KR100540516B1 - Method and apparatus for treating of dredging sediment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 준설 퇴적물의 처리 장치와, 그러한 장치를 이용하여 준설 퇴적물을 처리하는 방법에 관한 것으로서, 준설 퇴적물에 함유된 성분을 입자 크기 및 비중별로 분리하여, 입자 및 비중이 큰 골재 성분은 외부로 배출시키고, 입자 및 비중이 작은 토사 성분은 후속 처리 시설로 수송하기 위한 하이드로싸이클론(hydrocyclone) 장치; 상기 하이드로싸이클론으로부터 수송된 입자 및 비중이 작은 토사 성분에 응집제를 투입하여, 응집 반응에 의해 침전된 상기 토사 성분과 토사 성분 중에 함유된 오염 성분은 외부로 배출시키고, 상청액은 후속 처리 시설로 수송하기 위한 응집·침전조; 및 상기 응집·침전조로부터 수송된 상청액에 가압수를 투입하여, 부유하는 물질은 상기 응집·침전조 또는 상기 응집·침전조로부터 상청액이 수송되는 관으로 반송하여 재처리하고, 부유하지 않고 침전되어 있는 물질은 외부로 배출하기 위한 부상조;를 포함하는 준설 퇴적물의 처리 장치와, 이러한 장치를 이용하여 준설 퇴적물에 함유된 재활용 가능한 골재 성분과 토사 성분을 분리해내는 준설 퇴적물의 처리 방법을 제공한다.The present invention relates to a treatment apparatus for dredged sediment and a method for treating dredged sediment using such an apparatus, wherein the components contained in the dredged sediment are separated by particle size and specific gravity, and the aggregate component having a large particle and specific gravity is transferred to the outside. A hydrocyclone apparatus for evacuating and transporting the particulate and low specific gravity soil components to a subsequent treatment facility; A flocculant is added to the particles transported from the hydrocyclone and a small specific gravity soil component, and the soil component precipitated by the flocculation reaction and the pollutant contained in the soil component are discharged to the outside, and the supernatant is transported to a subsequent treatment facility. Flocculation and sedimentation tank to be used; And pressurized water is added to the supernatant liquid transported from the flocculation / sedimentation tank, and the suspended solids are returned to the tube to which the supernatant liquid is transported from the flocculation / sedimentation tank or the flocculation / sedimentation tank for reprocessing. Provides a treatment device for dredged sediment, including a flotation for discharge to the outside, and a method for treating dredged sediment to separate the recyclable aggregate and soil components contained in the dredged sediment using such a device.
준설 퇴적물, 하이드로싸이클론, 응집·침전조, 부상조, 응집제Dredged sediment, hydrocyclone, flocculation and sedimentation tank, flotation tank, flocculant
Description
도1은 본 발명에 따른 준설 퇴적물의 처리 장치를 도시한 도면.1 is a view showing an apparatus for treating dredged sediment according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101: 시료 탱크 102: 교반 장치101: sample tank 102: stirring device
103: 인버터 104: 회전형 원심 펌프103: inverter 104: rotary centrifugal pump
105, 114: 압력 게이지 106: 하이드로싸이클론105, 114: pressure gauge 106: hydrocyclone
107: 하이드로싸이클론 하부 배출구107: hydrocyclone bottom outlet
108: 응집·침전조 109: 응집·침전조 하부 배출구108: flocculation and sedimentation tank 109: flocculation and sedimentation tank lower outlet
110: 가압 장치 111: 반응조110: pressurization device 111: reactor
112: 부상조 113: 부상조 하부 배출구112: flotation 113: flotation lower outlet
115: 컴프레서 116: 밸브115: compressor 116: valve
본 발명은 하천 및 호수의 바닥에 퇴적된 퇴적물을 준설할 경우에 대량으로 발생되는 준설 퇴적물을 적절하게 처리하는 장치와, 그러한 장치를 이용하여 준설 퇴적물에 함유된 재활용 가능한 골재 성분과 토사 성분을 분리해내는 준설 퇴적물의 처리 방법에 관한 것이다.The present invention provides a device for properly treating dredged sediments generated in large quantities when dredging sediment deposited on the bottom of rivers and lakes, and separating the recyclable aggregate and soil components contained in dredged sediment using such a device. Pulling out relates to a method of treating dredged sediments.
국내의 주요 상수원으로 이용되는 하천 및 호수는 그 수질 오염의 정도가 점차 심화되고 있으며, 강우에 따른 토사의 유출로 인하여 퇴적물의 양은 계속해서 증가되고 있다. 이러한 퇴적물은 호수의 저수량 감소 및 하천의 통수 능력 저하에 따른 범람과 함께 하천의 수질을 악화시키는 주요 원인으로 작용한다. 국내에서는 1760년대부터 이러한 하천의 범람을 방지하고, 홍수의 통제, 하천의 정비, 건설용 골재의 채취, 댐의 유지 용수 확보, 수로 또는 항로의 유지 등을 위해 청계천 준설을 시작으로, 간척 사업 등의 주로 토목 공사와 관련된 노력을 계속하여 왔다. 그러나, 국내의 댐과 하천의 대부분이 퇴적물로 인한 문제점을 내포하고 있기 때문에, 장기적인 측면에서 토목 공사와 관련된 노력만으로는 한계가 있으며, 직접적인 준설 사업을 통해 채취한 준설 퇴적물의 효과적인 처리 방안이 요구되고 있다.Rivers and lakes used as major water sources in Korea are gradually increasing in water pollution levels, and the amount of sediment is continuously increasing due to the outflow of soil due to rainfall. These sediments act as a major cause of deterioration of the water quality along with the flooding caused by the decrease of the lake's water supply and the deterioration of the river's water capacity. In Korea, from the 1760's, such rivers were prevented from flooding, flood control, river maintenance, collection of construction aggregates, dam water maintenance, and waterway or route dredging were started. Has continued to work primarily on civil engineering. However, since most of the dams and rivers in Korea contain problems due to sediment, in the long term, efforts related to civil works are limited, and effective treatment methods for dredged sediments collected through direct dredging projects are required. .
종래에는, 골재 성분과 토사 성분을 함유하고 있는 준설 퇴적물에 기계적 및 물리적인 처리를 행하여 건설용 재료로서 재활용 가능한 모래와 자갈 등의 골재 성분 만을 취하고, 오염 성분을 다량 함유하는 토사 성분은 매립하거나 해양 투기하는 등의 방법으로 준설 퇴적물을 처리하여 왔다. 구체적으로는, 원심 탈수기(한국 특허공개 제 01-107844호), 하이드로싸이클론(hydrocyclone)(한국 특허공개 제03- 5769호), 또는 용존 공기 부상 장치(dissolved air flotation, DAF)(한국 특허공개 제 03-46013호) 등의 기계적인 장치를 사용하여, 준설 퇴적물에 함유된 모래, 자갈 등과 같이 입경이 0.83㎜ 이상이고 비중이 무거운 입자 만을 분리해내어 취하고, 실트, 점토 등의 입경과 비중이 작은 물질을 단순히 탈수 처리하여 육상에 매립하거나 해양에 투기하여 왔다. 그러나, 일반적으로 퇴적물 내의 오염원은 모래와 같이 입자가 큰 물질보다는 수 마이크로미터(㎛) 크기의 실트와 점토 등에 강하게 흡착되어 존재하기 때문에, 육상 매립 및 해양 투기로 이들을 처리하는 방법은 매립지의 수명 단축 및 육상과 해양의 2차 오염을 야기시킬 위험이 크다. 따라서, 준설 퇴적물에 대한 오염 성분의 안정화 처리, 유효 자원의 적절한 분리 기술 및 이러한 유효 자원을 재활용하는 기술의 개발이 요구된다.Conventionally, dredged sediments containing aggregate and soil components are mechanically and physically treated to take only aggregate components, such as sand and gravel, which can be recycled as construction materials, and soil components containing a large amount of pollutants are landfilled or marine Dredging sediments have been treated by means of dumping. Specifically, centrifugal dehydrator (Korean Patent Publication No. 01-107844), hydrocyclone (Korean Patent Publication No. 03-5769), or dissolved air flotation (DAF) (Korean Patent Publication) No. 03-46013) is used to separate only particles having a particle size of 0.83 mm or more and heavy specific gravity, such as sand and gravel contained in dredged sediment, and the particle size and specific gravity of silt, clay, etc. Small materials have simply been dehydrated and landfilled or dumped at sea. In general, however, since pollutants in sediments are strongly adsorbed by silt and clay of several micrometers (μm) in size rather than large particles such as sand, the method of treating them with landfill and ocean dumping reduces the life of landfills. And the risk of causing secondary pollution of land and sea. Therefore, there is a need for development of stabilization treatment of contaminants on dredged sediment, proper separation of effective resources, and recycling of such effective resources.
본 발명의 목적은, 준설 퇴적물에 함유된 재활용 가능한 성분들을 적절하게 처리하는 장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus for properly treating the recyclable components contained in dredged sediments.
본 발명의 또다른 목적은, 상기 기계 장치를 이용하여 준설 퇴적물에 함유된 모래와 자갈 등의 골재 성분을 분리할 뿐만 아니라, 나머지 다량의 오염 성분을 함유하고 있는 토사 성분을 재활용 가능하도록 화학적으로 안정화 처리하고 분리하는 준설 퇴적물의 처리 방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention, by using the above mechanical device to separate the aggregate components such as sand and gravel contained in the dredged sediment, as well as chemically stabilized to recycle the soil components containing the remaining large amount of contaminated components It is to provide a method of treating dredged sediment to be treated and separated.
본 발명에서는 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 준설 퇴적물을 먼저 입자의 크기 및 비중에 따라 분리함으로써 재활용 가능한 골재 성분을 취한 후, 오염 성분을 함유하는 토사 성분을 화학 처리하여 응집·침전시킴으로써 재활용 가능한 토사 성분을 수득하고, 응집·침전되지 않은 성분은 가압수 처리함으로써 재활용 가능한 토사 성분을 더 수득할 수 있다는 것에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.In the present invention, as a result of intensive studies to achieve the above technical problem, after taking the recyclable aggregate component by separating the dredged sediment first according to the size and specific gravity of the particles, the soil component containing contaminated components is chemically treated. The present invention has been completed in view of the fact that a reclaimed earth and sand component can be obtained by coagulation and sedimentation, and a reclaimable soil and sand component can be further obtained by treatment with pressurized water.
본 발명은, 준설 퇴적물을 하이드로싸이클론에 투입하여 상기 준설 퇴적물에 함유된 성분을 입자 크기 및 비중별로 분리함으로써, 입자 및 비중이 큰 골재 성분은 외부로 배출시키고, 입자 및 비중이 작은 토사 성분은 응집·침전조로 수송하는 단계; 상기 하이드로싸이클론으로부터 수송된 입자 및 비중이 작은 토사 성분에 응집제를 투입하여, 응집 반응에 의해 침전된 상기 토사 성분과 토사 성분 중에 함유된 오염 성분은 외부로 배출시키고, 상청액은 부상조로 수송하는 단계; 및 상기 응집·침전조로부터 수송된 상청액 중에 함유된 잔여 토사 성분에 가압수를 투입하여, 부유하는 물질은 상기 응집·침전조로 반송하여 재처리하고, 부유하지 않고 침전되어 있는 물질은 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 준설 퇴적물의 처리 방법에 관한 것이다.The present invention, by putting the dredged sediment in a hydrocyclone to separate the components contained in the dredged sediment by particle size and specific gravity, the aggregate component having a large particle and specific gravity is discharged to the outside, Transporting to a flocculation tank; A coagulant is added to the particles transported from the hydrocyclone and a small specific gravity soil component, and the soil component precipitated by the flocculation reaction and the soil component contained in the soil component are discharged to the outside, and the supernatant is transported to the flotation tank. ; And pressurized water is added to the residual soil component contained in the supernatant liquid transported from the flocculation / sedimentation tank, and the suspended solids are returned to the flocculation / sedimentation tank for reprocessing, and the suspended solids are discharged to the outside. It relates to a method for treating dredged sediment, comprising a.
본 발명의 준설 퇴적물의 처리 방법에 따라, 상기 준설 퇴적물을 하이드로싸이클론에 투입하기 이전에는 교반 장치를 갖춘 시료 탱크에서 상기 준설 퇴적물을 균일하게 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 응집·침전조에서 하이드로싸 이클론으로부터 수송된 입자 및 비중이 작은 토사 성분에 투입하는 응집제로서는 황산알루미늄, 수산화칼슘(소석회), 염화알루미늄, 황산철(Ⅱ), 염화철(Ⅱ)로 이루어진 무기 전해질 군에서 적어도 1종을 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 준설 퇴적물을 적절하게 처리하기 위해서는, 먼저 상기 준설 퇴적물에 함유된 성분을 입자 크기 및 비중별로 분리하기 위한 상기 하이드로싸이클론 내부의 압력 조건을 1.5㎏/㎠로 설정하는 것이 바람직하고, 상기 하이드로싸이클론으로부터 응집·침전조로 수송된 입자 및 비중이 작은 토사 성분에 응집제로서 황산알루미늄을 40㎎/ℓ의 농도로 투입하는 것이 바람직하며, 상기 응집·침전조로부터 부상조로 수송된 상청액에 가압수를 부상조 내에 존재하는 전체 양에 대해 30%의 비율로 투입하는 것이 바람직하다.According to the treatment method of the dredged sediment of the present invention, before the dredged sediment is added to the hydrocyclone, the method may further comprise the step of uniformly mixing the dredged sediment in the sample tank with a stirring device, the flocculation sedimentation tank At least one of the inorganic electrolyte group consisting of aluminum sulfate, calcium hydroxide (calcinized lime), aluminum chloride, iron (II) sulfate and iron (II) chloride is used as a flocculant to be transported from the hydrocyclone and the small-soil soil component. Can be selected and used. In addition, in order to properly treat the dredged sediment according to the present invention, it is preferable to first set the pressure conditions inside the hydrocyclone to 1.5kg / ㎠ to separate the components contained in the dredged sediment by particle size and specific gravity In addition, it is preferable to add aluminum sulfate at a concentration of 40 mg / L as a flocculant to the particles transported from the hydrocyclone to the flocculation and sedimentation tank and the small specific gravity soil component, and to the supernatant liquid transported from the flocculation and precipitation tank to the flotation tank. Pressurized water is preferably introduced at a rate of 30% relative to the total amount present in the flotation bath.
또한 본 발명은, 준설 퇴적물에 함유된 성분을 입자 크기 및 비중별로 분리하여, 입자 및 비중이 큰 골재 성분은 외부로 배출시키고, 입자 및 비중이 작은 토사 성분은 후속 처리 시설로 수송하기 위한 하이드로싸이클론(hydrocyclone); 상기 하이드로싸이클론으로부터 수송된 입자 및 비중이 작은 토사 성분에 응집제를 투입하여, 응집 반응에 의해 침전된 상기 토사 성분과 토사 성분 중에 함유된 오염 성분은 외부로 배출시키고, 상청액은 후속 처리 시설로 수송하기 위한 응집·침전조; 및 상기 응집·침전조로부터 수송된 상청액 중에 함유된 잔여 토사 성분에 가압수를 투입하여, 부유하는 물질은 상기 응집·침전조로 반송하여 재처리하고, 부유하지 않고 침전되어 있는 물질은 외부로 배출하기 위한 부상조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 준설 퇴적물의 처리 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention is to separate the components contained in the dredged sediment by particle size and specific gravity, to discharge the particles and aggregate components having a large specific gravity to the outside, and to transport the sediment component having a small particle and specific gravity to a subsequent treatment facility Clones (hydrocyclone); A flocculant is added to the particles transported from the hydrocyclone and a small specific gravity soil component, and the soil component precipitated by the flocculation reaction and the pollutant contained in the soil component are discharged to the outside, and the supernatant is transported to a subsequent treatment facility. Flocculation and sedimentation tank to be used; And pressurized water is added to the residual soil component contained in the supernatant liquid transported from the flocculation and sedimentation tank, and the suspended solids are returned to the flocculation and sedimentation tank for reprocessing, and the suspended solids are discharged to the outside. It relates to a treatment apparatus for dredged sediment, comprising a floating tank.
본 발명에 따른 상기 준설 퇴적물의 처리 장치에 있어서, 상기 하이드로싸이클론 이전에는 준설 퇴적물을 균일하게 혼합하기 위해 교반 장치를 갖춘 시료 탱크를 더 설치할 수도 있다. 상기 시료 탱크에서 균일하게 혼합된 준설 퇴적물을 하이드로싸이클론 내에서 적절하게 분리하기 위해, 상기 하이드로싸이클론은 하이드로싸이클론 내에 유입되는 준설 퇴적물의 유량을 조절하기 위한 인버터, 압력을 공급하기 위한 압력 공급원으로서의 회전형 원심 펌프, 및 하이드로싸이클론 내에 유입되는 준설 퇴적물의 압력을 조절하기 위한 압력 게이지를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 부상조는 물에 압력을 부여하기 위한 가압 장치와, 압력이 부여된 가압수를 응집·침전조로부터 수송된 상청액에 가하는 반응조를 포함하고, 이때 상기 가압 장치는 물에 부여하는 압력을 조절하기 위한 압력 게이지와 물에 공기를 공급하기 위한 컴프레서를 포함하는 것이 바람직하다.In the apparatus for treating dredged sediments according to the present invention, a sample tank having a stirring device may be further provided before the hydrocyclone to uniformly mix the dredged sediments. In order to properly separate the dredged deposits uniformly mixed in the sample tank in the hydrocyclone, the hydrocyclone is an inverter for controlling the flow rate of the dredged sediment introduced into the hydrocyclone, and a pressure source for supplying pressure. It is preferred to include a rotary centrifugal pump as a pressure gauge and a pressure gauge for regulating the pressure of the dredged deposits entering the hydrocyclone. In addition, the floating tank includes a pressurizing device for applying pressure to the water and a reaction tank for applying the pressurized pressurized water to the supernatant liquid transported from the flocculation and sedimentation tank, wherein the pressurizing device controls the pressure applied to the water. It is preferred to include a pressure gauge for the compressor and a compressor for supplying air to the water.
이하, 본 발명을 구현한 일실시예를 나타낸 도면을 참조하여 본 발명에 따른 준설 퇴적물의 처리 장치와, 그것을 이용한 준설 퇴적물의 처리 방법에 대해 보다 상세하게 설명한다. 하기 도면 및 설명은 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 본 발명은 청구 범위에 기재된 사항을 바탕으로 적절한 변형 및 수정이 가능하다.Hereinafter, with reference to the drawings showing an embodiment of the present invention will be described in more detail with respect to the apparatus for treating dredged sediment according to the present invention, and the method for treating dredged sediment using the same. The following drawings and description do not limit the invention, and the invention may be appropriately modified and modified based on the details set forth in the claims.
도1은 본 발명에 따라 준설 퇴적물에 함유된 성분들을 처리하는 장치를 도시한 도면이다. 먼저, 하천 및 호수에서의 준설 작업을 통해 채취한 준설 퇴적물을 시료 탱크(101)에 투입할 경우, 상기 준설 퇴적물은 상기 시료 탱크(101) 내부의 교반 장치(102)에 의해 균일하게 혼합된다. 이어서, 혼합된 상기 준설 퇴적물은 상기 시료 탱크(101)와 연결된 하이드로싸이클론(106)으로 수송된다. 이때 하이드로싸이클론(106) 내부로 유입되는 준설 퇴적물의 양은 인버터(103)로 조절되고, 준설 퇴적물은 회전형 원심 펌프(104)에 의해 압력 에너지를 받아 연속적으로 하이드로싸이클론(106) 내부로 투입되며, 상기 회전형 원심 펌프(104)에 의해 공급되는 압력은 압력 게이지(105)로 적절하게 조절된다. 이와 같이, 적절한 압력을 받으면서 상기 하이드로싸이클론 내로 유입된 준설 퇴적물은 원심 가속도의 영향에 의해 입자의 크기 및 비중에 따라 입자와 비중이 작은 상부 시료와 입자와 비중이 큰 하부 시료로 분리되고, 이때 모래 및 자갈 등의 골재 성분이 포함된 하부 시료는 하이드로싸이클론 하부 배출구(107)를 통해 외부로 배출되어 세척 및 탈수 후 재활용되며, 오염 성분을 다량 함유하고 있는 실트 및 점토 등의 토사 성분이 포함된 상부 시료는 후속 처리를 위해 응집·침전조(108)로 수송된다. 상기 하이드로싸이크론(106) 내에서 하부 시료와 상부 시료의 적절한 분리를 위해 준설 퇴적물에 가하는 바람직한 압력 정도는 하기 실험예1에서 보다 상세하게 설명한다.1 illustrates an apparatus for treating components contained in dredged sediment in accordance with the present invention. First, when dredging deposits collected through dredging operations in rivers and lakes are introduced into the
상기 하이드로싸이클론(106)으로부터 응집·침전조(108)로 수송된 입자와 비중이 작은 시료는 황산알루미늄, 수산화칼슘(소석회), 염화알루미늄, 황산철(Ⅱ) 및 염화철(Ⅱ)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 무기 전해질인 응집제로 처리된다. 이때 투입되는 응집제의 적절한 양은 하기 실험예2에서 보다 상세하게 설명한다. 이러한 응집제 처리에 의해 상기 시료에 함유되어 있는 토사와 그에 흡착된 오염 성분은 안정화되고 단립화되어 상기 응집·침전조(108)의 바닥으로 침강된다. 이와 같이 침강되어 농축된 상태로 존재하는 토사 성분 등은 응집·침전조 하 부 배출구(109)를 통해 외부로 배출되어 환경 배출 기준에 따라 종래의 방법으로 적절하게 평가된 후, 오염 정도가 극히 낮은 성분은 세척, 탈수, 건조 등의 일련의 후처리 과정을 거쳐 재활용되고, 재활용에 적절하지 못한 일부 성분은 매립을 통해 처분된다. 한편, 상기 응집제에 의한 처리 이후에 침강되지 않은 상청액 중에는, 응집되지 않은 토사 성분 및 부유 물질이 다량 잔류할 뿐만 아니라, 그에 흡착되어 있는 오염 성분 및 상기 단립화 과정 중에서 토사로부터 용출된 오염 성분이 다량 함유되어 있기 때문에, 이러한 성분들로부터 재활용 가능한 성분을 최종적으로 분리해내기 위해 상기 상청액은 부상조(112)로 수송된다.The particles transported from the
상기 상청액 중에 함유되어 있는 토사 성분, 부유 물질, 오염 성분 등으로부터 토사 성분만을 분리해내기 위해 가압수를 사용하는 부상조(112)는, 상기 가압수를 제조하기 위한 가압 장치(110)와 가압수를 처리 대상물에 가하는 반응조(111)로 이루어지고, 상기 가압 장치(110)는 압력 조절 장치인 압력 게이지(114)와 물에 공기를 공급하는 장치인 컴프레서(115)로 이루어진다. 상기 부상조(112)의 가압 장치(110)로부터 반응조(111)로 투입된 가압수는 반응조(111)의 대기압 상태에 노출됨으로써 과포화 공기를 방출하고, 이는 비중이 작은 물질에 부착하여 부상시키는 역할을 한다. 이러한 원리에 의해 상기 반응조(111) 내로 상기 가압수가 투입될 경우, 상청액 중에 존재하는 부유 물질과 오염 성분 등의 비중이 작은 성분은 과포화 공기에 부착된 상태로 부상됨으로써, 상대적으로 비중이 커서 침전된 상태로 존재하는 토사 성분과 분리되고, 이와 같이 부상된 상태로 존재하는 비중이 작은 성분은 상기 응집·침전조(108)로 반송되어 재처리된다. 상기 재처리를 위한 반송 장소는, 부상된 상태로 존재하는 비중이 작은 성분의 양에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 밸브(116)의 조절에 의해 재처리 대상 물질을 선택한 반송 장소로 투입할 수 있다. 상기 반응조(111)로의 적절한 가압수의 투입량은 하기 실험예3에서 보다 상세하게 설명한다. 한편, 상기 반응조(111)의 바닥에 침전된 토사 성분은 부상조 하부 배출구(113)를 통해 외부로 배출되어 상기 응집·침전조(108)에서 수득한 토사 성분과 같은 방식으로 재활용되거나 처분된다.The
하기에 실험예를 들어 본 발명에 따른 준설 퇴적물의 처리 장치의 최적 작동 조건을 제시한다. An experimental example is given below to present the optimum operating conditions of the treatment apparatus for dredged sediment according to the present invention.
실험예1Experimental Example 1
준설 퇴적물을 분리하기 위한 하이드로싸이클론의 최적 압력 조건Optimal Pressure Conditions of Hydrocyclone for Separation of Dredged Sediments
시료 중에 함유된 고형분의 함량이 각각 2.5, 5.0 및 7.5%(W/V)인 시료에 각각 0.5, 1.0 및 1.5㎏/㎠의 압력을 가하여 하이드로싸이클론 내부로 투입함으로써, 압력 조건에 따른 하이드로싸이클론의 입자 분리 효율을 테스트하였다. 상기 하이드로싸이클론의 상부 시료에 대한 분리 효율을 표1에, 하부 시료에 대한 분리 효율을 표2에 각각 나타낸다.Hydrocyclone according to the pressure conditions by applying the pressure of 0.5, 1.0 and 1.5 ㎏ / ㎠ to the samples of 2.5, 5.0 and 7.5% (W / V) of the solid content in the sample, respectively The particle separation efficiency of the clones was tested. Table 1 shows the separation efficiency for the upper sample of the hydrocyclone and Table 2 shows the separation efficiency for the lower sample.
상기 표1 및 표2에 나타낸 바와 같이, 하이드로싸이클론의 상부 시료와 하부 시료는 고형분의 함량에 관계없이 큰 압력을 받음에 따라 보다 양호한 분리 효율을 나타내었고, 1.5㎏/㎠의 압력에서 최대의 분리 효율을 나타내었다. 한편, 1.5㎏/㎠를 초과한 압력을 가할 경우에는, 큰 압력을 받은 하부 시료가 하이드로싸이클론 하부 배출구로 한꺼번에 몰림으로써 블로킹(blocking) 현상이 발생되어, 하부 시료의 분리 효율이 급격하게 떨어지는 양상을 나타내었다. 이러한 블로킹 현상 뿐만 아니라 하이드로싸이클론의 운전 비용 등의 경제적 효용성을 고려하였을때, 실험예1의 결과에 따른 하이드로싸이클론에서 시료를 입자별로 분리하기 위한 최적 압력 조건은 1.5㎏/㎠임을 알 수 있다.As shown in Table 1 and Table 2, the upper sample and the lower sample of the hydrocyclone showed better separation efficiency according to the large pressure regardless of the solid content, and the maximum at a pressure of 1.5 kg / cm 2. Separation efficiency is shown. On the other hand, when a pressure exceeding 1.5 kg / cm 2 is applied, the lower sample under a large pressure is driven to the lower portion of the hydrocyclone at once, so that a blocking phenomenon occurs and the separation efficiency of the lower sample drops rapidly. Indicated. Considering not only the blocking phenomenon but also the economic utility such as the operating cost of the hydrocyclone, it can be seen that the optimum pressure condition for separating the samples by particles in the hydrocyclone according to the results of Experimental Example 1 is 1.5㎏ / ㎠. .
실험예2Experimental Example 2
토사 성분의 응집 반응을 위한 응집제의 최적량 및 응집 반응 소요 시간Optimum amount of flocculant and flocculation reaction time for flocculation reaction of soil components
미리 준비된 6개의 시험관에 고형물의 함량이 3%(W/V)인 시료를 넣고, 응집제로서 황산 알루미늄(Al2(SO4)3·18H2O)을 사용하여 각 시험관에 각각 10, 20, 40, 80, 160 및 320㎎/ℓ의 농도로 투입하였다. 위와 같은 방식으로 고형물의 함량이 4 및 5%(W/V)인 시료에 같은 실험을 행한 후, 응집·침전 반응이 끝난 후의 상청액의 부유물 제거 효율을 관찰하였다. 그 결과를 하기 표3에 나타낸다.In six test tubes prepared in advance, a sample having a solids content of 3% (W / V) was put into each test tube using aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 18 H 2 O) as a flocculant. 40, 80, 160 and 320 mg / l. In the same manner as above, the same experiment was carried out on the samples with 4 and 5% solids (W / V), and the suspended solids removal efficiency of the supernatant after the flocculation / precipitation reaction was observed. The results are shown in Table 3 below.
표3에 나타낸 바와 같이, 고형물 함량이 3%(W/V)인 시료에서는 응집제를 80 ㎎/ℓ의 농도로 투입하였을때 가장 우수한 부유물 제거 효율을 나타내었고, 고형물 함량이 4 및 5%(W/V)인 시료에서는 응집제를 40㎎/ℓ의 농도로 투입하였을때 가장 우수한 부유물 제거 효율을 나타내었다. 이와 같은 실험예2의 결과에 따라, 토사 성분을 응집·침전시키기 위한 경제적이고도 효과적인 황산 알루미늄의 양은 40㎎/ℓ임을 알 수 있다.As shown in Table 3, the sample having a solid content of 3% (W / V) showed the best suspended solids removal efficiency when the flocculant was added at a concentration of 80 mg / l, and the solid content was 4 and 5% (W). / V) showed the best suspended solids removal efficiency when a coagulant was added at a concentration of 40 mg / L. According to the results of Experimental Example 2, it can be seen that the amount of economically effective aluminum sulfate for flocculation and sedimentation of the earth and sand components is 40 mg / L.
한편, 40㎎/ℓ의 황산 알루미늄을 시료에 투입하였을때, 지역 침전에서 압축 침전으로의 전이 시점을 관찰하여 응집·침전 반응에 요구되는 시간을 측정하기 위해, 임의의 시료를 90㎝의 시험관에 넣고 40㎎/ℓ의 황산 알루미늄을 투입하여 침전 양상을 육안으로 관찰하였다. 시간의 경과에 따른 침전물의 높이 변화를 하기 표4에 나타낸다.On the other hand, when 40 mg / L of aluminum sulfate was added to the sample, an arbitrary sample was placed in a test tube of 90 cm in order to measure the time required for the coagulation / precipitation reaction by observing the time of transition from local precipitation to compression precipitation. 40 mg / L of aluminum sulfate was added thereto, and the precipitation pattern was visually observed. The change in height of the precipitate over time is shown in Table 4 below.
표4에 나타낸 데이터로부터, 응집제의 적정량을 투입하였을때 침전 속도는 0.42 ±0.1m/min 임을 알 수 있다. 또한 육안 관찰에 의해, 105~120초 사이에서 침전물이 거의 다 침전되어 상청액이 현저하게 맑아지고, 침전물은 약 5㎝의 높이까지 계속해서 압축되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과로부터, 지역 침전에서 압축 침전으로 전이되는 시점은 105~120초 사이이며, 황산 알루미늄을 응집제로서 40㎎/ℓ의 농도로 사용한 경우에 소요되는 응집 반응 시간은 약 120초 임을 알 수 있다.From the data shown in Table 4, it can be seen that the precipitation rate is 0.42 ± 0.1 m / min when an appropriate amount of flocculant is added. In addition, by visual observation, almost all of the precipitate precipitated between 105 and 120 seconds, the supernatant was remarkably clear, and the precipitate was continuously compressed to a height of about 5 cm. From these results, it can be seen that the time point from the local precipitation to the compression precipitation is 105 to 120 seconds, and the aggregation reaction time required when aluminum sulfate is used at a concentration of 40 mg / L as the flocculant is about 120 seconds.
실험예3Experimental Example 3
부상조에서의 최적 부상 효율을 위한 가압수의 투입량Pressurized water input for optimum flotation efficiency in flotation tank
상기 실험예2에서 응집·침전 반응이 완료된 후 ℓ당 97.4㎎의 농도로 부유 물질을 함유하는 임의의 상청액을 동일한 양으로 3등분하여 세 개의 반응조에 각각 투입하고, 여기에 가압 장치에서 제조한 가압수를 각각 투입하였다. 이때 투입하는 가압수의 양은, 부상조 내에 존재하는 전체 양을 기준으로 가압수가 각각 20, 30 및 40%의 비율을 차지하도록 하였다. 가압수를 투입하면서 가압수의 투입 비율에 따른 부유 물질의 농도 변화를 관찰하여 그 결과를 하기 표5에 나타낸다.After completion of the flocculation / precipitation reaction in Experimental Example 2, any of the supernatants containing the suspended solids at a concentration of 97.4 mg per liter were divided into three equal parts, and each of them was added to three reactors, and the pressurization produced by the pressurization apparatus was added thereto. Water was added respectively. At this time, the amount of pressurized water to be added, based on the total amount present in the flotation tank so that the pressurized water occupies the ratio of 20, 30 and 40%, respectively. While the pressurized water was added, the concentration change of the suspended solid according to the ratio of pressurized water was observed, and the results are shown in Table 5 below.
표5에 나타낸 바와 같이, 가압수의 투입에 의해 반응조 내부는 부상 영역과 비부상 영역으로 분리되고, 가압수의 투입 비율에 따라 부상 영역 및 비부상 영역의 부유 물질 농도 변화가 상이하게 나타났다. 즉, 가압수를 부상조 내에 존재하는 전체 양에 대해 20%의 비율로 투입한 경우에는, 부상 영역에서의 부유 물질 농도(64.7㎎/ℓ)가 상기 상청액 내에 존재하는 부유 물질의 농도(97.4㎎/ℓ)보다 낮게 측정되고, 비부상 영역에서의 부유 물질 농도(64.4㎎/ℓ)와 큰 차이를 나타내지 않은 반면에, 가압수를 부상조 내에 존재하는 전체 양에 대해 30% 또는 40%의 비율로 투입한 경우에는, 부상 영역에서의 부유 물질 농도(각각 316.7㎎/ℓ, 256.7㎎/ℓ)가 현저하게 증가되었고, 비부상 영역에서는 낮은 값의 부유 물질 농도(각각 29.0㎎/ℓ, 36.5㎎/ℓ)가 측정되었다. 특히, 가압수를 부상조 내에 존재하는 전체 양에 대해 30%의 비율로 투입한 경우, 부상 영역 및 비부상 영역에서 각각 가장 양호한 부유 물질의 농도를 나타내었다.As shown in Table 5, the inside of the reaction tank was separated into the floating region and the non-injured region by the addition of pressurized water, and the change in the concentration of suspended solids in the floating region and the non-injured region was different depending on the ratio of pressurized water. That is, when the pressurized water was introduced at a rate of 20% relative to the total amount present in the flotation tank, the concentration of suspended solids (64.7 mg / L) in the flotation zone was the concentration of suspended solids (97.4 mg) in the supernatant. / l) and do not show a significant difference from the suspended solids concentration (64.4 mg / l) in the non-injured area, while the proportion of 30% or 40% of the total amount of pressurized water present in the flotation In this case, the concentration of suspended solids (316.7 mg / l and 256.7 mg / l, respectively) in the floating zone was significantly increased, while the values of suspended solids (29.0 mg / l and 36.5 mg, respectively) in the non-injured zone were significantly increased. / l) was measured. In particular, when pressurized water was introduced at a rate of 30% relative to the total amount present in the flotation tank, the concentration of the best suspended solids in the flotation region and the non-injury region, respectively, was shown.
한편, 상기 가압수를 상청액에 투입할 때 가압수의 투입 비율이 부유 물질의 부상 속도에 끼치는 영향을 관찰하기 위하여, 임의의 상청액에 상기 투입 비율(20%, 30%, 40%)로 가압수를 각각 세번씩 투여하여 부상 속도를 측정하고 그 평균을 구하였다. 결과를 하기 표6에 나타낸다.On the other hand, pressurized water at any ratio (20%, 30%, 40%) to any supernatant, in order to observe the effect of the input ratio of the pressurized water on the floating rate of the suspended matter when the pressurized water is added to the supernatant Were administered three times each to measure the rate of injury and averaged. The results are shown in Table 6 below.
표6의 데이터들은 가압수의 투입 비율이 부유 물질의 부상 속도에 거의 영향을 끼치지 않음을 보여준다. 따라서, 상기 표5 및 표6의 결과를 종합해 보았을때, 가압수의 바람직한 투입 비율은 가압수와 상청액의 총량에 대해 30% 임을 알 수 있다.The data in Table 6 show that the input rate of pressurized water has little effect on the flotation speed of suspended solids. Therefore, when combining the results of Table 5 and Table 6, it can be seen that the preferred input ratio of the pressurized water is 30% of the total amount of the pressurized water and the supernatant.
본 발명에 따른 준설 퇴적물의 처리 장치와, 그것을 최적의 운전 조건으로 이용하여 준설 퇴적물을 처리하는 방법에 의하면, 준설 퇴적물에 함유된 골재 성분을 수득하여 건설 자재로 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 오염 물질을 다량 함유하는 토사 성분을 안정하게 처리하여 최대한으로 수득함으로써, 그것을 복토용 재료 또는 도자기 등의 원료로서 재활용할 수 있다. 이는 폐자원의 재활용이라는 면에서 경제적인 방법일 뿐만 아니라, 육상 매립 또는 해양 배출로 처분될 수 있는 일부 준설 퇴적물의 오염 정도가 낮으며 그 양도 극히 소량이기 때문에 환경 친화적인 방법이라고 할 수 있다.According to the apparatus for treating dredged sediment according to the present invention and a method for treating dredged sediment using the optimum operating conditions thereof, the aggregate component contained in the dredged sediment can be obtained and recycled as construction materials, as well as contaminants. By treating the earth and sand component containing a large amount stably and obtaining it to the maximum, it can be recycled as a raw material, such as a cover material or ceramics. This is not only an economical method in terms of recycling waste resources, but it is also an environmentally friendly method because of the low pollution and extremely low amounts of some dredged sediments that can be disposed of by landfill or marine emissions.
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