KR100479121B1

KR100479121B1 - 오염토양 개량방법

Info

Publication number: KR100479121B1
Application number: KR10-2002-0065299A
Authority: KR
Inventors: 엔도가즈히사; 사쿠마미츠요시; 김형구
Original assignee: 김형구; 후지기소고교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2005-03-25
Also published as: JP3809579B2; JP2003311251A; KR20030083552A; KR200302229Y1

Abstract

본 발명은, 간단한 방법으로, 또한 염가로 오염토양을 개량할 수 있고, 슬러리 상태의 탄화 흡착제로 치환하는 것에 의해, 유해물질을 흡착시켜 토양과 수질의 정화를 도모하는 오염토양 개량방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 지표로부터 오염토양(20)에 이르는 구멍(2)을 땅속에 뚫고, 여기에서 물(15)과 공기(16) 및 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 분사하는 분사노즐(18a, 18b)을 선단측에 설치한 분사관(3)을 땅속에 삽입하고, 분사관(3)을 회전시키면서 끌어올려, 분사노즐(18a)로부터 물(15)과 공기(16)를 분사하여 토양을 교반시키고, 슬러리 상태가 된 오염토양(20A)을 상기 구멍(2)과 분사관(3)의 사이로부터 지상으로 배출하는 동시에, 아래쪽에 설치된 분사노즐(18b)로부터 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 분사하여, 배출한 토양의 공간부에 슬러리 상태의 탄화 흡착제(17)를 매설할 수 있게 된다.

Description

오염토양 개량방법{Method for improving polluted soil}

본 발명은 오염토양 개량방법에 관한 것이다.

근년, 공장지대나 주유소, 클리닝 공장 등의 공터에 빌딩이나 아파트 등을 건설하는 경우, 공터에 정밀부품의 세정 등에 이용되었던 트리클로로에틸렌이나 테트라클로로에틸렌, 벤젠 등의 발암성 물질이, 적정하게 폐기되지 못하고 지하로 침투하여 토양이나 지하수가 오염되고 있는 것이 표면화되어 오고 있다.

이와 같이 트리클로로에틸렌 등의 화학물질에 의해 토양이 오염되어 있는 장소는 일본 전국에서 44만개소 이상이나 있다고 하며, 이들 공터를 재이용할 경우에, 오염된 토양을 정화할 필요가 있다. 이 토양 정화방법으로서는, 오염토양을 파내어, 이것을 소각하고, 함유되어 있는 오염물질을 제거하고 난 다음 매립하는 방법이나, 시멘트 슬러리를 고압분사 교반 치환공법에 의해, 오염토양을 고화시킨 시멘트로 치환하는 방법이 채택되고 있다.

그렇지만, 오염토양을 파내어 소각하고 난 다음 매립하는 방법은, 건물에 근접한 장소에서는 채용할 수 없고, 또 작업도 대규모가 되므로 처리비용이 높아지는 문제가 있다. 또 시멘트 슬러리의 고압분사 교반 치환공법으로는, 땅 속에 고화된 대량의 시멘트 층이 매설된 상태가 되므로, 지하수가 시멘트성분에 의해 오염되고, 지하수맥을 차단하거나 지반침하 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제를 개선하여, 용이한 방법으로, 또한 염가로 오염토양을 개량할 수 있고, 슬러리 상태의 탄화 흡착제로 치환하는 것에 의해, 유해물질을 흡착시켜 토양이나 수질의 정화를 도모하는 동시에, 땅 속으로부터 배출된 오염토양의 정화를 행하는 오염토양 개량방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 오염토양 개량방법은, 지표로부터 오염토양에 이르는 구멍을 땅 속에 뚫고, 이곳으로부터 물과 공기 및 치환 매설물질을 분사하는 분사 노즐을 선단측에 설치한 다중관 구조의 분사관을 땅 속에 삽입하고, 분사관을 회전시키면서 끌어올리고, 분사 노즐로부터 물과 공기를 분사하여 토양을 교반시키고, 슬러리 상태가 된 토양을 상기 구멍과 분사관과의 사이로부터 지상으로 배출하는 동시에, 상기 물과 공기의 분사 노즐보다 아래쪽에 설치된 분사 노즐로부터 치환 매설물질로서 슬러리 상태의 탄화 흡착제를 분사하여, 배출된 토양의 공간부에 슬러리 상태의 탄화 흡착제를 매설하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 오염토양 개량방법은, 슬러리 상태의 탄화 흡착제로서, 죽탄 또는 목탄 혹은 활성탄 등의 탄화 흡착제 미분을 물에 혼화한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다. 청구항 3에 기재된 오염토양 개량방법은, 슬러리 상태의 탄화 흡착제와, 또한 치환 매설물질로서 시멘트 밀크 또는 슬러리 상태의 토양을 번갈아 분사하여, 탄화물 층을 층상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 청구항 4에 기재된 오염토양 개량방법은, 지상에 배출된 슬러리 상태의 토양을 탱크 내로 보내고, 여기에서 공기를 분사하여 에어 버블링을 행하고, 토양에 포함된 오염가스를 대기 중으로 방출하여 제거하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 청구항 5에 기재된 오염토양 개량방법은, 청구항 4에 있어서 에어 버블링을 행하는 탱크가, 슬러리 상태의 토양을 탱크 내로 흡인하는 진공 펌프와 공기 분사장치를 구비한 배큠 차에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 청구항 6에 기재된 오염토양 개량방법은, 청구항 4에 있어서 에어 버블링에 의해 토양에 포함된 오염가스를 방출하여 제거한 슬러리 상태의 토양을, 망 스크린에 통과시켜, 고형물을 제거하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(발명의 실시형태)

이하 본 발명의 일 실시형태를 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 미리 지질조사를 행하여 오염되어 있는 토양의 범위를 조사한다. 이 조사결과에 근거하여, 대상지점에 도 1에 도시된 바와 같이 플랜트(1)를 설치하고, 보링을 행하여 지표로부터 구멍(2)을 뚫는다. 다음에, 라후터 크레인으로 분사관(3)을 걸어 내려 구멍(2) 내로 삽입하고, 분사관(3)의 상부를 회전머신(4)에 지지시킨다.

플랜트(1)는, 죽탄분(6)을 보관하는 사일로(7)와, 슬러리 플랜트(8)와, 이것에 인접하는 수조(9)와, 이 내부에 설치된 수중 펌프(10)와, 고압 펌프(11), 에어 컴프레서(12), 및 이들을 구동시키는 발전기(13)로 구성되어 있다.

상기 분사관(3)은 이중관 구조로 형성되고, 선단측에 물(15)과 공기(16)를 동시에 분사하는 분사노즐(18a)과, 이 하부에 치환 매설물질이 되는 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 분사하는 분사노즐(18b)가 형성되어 있다. 또 이중관 구조의 분사관(3)은, 상부에 스위블(19; swivel)을 통하여 플랜트(1)의 고압펌프(11)와 에어 컴프레서(12)에 접속되어 있다.

상기 장치에 의해 오염토양을 개량하는 방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 우선 플랜트(1)의 사일로(7)에 죽탄분(6)을 투입하고, 수조(9)에 물(15)을 공급한다. 다음에 물(15)을 수중펌프(10)로 슬러리 플랜트(8)로 보내는 동시에, 사일로(7)로부터 죽탄분(6)을 보내어, 여기에서 죽탄분(6)과 물(15)을 교반 혼합하여 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 제조한다.

여기에서 제조된 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 고압펌프(11)로 이중관으로 구성된 분사관(3)의 상부로부터 공급하는 동시에, 에어 컴프레서(12)로부터의 공기(16)와, 고압펌프(11)로부터의 물(15)을 분사관(3)에 공급한다. 분사관(3)은 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 머신(4)으로 회전시키면서 끌어올리게 된다. 이 상태에서, 분사관(3)은 회전되면서 상부의 분사노즐(18a)로부터 물(15)과 공기(16)가 고압으로 분사되어 오염토양(20)을 교반시켜서, 이것을 슬러리 상태로 만든다. 슬러리 상태의 오염토양(20A)은 구멍(2)과 분사관(3)의 사이를 통해 지표에 배출된다. 이 때, 분사노즐(18a)로부터 예를 들면 압력 400㎏으로 매분 7톤의 물(15)을 분사한다. 이 물(15)과 공기(16)를 분사노즐(18a)을 회전시키면서 고압 분사시키면 직경 2m 정도의 범위까지 교반된다.

한편, 분사관(3)의 선단의 분사노즐(18b)로부터 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 분사하면, 슬러리 상태의 오염토양(20A)을 대신하여 슬러리 상태의 죽탄분(17)이 충전되어 간다. 이 경우, 슬러리 상태의 죽탄분(17)은 예를 들면, 압력 70 ∼ 200㎏으로 매분 180리터의 죽탄분(6)을 분사한다.

이와 같이 물(15)과 공기(16)를 고압으로 분사하여 오염토양(20)을 교반시켜 가며 그 아래쪽에서 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 분사해 치환시키면서 도 3에 도시된 바와 같이 분사관(3)을 끌어올린다. 이 경우, 분사관(3)의 회전속도는 1분간에 6회 정도이고, 끌어올리는 속도는 1분간에 2.5㎝ 정도가 바람직하다. 그 결과, 땅속의 오염토양(20)은, 슬러리 상태의 오염토양(20A)이 되어 외부로 배출되고, 배출된 부분은 슬러리 상태의 죽탄분(17)에 치환되어 토양이 개량된다.

죽탄분(6)은, 트리클로로에틸렌 등의 화학물질을 흡착하는 능력이 우수해, 이것이 땅속에 존재하면, 땅속에 잔류하는 화학물질을 흡착하여 토양을 정화시킬 수가 있다. 또한 지하수가 죽탄분(6)을 통과하면, 여기에서 각종 물질이 흡착되어, 지하수를 정화시키는 작용도 있어, 종래의 시멘트 슬러리를 고화시킨 것과 같이 지하수의 오염이 없다. 더욱이 죽탄분(6)은 투수성이 우수하므로 지하수맥을 차단할 우려가 없으며, 또 시멘트에 비해 가격도 싸 시공비용을 싸게 할 수 있다.

또한 구멍(2)으로부터 배출된 슬러리 상태의 오염토양(20A)은 배큠차(22)에 의해 처리시설로 운반되어, 여기서 유해물질을 제거하여 재이용한다. 또 슬러리 상태의 오염토양(20A)은 교반 과정에서, 분사한 슬러리 상태의 죽탄분(17)이 일부 혼합되므로, 배출된 슬러리 상태의 오염토양(20A)에는 죽탄분(6)이 포함되어 있어, 이 흡착작용에 의해, 후처리도 용이하게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸 것으로, 분사관(3)을 끌어올리면서 오염토양(20)을 교반하는 과정으로, 분사노즐(18b)로부터 슬러리 상태의 죽탄분(17)과 시멘트 슬러리(23)를 번갈아 분사하여, 슬러리 상태의 죽탄분(17)을 층상으로 형성한 것이다. 이것은 시멘트 슬러리(23)가 고화되어 지반강도가 증가되는 동시에, 투수성이 있는 슬러리 상태의 죽탄분(17)이 층상으로 형성된 것이므로, 지하 수맥을 차단하지 않는다. 또 이 경우, 시멘트 슬러리(23) 대신으로 슬러리 상태의 토양을 분사해도 좋다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태를 나타낸 것으로, 배큠차(22)의 탱크(24) 내에 공기 분사장치(25)를 설치하고, 이 탱크(24)의 저부에 진공펌프(26)을 접속하고, 이 배기측에 활성탄(28)을 설치한 것이다. 이 장치로는, 진공펌프(26)에 의해 탱크(24)의 저부로부터 흡인하면, 탱크(24) 내가 감압상태로 되고, 여기에 접속한 호스(27)로부터, 지표로 배출된 슬러리 상태의 오염토양(20A)를 흡인하여, 탱크(24) 내로 인도한다.

여기에서 공기 분출장치(25)로부터 공기를 분사하고, 흡인한 슬러리 상태의 오염토양(20A)을 에어 버블링(폭기)하면, 슬러리 상태의 오염토양(20A)에 포함되어 있는 휘발성 트리클로로에틸렌 등의 화학물질이 방출된다. 또한 방출된 가스상태의 화학물질은, 활성탄(28)에 흡착 제거되어, 무해화 되어서 대기 중에 방출된다.

따라서 이 배큠차(22)를 현장에 가져가서, 배출된 슬러리 상태의 오염토양(20A)을 그 자리에서 정화 처리할 수가 있다. 이 경우, 정화한 슬러리 상태의 토양을 슬러리 상태의 죽탄분(17)에 혼합하여 분사노즐(18b)로부터 분사해서 땅속에 묻어 재이용 할 수가 있다. 또 트리클로로에틸렌과 테트라클로로에틸렌을 포함한 슬러리 상태의 오염토양을 20㎥, 폭기 공기량 5t/분 으로 에어 버블링을 행하고, 그 감소 상태를 측정한 결과 도 6에 도시된 바와 같이 30분에, 트리클로로에틸린은 230분의 1, 테트라클로로에틸렌은 125분의 1로 급격히 감소되어 갔다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태를 도시한 것으로, 설치형의 에어 버블링을 행하는 탱크(24)와 망 스크린(31)을 병설한 것이다. 이 탱크(24)의 내부에는 공기 분출장치(25)와 수중 믹서(29)가 설치되어, 지상에 배출된 슬러리 상태의 오염토양(20A)을 탱크(24)의 상부로부터 투입하고, 여기에서 에어 버블링을 행하는 동시에, 수중 믹서(29)로 교반함에 의해, 더욱 효율적으로 휘발성 화학물질이 제거된다.

에어 버블링된 슬러리 상태의 오염토양(20A)은, 이송펌프(30)에 의해 인접한 망 스크린(31)으로 보내져, 여기에서 고형물이 제거되고 매끄러운 슬러리 상태가 되어 탱크(24) 내로 유입되고, 여기에서 번갈아 설치된 방해판(32)을 통과함으로써 보다 매끄러운 슬러리 상태가 되도록 할 수 있다.

또 상기 설명에서는 탄화 흡착제로서, 죽탄을 이용했을 경우에 관하여 설명하였지만, 목탄 또는 활성탄 등을 사용해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 청구항 1에 기재된 오염토양 개량방법에 의하면, 분사관을 회전시키면서 끌어올리고, 분사노즐로부터 물과 공기를 분사하여 토양을 교반하고, 슬러리 상태가 된 토양을 상기 구멍과 분사관의 사이로부터 지상으로 배출하는 동시에, 상기 물과 공기의 분사노즐보다 아래쪽에 설치된 분사노즐로부터 치환 매설물질로서 슬러리 상태의 탄화 흡착제를 분사하고, 배출된 토양의 공간부에 슬러리 상태의 탄화 흡착제를 매설하는 간단한 방법으로, 또한 염가로 오염토양을 개량할 수가 있고, 슬러리 상태의 탄화 흡착제로 치환함에 의해, 유해 물질을 흡착시켜 토양과 수질의 정화를 도모하는 동시에, 투수성에 의해 지하수맥의 차단도 방지할 수가 있다.

또 청구항 2에 기재된 오염토양 개량방법에 의하면, 슬러리 상태의 탄화 흡착제로서 죽탄 또는 목탄 혹은 활성탄 등의 탄화 흡착제 미분을 물에 혼화한 것을 사용하므로, 염가이고 흡착성과 투수성이 우수하다. 또 청구항 3에 기재된 오염토양 개량방법에 의하면, 슬러리 상태의 탄화 흡착제와, 또한 치환 매설물질로서 시멘트 밀크 또는 슬러리 상태의 토양을 번갈아 분사하여, 탄화물 층을 충상으로 형성하므로, 지하수맥을 차단하지 않고, 지반 강도를 향상시킬 수가 있다.

또 청구항 4에 기재된 오염토양 개량방법의 의하면, 지상에 배출된 슬러리 상태의 토양을, 탱크로 보내어, 여기에서 공기를 분사해 에어 버블링을 행하고, 토양에 포함된 휘발성 오염가스를 효율적으로 대기 중에 방출시켜 정화하여, 토양을 재이용 할 수가 있다.

또 청구항 5에 기재된 오염토양 개량방법에 의하면, 에어 버블링을 행하는 탱크가. 슬러리 상태의 토양을 탱크 내로 흡인하는 진공펌프와 공기 분사장치가 배큠차에 설치되어 있으므로, 배큠차를 현장에 가져가, 휘발성 화학물질을 현장에서 제거할 수가 있다. 또 청구항 6에 기재된 오염토양 개량방법에 의하면, 에어 버블링에 의해 토양에 포함되어 있는 오염가스를 방출시켜 제거된 슬러리 상태의 토양을 망 스크린에 통과시켜 고형물을 제거하므로, 토양을 더욱 매끄러운 슬러리 상태로 만들어, 쉽게 재이용할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의해 오염토양을 개량하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1의 장치에 의해 오염토양을 개량하는 방법을 공정에 따라 나타내는 블록도이다.

도 3은 도 1의 상태로부터 분사관을 끌어올리면서 토양을 치환하고 있는 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 의해 슬러리 상태의 죽탄분과 시멘트 슬러리를 층상으로 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의해 탱크에 공기 분출장치를 설치한 배큠차를 나타내는 측면도이다.

도 6은 에어 버블링에 의한 트리클로로에틸렌과 테트라클로로에틸렌의 감소상태를 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 의해 공기 분출장치를 설치한 탱크와, 이것에 병설된 망 스크린을 나타내는 단면도이다.

(부호의 설명)

1 : 플랜트 2 : 구멍

3 : 분사관 4 : 회전 머신

6 : 죽탄분 7 : 사일로

8 : 슬러리 플랜트 9 : 수조

10 : 수중펌프 11 : 고압펌프

12 : 에어 컴프레서 13 : 발전기

15 : 물 16 : 공기

17 : 슬러리 상태의 죽탄분 18a, 18b : 분사노즐

20 : 오염토양 20A : 슬러리 상태의 오염토양

22 : 배큠차 23 : 시멘트 슬러리

24 : 탱크 26 : 진공펌프

27 : 호스 28 : 활성탄

29 : 수중믹서 30 : 이송펌프

31 : 망 스크린 32 : 방해판

Claims

지표로부터 오염토양에 이르는 구멍을 땅 속에 뚫고, 이곳으로부터 물과 공기 및 치환 매설물질을 분사하는 분사 노즐을 선단측에 설치한 다중관 구조의 분사관을 땅 속에 삽입하고, 분사관을 회전시키면서 끌어올리고, 분사 노즐로부터 물과 공기를 분사하여 토양을 교반시키고, 슬러리 상태가 된 토양을 상기 구멍과 분사관과의 사이로부터 지상으로 배출하는 동시에, 상기 물과 공기의 분사 노즐보다 아래쪽에 설치된 분사 노즐로부터 치환 매설물질로서 슬러리 상태의 탄화 흡착제를 분사하여, 배출된 토양의 공간부에 슬러리 상태의 탄화 흡착제를 매설하고, 지상에 배출된 슬러리 상태의 토양은 탱크 내로 보내어, 여기에서 공기를 분사해서 에어 버블링을 행하여, 토양에 포함된 오염가스를 대기 중으로 방출하여 제거하는 것을 특징으로 하는 오염토양 개량방법.
제 1 항에 있어서, 슬러리 상태의 탄화 흡착제로서, 죽탄 또는 목탄 혹은 활성탄 등의 탄화 흡착제 미분을 물에 혼화한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 오염토양 개량방법.
제 1 항에 있어서, 슬러리 상태의 탄화 흡착제와, 또한 치환 매설물질로서 시멘트 밀크 또는 슬러리 상태의 토양을 번갈아 분사하여, 탄화물 층을 층상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 오염토양 개량방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 에어 버블링을 행하는 탱크가, 슬러리 상태의 토양을 탱크 내로 흡인하는 진공 펌프와 공기 분사장치를 구비한 배큠 차에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 오염토양 개량방법.
제 1 항에 있어서, 에어 버블링에 의해 토양에 포함된 오염가스를 방출하여 제거한 슬러리 상태의 토양을, 망 스크린에 통과시켜, 고형물을 제거하는 것을 특징으로 하는 오염토양 개량방법.