KR20150057298A

KR20150057298A - 플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150057298A
Application number: KR1020130140463A
Authority: KR
Inventors: 유승민; 전형원; 노태협
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-05-28

Abstract

본 발명은 오염된 토양에 대한 기존 세척법에 비해 분리효율이 좋고 세척액 정화공정이 필요없으며 가스처리공정을 간소화할 수 있는 장점이 있으며 아울러 기존의 소각 기법에 비하여 저비용 고효율 처리가 가능한 오염 토양 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 본 발명에 의한 플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 장치는, 오염 토양 공급부; 상기 오염 토양 공급부로부터 공급된 토양과 물의 혼합물에 대하여 플라즈마 수중 방전 처리를 하도록 구성된 반응부; 및 상기 반응부로부터 처리된 물과 토양을 외부로 배출하도록 구성된 처리수 배출부 및 처리토양 배출부를 포함하여 이루어지고, 상기 반응부는 그 내부에 티타늄 다이옥사이드 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 장치 및 방법{Contaminated Soil Treatment Apparatus and Method Using Plasma Underwater Discharge Method}

본 발명은 토양 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 플라즈마 수중 방전 기법을 이용하여 오염된 토양을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근, 국내외적으로 기름 유출에 의한 토양 및 해안가의 오염은 심각한 수준에 이르고 있다. 예를 들어, 국내에서 큰 이슈가 되고 있는 것은 현재 주둔하고 있는 미군기지 및 이전에 따른 오염된 토양의 복원에 초점이 맞춰지고 있다.

최근 환경부가 발표한 2006년 6월까지 조사된 반환 예정 미군기지 29곳의 환경오염 현황을 담고 있는 자료에 따르면, 29곳 대부분이 기름과 중금속에 심각하게 오염된 것으로 보고되고 있다. 기름에 의한 토양 오염의 경우 조사대상 29곳 중 25곳에서 우려 기준보다 높은 오염이 확인되었으며 가장 심각하게 오염된 곳의 경우 기름에 의한 토양 오염을 나타내는 TPH(Total Petroleum Hydrocarbon: 총 석유계 탄화수소)가 각각 50.6g/kg, 47.8g/kg로 나타났다. 이는 토양오염 우려기준인 0.5g/kg를 각각 100배, 95배를 초과한 것이다.

또한 검출되어서는 안 되는 항목인 벤젠, 톨루엔 등의 유기화합물 오염 정도를 나타내는 BTEX(Benzene,Toluene, Ethylbenzene, Xylene: 휘발성 방향족 탄화수소) 오염 역시 심각한 것으로 보고되었다. 중금속 오염 역시 심각한 수준이며 납 오염은 5곳의 기지에서 발견되었으며 이중 가장 심각한 곳은 우려기준(0.1g/kg)의 150 배를 상회하는 15.2g/kg의 납이 검출되었을 뿐만 아니라 구리(2곳), 아연(8곳), 니켈(3곳), 카드뮴(3곳), 비소(1곳)에 의해 토양이 오염된 것으로 보고되었다. 지하수 오염 역시 토양 오염만큼 심각하며 어느 한 기지의 지하수에서 4.88m 높이의 기름띠가 발견된 것으로 보고되었다.

이와 같이 유류 등에 의하여 오염된 토양을 복원 또는 정화하기 위해 소각(incineration), 원심분리(centrifuge), 스팀을 이용한 추출(steam extraction), 생물학적 정화(bio-degradation), 화학적 산화(chemical oxidation), 부력(flotation) 등 다양한 방법이 개발되었다.

소각법에서는 가스 또는 기름 버너를 사용하여 노의 온도를 500 ~ 1000℃로 유지시켜 기름을 포함하는 유기화합물을 부분 또는 완전연소시켜 오염된 토양을 정화한다. 그러나, 이 방법에서는 많은 연료가 소비되며 이에 따라 많은 양의 공기 또는 산소를 사용하므로 대용량의 배기가스가 대기로 배출될 뿐만 아니라, 배기가스와 함께 고온의 가스가 배출되므로 30% 수준의 낮은 에너지 효율을 가지며 이에 따라 고비용 지출의 단점이 있다.

또한, 원심분리법으로 처리된 토양에는 5% 이상(처리 후, 토양의 법적 유기화합물 함유량은 1% 미만)의 기름 또는 유기화합물이 포함되어 완벽한 제거가 어려우며 원심분리기의 유지비용과 분리 효율을 증가시키기 위해 추가적인 화학약품 사용이 요구되는 단점이 있고, 낮은 오염도(1% 미만)에만 적용될 수 있는 한계를 갖고 있다.

오염 토양 복원을 위한 방법들 중 하나인 스팀 추출법은 낮은 제거효율로 인해 처리시간이 길며 2차적으로 배기가스를 처리해야 하며 몇몇 유기화합물은 스팀에 의해 증발 또는 산화되지 않기 때문에 토양 정화에 어려움이 있다. 생물학적 정화법은 토양의 오염도가 1% 미만이어야 하며 오염된 토양을 정화하는 박테리아는 중금속과 같은 화합물에 취약하기 때문에 기술사용에 제약이 많을 뿐만 아니라, 온도에 많은 영향을 받는 문제점을 안고 있다.

상기 언급한 방법 이외에도 아크 토치를 이용하여 오염된 토양을 정화하는 방법[C. A. Fox et al., Remediation Journal 11, 3 (2001)]을 들 수 있는데, 이 방법은 오염된 토양에 아크 토치를 삽입하여 기름 및 휘발성 유기화합물을 처리함과 동시에 토양을 유리화시켜 처리하는 방법이긴 하지만, 이 또한 전술한 바와 같은 문제점을 안고 있다.

한편, 오염 토양 처리를 위한 관련 특허 문헌으로서, 대한민국 특허출원 제10-2009-0131931호에는 오염 토양 복원을 위하여 플라즈마 화염을 이용하는 장치 및 방법이 개시되어 있으며, 마이크로파 플라즈마를 이용하여 플라즈마 화염을 발생시키고 상기 플라즈마 화염으로 컨베이어로 이송된 오염된 토양을 처리하기 위한, 플라즈마를 이용한 오염 토양 복원장치 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법은 구체적으로 마이크로파 방전 플라즈마를 발생시키는 단계, 마이크로파 방전 플라즈마에 연료를 공급하여 플라즈마 화염을 발생시키는 단계, 컨베이어를 이용하여 오염된 토양을 이송시키는 단계, 플라즈마 화염에 상기 오염된 토양을 노출시키는 단계 및 플라즈마 화염으로 오염된 토양을 처리하는 과정에서 발생되는 가스와 처리된 토양을 배출하는 단계로 구성된다.

본 발명은 종래에 있어서의 이러한 기술적 문제점들을 해결하거나 이러한 기존의 기술들과는 차별화될 수 있는 것으로서, 처리 대상에 있어서 물과 토양의 동시처리가 가능하고 기존 세척법에 비해 분리효율이 좋고 세척액 정화공정이 필요없으며 가스처리공정을 간소화할 수 있는 장점이 있으며, 아울러, 기존의 소각 기법에 비하여 저비용 고효율 처리가 가능한 오염 토양 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 장치는, 오염 토양 공급부; 상기 오염 토양 공급부로부터 공급된 토양과 물의 혼합물에 대하여 플라즈마 수중 방전 처리를 하도록 구성된 반응부; 및 상기 반응부로부터 처리된 물과 토양을 외부로 배출하도록 구성된 처리수 배출부 및 처리토양 배출부를 포함하여 이루어지고, 상기 반응부는 그 내부에 티타늄 다이옥사이드 비드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 오염 토양 공급부는 사전에 미리 토양과 물이 교반된 혼합물을 상기 반응부 내로 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 반응부는 상기 오염 토양 공급부에 의해 공급된 오염 토양과 물을 혼합하도록 구성된 교반기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 반응부는 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기 측벽에 설치된 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 플라즈마 전극의 상부에 슬러지를 배출하도록 구성된 슬러지 배출부를 포함하는 것이 바람직하다.

대안적으로, 상기 반응부는 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기를 가로지르는 방향으로 경사지게 설치된 복수의 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 복수의 플라즈마 전극 각각의 하부에 슬러지를 배출하도록 구성된 복수의 슬러지 배출부를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 이러한 과제를 해결하기 위한 또 다른 본 발명에 의한 플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 방법은, 상술한 오염토양처리 장치를 이용하여 오염된 토양을 처리하는 것을 특징으로 한다.

배치타입에 의한 오염 토양을 공급 및 처리하는 것을 특징으로 하며, 상기 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기 측벽에 설치된 플라즈마 전극을 이용하는 것을 특징으로 하고, 상기 플라즈마 전극의 상부에 설치된 슬러지 배출부를 통하여 슬러지를 배출하도록 구성된 것이 바람직하다.

대안적으로, 연속타입에 의한 오염 토양을 공급 및 처리하는 것을 특징으로 하고, 상기 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기를 가로지르는 방향으로 경사지게 설치된 복수의 플라즈마 전극을 이용하는 것을 특징으로 하며, 상기 복수의 플라즈마 전극 각각의 하부에 설치된 복수의 슬러지 배출부 각각을 통하여 슬러지를 배출하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 처리 대상에 있어서 물과 토양의 동시처리가 가능하고 기존 세척법에 비해 분리효율이 좋고 세척액 정화공정이 필요없으며 가스처리공정을 간소화할 수 있는 장점이 있으며, 아울러, 기존의 소각 기법에 비하여 저비용 고효율 처리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수중 플라즈마 방전 원리의 개념도
도 2는 도 1에 의한 플라즈마 방전 촬영 사진
도 3은 본 발명에 의한 오염토양처리 공정 개념도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 장치 개략도
도 5은 도 4에서의 플라즈마 발생 전극 도면
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 장치 개략도
도 7, 8은 본 발명에 의한 기름 오염 토양의 복원 처리에 대한 실험 결과를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은, 유류 오염토양을 플라즈마 수중방전 처리하면 일차적으로 플라즈마 버블을 이용해 토양 입자에 붙어있는 오염물질이 가령 유류를 탈착시킨 후 부상시켜 제거하고, 처리되지 않은 일부의 오염 물질은 플라즈마 방전시 발생되는 OH 라디칼, 오존, UV 등으로 무기화하여 처리하는 것을 기본적인 기술사상으로 하고 있다.

먼저, 본 발명에 의한 수중 플라즈마 방전의 원리에 대해서 살펴보면, 전극에 집중된 에너지에 의해 미세기포가 형성되고 이 기포에 의해 절연이 되어 방전 개시조건을 만족하면 고전압이 기포에 인가되며 방전이 개시되고 이후 플라즈마에 의해 산화력이 강한 라디칼 생성되어, 버블이 깨지면서 초음파 효과가 나타나게 된다.

이를 도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 도 1 (a)에서와 같이 모세관 내 전압인가에 따른 전류가 발생하고, (b)와 같이 주울 가열(Joule Heating)에 의한 모세관 내부가 가열된다. 그 후 모세관 내부에 기포가 형성되고 전류채널이 봉쇄됨에 따라((c) 참조) (d)에서와 같이 기포의 고전압측 면에 전하가 축적되고 기포 내 전계(Electric Field)가 상승하게 된다. 결국 기포 내 코로나(Corona) 방전이 시작되고((e) 참조) 코로나 방전 개시 후에도 전압이 유지되면 (f)에서와 같이 아크 방전으로 전이된다.

한편, 일정 시간 방전 지속에 의하여 모세관 전극 소재가 방전 액체의 끓는점 이상으로 유지되면 모세관 내에 주울 가열에 의한 기포 형성 과정은 생략될 수도 있다.

도 2는 이러한 본 발명에 의한 수중 플라즈마 방전 원리에 의한 마이크로 버블 생성 과정을 사진 촬영한 결과를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 오염토양처리 공정을 개괄적으로 나타낸 것으로서, 동 도면에 도시된 각 단계들은 후술하는 장치들에 의하여 구현됨으로써 종래 기술에 비해 분리 효율의 증가, 세척액 정화공정의 단순화 및 가스처리공정의 간소화 등을 달성할 수 있다.

실시예

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 오염토양처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 오염토양처리 장치는 수중 플라즈마 반응용 수 저장 탱크, 오염토양 공급부(100), 반응기를 포함하는 방전부(200), 플록 수거부, 처리수 배출부(300) 및 처리토양 배출부(400), 슬러지 배출부(500) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

동 실시예에 의한 수중 플라즈마를 이용한 오염 토양의 복원 프로세스는, 도 3에 도시된 바와 같이, 배치 타입으로서, 기름 및 휘발성 유기화합물 등으로 오염된 토양이 저장된 후 반응기 내부로 공급되는 것으로부터 시작될 수 있다.

오염토양에 대한 오염원은 가솔린, 경유, 중유, 등유, 벙커 C-유, 절연유, 폐유 등으로 구성되는 기름, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 페놀, 에칠렌 벤젠 등으로 구성되는 휘발성 유기화합물, 및 납, 아연, 구리, 카드뮴, 비소 등의 중금속으로 오염된 토양을 말하며 더욱 바람직하게는 기름 유출된 해안가, 기름저장고 지역, 원유 정제 공장 지역 등이다.

일반적으로 오염된 토양을 정화하는 방법은 In-situ, On-site, Ex-situ로 분류되는데, In-situ는 오염된 토양의 굴착 없이 현장에서 오염물질을 제거하는 방법인 반면에 Ex-situ는 오염된 토양을 굴착하여 처리 공정 또는 장치로 운반되어 정화되는 방법이다. 또한, On-site 방법으로 오염된 토양을 굴착하여 현장에서 오염물질을 제거하고 굴착한 원래의 위치로 되돌리는 방식으로서, 본 실시예에서는 On-site, Ex-situ 방식에 의한다.

예를 들어, 오염원으로부터 굴착된 토양은 분류 컨베이어로 이송되어 본 실시예에 의한 수중 플라즈마 이용 토양 복원장치(1)로 유입될 수 있다. 컨베이어는 덩어리진 토양을 분쇄하거나 부피가 큰 돌을 분류할 수 있는 수단이 첨가될 수 있다(도 3 참조). 오염된 토양은 이러한 컨베이어로 이송되어 반응기를 포함하는 반응부(200)로 유입되어 오염된 토양이 정화되기 위한 수중 플라즈마 발생장치(230)가 작동된다.

도 4를 참조하면, 수 저장 탱크(미도시)는 처리 대상인 오염된 토양과 함께 교반되어 수중 플라즈마 방전을 위한 물을 저장 내지 공급하기 위한 구성으로서, 수 저장 탱크로부터 밸브를 사용하거나 자연유하를 통하여 반응기 내부에 플라즈마 반응용 물을 공급할 수 있다. 물론 이와 같이 별도의 수 저장 탱크를 구비하는 대신에 반응기 자체에 물이 직접 공급 내지 저장될 수 있도록 구성될 수도 있다.

도 4에서 확인되는 바와 같이, 방전부(200)는 반응기(210), 교반기(220) 및 플라즈마 전극(230) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 방전부(200)는 오염된 토양과 물을 서로 교반하고, 이렇게 교반된 물질에 대해 플라즈마 수중방전 하는 역할을 수행할 수 있다.

교반기(220)는 모터(221)의 동력으로 회전하는 복수의 임펠러(222)를 구비할 수 있으며, 임펠러(222)의 구동을 통해 물과 토양이 서로 충분히 혼합된 물질이 되도록 교반한다.

도 4를 더 참조하면, 반응기(210)의 측면에는 플라즈마 전극(230)이 구비될 수 있다.

플라즈마 전극(230)은 물-토양 혼합물에 대해 플라즈마 수중 방전시킴으로써 기포를 생성할 수 있다. 플라즈마 전극(230)은 교반기(220)에 의해 교반이 이미 이루어진 물 부분에 수중방전을 행할 수도 있고, 교반이 이루어짐과 동시에 수중방전을 행할 수도 있다.

플라즈마 전극(230)에 의하여 플라즈마 수중방전으로 생성된 기포는 종래의 용존공기 부상법이 오폐수를 처리하기 위해 발생시키는 기포와 동일한 역할을 할 수 있다. 즉, 반응기 내부의 물에 대한 수중방전으로 생성된 기포는 오염된 토양 입자에 부착되어 있던 오염물질(가령, 유류)과 결합하여 소위 '기포결합플록'을 생성함으로써 토양 내의 오염물질을 부상 분리시키는 역할을 할 수 있다.

방전부(200)에서 플라즈마 전극(230)에 의해 생성되는 기포의 평균 크기는 바람직하게는 40 um일 수 있으며, 기포의 평균 크기를 조절하기 위하여 플라즈마 전극(230)을 구성하는 후술하는 플라즈마 이중전극(231)의 직경을 변경할 수도 있다.

한편, 방전부(200)에서 물-토양 혼합물을 플라즈마 수중방전하는 경우 기포뿐만 아니라 오존, UV, OH 라디칼 등의 산화제가 발생하여 처리되지 않은 일부 오염 물질인 혼합물 내의 유기물과 같은 난분해성 물질을 무기화 내지 분해할 수도 있으며, 이에 대한 작용기재는 아래 수식 1과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 전극(230)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 플라즈마 전극(230)은 복수개의 플라즈마 이중 전극(231)으로 구성될 수 있다. 다만, 도 5에서는 플라즈마 이중전극(231)이 복수 개 구성된 경우를 도시하고 있지만, 플라즈마 이중전극(231)은 하나만 구비될 수도 있고 복수개 구비된 경우에도 일부의 플라즈마 이중전극(231)에만 전압이 인가되어 사용될 수도 있다. 플라즈마 이중전극(231)은 외측은 세라믹으로 구성되고, 내측은 텅스텐으로 구성되는 이중전극일 수 있다. 각각의 플라즈마 이중 전극(231)의 직경은 바람직하게는 1 mm일 수 있다. 또한, 플라즈마 이중전극(231)은 일정 시간 동안 일정한 전원을 발생시킬 수 있음은 물론, 일정한 주기로 온/오프(on/off)를 반복하는 펄스 전원을 발생시킬 수도 있다.

본 실시예에 의한 반응기 내부에는 티타늄 다이옥사이드(TiO₂) 코팅 비드가 추가될 수 있다. 티타늄 다이옥사이드 코팅 비드는 방전부에서의 플라즈마 방전에 의한 광에너지가 TiO₂와 결합하여 OH 라디칼을 생성하고 비드에 의한 토양 표면 유기물이 물리적으로 탈착되어 전체적으로 오염 제거 효율을 향상시키는 역할을 수행하도록 구성된다.

한편, 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 플록 수거부가 추가적으로 구성될 수도 있으며, 이는 부상 분리된 기포결합플록을 물-토양 혼합물로부터 수거하는 구성이다.

플록 수거부는 스키머, 침전물 제거기, 기포결합플록 제거기, 정수 수집기 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이 중 스키머는 물-토양 혼합물에서 부상 분리되어 수면에 떠오른 기포결합플록을 제거함으로써 대상수 내의 오염물질을 제거하는 구성이다. 스키머에 의해 제거된 기포결합플록은 기포결합플록 수집 공간으로 이동될 수 있다.

기포결합플록 제거기는 기포결합플록 수거 파이프와 연결되어 기포결합플록을 제거하는 구성으로서, 이는 기포결합플록을 효율적으로 제거하기 위해 흡입 장치를 포함할 수 있다.

정수 수집기는 부상 분리된 플록이 제거된 물을 수집하는 구성이며, 정수 수집기에 의해 수집되는 물은 기포결합플록 제거기에 의해 오염물질이 제거된 정수일 수 있다.

이러한 수중 플라즈마 처리공정을 통한 처리수는 반응기 하단부에 구비된 처리부 배출부(300)를 통하여 외부로 배출되어 선택적으로 순환공급될 수 있다. 그리고, 반응기의 하부에는 처리된 토양을 배출하기 위한 처리토양 배출부(400)가 마련되어 있으며 플라즈마 전극의 인근 상부에는 슬러지를 외부로 배출하기 위한 슬러지 배출부(500) 또한 설치되어 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 연속타입 오염토양 처리 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.

본 발명의 제2 실시예는 배치타입의 본 발명의 제1 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제1 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고 부가되거나 변형되는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 6에서 확인되는 바와 같이, 동 실시예에 의한 장치는 연속타입에 의한 오염토양 처리를 위하여 복수의 플라즈마 전극이 반응기 길이방향을 따라 복수의 단( stage)으로 비스듬히 설치되어 있으며, 이러한 전극들 하단부 인근에 슬러지 배출부가 각각 설치될 수 있다.

이러한 구성에 의하여 별도의 교반장치가 반응기 길이 방향을 따라 내부에 설치되어 있지 않기 때문에 앞선 제1 실시예의 교반장치에 대응하는 구성이 반응기 외부에 별도로 설치되거나 또는 대안적으로 반응기 내부에 횡방향으로 설치될 수도 있다.

도 7과 도 8은 본 발명에 의한 기름 오염 토양의 복원 처리에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.

실험은 토양 100g, 경유 2g 및 물 3ℓ로 진행되었으며, 방전은 2분동안 진행되었으며 방전과 함께 교반작업이 수행되었다. 분석은 토양, 가스 및 물에 대해 각각 수행되었으며, 가스와 토양은 GC, 그리고 물은 LC와 TOC 분석기를 측정되었다.

도 7 (a)에 의한 그래프는 GC를 통하여 가스 내의 경유 농도를 나타내며, (b)에 의한 그래프는 LC를 통하여 물 내의 경유 농도를 측정한 결과를 나타낸다. 그리고, 도 8 (a) 및 (b)는 각각 GC를 통한 토양 내의 경유 농도, 및 건조 후 GC를 통한 토양 내의 경유 농도의 측정 결과를 나타낸다.

동 그래프들에서 확인되는 바와 같이, 가스에 있어서는 수중 플라즈마 처리와 물 세척 처리에 의한 결과 차이가 그리 크지 않는 것으로 보이는 반면, 토양의 처리율에 있어서, TPH(Total Petroleum Hydrocarbon: 총 석유계 탄화수소)의 경우 비록 분석 시간의 불일치로 정확한 결과로 보기는 힘들지만 수중 플라즈마 처리가 90%, 세척 처리가 85%로 나타났으며, 경유 전체 양에서의 처리율은 수중 플라즈마 처리가 75%, 세척 처리가 63%를 보이고 있으므로, 오염 토양 처리 효율 측면에서 수중 플라즈마 처리 공법이 적어도 기존의 세척 공법에 비하여 우월함을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 수중 플라즈마 이용 토양 복원장치
100 오염토양 공급부 200 반응부
210 반응기 220 교반기
230 플라즈마 전극 300 처리수 배출부
400 처리토양 배출부 500 슬러지 배출부

Claims

플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 장치로서,
오염 토양 공급부;
상기 오염 토양 공급부로부터 공급된 토양과 물의 혼합물에 대하여 플라즈마 수중 방전 처리를 하도록 구성된 반응부; 및
상기 반응부로부터 처리된 물과 토양을 외부로 배출하도록 구성된 처리수 배출부 및 처리토양 배출부
를 포함하여 이루어지고,
상기 반응부는 그 내부에 티타늄 다이옥사이드 비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 오염 토양 공급부는 사전에 미리 토양과 물이 교반된 혼합물을 상기 반응부 내로 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 반응부는 상기 오염 토양 공급부에 의해 공급된 오염 토양과 물을 혼합하도록 구성된 교반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응부는 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기 측벽에 설치된 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 플라즈마 전극의 상부에 슬러지를 배출하도록 구성된 슬러지 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응부는 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기를 가로지르는 방향으로 경사지게 설치된 복수의 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
제6항에 있어서,
상기 복수의 플라즈마 전극 각각의 하부에 슬러지를 배출하도록 구성된 복수의 슬러지 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 장치.
플라즈마 수중 방전 기법을 이용한 오염토양처리 방법으로서,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 오염토양처리 장치를 이용하여 오염된 토양을 처리하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.
제8항에 있어서,
배치타입에 의한 오염 토양을 공급 및 처리하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.
제9항에 있어서,
상기 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기 측벽에 설치된 플라즈마 전극을 이용하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.
제10항에 있어서,
상기 플라즈마 전극의 상부에 설치된 슬러지 배출부를 통하여 슬러지를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.
제8항에 있어서,
연속타입에 의한 오염 토양을 공급 및 처리하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.
제12항에 있어서,
상기 오염 토양에 대한 플라즈마 수중 방전 처리를 위하여 반응기를 가로지르는 방향으로 경사지게 설치된 복수의 플라즈마 전극을 이용하는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.
제13항에 있어서,
상기 복수의 플라즈마 전극 각각의 하부에 설치된 복수의 슬러지 배출부 각각을 통하여 슬러지를 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 오염토양처리 방법.