KR100958747B1 - 오염토 복원을 위한 토양 세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 유류에 의해 오염된 토양을 세척함과 동시에 토양 입자의 입경별 분리가 이루어지는 세척장치에 관한 것이다.

본 발명의 토양 세척장치(1)는 베이스 프레임(2) 상에 중첩된 상태로 회전하는 3개의 드럼으로 구성하되, 제일 내부에 구성되고 다수 개의 통공(11)을 형성한 1차드럼(10)과, 상기 1차드럼(10)의 외부에 설치되고 상기 1차드럼(10)보다 작은 크기의 통공(21)을 형성한 2차드럼(20)과, 상기 2차드럼(20)의 외부에 설치되는 3차드럼(30)으로 구성되며, 또한 각각의 드럼은 모터(5)의 동력을 전달받도록 동력전달수단(6)을 연결설치하며, 각 드럼의 내면에 각각 스크류(9)를 형성하여 토양이 세척되면서 반대편으로 이송하도록 구성하고, 상기 각 드럼의 내부에는 아래 방향으로 다수의 노즐(41)을 갖는 살수관(40)을 각각 연결하여 구성함을 특징으로 한다.

오염토, 토양복원, 세척장치, 3단드럼, 스크류, 살수관

Description

오염토 복원을 위한 토양 세척장치{Soil washing device for pollution soil restoration}

본 발명은 주로 유류에 의해 오염된 토양을 세척함과 동시에 토양 입자의 입경별 분리가 이루어지는 세척장치에 관한 것이다.

특히 본 발명의 토양 세척장치는 오염토 복원을 위한 기존 토양 세척장치에 오염물질을 다량 함유한 미세토가 유입되었을 때, 오염물질을 함유한 미세토가 별도로 제거되지 않고 정화한 흙과 같이 배출되는 것과 같이 오염물질 제거 효율이 저하되는 문제와 장치설치비 및 운전비증가 등의 문제를 해결하고자 하는 것이다.

또한 본 발명은 오염토의 세척탈수 후 발생된 정화토가 토양 세척장치 내의 토양선별기능을 통해 토양 입자의 입경별로 분리되어 배출됨으로써 오염토의 정화는 물론 배출된 정화토를 각종 건설골재로의 재활용 또한 용이하며, 토양오염 복원을 위한 장치로서 뿐만 아니라 기존 골재생산시설의 골재선별 및 세척장치의 대용으로도 사용할 수 있는 다기능 토양 세척장치에 관한 것이다.

토양(土壤)은 인간이 생존하는 지구환경 내에서 기초 생산자인 식물에게 물과 양분을 공급하고, 생물사체 분해자의 생식·활동장소로 사용되고 있는 등 물, 공기 등과 더불어 지구 생태계를 유지시키는데 가장 중요한 비생물 환경인자중 하나이다. 또한, 토양은 환경보전학적인 관점에서도 홍수방지, 수원함양, 수질정화, 오염물정화, 지표온도 및 습도의 완화, 토양생물상보호, 토양식생보호 등 다양한 역할을 담당하고 있으며, 인류의 문명이 지구의 표면에 걸쳐 진행되어 온 것에서 알 수 있듯이 인간의 생존유지에 있어도 필수적인 요소이다.

최근, 인간의 경제활동을 통한 빠른 산업화 및 산업의 고도화로 인해 다양한 분야에서 환경오염의 문제들이 발생하고 있는데, 그 중에서도 산업현장에서 발생하는 다이옥신, 유류 등의 유기물 및 중금속 등 각종 오염물질에 의한 토양오염은 토양생태계의 파괴뿐만 아니라 지하수 및 지표수 등의 수질오염 및 발생가스에 의한 대기오염 등 2차 오염을 유발시키고, 오염물질의 정화시 막대한 비용과 노력이 요구되는 등의 특징이 있다.

그러나, 토양오염은 수질 및 대기의 오염에 비해 오염물질에 의한 문제발생이 늦게 발견되는 특징이 있어 오염토의 정화공법의 개발이 타 분야에 비해 많이 낙후되어 있는 실정이며, 특히 최근 주한미군의 주둔지 이전과 유류소비의 증가로 인한 유류저장시설 및 배관시설의 증가, 오래된 산업시설의 관노후, 관리소홀로 인한 유류 및 원료 저장탱크의 파손 등으로 유류를 비롯한 각 종 오염물질의 유출로 토양 및 지하수의 오염사례가 증가하고 있어 사회 전반적으로 큰 이슈가 되고 있다.

특히, 우리나라는 1996년 1월부터 적용된 토양환경보전법의 시행으로 일정 수준을 초과하는 토양에 대해서는 토양오염은 오염유발자가 의무적으로 복원을 책 임지고 수행하도록 하고 있어 저비용·고효율의 토양정화 공법에 대한 수요가 날로 증가하고 있는 현실이다. 이에 최근에는 한화건설, GS건설 등 국내 대형 건설사들이 신규로 토양복원사업에 참여하고 있는 실정이다.

오염토의 정화·복원 기술은 토양오염물질을 분해·제거할 수 있는 미생물 및 식물 등을 이용한 생물학적인 방식과 토양세척, 열분해 등을 이용한 물리·화학적인 방식으로 구분할 수 있고, 복원위치상으로는 오염토를 굴착하지 않고 세척용액 주입정, 세척용액 배출정, 세척유출수 처리정 등을 설치하여 복원하는 Ex-situ 방식과 오염된 토양을 굴착한 후 각종 공정을 이용하여 처리하는 In-situ 방식으로 구분할 수 있다.

일반적으로 생물학적 토양복원 방식은 In-situ 방식을 이용하고 처리하고 있어 오염토의 굴착이 필요 없으므로 경제적이기는 하지만, 오염물질의 제거속도 및 효율이 낮고, 대규모의 부지를 소요하는 단점이 있고, Ex-situ 공법중 물리적 방법인 열분해법, 열분해법 등의 열처리법과 동전기 및 마이크로파 등을 이용한 기법은 적용방법이 어렵고 높은 동력을 필요로 하는 단점이 있다. 따라서, 현재 대부분의 오염토 복원현장에서는 현장 적용이 쉽고, 오염물의 제거효율이 빠른 토양세척기법을 일반적으로 사용하고 있는 추세이다.

현재 개발되어 적용되고 있는 대부분의 토양세척 기법 및 장치들은 다른 토양오염복원 기술들에 비해서는 경제적이지만, 장치의 규모가 크고, 복잡하며, 고가이기 때문에 중·소규모의 기업들이 이를 이용하여 오염된 토양을 복원하는 것이 현실적으로 많은 어려움이 있다. 특히, 종래의 기술들은 대부분 입경별 선별장치가 포함되어있지 않아 토양선별장치를 따로 설치하여야하는 불편함이 있고, 토양선별장치가 포함되지 않은 설비의 경우 오염토에 포함된 미세토를 처리하기 위해 오염토 복원의 후처리 설비를 거대화시켜야 하는 단점을 내포하고 있어 각각의 공정 설치에 따른 비용의 증가 및 운영상에 많은 어려움을 내포하고 있는 실정이다.

특히, 종래의 토양세척에서 제일 문제가 되는 것은 미세토인데, 미세토는 오염물질과 달라붙어 잘 분리되지 않는 특성을 갖기 때문에 이러한 미세토를 제거하지 않으면 정화효과가 크게 저하되는 문제가 있었는데, 이러한 미세토가 다량함유된 오염토를 기존 토양세척장치를 이용하여 세척복원할 경우, 오염토 내에 포함된 미세토가 정화토의 탈수기능을 저하시켜 슬러지 상태로 배출됨으로써 정화토 처리공정을 곤란하게 하며, 후속 수처리공정의 과대를 초래하여 설비 설치비운전비용의 증가로 전체적인 사업비의 증가를 야기 시킨다. 또한, 오염토에 포함된 미세토의 영향을 저감시키기위해 토양선별기를 별도로 설치하는 경우, 토양선별기의 설치에 필요한 부지를 추가로 요구할 뿐만 아니라, 분리된 미세토가 다량 함유되는 흙은 전량 폐기물로 매립처리하므로 오염토양 복원사업 전체의 효율저하와 비용증가의 문제를 야기시키는 문제점이 있다.

본 발명의 토양 세척장치는 한 공정내에서 토양의 선별세척탈수가 가능한 콤팩트한 구조로서 전체적인 기술의 개발목표는 기존 토양세척 공정에 비해 장치의 설치운영에 소요되는 비용의 30% 이상 절감하고, 세부적으로는 동일 용량의 토양세척을 위한 장치의 설치에 소요되는 면적이 기존 공정의 50% 이하, 공정내 세척수와 오염토가 혼합된 상태에서 공정에 적용된 다단 회전드럼의 각 공극크기 범위에 따른 토양의 분리효율이 75% 이상이며, 오염토 내에 포함된 오염물질의 제거능력이 90% 이상으로 안정적인 고효율 토양세척장치의 개발이 주요 목표이다. 또한, 사용된 세척수의 30% 이상 재활용 및 전체 오염토 발생량의 15% 이하의 폐기물 발생을 주요목표로 하고 있다.
상기 목표를 달성하기 위해서는 오염물질을 함유한 미세토의 효율적인 제거가 관건이라 할 수 있다.

아울러 한 개의 단위공정에서 오염토의 선별세척탈수가 동시에 작용하고, 탈수후 배출된 정화토가 각 입경별로 분리배출이 가능하여 각종 건설골재 등으로 재활용이 가능하며, 각종 토양오염 복원사업 뿐만 아니라 골재생산시설, 폐콘크리트 재활용시설 등에 적용이 가능한 고효율다기능 토양세척장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로, 동일한 중첨된 상태로 각기 회전하는 3개의 드럼을 구성하되 각 드럼의 내부로 세척수를 공급 및 살수하는 파이프라인을 구성하며, 중앙의 드럼은 세척대상이 토양이 진입하여 큰 입경의 흙과 돌을 분리하면서 세척이 이루어지고 그 외부의 두번째의 드럼은 상기 중앙의 드럼보다 작은 크기의 돌과 흙을 분리하면서 세척이 이루어지도록 하며, 제일 외부측의 드럼은 오염된 미세토를 분리하도록 구성함을 주요 특징으로 한다.

본 발명에 의한 토양 세척장치는 기존 토양오염 복원사업에 적용된 토양세척기의 단점인 미세토함유 오염토세척시 탈수성능 저하로 인한 오염물 제거효율저하 혹은 후단설비과다로 인한 초기설치비 및 운영비 증가 문제를 입경분리·세척·탈수 능력을 가진 다단 회전드럼의 적용과 공극 폐쇄를 방지하기 위한 세척수 및 압력수의 살수로 해결함으로써 장치의 구성을 콤팩트화시켜 토양오염의 복원에 소요되는 전체적인 비용감소를 실현시킨 획기적인 기술이다.

특히, 본 발명에 의하면 기존 토양세척공법의 현장적용시 문제가 된 미세토함유 오염토의 세척공정 간소화는 공법의 적용에 소요되는 설치비 및 운영비를 30% 이상 감소시킬 수 있을 것으로 기대되어 오염토 정화를 주업으로 하는 업체의 공사비 및 운영비를 절감시킬 수 있는 획기적인 것이다.

또한, 본 연구에서 개발하고자하는 고효율 토양세척장치는 오염토의 세척후 발생된 정화토가 입경별로 분리·배출되므로 정화토를 건설골재 등으로 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 골재선별기의 대체시설로도 활용이 가능할 것으로 판단되어 그 활용도는 무궁무진할 것으로 판단된다.

본 발명에 의한 토양 세척장치는 미세토가 물과 함께 여과포를 통해 배출되도록 함으로써 정화된 흙에 미세토가 포함되는 비율을 크게 낮추므로 미세토 다량함유 오염토의 기존 토양세척장치 도입시 발생하는 고비용·저효율의 문제점을 해결하는 것으로, 입경 선별이 가능한 다단 회전드럼의 도입으로 고효율·콤팩트화시켜 타사 동일용량의 토양세척장치에 비해 장치의 설치에 소요되는 부지가 1/3로 줄어들기 때문에 장치의 설치 및 운영에 소요되는 비용 또한 최소 30% 이상 감소될 것으로 기대되며, 장치의 가동시 발생하는 정화토가 다단 회전드럼의 입경크기로 분리되어 배출하므로 처리된 정화토를 건설골재 등으로 재활용하기가 용이할 뿐만 아니라 오염토의 정화뿐만 아니라 기존 골재생산시설에의 적용 또한 가능하여 양질의 골재를 저렴한 가격으로 생산할 수 있도록 함으로써 각종 환경산업 및 건설산업에 막대한 파장을 미칠 것으로 판단된다.

이하 본 발명의 바람직한 구성실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 세척장치의 전체 구성 예시도,

도 2는 본 발명에 의한 세척장치의 요부 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 세척장치의 측면 예시도,

도 4는 본 발명에 의한 드럼의 분해도이다.

본 발명의 토양 세척장치(1)는 베이스 프레임(2) 상에 중첩된 상태로 회전하는 3개의 드럼으로 구성되는데, 제일 내부에 구성되고 다수 개의 통공(11)을 형성한 1차드럼(10)과, 상기 1차드럼(10)의 외부에 설치되고 상기 1차드럼(10)보다 작은 크기의 통공(21)을 형성한 2차드럼(20)과, 상기 2차드럼(20)의 외부에 설치되고 상기 1차드럼(10)보다 큰 통공(31)을 형성한 다음 외면에 신축성을 갖는 섬유재질의 여과포(32)를 감싼 3차드럼(30)으로 구성된다.

상기 각 드럼에 형성되는 적절한 통공(11)(21)(31)의 크기는 1차드럼(10)은 직경 20mm정도, 2차드럼(20)은 직경 5mm 정도, 그리고 3차드럼(30)은 직경50mm 정도이다.

그리고 상기 각 1차드럼(10), 2차드럼(20), 3차드럼(30)은 각각 길이를 달리하여 양측단에 2개씩의 롤러(4)를 설치하여 회전이 원활하게 가이드되도록 하는데, 가장 길이가 짧은 3차드럼(30)의 내부에 2차드럼(20)이 끝단이 돌출되도록 설치되고 2차드럼(20)의 내부에 1차드럼(10)의 양단이 돌출되도록 설치하는 것이다.

이러한 3개의 드럼 양단부에 롤러(4)가 받쳐지는데, 베이스프레임(2)으로부터 돌출되는 지지대(3)의 위에 각 드럼의 저부 2개소를 받치도록 롤러(4)를 설치한다.

또한 각각 모터(5)의 동력을 전달받도록 체인과 스프로켓휠을 이용한 동력전달수단(6)을 연결설치하였으며, 또한 각 드럼의 내면에 각각 스크류(9)를 형성하여 토양이 세척되면서 반대편으로 이송하도록 구성된다.

상기 각 드럼의 내부에는 아래 방향으로 다수의 노즐(41)을 갖는 살수관(40)을 각각 연결하여 구성한다.

오염토를 공급하기 위한 공급수단(50)은 중앙의 1차드럼(10)의 입구에 연결되고 세척된 토양은 크기별로 구분되어 배출되도록 각 드럼의 후단 배출부에 각각 배출 가이드(60)를 연결하여 구분 배출되도록 한다.

도면 중 미설명된 부호 70은 집수가이드이다.

이러한 구성으로 된 본 발명의 작용을 살펴본다.

먼저, 각 모터(5)의 구동과 동력전달수단(6)의 작용으로 1차드럼(10), 2차드럼(20), 3차드럼(30)이 각각 회전을 하고 살수관(40)과 노즐(41)을 통하여 세척수가 분사되는 상태에서 세척작동을 시작한다.

세척하여야 할 대상인 오염토를 컨베이어나 버킷 등과 같은 공급수단(50)을 통하여 1차드럼(10)의 입구에 공급되면 회전하는 1차드럼(10) 내부의 스크류(9)에 의해 배출구 방향으로 이송이 이루어지는데, 오염토가 1차드럼(10)의 내부를 통과하면서 세척수에 의해 흙과 돌이 분리되고 통공(11)보다 큰 직경의 흙과 돌은 통공(11)으로 배출되지 못하고 세척만 이루어진 상태에서 배출되고, 통공(11)보다 작은 크기의 흙이나 작은 돌은 통공(11)으로 배출되어 2차드럼(20)으로 유입된다.

2차드럼(20) 역시 모터(5)에 의해 회전을 하고 있는 상태에서 내부의 1차드럼(10)으로부터 큰 크기의 돌을 제외한 흙과 작은 돌이 유입되는 상태이고 스크류(9)에 의해 이동하는 과정에서 살수관(40)과 노즐(41)에 의해 분사되는 세척수에 의해 흙이 세척되면서 흙과 작은 돌이 완전히 분리되며, 작은 크기의 돌도 통공(21)에 의해 걸러진 다음 다시 통공(21)을 통과한 흙이 3차드럼(30)으로 유입되는 것이다.

3차드럼(30)도 2차드럼(20)의 외부에서 동력을 받아 회전을 하는 상태에서 2차드럼(20)의 통공(21)을 통하여 미세한 흙만이 유입되고 역시 세척수에 의해 세척이 이루어지면서 스크류(9)에 의해 흙이 이송된다.

3차드럼(30)에는 상기 1차드럼(10)보다 큰 크기의 통공(31)이 형성되어 있고 외면에는 여과포(32)가 구성되어 있어서, 오염물과 엉겨붙은 미세토를 물과 함께 배출시키지 않으면서 별도로 분리하게 된다.

본 발명의 세척장치에 의하면 세척이 이루어짐과 동시에 각 드럼의 배출부로 배출되는 흙과 돌은 크기 별로 선별이 된 상태로 각각의 배출가이드(60)로 배출이 되므로 별도의 선별과정이나 장치를 거칠 필요없이 동시에 곧바로 선별이 이루어져 세척된 흙과 돌을 건축용 골재 등 다른 용도로 편리하게 사용할 수 있도록 하는 골재선별기로서의 기능도 동시에 갖는 장점이 있다.

또한 본 발명의 세척장치에 의하면 흙과 돌을 크기별로 분리함과 동시에 세척이 이루어지므로 종래에 비하여 좀 더 원활하고 세척효율이 높은 세척이 가능하게 되는데, 크기가 다른 흙과 돌이 한꺼번에 섞인 상태에서의 세척보다는 크기별로 분리된 상태에서의 세척이 더욱 효과 좋음은 당연한 것이다.

특히 본 발명은 여과포를 갖는 3차 드럼에 의해 종래 세척장치에서의 문제점인 미세토가 포함된 상태로 세척이 이루어질 경우, 오염도와 함수율이 매우 높은 미세토가 다른 흙과 동시에 세척되면서 세척 효율과 탈수 효율이 저하되는 경우를 방지하므로 매우 효과적인 세척이 이루어 질 수 있게 된다.

아울어 본 발명의 세척장치는 세척과 동시에 선별이 가능하면서도 장치 자체의 부피가 매우 작게 구성되어 공간을 효율적으로 사용할 수 있게 되어 장소에 구애받지 않고 본 발명의 세척장치를 설치하여 저렴한 비용으로 가동할 수 있는 특징을 갖는다.
그리고 본 발명의 세척장치에 의하면 각각의 드럼이 개별적으로 회전이 가능하도록 각각 동력전달 수단이 연결되고, 각각 회전이 가이드 되도록 구성되어 있으므로 3개 드럼이 동시에 회전함에 의해 세척효율이 높고 개별적인 드럼의 회전으로 회전방향이나 속도를 달리하는 등 작업여건에 따라 변화를 줄 수도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 세척장치의 전체 구성 예시도

도 2는 본 발명에 의한 세척장치의 요부 구성도

도 3은 본 발명에 의한 세척장치의 측면 예시도

도 4는 본 발명에 의한 드럼의 분해도

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 토양 세척장치 2: 베이스프레임

3: 지지대 4: 롤러

5: 모터 6: 동력전달수단

9: 스크류

10: 1차드럼 11: 통공

20: 2차드럼 21: 통공

30: 3차드럼 31: 통공

32: 여과포

40: 살수관 41: 노즐

50:공급수단 60: 배출가이드

Claims (3)

1. 베이스 프레임(2) 상에 중첩된 상태로 회전하는 3개의 드럼으로 토양 세척장치(1)를 구성하되,

   제일 내부에 구성되고 다수 개의 통공(11)을 형성한 1차드럼(10)과,

   상기 1차드럼(10)의 외부에 설치되고 상기 1차드럼(10)보다 작은 크기의 통공(21)을 형성한 2차드럼(20)과,

   상기 2차드럼(20)의 외부에 설치되고 상기 1차드럼(10)의 통공(11) 보다 큰 통공(31)을 가지면서 외면에는 오염물을 포함하는 미세토가 틈새로 스며들어 점차 물과 함께 배출되도록 한 여과포(32)를 감싼 3차드럼(30)으로 구성되며,

   상기 각 1차드럼(10), 2차드럼(20), 3차드럼(30)은 각각 길이를 달리하여 양측단에 2개씩의 롤러(4)를 설치하여 회전이 가이드되도록 하되, 가장 길이가 짧은 3차드럼(30)의 내부에 2차드럼(20)이 양단이 돌출되도록 설치되고 2차드럼(20)의 내부에 1차드럼(10)의 양단이 돌출되도록 설치하며,

   또한 각각의 드럼은 모터(5)의 동력을 전달받도록 각각 동력전달수단(6)을 연결설치하여 개별적으로 회전토록 하며,

   각 드럼의 내면에 각각 스크류(9)를 형성하여 토양이 세척되면서 반대편으로 이송하도록 구성하고,

   상기 각 드럼의 내부에는 아래 방향으로 다수의 노즐(41)을 갖는 살수관(40)을 각각 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 오염토 복원을 위한 토양 세척장치.
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