KR100952702B1 - The purification apparatus of a heavy metal contamination soil - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중금속 오염토양 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분말 또는 액상 형태의 미세 중금속에 오염된 토양을 플라즈마 토치가 설치된 가열통에 간헐적으로 투입하여 미세 중금속을 플라즈마 아크의 열기로 열분해 제거시키고 정화된 토양은 자연 낙하방식으로 배출하는 순환구조를 갖도록 하여 연속적인 토양정화가 가능하고 장치의 소형화로 운반 및 설치가 간편하며 오염지역의 중금속을 적극적으로 제거가능한 중금속 오염토양 정화장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for purifying heavy metal contaminated soil, and more particularly, soil contaminated with fine heavy metal in powder or liquid form is intermittently introduced into a heating vessel in which a plasma torch is installed to thermally decompose fine heavy metal by heat of a plasma arc. The purified soil has a circulating structure discharged by the natural dropping method, so that it is possible to continuously purify the soil, it is easy to transport and install by miniaturization of the apparatus, and it is related to the heavy metal contaminated soil purification device that can actively remove heavy metals in the contaminated area.
일반적으로 주유소 및 유류저장탱크가 설치된 곳은 지반 내부로 기름이 유출되어 토양이 오염되는 실정이다. 특히 오염 토양중에는 미세 분말 형태의 중금속이 포함되어 있는데, 이러한 중금속은 산화제 및 중화제로 화학적 처리를 하더라도 제거되지 않고 토양에 계속 남게 된다. 특히 납, 수은 및 카드뮴 갖은 중금속은 미량이더도 인체에는 치명적이므로 오염토양을 정화시킬 때 필수적으로 제거해야된다.In general, where gas stations and oil storage tanks are installed, oil is leaked into the ground and soil is contaminated. In particular, contaminated soils contain heavy metals in the form of fine powders. These heavy metals remain in the soil without being removed even when chemically treated with oxidizing agents and neutralizing agents. In particular, heavy metals containing lead, mercury, and cadmium are more deadly to humans and must be removed when cleaning contaminated soil.
종래에는 이러한 중금속을 제거하기 위해 플라즈마의 열기로 이를 열분해시켜 제거하는 기술이 제안된 바 있다. 미국특허 US5,181,797호에는 플라즈마 토치를 토양 내부로 투입하여 중금속을 연소시켜 제거하였다.In order to remove such heavy metals, a technique of thermally decomposing them by heat of plasma has been proposed. In US Pat. No. 5,181,797, a plasma torch was introduced into the soil to remove heavy metals by burning them.
그러나 이러한 방식은 오염 토양의 주변에 다수개의 관정을 수직으로 뚫고 내부에 플라즈마 토치를 삽입해야 되므로 작업시간이 많이 걸리고 특히 오염토양이 외부로 들어나지 않고 지반 내부에 남아 계속적인 가열에 의해 제거되는 방식이므로 국부적으로 토치의 열기가 미치지 않는 곳은 중금속이 제거되지 않고 남게 되는 단점이 있었다.However, this method requires a lot of work time because vertically drilling a plurality of wells around the contaminated soil and inserting a plasma torch inside, especially the contaminated soil remains inside the ground and does not enter the outside and is removed by continuous heating. Therefore, where the heat of the torch does not reach locally, there was a disadvantage in that heavy metals were not removed.
또한 국내특허공개 제2000-0049289호는 토치를 지반 내부에 수평으로 삽입하여 플라즈마 열기로 오염토양의 중금속을 연소 제거하는 방식이나, 이것 역시 오염토양이 지반 내부에 남아 있으므로 토치의 열기가 미치지 않는 곳이 발생되어 오염지역의 중금속을 확실하게 제거할 수 없는 단점이 있었다. 그리고 중금속이 열분해되는 과정에서 발생되는 가스가 토양 내부로 스며들어 오히려 오염지역이 확산되는 역효과를 낼 수 있는 것이므로 이러한 방식의 정화방법은 실용화되기 어려운 기술적인 단점이 있었다.In addition, Korean Patent Publication No. 2000-0049289 is a method of inserting a torch horizontally into the ground to remove and remove heavy metals of the contaminated soil by plasma heat, but this is also a place where the torch does not heat because contaminated soil remains in the ground. There was a disadvantage that can not be removed reliably heavy metals in the contaminated area. In addition, since the gas generated in the process of pyrolysis of heavy metals can penetrate into the soil and have an adverse effect of spreading the contaminated area, this type of purification method has a technical disadvantage that is difficult to use.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 분말형태 또는 액상의 미세 중금속에 오염된 토양을 플라즈마 토치가 설치된 가열통에 간헐적으로 투입하여 미세 중금속을 플라즈마 아크의 열기로 열분해 시키거나 또는 고온고압의 열풍이나 스팀으로 산화시키고 정화된 토양은 자연 낙하방식으로 배출하는 순환구조를 갖도록 하여 연속적인 토양정화가 가능하고 장치의 소형화로 운반 및 설치가 간편하며 오염토양의 중금속을 적극적으로 확실하게 제거할 수 있는 중금속 오염토양 정화장치를 제공함에 있다.The present invention was developed in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to intermittently inject soil contaminated with fine heavy metal in powder form or liquid state into a heating vessel in which a plasma torch is installed, and thermally decompose fine heavy metal by heat of a plasma arc. The soil that has been oxidized or purified by hot air or steam of high temperature and high pressure has a circulation structure that is discharged by natural dropping method to enable continuous soil purification, and it is easy to transport and install due to the miniaturization of the device. It is to provide a heavy metal contaminated soil purification device that can be reliably removed.
이를 위하여 본 발명은 플라즈마 발생기와 연결된 플라즈마 토치의 아크 열기로 오염토양의 중금속을 열분해 정화시키는 장치에 있어서, 내부에 상기 토치가 다수개 배열된 가열통이 구비되고, 상기 가열통의 상부에는 오염토양을 투입하여 상기 토치들이 묻히도록 하는 투입구가 마련되며, 상기 가열통의 하부에는 모터로 회전되는 배출버킷을 갖는 배출구가 구비되어 오염토양이 상기 가열통 내부에서 체류되며 열분해되도록 하고, 상기 가열통의 상부에는 상기 오염토양의 열분해과정에서 발생되는 가스를 배기시키는 배기구가 구비된 특징이 있다.To this end, the present invention is a device for pyrolyzing and purifying heavy metals of contaminated soil by arc heat of a plasma torch connected to a plasma generator, the heating vessel having a plurality of the torch arranged therein, and the contaminated soil at the top of the heating cylinder. Inlet is provided to the buried torch is buried, the lower portion of the heating vessel is provided with an outlet having a discharge bucket rotated by a motor so that contaminated soil stays inside the heating vessel and pyrolyzes, The upper portion is characterized in that the exhaust port for exhausting the gas generated in the process of pyrolysis of the contaminated soil.
본 발명에 따르면 오염지역의 토양을 지상으로 퍼내 적재한 뒤 돌 같은 이물질을 선별하여 정화장치의 가열통으로 투입한다. 본 발명의 가열통에는 플라즈마 토치가 다수개 배치된 것으로서, 투입된 오염토양을 가열통 내부에 체류시키고 플라즈마 토치에서 플라즈마 아크를 발생시키면 순간적으로 높은 온도가 토치 주변에 형성되어 오염토양에 포함된 분말상 또는 액상의 중금속이 연소되어 열분해 제거된다. 그리고 열분해시 발생되는 가스는 포집하여 유해물질을 걸러내고 인체에 무해한 물질만 대기중에 배출되도록 하면 오염지역의 토양에 포함된 중금속을 적극적인 방법으로 제거할 수 있다.According to the present invention, the soil in the contaminated area is dumped to the ground and loaded, and then foreign substances such as stones are sorted and introduced into the heating vessel of the purification device. In the heating vessel of the present invention, a plurality of plasma torches are disposed. When the contaminated soil is kept inside the heating vessel and a plasma arc is generated from the plasma torch, a high temperature is instantaneously formed around the torch to form a powder or Liquid heavy metals are burned and pyrolyzed. Gases generated during pyrolysis can be collected to filter out harmful substances and to release only harmful substances to the air to remove heavy metals contained in the soil in contaminated areas by active methods.
또한 액상의 중금속은 가열노즐에서 분사되는 고온고압의 열풍 또는 스팀에 의해 열분해되어 산화되므로 상기 플라즈마 토치와 연계하면 중금속의 제거효율이 향상되며, 상기 토치 및 가열노즐의 주변에는 다수개의 회전날개들이 배치되어 오염토양을 휘저어 한곳에 뭉치거나 정체되지 않고 중금속이 균일하게 연소 처리되도록 해준다.In addition, the liquid heavy metal is thermally decomposed and oxidized by high temperature, high pressure hot air or steam injected from a heating nozzle, so that the efficiency of removing the heavy metal is improved in connection with the plasma torch, and a plurality of rotary blades are disposed around the torch and the heating nozzle. It stirs up the contaminated soil and ensures that even heavy metals are burned uniformly without being aggregated or stagnated in one place.
그리고 오염토양을 가열통의 상부에 투입하여 중금속을 열분해 시키고 이후 배출시키는 순환구조를 갖도록 하여 연속적인 토양의 정화가 가능하며, 장치의 부피를 줄여 이동 및 설치가 간편하고 또한 중금속이 제거된 오염토양은 다음 공정의 화학적 처리장치와 연계하여 처리할 수 있으므로 정화성능을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있다.In addition, the contaminated soil is introduced into the upper part of the heating tube to pyrolyze heavy metals and then discharged to have a circulating structure that allows for continuous purification of the soil, and is easy to move and install by reducing the volume of the contaminated soil. Since it can be treated in conjunction with the chemical treatment apparatus of the next process has the advantage of improving the purification performance.
도 1은 본 발명 한 실시예의 정화장치의 사시도 이고, 도 2는 본 발명 한 실시예의 정화장치의 단면도 이다. 본 발명 한 실시예의 정화장치는 내부가 빈 수직의 가열통(10)이 구비된다. 상기 가열통(10)은 상부로 오염토양을 투입하기 위한 투입구(11)가 구비되고, 하부에는 정화된 토양을 배출시키기 위한 배출구(12)가 구비되며, 내부에는 가열통(10)을 가로 지르는 다수개의 가설대(21)에 토치(20)가 설치된다. 상기 토치(20)는 플라즈마 발생기(22)와 연결되어 플라즈마 아크를 발생시키는 것으로서 토치 주변의 반경 200mm 내외의 온도를 약 2000℃ 이상 높이는 성능을 갖는다. 상기 토치(20)들은 상기 배출구(12) 쪽으로 아크를 발생시키도록 그리고 상호 연계하여 주변 온도를 골고루 높이도록 지그재그 형태로 가열통(10) 내부에 구비된다.1 is a perspective view of a purifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the purifier according to an embodiment of the present invention. Purification apparatus of an embodiment of the present invention is provided with a
또한 상기 토치(20)들은 고정된 것이 아니고 90도 범위내에서 정역회전을 반복하도록 구성하면 오염토양을 휘저으면서 아크 열기를 방사할 수 있는 것이므로 오염토양의 뭉침을 방지하고 효과적으로 중금속을 연소시킬 수 있다. 그리고 상기 가열통(10)의 내부에는 다수개의 회전날개(15)가 마련되어 가열통(10)에 쌓인 오염토양을 휘저어 뭉침을 방지시키고 오염토양이 정체되지 않고 아래쪽의 토치(20) 또는 배출구(12) 쪽으로 향하도록 해준다. 바람직하게는 상기 회전날개(15)들은 상기 토치(20)들의 사이사이에 배치되어 토치(20) 주변의 오염토양을 휘저어 중금속의 균일한 연소를 돕고 또한 한곳에 정체되지 않고 아래쪽의 배출구로 잘 흘러가도록 해주는 것이 좋다.In addition, the
또한 상기 가열통(10)의 내부에는 다수개의 가열노즐(14)이 마련된다. 상기 가열노즐(14)은 고온고압의 스팀 또는 열풍을 가열통에 불어 넣는 것으로서, 중금속은 약 800℃ ~ 1000℃에서 산화되므로 이 온도 조건을 갖춘 열풍이나 스팀을 공급하여 오염토양에 묻은 중금속 분말이나 액상 중금속을 산화 제거시킨다.In addition, a plurality of
상기 투입구(11)에는 오염토양을 가열통(10) 내부로 투하시키는 투입버킷(30)이 구비된다. 상기 투입버킷(30)은 다수개의 판상 또는 원호상의 버킷이 축방향을 따라 길게 형성되어 모터(31)로 회전되는 것으로서, 정지상태에서 이들 버킷에 의해 투입구(11)가 막혀 상기 가열통(10) 내부를 밀폐계에 가깝도록 만들어준다. 따라서 오염토양의 중금속이 연소되면서 발생되는 가스가 투입구(11) 외부로 배기되는 것을 최대한 막아준다.The
상기 배출구(12)에는 모터(41)로 회전되는 배출버킷(40)이 구비되어 정화된 토양을 하부로 배출시킨다. 상기 배출버킷(40)은 토치(20)가 작동되는 동안 정지상태를 이뤄 오염토양이 배출구(12)로 흘러내리지 않고 가열통(10) 내부에 체류되도록 해준다.The
그리고 상기 가열통(10)의 상부에는 중금속의 열분해 과정에서 발생되는 가스를 배기팬(50)으로 배기시키는 배기구(13)가 마련되고, 유증기 회수기(51), 흡착기(52) 및 탈취기(53)를 거쳐 최종적으로 무해한 공기가 배기된다.In addition, an upper portion of the
이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 오염지역의 토양을 포크레인 같은 중장비를 이용하여 퍼낸 뒤 선별기에서 자갈과 이물질을 걸러내고 투입구(11)에 오염토양을 투입한다. 이때 모터(31)로 회전되는 투입버킷(30)이 작동되어 오염토양을 적극적으로 가열통(10) 내부로 낙하시킨다.One embodiment of the present invention configured as described above is to filter the soil in the contaminated area using a heavy equipment such as forklane and then filter out the gravel and foreign matter in the sorting machine and put the contaminated soil in the inlet (11). At this time, the
상기 가열통(10) 내부로 오염토양이 적재되어 토치(20)가 묻히면 투입버킷(30)의 작동을 중지시켜 오염토양의 유입을 차단하고 상기 플라즈마 발생기(22)를 작동시킨다. 상기 플라즈마 발생기(22)와 연결된 토치(20)에서는 순간 온도 2000℃의 아크가 발생되어 토치 주변의 토양에 포함된 분말상의 중금속을 열분해 연소시킨다. 상기 플라즈마 아크는 산소 없이도 중금속을 연소시키므로 다이옥신 같은 유해물질이 생성되지 않아 친환경적이며, 상기 토치(20)는 다수개가 지그재그 형태로 엇갈리게 가열통(10)에 배치되어 오염토양을 균일하게 연소시키므로 중금속을 효과적으로 제거할 수 있다.When the soil is loaded into the
또한 상기 토치(20)가 작동되는 동안 가열노즐(14)을 함께 작동시키면 고온고압의 스팀이나 열풍이 가열통(10)에 제공되어 특히 액상의 중금속을 산화 제거시 키므로 중금속의 제거성능이 향상된다. 또한 상기 열풍이나 스팀으로 인하여 오염토양의 유동성이 풍부해져 토양이 뭉치거나 한쪽으로 쏠리지 않고 균일하게 가열통(10) 내부에 분산되는 효과도 있다. 그리고 다수개의 회전날개(15)를 함께 작동시키면 오염토양을 휘저어 확산시키므로 상기 토치(20) 및 가열노즐(10)에서 방사 및 분사되는 플라즈마 아크 또는 열풍이나 스팀이 오염토양에 균일하게 퍼져 중금속의 제거성능이 향상된다.In addition, when the
중금속의 제거과정에서 발생되는 가스는 배기구(13)를 타고 유증기 회수기(51)를 거치면서 휘발서유기화합물 같은 유해물질이 제거되고, 흡착기(52) 및 탈취기(53)를 거치면서 다이옥신 같은 물질과 냄새가 제거된 뒤 배기된다.The gas generated in the process of removing heavy metals passes through the exhaust port (13) and passes through the vapor recovery unit (51) to remove harmful substances such as volatilized organic compounds, while passing through the adsorber (52) and the deodorizer (53) and materials such as dioxins. The odor is removed and then exhausted.
그리고 정해진 시간동안 토치(20)를 작동시켜 오염토양의 중금속이 제거되면 하부의 배출버킷(40)을 작동시켜 가열통(10)의 토양이 배출구(12)로 낙하되도록 하고, 컨베이어벨트를 이용해 다음 처리공정으로 이송시키면서 한 사이클이 완료되며 위의 과정을 반복하여 오염지역의 토양을 정화시킨다.When the heavy metal of the contaminated soil is removed by operating the
도 1은 본 발명 한 실시예의 정화장치의 사시도1 is a perspective view of a purifier of an embodiment of the present invention
도 2는 본 발명 한 실시예의 정화장치의 단면도2 is a cross-sectional view of the purifying apparatus of one embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 가열통 11 : 투입구10: heating tube 11: inlet
12 : 배출구 13 : 배기구12: exhaust port 13: exhaust port
14 : 가열노즐 15 : 회전날개14: heating nozzle 15: rotary blade
20 : 토치 21 : 가설대20: torch 21: hypothesis
22 : 플라즈마 발생기 30 : 투입버킷22: plasma generator 30: input bucket
40 : 배출버킷 50 : 배기팬40: exhaust bucket 50: exhaust fan
51 : 유증기 회수기 52 : 흡착기51: vapor recovery unit 52: adsorber
53 : 탈취기53: deodorizer
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