KR100872058B1

KR100872058B1 - 건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리 장치

Info

Publication number: KR100872058B1
Application number: KR1020080034270A
Authority: KR
Inventors: 신영구; 이창용; 윤득렬; 조창열
Original assignee: 주식회사 아이렉스
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2008-12-05

Abstract

본 발명은 고농도 슬러리 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반 건설공사현장에서 현장말뚝공법, 대구공 굴착공법 또는 이수식 세미쉴드 공법, 이수식 쉴드공법에 의해 지하 굴착 시 발생하는 죽탕(땅이 질어서 뒤범벅이 된 상태)상태의 고농도 슬러리를 토사와 공업용수로 분리하여 재사용 및 방류하는 것을 특징으로 한다.

건설현장에서 기초공사 및 지하굴착 시 발생하는 굴착 슬러리를 처리하는 공법에 있어서, 굴착된 고농도 슬러리를 슬러리 저장조에 저장하는 단계와; 상기 슬러리 저장조에 저장된 슬러리를 슬러리 펌프에 의해 슬러리 믹서로 공급하는 단계와; 상기 슬러리 믹서에 공급된 슬러리는 교반 저장조로 이송하는 과정에서 1, 2차에 걸쳐 응집제를 순차적으로 투입하는 약품처리 단계와; 상기 약품 처리된 슬러리를 교반 저장조로 공급하여 응집제와 슬러리를 교반하는 단계와; 상기 교반된 슬러리가 응집제의해 플록을 형성하는 단계와; 상기 형성된 플록은 필터 프레스로 공급되어 토사(Cake)와 물을 분리하기 위해 탈수하는 단계와; 상기 탈수단계를 거쳐 입자가 큰 플록은 탈수되어 케이크 형상으로 반출되어 비트에 저장후 매립하는 단계와; 상기 탈수된 물을 여액 저장조로 배출하는 단계와; 상기 여액 저장조로 공급된 물을 고속침전조로 공급하여 침전 정화하는 단계와;

상기 공급된 여수는 침전 정화하는 과정에서 상부의 청등수와 플록은 하부에 침전되어 분리되고, 침전된 플록은 슬러리 저장조로 재 반송하는 단계와; 상부의 청등수는 폭기조에 보내지는 단계와 폭기조에서 2차 처리를 거쳐 현장에서 재활용하거나 방류하도록 정수처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

고농도 슬러리(slurry), 응집제, 필터 프레스(filter press), 고속 침전조, 케이크(Cake)

Description

건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리 장치{Processing device of high-density slurry happening in construction working place}

본 발명은 고농도 슬러리 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반 건설공사현장에서 현장말뚝공법, 대구공 굴착공법 또는 이수식 세미쉴드 공법, 이수식 쉴드로 기초공사를 하기 위해 지하 굴착 시 발생하는 죽탕(땅이 질어서 뒤범벅이 된 상태)상태의 고농도 슬러리를 환경 친화적으로 처리하여 재활용할 수 있도록 토사와 공업용수로 분리하는 고농도 슬러리 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 현장말뚝공법, 대구공 굴착공법, 이수식 세미쉴드, 이수식 쉴드 공법은 여러 가지 규제가 엄격한 도심에서의 시공이 용이하다는 이점이 있어, 최근 과밀화한 도시 재개발공사 등 도시기반 시설인 상ㆍ하수도, 전기, 통신, 가스관, 터널공사에서 소음, 분진, 지반침하 및 교통장애를 최소화할 수 있으며, 굴착 깊이가 깊거나 지장 물로 인하여 지장물 이설요소가 많은 지역에서는 사업비 절감 및 공기단축에 효과가 있어 널리 사용하고 있다.

상기 굴착공법을 사용하기 위해서는 작업장을 균일하게 정지하고, 기계를 균일하게 세우는데 구조물이 인접되어 있는 경우 굴착토의 배토 방향을 고려하여 굴 착기계를 설치한다.

상기 설치된 굴착기계에 의해 기초공사를 하기 위해 지하 굴착 시 굴착기가 설치된 케이싱(CASING) 내에는 굴착 벽면의 붕괴방지 및 안정을 도모하기 위해 원수를 지속적으로 공급하여 충만한 상태에서 굴착하며, 굴착속도, 심도, 지층확인을 계속하면서 소요심도까지 굴착한다.

상기 굴착이 완료된 상태에서도 원수를 공급하여 굴착과정에서 오염된 흙, 점토, 미립자가 혼합되어 죽탕 형상의 고농도 슬러리(고체와 액체의 혼합물 또는 미세한 고체입자가 물속에 현탁(懸濁)된 액)가 굴착장비에 의한 흡입력으로 배출한다.

이때 고농도 슬러리는 오염된 물질이 함유된 상태이기 때문에 이를 바로 폐기하면 인근의 지하수에 스며들어 토양오염 등의 문제점이 있어 반드시 정화 처리를 해야 한다.

따라서 굴착과정에서 배출되는 고농도 슬러리를 정화처리하기 위해 오염된 원수를 저장하는 저장조가 구비된 여과기를 설치하여 필터 프레스(filter press) 등의 탈수장치에 의해 함수율을 줄여 처리하면 여과포 위에 고형물질인 토사를 케이크 형상으로 압축한다.

그러나 국내 토질에 많이 분포되어있는 "초미립자 점토성분"은 이온(ion)을 띠고 있어 여과기에 설치된 여과포를 막아버려 필터 프레스에 의해 탈수가 불가능해져 고농도 슬러리를 처리하는 데 상당한 애로점이 있다.

또한, 종래의 고농도 슬러리 처리시설은 희석 등의 방법을 사용하므로 상당 한 처리면적을 요구하기 때문에 도심지 공사에서는 좁은 공간문제로 인해 고농도 슬러리를 처리하는데 큰 문제점이 있다.

한편, 슬러리를 처리하기 위해 널리 사용하는 방법으로 무기ㆍ유기 응집제를 선택적으로 사용하여 저농도 슬러리를 처리할 때에는 별 이상이 없으나 점토층의 고농도 슬러리를 처리하기에는 한계성이 있다.

또한, 일부에서는 고농도 슬러리를 저농도로 희석하기 위해서 원수 저장조에 저장된 원수에 물을 공급하여 슬러리의 농도를 낮추어 사용할 수 있으나 이런 경우에는 고농도 슬러리 정화처리시설 자체가 대형화되고, 이로 인해 처리량도 많아야하며 처리시간도 많이 소요되어 경제적으로 실요성이 떨어지고, 슬러리 처리시간이 길어 본 토목공사 진행에 장애가 되는 문제점이 있다.

상기 전술한 바와 같이 굴착현장에서 발생하는 슬러리를 필터 프레스 등에 의한 탈수처리방법과 무기ㆍ유기 응집제를 사용한 응집 탈수방법에 의해 점토 등 초미립자가 이온에 의해 결합하여 있는 사이에 물 분자가 형성된 저농도 슬러리는 필터 프레스에 의한 탈수과정은 어렵지 않다.

또한, 필터 프레스에 의해 기계적 탈수와 유기ㆍ무기 응집제를 사용하더라도 저농도일 경우에는 가능하지만, 농도가 높아질 때는 그 한계가 벗어나 불가능해지는 문제점이 있다.

따라서, 건설현장에서 기초공사를 하는 과정에서 발생하는 굴착 슬러리의 처 리 문제로 인해 우수한 굴착 시공기술이 환경적인 측면에서 부딪쳐 시공기술의 존폐 여부까지 부딪칠 수 있다.

지금까지는 고농도 슬러리를 대부분 전량 투기 처리하였으나 "런던 덤핑협약 96 의정서"에 의해 육상 폐기물의 해양투기가 제한 또는 전면금지와 환경법의 강화 움직임으로 인해 건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리의 처리 방안이 더욱 강조되는 현실이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 굴착공사에서 발생하는 굴착 슬러리를 재활용할 수 있게 토사와 공업용수로 분리하기 위하여 굴착 슬러리가 저장되는 슬러리 저장조에서 미리 설정된 정량만큼 플랜트로 정량 공급하여 응집제 투입 및 교반 과정을 거쳐 탈수하면 케이크 형상의 토사는 매립용으로 반출되고, 물은 분리되어 정수처리 후, 작업수로 재활용하거나 방류하는 고농도 슬러리 처리장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 건설현장인 기초지반 공사 및 터널공사 등에서 발생하는 고농도 슬러리를 응집 및 탈수 과정을 거쳐 토사와 공업용수로 분리하여 환경 친화적으로 재활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 콤팩트한 설비로 인해 도심 지반공사 및 도심 터널 현장에서 적합하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 기초지반 및 도심 터널 현장뿐만 아니라 여러 토목 건설현 장에서 발생하는 고농도 슬러리를 완벽하게 처리할 수 있는 공법이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 건설현장에서 기초공사 및 지하굴착 시 발생하는 굴착 슬러리가 되고 이를 처리하는 공법은 굴착기에 의해 지하를 굴착할 때 굴착기 내로 지속적으로 공급되는 원수가 굴착되는 흙과 오염물질이 혼합되어 죽탕 상태의 고농도 슬러리를 흡입펌프에 의해 지상에 위치한 슬러리 저장조에 저장(100)한다.

상기 슬러리 저장조(1)에 저장된 슬러리를 슬러리 펌프에 의해 정량을 슬러리 믹서(11)로 공급한다(101).

상기 슬러리 믹서(11)는 1, 2차로 연접된 연속 혼합 할 수 있는 장치가 배치되고 있고, 여기에 이송과정에서 투입된 특수 응집제를 혼합할 수 있도록 장치 되어 있다(102).

따라서 상기 슬러리 믹서(11)에 공급된 슬러리는 교반 저장조(2)로 이송하는 과정에서 1차 슬러리 믹서(11)에서 이송되는 슬러리에 A액 저장조(9)에서 1차 응집제를 투입하여 2차 슬러리 믹서(11)로 이송하고, 2차 슬러리 믹서(11)에 이송된 슬러리에는 B액 저장조(10)에서 2차 응집제를 투입하는 약품처리 단계(102)를 거친다.

한편, 상기 응집제는 폴리아크릴아마이드 또는 폴리아크릴계 등의 특수응집제를 고농도로 처리한 후에 알칼리 금속계 염화물로 이어진다.

상기 약품 처리된 슬러리는 교반 저장조(2)로 공급되어 응집제와 슬러리를 혼 합(103)한 후, 교반된 슬러리는 플록이 형성되는 단계(104)를 거친다.

상기 형성된 플록은 필터 프레스(3)로 공급되어 토사와 물을 분리하기 위한 탈수단계(105)를 거쳐서 입자가 큰 플록은 탈수되어 케이크 형상으로 반출되어 콘베이어에 의해 이송되어 비트에 저장 되었다가 매립(106)된다.

또한, 필터 프레스(3)에 탈수된 물은 여액 저장조(4)로 배출하는 단계(107)를 거쳐 고속 침전조(5)로 공급하여 침전단계(109)를 거치면 청등수는 침전조 상부를 거쳐 배출되는 단계와 물에 잔존하는 응집제 의해 재차 플록이 형성되어 물과 분리된다.

상기 침전단계(108)를 거쳐 하부에는 물과 분리된 플록은 슬러리 저장조(1)로 반송하고(110), 침전된 물은 정수과정(111)을 거쳐 현장에서 재활용하도록 정수처리단계를 거쳐 방류한다.

도 2는 본 발명을 건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리 처리장치를 도시해보인 공정도이다.

건설현장에서 기초공사 및 지하굴착 시 발생하는 굴착 슬러리를 처리하기 위해서는 굴착된 고농도 슬러리를 저장하는 슬러리 저장조(1)가 설치된다.

상기 슬러리 저장조(1)에는 굴착된 슬러리를 용량이 슬러리 펌프(Slurry Pump)(15)에 의해 공급 저장되고, 슬러리 저장조(1)에 저장된 슬러리를 슬러리 펌프에 의해 미리 설정된 정량만큼 슬러리 믹서(11)로 공급한다.

상기 슬러리 믹서(11)는 라인 형상으로 1, 2차 트윈 타입으로 이루어져 이송과정에서 투입된 약품과 혼합과정을 거친다.

따라서 상기 1차 슬러리 믹서(11)에 공급된 슬러리를 이송하는 도중에 A액 저장조(9)에서 약액펌프에 의해 투입되는 응집제에 의해 1차 약품 처리되고, 상기 1차 약품 처리된 슬러리는 2차 슬러리 믹서(11)로 이송되어 B액 저장조(10)에서 약액펌프에 의해 투입된 응집제에 의해 2차 약품 처리된다.

슬러리 펌프의 슬러리 이송량과 농도에 따라 약품 A액과 B액이 비례 제어 되도록 되어 있다.

한편, A, B액 저장조(9, 10)는 액상 상태의 응집제를 공급하기 위하여 청수 저장조(6)가 설치되어 맑은 물을 워터 펌프에 의해 용해조 1, 2(7, 8)로 공급한다.

청수가 공급된 용해조 1(7)은 약품을 용해하여 약액펌프에 의해 A액 저장조(9)로 공급하고, 청수가 공급된 용해조 2(8)는 약품을 용해하여 약액펌프에 의해 B액 저장조(10)로 공급하여, A, B액 저장조(9, 10)에서 약품인 응집제를 슬러리에 순차적으로 투입한다.

상기 슬러리 믹서(11)에 의해 이송되어 공급된 슬러리를 응집제와 고르게 혼합되도록 교반 저장조(2)로 공급한다.

상기 교반 저장조(2)에서는 슬러리와 응집제를 교반하면 플록(floc)이 형성된 상태에서 슬러리 펌프에 의해 필터 프레스(3)로 공급된다.

상기 필터 프레스(3)는 플록과 슬러리를 탈수하면 토사와 물이 분리되어 토사는 케이크 형상으로 탈수되어 하부에 위치한 콘 베이어에 의해 미리 파놓은 비트(14)로 반출되어 매립한다.

또한 상기 탈수과정에서 배출되는 물은 여액 저장조(4)로 배출하여 슬러리 펌프에 의해 고속침전조(5)로 공급한다.

상기 고속침전조(5)에서 공급된 물은 침전과정을 통해 잔존하는 응집제에 의해 재차 플록이 형성되고, 상기 형성된 플록은 슬러리 저장조(1)로 반송하여 재처리 과정을 반복한다.

그리고 침전된 물은 바로 현장에서 재사용하거나 또는 폭기조(12)로 공급하여 C.O.D ,SS 처리 과정을 거쳐 PH조정조(13)로 공급하여 PH를 조정하여 방류하는 장치이다.

도 1은 본 발명을 건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리 처리공법에 관한 공정도

도 2는 본 발명을 건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리 처리장치를 도시해보인 공정도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 슬러리 저장조 2: 교반 저장조

3: 필터 프레스 4: 여액 저장조

5: 고속침전조 6: 청수 저장조

7: 용해조 1 8: 용해조 2

9: A액 저장조 10: B액 저장조

11: 슬러리 믹서 12: 폭기조 1

13: PH 조정조 14: 비트

15: 샌드펌프

100: 슬러리를 저장단계 101: 슬러리 믹서로 공급하는 단계

102: 약품 처리하는 단계 103: 응집제와 슬러리를 교반하는 단계

104: 플록을 형성하는 단계 105: 탈수하는 단계

106: 탈수된 케이크를 매립하는 단계 107: 여액 저장조로 배출하는 단계

108: 응집제를 유출하는 단계 109: 침전하는 단계

110: 플록을 슬러리 저장조로 반송하는 단계

111: 침전된 물을 정수 처리하는 단계

Claims

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건설현장에서 기초공사 및 지하굴착 시 발생하는 굴착 슬러리를 처리하는 장치에 있어서,

굴착된 고농도 슬러리를 저장하는 슬러리 저장조(1)와;

슬러리 저장조(1)에 저장된 고농도 슬러리를 슬러리 펌프에 의해 공급되어 교반 저장조(2)로 이송하도록 연접 설치된 1, 2차 슬러리 믹서(11)와;

상기 1, 2차 슬러리 믹서(11)에 의해 이송되는 슬러리에 약액 펌프에 의해 응집제를 순차적으로 투입하여 약품 처리하는 A, B액 저장조(9, 10)와;

상기 슬러리 믹서(11)에 의해 이송되어 공급된 슬러리를 응집제와 고르게 혼합되도록 교반하는 교반 저장조(2)와;

상기 교반된 슬러리 중 입자가 큰 플록은 케이크 형상으로 탈수하여 콘 베어에 의해 반출하고 물은 여액 저장조(4)로 배출하는 필터 프레스(3)와;

상기 필터 프레스(3)에서 탈수된 물에 함유된 응집제를 유출시키는 여액 저 장조(4)와;

상기 여액 저장조(4)에서 유출된 물을 공급받아 침전하는 고속 침전조(5)와;

상기 고속침전조(5)에서 침전과정을 거쳐 물에서 분리된 미립자 플록은 슬러리 저장조(1)로 반송하고, 침전된 물을 공급받아 C.O.D, SS 처리하는 폭기조 1(12)과;

상기 폭기조 1(13)에서 공급된 물을 PH처리하여 현장에서 재활용하도록 방류하는 폭기조 2(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 건설현장에서 발생하는 고농도 슬러리 처리장치.