KR20070063099A - 초음파에 의한 유류분리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파에 의한 유류 분리방법에 관한 것으로서, 유류를 저장하는 저장소나 주유소 주변에서 유출된 기름과 같은 휘발성 물질에 의하여 지하수 및 지반이 오염되었을 경우 이를 복원하기 위해서는 많은 경비와 복원기간의 장기화, 토양의 상태에 따라 많은 제약이 따르는 문제점을 해결하여 비교적 저렴한 비용으로 효과적으로 오염된 토양을 복원하기 위한 것으로;

오염된 지반의 정확한 지질 및 수리지질특성을 파악하는 현장조사단계와;

조사된 지반의 상태와 오염장소에 가장 적합한 곳에 외주면에 다수의 절개홀(soltted hole)이 형성된 유공관을 일정 깊이로 매설하는 유공관(well) 매설단계와;

상기 매설된 유공관 내부에 지하수가 침투하였을 때 초음파의 발생 출력을 조정할 수 있는 초음파 발생기에서 발생된 초음파를 일정 주파수로 방출하도록 하는 진동자가 연결되는 연결선를 유공관에 삽입하는 장착단계와;

진동자를 통하여 특정 주파수로 초음파가 출력하도록 하여 지하수 및 오염된 물질을 증발시키는 증발단계와;

증발된 배출가스에서 오염물질을 분리하고 나머지는 대기중에 배출하는 배출단계로 이루어짐을 특징으로 하는 초음파에 의한 유류분리방법에 관한 것이다.

토양, 복원, 초음파

Description

초음파에 의한 유류분리방법{The oil separation method by unltrasonic sound}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 처리 과정을 나타낸 개념도

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 초음파발생기

2 : 유공관

3 : 배출장치

4 : 가압용 유공관

본 발명은 초음파에 의한 유류분리방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 초음파를 이용하여 유류와 같은 휘발성 오염물질에 의하여 오염된 지하수 또는 토양에서 이를 제거하여 복원하기 위하여 개발된 초음파에 의한 유류 분리방법에 관한 것이다.

토양 또는 지하수를 오염시키는 원인은 여러 가지가 있으나 휘발류와 같은 기름에 의한 오염 문제 또한 심각한 수준이다.

이는 대규모 유류저장소뿐만 아니라 이만여 개소가 넘는 전국의 주유소 및 산업시설에서 발생할 수 있는 기름 유출이 그 주요 원인이 되며 그 외에도 송유관 등 각종 산업시설에서도 발생하고 있다.

이를 방지하기 위하여 유류저장소나 주유소는 매년 검사를 받도록 하고 있으나 이미 오염된 토양을 복원하기 위해서는 많은 비용과 시간이 필요하여 그 복원 노력은 미미한 실정이다.

오염된 토양을 복원하는 기술 중에서 유류에 의한 오염을 복원하는 기술은 현재 토양세척법, 토양증기추출법등이 주로 사용되고 있으며 지하수의 경우에는 공기분사법, 양수처리법, 반응벽체 공법 등이 주로 사용되고 있다.

이때 토양세척법은 유해한 유기오염물질은 입자가 작은 토양에 많이 분포되어 있으므로 이를 처리하여 오염원의 부피를 줄이는 것이 그 기본 원리로 하고 있으나 처리비용이 고가이고 다량의 미사나 점토를 함유한 토양에는 부적합한 단점을 가지고 있다.

또한, 토양증기추출법은 토양 내의 공기를 유동시켜 휘발성 물질이 증발하도록 하여 이를 처리하는 방법으로 처리비용이 저렴하고 처리시간도 비교적 짧은 큰 장점을 가지고 있으나 토양 내에 수분의 함량이 많은 경우에는 공기의 순환을 방해하여 처리효율이 급격히 떨어지는 단점이 있다.

이와 같은 토양세척법과 토양증기추출법의 경우 비교적 수분의 함량이 적은 토양에 적용하는 것으로 지하수가 오염되었을 경우에는 별도의 처리 공정을 거치게 된다.

즉, 공기분사법, 양수처리법, 반응벽체 공법 등이 그 예로서, 공기분사법은 지하수 또는 수분의 함량이 포화상태인 곳에 공기를 강제 주입하여 휘발성 물질이 증발하면 토양증기추출법에 의하여 처리하는 것이며, 양수처리법은 지하수를 지표로 뽑아내어 처리하는 공법이고, 반응벽체 공법은 오염물질을 처리할 수 있는 벽체를 매설하여 지하수가 상기 벽체를 통과하도록 하는 공법이다.

이중 공기분사법은 저렴한 비용과 함께 그 공법이 비교적 간단하나 토양 내에 강제로 공기순환을 시키기 위하여 토양의 조건은 미사나 점토의 퇴적층에는 부적합하며, 높은 투수성을 가진 토양 층의 위에 낮은 투수성을 가진 토양 층이 있는 불균일 지층에서도 적합하지 않은 단점이 있다.

또한, 공기를 강제순환 시켜 휘발성 물질을 증발시키는 방법은 자연적인 상태에서 휘발성 물질이 대기 중으로 증발하는 것과 비교하면 토양의 상태에 따라 거의 차이가 없거나 수배 정도의 효과에 불과하다.

아울러, 이러한 지하수를 처리하는 방법과 일반적인 토양을 처리하는 방법은 개별적인 것으로 되어 최초 유출된 기름이 지하수층까지 스며드는 과정에서 오염된 상부의 토양을 처리하기 위한 마땅한 수단이 구비되지 않은 문제점을 가지고 있다.

따라서, 지하수와 토양을 동시에 복원할 수 있고 휘발성 물질의 증발을 활성화할 수 있도록 하는 처리 기술이 요구된다고 하겠다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적 은 지하수 내의 휘발성 오염물질의 증발 효율을 최대화할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

또한, 토양과 지하수를 동시에 복원할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

아울러, 수분 함량이 적은 곳에서도 용이하게 지하수 및 토양을 복원할 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 오염된 지반의 정확한 지질 및 수리지질특성을 파악하는 현장조사단계와; 조사된 지반의 상태와 오염장소에 가장 적합한 곳에 외주면에 다수의 절개홀(soltted hole)이 형성된 유공관(well)을 일정 깊이로 매설하는 유공관 매설단계와; 상기 매설된 유공관 내부에 지하수가 침투하였을 때 초음파의 발생 출력을 조정할 수 있는 초음파 발생기에서 발생된 초음파을 일정 주파수로 방출하도록 하는 진동자가 연결되는 연결선를 유공관에 삽입하는 장착단계와; 진동자를 통하여 특정 주파수로 초음파가 출력하도록 하여 지하수 및 오염된 물질을 증발시키는 증발단계와; 증발된 배출가스에서 오염물질을 분리하고 나머지는 대기중에 배출하는 배출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 유공관 매설단계에서는 초음파 발생기를 장착하는 유공관 이외에 일정 압력을 작용하도록 하여 내부의 지하수의 압력을 증가시키도록 하는 적어도 두 개 이상의 가압용 유공관 매설과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압용 유공관은 오염되지 않은 물을 일정 압력으로 공급하고 가압하는 세척수투입과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 배출단계에서 오염물질은 열적처리법에 의하여 오염물질이 분리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출단계에서 오염물질은 활성탄흡착법에 의하여 오염물질이 분리되는 것을 특징으로 한다.

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록도로서, 종래 휘발성 물질을 증발시켜 처리하는 방법은 공기를 강제 주입하는 방법 또는 가열하는 방법이 사용되었으나 본 발명에서는 초음파를 이용하여 진동자에 일정 주파수의 진동을 주면 액상의 물질의 분자가 튀어나가 수증기가 되는 현상을 이용하여 이를 처리하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 공정은 오염된 지반의 정확한 지질 및 수리지질특성을 파악하는 현장조사단계와;

조사된 지반의 상태와 오염장소에 가장 적합한 곳에 외주면에 다수의 절개홀(soltted hole)이 형성된 유공관(well)을 일정 깊이로 매설하는 유공관 매설단계와;

상기 매설된 유공관 내부에 지하수가 침투하였을 때 초음파의 발생 출력을 조정할 수 있는 초음파 발생기에서 발생된 초음파을 일정 주파수로 방출하도록 하는 진동자가 연결되는 연결선를 유공관에 삽입하는 장착단계와;

진동자를 통하여 특정 주파수로 초음파가 출력하도록 하여 지하수 및 오염된 물질을 증발시키는 증발단계와;

증발된 배출가스에서 오염물질을 분리하고 나머지는 대기중에 배출하는 배출단계로 이루어진다.

이러한 초음파에 의한 증발은 기존의 공기를 주입하는 방식과 비교하여 증발 효율이 매우 뛰어나며 토양복원 시일을 획기적으로 단축할 수 있게 되며 또한, 공기주입법과 비교하여 매우 간단한 설비 저용량의 설비로 가능하게 되는 것이다.

즉 강제로 공기를 주입하기 위하여 대용량의 고압의 콤프레셔 장치가 필요하나 본 발명에 의한 초음파는 전력소모가 극히 적으면서 효과적으로 그 역할을 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 초음파 발생기 및 진동자는 그 구조가 단순하고 가격이 저렴하여 설비 비용을 절감함과 동시에 사용이 매우 간편한 장점을 가지고 있다.

이러한 초음파 발생기의 구조는 유공관에 삽입되는 전선의 끝단에는 일반적으로 전자회로로 구성되는 초음파 발생장치와 발생되는 초음파의 전단에는 진동자가 장착되어 일정 주파수로 진동을 일으키면서 출력되도록 하였으며 지상에서는 전압 및 전류를 조정하여 최적의 파장으로 양호한 증기발생 효율을 얻도록 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 배출단계에서 오염물질을 처리하는 방법으로 두 가지를 대표적으로 제시하였으며 그 중 하나는 열적처리법에 의하여 오염물질을 분리하는 것으로서, 열적처리 방법은 휘발성이 강한 유류계 물질을 열에 의하여 소각 또는 분해하는 방법을 말한다.

아울러, 활성탄흡착법은 액상 또는 본 발명에서는 수증기 상태의 난분해성 폐기물을 활성탄에 흡착되도록 하여 제거하는 기술도 용이하게 적용할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 처리 과정을 나타낸 개념도로서, 최초 현장조사단계에서 오염된 지층 지하수의 상태 등의 지반 조사를 한 다음에 조사된 내용을 근거로 가장 오염도가 높고 지하수 아래의 불투수층의 깊이가 깊은 곳을 고려하여 최적의 장소를 선정하여 초음파 발생기(1)를 삽입하여 작동하기 위한 유공관(2)을 설치한다.

이때 유공관(2)은 다수의 홀(도시하지 않음)이 형성되어 지하수가 내부로 용이하게 스며들 수 있는 구조를 가지고 있다.

지층이 투수성이 좋은 경우에는 이러한 유공관(2)을 설치하고 상기 초음파 발생기(1)에 의하여 유류를 포함한 지하수를 증발시키면 배출장치(3)에 의하여 처리하여 배출하게 된다.

하지만 지층의 상태가 투수성이 좋지 않은 경우에는 유공관(2)에 유류를 포함한 물이 스며드는 속도가 극히 느리기 때문에 장치의 효율성을 포함하여 여러 가지 문제점이 발생하며 이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 상기 유공관 매설단계에서는 초음파 발생기(1)를 장착하는 유공관(2) 이외에 일정 압력을 작용하도록 하여 내부의 지하수의 압력을 증가시키도록 하는 적어도 두 개 이상의 가압용 유공관(4) 매설하도록 하였다.

이러한 상기 가압용 유공관(4)을 매설하였을 경우 일정 압력의 공기를 넣어주면 지층 내부의 압력이 증가하여 상기 초음파발생기(1)가 장착되는 유공관(2)으로 오염된 물을 지속적으로 공급하는 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 가압용 유공관은 오염되지 않은 물을 일정 압력으로 공급하고 가압하는 세척수투입과정을 포함하도록 하는 실시 예 또한 제시하였다.

상기 실시 예는 수분의 함량이 극히 적은 토양과 그 지하에 지하수가 있을 경우 상기 가압용 유공관(4)을 통하여 물 또는 세척수를 투입하면 토양에 잔존해 있는 오염물질이 물과 함께 씻겨 내려가면서 토양을 정화하는 기능을 하며 지하수층으로 내려간 물은 초음파 발생기(1)에 의하여 증발되어 배출장치에 의하여 처리되는 것이다.

이러한 실시 예에 의하여 종래 토양에 적용하던 기술과 지하수에 적용하던 기술이 구분되어 종합적인 복원을 위해서 많은 비용과 설비 그리고 시간이 소요되던 문제점을 효과적으로 해결할 수 있게 된다.

본 발명은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 초음파에 의한 유류 분리방법은 초음파를 이용 한 저온에서 지하수 내의 휘발성 오염물질을 고효율로 증발하도록 함으로서 복원 공사기간이 대폭 단축되는 효과가 있다.

또한, 물 또는 세척수를 이용하여 토양의 오염물질이 씻겨 내려가 지하수층에 도달하도록 하고 지하수를 복원하도록 함으로서 토양과 지하수를 동시에 복원할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 수분 함량이 적은 곳이나 투수성이 좋지 않은 토양에서도 용이하게 지하수 및 토양을 복원할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 오염된 지반의 정확한 지질 및 수리지질특성을 파악하는 현장조사단계와;

   조사된 지반의 상태와 오염장소에 가장 적합한 곳에 외주면에 다수의 절개홀(soltted hole)이 형성된 유공관(well)을 일정 깊이로 매설하는 유공관 매설단계와;

   상기 매설된 유공관 내부에 지하수가 침투하였을 때 초음파의 발생 출력을 조정할 수 있는 초음파 발생기에서 발생된 초음파를 일정 주파수로 방출하도록 하는 진동자가 연결되는 연결선을 유공관에 삽입하는 장착단계와;

   진동자를 통하여 특정 주파수로 초음파가 출력하도록 하여 지하수 및 오염된 물질을 증발시키는 증발단계와;

   증발된 배출가스에서 오염물질을 분리하고 나머지는 대기중에 배출하는 배출단계로 이루어짐을 특징으로 하는 초음파에 의한 유류분리방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 유공관 매설단계에서는 초음파 발생기를 장착하는 유공관 이외에 일정 압력을 작용하도록 하여 내부의 지하수의 압력을 증가시키도록 하는 적어도 두 개 이상의 가압용 유공관 매설과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파에 의한 유류분리방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 가압용 유공관은 오염되지 않은 물을 일정 압력으로 공급하고 가압하는 세척수투입과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파에 의한 유류 분리방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 배출단계에서 오염물질은 열적처리법에 의하여 오염물질이 분리되는 것을 특징으로 하는 초음파에 의한 유류분리방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 배출단계에서 오염물질은 활성탄흡착법에 의하여 오염물질이 분리되는 것을 특징으로 하는 초음파에 의한 유류분리방법.

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