 오염된 물질에서의 공극율에 영향을 주어 통기도를 변화시키는 압밀도를 제어하여 공극 내의 미세압력을 측정하는 단계 및 (d) 측정된 공극 내의 미세압력을 통해 공기압, 고농도 산소의 가압 및 휘발성 오염원의 감압을 조절 제어하여 정화중인 오염된 토양 및 오염된 물질 상의 통기도를 조절하는 단계;를 포함하는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 방법을 제공한다.
본 발명인 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 지상의 공간에서 오염된 토양을 복층으로 높게 야적하고 야적된 토양층 사이로 유공관을 관입 배치시킴과 동시에, 가압 및 감압에 의한 오염 복원 장치를 설비하여, 오염된 토양으로부터 오염물질을 생물 분해하는 작업과, 휘발 물질을 추출하는 작업을 반복 수행하여 오염된 토양의 복원 및 오염된 유류 저장 시설(예: 유류 탱크)을 효과적으로 정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명인 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 기존의 생물파일법을 이용할 시에, 가압 및 감압 블로어(blower)를 반복적으로 작동시킴에 따라, 통기와 추출 작업 진행 시간이 경과될수록, 중력과 감압에 의해 공극의 축소 및 압착이 발생되는 문제점을 억제하도록, 토양층 공극의 통기성을 지속적으로 유지 관리하여 미생물의 성장에 필요한 산소 공급은 물론, 생물학적 오염물질 분해반응을 극대화시킬 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다.
또한, 본 발명인 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 지상에 고층 높이로 야적된 오염 토양을 효율적으로 정화 관리함은 물론, 나아가 정화 속도를 조절 통제하여 제어할 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다.
또한, 본 발명인 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 상기의 오염 토양의 생물학적인 처리를 통해 정화되는 공정을 감시, 감독 및 제어함에 앞서, 지상 야적된 토양 구조물의 생육 조건을 고려하기 위하여, 사전에 물리화학적인 특성을 파악하여, 오염 토양의 분해에 필수적인 미생물이 효과적으로 성장할 수 있는 조건, 예를 들면, 산소, 온도, pH, 영양분(N, P), 함수율, 공극률 등을 조절하고, 이에 의해 오염 토양 및 유류 저장 시설에 최적화된 미생물 생육 조건을 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한, 본 발명인 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 2차 오염이 유발되지 않도록 한 곳에서 모든 오염원을 처리하는데, 특히, 지상에서 야적된 오염 토양을 미생물에 의해 정화하는 경우 구조물에 따라 장시간이 요구될 수 있으며, 대기 노출 시에는 우수에 의해 침출수가 발생될 수 있으므로, 이러한 경우에 대비하여 발생된 침출수를 유수분리조로 이송 후 분리하여 더욱 개선된 정화 기능을 실현할 수 있는 기술적 효과가 있다.
아울러, 본 발명인 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 미생물이 필요로 하는 산소의 공급을 위해 야적된 토양층의 내부에 유공관을 설치하고, 유공관을 가압 및 감압 블로어에 연결하는 형태를 채택하되, 이에 더불어 야적된 오염 토양 내부의 공극 압밀도를 측정하고, 이러한 공극을 적절히 조절 제어함에 따라 토양의 통기성을 향상시켜, 산소를 충분하게 공급해줌은 물론, 생물학적 오염물질의 분해반응을 극대화시킬 수 있어 더욱 개선된 정화 조절 기능을 실현할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 정화 장치를 개략적으로 도시한 장치 구성도,
도 2는 본 발명의 효과적인 오염물질 정화 기능에 대한 감시 및 제어를 위해 필요한 구성을 개념적으로 연결하여 도시한 블록도,
도 3은 도 2에서 블로어부의 세부 구성을 도시한 블록도,
도 4는 도 2에서 센싱부의 세부 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 방법을 도시한 순서도임.
도 2는 본 발명의 효과적인 오염물질 정화 기능에 대한 감시 및 제어를 위해 필요한 구성을 개념적으로 연결하여 도시한 블록도,
도 3은 도 2에서 블로어부의 세부 구성을 도시한 블록도,
도 4는 도 2에서 센싱부의 세부 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 방법을 도시한 순서도임.
이하, 본 발명에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 정화 장치를 개략적으로 도시한 장치 구성도이고, 도 2는 본 발명의 효과적인 오염물질 정화 기능에 대한 감시 및 제어를 위해 필요한 구성을 개념적으로 연결하여 도시한 블록도이며, 도 3은 도 2에서 블로어부의 세부 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 도 2에서 센싱부의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
이러한 도 1 내지 도 4는 본 발명의 구성 관계를 개념적으로 명확히 이해하기 위해 그 특징되는 외형 부분만을 도시한 것으로, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도시된 특정 형태에 본 발명은 제한될 필요가 없다.
도 1 내지 도 4를 병행 참조하면, 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치는, 가압 에어 블로어(110)와 감압 에어 블로어(112)와 이음관으로 연결 형성되는 배관용 강관(126)과, 상기 배관용 강관에 체결 형성되는 전동 볼 밸브(146)와, 상기 가압 에어 블로어 및 상기 감압 에어 블로어 각각에 형성되는 압력게이지(120), 온도조절기(122) 및 에어 필터(118)와, 상기 감압 에어 블로어와 배관 연결되며, 드레인 밸브가 형성되는 휘발성유기화학물질분해기(116)와, 상기 배관용 강관의 외측으로 설치되며 토양 내부에 삽입 배치되는 유공관 및 상기 지상으로 야적된 오염 토양 구조물 및 유류 탱크 오염 물질의 상부에서 각각 복수 개씩 관입 설치되며, 온도를 측정하는 온도측정계(136)와, 압력을 측정하는 압력측정계(138), 산소를 측정하는 산소측정계(140)와, 수분을 측정하는 수분측정계 및 휘발성 유기화학물질을 측정하는 휘발성유기화학물질측정계(134)를 포함하는 센싱부와, 상기 휘발성유기화학물질측정계와 유무선 통신 가능하게 연결 형성되는 센서 모니터링 수단(142)과, 원격통신모뎀(144)와, 상기 배수로의 일측으로부터 연통 형성된 배출관에 연결 형성되는 드레인 탱크(130)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
이러한 본 발명의 구성에 대한 각각의 체결 구조를 먼저 소개하고자 한다.
먼저, 가압 에어 블로어(110)와 감압 에어 블로어(112)는, 배관용 강관(126) 상에 이음관(128)을 통해 연결 설치된다. 그리고 이러한 배관용 강관(126)에는 전동 볼 밸브(146)를 체결된다.
이때, 가압 에어 블로어(110)와 감압 에어 블로어(112) 각각에는 압력을 감지하는 압력게이지(120)와 온도를 조절하도록 구비된 온도조절기(122) 및 에어 필터(118)를 설치된다.
그리고 감압 에어 블로어(112)에는 드레인 밸브(150)가 형성된 휘발성유기화학물질분해기(116)를 배관을 통해 연결된다.
그리고 이러한 배관용 강관(126) 외부에는 유공관(124)이 설치되며, 이러한 유공관(124)은 토양(114) 내부로 관입 설치된다.
한편, 토양(114)의 외측 가장자리를 따라 배수로(132)가 형성되며, 이러한 토양(114)의 상측에는 다수개의 온도측정계(136), 압력측정계(138), 산소측정계(140) 및 휘발성유기화학물질측정계(134)가 하측으로 관입 설치된다.
이때, 상기 휘발성유기화학물질측정계(134)는 센서 모니터링 시스템(142)과, 원격통신모뎀(144)에 의해 유무선 방식으로 연결되는 것이 좋다.
그리고 배수로(132) 일측에는 배출관(148)이 연통 형성되며, 이러한 배출관(148)의 출수단에는 드레인 탱크(130)가 구비된다.
또한, 본 발명은 생분해성 유기오염원으로 오염된 토양(114)을 지상의 다층구조물을 야적하여 생물파일법에 의해 정화하는 작업을 실시할 경우, 토양 공극율에 영향을 주어 통기도를 변화시키는 토양의 압밀도를 제어하여 미세압력을 자동 측정하도록 하는데, 결과적으로 토양의 통기도를 최적 조절할 수 있다.
또한, 대부분의 유류 및 유기물 분해균은 호기성 미생물을 사용한다. 따라서 산소의 공급정도가 부족하여 혐기성 상태로 되지 않도록 세심한 주의를 요구한다. 이와 반대로, 동절기에 산소의 공급정도가 과다할 경우, 토양의 온도가 떨어질 수 있는데, 이 역시 세심한 주의가 필요하다.
통상적인 중온 미생물의 생육에는, 15 ∼ 40℃ 범위 내의 온도가 적당하며, pH는 중성인 5.5 ∼ 8.5로 유지되는 것이 바람직한데, 일반적인 토양에 탄소(C)에 비해 질소(N) 및 인(P)이 부족할 경우, 적정 비율에 맞도록 질소(N) 및 인(P)을 주입하는 것이 좋다.
이러한 미생물의 생육에 필요한 함수율은 대략 20% 전후로 조절되는 것이 바람직한데, 일반적인 토양의 함수율이 대략 30% 정도로 나타나므로 건조 과정을 거치게 하는 것이 바람직하다.
다만, 지상에 야적된 토양의 양이 과다할 경우, 나아가 이러한 연유에 따라 토양의 자연건조가 어려울 경우에는 공극율을 높여주며 별도로 영양분을 공급해 주는 것이 좋은데, 구체적인 예로는 톱밥 등을 혼합하여 주는 방법을 이용할 수 있다.
지상으로의 토양 야적을 실시하기에 앞서, 미리 야적될 토양의 양에 따라 지상 공간에서의 부지 면적이 정해질 수 있으며, 가능한 한 인근의 청정 토양이 오염된 토양으로부터 폐해를 입지 않도록 콘크리트 차단 구조물이나 차수막 등을 추가로 형성할 수도 있다.
또한, 토양이 야적된 지상의 부지 영역에, 소정의 경사면을 형성하여, 강우나 침출수 등이 오염된 토양 내에 고이지 않도록 하는 것이 좋으며, 바람직하게는 야적된 토양 외측 가장자리를 따라 침출수가 배수될 수 있는 배수로(132)를 형성하는 것이 좋다.
그리고 정화부지의 바닥에 토양을 야적하는 동안 0.5m 내지 2m의 층간 간격으로 하여 1mm 내지 10mm의 측면구멍을 갖는 PVC 또는 스틸 등의 한 쪽이 폐쇄된 유공관을 수평으로 설치하고 최고 5m 내지 7m의 높이까지 반복적으로 쌓아 올린 후 유공관의 다른 방향을 공기 또는 고농도 산소가스를 가압하거나 감압할 수 있는 진공펌프에 연결하여 생물처리를 위한 다층 구조물의 둔덕을 형성할 수 있다.
지상에서 야적된 토양이 이루는 복층 구조물에는, 최소 -10mmHg에서 10mmHg까지 미세압력을 감지할 수 있으며 최대 -100mmHg에서 +100mmHg의 유효압력을 감지할 수 있는 일정한 길이의 자동측정 방식 압력측정계(138)를 설치한다.
이러한 압력측정계(138)는 유공관(124)과, 유공관(124)의 대각선 교차점에 해당하는 중앙 위치상에 관입 설치할 수 있으며, 가압펌프 및 감압펌프의 작동을 제어하는 자동감시제어장치에 연결하여 오염된 토양을 효과적으로 정화시킬 수 있다.
이때, 압력측정계(138)가 설치되는 토양의 설치 지점에는, 오염 토양(114)의 온도, 습도, 산소농도 등을 측정할 수 있는 온도측정계(136), 습도측정계, 산소측정계(140)를 더 설치하여, 정화중인 오염 토양의 환경 조건을 측정하는 것이 바람직하다.
여기서, 설명된 각종 측정계들을 통합하여 센싱부라 지칭할 수 있는데, 이러한 센싱부의 세부 구성은 도 4를 통해 확인할 수 있다.
설치 초기에 상층부에 설치된 유공관(124)의 자동 또는 수동 전동 밸브를 개방하여 최상단의 유공관(124)을 통하여 공기를 오염된 토양 내로 가압 충진함에 따라, 토양의 공극을 확장하여 토양 상층부의 압밀도를 약하게 해준다. 이는 중력에 의한 토양의 상하 압축을 방지하는 기능성을 제공하며, 아울러 토양 상층부의 통기성을 양호하게 해주어 미생물의 생장에 필요한 산소의 공급을 충족시켜준다.
이와 같은 방식으로 통기성이 확보된 이후, 압력측정계(138)를 통해 검출 가능한 미세한 압력변화를 측정할 수 있는데, 최상단의 유공관(124)을 통하여 공기를 오염된 토양 내로 가압 충진할 때 나타나는 최대 압력 값을 초기 기준값으로 저장하도록 한다. 아울러, 이때의 압력변화의 측정 시에는, 산소농도, 습도, 온도까지 동시에 측정하여 일평균의 초기 기준값으로 저장해두는 것이 바람직하다.
상기와 같은 가압상태에서의 토양 압력 측정이 종료되면, 감압작업이 실시된다.
감압작업 역시 각 층에서 설치된 압력계의 측정값에 따라 상층부에서부터 하층부로 순차적으로 실시되며, 토양에 매설된 유공관(124)을 통해 토양 내의 공기를 흡입하는데, 이로써, 오염된 토양 내의 휘발성 유기물이 유공관(124)을 통하여 추출될 수 있다.
유공관을 통한 감압추출 작업 시, 음압에 의해 토양의 압밀도는 증가하고, 통기도는 점차적으로 떨어지게 되며, 감압 에어 블로어(112)의 유속은 낮아지게 된다.
이러한 작업조건은 감압 에어 블로어(112)의 전력소비량을 증가시키며 복원비용을 증가시키는 요인이 되므로, 적절한 작업운전조건의 선정이 필요하게 된다. 따라서 압력 계측기의 측정값이 -20.0mmHg 내지 20.0mmHg 사이의 지정된 계측 값 이하로 떨어지는 경우 감압 추출을 위한 작업을 중단한다.
이상의 조건에서 감압추출작업을 중단하고 0.5시간에서 5시간의 범위에서 일정한 시간을 경과한 후 가압 에어 블로어(110)를 재작동시킨다. 이때 가압 에어 블로어(110)는 상층부에서 하층부로 단계적으로 운전되도록 하며 각 층의 압력계에 나타나는 측정값을 기준으로 0.3시간에서 24시간의 범위에서 결정되도록 한다.
아울러, 본 발명에서 이용되는 모든 계측 장비는, 원격통신모뎀(144)을 통해서 유선 또는 무선 방식으로 중앙서버(미도시)로 연결될 수 있으며, 이러한 중앙서버에서는 오염 토양의 정화 작업 중에 측정되는 미세압력의 변화는 물론, 해당 압력의 측정 당시의 온도, 산소농도, 수분 등을 모두 계측하여, 원격 상에 존재하는 감독자 및 사용자들에게 송신해 줌에 따라, 모니터링할 수 있게 해준다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 생분해성 유기오염원으로 오염된 토양 및 유류 탱크 내의 오염된 물질을 복층 구조물 형태로 지상에 야적한다(ST100).
다음으로, 야적된 오염된 토양 및 오염된 물질을 생물파일법에 의해 정화시킨다(ST200).
그 다음으로, 정화중인 오염된 토양 및 오염된 물질에서의 공극율에 영향을 주어 통기도를 변화시키는 압밀도를 제어하여 공극 내의 미세압력을 측정한다(ST300).
그 다음으로, 측정된 공극 내의 미세압력을 통해 공기압, 고농도 산소의 가압 및 휘발성 오염원의 감압을 조절 제어하여 정화중인 오염된 토양 및 오염된 물질 상의 통기도를 조절한다(ST400).
이와 같은, 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법에 따르면, 지상의 공간에서 오염된 토양을 복층으로 높게 야적하고 야적된 토양층 사이로 유공관을 관입 배치시킴과 동시에, 가압 및 감압에 의한 오염 복원 장치를 설비하여, 오염된 토양으로부터 오염물질을 생물 분해하는 작업과, 휘발 물질을 추출하는 작업을 반복 수행하여 오염된 토양의 복원 및 오염된 유류 저장 시설(예: 유류 탱크)을 효과적으로 정화시킬 수 있다.
그리고 본 발명은, 기존의 생물파일법을 이용할 시에, 가압 및 감압 블로어(blower)를 반복적으로 작동시킴에 따라, 통기와 추출 작업 진행 시간이 경과될수록, 중력과 감압에 의해 공극의 축소 및 압착이 발생되는 문제점을 억제하도록, 토양층 공극의 통기성을 지속적으로 유지 관리하여 미생물의 성장에 필요한 산소 공급은 물론, 생물학적 오염물질 분해반응을 극대화시킬 수 있으며, 지상에 고층 높이로 야적된 오염 토양을 효율적으로 정화 관리함은 물론, 나아가 정화 속도를 조절 통제하여 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명은, 상기의 오염 토양의 생물학적인 처리를 통해 정화되는 공정을 감시, 감독 및 제어함에 앞서, 지상 야적된 토양 구조물의 생육 조건을 고려하기 위하여, 사전에 물리화학적인 특성을 파악하여, 오염 토양의 분해에 필수적인 미생물이 효과적으로 성장할 수 있는 조건, 예를 들면, 산소, 온도, pH, 영양분(N, P), 함수율, 공극률 등을 조절하고, 이에 의해 오염 토양 및 유류 저장 시설에 최적화된 미생물 생육 조건을 제공한다.
그리고 2차 오염이 유발되지 않도록 한 곳에서 모든 오염원을 처리하는데, 특히, 지상에서 야적된 오염 토양을 미생물에 의해 정화하는 경우 구조물에 따라 장시간이 요구될 수 있으며, 대기 노출 시에는 우수에 의해 침출수가 발생될 수 있으므로, 이러한 경우에 대비하여 발생된 침출수를 유수분리조로 이송 후 분리하여 더욱 개선된 정화 기능의 실현을 도모할 수 있다.
게다가, 미생물이 필요로 하는 산소의 공급을 위해 야적된 토양층의 내부에 유공관을 설치하고, 유공관을 가압 및 감압 블로어에 연결하는 형태를 채택하되, 이에 더불어 야적된 오염 토양 내부의 공극 압밀도를 측정하고, 이러한 공극을 적절히 조절 제어함에 따라 토양의 통기성을 향상시켜, 산소를 충분하게 공급해줌은 물론, 생물학적 오염물질의 분해반응을 극대화시킬 수 있어 더욱 개선된 정화 조절 기능을 실현할 수 있다.
이상으로, 본 발명에 따른 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 가압 에어 블로어(blower)
112: 감압 에어 블로어
114: 토양
116: 휘발성유기화학물질분해기
118: 에어 필터
120: 압력게이지
122: 온도조절기
126: 배관용 강관
128: 이음관
146: 전동 볼 밸브
150: 드레인 밸브
130: 드레인 탱크
132: 배수로
134: 휘발성유기화학물질측정계
136: 온도측정계
138: 압력측정계
140: 산소측정계
142: 센서 모니터링 수단
144: 원격통신모뎀
148: 배출관
112: 감압 에어 블로어
114: 토양
116: 휘발성유기화학물질분해기
118: 에어 필터
120: 압력게이지
122: 온도조절기
126: 배관용 강관
128: 이음관
146: 전동 볼 밸브
150: 드레인 밸브
130: 드레인 탱크
132: 배수로
134: 휘발성유기화학물질측정계
136: 온도측정계
138: 압력측정계
140: 산소측정계
142: 센서 모니터링 수단
144: 원격통신모뎀
148: 배출관
Claims (3)
- 가압 에어 블로어와 감압 에어 블로어와 이음관으로 연결 형성되는 배관용 강관;
상기 배관용 강관에 체결 형성되는 전동 볼 밸브;
상기 가압 에어 블로어 및 상기 감압 에어 블로어 각각에 형성되는 압력게이지, 온도조절기 및 에어 필터;
상기 감압 에어 블로어와 배관 연결되며, 드레인 밸브가 형성되는 휘발성유기화학물질분해기;
상기 배관용 강관의 외측으로 설치되며 토양 내부에 삽입 배치되는 유공관;
상기 지상으로 야적된 오염 토양 구조물 및 유류 탱크 오염 물질의 상부에서 각각 복수 개씩 관입 설치되며, 온도를 측정하는 온도측정계와, 압력을 측정하는 압력측정계, 산소를 측정하는 산소측정계와, 수분을 측정하는 수분측정계 및 휘발성 유기화학물질을 측정하는 휘발성유기화학물질측정계를 포함하는 센싱부;
상기 휘발성유기화학물질측정계와 유무선 통신 가능하게 연결 형성되는 센서 모니터링 수단과, 원격통신모뎀; 및
상기 배수로의 일측으로부터 연통 형성된 배출관에 연결 형성되는 드레인 탱크;를 포함하는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치.
- 제 1 항에 있어서,
지상으로 야적된 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질의 외측 가장자리를 따라 형성되는 배수로; 및
상기 배수로의 일측으로부터 연통 형성된 배출관에 연결 형성되는 드레인 탱크;를 더 포함하여,
지상으로 야적된 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질의 정화 시, 우수에 의해 발생된 침출수를 이송 후 상등수와 유류를 분리 처리하는 것을 특징으로 하는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치.
- (a) 생분해성 유기오염원으로 오염된 토양 및 유류 탱크 내의 오염된 물질을 지상에 복층 구조물 형태로 야적하는 지상 야적 단계;
(b) 야적된 오염된 토양 및 오염된 물질을 생물파일법에 의해 정화하는 정화 단계;
(c) 정화중인 오염된 토양 및 오염된 물질에서의 공극율에 영향을 주어 통기도를 변화시키는 압밀도를 제어하여 공극 내의 미세압력을 측정하는 단계; 및
(d) 측정된 공극 내의 미세압력을 통해 공기압, 고농도 산소의 가압 및 휘발성 오염원의 감압을 조절 제어하여 정화중인 오염된 토양 및 오염된 물질 상의 통기도를 조절하는 단계;를 포함하는 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 방법.
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| KR1020110013951A KR20120094594A (ko) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법 |
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| KR1020110013951A KR20120094594A (ko) | 2011-02-17 | 2011-02-17 | 지상 야적 방식 오염 토양 및 유류 탱크 오염 물질 정화 장치 및 방법 |
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| KR20120094594A true KR20120094594A (ko) | 2012-08-27 |
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Family Applications (1)
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2011
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