KR101198143B1

KR101198143B1 - 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법

Info

Publication number: KR101198143B1
Application number: KR1020120063447A
Authority: KR
Inventors: 허자홍; 신욱균; 변영덕; 정민교; 정복선; 배은주; 김한석; 김청미
Original assignee: 에이치플러스에코 주식회사
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-11-12
Also published as: KR20120081958A

Abstract

본 발명은 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원유나 석유 등 유류에 오염된 토양에 대해 오염 물질로부터 유용한 유류 성분을 회수하여 유용한 자원을 제공할 뿐만 아니라, 이로부터 오염된 토양을 정화시킴으로써 토양 정화 과정에서 발생되는 인화 물질로부터의 안전성을 제공하며 휘발성 물질에 의한 대기 오염을 방지하고, 동시에 오염 제거에 사용된 물을 회수하여 재활용함으로써 이차 오염 물질의 발생을 극소화한 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템은 유류에 오염된 토양을 수거하고 상기 수거된 오염 토양에 물을 가하고 밀폐된 공간에서 토양과 기계적인 마찰열을 발생시키는 회전 처리조를 제공하여 상기 가열 수단으로부터 발생되는 수증기와 혼합된 휘발성 물질과 가연성 기체로부터 가용 유류와 물을 분리하여 회수하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공한다.

Description

유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법 {A system to decontaminate oil polluted soil, and the method therefor}

본 발명은 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원유나 석유 등 유류에 오염된 토양에 대해 오염 물질로부터 유용한 유류 성분을 회수하여 유용한 자원을 제공할 뿐만 아니라, 이로부터 오염된 토양을 정화시킴으로써 토양 정화 과정에서 발생되는 인화 물질로부터의 안전성을 제공하며 휘발성 물질에 의한 대기 오염을 방지하고, 동시에 오염 제거에 사용된 물을 회수하여 재활용함으로써 이차 오염 물질의 발생을 극소화한 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 관한 것이다.

본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 관한 배경 기술은 유류에 오염된 토양을 복원하는 기술을 포함한다.

본 발명에 대한 배경 기술로서 도면 제1도에 도시된 대한민국 등록특허공보 제10-1060188호의 열탈착식 오염토양 복원장치 기술이 있다. 이 기술은 오염토양의 예열시간이 확보되어 유류성분의 휘발이 적극적으로 일어나고 또한 오염토양의 이동경로가 왕복식으로 겹쳐지므로 일직선일때 보다 장치의 길이를 줄일 수 있는 열탈착식 오염토양 복원장치에 관한 것으로서, 투입구를 갖는 고정된 외통, 상기 외통 내부로 들어가 한방향으로만 회전되는 내통 및 상기 내통의 개방된 끝단에 배치되어 버너로 상기 내통 내부의 직접가열실을 가열하는 고정된 버너하우징으로 구성되고, 상기 외통과 내통의 사이에는 상기 투입구와 통하는 간접가열실이 마련되며, 상기 내통은 상기 간접가열실과 직접가열실을 연결하는 연결구가 상기 투입구 반대측에 형성되며, 상기 내통의 외주면과 내주면에는 나사산의 방향이 서로 반대인 외부 이송스크류 및 내부 이송스크류가 간접가열실 및 직접가열실에 각각 구비되어 오염토양이 상기 투입구에서 연결구를 거쳐 상기 버너하우징의 배출구 쪽으로 이송되도록 하며, 상기 외통의 상부에는 오염토양의 열탈착과정에서 발생되는 오염성분 및 상기 버너의 배기가스를 흡입하는 배기관이 구비된 것을 특징으로 한다.

그러나 이 기술은 외통을 감싸는 커버를 마련하고 상기 커버의 하부에는 목재, 목탄, 갈탄 및 무연탄 같은 연료를 직접 연소시켜 외통 및 내통을 가열하는 방식으로 구성되어 추가적인 연료가 필요하고, 휘발된 오염 성분이 상기 연료의 연소에 의해 점화되거나 폭발하거나 주변 대기에 확산되어 이차적인 오염을 일으킬 우려가 있다.

본 발명에 대한 다른 배경 기술로서 도면 제2도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-0905522호의 유류나 중금속에 오염된 토양, 토사석의 복원방법 및 그 장치 기술이 있다. 이 기술은 오염지역의 토양이나 토사석의 복원대상물을 수거하여 계량기능을 갖는 호퍼저장조에 담고 계량된 양의 복원대상물을 이송콘베이어에 의해 오염물가온조로 이송시키는 제1단계; 오염물가온조는 유입되는 복원대상물과 물을 주입하고 이들을 가온시키기 위해 전기 히팅코일, 스팀코일이나 적외선가열장치나 탄소코팅 중에서 선택되는 가열수단이 마련되어 복원대상물을 가온시켜 점도를 낮춰주면서 양립하는 2개의 교반축 및 교반날개를 갖는 회전식 믹서기로 교반시켜 준 후 오염물탈리조로 이송시켜주는 제2단계; 오염물탈리조는 상부로 저비중 부유물을 배출하기 위한 월류판을 갖고, 중앙으로는 양립하는 2개의 교반축 및 교반날개를 갖고 복원대상물에 회전충격을 주며 고압공기로 에어를 버블링을 시키며 복원대상물로부터 오염원을 분리시켜서 유류나 부유물은 월류판으로 배출시키고 나머지 중금속을 포함한 잔유물은 스크린이나 분급기로 이송시키는 제3단계; 스크린이나 분급기에서는 유류나 중금속 등의 오염물을 탈리시켜 복원된 양질의 토양을 얻어서 배출시키고, 공정 중에서 발생되는 세척수는 집수조로 이송되어 폐수처리조로 보내지는 제4단계; 를 포함한다.

그러나 이 기술은 복원대상물과 물을 주입하고 이들을 가온시키기 위해 전기 히팅코일, 스팀코일이나 적외선가열장치나 탄소코팅 중에서 선택되는 가열수단이 필요하고 상기 가열 수단을 구동하기 위한 동력이 추가되어야 하며, 오염물탈리조에 공정 중 발생할 수 있는 유기화합물(VOCS)이나 유독가스를 외부의 대기오염배출설비로 배출하기 위한 배기수단을 갖고 작업장의 유독가스나 냄새를 배출하도록 구성되어 이차적인 대기 오염을 유발할 수 있는 단점이 있다.

본 발명에 대한 또 다른 배경 기술로서 도면 제3도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-0807772호의 유류오염토사 정화장치 및 유류오염토사 정화공법 기술이 있다. 이 기술은 유류에 오염된 토사를 가열하여 토사로부터 유류를 휘발시켜 제거하고, 휘발된 유류는 초고온으로 재가열하여 유해물질을 분리, 제거하는 기술로서, 유류에 오염된 토사를 투입하는 토사투입구; 상기 토사투입구와 연결되고, 유입된 토사에 대한 가열설비를 갖춘 가열통; 상기 가열통과 연결되어, 가열통에서 휘발된 유류를 배출하는 배연로; 상기 가열통에서 배출된 토사의 전부가 이동하는 연결로; 상기 연결로와 연결되고, 유입된 토사에 대한 냉각설비를 갖춘 냉각통; 및 상기 냉각통과 연결되어, 냉각통의 토사를 배출하는 토사배출구; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그러나 이 기술은 추가적인 가열 장치를 구비해야 하고, 또한 휘발된 유류를 다시 가열하여 배출하는 구조로 되어 있어 연소에 따른 이차적인 대기 오염을 유발할 수 있는 문제점이 있다.

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본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원유나 석유 등 유류에 오염된 토양에 대해 오염 물질로부터 유용한 유류 성분을 회수하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한 본 발명은 유용한 유류 성분이 추출된 오염 토양을 정화시킴으로써 토양 정화 과정에서 발생되는 인화 물질로부터의 안전성을 제공하며 휘발성 물질에 의한 대기 오염을 방지하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

아울러 본 발명은 오염 제거에 사용된 물을 회수하여 재활용함으로써 이차 오염 물질의 발생을 극소화한 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

전술한 바와 같은 배경 기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 유류에 오염된 토양을 수거하고 상기 수거된 오염 토양에 물을 가한 뒤, 밀폐된 공간에서 토양과 기계적인 마찰열을 발생시키는 회전 처리조를 통하여 상기 가열 수단으로부터 발생되는 수증기와 혼합된 휘발성 물질과 가연성 기체로부터 가용 유류와 물을 분리하여 회수하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 과제의 해결 수단으로 제공한다.

본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 의하면, 원유나 석유 등 유류에 오염된 토양에 대해 오염 물질로부터 유용한 유류 성분을 회수하며, 유용한 유류 성분이 추출된 오염 토양을 정화시킴으로써 토양 정화 과정에서 발생되는 인화 물질로부터의 안전성을 제공하고 휘발성 물질에 의한 대기 오염을 방지하는 기술적 효과가 있다.

또한 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 의하면, 오염 제거에 사용된 물을 회수하여 재활용함으로써 이차 오염 물질의 발생을 극소화하는 기술적 효과가 있다.

도면 제1도는 배경 기술로서, 열탈착식 오염토양 복원장치 기술의 구성
도면 제2도는 다른 배경 기술로서 유류나 중금속에 오염된 토양, 토사석의 복원방법 및 그 장치 기술의 구성
도면 제3도는 또 다른 배경 기술로서 유류오염토사 정화장치 및 유류오염토사 정화공법 기술의 구성
도면 제4도는 유류 오염 토양의 구분
도면 제5도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법의 기술적 사상
도면 제6도는 원유 정유 공정의 개요
도면 제7도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템을 위한 회전 처리조의 기본 구성
도면 제8도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템을 위한 회전 처리조의 세부 구성
도면 제9도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템을 위한 회전 처리조의 단계별 작용 관계
도면 제10도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 전체 구성
도면 제11도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템에 있어서 제어부의 구성
도면 제12도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 구동 방법의 흐름도
도면 제13도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 구동 방법에 있어서 증기 배출 루틴의 흐름도

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 이에 따라 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도면 제4도는 유류 오염 토양의 구분을 도시한다. 유류에 오염된 토양은 등유,경유,제트유,벙커C유 등에 의한 오염을 나타내는 석유계총탄화수소(TPH: Total Petroleum Hydrocarbon)의 양으로 오염의 정도를 나타낸다. 유류 오염 토양은 유류와 토양이 섞여 굳은 고형물의 상태(solid oil & soil)인 경우와 끈적끈적한 슬러지 형태(oily sludge)인 경우, 토양 1Kg당 석유계총탄화수소를 20,000mg 이상 포함한다. 또한 토양 1Kg당 석유계총탄화수소를 5,000~20,000mg 포함하는 고농도 오염 토양과 그 이하의 TPH를 포함하는 저농도 오염 토양의 구분할 수 있다. 본 발명에서는 유류와 토양이 섞여 굳은 고형물, 끈적끈적한 슬러지 형태 및 고농도 오염 토양을 대상으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

도면 제5도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법의 기술적 사상을 기존의 기술에 대비하여 도시한 것이다. 도면의 (a)도는 유류 오염 토양을 처리하는 기존 기술을 도시한 것으로서, 기존 기술은 유류에 오염된 토양을 수거하여 분쇄 및 가열 처리를 통해 토양 내의 석유계총탄화수소를 연소시키는 방식을 사용한다. 이 경우 가열 처리를 위한 별도의 열원이 필요하고 가열, 즉 연소에 따른 이차적인 대기 오염을 방지하기 위해서는 배기 가스를 처리하기 위한 별도의 시설이 필요하며, 상기의 가열 처리 과정으로부터 휘발성 물질이나 가연성 기체가 발생되므로 이에 대한 안전 설비가 요구된다. 또한 상기의 가열에 따른 연소 방식은 세척 과정을 병행하여 오염 물질을 추가로 제거하며 이 경우 세척 용수의 처리 시설이 필요하게 된다.

도면의 (b)는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법의 기술적 사상을 도시한 것으로서, 본 발명에서는 유류에 오염된 토양을 수거하고 상기 수거된 오염 토양에 물을 가하여 가열한다. 본 발명은, 오염 유류로부터 발생되는 휘발성 물질이나 가연성 기체를 고려하여 일정 온도 이하로 가열하는 기계식 가열 수단을 제공하고 상기 가열 수단으로부터 발생되는 수증기와 혼합된 휘발성 물질과 가연성 기체로부터 가용 유류와 물을 분리하여 회수한다. 이때 회수된 물은 세척 용수 및 수거된 오염 토양에 더해지는 추가 용수로 재활용되도록 함으로써 유류에 오염된 토양을 정화하는 과정에서 발생되는 대기 오염과 폐수 처리의 문제를 극소화하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공하는 것을 본 발명의 특징으로 한다.

도면 제6도는 원유 정유 공정의 개요를 도시한다. 원유를 이용하는 통상의 정유 과정은 온도별 증류 방식을 적용하여 이루어진다. 정유를 위한 원유는 가열로를 통해 400°C 이상으로 가열되어 증류탑으로 제공된다. 상기 증류탑은 단계별로 온도를 달리하는 격벽으로 구분되어 원유로부터 유용한 성분을 추출하며, 원유의 질에 따라 온도 차이가 있으나 대략 상온에서 석유가스가 추출되고, 약 150°C에서 가솔린, 200°C에서 캐로신(등유), 300°C 부근에서 디젤유, 약 370°C에서 연료유(fuel oil)가 추출된다. 상기 정유 과정에서 400°C에서도 증류되지 않는 최종 산물로서 윤활유, 파라핀 왁스, 아스팔트가 있으며 이들은 별도의 처리 과정을 통해 분류되기도 한다.

상기의 정유 공정을 참조하면, 유류 오염 토양 내에는 상온에서 증발된 석유가스를 제외한 나머지 성분들이 존재하며, 상기 오염 토양을 분쇄하거나 세척하는 과정에서 가솔린과 캐로신이 휘발될 수 있다. 특히 캐로신의 경우 인체에 접촉되거나 흡입되는 경우 독성을 나타내며, 토양내 오염 물질을 연소시키는 기술을 적용하는 경우에는 다량의 산소가 필요하고 부산물로 이산화탄소와 일산화탄소가 발생하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 유류 오염 토양을 250°C ~ 260°C로 가열하여 유류 오염 토양으로부터 먼저 가솔린과 캐로신을 포함하는 유류를 회수하고, 나머지 토양을 세척하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법을 제공하는 것을 본 발명의 특징으로 한다.

도면 제7도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템을 위한 회전 처리조의 기본 구성을 도시한다. 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템은 유류에 오염된 토양을 수거하고 상기 수거된 오염 토양에 물을 가하여 분쇄 가열하며, 이때 가열 수단으로서 밀폐된 공간에서 토양과 기계적인 마찰열을 발생시키는 회전 처리조(100)를 제공한다.

본 발명의 회전 처리조(100)는 원통형의 실린더 구조로서 토양과 기계적인 마찰열을 발생하고 물과 혼합된 유류 오염 토양을 250°C ~ 260°C로 가열하기 위해서는, 상기 250°C ~ 260°C의 증기압으로서 약 40기압 이상에서 작동한다. 이때 물과 유류 오염 토양의 혼합 비율은 토양의 오염 정도에 따라 결정되며, 최소 유류 오염 토양에 대해 15% 중량비 이상의 물을 가하여 처리한다.

본 발명의 회전 처리조(100)는 원통형의 실린더의 양 원형 면의 중앙에 밀폐형 베어링(102),(104)를 구비하고, 상기 베어링에 회전 고정되는 회전축(110) 및 상기 회전축(110)에 고정되어 실린더 내부에서 회전하는 복수의 회전날개(112)를 구비한다. 또한 본 발명의 회전 처리조(100)는 실린더의 일측 방향으로 물과 혼합된 오염 토양을 주입하는 처리 토양 주입구(120)와 압축공기 주입구(126)가 각각 구비되며, 상기 실린더의 타측 방향으로 처리가 완료된 토양을 배출하는 처리 토양 배출구(122)를 구비한다. 상기의 처리 토양 주입구(120)와 처리 토양 배출구(122)는 필요에 따라 하나 이상 구비될 수도 있다. 상기 회전 처리조(100)의 처리 토양 배출구(122)측 원형면으로부터 실린더의 내부측으로는 회전축이 관통된 격벽(106)을 구비하여 상기 격벽(106)과 처리 토양 배출구(122)측 원형면 사이에 공간을 형성하도록 구성하고, 상기 공간 내에는 회전 처리조(100)의 처리 토양 배출구(122)측 원형면을 관통하여 압력 센서(130)와 온도 센서(132)가 밀폐 배설된다. 아울러 상기 격벽(106)과 처리 토양 배출구(122)측 원형면 사이에 공간에는 회전 처리조(100)의 실린더 벽을 관통하는 처리 증기 배출구(124)를 설치하여 상기 회전 처리조(100)로부터 발생되는 수증기와 유류 증기를 배출하도록 구성된다.

도면 제8도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템을 위한 회전 처리조의 세부 구성을 도시한다. 본 발명의 회전 처리조(100)는 밀폐 구조로서 원통형의 실린더의 양 원형 면의 중앙에 밀폐형 베어링(102),(104)를 구비하고, 상기 베어링에 회전 고정되는 회전축(110) 및 상기 회전축(110)에 고정되어 실린더 내부에서 회전하는 복수의 회전날개(112)를 구비한다. 또한 본 발명의 회전 처리조(100)는 실린더의 일측 방향으로 물과 혼합된 오염 토양을 주입하는 처리 토양 주입구(120)를 구비하며 상기 처리 토양 주입구(120)에는 토양 주입 밸브(140)가 구비되어 후술할 제어부에 의해 개폐된다. 또한 본 발명의 회전 처리조(100)에는 압축공기 주입구(126)및 상기 압축공기 주입 밸브(146)이 구비되어 후술할 제어부에 의해 개폐된다.

상기 실린더의 타측 방향으로 처리가 완료된 토양을 배출하는 처리 토양 배출구(122)에는 처리 토양 배출 밸브(142)가 배설된다. 상기의 처리 토양 주입구(120)와 토양 주입 밸브(140), 처리 토양 배출구(122)와 처리 토양 배출 밸브(142)는 필요에 따라 각각 하나 이상 구비될 수도 있다. 상기 회전 처리조(100)의 처리 토양 배출구(122)측 원형면으로부터 실린더의 내부측으로는 회전축이 관통된 격벽(106)을 구비하여 상기 격벽(106)과 처리 토양 배출구(122)측 원형면 사이에 공간을 형성하도록 구성하고, 상기 공간 내에는 회전 처리조(100)의 처리 토양 배출구(122)측 원형면을 관통하여 압력 센서(130)와 온도 센서(132)가 밀폐 배설된다. 아울러 상기 격벽(106)과 처리 토양 배출구(122)측 원형면 사이에 공간에는 회전 처리조(100)의 실린더 벽을 관통하는 처리 증기 배출구(124) 및 상기 처리 증기 배출구(124)를 개폐하는 처리 증기 배출 밸브(144)를 설치하여 상기 회전 처리조(100)로부터 발생되는 수증기와 유류 증기를 개폐 배출하도록 구성된다

본 발명의 회전 처리조(100)는 회전축(110)에 연결된 구동 수단(150)으로써 복수의 회전날개(112)를 실린더 내부에서 회전시키며, 상기 구동 수단(150)은 전기 모터 내지는 디젤 엔진과 같은 내연 기관도 사용될 수 있다.

도면 제9도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템을 위한 회전 처리조의 단계별 작용 관계를 도시한다. 본 발명의 회전 처리조(100)는 유류 오염 토양을 처리하기 위한 4개의 처리 단계를 기본으로 한다.

그 첫 단계로서 도면(a)에 도시된 바와 같이 토양 주입 밸브(140)를 개방하여 물과 혼합된 오염 토양을 일부 주입한 뒤 상기 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고 구동 수단(150)에 의해 회전 처리조(100) 내의 회전날개(112)를 회전시킨다. 이후 회전날개(112) 및 오염 토양의 회전 마찰에 따라 증가하는 회전 처리조(100) 내의 압력과 온도를 압력 센서(130) 및 온도 센서(132)로써 감지하여 목표 압력 40기압 목표 온도 250°C ~ 260°C 에 도달할 때까지 대기한다.

그 다음 도면 (b)의 단계로서, 회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 에 도달하면 다시 토양 주입 밸브(140)를 개방하여 물과 혼합된 오염 토양을 회전 처리조(100)의 전체 용량으로 주입한 뒤 상기 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄한다. 이때 상기 회전 처리조(100) 내부의 압력은 250°C ~ 260°C의 증기압으로서 약 40기압 이상이 되므로 상기 물과 혼합된 오염 토양을 회전 처리조(100)에 주입하기 위해서는 유압 펌프를 사용한다.

이어 (c)의 단계에서, 회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 다시 도달하면 증기 배출 밸브(144)를 개방하여 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 후술할 회수 처리 장치에 공급한다. 이때 상기 증기 배출 밸브(144)의 개방에 따라 회전 처리조(100) 내의 온도는 단열 팽창 효과에 의해 목표 온도 250°C ~ 260°C 로부터 감소하므로 구동 수단(150)의 회전수를 증가시켜 회전 처리조(100) 내의 온도를 상승시킬 필요가 있으며, 또한 회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높아지면 압축공기 주입 밸브(146)를 개방하여 압축공기를 공급한다.

도면 (c)의 단계에서, 토양의 오염 정도에 따라 증기 배출 밸브(144) 및 압축공기 주입 밸브(146)를 폐쇄하고 다시 회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 다시 도달하도록 하여 필요한 횟수만큼 반복 처리도 가능하다.

다음으로 도면 (d)의 단계로서, 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방하여 처리가 완료된 토양을 배출하며, 상기 처리 완료 토양은 원래의 지점으로 복토되거나 또는 세척 시설을 통해 추가 정화되도록 구성한다.

도면 제10도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 전체 구성을 도시한다.

본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템은 유류에 오염된 토양과 물을 혼합하여 공급하는 오염 토양 호퍼(300); 상기 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 고압으로 회전 처리조(100)에 공급하는 유압 펌프(400); 상기 유압 펌프(400)로부터 공급되는 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 회전날개(112) 및 오염 토양의 회전 마찰로 250°C ~ 260°C로 가열하여 수증기와 유류 증기를 발생시키는 회전 처리조(100); 상기 회전 처리조(100)에 구비된 압력 센서(130)와 온도 센서(132)의 신호를 제공받아 토양 주입 밸브(140), 압축공기 주입 밸브(146), 증기 배출 밸브(144) 및 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방 또는 폐쇄하는 제어부(200); 상기 압축공기 주입 밸브(146)에 대해 압축 공기를 공급하는 콤프레서(500);를 구비한다.

또한 상기 증기 배출 밸브(144)의 타단에는 사이클론(600: cyclone);이 연결되어 상기 증기 배출 밸브(144)가 개방됨에 따라 통해 회전 처리조(100)로부터 제공되는 수증기와 유류 증기에 포함된 분산 토양을 수집한다. 상기 사이클론(600: cyclone)에서 처리된 수증기와 유류 증기는 스크러버(620);에 공급되어 상기 사이클론(600: cyclone)을 통과한 수증기와 유류 증기에 포함된 미세 토양 및 불순물을 필터링하고, 이어 상기 수증기와 유류 증기가 집유 장치(640);에 제공되고 100°C ~ 120°C로 냉각되어 유류 증기가 가솔린과 캐로신이 혼합된 액상의 회수 유류(740)로 제공된다. 상기 집유 장치(640)로부터 배출되는 수증기는 수증기 냉각 장치(660);로 제공되어 물로 회수된다. 이때 수증기 냉각 장치(660)로부터 배출되는 물에는 가솔린과 캐로신을 포함하는 유류가 일부 포함되어 있어 상기 수증기 냉각 장치(660)로부터 배출되는 물은 유류와 물을 분리하는 유수 분리조(700);로 공급하여 유류와 물(720)을 분리 회수한다.

상기 회전 처리조(100)에서 처리가 완료된 토양은 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방하여 토양 세척부(800);에 공급되어 세척된 토양(820);으로 배출된다.

본 발명에서, 상기 유수 분리조(700)에 수집된 물은 상기 토양 세척부(800), 오염 토양 호퍼(300)에 추가로 제공되어 재활용하며, 상기 토양 세척부(800)로부터 배출되는 세척수도 오염 토양 호퍼(300)에 제공하여 유류에 오염된 토양에 공급되는 물과 함께 재활용되도록 구성한다.

도면에는 도시하지 않았으나, 상기 회전 처리조(100)의 증기 배출 밸브(144)가 개방됨에 따라 사이클론(600: cyclone)을 통해 수집되는 분산 토양과, 스크러버(620)로부터 필터링된 미세 토양 및 불순물은 상기 토양 세척부(800);에 공급되어 세척된 토양(820);으로 배출된다.

따라서 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템은 유류에 오염된 토양과 물을 혼합하여 오염 토양 호퍼(300)에 공급함으로써, 회수 유류(740), 물(720), 세척된 토양(820)으로 회수되며, 오염 유류의 소각에 의한 배기 가스가 발생되지 않으며, 회수된 물(720)을 재활용함으로써 처리 폐수의 발생을 극소화하는 특징이 있다.

도면 제11도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템에 있어서 유압 펌프(400), 회전 처리조(100), 토양 세척부(800) 및 이들을 제어하는 제어부(200)의 구성을 도시한다. 본 발명의 제어부(200)는 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 고압으로 회전 처리조(100)에 공급하는 유압 펌프(400)를 구동하는 유압펌프 구동부(260a); 회전 처리조(100)의 토양 주입 밸브(140), 압축공기 주입 밸브(146), 증기 배출 밸브(144) 및 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방 또는 폐쇄하는 밸브 구동부(260b),(270a), 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 증폭하고 A/D 변환하는 센서 입력부(290); 상기 회전 처리조(100)의 회전 동력을 제공하는 구동 수단(150)의 회전속도를 제어하는 구동 수단 구동부(280); 토양 세척부(800)를 구동하는 세척 구동부(270b);를 구비한다.

상기 유압펌프 구동부(260a), 밸브 구동부(260b),(270a), 구동 수단 구동부(280), 세척 구동부(270b)는 본 발명의 제어부(200)에 구비된 I/O 포트(210)의 출력에 의해 제어된다. 특히 유압펌프 구동부(260a), 밸브 구동부(260b),(270a), 세척 구동부(270b)는 on/off 제어되고, 구동 수단 구동부(280)는 on/off 제어와 함께 속도 제어가 수행된다. 상기 구동 수단 구동부(280)는 구동 수단(150)이 전기 모터인 경우 인버터 회로로 구비될 수 있으며, 구동 수단(150)이 디젤 엔진과 같은 내연 기관인 경우에는 상기 내연 기관의 스로틀(throttle)을 제어하기 위한 스테핑 모터과 드라이버로 구비될 수 있다.

본 발명의 제어부(200)에 구비된 I/O 포트(210)는 컨트롤러(220)에 연결되어, 상기 컨트롤러(220)로부터 제공되는 데이터에 의해 유압펌프 구동부(260a), 밸브 구동부(260b),(270a), 구동 수단 구동부(280), 세척 구동부(270b)의 제어가 이루어지고, 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 증폭하고 A/D 변환하는 센서 입력부(290)의 데이터가 상기 컨트롤러(220)로 제공된다.

또한 상기 컨트롤러(220)에는 기준값 저장부(230)가 연결되는데, 상기 기준값 저장부(230)에는 유압펌프 구동부(260a)를 통해 물과 혼합된 오염 토양을 일부 또는 회전 처리조(100)의 전체 용량으로 주입하기 위한 구동 데이터, 및 밸브 구동부(260b),(270a)를 구동하기 위한 압력 센서(130)와 온도 센서(132)의 데이터가 저장된다.

상기 컨트롤러(220)에는 디스플레이(240)와 키패드(250)가 구비되어 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 동작 상태를 표시하고, 상기 기준값 저장부(230)의 데이터를 갱신할 수 있도록 구성한다.

아울러 상기 컨트롤러(220)에는 통신 포트(260)가 연결되어 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 동작 상태를 전송하고, 기준값 저장부(230)의 데이터를 갱신하도록 구성된다.

도면 제12도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 구동 방법의 흐름도를 도시한다.

도면 제10도에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템은 유압 펌프(400), 회전 처리조(100), 토양 세척부(800) 및 이들을 제어하는 제어부(200); 를 비롯하여 사이클론(600), 스크러버(620), 집유 장치(640), 수증기 냉각 장치(660), 유수 분리조(700)로 구성된다.

상기의 구성 요소에 대해 회전 처리조(100)에 연결된 사이클론(600), 스크러버(620), 집유 장치(640), 수증기 냉각 장치(660), 유수 분리조(700)는 상기 회전 처리조(100)의 증기 배출 밸브(144)가 개방됨에 따라 공급되는 수증기와 유류 증기를 처리하는 수동처리 구성이므로 이하에서는 유압 펌프(400), 회전 처리조(100), 토양 세척부(800) 및 이들을 제어하는 제어부(200)를 중심으로 하여 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 구동 방법을 수순별 단계로 설명한다

- 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템이 가동(S1000);되면,

- 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 밸브 구동부(260b),(270a)로써 토양 주입 밸브(140), 압축공기 주입 밸브(146), 증기 배출 밸브(144) 및 처리 토양 배출 밸브(142)를 폐쇄하고, 유압펌프 구동부(260a), 구동 수단 구동부(280), 세척 구동부(270b)를 통해 유압 펌프(400), 구동 수단(150) 및 토양 세척부(800)를 정지 상태로 설정하는 초기화 단계(S1010);를 수행한다.

- 이어 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 토양 주입 밸브(140)를 개방하고, 유압펌프 구동부(260a)로써 유압 펌프(400)를 가동하여 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 회전 처리조(100) 전체 용량의 50% 이하로 주입한 뒤, 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고 구동 수단 구동부(280)를 통해 구동 수단(150)을 가동하는 예열 토양 주입 및 구동 단계(S1020);을 수행한다.

- 다음으로 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 온도 및 압력을 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 온도 및 압력 독출 단계(S1030);를 거쳐

- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 도달하였는지를 판단하는 목표 온도/압력 판단 단계(S1040);을 수행하고,

- 상기 목표 온도/압력 판단 단계(S1040)에서 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도/압력에 미달하는 경우에는 상기 온도 및 압력 독출 단계(S1030)를 반복 수행하고,

목표 온도/압력에 도달하게 되면 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 토양 주입 밸브(140)를 개방하고, 유압펌프 구동부(260a)로써 유압 펌프(400)를 가동하여 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 회전 처리조(100) 전체 용량이 되도록 주입한 뒤, 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고 구동 수단 구동부(280)를 통해 구동 수단(150)을 계속 가동하는 전체 용량 토양 주입 및 구동 단계(S1050);을 수행한다.

- 다음으로 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 온도 및 압력을 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 온도 및 압력 독출 단계(S1060);를 거쳐

- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 도달하였는지를 판단하는 목표 온도/압력 판단 단계(S1070);을 수행하고,

- 상기 목표 온도/압력 판단 단계(S1070)에서 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도/압력에 미달하는 경우에는 상기 온도 및 압력 독출 단계(S1060)를 반복 수행하고,

목표 온도/압력에 도달하게 되면 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 증기 배출 밸브(144)를 개방하여 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 배출하는 증기 배출 루틴(S1080);을 수행한다.

- 상기 증기 배출 루틴(S1080)에 이어 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 압력을 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 압력 독출 단계(S1090);를 거쳐

- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 압력이 대기압에 도달하였는지를 판단하는 대기압 판단 단계(S1100);를 수행하고,

- 상기 대기압 판단 단계(S1100)에서 회전 처리조(100)의 압력이 대기압 보다 큰 경우에는 상기 압력 독출 단계(S1090)로부터 반복 수행하며,

회전 처리조(100)의 압력이 대기압에 도달하게 되면 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 밸브 구동부(260b),(270a)로써 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방하는 토양 배출 단계(S1110);를 수행한다.

- 이어 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)와 세척 구동부(270b)를 통해 토양 세척부(800)를 가동하여 상기 처리 토양 배출 밸브(142)로부터 공급되는 토양을 세척하는 세척부 가동 단계(S1120);를 수행한다. 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 세척부 가동 단계(S1120)에서는 상기 처리 토양 배출 밸브(142)로부터 공급되는 토양이 충분히 세척되는 시간 동안 토양 세척부(800)가 컨트롤러(220)에 의해 구동되고 상기 세척부 가동 단계(S1120)가 완료되면 상기 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 처리 토양 배출 밸브(142)를 폐쇄하고 토양 세척부(800) 및 구동 수단(150)을 정지시킨다.

- 다음으로 컨트롤러(220)는 키패드(250) 입력이 반복 처리로 설정되었는지를 판단하는 처리 횟수 판단 단계(S1130);를 수행하여,

- 상기 처리 횟수 판단 단계(S1130)에서 반복 처리로 설정되어 있으면 상기 예열 토양 주입 및 구동 단계(S1020)부터 반복 수행하고, 반복 처리로 설정되어있지 않으면 전체 프로세스를 종료(S1140);한다.

도면 제13도는 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 구동 방법에 있어서 증기 배출 루틴의 흐름도를 도시한다. 도면 제13도의 증기 배출 루틴은 도면 제12도의 목표 온도/압력 판단 단계(S1070)에서 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도/압력에 도달하게 되면 수행하는 루틴이다.

- 먼저 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템에 있어서 증기 배출 루틴이 시작(S1080);되면,

- 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 증기 배출 밸브(144)를 개방하는 증기 배출 밸브 개방 단계(S1081);를 수행하고,

- 다음으로 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 온도 센서(132)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 온도를 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 온도 독출 단계(S1082);를 수행한다. 이때 컨트롤러(220)가 압력을 배제하고 온도만을 독출하는 이유는 상기 회전 처리조(100)의 증기 배출 밸브(144)기 개방되어 있어 압력이 낮아지기 때문이다.

- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 인지를 판단하는 제1 기준 온도 판단 단계(S1083);을 수행하고,

- 상기 제1 기준 온도 판단 단계(S1083)에서 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도보다 낮으면, 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 구동 수단 구동부(280)를 통해 구동 수단(150)의회전수를 증가시켜 상기 회전 처리조(100)의 온도를 상승시키는 구동부 회전 증가 단계(S1084);를 수행한다.

- 상기 제1 기준 온도 판단 단계(S1083)에서 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도보다 낮지 않으면, 컨트롤러(220)는 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높은지를 판단하는 제2 기준 온도 판단 단계(S1085);를 수행하고,

- 상기 제2 기준 온도 판단 단계(S1085)에서 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높은 경우에는, 상기 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 밸브 구동부(260b),(270a)로써 압축공기 주입 밸브(146)를 일정 시간 개방한 뒤 다시 폐쇄하여 컴프레서(500)로부터 제공되는 압축공기를 회전 처리조(100)에 공급하여 상기 회전 처리조(100) 내의 온도를 감소시키는 압축 공기 주입 단계(S1086);를 수행하고 다시 온도 독출 단계(S1082)부터 반복 수행한다.

상기 제1 기준 온도 판단 단계(S1083) 및 제2 기준 온도 판단 단계(S1085)에서 목표 온도는 250°C ~ 260°C 로 설정되나, 실제 적용에 있어서는 목표 온도보다 하한 온도는 240°C ~ 245°C, 상한 온도는 265°C ~ 270°C 정도로 하여 5°C ~ 10°C 의 히스테리시스 폭을 확보하도록 설정하는 것이 바람직 하다.

- 상기 제2 기준 온도 판단 단계(S1085)에서 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높지 않은 경우에 컨트롤러(220)는, 증기 배출 루틴을 종료(S1087);하고 메인 처리 단계로 복귀한다.

이상과 같이 설명된 본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법에 의하면, 원유나 석유 등 유류에 오염된 토양에 대해 오염 물질로부터 유용한 유류 성분을 회수하여 유용한 자원을 제공할 뿐만 아니라, 이로부터 오염된 토양을 정화시킴으로써 토양 정화 과정에서 발생되는 인화 물질로부터의 안전성을 제공하며 휘발성 물질에 의한 대기 오염을 방지하고, 동시에 오염 제거에 사용된 물을 회수하여 재활용함으로써 이차 오염 물질의 발생을 극소화하는 작용 효과를 제공한다.

본 발명의 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템과 그 방법은 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 회전 처리조 102, 104 : 밀폐형 베어링
106 : 격벽 110 : 회전축
112 : 회전 날개 120 : 처리 토양 주입구
122 : 처리 토양 배출구 124 : 처리 증기 배출구
126 : 압축공기 주입구 140 : 토양 주입 밸브
142 : 처리 토양 배출 밸브 144 : 처리 증기 배출 밸브
146 : 압축공기 주입 밸브 150 : 구동 수단
200 : 제어부 210 : I/O 포트
220 : 컨트롤러 230 : 기준값 저장부
240 : 디스플레이 250 : 키패드
260a: 유압펌프 구동부 260b, 270a : 밸브 구동부
270b : 세척 구동부 280 : 구동 수단 구동부
290 : 센서 입력부 300 : 오염 토양 호퍼
400 : 유압 펌프 500 : 콤프레서
600 : 사이클론 620 : 스크러버
640 : 집유 장치 660 : 수증기 냉각 장치
700 : 유수 분리조 720 : 물
740 : 회수 유류 800 : 토양 세척부

Claims

유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템에 있어서,
밀폐 구조로서 원통형의 실린더의 양 원형 면의 중앙에 밀폐형 베어링(102),(104);을 구비하고,
상기 베어링에 회전 고정되는 회전축(110); 및
상기 회전축(110)에 고정되어 실린더 내부에서 회전하는 복수의 회전날개(112);를 구비하며,
실린더의 일측 방향으로 물과 혼합된 오염 토양을 주입하는 하나 이상의 처리 토양 주입구(120);를 구비하며
상기 처리 토양 주입구(120)에는 토양 주입 밸브(140);가 구비되어 제어부에 의해 개폐되고,
또한 실린더의 일측 방향으로 압축공기 주입구(126)및 상기 압축공기 주입 밸브(146)가 구비되어 제어부에 의해 개폐되고,
상기 실린더의 타측 방향으로 처리가 완료된 토양을 배출하는 하나 이상의 처리 토양 배출구(122);
및 처리 토양 배출 밸브(142);가 배설되고,
상기 회전 처리조(100)의 처리 토양 배출구(122)측 원형면으로부터 실린더의 내부측으로는 회전축이 관통된 격벽(106);을 구비하여 상기 격벽(106)과 처리 토양 배출구(122)측 원형면 사이에 공간을 형성하도록 구성하고,
상기 공간 내에는 회전 처리조(100)의 처리 토양 배출구(122)측 원형면을 관통하여 압력 센서(130)와 온도 센서(132)가 밀폐 배설되고,
아울러 상기 격벽(106)과 처리 토양 배출구(122)측 원형면 사이에 공간에는 회전 처리조(100)의 실린더 벽을 관통하는 처리 증기 배출구(124) 및 상기 처리 증기 배출구(124)를 개폐하는 처리 증기 배출 밸브(144)를 설치하여 상기 회전 처리조(100)로부터 발생되는 수증기와 유류 증기를 개폐 배출하도록 구성되어,
밀폐된 공간에서 토양과 기계적인 마찰열을 발생시키는 회전 처리조(100)를 구비한 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
삭제
제1항에 있어서 상기 회전 처리조(100)는,
토양 주입 밸브(140)를 개방하여 물과 혼합된 오염 토양을 일부 주입한 뒤 상기 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고 구동 수단(150)에 의해 회전 처리조(100) 내의 회전날개(112)를 회전시키고,
회전날개(112) 및 오염 토양의 회전 마찰에 따라 증가하는 회전 처리조(100) 내의 압력과 온도를 압력 센서(130) 및 온도 센서(132)로써 감지하여 목표 압력 40기압 목표 온도 250°C ~ 260°C 에 도달할 때까지 대기하고,
회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 에 도달하면 다시 토양 주입 밸브(140)를 개방하여 유압 펌프로써 물과 혼합된 오염 토양을 회전 처리조(100)의 전체 용량으로 주입한 뒤 상기 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고,
회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 다시 도달하면 증기 배출 밸브(144)를 개방하여 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 배출하고,
처리 토양 배출 밸브(142)를 개방하여 처리가 완료된 토양을 배출하도록 함으로써,
밀폐된 공간에서 토양과 기계적인 마찰열을 발생시키는 회전 처리조(100)를 구비한 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제3항에서 상기 증기 배출 밸브(144)를 개방하여 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 배출시에,
회전 처리조(100) 내의 온도가 감소하면 제어부는, 구동 수단(150)의 회전수를 증가시켜 회전 처리조(100) 내의 온도를 상승시키고,
또한 회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높아지면 압축공기 주입 밸브(146)를 개방하여 압축공기를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제3항에서 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 배출한 뒤,
제어부는, 토양의 오염 정도에 따라 증기 배출 밸브(144) 및 압축공기 주입 밸브(146)를 폐쇄하고 다시 회전 처리조(100) 내의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 다시 도달하도록 하여 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템에 있어서,
유류에 오염된 토양과 물을 혼합하여 공급하는 오염 토양 호퍼(300);
상기 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 고압으로 회전 처리조(100)에 공급하는 유압 펌프(400);
상기 유압 펌프(400)로부터 공급되는 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 회전날개(112) 및 오염 토양의 회전 마찰로 250°C ~ 260°C로 가열하여 수증기와 유류 증기를 발생시키는 회전 처리조(100);
상기 회전 처리조(100)에 구비된 압력 센서(130)와 온도 센서(132)의 신호를 제공받아 토양 주입 밸브(140), 압축공기 주입 밸브(146), 증기 배출 밸브(144) 및 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방 또는 폐쇄하는 제어부(200);
상기 압축공기 주입 밸브(146)에 대해 압축 공기를 공급하는 콤프레서(500);를 구비하고,
상기 증기 배출 밸브(144)의 타단에 연결되어 상기 증기 배출 밸브(144)가 개방됨에 따라 회전 처리조(100)로부터 제공되는 수증기와 유류 증기에 포함된 분산 토양을 수집하는 사이클론(600: cyclone);
상기 사이클론(600: cyclone)에서 처리된 수증기와 유류 증기를 공급받아 상기 사이클론(600: cyclone)을 통과한 수증기와 유류 증기에 포함된 미세 토양 및 불순물을 필터링하는 스크러버(620);
상기 스크러버(620)를 통과한 수증기와 유류 증기를 100°C ~ 120°C로 냉각하여 유류 증기를 가솔린과 캐로신이 혼합된 액상의 회수 유류(740)로 추출하는 집유 장치(640);
상기 집유 장치(640)로부터 배출되는 수증기를 물로 회수하는 수증기 냉각 장치(660);
를 구비한 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제6항에 있어서 상기 수증기 냉각 장치(660)로부터 배출되는 물은 유류와 물을 분리하는 유수 분리조(700);로 공급하여 유류와 물(720)을 분리 회수하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제6항에 있어서 상기 회전 처리조(100)에서 처리가 완료된 토양은 처리 토양 배출 밸브(142)를 통해 토양 세척부(800);에 공급되어 세척된 토양(820);으로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제7항에 있어서 상기 유수 분리조(700)에 수집된 물은 상기 토양 세척부(800), 오염 토양 호퍼(300)에 추가로 제공되어 재활용되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제8항에 있어서 상기 토양 세척부(800)로부터 배출되는 세척수는 오염 토양 호퍼(300)에 제공되어 유류에 오염된 토양에 공급되는 물과 함께 재활용되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제6항에 있어서 상기 사이클론(600: cyclone)을 통해 수집되는 분산 토양과, 스크러버(620)로부터 필터링된 미세 토양 및 불순물은 상기 토양 세척부(800);에 공급되어 세척된 토양(820);으로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제6항에 있어서 상기 제어부는,
오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 고압으로 회전 처리조(100)에 공급하는 유압 펌프(400)를 구동하는 유압펌프 구동부(260a);
회전 처리조(100)의 토양 주입 밸브(140), 압축공기 주입 밸브(146), 증기 배출 밸브(144) 및 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방 또는 폐쇄하는 밸브 구동부(260b),(270a);
회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 증폭하고 A/D 변환하는 센서 입력부(290);
상기 회전 처리조(100)의 회전 동력을 제공하는 구동 수단(150)의 회전속도를 제어하는 구동 수단 구동부(280);
토양 세척부(800)를 구동하는 세척 구동부(270b);를 구비하고,
컨트롤러(220)로부터 제공되는 데이터에 의해 상기 유압펌프 구동부(260a), 밸브 구동부(260b),(270a), 구동 수단 구동부(280), 세척 구동부(270b)를 제어하는 I/O 포트(210);
유압펌프 구동부(260a)를 통해 물과 혼합된 오염 토양을 일부 또는 회전 처리조(100)의 전체 용량으로 주입하기 위한 구동 데이터, 및 밸브 구동부(260b),(270a)를 구동하기 위한 압력 센서(130)와 온도 센서(132)의 데이터가 저장되는 기준값 저장부(230);
유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 동작 상태를 표시하는 디스플레이(240);
상기 기준값 저장부(230)의 데이터를 갱신하는 키패드(250);
유류 오염 토양의 정화 처리 시스템의 동작 상태를 전송하는 통신 포트(260);
를 구비한 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
제12항에 있어서 상기 I/O 포트(210)는,
컨트롤러(220)로부터 제공되는 데이터에 의해 상기 유압펌프 구동부(260a), 밸브 구동부(260b),(270a), 구동 수단 구동부(280), 세척 구동부(270b)를 제어하되,
유압펌프 구동부(260a), 밸브 구동부(260b),(270a), 세척 구동부(270b)는 on/off 제어되고,
구동 수단 구동부(280)는 on/off 제어와 함께 속도 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템
삭제
유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템의 구동 방법으로서,
- 유류 오염 토양의 정화 처리 시스템이 가동(S1000);되면,
- 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)가 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 밸브 구동부(260b),(270a)로써 토양 주입 밸브(140), 압축공기 주입 밸브(146), 증기 배출 밸브(144) 및 처리 토양 배출 밸브(142)를 폐쇄하고, 유압펌프 구동부(260a), 구동 수단 구동부(280), 세척 구동부(270b)를 통해 유압 펌프(400), 구동 수단(150) 및 토양 세척부(800)를 정지 상태로 설정하는 초기화 단계(S1010);
- 이어 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)가 I/O 포트(210)를 통해 토양 주입 밸브(140)를 개방하고, 유압펌프 구동부(260a)로써 유압 펌프(400)를 가동하여 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 회전 처리조(100) 전체 용량의 50% 이하로 주입한 뒤, 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고 구동 수단 구동부(280)를 통해 구동 수단(150)을 가동하는 예열 토양 주입 및 구동 단계(S1020);
- 다음으로 컨트롤러(220)가 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 온도 및 압력을 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 온도 및 압력 독출 단계(S1030);를 거쳐
- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 도달하였는지를 판단하는 목표 온도/압력 판단 단계(S1040);을 수행하고,
- 상기 목표 온도/압력 판단 단계(S1040)에서 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도/압력에 미달하는 경우에는 상기 온도 및 압력 독출 단계(S1030)를 반복 수행하고,
목표 온도/압력에 도달하게 되면 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 토양 주입 밸브(140)를 개방하고, 유압펌프 구동부(260a)로써 유압 펌프(400)를 가동하여 오염 토양 호퍼(300)로부터 물이 혼합된 유류에 오염된 토양을 회전 처리조(100) 전체 용량이 되도록 주입한 뒤, 토양 주입 밸브(140)를 폐쇄하고 구동 수단 구동부(280)를 통해 구동 수단(150)을 계속 가동하는 전체 용량 토양 주입 및 구동 단계(S1050);을 수행하며,
- 다음으로 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)와 온도 센서(132)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 온도 및 압력을 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 온도 및 압력 독출 단계(S1060);를 거쳐
- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도 250°C ~ 260°C , 목표 압력 40기압에 도달하였는지를 판단하는 목표 온도/압력 판단 단계(S1070);을 수행하고,
- 상기 목표 온도/압력 판단 단계(S1070)에서 회전 처리조(100)의 온도와 압력이 목표 온도/압력에 미달하는 경우에는 상기 온도 및 압력 독출 단계(S1060)를 반복 수행하고,
목표 온도/압력에 도달하게 되면 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 증기 배출 밸브(144)를 개방하여 회전 처리조(100) 내에서 발생된 수증기와 유류 증기를 배출하는 증기 배출 루틴(S1080);을 수행하며,
- 상기 증기 배출 루틴(S1080)에 이어 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 압력 센서(130)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 압력을 디스플레이(240)에 표시하고 통신 포트(260)로 전송하는 압력 독출 단계(S1090);를 거쳐
- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 압력이 대기압에 도달하였는지를 판단하는 대기압 판단 단계(S1100);를 수행하고,
- 상기 대기압 판단 단계(S1100)에서 회전 처리조(100)의 압력이 대기압 보다 큰 경우에는 상기 압력 독출 단계(S1090)로부터 반복 수행하며,
회전 처리조(100)의 압력이 대기압에 도달하게 되면 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 밸브 구동부(260b),(270a)로써 처리 토양 배출 밸브(142)를 개방하는 토양 배출 단계(S1110);를 수행하고,
- 이어 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)와 세척 구동부(270b)를 통해 토양 세척부(800)를 가동하여 상기 처리 토양 배출 밸브(142)로부터 공급되는 토양을 세척하는 세척부 가동 단계(S1120);를 수행하고,
- 다음으로 컨트롤러(220)는 키패드(250) 입력이 반복 처리로 설정되었는지를 판단하는 처리 횟수 판단 단계(S1130);를 수행하여,
- 상기 처리 횟수 판단 단계(S1130)에서 반복 처리로 설정되어 있으면 상기 예열 토양 주입 및 구동 단계(S1020)부터 반복 수행하고, 반복 처리로 설정되어있지 않으면 전체 프로세스를 종료(S1140);
하는 단계별 수순으로 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템의 구동 방법
제15항에서 상기 세척부 가동 단계(S1120)는,
상기 처리 토양 배출 밸브(142)로부터 공급되는 토양이 충분히 세척되는 시간 동안 토양 세척부(800)가 컨트롤러(220)에 의해 구동되고 상기 세척부 가동 단계(S1120)가 완료되면 상기 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 처리 토양 배출 밸브(142)를 폐쇄하고 토양 세척부(800) 및 구동 수단(150)을 정지시키는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템의 구동 방법
제15항에서 상기 증기 배출 루틴은,
- 증기 배출 루틴이 시작(S1080);되면,
- 제어부(200)에 구비된 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 증기 배출 밸브(144)를 개방하는 증기 배출 밸브 개방 단계(S1081);를 수행하고,
- 다음으로 컨트롤러(220)는 회전 처리조(100)의 온도 센서(132)로부터의 신호를 독출하고, 상기 독출된 온도를 디스플레이(240)에 표시하며 통신 포트(260)로 전송하는 온도 독출 단계(S1082);를 수행하며,
- 상기 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 인지를 판단하는 제1 기준 온도 판단 단계(S1083);을 수행하고,
- 상기 제1 기준 온도 판단 단계(S1083)에서 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도보다 낮으면, 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 구동 수단 구동부(280)를 통해 구동 수단(150)의회전수를 증가시켜 상기 회전 처리조(100)의 온도를 상승시키는 구동부 회전 증가 단계(S1084);를 수행하고,
- 상기 제1 기준 온도 판단 단계(S1083)에서 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도보다 낮지 않으면, 컨트롤러(220)는 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높은지를 판단하는 제2 기준 온도 판단 단계(S1085);를 수행하고,
- 상기 제2 기준 온도 판단 단계(S1085)에서 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높은 경우에는, 상기 컨트롤러(220)는 I/O 포트(210)를 통해 회전 처리조(100)의 밸브 구동부(260b),(270a)로써 압축공기 주입 밸브(146)를 일정 시간 개방한 뒤 다시 폐쇄하여 컴프레서(500)로부터 제공되는 압축공기를 회전 처리조(100)에 공급하여 상기 회전 처리조(100) 내의 온도를 감소시키는 압축 공기 주입 단계(S1086);를 수행하고 다시 온도 독출 단계(S1082)부터 반복 수행하며,
- 상기 제2 기준 온도 판단 단계(S1085)에서 독출된 회전 처리조(100)의 온도가 목표 온도 250°C ~ 260°C 보다 높지 않은 경우에 컨트롤러(220)는, 증기 배출 루틴을 종료(S1087);하고 메인 처리 단계로 복귀하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템의 구동 방법
제17항에 있어서 상기 제1 기준 온도 판단 단계(S1083) 및 제2 기준 온도 판단 단계(S1085)에서,
목표 온도는 250°C ~ 260°C 로 설정되고, 실제 적용에 있어서는 목표 온도보다 하한 온도는 240°C ~ 245°C, 상한 온도는 265°C ~ 270°C 정도로 하여 5°C ~ 10°C 의 히스테리시스 폭을 확보하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 유류 오염 토양의 정화 처리를 위한 시스템의 구동 방법