KR100955073B1 - 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법에 관한 것으로서, 특히 혼합 플랜트에서 배합 비율에 따라 공급장치를 통해 공급된 매립석탄회와 첨가제 탱크로부터 공급된 첨가제를 배합 비율에 따라 배합하여 매립석탄회 혼합조성물을 제조하는 지반 조성물 제조 공정과; 상기 매립석탄회 혼합조성물을 혼합 이송 파이프를 통해 투기장으로 이송시키면서 혼합 비율에 따라 펌프에 의해 준설된 준설토를 혼합하여 매립석탄회 혼합처리토를 제조하는 혼합처리토 제조 공정과; 상기 매립석탄회 혼합처리토의 침강상태를 조절하도록 해수공급장치를 이용하여 상기 매립석탄회 혼합처리토에 해수를 첨가하는 해수 첨가 공정과; 해수에 의해 함수비가 조절된 상기 매립석탄회 혼합처리토를 투기장 내부에 포설하여 침강시키는 포설/침강 공정과; 침강이 완료되면 상부 상등수를 제거하는 상등수 제거 공정; 및 타설지반에 대한 다짐 또는 간극수의 배수공법을 수행하여 지반특성을 개량하는 개량 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 매립석탄회에 첨가제를 혼합하여 비중과 단위중량 특성을 개량시킨 혼합조성물을 제작하고, 매립석탄회의 물리적 특성으로 인해 준설토와 혼합 투기하는 경우 혼합물의 투수계수가 증가하여 압밀속도가 빨라지고, 순수 준설토만으로 매립한 지반에 비해 상대적으로 개량특성을 증진시켜 준설투기 후 매립지반 개량을 위한 시간과 비용을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 과도한 준설토 채취로 인한 환경오염을 최소화할 수 있다.

매립석탄회, 첨가제, 혼합, 지반, 매립, 조성, 준설토

Description

매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법{METHOD FOR CONSTRUCTING FILL GROUND USING MIXED COMPOSITION OF RECLAIMED COAL ASH AND DREDGED GROUND}

본 발명은 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법에 관한 것으로서, 상세하게는 매립석탄회에 첨가제를 혼합하여 비중과 단위중량 특성을 개량시킨 혼합조성물을 제작하고, 혼합조성물을 준설토와 혼합 투기함으로써 투수계수가 증가하여 압밀속도가 빨라지고, 순수 준설토만으로 매립한 지반에 비해 상대적으로 다짐특성을 개량시켜 준설투기 후 매립지반 개량을 위한 시간과 비용을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 과도한 준설토 채취로 인한 환경오염을 최소화할 수 있도록 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법에 관한 것이다.

화력발전소 부산물인 석탄회는 플라이 애쉬(Fly Ash)와, 바텀 애쉬(Bottom Ash), 신더 애쉬(Cinder Ash)로 구성되어 있다. 최근에는 소각로에서 이를 직접 선별하여 재활용하는 시도가 이루어지고 있으나, 아직 상당부분이 매립되고 있는 상태이며 특히 과거 20~30년 동안 회처리장에 투기된 매립석탄회의 양은 상당할 뿐만 아니라 회처리장 확보 및 투기를 위한 비용이 매우 크게 소요되는 실정이다. 이러한 매립석탄회는 비회와 저회가 혼합되어 있는 상태이며, 각 회처리장별 플라이 애쉬:바텀 애쉬의 혼재 비율은 약 7:3~8:2 정도이다.

기존에는 매립석탄회에 대해 분리·선별과정을 거쳐 플라이 애쉬와 바텀 애쉬를 구분하여 재활용하고 있으나, 화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립석탄회에 대한 분리 선별과정을 거치지 않고, 원상태 그대로 지반조성재료로 재활용하게 되면 1차 가공에 필요한 시간과 비용을 줄일 수 있는 경제적인 방법이 될 수 있을 것으로 보인다.

현재까지 플라이 애쉬는 시멘트 대체재로서 거의 전량이 재활용되고 있고, 바텀 애쉬는 최근 다짐특성을 개량하여 도로 성토재 등으로 적용하기 위한 제안이 이루어지고 있으나, 매립석탄회의 재료를 분리하지 않은 상태에서의 직접적인 대량활용 방안은 아직 제안되지 않고 있다.

한편, 준설매립지반 조성시 내해나 외해로부터의 준설된 준설토사를 투기장 내부에 투기하여 침강시킨 후 압밀촉진공법 등을 적용하여 준설투기지반의 강도를 증가시키는 방법을 주로 사용하고 있으나, 펌프준설시 해저 준설토를 뿜어 올리는 과정에서 안정화된 준설토를 교란시키게 되어 부유물 발생으로 인한 인근 해양환경 오염이 심각한 문제로 대두되고 있으며, 특히 준설이송거리가 증가할수록 오염은 더욱 심각해지는 문제가 발생하고 있다. 더욱이 최근에는 양질의 준설토사 고갈로 인하여 대규모 부지조성시 준설매립공법 적용의 한계가 있어 준설토사에 대한 대체재료가 요구되고 있다.

또한, 매립석탄회는 산업폐기물중 일반폐기물로 구분되어 있어 매립지반 조성에 직접 이용하여도 무방하나, 일반 준설토에 비해 비중과 단위중량이 작아 침강 및 자중압밀 특성이 상이하므로 대규모 부지조성을 위해 일반적으로 사용되는 펌프준설 및 준설투기공법에 이를 직접 적용하는데는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 매립석탄회에 첨가제를 혼합하여 비중과 단위중량 특성을 개량시킨 혼합조성물을 제작하고, 매립석탄회의 물리적 특성으로 인해 준설토와 혼합 투기하는 경우 혼합물의 투수계수가 증가하여 압밀속도가 빨라지고, 순수 준설토만으로 매립한 지반에 비해 상대적으로 개량특성을 증진시켜 준설투기 후 매립지반 개량을 위한 시간과 비용을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 과도한 준설토 채취로 인한 환경오염을 최소화할 수 있도록 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

혼합 플랜트에서 배합 비율에 따라 공급장치를 통해 공급된 매립석탄회와 첨가제 탱크로부터 공급된 첨가제를 배합 비율에 따라 배합하여 매립석탄회 혼합조성물을 제조하는 지반 조성물 제조 공정과; 상기 매립석탄회 혼합조성물을 혼합 이송 파이프를 통해 투기장으로 이송시키면서 혼합 비율에 따라 펌프에 의해 준설된 준 설토를 혼합하여 매립석탄회 혼합처리토를 제조하는 혼합처리토 제조 공정과; 상기 매립석탄회 혼합처리토의 침강상태를 조절하도록 해수공급장치를 이용하여 상기 매립석탄회 혼합처리토에 해수를 첨가하는 해수 첨가 공정과; 해수에 의해 함수비가 조절된 상기 매립석탄회 혼합처리토를 투기장 내부에 포설하여 침강시키는 포설/침강 공정과; 침강이 완료되면 상부 상등수를 제거하는 상등수 제거 공정; 및 타설지반에 대한 다짐 또는 간극수의 배수공법을 수행하여 지반특성을 개량하는 개량 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 매립석탄회는 화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립회를 별도의 분리·선별과정을 거치지 않고 직접 이용한다.

여기에서 또한, 상기 매립석탄회 혼합조성물의 배합비율은 매립석탄회 100 중량%에 매립석탄회 대비 첨가제 0.01~5 중량%를 첨가하여 이루어진다.

여기에서 또, 상기 첨가제는 상기 매립석탄회의 침강시 응집 및 플록형성을 위한 가교작용 촉진을 위한 응집제와, 응집 보조제 및 플록형성 보조제중 선택된 어느 하나이다.

여기에서 또, 상기 응집제는 금속염과, 알루미늄염 및 철염중 선택된 어느 하나이다.

여기에서 또, 상기 알루미늄염은 폴리염화알루미늄 또는 황산알루미늄이다.

여기에서 또, 상기 응집보조제는 소석회와, 소다회와, 가성소다 및 탄산칼슘중 선택된 어느 하나이다.

여기에서 또, 상기 플록형성 보조제는 활성규산 계열의 첨가제 또는 (-)하전 의 미세 콜로이드이다.

여기에서 또, 상기 매립석탄회 혼합처리토의 혼합 비율은 매립석탄회 혼합조성물 30~99 중량%, 준설토 1~70 중량%로 배합된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법에 따르면, 매립석탄회에 첨가제를 혼합하여 비중과 단위중량 특성을 개량시킨 혼합조성물을 제작하고, 매립석탄회의 물리적 특성으로 인해 준설토와 혼합 투기하는 경우 혼합물의 투수계수가 증가하여 압밀속도가 빨라지고, 순수 준설토만으로 매립한 지반에 비해 상대적으로 개량특성을 증진시켜 준설투기 후 매립지반 개량을 위한 시간과 비용을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 과도한 준설토 채취로 인한 환경오염을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성장치(100)는, 혼합 플랜트(110)와, 공급장치(120)와, 첨가제 탱크(130)와, 펌프(140)와, 혼합 이송 파이프(150)와, 해수공급장치(160)로 구성된다.

먼저, 혼합 플랜트(110)는 매립석탄회와 해수의 혼합물에 첨가제를 배합 용량에 따라 배합하여 매립석탄회 혼합조성물을 제조한다.

여기에서, 매립석탄회 혼합조성물은 매립석탄회 100 중량%에 첨가제 0.01~5 중량%를 첨가하여 이루어지고, 매립석탄회는 화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립회를 별도의 분리·선별과정을 거치지 않고 직접 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 첨가제가 0.01 중량% 미만인 경우 일반적으로 (+)하전을 갖는 콜로이드 입자표면의 반발력과 분산작용으로부터 (-)하전상태로 변화시켜 응집을 진행하기에 (-)하전의 양이 과부족되는 단점이 있고, 5 중량%를 초과하면 (-)하전의 표면이 외관상 (+)하전의 입자와 같이 변화하는 하전 역전현상이 발생하여, 콜로이드 입자는 다시 상호간에 반발하고 재차 수중에 분산하여 하얀 탁도물질의 부유현상이 관찰되는 재분산(재안정화) 상태가 되어 응집의 효과가 떨어지는 단점이 있다.

여기에서 또한, 첨가제는 콜로이드 분말성분의 플라이애시와 조립질 성분의 바텀애시로 이루어지는 매립석탄회의 침강시 응집 및 플록형성을 위한 가교작용 촉진을 위한 응집제와, 응집 보조제 및 플록형성 보조제중 선택된 어느 하나이다.

여기에서 또, 응집제는 매립석탄회에 해수를 첨가하는 경우 발생하는 콜로이 드의 하전을 중화하는 능력과 콜로이드 입자를 상호 결합시키는 가교능력을 발휘하기 위해 쉽게 가수분해되어 (+)하전의 폴리머를 형성하기 위해 금속염, 알루미늄염, 철염중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 이때, 알루미늄염은 매립석탄회 혼합조성물의 침강 이후 발생하는 혼탁한 상등수의 수질을 개선하여 상등수 제거시 주변오염을 예방하기 위해 액체/고형 폴리염화알루미늄 또는 액체/고형 황산알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.

여기에서 또, 응집보조제는 금속염의 경우 물에 투여시 pH가 저하되는 데, 필요 이상으로 저하되는 경우 응집제의 작용능력이 약화되므로 매립석탄회와 해수 혼합물에 일정수준의 pH를 유지시키기 위해 소석회와, 소다회와, 가성소다 및 탄산칼슘중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 플록형성 보조제는 매립석탄회 혼합조성물에 포함된 (-)하전의 극히 낮은 농도를 갖는 콜로이드 성분을 응집시켜 침강특성을 개선시키고자 할 때 수중의 (-)하전 콜로이드의 부족분을 보충하기 위해 활성규산 계열의 첨가제 또는 (-)하전의 미세 콜로이드를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 공급장치(120)는 혼합 플랜트(110)에 회처리장으로부터 이송된 매립석탄회를 공급한다. 여기에서, 공급장치(120)로는 수평 컨베이어, 수직 컨베이어 등이 사용된다.

또한, 첨가제 탱크(130)는 첨가제를 저장하고, 혼합 플랜트(110)에 첨가제를 공급한다.

또, 펌프(140)는 준설토를 준설하여 공급한다.

한편, 혼합 이송 파이프(150)는 혼합 플랜트(110)로부터 배출되는 매립석탄회 혼합조성물과 펌프(140)에 의해 준설에 의해 압송되는 준설토를 각각 공급받아 투기장까지 압송시키되, 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 혼합 비율에 따라 혼합한다.

여기에서, 매립석탄회 혼합처리토의 혼합 비율은 매립석탄회 혼합조성물 30~99 중량%, 준설토 1~70 중량%로 배합하는 것이 바람직한 데, 매립석탄회 혼합조성물이 30 중량% 미만인 경우와 준설토가 70 중량% 초과인 경우 준설토 성분이 70 중량%를 초과하게 되어 매립지반 조성 후 지반을 개량함에 있어서 매립석탄회의 혼합으로 인한 개량기간 단축효과가 저감되는 단점이 있고, 99 중량% 초과인 경우와 준설토가 1 중량% 미만인 경우 매립지반 조성물 대부분이 매립석탄회로서 토사지반으로서의 기능을 수행하기 어려운 단점이 있다.

그리고, 해수공급장치(160)는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토가 혼합된 매립석탄회 혼합처리토의 침강상태로 조절하도록 해수를 첨가한다.

이하, 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성공법을 설명하기 위한 공정도이다.

먼저, 준설토의 물리적 특성을 조사한 후, 실내 배합시험을 실시하여 준설토의 물리적 특성에 따라 매립석탄회 혼합조성물과 준설토의 혼합 비율을 결정한다(S100).

그리고, 혼합 플랜트(110)에서 배합 비율에 따라 공급장치(120)를 통해 공급된 매립석탄회와 첨가제 탱크(130)로부터 공급된 첨가제를 배합 비율에 따라 배합하여 매립석탄회 혼합조성물을 제조한다(S110).

그런 다음, 매립석탄회 혼합조성물을 혼합 이송 파이프(140)를 통해 투기장으로 이송시키면서 혼합 비율에 따라 펌프(150)에 의해 준설된 준설토를 혼합하여 매립석탄회 혼합처리토를 제조한다(S120). 이때, 매립석탄회 혼합처리토의 혼합 비율은 매립석탄회 혼합조성물 30~99 중량%, 준설토 1~70 중량%로 배합하는 것이 바람직하다.

이러한 상태에서 매립석탄회 혼합처리토의 침강상태를 조절하도록 해수공급장치(160)를 이용하여 매립석탄회 혼합처리토에 해수를 첨가한다(S130).

그리고, 해수에 의해 함수비가 조절된 매립석탄회 혼합처리토를 투기장 내부에 포설하여 침강시킨다(S140).

그런 다음, 침강이 완료되면 상부 상등수를 제거한다(S150).

상부 상등수 제거가 완료되면 타설지반에 대한 다짐 또는 간극수의 배수공법을 수행하여 지반특성을 개량한다(S160).

한편, 본 발명에서는 매립석탄회 혼합조성물와 준설토를 혼합하여 투기하는 방법을 설명하였으나, 매립석탄회 혼합조성물을 매립지반 하부에 먼저 투기한 후 상부에 준설토를 투기하거나, 준설토를 매립지반 하부에 먼저 투기한 후 매립석탄회 혼합조성물을 상부에 투기할 수도 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성장치의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 매립석탄회 혼합조성물을 이용한 매립지반 조성공법을 설명하기 위한 공정도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110 : 혼합 플랜트 120 : 공급장치

130 : 첨가제 탱크 140 : 펌프

150 : 혼합 이송 파이프 160 : 해수공급장치

Claims (9)

1. 혼합 플랜트에서 배합 비율에 따라 공급장치를 통해 공급된 매립석탄회와 첨가제 탱크로부터 공급된 첨가제를 배합 비율에 따라 배합하여 매립석탄회 혼합조성물을 제조하는 지반 조성물 제조 공정과;

   상기 매립석탄회 혼합조성물을 혼합 이송 파이프를 통해 투기장으로 이송시키면서 혼합 비율에 따라 펌프에 의해 준설된 준설토를 혼합하여 매립석탄회 혼합처리토를 제조하는 혼합처리토 제조 공정과;

   상기 매립석탄회 혼합처리토의 침강상태를 조절하도록 해수공급장치를 이용하여 상기 매립석탄회 혼합처리토에 해수를 첨가하는 해수 첨가 공정과;

   해수에 의해 함수비가 조절된 상기 매립석탄회 혼합처리토를 투기장 내부에 포설하여 침강시키는 포설/침강 공정과;

   침강이 완료되면 상부 상등수를 제거하는 상등수 제거 공정; 및

   타설지반에 대한 다짐 또는 간극수의 배수공법을 수행하여 지반특성을 개량하는 개량 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 매립석탄회는,

   화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립회를 별도의 분리·선별과정을 거 치지 않고 직접 이용하는 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 매립석탄회 혼합조성물의 배합비율은,

   매립석탄회 100 중량%에 매립석탄회 대비 첨가제 0.01~5 중량%를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 첨가제는,

   상기 매립석탄회의 침강시 응집 및 플록형성을 위한 가교작용 촉진을 위한 응집제와, 응집 보조제 및 플록형성 보조제중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 응집제는,

   금속염과, 알루미늄염 및 철염중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 알루미늄염은,

   폴리염화알루미늄 또는 황산알루미늄인 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 응집보조제는,

   소석회와, 소다회와, 가성소다 및 탄산칼슘중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 플록형성 보조제는,

   활성규산 계열의 첨가제 또는 (-)하전의 미세 콜로이드인 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성공법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 매립석탄회 혼합처리토의 혼합 비율은,

   매립석탄회 혼합조성물 30~99 중량%, 준설토 1~70 중량%로 배합되는 것을 특징으로 하는 매립석탄회 혼합조성물과 준설토를 이용한 매립지반 조성장치.

Images