KR101691424B1 - 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템 - Google Patents
유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 오염지역 내 유류오염된 지하수에 대해 공기탈기(Air-stripping), 공기확산(Air-sparging), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 등의 정화기법을 적용해 물리적으로 정화하면서 지하수의 용존산소 농도를 높이는 생물학적 정화로 지하수의 유류오염원을 효율적으로 제거함을 제공하도록, 지중에 수직으로 매립 설치되되 지하수 정화를 위한 상/하부스크린이 형성되는 관정케이싱과, 상기 관정케이싱의 내부 상/하부 영역을 서로 분리토록 구획하는 패커수단과, 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 공기 폭기를 위한 공기확산(Air-sparging)가능하게 구비되는 공기확산수단과, 상기 관정케이싱 내 하부스크린 영역의 물을 외부순환하되 상기 상부스크린의 영역을 향해 물을 분산하여 공기탈기(Air-stripping)가능하게 구비되는 공기탈기수단으로 구성되는 관정부와; 상기 관정부의 공기탈기수단으로부터 외부순환된 물이 상기 관정케이싱 내 상기 공기탈기수단을 통해 분사될 수 있게 공급하되 물속에 산소를 주입하여 용존산소에 따른 유류오염물질을 제거하는 폭기정화부와; 상기 관정부의 관정케이싱 내 휘발된 가스형태의 유류오염물질을 추출토록 진공에 의한 증기 추출하여 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction)가능하게 구비되는 배가스처리부;를 포함하는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오염지역 내 유류오염된 지하수에 대해 공기탈기(Air-stripping), 공기확산(Air-sparging), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 등의 정화기법을 적용해 물리적으로 정화하면서 지하수의 용존산소 농도를 높이는 생물학적 정화로 지하수의 유류오염원을 효율적으로 제거하는 것이 가능한 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템에 관한 것이다.
최근 산업화와 도시화가 급속도로 진행되면서 토양 및 지하수에 다량의 유기화합물이 오염원으로 잔류하고 있으며, 대표적인 지하수 오염물질로는 석유계 총-탄화수소(TPH;total petroleum hydrocarbon), 벤젠(benzene) 및 톨루엔(toluene), 에틸벤젠(ethyl benzene), 자일렌(xylene)을 지칭하는 BTEX, 염소화 지방족 탄화수소(CAHs;chlorinated aliphatic hydrocarbons) 등을 들 수 있다.
그런데 지하수 및 토양을 처리함에는 지표수 및 대기와는 달리 중량이 크며 운반성이 나쁘고, 지하수 오염과 토양 오염은 장기적이며 범지역적인 경향을 띌 뿐만 아니라 지하수 오염 및 토양 오염을 처리하는 데는 상당한 기간과 비용이 소요된다는 문제가 있다.
이러한 오염지역을 정화하기 위한 방법은 토양 세정(Soil Flushing), 토양 증기 추출(Soil Vapor Extraction), 용제 추출(Solvent Extraction)과 같은 물리화학적 처리 방법과, 유리화(Vitrification), 소각(Incineration), 고온 열-탈착(High-Temperature Thermal Desorption)과 같은 열적 처리방법과, 생물학적 분해(Biodegradation), 생물주입배출(Bioventing), 토양경작(Land-framing)과 같은 생물학적 처리 방법으로 구분된다.
최근에는 가장 에너지가 적게 들면서 저비용으로 오염물질을 제거할 수 있는 정화방법으로서, 미생물 등을 이용하여 원래의 자연상태로 복귀시키는 생물복원(bioremediation) 방법이 주목을 받고 있다. 여기서, 생물복원에 의한 오염물질의 정화란 오염지역에 잔류하는 유기화합물과 같은 환경오염물질을 분해할 수 있는 미생물을 이용하여 탄산가스, 메탄, 수분, 무기염 및 바이오가스 등과 같은 무해한 물질로 분해하고, 무기물을 안전한 물질로 변화, 안정화시켜 단순한 구조로 변환하는 것을 의미한다.
또한 오염물질이 존재하는 토양 및 지하수를 정화하여 복원하기 위한 공정으로는 오염된 토양 및 지하수를 지상으로 끌어올린 뒤에 반응기를 사용하는 지상처리(Ex-situ) 공정과, 오염된 토양 및 지하수를 끌어올리지 않고 미생물에 의한 오염원의 분해능력을 활용하는 지중처리(In-situ) 공정으로 구별된다.
여기서 지중 지하수 복원기술로는 지하수면에 떠있는 유동성 오염물질을 진공 추출하여 처리하는 바이오 슬러핑법(BS;Bioslurping)과, 지하수 오염물질을 펌프를 이용하여 펌핑하고 지상에 설치된 수처리 장비를 이용하여 처리하는 펌핑 후 처리법(P&T;Pump and Treat)과, 대수층에 블로워나 컴프레셔를 이용하여 공기를 불어넣어 오염물질을 탈기시켜 처리하는 공기확산법(AS;Airsparging)과, 공기를 불어넣어 지하수내 존재하는 미생물의 활성도를 높여 오염물질을 생분해시키는 생물학적 공기확산법(BS, Biosparging) 등이 있다.
그러나 오염 물질은 물보다 비중이 가벼워 지하수면에 떠 있는 유동상 오염물질 및 지하수에 용해된 오염물질 등 다양하게 존재하기 때문에 기존 단일 기술만으로 복원 목표치까지 정화하기는 불가능하다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제477765호(2005.03.10.)에는 서로 소정 거리만큼 이격되도록 설치되는 제1 이중정과 제2 이중정으로 구성되고, 상기 제1 이중정은, 소정 길이를 가지며 하부 외주면에 다수의 스크린이 형성되어 비포화대 내의 공기를 추출하는 비포화대 추출정; 상기 비포화대 추출정의 하단부에 상기 비포화대 추출정과 차단되도록 연장 설치되고 하부 외주면에 다수의 스크린이 형성되어 대수층에 공기를 주입하는 제1 대수층 주입정; 및 상기 비포화대 추출정 내에 설치되고 상기 제1 대수층 주입정과 연통되어 외부로부터 상기 제1 대수층 주입정으로 공기를 공급하는 제1 공기 공급관을 포함하고, 상기 제2 이중정은, 소정 길이를 가지며 하부 외주면에 다수의 스크린이 형성되어 비포화대 내로 공기를 주입하는 비포화대 주입정; 상기 비포화대 주입정의 하단부에 상기 비포화대 주입정과 차단되도록 연장 설치되고 하부 외주면에 다수의 스크린이 형성되어 대수층에 공기를 주입하는 제2 대수층 주입정; 및 상기 비포화대 주입정 내에 설치되고 상기 제2 대수층 주입정과 연통되어 외부로부터 상기 제2 대수층 주입정으로 공기를 공급하는 제2 공기 공급관을 포함하여 구성됨에 따라 고압 주입정에서 분사된 액상 물질이 이중정에 의한 공기 흐름 및 미세기포의 영향에 의해 신속하게 혼합 및 확산되어 토양 및 지하수 정화효과를 극대화할 수 있는 오염토양 및 지하수 복원을 위한 이중 구조의 복원 정이 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래기술은 다양한 지중 복원처리를 위하여 이중 구조를 갖는 복원 정만을 설치하여 구성하기 때문에 지하수 정화처리에 단순히 물리적인 처리만을 반복해서 진행하여 지하수 상의 제거가능한 유류오염물질에 한계가 있다는 문제가 있었다.
또한 오염지역의 지중처리로 인한 복원작업과 관련하여 관정에 유기산 등의 미생물 성장 기질을 관정을 통해 직접 주입하는 경우에는 오염물질을 향한 기질과의 혼합이 더디며, 관정 주변의 한정된 구역에만 기질의 영향이 미쳐 복원처리반경이 매우 좁다는 문제가 있다. 특히 지하수의 유속이 느린 지역에서는 고농도로 주입한 미생물 성장 기질의 체류시간이 길어져 관정이 설치된 스크린과 주입 지점주변에 대량의 미생물 증식이 일어나고, 결국 관정 스크린의 막힘 현상을 초래하는 등 정화 처리기능이 떨어진다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 관정의 공기탈기(Air-stripping), 공기확산(Air-sparging), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 등의 정화기법을 적용한 물리적 정화처리와 함께 지하수의 용존산소 농도를 높이는 생물학적 정화처리가 일괄적으로 진행되도록 구성하므로 지하수에 대한 유류오염물질의 제거효율을 극대화하고, 물리적 정화방식을 다양하게 설정할 수 있어 현장상황에 따라 정화환경을 최적화할 수 있는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명이 제안하는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템은 지중에 수직으로 매립 설치되되 지하수 정화를 위한 상/하부스크린이 형성되는 관정케이싱과, 상기 관정케이싱의 내부 상/하부 영역을 서로 분리토록 구획하는 패커수단과, 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 공기 폭기를 위한 공기확산(Air-sparging)가능하게 구비되는 공기확산수단과, 상기 관정케이싱 내 하부스크린 영역의 물을 외부순환하되 상기 상부스크린의 영역을 향해 물을 분산하여 공기탈기(Air-stripping)가능하게 구비되는 공기탈기수단으로 구성되는 관정부와; 상기 관정부의 공기탈기수단으로부터 외부순환된 물이 상기 관정케이싱 내 상기 공기탈기수단을 통해 분사될 수 있게 공급하되 물속에 산소를 주입하여 용존산소에 따른 유류오염물질을 제거하는 폭기정화부와; 상기 관정부의 관정케이싱 내 휘발된 가스형태의 유류오염물질을 추출토록 진공에 의한 증기 추출하여 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction)가능하게 구비되는 배가스처리부;를 포함하여 이루어진다.
상기 관정부에는 상기 관정케이싱의 상단에 연결 설치되되, 상기 공기확산수단이 연결되는 제1밸브와, 상기 공기탈기수단이 연결되는 제2밸브와, 상기 배가스처리부가 연결되는 제3밸브를 구비하는 관정결속수단을 구성하고, 상기 관정결속수단의 제1밸브, 제2밸브, 제3밸브 중 적어도 2개 이상을 선택적으로 개방하여 상기 관정부 내 공기확산(Air-sparging), 공기탈기(Air-stripping), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 기능을 선택적으로 조합운용하도록 이루어진다.
상기 관정부의 패커수단은 상기 관정케이싱의 내면에 접하여 위치고정되되 상기 관정케이싱 내 상하 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 위치가변형으로 구성한다.
상기 공기확산수단은 공기압축기와, 상기 공기압축기 상에 연결설치되고 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 공기를 유입시키는 공기주입관과, 상기 공기주입관의 일단에 설치되어 공기를 분사하는 산기관을 구비한다.
상기 공기탈기수단은 일단에 수중펌프가 설치되고 상기 관정케이싱 내 하부스크린 영역의 물을 유출시켜 상기 폭기정화부에 공급할 수 있게 연결하는 순환수유출배관과, 상기 폭기정화부로부터 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 물이 공급될 수 있게 연결하되 일단에 물을 분산시킬 수 있게 스프레이노즐이 설치되는 순환수유입배관을 포함하고, 상기 순환수유출배관에는 상기 관정케이싱으로부터 유출된 물을 정화처리하는 정화필터를 구비한다.
상기 폭기정화부는 상기 관정부의 공기탈기수단으로부터 유출된 물을 저류시켜 교반하는 정화탱크와, 상기 관정부의 공기확산수단에 연결되어 상기 정화탱크 내에 공기를 주입할 수 있게 형성하는 산소공급관과, 상기 정화탱크로부터 상기 관정부의 공기탈기수단에 물을 공급하도록 연장 형성되되 상기 정화탱크에 물을 자체순환가능하게 구비되는 물순환관을 구성한다.
상기 폭기정화부에는 상기 정화탱크 내 생성된 가스형태의 유류오염물질을 상기 배가스처리부를 통해 유출가능하게 연결되는 가스유출관을 구비한다.
상기 배가스처리부는 상기 관정부의 관정케이싱 상에 연통되게 연결되고 상기 관정케이싱에서 회수된 가스형태의 유류오염물질을 비중차에 따라 오염가스와 오염수로 분리하는 기액분리조와, 상기 기액분리조로부터 분리된 오염가스를 추출하는 추출블로워와, 상기 추출블로워를 통해 추출된 오염가스를 수용하되 오염가스에 세정수를 분사하여 세정하는 가스스크러버를 구성한다.
본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템에 의하면 유류로 오염된 지하수를 공기탈기(Air-stripping), 공기확산(Air-sparging), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 등의 정화기법을 적용한 물리적으로 유류오염물질을 1차 제거하고, 지하수의 용존산소 농도를 높여줌에 따라 생물학적 활성도를 증대시켜 생물학적으로 2차 제거하므로, 지하수를 복합적으로 정화하여 유류오염물질의 제거효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템은 현장 상황에 따라 물리적인 정화방식을 다양하게 설정조합하므로, 지하수를 탄력적인 방식으로 정화하여 장치의 운용효율을 높이면서 지하수의 정화효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템은 관정 내 하부의 지하수를 순환하여 유류오염물질을 생물학적으로 제거한 후 관정 내 상부에 분사하므로, 관정 스크린의 막힘 현상을 방지하며 정화처리가능한 영향반경을 확대할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템은 관정에서 물리적으로 휘발된 유류오염물질을 배가스처리하므로, 정화공정에서 발생된 산가스를 효율적으로 제거하여 환경을 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 전체구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에서 관정부를 나타내는 구성도.
도 3의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 패커수단의 제1실시예 및 제2실시예를 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 폭기정화부를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 배가스처리부를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에서 관정부를 나타내는 구성도.
도 3의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예에서 패커수단의 제1실시예 및 제2실시예를 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 폭기정화부를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 배가스처리부를 나타내는 구성도.
본 발명은 지중에 수직으로 매립 설치되되 지하수 정화를 위한 상/하부스크린이 형성되는 관정케이싱과, 상기 관정케이싱의 내부 상/하부 영역을 서로 분리토록 구획하는 패커수단과, 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 공기 폭기를 위한 공기확산(Air-sparging)가능하게 구비되는 공기확산수단과, 상기 관정케이싱 내 하부스크린 영역의 물을 외부순환하되 상기 상부스크린의 영역을 향해 물을 분산하여 공기탈기(Air-stripping)가능하게 구비되는 공기탈기수단으로 구성되는 관정부와; 상기 관정부의 공기탈기수단으로부터 외부순환된 물이 상기 관정케이싱 내 상기 공기탈기수단을 통해 분사될 수 있게 공급하되 물속에 산소를 주입하여 용존산소에 따른 유류오염물질을 제거하는 폭기정화부와; 상기 관정부의 관정케이싱 내 휘발된 가스형태의 유류오염물질을 추출토록 진공에 의한 증기 추출하여 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction)가능하게 구비되는 배가스처리부;를 포함하는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 관정부(100)와, 폭기정화부(200)와, 배가스처리부(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 관정부(100)는 지하수를 취득하여 정화하기 위한 가장 기본이 되는 구성이며, 지중에 수직으로 매립 설치되어 하단이 지하수에 접촉하되 지하수를 취득하여 물리적인 정화작용을 진행하는 기능을 수행한다.
상기 관정부(100)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상하 수직으로 연장형성되며 지하수를 정화하기 위하여 지하수가 유입시키는 관정케이싱(110)과, 상기 관정케이싱(110)의 내부 영역을 구획하는 패커수단(120)과, 상기 관정케이싱(110) 내 물리적인 정화처리를 진행할 수 있게 설치되는 공기확산수단(130) 및 공기탈기수단(140)으로 이루어진다.
상기 관정케이싱(110)은 내측에 상기 공기확산수단(130) 및 상기 공기탈기수단(140)이 각각 배치되어 정화작용을 진행할 수 있는 내부공간을 확보하되, 상기 패커수단(120)을 통해 상하로 구분된 영역을 이루고, 상기 관정케이싱(110)의 상/하부 영역에 각각 상부스크린(111) 및 하부스크린(113)을 구비토록 형성한다.
상기 관정부(100)에는 상기 관정케이싱(110)의 상면을 폐쇄토록 상단에 연결 설치되고, 상기 공기확산수단(130) 및 상기 공기탈기수단(140), 상기 배가스처리부(300)가 온전한 기능을 수행할 수 있게 연결 지지하는 관정결속수단(115)을 구비한다.
상기 관정결속수단(115)에는 상기 공기확산수단(130)이 연결되는 제1밸브(V1)와, 상기 공기탈기수단(140)이 연결되는 제2밸브(V2)와, 상기 배가스처리부(300)가 연결되는 제3밸브(V3)를 구비하므로, 개개의 밸브마다 구분하여 개폐제어할 수 있게 구성한다.
상기에서 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2), 제3밸브(V3)는 각각 전기적인 신호를 전달하여 개폐제어할 수 있도록 솔레노이드밸브를 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 관정부(100)는 상기 관정결속수단의 제1밸브(V1), 제2밸브(V2), 제3밸브(V3) 중 적어도 2개 이상을 선택적으로 개방하여 상기 관정부(100) 내 공기확산(Air-sparging), 공기탈기(Air-stripping), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 기능을 선택적으로 조합운용하도록 이루어진다.
예를 들면, 상기 관정부(100)는 상기 공기확산수단(130)과 상기 배가스처리부(300)를 통해 공기확산(Air-sparging) 및 토양증기추출(SVE)이 작용할 수 있게 상기 제1밸브(V1)와 제3밸브(V3)만을 개방하여 조합운용하는 것이 가능하고, 상기 공기탈기수단(140)과 상기 배가스처리부(300)를 통해 공기탈기(Air-stripping) 및 토양증기추출(SVE)이 작용할 수 있게 상기 제2밸브(V2)와 제3밸브(V3)만을 개방하여 조합운용하는 것이 가능하며, 공기확산(Air-sparging) 및 공기탈기(Air-stripping), 토양증기추출(SVE)이 모두 작용할 수 있게 상기 제1밸브(V1) 및 제2밸브(V2), 제3밸브(V3)를 모두 개방하여 조합운용하는 것도 가능하다.
상기와 같이 관정부(100)를 구성하게 되면, 현장 상황에 따라 물리적인 정화방식을 다양하게 설정조합하여 지하수를 탄력적인 방식으로 정화하므로 장치의 운용효율을 높이면서 지하수의 정화효율을 대폭 향상시키는 것이 가능하다.
상기 패커수단(120)은 상기 관정케이싱(110)의 내부 상/하부 영역을 서로 분리토록 구획하는 역할을 수행한다.
상기 패커수단(120)은 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 관정케이싱(110) 내부공간을 상/하부 영역으로 구획할 수 있게 고정설치되는 고정형으로 구성한다.
또한 상기 패커수단(120)은 상기 관정케이싱(110)의 내부공간을 상/하부 영역으로 구획할 수 있게 상기 관정케이싱(110)의 내면에 접하여 위치고정되되 상기 관정케이싱(110) 내 상하 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 위치가변형 구조로 구성하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상기 패커수단(120)은 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 관정케이싱(110)의 내면에 접촉할 수 있게 누르는 힘에 의해 외측으로 팽창작용가능한 실리콘패킹(121)을 구비하고, 상기 실리콘패킹(121)에 대응하여 압력을 가하므로 상기 관정케이싱(110)의 벽면에 상기 실리콘패킹(121)을 밀착시킬 수 있는 가압수단(123)을 구비하므로, 상기 관정케이싱(110) 내 고정되는 상기 패커수단(120)의 위치를 가변시키는 것이 가능하다.
상기에서 가압수단(123)은 상기 관정케이싱(110) 외부에 구비된 유입유니트(도면에 미도시)와 연결되어 수직으로 신장운동하는 유압실린더를 적용하여 구성한다.
상기와 같이 위치가변형의 패커수단(120)을 구성하게 되면, 유동적인 현장상황에 대응하여 고정위치를 탄력적으로 가변하므로, 관정의 우수한 기능성 및 운영효용성을 확보하는 것이 가능하다.
상기 공기확산수단(130)은 상기 관정케이싱(110) 내 상부스크린(111) 영역에 위치하여 공기 폭기를 위한 공기확산(Air-sparging)가능한 기능을 수행한다.
상기 공기확산수단(130)은 상기 관정케이싱(110) 외부에 구비되고 압축공기를 주입하는 공기압축기(131)와, 상기 공기압축기(131) 상에 연결설치되고 상기 관정케이싱(110) 내 상부스크린(111) 영역에 공기를 유입시키는 공기주입관(133)과, 상기 공기주입관(133)의 일단에 설치되어 공기확산을 위한 미세기포를 발생시키도록 공기를 분사하는 산기관(135)으로 구성한다.
상기 공기탈기수단(140)은 상기 관정케이싱(110) 상에 설치되되 상기 관정케이싱(110) 내 하부스크린(113) 영역의 물을 외부순환하되 상기 폭기정화부(200)를 거쳐 정화처리된 물을 상기 상부스크린(111)의 영역을 향해 분산시켜 공기탈기(Air-stripping)가능하게 구성한다. 즉 상기 공기탈기수단(140)은 지하수순환(groundwater circulation) 기능과 함께 공기탈기 기능을 일괄적으로 수행하는 것이 가능하다.
상기 공기탈기수단(140)은 일단에 수중펌프(P)가 설치되고 상기 관정케이싱(110) 내 하부스크린(113) 영역의 물을 유출시켜 상기 폭기정화부(200)에 공급할 수 있게 연결하는 순환수유출배관(141)과, 상기 폭기정화부(200)로부터 상기 관정케이싱(110) 내 상부스크린(111) 영역에 물이 공급될 수 있게 연결하는 순환수유입배관(143)을 구비한다.
상기 순환수유출배관(141)에는 상기 관정케이싱(110)으로부터 유출된 물을 정화처리하는 정화필터(145)를 구성한다.
상기 정화필터(145)는 유출유량에 따라 원활한 정확작용을 도모할 수 있게 복수 개를 구비토록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 순환수유입배관(143)에는 상기 관정케이싱(110) 내 상부스크린(111) 영역에 위치하고 상기 순환수유출배관(141)을 통해 유출되어 상기 폭기정화부(200)를 거친 물이 유입되되 일단에 물을 분산시킬 수 있는 스프레이노즐(N)이 설치된다.
상기 폭기정화부(200)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 관정부(100)와 서로 연결되어 유류오염물질의 정화를 위한 물을 순환시키는 구조로서, 상기 공기탈기수단(140)으로부터 외부순환된 물이 상기 관정케이싱(110) 내 상기 공기탈기수단(140)을 통해 분사될 수 있게 공급한다.
상기 폭기정화부(200)는 상기 관정부(100)에 공급된 물속에 산소를 주입하여 용존산소에 따른 유류오염물질을 제거하는 기능을 수행한다.
상기 폭기정화부(200)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 관정부(100)의 공기탈기수단(140)으로부터 유출된 물을 저류시켜 교반하는 정화탱크(210)와, 상기 정화탱크(210) 내에 공기를 주입할 수 있게 형성하는 산소공급관(220)과, 상기 정화탱크(210)로부터 상기 관정부(100)의 공기탈기수단(140)에 물을 공급하도록 연장 형성되는 물순환관(230)을 구성한다.
상기 산소공급관(220)은 상기 관정부(100)의 공기확산수단(130)에 연결되어 공기가 공급될 수 있게 설치된다. 즉 상기 산소공급관(220)은 상기 공기확산수단(130)의 공기주입관(133)에 연결되고, 상기 공기압축기(131)로부터 압축공기가 공급될 수 있게 형성한다.
상기에서 산소공급관(220) 또는 공기주입관(133)에는 개폐밸브(V4)를 설치하여 상기 공기압축기(131)로부터 공급되는 압축공기의 이동경로를 설정제어할 수 있게 구성한다.
상기 물순환관(230)에는 상기 공기탈기수단(140)을 향해 물을 공급할 수 있게 구동하는 스프레이펌프(235)가 설치된다.
상기 물순환관(230)은 상기 정화탱크(210)에 물을 자체순환가능하게 구비된다. 즉 상기 물순환관(230)은 상기 공기탈기수단(140)을 향한 물의 이동경로와 함께 상기 정화탱크(210)를 향한 이동경로를 형성하고, 상기 물순환관(230) 상에 순환밸브(V5)를 구비하여 상기 스프레이펌프(235)를 통해 공급되는 물의 이동경로를 선택적용할 수 있게 구성한다.
상기에서 물순환관(230)을 통해 자체순환가능하게 구성하게 되면, 정화탱크(210) 내 교반효율을 증진시킴은 물론 정화탱크(210) 내 용존산소량을 증가시켜 생물학적 활성도를 보다 증대시키는 것이 가능하다.
상기 폭기정화부(200)에는 상기 정화탱크(210) 내 생성된 가스형태의 유류오염물질을 상기 배가스처리부(300)를 통해 유출가능하게 연결되는 가스유출관(240)을 구비하므로, 상기 정화탱크(210) 내 처리공정에서 생성된 유류오염물질이 포함된 가스를 추출하여 상기 배가스처리부(300)를 통해 세정할 수 있게 형성한다.
상기 배가스처리부(300)는 상기 관정부(100)의 관정케이싱(110) 내 휘발된 가스형태의 유류오염물질을 추출하되 진공에 의해 증기 추출하여 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction)가능하게 구성한다.
상기 배가스처리부(300)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 관정부(100)의 관정케이싱(110) 상에 연통되게 연결되어 상기 관정케이싱(110) 내 가스형태의 유류오염물질을 회수하는 가스회수관(340)을 구비하고, 상기 가스회수관(340)을 통해 회수된 유류오염물질을 처리하기 위한 기액분리조(310) 및 추출블로워(320)와, 가스스크러버(330)를 구비토록 구성한다.
상기 기액분리조(310)는 상기 관정케이싱(110)에서 상기 가스회수관(340)을 통해 회수된 가스형태의 유류오염물질을 비중차에 따라 오염가스와 오염수로 분리하고, 각각 구분된 경로로 배출한다.
상기 기액분리조(310)는 상기 추출블로워(320)를 통해 진공상태를 유지하되, 상기 추출블로워(320)는 상기 기액분리조(310)로부터 분리된 오염가스를 추출하여 상기 가스스크러버(330)에 이송시킨다.
상기 가스스크러버(330)는 상기 추출블로워(320)를 통해 추출된 오염가스를 수용하되 오염가스에 세정수를 분사하여 세정한다.
상기 가스스크러버(330)는 일반적인 산세척 및 수세 시설 등에 사용되는 세정집진기 등의 구조를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템에 의하면, 유류로 오염된 지하수를 공기탈기(Air-stripping), 공기확산(Air-sparging), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 등의 정화기법을 적용한 물리적으로 유류오염물질을 1차 제거하고, 지하수의 용존산소 농도를 높여줌에 따라 생물학적 활성도를 증대시켜 생물학적으로 2차 제거하므로, 지하수를 복합적으로 정화하여 유류오염물질의 제거효율을 대폭 향상시키는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템의 바람직한 실시예에 대하여 예시적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
100 : 관정부 110 : 관정케이싱
111 : 상부스크린 113 : 하부스크린 115 : 관정결속수단
120 : 패커수단 130 : 공기확산수단 131 : 공기압축기
133 : 공기주입관 135 : 산기관 140 : 공기탈기수단
141 : 순환수유출배관 143 : 순환수유입배관 145 : 정화필터
200 : 폭기정화부 210 : 정화탱크 220 : 산소공급관
230 : 물순환관 235 : 스프레이펌프 240 : 가스유출관
300 : 배가스처리부 310 : 기액분리조 320 : 추출블로워
330 : 가스스크러버 340 : 가스회수관
111 : 상부스크린 113 : 하부스크린 115 : 관정결속수단
120 : 패커수단 130 : 공기확산수단 131 : 공기압축기
133 : 공기주입관 135 : 산기관 140 : 공기탈기수단
141 : 순환수유출배관 143 : 순환수유입배관 145 : 정화필터
200 : 폭기정화부 210 : 정화탱크 220 : 산소공급관
230 : 물순환관 235 : 스프레이펌프 240 : 가스유출관
300 : 배가스처리부 310 : 기액분리조 320 : 추출블로워
330 : 가스스크러버 340 : 가스회수관
Claims (8)
- 지중에 수직으로 매립 설치되되 지하수 정화를 위한 상/하부스크린이 형성되는 관정케이싱과, 상기 관정케이싱의 내부 상/하부 영역을 서로 분리토록 구획하는 패커수단과, 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 공기 폭기를 위한 공기확산(Air-sparging)가능하게 구비되는 공기확산수단과, 상기 관정케이싱 내 하부스크린 영역의 물을 외부순환하되 상기 상부스크린의 영역을 향해 물을 분산하여 공기탈기(Air-stripping)가능하게 구비되는 공기탈기수단으로 구성되는 관정부와;
상기 관정부의 공기탈기수단으로부터 외부순환된 물이 상기 관정케이싱 내 상기 공기탈기수단을 통해 분사될 수 있게 공급하되 물속에 산소를 주입하여 용존산소에 따른 유류오염물질을 제거하는 폭기정화부와;
상기 관정부의 관정케이싱 내 휘발된 가스형태의 유류오염물질을 추출토록 진공에 의한 증기 추출하여 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction)가능하게 구비되는 배가스처리부;를 포함하여 이루어지고,
상기 폭기정화부는, 상기 관정부의 공기탈기수단으로부터 유출된 물을 저류시켜 교반하는 정화탱크와, 상기 관정부의 공기확산수단에 연결되어 상기 정화탱크 내에 공기를 주입할 수 있게 형성하는 산소공급관과, 상기 정화탱크로부터 상기 관정부의 공기탈기수단에 물을 공급하도록 연장 형성되되 상기 정화탱크에 물을 자체순환가능하게 구비되는 물순환관을 포함하여 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 관정부에는 상기 관정케이싱의 상단에 연결 설치되되, 상기 공기확산수단이 연결되는 제1밸브와, 상기 공기탈기수단이 연결되는 제2밸브와, 상기 배가스처리부가 연결되는 제3밸브를 구비하는 관정결속수단을 구성하고,
상기 관정결속수단의 제1밸브, 제2밸브, 제3밸브 중 적어도 2개 이상을 선택적으로 개방하여 상기 관정부 내 공기확산(Air-sparging), 공기탈기(Air-stripping), 토양증기추출(SVE; Soil Vapor Extraction) 기능을 선택적으로 조합운용하도록 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 관정부의 패커수단은 상기 관정케이싱의 내면에 접하여 위치고정되되 상기 관정케이싱 내 상하 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 위치가변형으로 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 공기확산수단은, 공기압축기와, 상기 공기압축기 상에 연결설치되고 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 공기를 유입시키는 공기주입관과, 상기 공기주입관의 일단에 설치되어 공기를 분사하는 산기관을 포함하여 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 공기탈기수단은, 일단에 수중펌프가 설치되고 상기 관정케이싱 내 하부스크린 영역의 물을 유출시켜 상기 폭기정화부에 공급할 수 있게 연결하는 순환수유출배관과, 상기 폭기정화부로부터 상기 관정케이싱 내 상부스크린 영역에 물이 공급될 수 있게 연결하되 일단에 물을 분산시킬 수 있게 스프레이노즐이 설치되는 순환수유입배관을 포함하고,
상기 순환수유출배관에는 상기 관정케이싱으로부터 유출된 물을 정화처리하는 정화필터를 포함하여 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 폭기정화부에는 상기 정화탱크 내 생성된 가스형태의 유류오염물질을 상기 배가스처리부를 통해 유출가능하게 연결되는 가스유출관을 포함하여 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 배가스처리부는, 상기 관정부의 관정케이싱 상에 연통되게 연결되고 상기 관정케이싱에서 회수된 가스형태의 유류오염물질을 비중차에 따라 오염가스와 오염수로 분리하는 기액분리조와, 상기 기액분리조로부터 분리된 오염가스를 추출하는 추출블로워와, 상기 추출블로워를 통해 추출된 오염가스를 수용하되 오염가스에 세정수를 분사하여 세정하는 가스스크러버를 포함하여 이루어지는 유류오염 지하수의 물리적 및 생물학적 복합정화시스템.
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