利用风能的地下污染物质处理装置的制作方法

1.本发明涉及一种利用风能的地下污染物质处理装置，更详细来说涉及一种通过检测重金属的浓度并传递给管理员同时利用风力将空气与氧化剂注入到地表层下部，从而使氧化的铁离子吸附砷的利用风能的地下污染物质处理装置。


背景技术：

2.含有如砷、铅、镉、铬、钒、硒等重金属的废弃物可导致严重的环境污染，因此必须以更安全、更完善的方式进行处理。
3.在各种重金属中，特别是砷(as)是毒性物质，可在矿石或地下的地质层中溶到地下水中带出，并从废弃矿区中集中流出。流出的砷经过相应地区的不饱和土壤，并流过地下水逐渐扩散开。砷在水中以三价或五价阴离子存在，已知在以三价存在的情况下对人体具有更致命的毒性。
4.作为恢复被砷污染的土壤或地下水的技术，已经提出固形化、土壤清洗、设置反应壁体、吸附、沉淀等方法。固形化主要应用于土壤，是一种利用化学物质使土壤完全不溶的技术，而土壤清洗是重复进行向被污染的土壤及含水层注入酸或碱等清洗溶液的注入及提取来去除污染物的技术。
5.在所述的各种处理方法中，已知吸附方式是最经济的。但是，以往的吸附方式具有繁琐且处理效率并不高的缺点。
6.其原因在于为了吸附砷，需要经过对被污染的土壤或被污染的水投入吸附剂并搅拌然后返回到其原位置的一系列的过程，而此种过程非常繁琐。然而，如果能全部去除污染物质则再好不过，但是不遗漏地探测散布在地下各处的污染之处本身便是难事。
7.[现有技术文献]
[0008]
[专利文献]
[0009]
韩国注册专利公报第10-1146111号(包括空气引入装置的除砷装置)
[0010]
韩国公开专利公报第10-2004-0076468号(用于现场修复砷污染的土壤及地下水的砷吸附剂以及包含其作为填充剂的透水性反应壁体)
[0011]
韩国注册专利公报第10-1831387号(油类污染土壤的原位置净化方法及油类污染土壤的原位置净化装置)


技术实现要素：

[0012]
[发明所要解决的问题]
[0013]
本发明欲解决所述问题而创造出，目的在于提供一种将地下重金属浓度信息无线传送给管理员从而可使管理员立即采取适当的措施的利用风能的地下污染物质处理装置。
[0014]
另外，又一目的在于提供一种可提高锰的沉淀与砷的吸附效率，提高氧化物质的选择度并提高地下复合污染物质的去除效率的利用风能的地下污染物质处理装置。
[0015]
同时，又一目的在于提供一种由于利用风能来注入空气因此是环保的利用风能的
地下污染物质处理装置。
[0016]
[解决问题的技术手段]
[0017]
作为为了达成所述目的的课题的解决手段，本发明的利用风能的地下污染物质处理装置包括：塔架，设置在土壤及地下水污染地区的地面上；压缩空气提供部，位于所述塔架的上部且利用风能压缩空气，并供应所压缩的空气；空气供应管，对所述压缩空气提供部的压缩空气进行引导并传递到需要之处；空气罐，储存通过所述空气供应管供应的压缩空气；浓度感知部，以插进所述塔架周围的地面来固定的状态感知地下污染物质的浓度，并将感知的内容传送到外部；分析部，与所述浓度感知部连接并从浓度感知部接收浓度信息进行分析；控制器，与所述分析部连接并控制压缩空气提供部；空气喷出部，插进所述塔架周围的地面来固定，并从所述空气罐接收空气向周围喷出；以及臭味去除部，相对于所述空气喷出部隔开配置，并吸入从空气喷出部喷出的空气中的一部分进行净化处理，之后排出到大气。
[0018]
另外，所述压缩空气提供部包括：垂直型风车(windmill)，接收在塔架上空流动的空气的风能来旋转，并通过旋转轴输出旋转扭矩；转子(rotor)，具有固定直径的盘型旋转板与多个推进件，所述盘型旋转板包围所述旋转轴并与旋转轴一起旋转，所述多个推进件以等间隔固定在所述旋转板的外周面，且沿旋转板的半径方向输出旋转板的旋转力；定子(stator)，采用包围所述转子的环的形态，具有相对于所述旋转板的外周面构成固定间隔的内周面，且形成有冲程空间、进气口、排气口，所述冲程空间与所述推进件一对一对应且在转子方向上开放并在内侧形成有止挡部，所述进气口将外部的空气引导到冲程空间内部，所述排气口将冲程空间内部的空气引导到外部；活塞(piston)，具有突出缘，所述突出缘设置在所述冲程空间，且能够相对于旋转板进行进退运动并卡在所述止挡部，所述活塞被以突出到冲程空间外部的状态旋转的推进件按压并压入到冲程空间内部，从而使冲程空间内部的空气通过所述排气口排出到外部；弹簧，在所述冲程空间内部向旋转板侧弹性支撑活塞；第一止回阀，以安装在所述排气口的状态使冲程空间内部的空气通往外部，并阻断外部空气流入到冲程空间；以及第二止回阀，设置在所述进气口，阻断冲程空间内部的空气溢出到外部，并在冲程空间内部形成负压时使外部空气流入到冲程空间内部。
[0019]
同时，所述空气喷出部包括：多个单位多孔管(tube)，采用锥形的(tapered)中空管线(pipe)的形态，具有多个空气喷出孔并沿长度方向进行组装。
[0020]
另外，所述臭味去除部包括：进气管，通过贯通狭缝在侧方向上开放并插进地下来固定；密闭腔室，与所述进气管的上端部连通结合并提供密闭的处理空间；臭味过滤器，设置在所述密闭腔室内，使通过进气管向上移动的空气通过并去除臭味；消毒剂供应部，向所述密闭腔室的处理空间内部供应消毒剂以对臭味过滤器进行消毒；排气扇，对在所述处理空间内部通过臭味过滤器的空气进行排气，所述浓度感知部包括：传感器内置管，具有固定内径并插进地下来固定；传感器，设置在所述传感器内置管中并感知周围污染物质的浓度；上端盒，固定在所述传感器内置管的上端部；发信部，设置在所述上端盒内并将从传感器传递的信息传递到所述分析部；电池，对传感器及发信部供应电力。
[0021]
[发明的效果]
[0022]
如上所述构成的本发明的利用风能的地下污染物质处理装置利用浓度感知部掌握地下重金属的浓度，并将所掌握的信息无线传送给管理员，从而可使管理员立即采取适
当的措施。
[0023]
另外，由于通过注入空气与氧化剂形成氧化铁带可提高锰的沉淀与砷的吸附效率，提高氧化物质的选择度并提高地下复合污染物质的去除效率。
[0024]
同时，由于利用风能来注入空气，因此是环保的。
附图说明
[0025]
图1是示出根据本发明一实施例的利用风能的地下污染物质处理装置的整体结构的框图。
[0026]
图2是示意性地表示出根据本发明一实施例的利用风能的地下污染物质处理装置的图。
[0027]
图3是示出图2所示的压缩空气发生器的结构的平面剖面图。
[0028]
图4的(a)至图4的(d)是用于说明压缩空气发生器的动作的图。
[0029]
图5是示出图2的空气喷出部的结构的分解立体图。
[0030]
图6是表示出图2所示的浓度感知部的构成的剖面图。
[0031]
图7是用于说明图2的臭味去除部的构成的剖面图。
[0032]
[符号的说明]
[0033]
10：处理装置
[0034]
20：浓度感知部
[0035]
21：传感器内置管
[0036]
21a：贯通口
[0037]
23：传感器
[0038]
23a：信号传递线
[0039]
25：上端盒
[0040]
26：电池
[0041]
27：发信部
[0042]
31：分析部
[0043]
33：控制器
[0044]
37：管理员终端
[0045]
40：压缩空气提供部
[0046]
40a：塔架
[0047]
40c：空气供应管
[0048]
41：垂直型风车
[0049]
41a：旋转轴
[0050]
41b：叶片
[0051]
43：压缩空气发生器
[0052]
44：转子
[0053]
44a：旋转板
[0054]
44b：推进件
[0055]
44c：加压倾斜面
[0056]
45：工作空间
[0057]
46：定子
[0058]
46a：冲程空间
[0059]
46b：止挡部
[0060]
46c：排气口
[0061]
46d：进气口
[0062]
47：活塞
[0063]
47a：按压倾斜面
[0064]
47b：突出缘
[0065]
48：弹簧
[0066]
49a：第一止回阀
[0067]
49b：第二止回阀
[0068]
50：空气喷出部
[0069]
51：单位多孔管
[0070]
51b：垂直通路
[0071]
51c：内螺纹部
[0072]
51d：外螺纹部
[0073]
51f：空气喷出孔
[0074]
60：臭味去除部
[0075]
61：进气管
[0076]
61b：垂直空间
[0077]
61d：贯通狭缝
[0078]
63：密闭腔室
[0079]
63a：处理空间
[0080]
64：臭味过滤器
[0081]
65：消毒剂供应部
[0082]
67：排气扇
[0083]
71：空气罐
[0084]
72：压入管线
[0085]
73：氧化用气体供应部
[0086]
78：通信模块
具体实施方式
[0087]
以下，将参照附图更详细地说明根据本发明的一个实施例。
[0088]
本发明的地下污染物质处理装置可掌握分布在地面下部的不饱和土壤层或地下水层中的重金属的浓度，并将掌握的内容通报给管理员，以采取适当的措施。适当的措施可由管理员发起或可由处理装置本身启动。
[0089]
图1是示出根据本发明一实施例的利用风能的地下污染物质处理装置10的整体结构的框图，图2是示意性地表示出地下污染物质处理装置的图。
[0090]
在本实施例中的污染物质是重金属物质中的砷(as)。砷具有吸附在氧化铁上的性质，因此可将土壤中的二价铁氧化为三价铁而使氧化铁吸附砷。
[0091]
如图所示，根据本实施例的利用风能的地下污染物质处理装置10包括塔架40a、压缩空气提供部40、空气供应管40c、空气罐71、浓度感知部20、分析部31、控制器33、空气喷出部50、臭味去除部60、氧化用气体供应部73、管理员终端37。
[0092]
塔架40a是在被污染的不饱和土壤层或地下水层所处的地点的地面上竖立的结构体，且在上端部支撑压缩空气提供部40。塔架40a的最大高度可为大约5米至10米或大于10米。
[0093]
压缩空气提供部40设置在塔架40a的上端部，并利用在上空流动的空气的风能来压缩空气。压缩空气提供部40包括垂直型风车41与压缩空气发生器43。压缩空气的原因是为了将压缩空气喷射到地下以使空气中的氧将地下的二价铁氧化为三价铁。
[0094]
垂直型风车41包括垂直的旋转轴41a与安装在旋转轴41a的多个叶片41b。叶片41b接收风力而旋转，从而使旋转轴41a进行轴旋转。旋转轴41a的旋转扭矩被传递到压缩空气发生器43。压缩空气发生器43具有图3及图4的(a)至图4的(d)的结构。
[0095]
图3是示出图2所示的压缩空气发生器43的结构的平面剖面图，图4的(a)至图4的(d)是用于说明压缩空气发生器的动作的图。
[0096]
如图所示，压缩空气发生器43包括转子44、定子46、活塞47、弹簧48、第一止回阀49a、第二止回阀49b。
[0097]
转子44包括旋转板44a与多个推进件44b。旋转板44a是包围旋转轴41a且与旋转轴一起旋转的具有固定直径的盘型部件。旋转板44a的旋转中心轴与旋转轴41a的旋转中心轴一致。当然，由旋转轴41a的轴旋转引起的旋转扭矩被传递到旋转板44a。
[0098]
推进件44b是以等间隔固定在旋转板44a的外周面上的部件，且在旋转板的半径方向、即箭头c方向上输出旋转板44a的箭头a方向的旋转力。为此，在推进件44b的端部形成加压倾斜面44c。加压倾斜面44c是相对于旋转板44a的外周面的切线形成固定的一个倾斜角θ的平面。所述倾斜角θ可为40度至60度。推进件44b的个数也可根据实施例而不同。
[0099]
定子46是包围转子44的具有固定直径的环形部件。定子46的内周面相对于旋转板44a的外周面形成固定间隔，并在定子46与旋转板44a之间形成工作空间(working space)45区域。工作空间45是下述的活塞47与推进件44b相遇的空间。
[0100]
在定子46的内部具有多个冲程空间46a、排气口46c、进气口46d。冲程空间46a是与推进件44b一对一对应且在转子44方向上开放并在内侧形成有止挡部46b的孔。在图3中，由于应用八个推进件44b，因此也存在八个冲程空间46a。
[0101]
排气口46c是用于将冲程空间46a内部的空气排出到外部的气孔。例如是在活塞47被推进件44b按压并在箭头d方向上推动时供冲程空间46a内部的空气溢出的通路。在排气口46c安装第一止回阀49a。第一止回阀49a使沿箭头e方向溢出的空气通过，但阻断外部的空气流入到冲程空间46a)。
[0102]
进气口46d是将外部的空气引导到冲程空间46a内部的气孔。在进气口46d安装第二止回阀49b。第二止回阀49b起到如下作用：阻断冲程空间46a内部的空气溢出到外部，且在冲程空间内部形成负压时使外部空气流入到冲程空间内部。
[0103]
在冲程空间46a的内部设置活塞47与弹簧48。活塞47是在冲程空间46a内部在箭头
d方向或其相反方向上滑动(sliding)移动的部件，且在端部具有突出缘47b。突出缘47b是卡在止挡部46b的部分。
[0104]
特别是，突出缘47b可以滑动移动的方式接触冲程空间46a的内壁面。突出缘47b与冲程空间46a的内壁面被密封以使空气不会泄漏。具有与在内燃机中活塞以和汽缸内壁面紧密接触的状态进行滑动运动的结构相同的结构。因此，在沿图4的(b)的箭头d方向按压活塞47时，冲程空间46a内部的空气被压缩并溢出排气口46c。
[0105]
同时，在活塞47的端部形成有按压倾斜面47a。按压倾斜面47a是与加压倾斜面44c相遇的平面。按压倾斜面47a是被沿箭头a方向移动的推进件44b的加压倾斜面44c按压并在箭头d方向上加压的部分。
[0106]
弹簧48是压缩螺旋弹簧，且在图4的(d)的箭头f方向上弹性支撑活塞47。活塞47由于弹簧48的作用而以卡在止挡部46b的状态等待推进件44b。
[0107]
具有所述构成的压缩空气发生器43的动作如下所示般构成。
[0108]
在垂直型风车41动作而使旋转轴41a在箭头a方向上进行轴旋转时，推进件44b以旋转轴41a为中心公转的同时接近突出到工作空间45内部的活塞47。(参照图4的(a))。
[0109]
如图4的(b)及图4的(c)所示，在推进件44b的加压倾斜面44c以与活塞47的按压倾斜面47a接触的状态继续旋转时，按压倾斜面47a被加压倾斜面44c在箭头d方向上按压。即，活塞47压缩弹簧48并被压入到冲程空间46a内部。此时，冲程空间46a内部的空气被压缩并通过第一止回阀49a排出到空气供应管40c。
[0110]
最后，在推进件44b完全通过活塞47时，活塞47由于弹簧48的作用在图4的(d)的箭头f方向上移动，并突出到工作空间45中，等待随后的推进件44b。在此过程中，第二止回阀49b被打开，且外部空气沿箭头h方向通过进气口46d填充冲程空间46a。
[0111]
随着重复所述过程，在压缩空气发生器43中产生的压缩空气通过空气供应管40c并被收集在空气罐71中并被暂时储存。空气供应管40c是连接压缩空气发生器43与空气罐71的管线。
[0112]
再次参照图2，可知空气罐71、氧化用气体供应部73、控制器33、分析部31均被设置在地面上。
[0113]
空气罐71是储存压缩空气的压力容器，且通过压入管线72与空气喷出部50连接。空气喷出部50接收已通过压入管线72的压缩空气，并向下部引导同时沿半径方向喷出。
[0114]
另外，氧化用气体供应部73具有容纳氧化用气体的密封容器，并将氧化用气体供应到空气罐71。氧化用气体以与空气混合的状态被供应到空气喷出部50。根据相应地区的污染程度或污染物质的种类，也可不使用氧化用气体。所述氧化用气体中可包含去除土壤内臭味的二氧化氯气体。
[0115]
空气喷出部50插进塔架40a周围的地面来固定，并将从空气罐接收到的空气向周围喷出。向周围喷出的空气将土壤内所包含的二价铁氧化为三价铁，从而使氧化铁吸附砷。
[0116]
如图5所示，空气喷出部50组装有多个单位多孔管51而构成。
[0117]
图5是示出图2的空气喷出部50的结构的分解立体图。
[0118]
如图所示，空气喷出部50包括多个单位多孔管51。单位多孔管51是上下端部开放且外周面呈锥形的中空管型部件。另外，在单位多孔管51的周缘部形成有空气喷出孔51f。空气喷出孔51f是使流入到单位多孔管51内部的垂直通路51b的空气沿半径方向通过的通
路。
[0119]
另外，在各单位多孔管51的上端部形成有内螺纹部51c，在下端部形成有外螺纹部51d。最下端的单位多孔管51不存在外螺纹部且下部具有尖头的结构。
[0120]
通过将上方单位多孔管的外螺纹部51d螺合到各单位多孔管的内螺纹部51c来构造一个空气喷出部50。空气喷出部50的长度可调节单位多孔管51的应用个数来改变。随着单位多孔管51的应用个数的增加，可使空气喷出部50达到更深。
[0121]
另外，空气喷出部50上端部的外径大于下端部的外径。而且，各单位多孔管的外周面的锥角是固定的。因此，空气喷出部50下部采用尖角的形态。空气喷出部50采用尖头形状，因此在施工时插进地面设置或从地下向上部拔出时更容易。
[0122]
从空气罐71通过压入管线72供应的空气在各空气喷出部50内部的垂直通路51b向下流动的同时通过空气喷出孔51f沿半径方向喷出。喷出的空气起到将周围的二价铁氧化为三价铁的作用。如上所述，三价铁吸附周围的砷。
[0123]
另一方面，浓度感知部20以插进污染地区的地下来固定的状态感知污染物质的浓度，并通过单独的通信网将感知的内容传递到外部。
[0124]
浓度感知部20具有图6所示的结构。如图6所示，浓度感知部20包括传感器内置管21、传感器23、上端盒25、发信部27、电池26。
[0125]
传感器内置管21是具有固定内径的中空管型部件，插进地下来固定，且上端部突出到地面g的上部。在传感器内置管21中具有多个贯通口21a。贯通口21a是将传感器内置管21的内部空间向外部开放的孔。传感器23是感知重金属的重金属传感器，内置于传感器内置管21中并通过贯通口21a向传感器内置管的外侧开放。
[0126]
上端盒25是固定在传感器内置管21的上端部的密封壳体，且内置有发信部27与电池26。发信部27通过信号传递线23a与各传感器23有线连接。发信部27接收传感器23感知的感知信息，且通过网络通信网无线传送到管理员终端37与分析部31。分析部31分析传感器的信息以判断重金属的浓度或种类，并将判断结果传递到控制器33。
[0127]
网络通信网包括因特网(internet)通信网，且对管理员开放。管理员可通过输入密码与口令而连接到网络通信网，并实时查看接收感知部的感知内容。管理员终端可为管理员携带的智能手机或笔记本电脑，或可为管理室内的计算机。管理员可通过管理员终端经常检查地下的污染状态。
[0128]
电池26是充电型电池，且提供传感器23与发信部27所需的电力。
[0129]
分析部31是一般的公害物质分析设备，具有与发信部27无线连接的通信模块78。从发信部27发送的无线信号经过通信模块78传递到分析部31。
[0130]
控制器33与分析部31连接，且可控制压缩空气提供部40。同时，空气供应管40c与压入管线72所包括的阀(无附图符号)的开关程度也由控制器33控制。
[0131]
臭味去除部60相对于空气喷出部50隔开配置，并起到如下作用：吸入从空气喷出部喷出的空气中的一部分进行净化处理，之后排出到大气。
[0132]
图7是用于说明图2的臭味去除部60的构成的剖面图。
[0133]
如图所示，臭味去除部60包括进气管61、密闭腔室63、臭味过滤器64、消毒剂供应部65、排气扇67。
[0134]
进气管61是下端部被阻塞的中空型管线，且插进地下来固定。进气管61内部的垂
直空间61b通过贯通狭缝61d向外侧开放。在排气扇67运行时，垂直空间61b的内部压力减小并保持比大气压低。因此，从空气喷出部50排出的空气的一部分通过土壤内的孔隙并经过贯通狭缝61d流入到垂直空间61b。
[0135]
密闭腔室63与进气管61的上端部连通结合，并提供相对于外部密闭的处理空间63a。密闭腔室63被支撑在地面g上。
[0136]
另外，在密闭腔室63的内部设置臭味过滤器64。臭味过滤器64使沿进气管61的垂直空间61b向上流动的空气通过，并去除空气中的臭味。当然，空气中的灰尘或沙子等异物也会被过滤出。
[0137]
消毒剂供应部65承担对臭味过滤器64消毒的作用。假如通过将消毒液喷洒到臭味过滤器64上，则病毒等不会栖息在臭味过滤器64上。对于消毒剂的种类，使用可杀灭病毒的一般消毒液。
[0138]
排气扇67将在处理空间63a内部通过臭味过滤器的空气排出到大气。只要可抽出空气并将其排出到大气，则可应用各种种类的排气扇。
[0139]
以上，通过具体的实施例详细说明了本发明，但是本发明并不限定于所述实施例，且可在本发明的技术思想范围内由本领域技术人员进行各种变形。