KR100599222B1 - 유류오염토양 복원공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유류(油類)에 오염된 토양을 복원하는 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유류에 오염된 토양을 적정 입도로 파쇄한 후 이에 세척수를 고압 분사하여 세척함에 의해 복원하되, 세척된 토양을 재생 조골재와 세골재로 분리 회수토록 하고, 세척에 의해 토양으로부터 탈리된 유류는 별도로 분리 수거토록 하며, 세척수는 반복 사용가능토록 함으로써, 복원 과정에서 2차적인 환경오염의 염려가 없으면서도 복원작업에 드는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 아울러 유류에 오염된 건설폐자재의 복원에도 활용될 수 있는 유류오염토양 복원공법에 관한 것이다.

파쇄기, 진동스크린세척, 분급, 약품반응조, 침전조, 농축조, 유수분리,

Description

유류오염토양 복원공법{The process for recovering petroleum-contaminated soil}

도 1은 본 발명에 따른 유류오염토양 복원공법의 개략도

도 2는 오염토양이 함수율이 높은 이토 또는 사질토인 경우의 본 발명에 따른 유류오염토양 복원공법의 개략도

도 3은 본 발명에 사용되는 유수분리기의 개략도

< 도명의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11 : 피더 11a : 피더스크린 12 : 1차 파쇄기

13 : 2차 파쇄기 14 : 오염토집하탱크 15 : 준설펌프

21 : 진동스크린세척기 21a : 상단스크린 21b : 하단스크린

22 : 세척수탱크 23 : 3차파쇄기 24 : 배토장치

31 : 분급기 32 : 폐수집수정 41 : 약품반응조

42 : 약품탱크 51 : 침전조 61 : 농축조

62 : 탈수기 70 : 유수분리기 71 : 유입부

72 : 분리부 73 : 유류회수부 74 : 세척수회수부

75 : 제1격막 76 : 제2격막 77 : 제3격막

78 : 에어블로어

본 발명은 유류(油類)에 오염된 토양을 복원하는 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유류에 오염된 토양을 적정 입도로 파쇄한 후 이에 세척수를 고압 분사하여 세척함에 의해 복원하되, 세척된 토양을 재생 조골재와 세골재로 분리 회수토록 하고, 세척에 의해 토양으로부터 탈리된 유류는 별도로 분리 수거토록 하며, 세척수는 반복 사용가능토록 함으로써, 복원 과정에서 2차적인 환경오염의 염려가 없으면서도 복원작업에 드는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 아울러 유류에 오염된 건설폐자재의 복원에도 활용될 수 있는 유류오염토양 복원공법에 관한 것이다.

최근 산업화와 도시화 현상이 급속하게 진행되면서 석유의 소비량이 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 석유의 정제, 운송, 저장 및 소비 단계에서 심각한 환경오염문제가 야기되고 있다.

특히, 유류에 의한 토양의 오염은 지하에 매설되어 있는 주유소나 저유소, 군사시설 등의 유류저장시설로부터의 누유, 석유화학공장 등 관련 산업체의 장치 노후나 사고, 기타 유류의 불법매립폐기 등에 의해 주로 발생하는데, 토양의 특성상 토양이 일단 유류에 오염되고 나면 이를 정화하여 복원하는 데에는 막대한 비용 과 시간이 소요되게 된다. 유류에 오염된 토양을 방치하게 되면 토양 자체의 사용 불능은 물론 지하수와 인근 하천에까지 오염이 확산되어 생태계에 악영향을 초래하게 되므로 오염 토양의 정화와 복원은 중요한 문제가 아닐 수 없다.

따라서, 유류에 오염된 토양을 복원, 재생하기 위한 다양한 시도가 종래부터 이루어져 왔으나, 종래의 유류오염토양에 대한 복원방법은 오염토양에 화염을 직접 가함으로써 토양에 부착된 유류를 소각시키는 소각방식과 열탈착방식, 오염토양을 화염과 간접으로 열접촉시켜 토양에 부착된 유류를 기화시킨 후 이를 응축, 냉각 시켜 포집하는 열접촉방식, 그리고 석유계 탄화수소 분해 균주인 미생물을 이용하여 유류를 분해하여 제거하는 생물학적 방식이 주로 이용되어 왔다.

그러나, 상기 소각방식은 토양에 부착된 유류의 소각에 따른 연소부산물로서 황산화물, 질소산화물 등을 발생시킴에 의해 오염성분이 대기로 옮아간다는 문제점이 있으며, 열탈착방식은 공정이 복잡하고 시설의 구비와 운영에 엄청난 비용이 들어간다는 문제점이 있고, 생물학적 방식은 탄화수소의 분해 균주인 미생물의 생장이 환경에 의해 크게 좌우되는 바, 특히, 온도에 많은 영향을 받으므로 동절기 등에는 유류의 분해 정화작용이 중지될 뿐 아니라 토양의 복원에도 수년 단위의 장시간이 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 유류에 오염된 토양을 저렴한 비용으로 단시간내에 복원하여 재생 조골재와 세골재로서 입도별로 분리 회 수할 있도록 하되, 복원작업에 드는 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있을 뿐 아니라 복원 과정에서 2차적인 환경오염의 염려도 없는 유류오염토양 복원공법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오염토양을 입도 50㎜ 이하의 토양립으로 분리, 파쇄하는 제1단계와, 입도 50㎜ 이하로 분리, 파쇄된 토양을 진동스크린세척기에서 세척함과 동시에 세척된 토양으로부터 입도 5∼25㎜의 조골재를 분리해 내는 제2단계와, 입도 5㎜ 이하의 토양립과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 분급기에 유입시켜 이로부터 입도 0.01∼5㎜의 세골재를 분리해 내는 제3단계와, 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 약품반응조에 유입시켜 응집제를 가하고 교반하는 제4단계와, 응집제가 가해진 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 침전조에 유입시켜 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류를 각각 층상으로 분리하는 제5단계와, 침전조의 저부로 배출된 잔여 토분을 농축, 탈수하고, 침전조의 상부로 오버플로어된 세척수와 탈리 유류를 각각으로 분리시키는 제6단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

그리고, 특히, 오염토양의 성상이 함수율이 높은 이토(진흙) 또는 사질토인 경우에 상기 제2단계 내지 제6단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같이 된 본 발명의 유류오염토양 복원공법을 본 발명의 유류오염토양 복원공법의 개략도로서 첨부한 도1을 참조하여 각 단계별로 상세히 살펴보면 다음 과 같다.

본 발명의 제1단계는 오염토양을 입도 50㎜ 이하가 되도록 분리, 파쇄하는 단계로서, 이는 경질토사나 자갈섞인 토사의 경우 또는 오염토양내에 콘크리트덩이와 같은 건설폐자재가 매립되어 있는 경우 등과 같이 오염토양이 견고하게 덩어리져 있거나 입도가 큰 입자가 포함된 경우에 이들 덩어리나 큰 입자의 표면부 미세크랙 등을 통해 소정 깊이 내부로 스며든 유류는 표면부의 세척만으로는 제거가 되지 않으므로 이들을 적정 입도로 파쇄함으로써, 내부에 스며든 오염유류들도 다음 단계에서 고압 세척수의 분사에 의해 충분히 세척될 수 있도록 하기 위함이다.

본 단계에서 오염토양을 진동하는 피더스크린(11a)이 구비된 피더(11)를 거치도록 하여 50㎜ 이하의 입도를 갖는 토양립은 통과시키되, 50㎜를 초과하는 입도를 갖는 토양립은 걸러내어 파쇄기(12)(13)에 의해 50㎜ 이하의 입도를 갖도록 파쇄하게 된다.

여기서, 입도가 큰 토양립을 급히 작게 부순다는 것은 비능률적이고 또 기계가 고장을 일으키는 원인이 되므로, 50㎜를 초과하는 입도를 갖는 토양립의 파쇄는 예컨대, 1차파쇄기(12)에 의해 먼저 입도 100㎜ 이하로 파쇄하고 다음 2차파쇄기(13)에 의해 50㎜ 이하로 파쇄하는 것과 같이 다단계로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 상기 1차파쇄기(12)는 통상의 조크러셔, 2차파쇄기(13)는 조크러셔 또는 콘크러셔로 할 수 있다.

다만, 오염토양이 실토나 점토, 사질토 또는 이들의 혼합물로 이루어진 보통토사로서 입도 50㎜를 초과하는 토양립을 포함하지 않는 경우와 오염토양의 성상이 수분을 많이 함유하는 이토 또는 사질토인 경우에는 본 단계를 생략하는 것이 가능하며, 특히, 오염토양이 수분을 많이 함유하는 이토(진흙)나 수분을 많이 함유하는 사질토인 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이 오염토양을 오염토집하탱크(14)에 저치한 후 또는 현장에서 바로 준설펌프(15)를 이용하여 퍼올림에 의해 후술하는 제2단계부터 시행할 수 있다.

본 발명의 제2단계는 상기 제1단계를 거쳐 입도 50㎜ 이하로 분리, 파쇄된 토양을 진동스크린세척기(21)에서 세척함과 동시에 세척된 토양으로부터 입도 5∼25㎜의 조골재를 분리해 내는 단계로서, 토양립에 부착되어 토양을 오염시키고 있는 유류가 본 단계에서 세척에 의해 토양립으로부터 탈리되게 된다.

상기 진동스크린세척기(21)는 세척수탱크(22)와 연결된 다수개의 세척노즐이 구비되어 이 세척노즐로부터 고압으로 분사되는 세척수가 토양립의 표면에 부착된 유류를 탈리시키게 된다. 또한, 상기 진동스크린세척기(21)에는 상하 2단의 스크린(21a)(21b)이 진동하게 구비되어 상단 스크린(21a)에서는 25∼50㎜의 입도를 갖는 토양립이 걸러지고 하단 스크린(21b)에서는 5∼25㎜의 입도를 갖는 토양립이 재생 조골재로서 걸러지며, 나머지 5㎜ 이하의 입도를 갖는 토양립은 탈리된 유류 및 세척수와 함께 진동스크린세척기(21)의 저부로 배출된다.

상단 스크린(21a)에 의해 걸러진 입도 25∼50㎜의 토양립은 3차파쇄기(23)에 의해 입도 25㎜ 이하의 토양립으로 파쇄된 후 반복하여 진동스크린세척기를 거치도록 한다. 즉, 입도 25∼50㎜인 토양립의 경우에는 한번 세척이 이루어진 후 25㎜ 이하의 입도로 파쇄되어 또한번 세척이 이루어지게 하여 세척도가 극대화되도록 한 것이다. 본 단계에서도 오염토양이 함수율이 높은 이토(진흙)나 함수율이 높은 사질토와 같은 경우에는 상기 3차파쇄기(23)에 의한 파쇄작업은 필요치 않을 것이다. 상기 3차파쇄기(23) 역시 통상의 콘크러셔로 할 수 있다.

그리고, 상기 진동스크린세척기(21)의 상단부에는 오염된 토양립에 대한 세척력을 향상시킬 수 있도록 오염 토양립을 물로 불리는 한편 진동스크린세척기(21)의 상단 스크린(21a) 상부에 오염 토양립이 고루 흩뿌려지도록 기능하는 배토장치(24)를 설치하여 이 배토장치(24)를 통해 상기 제1단계를 거쳐 분리, 파쇄된 오염 토양립이 상기 진통스크린세척기(21)로 공급되게 하는 것이 바람직한 바, 이러한 배토장치(24)에 대한 상세한 구조 및 작용은 본원 출원인이 기 출원한 대한민국 특허출원 출원번호 2004-0014163의 출원 명세서에 개시되어 있다.

본 발명의 제3단계는 입도 5㎜ 이하의 토양립과 세척수 및 탈리유류의 혼합액을 분급기(31)에 유입시켜 이로부터 입도 0.01∼5㎜의 세골재를 분리해 내는 단계로서, 상기 제2단계의 진동스크린세척기(21)의 저부로 유출된 입도 5㎜ 이하의 토양립과 세척수 및 세척에 의해 토양립으로부터 탈리된 유류의 혼합액을 분급기(31)에 유입시켜 방향이 서로 반대인 원심력과 유체항력에 의해 입도 0.01∼5㎜의 토양립은 분급기(31)의 외주부로 모아 재생 세골재로서 분리해내고, 입도 0.01㎜ 이하인 미분 상태의 잔여 토분(슬러지)과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액은 분급기(31)의 중심부에 모아 분급기(31)의 저부로 배출하여 폐수집수정(32)에 집수한다.

본 발명의 제4단계는 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 약품반응 조(41)에 유입시켜 응집제를 가하고 교반하는 단계로서, 오염 토양으로부터 복원된 조골재와 세골재가 분리되고 남은 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액은 마치 뻘물과 같이 미분상태의 잔여 토분이 세척수와 탈리 유류에 현탁되어 있는 폐수상태로 폐수집수정(32)에 집수되는 바, 다음 단계에서 잔여 토분을 응집, 침강시킴에 의해 용이하게 분리할 수 있도록 하기 위해 이 혼합액을 약품반응조(41)에 유입시켜 이에 약품탱크(42)로부터 공급되는 응집제를 가하게 된다. 이때, 응집제가 혼합액에 균일하게 섞이도록 적절한 교반을 행한다.

본 발명의 제5단계는 응집제가 가해진 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 침전조(51)에 유입시켜 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류를 각각 층상으로 분리하는 단계로서, 침전조(51)에서 입도 0.01㎜ 이하인 잔여 토분은 응집제의 작용으로 응집되어 침전조(51)의 하부로 침강하게 되고 액상인 세척수와 탈리 유류는 침전조(51)의 상부에서 비중차에 의해 층을 이루게 되는데, 이렇게 응집, 침강된 잔여 토분은 침전조(51)의 저부로 배출시키는 한편, 상부의 세척수와 탈리 유류는 침전조(51)의 상단부로 오버플로어시켜 배출시킨다. 이때 유류는 비중이 작아 세척수의 상부에 위치되므로 오염 토양립으로부터 탈리된 모든 유류가 일부 세척수와 함께 침전조(51)로부터 오버플로어되어 배출되게 된다.

본 발명의 제6단계는 침전조(51)의 저부로 배출된 잔여 토분을 농축, 탈수하고, 침전조(51)의 상부로 오버플로어된 세척수와 탈리 유류를 각각으로 분리시키는 단계로, 침전조(51)의 저부로 배출된 잔여 토분을 농축조(61)에서 농축시킨 후 탈수기(62)에서 탈수시켜 케이크화함으로써 수거하는 한편, 침전조(51)의 상부로 오 버플로어된 세척수와 탈리 유류의 혼합액은 유수분리기(70)를 거치도록 함으로써 유류를 세척수로부터 분리 제거해 낸다.

여기서, 상기 유수분리기(70)는 도 3에 도시된 바와 같이 유입부(71), 분리부(72), 유류회수부(73) 및 세척수회수부(74)가 각각 제1격막(75), 제2격막(76) 및 제3격막(77)에 의해 구획되어지고 상기 분리부(72)의 저부에는 외부의 펌프와 연결된 에어블로어(78)가 설치된 구조를 가지며, 상기 분리부(72)의 상부로는 유겔화제가 투입되는 바, 유입부에 유입된 세척수와 유류의 혼합액이 제1격막(75)의 하부를 통해 분리부(72)로 유입될 때, 상기 에어블로어(78)로부터 발생된 기포가 부상하면서 혼합액 중에 포함된 유류입자를 세척수 상부로 함께 부상시키고 부상된 유류입자는 유겔화제에 의해 아교상태로 되며 이와 같이 아교상태로 된 유류는 제2격막(76) 상단을 넘어 유류회수부(73)로 유입된 후 상기 유류회수부(73)의 상부에서 회수되어지고, 반면 세척수는 제2격막(76) 하부를 통해 유류회수부(73)에 유입되고, 제3격막(77) 하부를 통해 다시 세척수회수부(74)로 유입된 후 세척수회수부(74)에서 별도로 회수되게 된다.

이렇게 분리 회수된 유류는 폐유처리시설로 보내지며, 유류가 제거된 세척수는 수관을 통해 세척수탱크(22)로 보내어져 상기 제2단계에서 재이용되도록 한다.

한편, 탈수기(62)에서 발생된 수분은 다시 상기 폐수집수정(32)으로 보내어 역시 재이용되게 한다.

즉, 본 발명의 제1 내지 제3단계는 파쇄와 세척에 의해 오염토양을 복원하여 조골재와 세골재를 회수하는 공정이고, 제4 내지 제6단계는 오염된 세척수에 대한 수처리 공정이라 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 유류오염토양 복원공법은 오염 토양을 적정 입도로 파쇄하여 세척함으로써 세척에 의해서도 충분한 유류제거 효과를 가져올 수 있도록 하고, 각 단계가 연속적으로 이루어지는 연속 프로세스이므로 오염토양의 복원에 걸리는 시간이 대폭 줄어들게 되며, 복원에 사용되는 세척수는 오염 유류가 제거되어 계속적으로 순환되어 반복 활용되므로, 오염 토양의 복원에 따른 2차 오염의 염려가 없게 된다. 뿐만 아니라 파쇄와 세척이 함께 수행되므로 폐콘크리트의 고도처리과정에서 유류에 오염된 콘크리트덩이들이나 기타 유류에 오염된 건설폐자재의 복원 재생에도 활용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 유류오염토양 복원공법은 유류에 오염된 토양이 적정 입도로 파쇄되어 세척됨으로써 효율적으로 복원되어지고 복원된 토양은 조골제와 세골제로서 입도별로 회수되어지되, 토양으로부터 탈리된 유류는 분리 수거되고 세척수는 반복사용이 가능케 되어, 복원 과정에서 2차적인 환경오염의 염려가 없으면서 복원작업에 드는 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있으며 아울러 유류에 오염된 건설폐자재의 복원에도 활용될 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 오염토양을 입도 50㎜ 이하의 토양립으로 분리, 파쇄하는 제1단계와, 입도 50㎜ 이하로 분리, 파쇄된 토양을 진동스크린세척기(21)에서 세척함과 동시에 세척된 토양으로부터 입도 5∼25㎜의 조골재를 분리해 내는 제2단계와, 입도 5㎜ 이하의 토양립과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 분급기(31)에 유입시켜 이로부터 입도 0.01∼5㎜의 세골재를 분리해 내는 제3단계와, 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 약품반응조(41)에 유입시켜 응집제를 가하고 교반하는 제4단계와, 응집제가 가해진 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류의 혼합액을 침전조(51)에 유입시켜 잔여 토분과 세척수 및 탈리 유류를 각각 층상으로 분리하는 제5단계와, 침전조의 저부로 배출된 잔여 토분을 농축, 탈수하고, 침전조(51)의 상부로 오버플로어된 세척수와 탈리 유류를 각각으로 분리시키는 제6단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유류오염토양 복원공법.
2. 삭제

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