KR100977868B1 - 토질개량을 위한 불량토 처리방법 - Google Patents

토질개량을 위한 불량토 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설오니, 준설토, 슬라임 및 오염된 하천·강의 바닥토 등 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토를 처리하여 개량토화 하기 위한 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 관한 것으로서, 불량토 처리를 위한 이송단계; 불량토를 파쇄하고 고화재와 혼합하는 파쇄혼합단계; 처리된 고화재와 반응가능한 고화가스를 공급하여 불량토를 개량토화 하는 개량화단계; 개량화된 개량토를 외부로 반출하는 반출단계; 및 반출된 개량토를 양생하는 양생단계;로 구성되어 고화재와 더불어 고화재와 반응성이 우수하고 고화재의 기능성을 향상시킬 수 있는 고화가스를 개량화단계 처리 시 공급하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 관한 것이다.
또한 본 발명에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법은, 종래 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토 처리방법이 단순히 불량토를 현장 주변에 노상방치하거나 차량을 이용하여 불량토를 매립지로 운반하기 때문에 발생하는 문제와; 상기와 같은 단순 처리방법의 문제를 해결하기 위하여 도입한 고화재를 이용한 불량토 처리방법이 구체적인 실시 방안을 제시하지 못하여 현장에서의 이용이 어려운 문제와; 제시된 여러 가지 고화재 각각의 물리-화학적 특성을 고려하지 않고 불량토에 처리하여 고화재를 효과적으로 처리할 수 있는 처리방법을 제시하지 못하여 토질개량화의 효율성이 떨어지는 문제를 해결하는 효과가 있다.

Description

토질개량을 위한 불량토 처리방법{Poor soil treating method for a soil- improvement}
본 발명은 건설오니, 준설토, 슬라임 및 오염된 하천·강의 바닥토 등 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토를 처리하여 개량토화 하기 위한 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 관한 것으로서, 불량토 처리를 위한 이송단계; 불량토를 파쇄하고 고화재와 혼합하는 파쇄혼합단계; 처리된 고화재와 반응가능한 고화가스를 공급하여 불량토를 개량토화 하는 개량화단계; 개량화된 개량토를 외부로 반출하는 반출단계; 및 반출된 개량토를 양생하는 양생단계;로 구성되어 고화재와 더불어 고화재와 반응성이 우수하고 고화재의 기능성을 향상시킬 수 있는 고화가스를 개량화단계 처리 시 공급하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 관한 분야이다.
현대사회는 산업의 발달 및 그로 인하여 2차적으로 발생하는 건설오니, 준설토, 슬라임 및 오염된 하천·강의 바닥토 등의 폐기성 불량토가 방대하게 발생하였고, 이를 해결하기 위하여 다양한 처리방법이 연구개발되고 있다.
상기와 같은 불량토를 재활용하기 위하여 제시된 그 대표적인 예로서는 물리·화학적인 처리를 하여 수분 및 유기물을 다량 포함하는 불량토를 고형·안정화시킨 후, 개량된 불량토를 재활용하는 처리방법이 있다. 즉, 고형화(고화)란 고화재를 이용하여 불량토 내의 유독성물질을 파단 또는 피막보호 하는 기술을 말하고, 안정화란 불량토 내의 유해성 오염물질의 용존성, 유독성 및 독성을 최소화하는 화학적 형태로 전환시켜 유해성을 감소시키는 방법을 말하는 것으로서, 이에 관한 종래기술은 다음과 같다.
국내등록특허 제10-0497422호는 해양수산폐기물과 산업폐기물을 이용한 함수연약토의지반개량형 고화재의 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 해양수산폐기물인 양식폐기물 패각류(고막, 굴, 바지락등)패각을 잠재수경성 반응과 에트링자이트(Ettringite)반응, 포졸란(Pozzolan) 반응을 하기 위하여 분쇄기로 분쇄한 후 950∼1500℃로 건조 및 소성하여 제조 원재료로 가공하여 고형화시키기 어려운 퇴적준설토, 함수연약토, 고유기질 토양 및 산업폐기물 등 함수연약토의 토질이나 현장의 개량 목적조건에 대응시키기 위한 기술이며, 상기 기술은 고화재를 대상토에 혼합하여 필요한 일축압축강도, 투수성, 중금속용출 등의 물리적, 화학적 특성을 유효하게 이용함으로써 주변환경정화 및 폐기물의 재생자원으로 활용가능한 효과가 있다. 하지만 상기 기술은 패각 석회, 석고, 플라이애쉬 및 벤토나이트 등 다소 복잡한 종류의 고화재를 이용하기 때문에 경제성 및 개량화 처리 용이성이 떨어지는 문제가 발생하고, 고온의 건조 처리를 위한 건조기 등의 다수의 장치적 구성이 요구되어 현장 처리가 다소 어려운 문제가 발생하기 때문에 토질개량을 위한 불량토 처리에 관한 지속적인 연구개발이 요구된다.
본 발명은 토질개량을 위한 불량토 처리방법의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서,
종래 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토 처리방법은 단순히 불량토를 현장 주변에 노상방치하거나 차량을 이용하여 불량토를 매립지로 운반하기 때문에 불량토가 도로에 누출되어 도로가 지저분해 지고 매립지의 환경이 오염되는 문제와; 상기와 같은 단순 처리방법의 문제를 해결하기 위하여 도입한 고화재를 이용한 불량토 처리방법은 이론적으로는 불량토를 효과적으로 처리하여 개량토화 가능하지만, 그 처리방법의 구체적인 실시 방안을 제시하지 못하여 현장에서의 이용이 어려운 문제와; 제시된 여러 가지 고화재 각각의 물리-화학적 특성을 고려하지 않고 불량토에 처리하여 고화재를 효과적으로 처리할 수 있는 처리방법을 제시하지 못하여 발생하는 문제를 해결하는 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
불량토를 파쇄로터리챔버로 이송하는 이송단계와; 상기 이송된 불량토를 다수 개의 파쇄로터리날개가 구비된 파쇄로터리와 파쇄로터리의 외주에 위치한 파쇄로터리커버로 구성된 파쇄로터리챔버 내부에서 파쇄하고, 파쇄로터리챔버 일측에 구성된 고화재챔버에서 공급되는 석회 또는 시멘트 중 어느 하나 이상의 고화재를 파쇄되는 불량토와 혼합하는 파쇄혼합단계와; 상기 파쇄혼합단계 처리된 불량토를 다수 개의 햄머로타리가 구비된 고화가스챔버 내부에서 파쇄하고 개량토화 하는 개량화단계와; 상기 개량화단계 처리된 개량토를 반출하는 반출단계와; 상기 반출단계 처리된 개량토를 12~ 36시간 동안 양생하는 양생단계를 포함하고; 상기 개량화단계의 고화가스챔버는 상기 고화재와 반응하는 고화가스를 내재하는 고화가스탱크와 다수 개의 고화가스분사체를 더 포함하여 파쇄되는 불량토에 고화가스를 공급하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법을 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법은,
종래 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토 처리방법이 단순히 불량토를 현장 주변에 노상방치하거나 차량을 이용하여 불량토를 매립지로 운반하기 때문에 발생하는 문제와; 상기와 같은 단순 처리방법의 문제를 해결하기 위하여 도입한 고화재를 이용한 불량토 처리방법이 구체적인 실시 방안을 제시하지 못하여 현장에서의 이용이 어려운 문제와; 제시된 여러 가지 고화재 각각의 물리-화학적 특성을 고려하지 않고 불량토에 처리하여 고화재를 효과적으로 처리할 수 있는 처리방법을 제시하지 못하여 불량토 개량화의 효율성이 떨어지는 문제가 있어 이를 해결하고 불량토를 고형·안정화시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법을 나타내는 공정 블럭도.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법을 나타내는 공정 블럭도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법을 나타내는 모식도.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법을 나타내는 모식도.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법을 나타내는 모식도.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법 중의 햄머로타리(고화가스 분사형)를 나타내는 모식도.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의한 토질개량을 위한 불량토 처리방법 중의 혼합로터리(건조풍 발산형)를 나타내는 모식도.
본 발명은 건설오니, 준설토, 슬라임 및 오염된 하천·강의 바닥토 등 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토(16)를 처리하여 개량토화 하기 위한 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 관한 것으로서, 불량토(16)를 파쇄로터리챔버(10)로 이송하는 이송단계(S100)와; 상기 이송된 불량토(16)를 다수 개의 파쇄로터리날개(11)가 구비된 파쇄로터리(12)와 파쇄로터리(12)의 외주에 위치한 파쇄로터리커버(13)로 구성된 파쇄로터리챔버(10) 내부에서 파쇄하고, 파쇄로터리챔버(10) 일측에 구성된 고화재챔버(14)에서 공급되는 석회 또는 시멘트 중 어느 하나 이상의 고화재(15)를 파쇄되는 불량토(16)와 혼합하는 파쇄혼합단계(S200)와; 상기 파쇄혼합단계(S200) 처리된 불량토(16)를 다수 개의 햄머로터리(21)가 구비된 고화가스챔버(20) 내부에서 파쇄하고 개량토화 하는 개량화단계(S300)와; 상기 개량화단계(S300) 처리된 개량토(22)를 반출하는 반출단계(S400)와; 상기 반출단계(S400) 처리된 개량토(22)를 12~ 36시간 동안 양생하는 양생단계(S500)를 포함하고; 상기 개량화단계(S300)의 고화가스챔버(20)는 상기 고화재(15)와 반응하는 고화가스(23)를 내재하는 고화가스탱크(24)와 다수 개의 고화가스분사체(25)를 더 포함하여 파쇄되는 불량토(16)에 고화가스(23)를 공급하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도 1내지 7을 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선 종래 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토 처리방법은 단순히 불량토를 현장 주변에 노상방치하거나 차량을 이용하여 불량토를 매립지로 운반하기 때문에 불량토가 도로에 누출되어 도로가 지저분해 지고 매립지의 환경이 오염되는 문제가 발생하였다. 또한 상기와 같은 단순 처리방법의 문제를 해결하기 위하여 도입한 고화재를 이용한 불량토 처리방법은 이론적으로는 불량토를 효과적으로 처리하여 개량토화 가능하지만, 그 처리방법의 구체적인 실시 방안을 제시하지 못하여 현장에서의 이용이 어려운 문제가 발생하였고, 제시된 여러 가지 고화재 각각의 물리-화학적 특성을 고려하지 못한 상태에서 불량토에 처리하여 고화재를 효과적으로 처리할 수 있는 처리방법을 제시하지 못한 문제가 발생하였으며, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제시한다.
즉, 본 발명은 거시적으로 불량토(16) 처리를 위한 이송단계(S100); 불량토(16)를 파쇄하고 고화재(15)와 혼합하는 파쇄혼합단계(S200); 처리된 고화재(15)와 반응가능한 고화가스(23)를 공급하여 불량토(16)를 개량토화 하는 개량화단계(S300); 개량화된 개량토(22)를 외부로 반출하는 반출단계(S400); 및 반출된 개량토(22)를 양생하는 양생단계(S500);로 구성됨으로서, 고화가스(23)를 공급하여 불량토(16)의 개량토화를 위하여 처리된 고화재(15)의 특성을 보다 효과적으로 유도할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로, 도 3과 같이 건설오니, 준설토, 슬라임 및 오염된 하천·강의 바닥토 등 수분 및 유기물을 다량 포함하는 폐기성 불량토(16)를 파쇄로터리챔버(10)로 이송하는 이송단계(S100)는 불량토(16)를 직접적으로 파쇄로터리챔버(10)로 인입시키면, 파쇄로터리챔버(10)로 인입되는 불량토(16)의 양이 일정하지 못하게 되어 파쇄로터리(12) 챔버 내부에 구성된 파쇄로터리(12)에 일시적으로 불량토(16)의 하중이 무리하게 가해지기 때문에 파쇄로터리(12)가 손상되거나, 파쇄로터리챔버(10) 내부에서 파쇄되는 불량토(16)와 혼합되는 고화재(15)의 양을 조절하기 어려운 문제가 발생할 수 있기 때문에 불량토(16)를 임시로 저장하고, 저장된 불량토(16)를 이송라인으로서 일정의 양으로 파쇄로터리챔버(10)에 이송하는 것이 바람직하다.
또한 수분 및 유기물을 다량함유하여 대부분 진흙화되어 있는 이송된 불량토(16)를 고화재(15)와 균일하게 혼합될 수 있도록 파쇄하고 불량토(16)와 고화재(15)를 혼합하는 파쇄혼합단계(S200)는 다수 개의 파쇄로터리날개(11)가 구비된 파쇄로터리(12)와 파쇄로터리(12)의 외주에 위치한 파쇄로터리커버(13)로 구성된 파쇄로터리챔버(10)와; 석회 또는 시멘트 중 어느 하나 이상의 고화재(15)를 내재하는 파쇄로터리챔버(10) 일측에 구성된 고화재챔버(14)를 통하여 실현된다.
구체적으로, 종래 일부 기술은 다수 개의 커팅날을 갖는 불량토(16)를 일정의 간격으로 잘라 불량토(16)를 절단하는 처리방법을 이용하나, 본 발명에 의한 상기 다수 개의 파쇄로터리날개(11)가 구비된 파쇄로터리(12)는 파쇄되는 불량토(16)의 외부 유출을 막기 위한 파쇄로터리커버(13) 내부에 위치하여 일정의 속도로 회전가능하도록 구성함으로서, 파쇄로터리챔버(10) 내부로 인입된 진흙화되어 있는 불량토(16)를 회전하는 다수 개의 파쇄로터리날개(11)를 통하여 완전히 파쇄하는 효과를 얻을 수 있다. 상기와 같이 완전히 파쇄된 불량토(16)는 진흙화되어 있을 때보다 표면적이 넓어지기 때문에 불량토(16)가 포함하는 수분이 유리하게 기화될 수 있고, 파쇄되는 불량토(16)에 가해지는 고화재(15)가 보다 균일하게 혼합될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다. 아울러 본 발명에 의한 불량토(16)에 고화재(15)를 처리하는 방법은, 수분 및 유기물을 다량함유하여 진흙화되어 있는 대부분의 불량토(16)에 직접적으로 고화재(15)를 분사하면, 분사된 고화재(15)가 불량토(16) 일측 표면에만 결착되기 때문에 고화재(15)의 효과를 원활하게 발휘하기 어렵고 상기와 같이 일측 표면에만 고화재(15) 처리된 불량토(16)를 이후에 파쇄혼합하더라도 일측만에 결착된 고화재(15)를 불량토(16) 전체에 균일화하기 위해서는 보다 장시간의 불량토(16)와 고화재(15)의 혼합처리 시간이 요구되기 때문에, 파쇄로터리날개(11)가 구비된 파쇄로터리(12)의 작동 시 고화재(15)를 함께 처리(분사)하여 파쇄되는 불량토(16)와 고화재(15)를 혼합하는 것이 효과적이다.
또한 불량토(16)의 고화를 위하여 파쇄로터리챔버(10) 내부의 파쇄되는 불량토(16)에 처리되는 고화재(15)는 종래에 사용되는 모든 종류의 것을 이용하여도 무방하나 불량토(16)가 다량 포함하고 있는 수분과 반응이 용이하고 하기 개량화단계(S300)에서 구성되는 고화가스(23)와 반응이 용이한 석회 또는 시멘트 등의 고화재(15)를 이용하는 것이 바람직하고(구체적인 사항은 하기에서 설명), 파쇄로터리챔버(10) 내부로 이송되는 불량토(16) 100중량부에 대하여, 1~10중량부를 분사하여 불량토(16)와 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 고화재(15)인 석회 또는 시멘트는 CaO를 주성분하기 때문에 일반적으로 알려진 바와 같이 수분(H2O)과 결합하면 수화반응이 일어나 Ca(OH)2와 열이 발생하고, 이때 발생한 생성열은 진흙화되어 있는 불량토(16)의 수분을 증발시켜 불량토(16) 중의 수분을 감소시키고 불량토(16)의 압밀을 촉진시키는 효과가 있고, 상기에서 발생한 생성열과 석회 또는 시멘트의 염기성이 pH를 상승시키는 효과를 발휘하여 유기물을 급속하게 부패시킨다. 이는 장시간 부패되면 악취 및 각종 세균의 온상이 될 수 있는 유기물을 빠른 시간 안에 제거가능한 효과를 제공한다.
상기와 더불어 불량토(16) 100중량부에 대하여 고화재(15)가 1중량부 미만으로 혼합되면 고화율이 미미하기 때문에 고화재(15)를 불량토(16) 100중량부에 대하여 1중량부 이상으로 혼합하는 것이 바람직하고, 이와 반대로 고화재(15)가 불량토(16) 100중량부에 대하여 10중량부를 초과하여 혼합되면 불량토(16)가 개량화된 개량토(22)가 지나치게 고형·안정화되어 개량토(22)의 재활용이 어려워지는 문제가 발생하기 때문에 고화재(15)를 10중량부 이하로 혼합하는 것이 바람직하다.
파쇄혼합단계(S200) 처리된 불량토(16)는 고화가스챔버(20) 내에서 개량화단계(S300) 처리를 한다. 본 단계는 상기 파쇄혼합단계(S200)에서 고화재(15)와 혼합된 불량토(16)를 다수 개의 햄머로터리(21)로서 재차 균일하게 타격혼합하고 불량토(16)에 혼합된 고화재(15)와의 반응성이 우수한 고화가스(23)를 고화재(15)가 혼합된 불량토(16)에 공급(분사)함으로서 고화재(15)와 불량토(16)의 수분에 의하여 생성된 생성물(Ca(OH)2)을 고형화시키는 효과가 있다.
구체적으로, 개량화단계(S300)는 파쇄혼합단계(S200) 처리된 불량토(16)를 다수 개의 햄머로터리(21)가 구비된 고화가스챔버(20) 내부에서 파쇄하고 개량토화 하는 단계로서, 이때 햄머로터리(21)는 축을 중심으로 회전하면서 일정의 진동발생이 가능하여 진동이 전달된 햄머로터리날개와 파쇄되고 고화재(15)와 혼합된 불량토(16)를 재차 균일하게 파쇄하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 고화가스챔버(20)에 더 구성된 고화가스(23)를 내재하는 고화가스탱크(24)와 다수 개의 고화가스분사체(25)는 고화가스(23)를 고화가스챔버(20) 내부에 분사하기 위한 구성으로서, 고화가스탱크(24)는 저장된 고화가스(23)가 갖는 소정의 압력을 견딜 수 있도록 구성되고, 다수 개의 고화가스분사체(25)는 햄머로터리(21)가 회전하면서 발생하는 와류를 이용하여 고화가스(23)가 고화가스챔버(20) 내부에서 개량화되는 불량토(16)의 입자에 효과적으로 결착될 수 있도록 햄머로터리(21)의 회전방향을 고려하여 구성한다. 예를 들어, 도 3과 같이 햄머로터리(21)의 회전방향이 좌측에서 우측방향으로 회전(시계방향, CO2는 공기보다 무겁기 때문에 고화가스챔버(20) 외부로 CO2가 유출되는 것을 최대한 방지하기 위하여 고화가스챔버(20) 내에 상승와류가 발생하도록 햄머로터리를 회전시키는 것이 바람직함.)하면 햄머로터리(21) 주변의 와류는 햄머로터리(21)의 좌측에서 우측으로 발생하기 때문에 고화가스분사체(25)는 고화가스(23)가 파쇄된 불량토(16)가 집중해 있는 고화가스챔버(20) 중앙쪽을 향하도록 햄머로터리(21)의 하부측에 위치하도록 구성하는 것이 바람직하고, 이와 같은 원리로서 기타의 고화가스분사체(25)를 구성한다.
상기와 연관하여, 본 발명은 고화가스챔버(20) 내부에 고화가스(23)를 분사하는 방법에 있어서, 햄머로터리(21)에 고화가스분사체(25)를 더 포함시키고; 햄머로터리(21)의 고화가스분사체(25)는 고화가스챔버(20)에 구성된 고화가스분사체(25)를 대신하여 고화가스(23)를 파쇄되는 불량토(16)에 공급하게 하는 구성을 함으로서 고화가스분사체(25)를 고화가스챔버(20)에 구성하는 것보다 우수한 효과를 얻을 수 있는 구성을 할 수 있다. 상세하면, 햄머로터리(21)는 도 5 또는 6과 같이 햄머로터리날개가 구성된 햄머로터리축에 고화가스(23)가 유입가능한 일정의 통기공(17)을 갖고, 상기 통기공(17)은 고화가스분사체(25)와 연결되도록 구성되며, 고화가스탱크(24)에서 공급되는 고화가스(23)는 햄머로터리(21)축의 통기공(17)으로 유입되어 고화가스분사체(25)로서 고화가스챔버(20) 내부에 분사된다. 이러한 구성은 햄머로터리(21)에 의하여 재차 파쇄되는 불량토(16) 입자에 고화가스(23)를 보다 직접적으로 분사시킬 수 있기 때문에 고화가스(23)의 효율성을 증대시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 개량화단계(S300)에서 분사되는 고화가스(23)는 상기에서 언급한 바와 같이 고화재(15)와의 반응성이 우수한 것을 이용가능하고, 본 발명에 있어서는 이산화탄소(CO2)를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 파쇄혼합단계(S200)에서 불량토(16)와 혼합한 고화재(15, 예:CaO)가 불량토(16)의 수분(H2O)과 반응하여 생성된 생성물(Ca(OH)2)과 반응이 용이한 이산화탄소를 공급함으로서 탄산화반응을 유도(Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O)하고, 불량토(16) 내에 이온상태로 존재하는 CaO를 CaCO3로 고형화하여 석출시키는 효과가 있어 진흙화되어 있는 불량토(16)를 고형화시켜 불량토(16)를 개량화 하는 결과적인 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 또한 상기와 같은 탄산화반응은 발열반응이기 때문에 탄산화반응 시 생성된 수분 및 불량토(16) 내에 기존재하는 수분을 방출시키는 효과를 더불어 얻을 수 있다.
상기 개량화단계(S300) 처리된 개량토(22)는 고화가스챔버(20)에서 반출시키는 반출단계(S400) 처리하여 12~ 36시간 동안 양생하는 양생단계(S500) 처리를 한다. 이때 반출단계(S400)는 당업자의 판단 또는 현장상황에 따라 양생단계(S500) 처리가 용이할 수 있도록 다양하게 구성가능하고, 양생단계(S500) 처리 역시 당업자의 판단에 따라 개량토(22) 내에 혼합된 고화재(15)가 불량토(16)와 반응하여 본연의 기능을 수행하고 개량토(22)가 원활하게 고형화될 수 있는 환경에서 수행가능하다. 또한 양생단계(S500) 처리의 시간은 본 발명에서 이용한 석회 또는 시멘트의 종류 및 혼합율에 따라 다양하게 조절가능하나 일반적으로 석회 또는 시멘트는 12~ 36시간이 경과하면 경화되어 개량화된 개량토(22)를 재활용하기 충분하므로 경제성을 고려하여 12~ 36시간의 양생단계(S500) 처리를 하는 것이 바람직하다.
아울러 본 발명은 2차 고화재챔버(14')에 내재된 2차 고화재(15')를 반출단계(S400) 처리된 개량토(22)에 분사하는 2차 개량화단계(S410)와; 2차 개량화단계(S410) 처리된 2차 개량토(22')를 다수 개의 혼합로터리날개(31)가 구비된 혼합로터리(32)와 혼합로터리(32)의 외주에 위치한 혼합로터리커버(33)로 구성된 혼합로터리챔버(30) 내부에서 혼합하고 혼합된 2차 개량토(22')를 반출하는 혼합반출단계(S420);를 더 포함하여 처리함으로서, 반출단계(S400) 처리된 개량토(22) 보다도 더욱 개량화된 개량토(22') 처리가 가능하다.
구체적으로, 2차 개량화단계(S410)는 도 4 또는 5와 같이 2차 고화재챔버(14')에 내재된 2차 고화재(15')를 반출단계(S400) 처리된 개량토(22)에 분사하여 개량토(22)가 2차 고화재(15')를 더 포함하도록 하는 단계로서, 상기 2차 고화재(15')는 고화재(15)와 반응성이 용이하면 모두 이용가능하나, 본 발명에 있어서는 규산(SiO2)을 이용하는 것이 바람직하다. 규산은 개량화단계(S300)에서 생성된 Ca(OH)2 와 반응하여 CSH(calcium silicate hydrate)겔을 형성시키고(3Ca(OH)2 + 2SiO2 -> 3CaO·2SiO2·3H2O), 생성된 CSH겔(3CaO·2SiO2·3H2O)은 개량화단계(S300)에서 생성된 개량토(22) 입자의 공극을 충진하여 개량토(22) 입자의 모세관 공극이 감소하는 효과가 있어 2차 개량화단계(S410) 처리된 2차 개량토(22')의 조직을 치밀하게 하여 개량토(22)의 고형화를 더욱 완고하게 유도하는 효과를 얻을 수 있다. 아울러 규산의 혼합비율은 반출단계(S400) 처리된 개량토(22) 100중량부에 대하여, 1~10중량부를 분사하여 개량토(22)와 혼합되는 것이 바람직한데, 이는, 규산의 혼합비율이 개량토(22) 100중량부에 대하여 규산이 1중량부 미만으로 혼합되면 CSH겔의 형성율이 떨어져 개량토(22) 입자의 공극 충진율이 미미하기 때문에 1중량부 이상으로 혼합하는 것이 바람직하고, 이와 반대로 개량토(22) 100중량부에 대하여 규산이 10중량부를 초과하여 혼합되면 CSH겔의 형성율이 지나치게 높아져 CSH겔이 포함하는 수분의 양이 지나치게 높아져 양생단계(S500)의 시간이 길어질 수 있기 때문에 1~10중량부로 혼합하는 것이 바람직하다.
또한 다수 개의 혼합로터리날개(31)가 구비된 혼합로터리(32)와 혼합로터리(32)의 외주에 위치한 혼합로터리커버(33)로 구성된 혼합로터리챔버(30)는 상기 파쇄혼합단계(S200)에서 이용한 파쇄로터리챔버(10)와 동일한 구조의 것을 이용하여도 무방하나, 혼합반출단계(S420)의 2차 개량토(22')는 파쇄혼합단계(S200)의 불량토(16)(진흙화 상태)에 비하여 입자가 균일하게 파쇄된 상태이므로 혼합로터리날개(31)는 파쇄로터리챔버(10)의 파쇄로터리날개(11)보다 폭이 넓은 것을 이용하여도 된다.
아울러 본 발명에 의한 혼합반출단계(S420)의 혼합로터리(32)는 도 7과 같이 혼합로터리날개(31)가 구성된 혼합로터리(32)축에 건조풍(34)이 유입가능한 일정의 통기공(36)을 갖고, 상기 통기공(36)은 건조풍분사체(35)와 연결되도록 구성되며, 건조풍발생장치에서 공급되는 건조풍(34)은 혼합로터리(32)축의 통기공(36)으로 유입되어 건조풍분사체(35)로서 혼합로터리챔버(30) 내부에 발산가능하다. 상기의 건조풍(34)은 2차 개량토(22')가 과다하게 갖을 수 있는 수분 일부에 에너지를 가하여 수분의 증발을 촉진시킬 수 있고, 그 결과 혼합반출단계(S420) 이후 실시되는 양생단계(S500)의 처리시간을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 반면에 건조풍(34)의 온도가 70℃를 초과하면 파쇄혼합단계(S200)에서 이용한 고화재(15)(석회, 시멘트)의 물성을 변화시켜 개량화가 완료된 개량토(22)의 물성(강도 또는 고형화)가 떨어지거나, 2차 고화재(15')가 수분과 반응하여 생긴 생성물인 CSH겔의 수분이 증발하여 CSH겔이 본연의 기능을 원활하게 수행할 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 25℃미만의 건조풍(34)을 이용하면 건조풍(34)의 발산효과가 미미해지기 때문에 25~50℃의 온도를 갖는 건조풍(34)을 이용하는 것이 바람직하다.
이하는 본 발명의 토질개량을 위한 불량토 처리방법에 의한 바람직한 실시예 및 실시예의 결과물에 대한 테스트 결과이다.
[실시예 1]
1. 하수처리장 오니(인천 **하수처리장) 100kg을 채취하여 파쇄로터리챔버로 이동시킨다.
2. 1800 rpm/min으로 회전하는 파쇄로터리가 구성된 파쇄로터리챔버에 상기 1에서 채취한 하수처리장 오니 100kg을 인입시킴과 동시에 시멘트(포틀랜드 시멘트, 동양시멘트) 5kg을 균일하게 분사하여 하수처리장 오니를 파쇄하고 하수처리장 오니와 시멘트를 혼합한다.
3. 상기 2에서 파쇄혼합된 하수처리장 오니를 1800 rpm/min으로 회전하는 3개의 햄머로터리 및 고화가스분사체가 구성된 고화가스챔버에 인입시키고 CO2를 분사한다.
4. 상기 3에서 개량화 처리된 하수처리장 오니를 반출하여 24시간 동안 양생한다.
[실시예 2]
1. 하수처리장 오니(인천 **하수처리장) 100kg을 채취하여 파쇄로터리챔버로 이동시킨다.
2. 1800 rpm/min으로 회전하는 파쇄로터리가 구성된 파쇄로터리챔버에 상기 1에서 채취한 하수처리장 오니 100kg을 인입시킴과 동시에 시멘트(포틀랜드 시멘트, 동양시멘트) 5kg을 균일하게 분사하여 하수처리장 오니를 파쇄하고 하수처리장 오니와 시멘트를 혼합한다.
3. 상기 2에서 파쇄혼합된 하수처리장 오니를 1800 rpm/min으로 회전하는 3개의 햄머로터리 및 고화가스분사체가 구성된 고화가스챔버에 인입시키고 CO2를 분사한다.
4. 상기 3에서 개량화 처리된 하수처리장 오니를 반출하여 표면에 SiO2(호성화학) 5kg을 분사한다.
5. 상기 4 처리된 하수처리장 오니를 1500 rpm/min으로 회전하는 혼합로터리가 구성된 혼합로터리챔버에 인입시켜 하수처리장 오니를 재차 파쇄함과 동시에 하수처리장 오니와 SiO2를 혼합하여 반출한다.
6. 상기 5에서 개량화 처리된 하수처리장 오니를 24시간 동안 양생한다.
[테스트]
실시예 1 및 2에 의하여 처리된 하수처리장 오니의 입자크기를 재고, KS F 2320(시방다짐 시험), KS F 2312(다짐 후 건조밀도), KS F 2576(이물질 함유량 시험)에 의하여 각종 테스트를 실시한다. 다음은 그에 대한 결과 표이다.
구분 성토용 순환골재
품질 기준		 시험성적 결과 시험방법
최대치수(mm) 실시예 1 100 이하 25 -
실시예 2 25 -
수정 CBR
(시방다짐)		 실시예 1 2.5 이상 3.8 KS F 2320
실시예 2 3.9
다짐후 건조밀도
(t/m3)		 실시예 1 1.5 이상 1.526 KS F 2312
실시예 2 1.553
이물질 함유량
(%, 유기이물질)		 실시예 1 1.0 이하(용적) 0.1 KS F 2576
실시예 2 0.1
[결과]
상기 표 1과 같이 본 발명에 의한 실시예 1 및 2는 불량토를 개량하여 재활용가능한 고형·안정화된 양질의 개량토로 처리가능함을 나타내고 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, 실시예 1에 의한 개량토도 양질의 개량토로 인정되어 완벽한 토질개량의 효과를 얻을 수 있지만 실시예 2에 의한 개량토는 실시예 1보다 우수한 토질의 개량토처리가 되었음을 알 수 있다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
S100 : 이송단계 S200 : 파쇄혼합단계
S300 : 개량화단계 S400 : 반출단계
S410 : 2차 개량화단계 S420 : 혼합반출단계
S500 : 양생단계 10 : 파쇄로터리챔버
11 : 파쇄로터리날개 12 : 파쇄로터리
13 : 파쇄로터리커버 14 : 고화재챔버
14' : 2차 고화재챔버 15 : 고화재
15' : 2차 고화재 16 : 불량토
20 : 고화가스챔버 21 : 햄머로터리
22 : 개량토 22' : 2차 개량토
23 : 고화가스 24 : 고화가스탱크
25 : 고화가스분사체 30 : 혼합로터리챔버
31 : 혼합로터리날개 32 : 혼합로터리
33 : 혼합로터리커버 34 : 건조풍

Claims (7)

  1. 불량토(16)를 파쇄로터리챔버(10)로 이송하는 이송단계(S100)와;
    상기 이송된 불량토(16)를 다수 개의 파쇄로터리날개(11)가 구비된 파쇄로터리(12)와 파쇄로터리(12)의 외주에 위치한 파쇄로터리커버(13)로 구성된 파쇄로터리챔버(10) 내부에서 파쇄하고, 파쇄로터리챔버(10) 일측에 구성된 고화재챔버(14)에서 공급되는 석회 또는 시멘트 중 어느 하나 이상의 고화재(15)를 파쇄되는 불량토(16)와 혼합하는 파쇄혼합단계(S200)와;
    상기 파쇄혼합단계(S200) 처리된 불량토(16)를 다수 개의 햄머로터리(21)가 구비된 고화가스챔버(20) 내부에서 파쇄하고 개량토화 하는 개량화단계(S300)와;
    상기 개량화단계(S300) 처리된 개량토(22)를 반출하는 반출단계(S400)와;
    상기 반출단계(S400) 처리된 개량토(22)를 12~ 36시간 동안 양생하는 양생단계(S500)를 포함하고;
    상기 개량화단계(S300)의 고화가스챔버(20)는 상기 고화재(15)와 반응하는 고화가스(23)를 내재하는 고화가스탱크(24)와 다수 개의 고화가스분사체(25)를 더 포함하여 파쇄되는 불량토(16)에 고화가스(23)를 공급하는 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 석회 또는 시멘트 중 어느 하나 이상의 고화재(15)는 파쇄로터리챔버(10) 내부로 이송되는 불량토(16) 100중량부에 대하여, 1~10중량부를 분사하여 불량토(16)와 혼합되는 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고화가스(23)는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개량화단계(S300)의 햄머로터리(21)는 고화가스분사체(25)를 더 포함하고;
    상기 햄머로터리(21)의 고화가스분사체(25)는 고화가스챔버(20)에 구성된 고화가스분사체(25)를 대신하여 고화가스(23)를 파쇄되는 불량토(16)에 공급하는 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반출단계(S400) 처리된 개량토(22)는,
    2차 고화재챔버(14')에 내재된 2차 고화재(15')를 반출되는 개량토(22)에 분사하는 2차 개량화단계(S410)와;
    2차 개량화단계(S410) 처리된 2차 개량토(22')를 다수 개의 혼합로터리날개(31)가 구비된 혼합로터리(32)와 혼합로터리(32)의 외주에 위치한 혼합로터리커버(33)로 구성된 혼합로터리챔버(30) 내부에서 혼합하고, 혼합된 2차 개량토(22')를 반출하는 혼합반출단계(S420);를 더 포함하여 처리되는 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2차 고화재(15')는 규산이고, 개량토(22) 100중량부에 대하여, 1~10중량부를 분사하여 개량토(22)와 혼합되는 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 혼합로터리(32)는 건조풍(34)을 발산가능한 것을 특징으로 하는 토질개량을 위한 불량토 처리방법.
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