KR100395691B1

KR100395691B1 - 토양오염 정화시스템

Info

Publication number: KR100395691B1
Application number: KR10-2000-0072891A
Authority: KR
Inventors: 이종래
Original assignee: 주식회사 아이이아이
Priority date: 2000-12-04
Filing date: 2000-12-04
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2020-12-04
Also published as: KR20010016336A

Abstract

본 발명은 토양오염 정화시스템에 관한 것으로, 특히 오염된 토양에 지속적으로 물을 살포하여 기름등을 일정깊이로 관정된 집수정내로 집수한 다음 회수펌프로서 펌핑하여 유량조절조로 이송한 후 유수분리조에서 유수분리하고 순차적으로 화학약품처리조,오존산화장치를 거치도록 하여 물리적,화학적,생물학적 처리를 이룸은 물론 정화된 처리수는 재차 살포되는 과정이 리사이클되어 이루어질수 있도록 함으로서, 건축되어지거나 건축중인 시설물등에 제약을 받지않고 토양복원이 가능할 뿐만 아니라 미생물처리가 어려운 심층오염이나 광범위한 오염지역을 신속하고도 완전하게 정화된 토양으로 복원하여 토지이용 가치를 극대화 할수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Description

토양오염 정화시스템{A soil purification system}

본 발명은 토양오염 정화시스템에 관한 것으로, 특히 오염된 토양에 지속적으로 물을 살포하여 기름등을 일정깊이로 관정된 집수정내로 집수한 다음 회수펌프로서 펌핑하여 유량조절조로 이송한 후 유수분리조에서 유수분리하고 순차적으로 화학약품처리조,오존산화장치를 거치도록 하여 물리적,화학적,생물학적 처리를 이룸은 물론 정화된 처리수는 재차 살포되는 과정이 리사이클되어 이루어질수 있도록 함으로서, 미생물처리가 어려운 심층오염이나 광범위한 오염지역을 신속하고도 완전하게 정화된 토양으로 복원할수 있도록 한 토양오염 정화시스템에 관한 것이다.

일반적으로 토양오염은 지하에 침투한 오염물질이 지질을 오염시키는 현상으로 이는 토양은 물론 지하수나 지하공기등 지질중에 존재하는 모든것이 대상이 되는 것이되며, 이렇게 오염된 토양정화사업은 과거에는 광산지역이나 핵폐기물처리지역에서 발생한 중금속 오염정화 중심이었다. 그러나 최근에는 군주둔지역, 반도체공장, 드라이클리닝, 도장공정등에서 사용되는 휘발성유기염소화합물에 의한 하이테크오염이 주를 이루고 있으며, 이러한 휘발성유기염소화합물은 발암성 물질로 판명이 나 있으며, 최근에는 드라이클리닝과 주유소 및 기름탱크 주변등의 일상생활에 밀접한 장소에서도 사용되어 도심지에서도 토양오염이 심각하게 발생되고 있는 것이 현 실정이다.

상기와 같은 휘발성유기염소화합물들은 토양중에서 추출하는 것이 어렵기 때문에 오염원 위치를 폐쇄하여 복토하는 방법등으로 정화하는 방법이 있는데 이는 오염토양을 정화하는 것이라기 보다는 오염원의 확산을 주 목적으로 하기 때문에 근본적인 해결책은 되지 못하는 것이고, 또 하나의 방법으로는 가열처리 방식이 있는데, 이 방식은 오염토양을 굴착하여 소각로에서 열을 가해 고온 휘발성의 오염물질을 토양과 분리하여 처리하는 방법으로서, 이는 비용이 과대하게 소모되고 소각로등 기타 시설물이 필요하게 되는 문제점이 있는 것이며, 나아가 생물학적 처리방법으로 미생물로서 오염원을 정화하는 방식등이 사용되고 있는데, 이러한 상기 방법들은 극히 초보적이고도 단순하여 그 정화정도가 극히 의심스러운 것이었음은 물론 토양상에 시설물이 건축되어 있는 경우에는 토취와 미생물처리가 불가능한 것일 뿐 아니라 태우는 방식은 대단히 많은 비용이 소모되고 좁은면적은 가능하지만 광범위한 지역은 불가능 한 것이었으며, 이와는 반대로 광범위한 지역에서의 미생물처리는 효과적이나 표층오염만이 정화가 가능한 것이고 심층에는 미생물을 식종하고 산소를 공급하기가 매우 어려워 심층오염은 정화시키지 못하는 등 여러가지 제반 문제점들이 발생되었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 오염된 토양에 지속적으로 물을 살포하여 기름등을 일정깊이로 관정된 집수정내로 집수한 다음 회수펌프로서 펌핑하여 유량조절조로 이송한 후 유수분리조에서 유수분리하고 순차적으로 화학약품처리조,오존산화장치를 거치도록 하여 물리적,화학적,생물학적 처리를 이룸은 물론 정화된 처리수는 재차 살포되는 과정이 리사이클되어 이루어질수 있도록 함으로서, 건축되어지거나 건축중인 시설물등에 제약을 받지않고 토양복원이 가능할 뿐만 아니라 미생물처리가 어려운 심층오염이나 광범위한 오염지역을 신속하고도 완전하게 정화된 토양으로 복원하여 토지이용 가치를 극대화 할수 있도록 한 토양오염 정화시스템을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명에 따른 토양오염 정화시스템의 구성도.

(도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 ; 집수정 200 ; 회수펌프 210 ; 이송관로

300 ; 유량조절조 400 ; 유수분리조 410 ; 분리유농축조

500 ; 오존산화장치 600 ; 살포기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은, 오염된 토양지역에 스며든 기름이 물의 이동과 함께 서서히 이동되어 집수 될수 있도록 일정깊이와 간격을 유지하면서 다수가 관정 구비되는 집수정과, 상기 집수정에 일정량의 집수가 감지되면은 자동으로 펌핑하여 이송관로를 따라 폐수를 이송시킬수 있도록 구비되는 회수펌프와, 상기 회수펌프에 의해 펌핑된 폐수를 이송하게 되는 이송관로와 연결되고 일정용량의 폐수를 저장할수 있도록 구비되는 유량조절조와, 상기 유량조절조에 저장된 폐수중 일정량씩을 공급받도록 연결되고 공급받은 폐수중 물은 하측물탱크에 분리됨과 동시에 상측부로 분리된 기름은 일정부위에 구비되는 분리유농축조로 이송하여 저장할수 있도록 구비되는 유수분리조와, 상기 유수분리조에서 기름과 분리된 후 오염물질이 일부 남아 있는 폐수가 유입될수 있도록 연결되고 이 유입된 폐수에 일정량의 과산화수소와 함께 오존을 산화 접촉 시켜 오염물질이 완전히 정화될 있도록 구비되는 오존산화장치와, 상기 오존산화장치에서 정화된 처리수를 공급받을수 있도록 연결되고 오염된 토양에 처리수를 지속적으로 뿌려줄수 있도록 다수의 스프링쿨러등이 일정형태로 배열 구비되는 살포기와, 상기 처리수를 살포시에 기름분해 미생물과 함께 일정량이 혼합 살포되어 토양에서 기름성분 분해를 촉진함과 동시에 산소공급을 증대시키게 되고 토양 정화가 진행될수록 그 투입량을 감소시켜 미생물의 번식을 촉진하게 되는 과산화수소를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 토양오염 정화시스템의 구성도이다.

본 발명의 토양오염 정화시스템은 도1에서 보는 바와 같이 크게 집수정,회수펌프,이송관로,유량조절조,유수분리조,오존산화장치,살포기등으로 구성되어 있으며 그 관계와 구성을 참조번호를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면은 하기와 같다.

100은 집수정에 관한 것으로서, 오염된 토양지역의 깊이 보다 더 깊이 파는 형태로서 관정하게 됨과 동시에 오염된 토양 전체에 골고루 걸쳐서 일정량의 폐수가 각각에 집수될수 있도록 다수가 상호 일정간격을 유지하면서 일정크기와 형태로 배열구비되는 구성이다.

200은 상기 집수정(100)에 집수된 폐수를 펌핑하기 위한 회수펌프에 관한 것으로서, 그 구성은 집수정(100)의 하측부에 일측단이 개방된 상태로 놓여지게 되고 타측단은 하기에 설명될 유량조절조(300)에 연결되는 이송관로(210)상에 펌핑될수 있도록 구비되고, 상기 이송관로(210)상을 따라 펌핑시에 집수정(100)에 폐수가 일정량 집수됨을 감지하여 회수펌프(200)를 작동시키게 되는 수위감지센서가 포함되는 구성이다.

300은 상기 회수펌프(200)에 의해 펌핑된 다음 이송관로(210)를 따라 이송된 폐수를 저장하게 되는 유량조절조에 관한 것으로서, 그 구성은 일측부위에는 집수된 폐수가 유입될수 있도록 이송관로(210)와 연결되어지고 타측부는 하기에 설명될 유수분리조(400)에 일정량씩의 폐수를 공급할수 있도록 관로상으로 연결됨과 동시에 오염된 토양면적에 필요한 물 공급과 폐수를 저장할수 있도록 충분한 용량을 가지도록 구성되는 것이다.

400은 상기 유량조절조(300)에 연결되어 일정량씩의 폐수를 공급받는 유수분리조에 관한 것으로서, 그 구성은 유수분리할수 있는 장치로서 일정부위에는 미세기포발생기가 구비되고 이 미세기포발생기에 의해 유류는 부상되어져 1차유수 분리되어지고, 분리된 물이 저장될수 있도록 하측부에 물탱크가 구비되고 상측부로 부상되어 분리되어진 기름등을 저장할수 있도록 일정부위에 관로상으로 연결되는 분리유농축조(410)가 구비되는 구성이다. 그리고 상기 기름과 분리된 물에 함유된 슬러지성분등을 처리하기 위해 도면중에는 미도시 되었지만 화학약품처리조가 구비되며 이 화학약품처리조에서 처리되어 침전된 오염물질을 탈수 제거하기 위해 탈수기가 구비되고, 이 탈수되어 정화된 처리수는 인젝트 방식으로 하기에 설명될 오존산화장치(500)에 공급될수 있도록 구성되는 것이다.

여기에서 상기 화학약품처리조와 탈수기는 장소가 협소하여 설비의 설치가 어렵거나 오염정도에 따라 생략할수도 있는 것임을 밝혀두는 바이다.

500은 상기 유수분리조(400)의 하측부에 구비된 물탱크의 물을 공급받아 최종 정화할수 있도록 관로상으로 연결되는 오존산화장치에 관한 것으로서, 그 구성은 도면상에는 미도시 되었지만 유수분리되어 공급되는 물에 함유된 난분해성 오염원에 오존을 접촉시키어 산소기포의 촉매작용을 유도하여 오염원을 산화 제거시키는 구조로서 적용되는 것이고, 상세 구성은 강한 전자선으로 산소 고리를 파괴하여 2개의 산소원자를 생성하고 발생한 산소원자가 산소분자와 결합하여 산소원자 3개로 이루어진 오존을 생성하게 되는 오존발생기와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 물에 함유된 오염원에 접촉시키게 되는 오존접촉기와, 상기 오염원에 오존을 접촉시에 산화될수 있도록 구비되는 오존산화조등으로 구성되며 그 밖에 필터, 펌프, 자동조절시스템등으로 구성되는 것이다.

그리고 상기 오존산화장치(500)에서 물에 함유된 오염원에 오존이 산화접촉시에 오염물질의 분해가 촉진될수 있도록 일정량의 과산화수소가 추가되어 접촉산화 되어지는 구성이다. 또한 상기 오존산화장치(500)에서 처리된 처리수는 방류수 기준 이하로 처리되는 것이며, 처리수는 선택적으로 하기에 설명될 살포기(600)에재차 공급되거나 아니면 방류가 이루어지는 것이다.

여기에서 상기 오존산화장치(500), 분리유농축조(410), 유수분리조(400), 유량조절조(300)등은 각기 부여된 기능을 수행할수 있도록 시중에 보급되어지는 통상적인 제품들을 구입하여 적용할수 있는 것임을 밝혀두는 바이다.

600은 오염된 토양상에 지속적으로 물을 뿌려주게 되는 살포기에 관한 것으로서, 그 구성은 상기 오존산화장치(500)에서 완전히 정화되어진 물을 재차 공급받을수 있도록 관로상으로 연결되는 것임과 동시에 유량조절조(300)에서 깨끗한 물을 공급받을수 있도록 연결되고, 오염된 전지역의 토양에 골고루 물을 뿌려줄수 있도록 다수의 스프링쿨러나 분무기등이 일정형태로 배열 구비되는 구성이다.

한편 상기 살포기(600)로서 처리수를 살포시에 오염원 분해 미생물과 함께 일정량의 과산화수소가 살포되어 토양에서 오염원 분해를 촉진함과 동시에 산소공급을 증대시키게 되는데, 상기 과산화수소의 투입량이 과다하면 미생물을 죽이기도 하는데 미생물 번식이 촉진될수 있도록 그 투입량을 리사이클되어 토양정화가 진행될수록 점차 감소시켜 공급되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 토양오염 정화시스템에 의해서 정화시에는 먼저 오염된 토양지역에 오염깊이 정도에 따라 깊이를 오염깊이 보다 0∼5m정도 깊이 관정을 함과 동시에 오염지역의 특성에 따라 3∼50m 간격으로 선택 관정하여 집수정(100)을 형성한 다음 상기 집수정(100)에 이송관로(210)와 회수펌프(200)를 설치하고 상호 관로상으로 연계된 유량조절조(300),유수분리조(400),오존산화장치(500),살포기(600)등을 지상에 설치하게 된다.

이후 상기 정화시스템을 작동시키면은 유량조절조(300)에 저장된 물을 공급받아 살포기(600)에서는 미생물과 일정량의 과산화수소가 함유된 물을 오염된 지표상에 지속적이고도 골고루 뿌려주게 된다. 상기 지표상에 흡수된 물은 오염된 토양속을 서서히 이동하게 되고 이동시에는 토양속에 스며든 기름도 함께 이동되어 집수정으로 모이면서 토양을 정화하게 되는데, 이때 상기 물에는 과산화수소가 함유되어 있어 이동시에 과산화수소의 분해로 인한 거품등이 발생됨으로서 토양속에 산소공급을 증대시키게 됨은 물론 기름성분이 토양에서 쉽게 떨어지도록 하여 물의 이동에 기름이 쉽게 합류되어 집수가 이루어 지는 것이고, 이후 상기 집수정(100)에 일정량의 폐수가 집수되어 수위감지센서가 감지하게 되면은 회수펌프(200)가 자동으로 작동되어 지고 집수된 폐수는 상기 회수펌프(200)의 펌핑력으로서 이송관로(210)를 따라 유량조절조(300)에 저장되어 지는 것이다.

상기 유량조절조(300)에 저장되어진 폐수는 일정량씩 유수분리조(400)로 이동하게 되고 유수분리조(400)에서는 유량조절조(300)로 부터 넘어온 폐수를 미세기포발생기등으로서 유류를 부상시켜 물과 기름으로 1차 유수 분리하게 되고 이 분리된 물은 하측부의 물탱크에 저장하고 기름은 분리유농축조(410)로 보내되어 저장되어 지게된다. 이때 상기 분리유농축조(410)에 저장된 기름은 회수되어 폐기처분되어 지게 되고 오염물질이 일부 남아 있게 되는 폐수는 화학약품처리조에서 약품을 처리하여 슬러지성분등을 처리하여 침전시키게 되고 침전물은 탈수기에서 탈수되어 폐기처분 되어 짐과 동시에 처리수는 인젝트 방식으로 오존산화장치(500)로 이송되어 지게 되며, 상기 오존산화장치(500)로 유입되어진 처리수에 아직도 남아있는 난분해성 오염원은 오존과 접촉됨으로서 산화처리되어 완전히 정화된 처리수를 얻게 되는데, 이때 상기 오존산화접촉시에 1∼30ppm 정도의 과산화수소를 추가하여 오염물질의 분해를 촉진하여 처리원가를 낮춤과 동시에 빠른 시간안에 완벽하게 정화된 처리수를 얻을수 있게 되는 것이다.

상기 오존산화장치(500)의 적정오존 주입율을 구하기 위하여 실험한 결과 오존처리량에 따른 오염량 감소를 나타내는 표1에서 보는 바와 같이 법적기준치(n-H 5ppm 이하)에 부합하는 80mgO₃/L과 100mgO₃/L의오존주입율이 바람직 하며, 본 실험에 선택되어지는 오존산화장치(500)의 오존발생량은 2.0g/hr이며, 발생농도는 2%(Wt.)이다.

오존주입율항목	원 수(1차유수분리)	30mgO₃/L	50mgO₃/L	80mgO₃/L	100mgO₃/L	비 고
COD_Mn	37.3ppm	33.2	29.9	15.3	7.5	_°각각H₂O₂15ppm주입(AOP공정)°대상시료:25L
n - H(광유류)	19.2ppm	16.8	10.1	4.8	1.5
pH	10	9.8	9.6	9.2	8.9

상기의 오존산화장치(500)에서 난분해성 오염원이 완벽하게 처리된 처리수는 재차 살포기(600)로 공급되어 지게 되고 살포기(600)에서는 토양이 정화될때 까지 지속적으로 물을 뿌려주게 되고 이 물은 오염토양위로 꾸준히 침투하여 오염물질과 함께 집수정(100)으로 흘러들면서 정화가 이루어지는데, 이때 상기 살포기(600)에서 물을 살포시에 1∼100ppm정도의 과산화수소를 함유하여 살포하게 됨은 물론 기름분해 미생물도 함께 오염된 토양에 살포하게 됨으로서 토양에서 기름성분이 쉽게 떨어지게 될 뿐만 아니라 산소공급을 증대시키게 되어 생물학적처리 효율을 극대화 시키게 됨은 물론 집수정(100)에 더이상 오염된 폐수가 집수되지 않으면은 역으로 기름분해 미생물을 집수정에 투입하여 심층토양 속으로 스며들수 있도록 함으로서 오염토양의 복원이 가속화 되어 지는 것이다.

상기의 정화시스템은 비교적 소형장치들로서 상호 관로상으로 연결 조립 구비되어 시스템을 이루게 됨으로서 각종 시설물들이 있는 곳에서도 원활히 설치될수 있는 것임과 동시에 토양복원이 완료되면 설치해제하여 이동이 편리하게 이루어지는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 오염된 토양에 지속적으로 물을 살포하여 기름등을 일정깊이로 관정된 집수정내로 집수한 다음 회수펌프로서 펌핑하여 유량조절조로 이송한 후 유수분리조에서 유수분리하고 순차적으로 화학약품처리조,오존산화장치를 거치도록 하여 물리적,화학적,생물학적 처리를 이룸은 물론 정화된 처리수는 재차 살포되는 과정이 리사이클되어 이루어질수 있도록 함으로서, 건축되어지거나 건축중인 시설물등에 제약을 받지않고 토양복원이 가능할 뿐만 아니라 미생물처리가 어려운 심층오염이나 광범위한 오염지역을 신속하고도 완전하게 정화된 토양으로 복원하여 토지이용 가치를 극대화 할수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있는 것임을 밝혀둔다.

Claims

오염된 토양지역에 스며든 기름이 물의 이동과 함께 서서히 이동되어 집수 될수 있도록 일정깊이와 간격을 유지하면서 다수가 관정 구비되는 집수정(100)과; 상기 집수정(100)에 일정량의 집수가 감지되면은 자동으로 펌핑하여 이송관로(210)를 따라 폐수를 이송시킬수 있도록 구비되는 회수펌프(200)와; 상기 회수펌프(200)에 의해 펌핑된 폐수를 이송하게 되는 이송관로(210)와 연결되고 일정용량의 물과 폐수를 저장할수 있도록 구비되는 유량조절조(300)와; 상기 유량조절조(300)에 저장된 폐수중 일정량씩을 공급받도록 연결되고 공급받은 폐수를 유수 분리할수 있도록 미세기포발생기가 구비됨과 동시에 부상시켜 분리된 기름을 저장할수 있도록 일정부위에는 분리유농축조(410)가 구비되고 폐수에 일부 함유된 슬러지성분을 침전후 탈수하여 제거할수 있도록 화학약품처리조가 구비되는 유수분리조(400)와; 상기 유수분리조(400)에서 처리된 처리수가 인젝트 방식으로 유입될수 있도록 연결되고 이 유입된 처리수에 함유된 오염원에 일정량의 과산화수소와 함께 오존을 산화 접촉 시켜 오염물질이 완전히 정화될 있도록 구비되는 오존산화장치(500)와; 상기 오존산화장치(500)에서 완전히 정화된 처리수를 공급받을수 있도록 연결되고 이 공급받은 처리수에는 일정량의 오염원 분해 미생물과 산소공급을 증대시키는 과산화수소가 함유되어 짐과 동시에 지속적으로 뿌려줄수 있도록 다수의 스프링쿨러등이 일정형태로 배열 구비되는 살포기(600)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양오염 정화시스템.