KR100894053B1 - 다단식 토양 복원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염 토양이 자연 낙하 방식으로 흘러가도록 다수개의 교반통을 계단식으로 연결하되 이들 교반통들의 내부에는 낙하되는 오염토양을 분쇄 및 교반하면서 계면활성제, 열풍, 스팀 및 산화제 등을 투입하고 상기 교반통들의 외부에는 오염토양에서 분리된 오염원을 흡착 제거하는 흡착수단을 마련하여 오염원을 제거하는 한편, 상기 계단식으로 연결된 교반통들을 다수열 횡으로 나열함으로써, 좁은 공간에서 다량의 오염토양이 분산 처리되므로 오염원을 신속하게 처리할 수 있고 또한 이동식 차량에 상기 교반통들을 배열 탑재하면 기동성이 확보되므로 광범위한 오염지역을 이동해가며 처리할 수 있는 다단식 토양 복원장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 오염 토양이 투입되고 계면활성제가 분사되면 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들에 의해 오염 토양과 계면활성제가 교반되면서 자연 낙하되도록 하는 투입 교반통; 상기 투입 교반통에서 낙하되는 오염 토양을 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들로 교반하면서 고압 공기를 분사하여 유동성을 증가시킨 뒤 자연 낙하시키는 중간 교반통; 상기 중간 교반통에서 낙하되는 오염 토양에 산환제가 분사되면 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들에 의해 오염 토양과 산화제가 교반되면서 자연 낙하되도록 하는 배출 교반통; 그리고 상기 투입 교반통, 중간 교반통 및 배출 교반통들의 외주면에 형성된 다공성 스크린망을 각각 감싸서 교반중인 오염 토양으로 부터 오염원을 진공 흡착 제거하는 흡착수단으로 구성한 특징이 있다.

투입 교반통, 중간 교반통, 배출 교반통, 교반날개, 흡착수단

Description

다단식 토양 복원장치{Soil restoration apparatus}

본 발명은 다단식 토양 복원장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오염 토양이 자연 낙하 방식으로 흘러가도록 다수개의 교반통을 계단식으로 연결하되 이들 교반통들의 내부에는 낙하되는 오염토양을 분쇄 및 교반하면서 계면활성제, 열풍, 스팀 및 산화제 등을 투입하고 상기 교반통들의 외부에는 오염토양에서 분리된 오염원을 흡착 제거하는 흡착수단을 마련하여 오염원을 제거하는 한편, 상기 계단식으로 연결된 교반통들을 다수열 횡으로 나열함으로써, 좁은 공간에서 많은양의 오염토양이 분산 처리되므로 오염원을 신속하게 처리할 수 있으며, 상기 교반통들은 내부의 회전축과 교반날개 및 외부의 흡착수단 등의 구성이 동일한 것이므로 제작이 편리한 다단식 토양 복원장치에 관한 것이다.

토양세척(soil washing)은 세척제를 이용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나, 중금속의 용해도를 증가시켜 용출시킴으로서 토양입자로부터 유기오염물질 및 중금속을 분리 처리하는 것을 말한다. 주유소, 저유소, 석유화학공장 등의 유류저장시설 또는 유기성 화학물질을 취급하는 공장이나 저장시설물에서 저장물이 누출되거나 설치구조물의 균열 등으로 인하 여 내용물이 유출되어 지표면이나 지하층의 토양이 오염된 경우 오염된 토양을 복원하기 위해 유기성 오염원을 지하층에 그대로 방치한 상태에서 현장의 정화시설을 이용하여 처리하거나 또는 지하 오염토양을 굴착하여 지상으로 퍼올려 현장 또는 임의의 장소에서 물리화학적 또는 생물학적으로 정화할 수 있다.

토양을 굴착하여 오염원을 제거하는 장치로 국내실용등록 제410721호는 토양에 세척수를 분사하여 세척하면서 토양이 투입된 일측단부에서 토양이 배출되는 타측단부로 토양을 이송시키는 하나의 세척스크류를, 직경과 피치가 변화하지 않는 후방스크류와, 직경과 피치가 전방으로 갈수록 감소하는 전방스크류로 구분하여 세척수와의 혼합 효율을 증가시킨 것이다.

그러나 종래의 세척장치는 오염토양을 전,후방 스크류에서 계속 밀어내는 구조이므로 토양의 공극이 좁아져 실질적으로 세척수와 토양의 혼합률이 떨어지고 단순 밀어내는 구조만 갖는 것이므로 오염토양의 정화성능 개선을 기대하기 어려웠다.

국내특허 제404738호는 내부에 이중관 형태로 구성하여 내측 케이싱에는 오염토양을 밀어내는 스크류가 구비되고 외측 케이싱은 상기 스크류와 역방향으로 회전되는 통으로 구성하여 오염 토양을 단계별 세척하는 구성이나, 이것 역시 내,외통을 이중관으로 구성하고 외통은 회전시키는 구성이므로 구조가 복잡하고, 오염 토양을 파쇄하거나 확산시켜 공극을 넓혀주는 구성은 없으므로 세척액과 오염토양의 혼합성능을 크게 기대하기는 어려운 단점이 있었다.

본 발명자는 종래의 문제점들을 감안하여 특허등록 제847262호로 토양 연속세척장치를 등록한 바 있다. 그 내용은 돌과 이물질을 연속으로 걸러내면서 오염토양에 계면활성제를 투입하여 유동성을 높인 뒤 정량 이송시키고 고압공기를 주입하여 유동성 토양에 뭍은 오염물질의 이탈이 활발해지도록 하면서 진공흡착하여 오염원을 1차적으로 제거하고, 이후 토양을 세척액과 교반하면서 계단식으로 단계적 이송함으로써, 오염원이 1차 제거된 토양과 세척액의 교반 및 생화학적 처리능력이 개선되고 토양을 연속으로 처리할 수 있는 것이다.

본 발명은 본 발명자의 특허를 개선하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 오염 토양이 자연 낙하 방식으로 흘러가도록 다수개의 교반통을 계단식으로 연결하되 이들 교반통들의 내부에는 낙하되는 오염토양을 휘저으면서 계면활성제, 열풍, 스팀 및 산화제 등을 투입하고 상기 교반통들의 외부에는 오염토양에서 분리된 오염원을 흡착 제거하는 흡착수단을 마련하여 오염원을 제거하는 한편, 상기 계단식으로 연결된 교반통들을 다수열 횡으로 나열함으로써, 좁은 공간에서 다량의 오염토양이 분산 처리되므로 오염원을 신속하게 처리할 수 있고 또한 이동식 차량에 상기 교반통들을 배열 탑재하면 기동성이 확보되므로 광범위한 오염지역을 이동해가며 처리할 수 있는 다단식 토양 복원장치에 관한 것이다.

그리고 상기 교반통들은 내부의 회전축과 교반날개 및 외부의 흡착수단 등의 구성이 동일한 것이므로 다단계로 설치되는 교반통들의 제작이 편리하고 또한 오염토양이 자연 낙하 방식으로 흘러가면서 처리되므로 별도의 토양 이송수단이 불필요 하여 제작비를 절감할 수 있으며, 상기 교반통들을의 연결관에는 오염 토양의 흐름을 제어하는 수단을 마련하여 오염 토양의 성분 및 오염 정도에 따라 흐름을 제어함으로써, 교반통들에서 체류되며 교반되고 오염원이 흡착되는 시간을 조절할 수 있는 다단식 토양 복원장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 오염 토양이 투입되고 계면활성제가 분사되면 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들에 의해 오염 토양과 계면활성제가 교반되면서 자연 낙하되도록 하는 투입 교반통; 상기 투입 교반통에서 낙하되는 오염 토양을 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들로 교반하면서 고압 공기를 분사하여 유동성을 증가시킨 뒤 자연 낙하시키는 중간 교반통; 상기 중간 교반통에서 낙하되는 오염 토양에 산환제가 분사되면 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들에 의해 오염 토양과 산화제가 교반되면서 자연 낙하되도록 하는 배출 교반통; 그리고 상기 투입 교반통, 중간 교반통 및 배출 교반통들의 외주면에 형성된 다공성 스크린망을 각각 감싸서 교반중인 오염 토양으로 부터 오염원을 진공 흡착 제거하는 흡착수단으로 구성한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 동일한 구조를 갖는 교반통을 3단으로 연결하되 내부로 투입되는 오염토양이 자연 낙하 되도록 수직적으로 연결함으로써, 토양의 이송수단이 별도로 필요치 않으므로 비용이 절감되는 특징을 갖는다. 그리고 3단으로 연결된 교반통들을 일렬 횡대로 다수열 배열함으로써, 토양을 분산 처리할 수 있으므로 각 교반통들의 운전에 따른 부하가 경감되고 많은량의 오염토양이 분산 처리되므로 좁은 공간에서의 복원효율이 상승되는 특징을 갖는다.

특히 본 발명의 교반통들은 내부의 교반날개를 갖는 회전축, 외부의 흡착수단 등의 구성이 모두 동일하므로 상기 교반통들을 다단으로 다수열 제작할때 편리한 이점이 있으며, 오염지역의 정도에 따라 상기 교반통들의 개수를 조절하면 상기 교반통들에 무리를 주지 않으면서도 오염지역의 토양의 신속하게 처리할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 복원장치의 개념도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 복원장치의 일부 확대도 이다. 본 발명 한 실시예의 복원장치는 투입 교반통(10), 중간 교반통(20) 및 배출 교반통(30)으로 구성되며 이들 교반통(10)(20)(30)들이 연결관(21)을 통하여 서로 연결되어 내부의 복원중인 오염 토양이 자연 낙하되면서 흘러가 최종적으로 컨베이어밸트(70)에 낙하되도록 구성되고, 상기 교반통(10)(20)(30)들은 다수열 횡으로 연속되어 오염 토양을 분산 처리 하도록 구성된다.

상기 투입 교반통(10)은 오염지역에서 돌과 이물질을 분리시킨 오염토양이 투입되는 투입구(11)가 상부에 구비되고 내부 중앙에는 회전축(12)이 구비된다. 상기 회전축(12)은 상기 투입 교반통(10)의 외부로 돌출되어 구동풀리(50)가 결합되고 상단에는 상기 중공관(15)으로 계면활성제 탱크(10b)의 계면활성제를 공급하기위한 로터리조인트(51)가 구비된다.

상기 회전축(12)은 외주면에 다단으로 다수개의 노즐(16)이 형성되어 상기 중공관(15)으로 공급되는 계면활성제를 상기 투입 교반통(10) 내부의 오염 토양에 분사하도록 구비되고, 상기 회전축(12)의 외주면에는 다단으로 교반날개(13)가 방사상으로 다수개 구비되어 오염 토양을 휘저으면서 분쇄시키고 상기 노즐(16)에서 분사되는 계면활성제와 교반시켜 오염 토양에서 오염원을 분리시킨다. 상기 교반날개(13)는 날개 형태가 아래쪽으로 꺾인 형태로써, 교반중인 오염 토양을 다음 공정의 중간 교반통(20)으로 보내는 역할을 한다.

상기 중간 교반통(20)은 상기 투입 교반통(10)과 동일하게 내부에 회전축(22)이 구비되어 구동풀리(50)가 연결되고, 상기 회전축(22)의 외주면에는 내부의 중공관(25)으로 공급되는 공압발생기(20b)의 고압공기를 분사하는 노즐(26)이 다수개 구비되고, 또한 오염 토양을 분쇄 및 교반시키면서 다음 공정의 배출 교반통(30)으로 낙하 시키는 교반날개(23)가 형성된다.

그리고 상기 배출 교반통(30)은 상기 투입 교반통(10)과 동일하게 내부에 회전축(32)이 구비되어 구동풀리(50)가 연결되고, 상기 회전축(32)의 외주면에는 내부의 중공관(35)으로 공급되는 산화제 탱크(30b)의 산화제를 분사하는 노즐(36)이 다수개 구비되고, 또한 오염 토양을 분쇄시키면서 산화제와 교반하여 오염 토양의 오염원을 산화시키는 교반날개(33)가 구비되며, 하부에는 산화처리된 오염 토양을 컨베이어밸트(70)로 낙하시키키는 배출구(31)가 구비된다.

도 3은 도 1의 A - A선 단면도 로써, 상기 투입 교반통(10), 중간 교반통(20) 및 배출 교반통(30)의 외주면에 흡착수단이 구비된다.

상기 흡착수단은 상기 투입 교반통(10)에서 계면활성제와 교반중인 오염 토양으로 부터 분리된 오염원을 흡착 제거하고, 상기 중간 교반통(20)에서 고압 공기에 의해 오염 토양에서 오염원의 유동성이 증가되어 분리된 오염원을 흡착 제거하며, 또한 상기 배출 교반통(30)에서 산화제와 교반중인 오염 토양으로 부터 분리된 오염원을 흡착 제거하기 위한 것이다.

이를 위하여 상기 각 교반통(10)(20)(30)들의 측면 및 밑면에 다공성의 스크린망(10a)(20a)(30a)이 구비되고 상기 스크린망(10a)(20a)(30a)과의 사이에 흡착포(41)가 놓이는 흡착실(40)이 형성되도록 상기 스크린망(10a)(20a)(30a)을 감싸 밀봉하는 밀폐커버(42)가 구비된다.

상기 밀폐커버(42)는 한쪽 힌지(43)를 중심으로 상,하 양측으로 여닫히게 분할되어 흡착포(41)를 교체할 수 있도록 구성되며, 고정볼트(44) 및 너트(45)로 각 교반통(10)(20)(30)들에 고정된다. 그리고 밀폐커버(42)는 진공흡착기(60)와 호스(61)로 연결되며, 유수분리기(62)는 상기 진공흡착기(60)와 연결되어 흡착된 오염원을 성분별로 분리 저장한다. 그리고 각 교반통(10)(20)(30)의 내부 교반날개(12)(22)(32) 들에는 해당 스크린망(10a)(20a)(30a)의 표면을 긁어 표면에 달라 붙는 오염 토양을 이탈 시키는 브러쉬(14)(24)(34)가 구비되어 흡착에 의해 스크린망(10a)(20a)(30a)이 막히지 않도록 구성된다. 미설명부호 53은 상기 구동풀리(50)와 벨트(52)로 연결된 모터를 나타낸다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 복원장치는 이물질이 선별된 오염 토양이 투입구(11)를 거쳐 투입 교반통(10)으로 공급되면 모터(53)로 회전되는 회전 축(12)에 의해 교반날개(13)들이 회전되면서 오염 토양을 휘저으면서 아래쪽으로 낙하 시킨다. 이때 로터리조인트(51)를 통하여 계면활성제 탱크(10b)와 연결된 상기 회전축(12)의 내부 중공관(15)으로 계면활성제가 투입되어 노즐(16)에서 투입 교반통(10) 내부로 분사되면 교반 및 분쇄중인 오염 토양의 유동성이 증가되고 오염원이 오염 토양에서 쉽게 이탈된다.

그리고 오염 토양은 교반날개(13)의 회전으로 인한 원심력으로 인하여 투입 교반통(10)의 내주면에 밀착된 상태로 스크린망(10a)을 지나가게 되는데, 상기 스크린망(10a)은 토양은 걸러지고 유동성 오염원을 통과시키는 크기의 망으로 구성되는 것이므로 상기 진공흡착기(60)가 작동되면 상기 흡착실(40)에 진공이 걸리므로 오염토양 중의 유동성이 증가된 오염원 및 계면활성제들이 흡착실(40)의 흡착포(41)를 거쳐 진공흡착기(60)로 흡착되며 이후 유수분리기(62)에 저장되어 성분별로 분리 처리된다.

상기 흡착포(41)는 오염원 이외의 작은 토양 알갱이들을 걸러내어 진공흡착기(60)를 보호하기 위한 것이며, 흡착포(41)에도 일부 오염원이 걸러진다. 상기 흡착포(41)는 이물질이 많이 뭍어 흡착력이 떨어질 경우 이를 교체해야되며, 도 3에서와 같이 양쪽으로 열리는 밀폐커버(42)를 열고 교체한다.

상기 투입 교반통(10)에서 오염원이 일부 제거된 오염 토양은 연결관(21)을 통하여 중간 교반통(20)으로 투입된다. 이때 상기 중간 교반통(20)에 장착된 회전축(22)의 교반날개(23)에 의해 오염 토양이 교반되면서 아래쪽의 배출 교반통(30)으로 낙하되는데, 이때 공압발생기(20b)의 고압 공기를 회전축(22) 내부의 중공 관(25)으로 공급하면 노즐(26)에서 고압 공기가 교반중인 오염 토양으로 분사되어 토양의 공극을 넓히고 유동성을 증가시켜 오염원의 이탈을 가속시킨다. 또한 흡착수단의 진공흡착기(60)를 작동시키면 상기 중간 교반통(20)에 형성된 스크린망(20a)으로 교반중인 오염 토양이 지나가면서 오염원이 흡착 제거된다.

여기서 오염된 토양의 오염원 종류에 따라서 상기 공압발생기(20b) 대신 스팀발생기를 사용할 경우 고온고압의 스팀이 중간 교반통(20)으로 공급되어 오염 토양의 유동성을 증가시킬 수 있다.

그리고 상기 연결관(21) 내부에는 버터플라이밸브 타입의 원판형 밸브판(21a)이 내장되어 외부의 전동모터로 회전되면서 상기 연결관(21)을 개폐시키는 기능을 갖는다. 상기 밸브판(21a)은 오염 토양의 흐름을 제어하는 것으로서, 오염 토양의 성분 및 오염 정도에 따라 정,역회전 되면서 연결관(21)의 개방 정도를 조정한다. 따라서 상기 연결관(21) 내부로 낙하되는 오염 토양의 흐름이 조절되므로 투입 교반통(10) 및 중간 교반통(20)들에서 오염 토양의 체류시간이 조절되어 교반 및 분쇄정도를 오염 지역별로 조정할 수 있다.

상기 중간 교반통(20)에서 오염원이 일부 제거된 오염 토양이 연결관(21)을 통하여 배출 교반통(30)으로 투입되면 회전축(32)의 교반날개(33)에 의해 오염 토양이 분쇄 및 교반된다. 이때 산화제 탱크(30b)의 산화제를 중공관(35)으로 공급하면 노즐(36)에서 교반중인 오염 토양으로 분사되어 오염원을 산화시킨다. 그리고 흡착수단의 진공흡착기(60)를 작동시키면 상기 배출 교반통(30)에 형성된 스크린망(30a)으로 교반중인 오염 토양이 지나가면서 산화된 오염원이 흡착 제거되며, 이 후 오염원이 제거된 토양은 하부의 배출구(31)로 낙하어 컨베이어밸트(70)를 타고 다음 공정으로 이송된다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 복원장치의 개념도

도 2는 본 발명 한 실시예의 복원장치의 일부 확대도

도 3은 도 1의 A - A선 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 투입 교반통 10a : 스크린망

10b : 계면활성제 탱크 11 : 투입구

12 : 회전축 13 : 교반날개

14 : 브러쉬 15 : 중공관

16 : 노즐 20 : 중간 교반통

20a : 스크린망 20b : 공압발생기

21 : 연결관 22 : 회전축

23 : 교반날개 24 : 브러쉬

25 : 중공관 26 : 노즐

30 : 배출 교반통 30a : 스크린망

30b : 산화제 탱크 31 : 배출구

32 : 회전축 33 : 교반날개

34 : 브러쉬 35 : 중공관

36 : 노즐 40 : 흡착실

41 : 흡착포 42 : 밀폐커버

50 : 구동풀리 60 : 진공흡착기

Claims (5)

1. 오염 토양이 투입되고 계면활성제가 분사되면 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들에 의해 오염 토양과 계면활성제가 분쇄 및 교반되면서 자연 낙하되도록 하는 투입 교반통;

   상기 투입 교반통에서 낙하되는 오염 토양을 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들로 분쇄 및 교반하면서 고압 공기를 분사하여 유동성을 증가시킨 뒤 자연 낙하시키는 중간 교반통;

   상기 중간 교반통에서 낙하되는 오염 토양에 산환제가 분사되면 내부의 회전축으로 회전되는 다수개의 교반날개들에 의해 오염 토양과 산화제가 분쇄 및 교반되면서 자연 낙하되도록 하는 배출 교반통; 그리고

   상기 투입 교반통, 중간 교반통 및 배출 교반통들의 외주면에 형성된 다공성 스크린망을 각각 감싸서 교반중인 오염 토양으로 부터 오염원을 진공 흡착 제거하는 흡착수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 다단식 토양 복원장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 투입 교반통의 회전축은 내부의 중공관이 계면활성제탱크와 연결되고 상기 회전축의 외주면에는 상기 중공관으로 공급되는 계면활성제를 교반중인 오염 토양으로 분사하는 다수개의 노즐이 구비되며,

   상기 중간 교반통의 회전축은 내부의 중공관이 공압발생기와 연결되고 상기 회전축의 외주면에는 상기 중공관으로 공급되는 고압 공기를 교반중인 오염 토양으로 분사하는 다수개의 노즐이 구비되며,

   상기 배출 교반통의 회전축은 내부의 중공관이 산화제탱크와 연결되고 상기 회전축의 외주면에는 상기 중공관으로 공급되는 산화제를 교반중인 오염 토양으로 분사하는 다수개의 노즐이 구비됨을 특징으로 하는 다단식 토양 복원장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 흡착수단은 상기 투입 교반통, 중간 교반통 및 배출 교반통들의 외주면에 각각 형성된 스크린망, 상기 스크린망을 감싸면서 내부에 흡착포를 갖는 밀폐커버, 그리고 상기 밀폐커버와 연결되어 상기 오염 토양으로부터 분리된 오염원을 진공흡착하는 진공흡착기로 구성됨을 특징으로 하는 다단식 토양 복원척장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 상기 투입 교반통, 중간 교반통 및 배출 교반통들의 교반날개들에는 해당 교반통의 스크린망을 긁어주는 브러쉬가 구비되어 오염 토양이 스크린망에 달라 붙지 않도록 한것을 특징으로 하는 다단식 토양 복원장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 투입 교반통과 중간 교반통 및 상기 중간 교반통과 배출 교반통은 연결관으로 연결되며,

   상기 연결관들 내부에는 원판형 밸브판이 정,역회전되도록 구비되어 해당 연결관 내부의 개방 정도를 조정하여 오염 토양의 흐름이 제어되도록 한 것을 특징으로 하는 다단식 토양 복원장치.

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