KR100422810B1 - 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난분해성 유기물로 오염된 토양을 굴착 및 수집하고, 전자빔 가속기에 의해 가속된 전자를 수집된 토양에 조사함으로써, 반응성이 높은 라디칼이 급속히 생성되게 하여 토양 내의 난분해성 유기물을 신속하게 산화시킬 수 있도록 한 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치 및 방법에 관한 것으로, 그 내부에 소정 공간이 형성되며, 그 일측에 오염된 토양을 투입하기 위한 투입구가 구비되고, 그 타측에 처리된 토양을 배출하기 위한 배출구가 구비된 본체; 상기 본체의 투입구 하부에 구비되며, 투입된 토양을 상기 투입구로부터 배출구로 이송하기 위해 동력을 제공받아 회전하는 복수의 이송롤러와, 상기 복수의 이송롤러에 외접하도록 장착되며, 상기 이송롤러의 회전에 의해 오염된 토양을 배출구 측으로 이송시키는 이송벨트 및 상기 이송벨트의 외면에 이송방향과 직교하는 방향으로 형성되어 토양의 이송이 원활하게 이루어지도록 하는 복수의 돌출부재를 구비하는 이송수단; 상기 이송수단의 상면과 대향하도록 상기 본체에 장착되며, 이송되는 토양에 전자빔을 조사하여 토양 내에 반응성이 높은 라디칼을 형성시켜 오염물질을 산화분해하는 전자빔 가속기; 및 상기 본체의 일측에 구비되며, 상기 이송수단 및 전자빔 가속기에 동력을 공급하기 위한 동력공급수단을 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치와, 오염된 토양을 굴착하여 본체의 호퍼에 투입하는 제1단계; 본체 내에 설치된 컨베이어 상에 토양을 공급하여 이송시키는 제2단계; 이송되는 오염된 토양에 가속된 전자빔을 조사하여 오염물질을 산화시키는 제3단계; 및 오염물질이 산화된 토양을 배출하는 제4단계를 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화방법을 제공하며, 오염된 토양을 현장에서 정화하는 데에 이용된다.

Description

전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치 및 방법 {PURIFICATION APPARATUS AND METHOD FOR CONTAMINATED SOIL BY ELECTRON BEAM IRRADIATION}

본 발명은 오염된 토양을 현장에서 정화하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난분해성 유기물에 의해 오염된 토양을 굴착 및 수집하고, 전자빔 가속기에 의해 가속된 전자를 수집된 토양에 조사함으로써, 반응성이 높은 라디칼이 급속히 생성되게 하여 토양 내의 난분해성 유기물을 신속하게 산화시킬 수 있도록 한 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 기존의 토양정화사업은 광산지역이나 핵폐기물처리지역에서 발생한 중금속 오염의 정화를 중심으로 이루어져왔다. 그러나, 최근에는 반도체 공장, 드라이클리닝, 도장공정 등에서 사용되는 유기염소계화합물에 의해 발생되는, 이른바 하이테크 오염이라고 불리우는 난분해성 유기화합물 오염이 중요한 문제가 되고 있다.

이러한 유기화합물에 의해 오염된 토양을 정화하기 위한 종래의 방법으로 저온 열탈착공법, 열분해공법, 토양 세척공법, 토양 증기 추출공법 등이 사용되고 있다.

상기 저온 열탈착 공법은 물리적인 분리공정으로, 유기물질을 분해하지 않고 오염된 토양을 90 내지 320℃로 가열하여 수분과 유기물질을 휘발시킨 후 이를 가스처리장치로 이송시켜 처리하며, 처리된 토양은 미생물 활성화공정을 거쳐 굴착지에 다시 매립되는데, 이는 처리물질이 휘발성 유기물에 국한되고, 토양의 수분을 제거하는데 별도의 에너지가 필요하며, 휘발시킨 유기물질을 2차 처리해야 하는 문제점이 있다.

상기 열분해 공법은 산소가 없는 혐기성 상태에서 열에 의해 유기물질을 분해시키는 화학적 탈착방법으로, 오염된 토양에 열을 가하여 가스상태의 휘발성 오염물질을 토양과 분리하고, 비휘발성의 오염물질은 토양과 함께 고형화시켜 슬래그화 하는 방법이다. 상기 열분해 공법은 복합오염된 토양에도 적용될 수 있으며, 비교적 짧은 시간 내에 오염물 제거가 이루어지는 장점을 갖으나, 가열하는 과정에서 휘발시킨 오염물질을 회수해서 처리하기 위한 시설이 필요하며, 슬래그화 된 비휘발성 물질을 매립지로 운반하여 매립해야 하는 문제점이 있다.

상기 토양 세척공법은 물, 계면활성제, 알칼리 세정제 등과 같은 적절한 세척제를 사용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 오염 유기물의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 액상으로 변화시켜 토양입자로부터 오염 유기물 및 중금속을 분리시켜 처리하는 방법으로서, 분리된 오염물과 토양세척제 및 미세토양에 대한 후처리가 필요한 문제점이 있다.

또한, 상기 증기 추출공법은 오염된 토양을 굴착하여 지상에 방치한 채로 증기 추출관망을 그 내부에 설치하고 진공을 걸어주어 오염물을 휘발시켜 추출처리하는 공법이다. 이는 침출수의 집수가 가능하고 모니터링이 용이하다는 장점이 있으나, 배출가스를 처리해야 하고, 복원에 소요되는 시간이 길며, 공정의 수행을 위해 넓은 공간이 필요한 문제점이 있다.

이 외에도 많은 종류의 토양정화방법이 있으나, 대부분의 경우 2차 처리공정을 필요로 하고, 굴착한 오염된 토양을 처리장으로 이송하기 위한 비용 및 경제적 부담이 있거나 정화후에 토양으로서의 기능을 상실한 토양을 매립해야 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오염된 토양을 굴착 및 수집하고, 수집된 토양에 전자빔 가속기에 의해 가속된 전자빔을 조사하여 토양 내에 포함된 수분으로부터 반응성이 높은 라디칼이 급속히 생성되게 함으로써, 토양 내의 난분해성 유기물을 산화시켜 오염된 토양을 신속하게 정화시킬 수 있도록 한 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 따른 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치의 일실시예 구성을 개략적으로 도시한 측면도.

도2는 본 발명에 따른 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치의 작동 상태를 도시한 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 토양 110 : 본체 프레임

110a : 배출구 111 : 호퍼

112 : 이송롤러 113 : 컨베이어

114 : 이송벨트 120 : 전자빔 가속기

130 : 파워 서플라이

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 그 내부에 소정 공간이 형성되며, 그 일측에 오염된 토양을 투입하기 위한 투입구가 구비되고, 그 타측에 처리된 토양을 배출하기 위한 배출구가 구비된 본체; 상기 본체의 투입구 하부에 구비되며, 투입된 토양을 상기 투입구로부터 배출구로 이송하기 위해 동력을 제공받아 회전하는 복수의 이송롤러와, 상기 복수의 이송롤러에 외접하도록 장착되며, 상기 이송롤러의 회전에 의해 오염된 토양을 배출구 측으로 이송시키는 이송벨트 및 상기 이송벨트의 외면에 이송방향과 직교하는 방향으로 형성되어 토양의 이송이 원활하게 이루어지도록 하는 복수의 돌출부재를 구비하는 이송수단; 상기 이송수단의 상면과 대향하도록 상기 본체에 장착되며, 이송되는 토양에 전자빔을 조사하여 토양 내에 반응성이 높은 라디칼을 형성시켜 오염물질을 산화분해하는 전자빔 가속기; 및 상기 본체의 일측에 구비되며, 상기 이송수단 및 전자빔 가속기에 동력을 공급하기 위한 동력공급수단을 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 방법은 오염된 토양을 굴착하여 본체의 호퍼에 투입하는 제1단계; 본체내에 설치된 컨베이어 상에 토양을 공급하여 이송시키는 제2단계; 이송되는 오염된 토양에 가속된 전자빔을 조사하여 오염물질을 산화시키는 제3단계; 및 오염물질이 산화된 토양을 배출하는 제4단계를 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화방법을 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치의 일 실시예 구성을 개략적으로 도시한 측면도이다.

본 실시예의 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치는 도1에 도시한 바와 같이, 그 내부에 소정 공간이 형성되며, 그 하부 일측에 배출구(110a)가 형성된 본체 프레임(110)과; 상기 본체 프레임(110)의 상부 일측에 장착되며, 그 상부에 오염된 토양을 투입하기 위한 개구부(111a)가 형성되고, 그 하부에 투입된 토양(10)을 공급하기 위한 토양공급홀(111b)이 형성된 호퍼(111)와; 상기 호퍼(111)의 토양공급홀(111b)의 하부에 장착되며, 상기 호퍼(111)로부터 공급된 토양을 이송하는 컨베이어(113)와; 상기 컨베이어(113)의 상면과 대향하도록 상기 본체 프레임(110)에 장착되며, 이송되는 토양에 전자빔을 조사하는 전자빔 가속기(120)와; 상기 컨베이어(113) 및 전자빔 가속기(120)에 동력을 공급할 수 있도록 상기 본체 프레임(110)의 일측에 장착된 파워 서플라이(130)로 구성된다.

여기서, 상기 컨베이어(113)는 상기 파워 서플라이(130)로부터 공급되는 동력에 의해 회전되는 복수의 이송롤러(112)와; 상기 복수의 이송롤러(112)에 외접하도록 장착되며, 상기 이송롤러(112)의 회전에 의해 오염된 토양을 배출구(110a) 측으로 이송시키는 이송벨트(114)와; 상기 이송벨트(114)의 외면에 이송방향과 직교하는 방향으로 형성되어 토양의 이송이 원활하게 이루어지도록 하는 복수의 돌출부재(114a)로 구성된다.

또한, 도시하지는 않았으나, 상기 이송벨트(114)의 이송방향 양측에는 이송간에 토양이 하부로 유출되는 것을 방지하기 위한 가이드 부재가 구비된다.

상기 각 구성 요소들의 상세 기능 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치의 작동 상태를 도시한 상태도이다.

본 발명의 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치는 도시한 바와 같이 트레일러(200)와 같은 운송수단에 적재되어 여러 곳에 산재된 국부적으로 오염된 장소로 이동하면서 토양을 정화할 수 있도록 구현된 것이다.

오염된 토양이 존재하는 작업장소로 이동한 후에는 오염된 토양을 굴삭기(210)로 굴착하되, 수분이 포함된 상태로 상기 호퍼(111)에 투입하며, 투입된 토양(10)은 처리용량에 따라 적절한 속도로 상기 호퍼(111)로부터 컨베이어(113)의 상부로 공급된다.

공급된 토양은 상기 이송벨트(114)의 상면에 소정 두께로 적재되어 상기 배출구(110a) 측으로 이송되며, 상기 전자빔 가속기(120)는 이송되는 토양에 가속된전자빔을 화살표(a) 방향으로 조사한다. 이에 따라, 오염된 토양의 이송간에 오염물질의 정화가 이루어지는데, 그 과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 전자빔 가속기(120)에 의해 가속된 전자는 토양에 함유된 물() 분자들과 강하게 충돌하여와 같은 반응성이 큰 라디칼 및 이온을 매우 빠른 속도로 생성하고, 생성된 라디칼들은 충분한 산소 공급 하에서 유기화합물을 짧은 시간 내에 산화시켜 분해한다. 특히, OH 라디칼(hydroxyl radical)은 산화력이 더욱 높아 불포화 탄화수소 및 방향족 화합물을 쉽게 분해하며, 할로겐족 화합물의 경우에는 할로겐 원소를 치환하여 분해가 용이한 형태의 화합물을 형성하기 때문에 오염물의 분해에 가장 중요한 요소가 되는데, OH 라디칼은 다른 산화제와는 달리 미리 생성하여 보관할 수가 없기 때문에 현장에서 직접 생성시켜야 한다.

따라서, 본 실시예의 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치는 부대설비를 탑재한 차량을 이용하여 난분해성 유기물로 오염된 지역으로 이동하면서, 오염된 토양에 전자빔가속기에 의한 다량의 OH 라디칼을 형성시켜 토양을 정화시킨다.

상기 전자빔 가속기(120)에 의해 처리된 토양은 상기 배출구(110a)를 통해 외부로 배출되며, 배출된 토양은 오염물의 분해 정도를 파악하여 잔류하는 오염물의 양이 토양환경기준치를 만족시킬 경우에는 굴착지에 그대로 매립하고, 토양환경기준치를 초과할 경우에는 자연분해가 가능한 형태로 변환되어 처리된 토양 내에 잔류하는 유기물의 분해를 촉진하기 위해 미생물 및 과산화 수소를 첨가하여 굴착지에 다시 매립한다.

한편, 전술한 실시예에서는 이동을 위해 별도의 운송수단에 적재되는 것으로 설명되었으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 자체적인 구동장치를 구비한 자주식 구조로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 전자빔 조사에 의해 생성된 산화력이 강한 OH 라디칼을 오염물 산화에 이용하므로 난분해성 유기물로 오염된 토양을 빠른 시간내에 정화할 수 있으며, 이에 따라 지하수 등의 2차 오염이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 토양이 오염된 지역으로 직접 이동하여 현장에서 오염된 토양을 처리한 후 굴착지에 다시 매립하며, 처리후에 부산물이 발생하지 않으므로, 굴착된 토양을 처리장으로 운반하기 위한 시간 및 비용과 2차 처리에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 오염된 토양을 열처리하거나 세척처리할 경우에 발생할 수 있는 유해 부산물 및 화학약품에 의한 환경파괴를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 그 내부에 소정 공간이 형성되며, 그 일측에 오염된 토양을 투입하기 위한 투입구가 구비되고, 그 타측에 처리된 토양을 배출하기 위한 배출구가 구비된 본체;

   상기 본체의 투입구 하부에 구비되며, 투입된 토양을 상기 투입구로부터 배출구로 이송하기 위해 동력을 제공받아 회전하는 복수의 이송롤러와, 상기 복수의 이송롤러에 외접하도록 장착되며, 상기 이송롤러의 회전에 의해 오염된 토양을 배출구 측으로 이송시키는 이송벨트 및 상기 이송벨트의 외면에 이송방향과 직교하는 방향으로 형성되어 토양의 이송이 원활하게 이루어지도록 하는 복수의 돌출부재를 구비하는 이송수단;

   상기 이송수단의 상면과 대향하도록 상기 본체에 장착되며, 이송되는 토양에 전자빔을 조사하여 토양 내에 반응성이 높은 라디칼을 형성시켜 오염물질을 산화분해하는 전자빔 가속기; 및

   상기 본체의 일측에 구비되며, 상기 이송수단 및 전자빔 가속기에 동력을 공급하기 위한 동력공급수단

   을 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 이송벨트의 이송방향 양측에 길이방향으로 구비되며, 이송간에 토양이 하부로 유출되는 것을 방지하기 위한 가이드 부재를 더 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 본체의 투입구에 장착된 호퍼를 더 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치.
5. 제1항, 제2항 및 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 본체의 하부에 구비되어 자주식으로 이동할 수 있도록 하기 위한 운송수단을 더 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화장치.
6. 오염된 토양을 굴착하여 본체의 호퍼에 투입하는 제1단계;

   본체 내에 설치된 컨베이어 상에 토양을 공급하여 이송시키는 제2단계;

   이송되는 오염된 토양에 가속된 전자빔을 조사하여 오염물질을 산화시키는 제3단계; 및

   오염물질이 산화된 토양을 배출하는 제4단계

   를 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양 정화방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 4단계를 통해 배출된 토양에 잔류하는 오염물의 양을 파악하는 제5단계와;

   토양에 잔류하는 오염물의 양이 토양환경기준치를 만족시키면 배출된 토양을 굴착지에 그대로 매립하고, 토양환경기준치를 초과할 경우에는 변환된 유기물의 분해를 촉진하기 위해 미생물 및 과산화 수소를 첨가하여 굴착지에 매립하는 제6단계

   를 포함하는 전자빔 조사에 의한 오염토양의 정화방법.