KR101205123B1

KR101205123B1 - 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치

Info

Publication number: KR101205123B1
Application number: KR1020120025306A
Authority: KR
Inventors: 정승우
Original assignee: 군산대학교산학협력단
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2012-11-27

Abstract

본 발명은 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치에 관한 것이다. 상기 정화처리장치는, 처리할 오염토양을 그 내부로 받아들이며, 배출구를 갖는 반응조와; 상기 반응조의 내부로 계면활성제거품을 압입하는 계면활성제거품 공급부와; 상기 반응조내부에 진공압력을 가하여 상기 토양입자로부터 분리된 오염물질과 계면활성제를 반응조 외부로 배출시키는 배액부와; 상기 반응조의 내부에 설치되며 오염토양의 정화처리가 완료된 처리토양을 반응조 외부로 내보내는 토양배출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치는, 지중(地中)의 오염토를 지상으로 아예 퍼내어 지상에서 계면활성제 거품을 이용해 정화처리 하므로, 무엇보다 오염물질의 제거가 확실하고 정화작업이 매우 신속하며 배기가스 등의 대기오염을 야기하지 않고, 특히 사용되는 계면활성제거품의 투입량이 현저히 작으며, 필요에 따라 토양 복원에 필요한 각종 약품이나 영양분을 투여하여 토양의 성질까지도 개선시킬 수 있고, 작업자가 작업 현황을 계속적으로 체크할 수 있어 효율적인 정화가 가능하고, 유지 보수가 용이하다.

Description

계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치 {Semi-batch Apparatus for remediation of Contaminated soils using surfactant foam}

본 발명은 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치에 관한 것이다.

예컨대 휘발유나 디젤 또는 벙커C유 등과 같은 유류(油類)나 각종 유기 용매제 등의 액상 화학물질을 수용하는 저장탱크는, 내구성과 내부식성 등을 만족할 수 있도록 안전 설계 되지만, 그럼에도 불구하고 오랜 시간 사용됨에 따라 점차 노후화 하여 가령 취약부위에 미세한 크랙이 발생할 수 있다. 크랙이 발생하면 저장되어 있는 물질이 저장탱크 외부로 점차 유출되어 주변 환경을 크게 오염시키게 된다.

특히 상기 저장탱크가 지하에 매립 설치된 경우, 매립되어 있는 저장탱크의 상태를 확인하기가 사실상 불가능하므로, 저장탱크에 미세한 크랙이 발생하고 이 크랙을 통해 액상물질이 누출된다 하더라도 그 사실을 알 수가 없다.

상기한 이유로 저장탱크 주변 토양의 오염 정도를 주기적 또는 비주기적으로 검사하고, 이를 통해 얻은 결과를 기초로 저장탱크로부터 액상물질의 유출 여부를 추측 할 수 밖에 없다. 더우기 상기한 검사가 매일 이루어지는 것이 아니라 최소 몇 개월 내지는 1년 단위로 수행되므로, 예컨대 검사 다음날 크랙이 발생하여 액상물질의 유출이 시작되었다면 다음 검사할 때 까지 액상물질의 유출 사실을 알 수 없어 주변 토양을 심각하게 오염시키게 된다.

지하에 매립되어 있는 저장탱크로부터 유출되는 액상물질(이하, 오염물질)은, 토양 속에서 점차 확산되어 불포화토양층을 오염시킴은 물론 경우에 따라 지하수층에 도달하여 지하수를 황폐화시킨다. 더욱이 불포화토양층 내에 머무는 액상물질은 토양 입자 사이의 공극(空隙) 모세관현상(capillary force)으로 인해 공극내에서 안정된 상태로 자리 잡으며 표면장력에 의해 토양 입자에 부착된 상태를 유지한다.

상기와 같이 오염물질에 의해 오염된 불포화토양층을 정화하여, 오염되기 전의 상태로 복원하기 위한 방법으로, 계면활성제를 이용한 계면활성제 지중처리법과, 토양증기추출법, 토양열탈착법 등이 제안된 바 있다. 이러한 본 발명의 배경이 되는 기술에 관해서는, 대한민국등록특허 제10-0835723호, 대한민국공개특허 제10-2010-0088939호, 대한민국공개특허공보 제10-2008-0008305호에 개시되어 있다.

상기 계면활성제 지중처리법은, 지중에 퍼져있는 오염부위로 계면활성제거품을 통과시켜 계면활성제거품으로 하여금, 토양입자에 부착되어 있는 오염물질을 토양입자로부터 떼어내는 공법이다.

도 1a 및 도 1b는, 상기한 대한민국등록특허 제10-0835723호에 개시되어 있는, 계면활성제거품을 이용한 지중처리법의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 1a에 도시한 바와같이, 토양입자(s) 사이의 공극에 자리하고 있는 오염물질(z)은, 자체의 표면장력에 의해 토양입자(s)의 표면에 안정적으로 부착되어 있다. 이러한 상태의 오염물질(z)을 토양입자로부터 분리하기 위해 계면활성제거품을 화살표 a 방향으로 유동시키면, 오염물질은 계면활성제의 작용에 의해 토양입자(s)로부터 분리되며 계면활성제의 유동방향으로 떠밀려 나간다. 토양으로부터 오염물질이 분리된 것이다. 상기 과정을 거쳐 분리된 오염물질은 지상으로 끌어올려져 후처리된다.

그런데 상기한 계면활성제 지중처리법은, 지중에 묻혀있는 토양을, 묻혀있는 상태 그대로 복원하는 것이므로, 지상에서 작업 상황을 직접 확인할 수 없어 신뢰성이 매우 낮다는 단점을 갖는다. 또한 계면활성제거품을 충분히 주입한다 하더라도 주입된 계면활성제거품이 오염물질과 만나지 않은 채 배출될 수 있어 그만큼 오염물질의 제거효율이 떨어지고, 지중에 주입된 계면활성제거품을 100%모두 회수하지 못한다는 한계도 있었다.

또한 상기 대한민국공개특허공보 제10-2010-0088939호에 개시되어 있는, 토양증기출출법은, 지중으로 파이프를 박고 파이프에 진공압력을 제공하여, 파이프 주변의 휘발성 오염물질을 뽑아내는 공법인데, 이는 휘발성 물질만 제거한다는 단점을 갖는다. 휘발성이 매우 낮거나 없는 오염물질은 제거가 불가능한 것이다.

또한, 상기 대한민국공개특허공보 제10-2008-0008305호에 개시되어 있는 토양열탈착법은, 일단 오염토를 굴착하여 지상으로 퍼올린 후 이것을 로터리킬른(rotary kiln)에 투입하여 가열 처리하는 정화방법이다. 이러한 토양열탈착법은 가열하기 위한 많은 에너지가 필요하며 다량의 배기가스를 방출한다는 단점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 지중(地中)의 오염토를 지상으로 아예 퍼내어 지상에서 계면활성제 거품을 이용해 정화처리 하므로, 무엇보다 오염물질의 제거가 확실하고 정화작업이 매우 신속하며 배기가스 등의 대기오염을 야기하지 않고, 특히 사용되는 계면활성제거품의 투입량이 현저히 작으며, 필요에 따라 토양 복원에 필요한 각종 약품이나 영양분을 투여하여 토양의 성질까지도 개선시킬 수 있고, 작업자가 작업 현황을 계속적으로 체크할 수 있어 효율적인 정화가 가능하고, 유지 보수가 용이한 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치는, 호퍼를 통해 처리할 오염토양을 그 내부로 받아들이며, 정화처리를 마친 토양을 배출하기 위한 배출구를 갖는 반응조와; 상기 반응조의 내부로 계면활성제거품을 압입하여, 계면활성제거품이 반응조 내에 채워져 있는 오염토양의 공극 사이를 통과하면서 오염토양의 입자에 부착되어 있는 오염물질을 토양입자로부터 분리하게 하는 것으로서, 계면활성제용액공급부로부터 제공된 계면활성제용액내에 공기를 분출하여 계면활성제거품을 만드는 거품발생부와, 상기 거품발생부에서 만들어진 계면활성제거품을 펌핑하는 압입펌프를 구비한 계면활성제거품 공급부와; 상기 반응조 내부로 압입된 거품상태의 계면활성제의 작용에 의해 토양입자로부터 분리된 오염물질과 계면활성제를 반응조 외부로 배출시키는 배액부와; 상기 반응조의 내부에 설치되며 정화처리가 완료된 처리토양을 상기 배출구를 통해 반응조 외부로 내보내는 토양배출수단을 포함하고, 상기 반응조의 일측에는, 반응조의 내부와 외부를 연통시키는 다수의 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 계면활성제거품 공급부는; 상기 관통구멍을 그 내부영역에 포함한 상태로 반응조 외측면에 밀폐 결합하는 분출챔버와, 상기 압입펌프에 의해 펌핑된 계면활성제거품을 상기 분출챔버의 내부로 유도하여, 계면활성제거품이 챔버를 경유하여 상기 구멍을 통해 반응조로 압입되게 하는 하나 이상의 거품주입파이프를 더 포함하며, 상기 배액부는; 상기 반응조의 측부에 배치되는 진공펌프와, 상기 진공펌프에 연결된 상태로 상기 반응조의 내부로 연장되어, 진공펌프의 구동시 진공압력을 이용해 반응조 내부의 액상물질을 반응조 외부로 뽑아내는 배액파이프와, 상기 진공펌프에 의해 반응조의 외부로 배출된 액상물질을 수용하여 계면활성제용액을 분리하는 오염물질분리기를 포함하며, 상기 오염물질분리기에 의해 회수된 계면활성제용액을 재활용하기 위하여, 회수된 계면활성제용액을 상기 계면활성제용액공급부로 유도하는 회수파이프와, 상기 회수 계면활성제용액 회수파이프를 통해 계면활성제용액공급부로 펌핑하는 회수펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응조는; 상부로 개방된 내부공간을 제공하며 오염토양을 수용하는 본체와, 상기 본체의 상부에 착탈 가능하게 씌워지는 덮개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 계면활성제거품 공급부는; 상기 압입펌프에 의해 펌핑된 계면활성제거품을 상기 반응조의 내부로 유도하는 것으로서, 상기 반응조의 내부로 연장된 하나 이상의 거품주입파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 반응조의 타측부에는, 반응조의 내부와 외부를 연통시키는 다수의 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 배액부는; 상기 반응조의 측부에 배치되는 진공펌프와, 상기 관통구멍을 그 내부영역에 포함한 상태로 반응조 외측면에 밀폐 결합하는 흡입챔버와, 상기 진공펌프에 연결된 상태로 상기 흡입챔버의 내부로 연장되어, 진공펌프의 구동시 흡입챔버에 진공압력을 조성하여 반응조 내부의 액상물질을 상기 관통구멍을 통해 외부로 뽑아내는 배액파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응조는, 지면에 대해 수직으로 배치된 수직형 콘테이너로서, 상기 배출구는 그 하단부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토양배출수단은, 상기 반응조의 내부에 축회전 가능하도록 설치되며, 외부로부터 제공된 회전토오크에 의해 축회전하여 처리토양을 상기 배출구측으로 이송 배출시키는 이송스크류를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같이 이루어지는 본 발명의 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치는, 지중(地中)의 오염토를 지상으로 아예 퍼내어 지상에서 계면활성제 거품을 이용해 정화처리 하므로, 무엇보다 오염물질의 제거가 확실하고 정화작업이 매우 신속하며 배기가스 등의 대기오염을 야기하지 않고, 특히 사용되는 계면활성제거품의 투입량이 현저히 작으며, 필요에 따라 토양 복원에 필요한 각종 약품이나 영양분을 투여하여 토양의 성질까지도 개선시킬 수 있고, 작업자가 작업 현황을 계속적으로 체크할 수 있어 효율적인 정화가 가능하고, 유지 보수가 용이하다.

도 1a 및 도 1b는 계면활성제거품을 이용한 지중처리법의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치의 다른 구성 예를 도시한 도면이다.
도 4는 상기 도 2 또는 도 3에 도시한 정화처리장치에서의 반응조 내부 구조를 도시한 일부 단면도이다.
도 5는 상기 도 2 또는 도 3에 도시한 정화처리장치에서의 반응조의 다른 예를 나타내 보인 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치에 적용할 수 있는 다른 타입의 반응조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리방법을 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로, 오염된 상태의 오염토양을 오염되기 전의 상태로 복원시키기 위한 가장 확실한 방법은, 오염토를 지상으로 아예 퍼올려 지상에서 전용 장비를 이용해 오염토를 정화처리한 후, 원래의 자리로 다시 채워 넣는 방법이다. 본 발명에 따른 회분식 오염토양 정화처리장치는, 지상에 설치된 장비로서, 지상으로 퍼올려진 오염토에 계면활성제 거품을 가하여, 계면활성제 거품으로 하여금 토양입자로부터 오염물질을 분리하게 하는 동작을 한다.

아울러, 상기 회분식이라는 말은 배치(batch)식이라는 의미이다. 즉 후술할 반응조(33)에 일 회 처리 분량의 오염토양을 투입하여 처리한 후 이를 배출하고, 비어진 반응조(33)에 그 다음 처리할 일회 분의 오염토양을 투입하여 처리하는 말하자면, 회차(回次)처리 방식을 뜻하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치의 구성을 나타내 보인 도면이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치는, 처리할 오염토양을 호퍼(35)를 통해 그 내부로 받아들이는 반응조(33)와, 상기 반응조(33)의 내부로 계면활성제거품을 공급하여 계면활성제거품으로 하여금 오염토양의 입자에 부착되어 있는 오염물질을 토양입자로부터 분리하게 하는 계면활성제거품 공급부와, 상기 반응조 내부에 진공압력을 가하여 상기 토양입자로부터 분리된 오염물질과 계면활성제 등의 액상물질을 반응조 외부로 배출시키는 배액부와, 오염물질이 제거된 처리토양을 배출구(도 4의 33g)를 통해 반응조(33) 외부로 배출시키는 토양배출수단을 구비한다.

먼저, 상기 반응조(33)는, 지면위에 설치된 받침대(37)에 수평으로 지지된 밀폐형 케이스로서, 오염토양을 받아들여 수용하는 내부공간(33f)을 제공한다. 상기 반응조(33)의 형상은 얼마든지 변경 가능하다.

특히 상기 반응조(33)는 상부로 개방된 본체(33a)와, 상기 본체(33a)의 상부에 씌워져 결합하는 덮개(33b)로 구성된다. 상기 덮개(33b)는 본체(33a)에 대해 착탈 가능하다. 따라서, 가령 본체(33a)의 내부를 청소한다거나, 또는 본체 내의 장치를 유지보수 한다거나, 기타 필요에 따라, 상기 덮개(33b)를 분리하여 본체(33a)를 개방시킬 수 도 있다.

상기와 같이 본체(33a)와 덮개(33b)를 분리식으로 제작하기 위하여, 본체(33a)와 덮개(33b)가 접하는 부분에 플랜지(33c)를 마련하여, 플렌지(33c)를 위아래로 맞대응 시킨 상태로 볼트(33d)와 너트(33e)를 이용해 플렌지를 결합시킨다.

또한 상기 덮개(33b)의 상부에는 호퍼(35)가 설치되어 있다. 상기 호퍼(35)는 외부로부터 공급된 오염토양을 반응조(33)의 내부로 받아들이는 통로이다. 상기와 같이 호퍼(35)가 구비되어 있으므로, 필요시 토양의 성질을 개선하기 위한 약품을 선택하여 투입할 수 도 있다. 상기 호퍼(35)에 도어(미도시)를 추가하여 반응조(33)를 완전히 밀폐시킬 수 도 있다.

아울러 상기 본체(33a)의 일측벽 하단에는 배출구(도 4의 33g)가 마련되어 있다. 상기 배출구(33g)는 후술할 배출스크류(41)에 의해 배출되는 처리토양을 통과시키는 통로이다. 상기 배출구(33g)를 통해 배출된 처리토양은 오염물질이 제거된 토양으로서 토양이 있었던 지점으로 운반되어 원위치 복원된다.

상기 계면활성제거품 공급부는, 거품이 그 내부에서 만들어지는 탱크(18a)를 갖는 거품발생부(18)와, 상기 탱크(18a) 내부의 계면활성제 거품을 고압으로 펌핑하는 압입펌프(20)와, 상기 압입펌프(20)에 연결되며 상기 반응조(33)의 내부로 연장되고, 압입펌프(20)에 의해 펌핑된 계면활성제 거품을 반응조(33) 내부로 주입하는 다수의 거품주입파이프(26)를 포함한다.

상기 탱크(18a)는, 외부의 계면활성제용액공급부(11)로부터 공급된 계면활성제용액을 저장한 상태로 공기를 받아들여 거품이 일어나게 하고, 만들어진 거품을 일시 수용하는 용기로서 압입펌프(20)와 연결되어 있다. 상기 계면활성제용액공급부(11) 내부의 계면활성제용액은 용액펌프(18c)에 의해 탱크(18a)로 이동하고, 상기 공기는 공기공급부(13)로부터 공기펌프(18b)를 통해 공급되어 계면활성제용액의 내부로 분출된다.

도면부호 28은 유량계이다. 상기 유량계(28)는 반응조(33)로 주입되는 거품의 유량을 참고적으로 파악하기 위한 것이다.

상기 압입펌프(20)는 고압펌프로서, 상기 탱크(18a)내에 수용되어 있는 계면활성제거품을, 거품주입파이프(26)를 통해 반응조(33) 내부의 오염토양(A) 내부로 압입하는 역할을 한다. 이와 같이 고압용 압입펌프(20)를 채용하여 계면활성제 거품을 고압 펌핑함으로써, 오염토양(A)의 내부로 압입된 계면활성제거품이 토양의 공극사이를 막힘없이 통과하여 배액부에 도달하게 된다.

상기 거품주입파이프(26)는 그 일단이 압입펌프(20)에 연결된 상태로 다수개로 분기된 후 상기 반응조(33)의 내부로 연장된 파이프로서, 펌핑된 계면활성제 거품을 오염토양(A) 내부의 여러 지점에 공급한다. 상기 거품주입파이프(26)를 통해 분출된 계면활성제 거품은 오염토양(A)의 토양 공극 사이를 통과하며 토양입자로부터 오염물질을 떼어내고 이것을 상기한 배액부측으로 밀고 나간다.

상기한 거품주입파이프(26)는 오염토양의 투입량이나 토양의 특성에 따라 다르게 설계될 수 있다. 또한 각 거품주입파이프(26)에는 제어밸브(26a)가 설치되어 있다. 상기와 같이 제어밸브(26a)를 적용함으로써, 오염토양의 투입량에 따라 거품주입파이프(26)를 선택적으로 활성화 시킬 수 있다.

한편, 상기 배액부는, 반응조(33)의 내부에서 발생한 액상물질을 반응조(33) 외부로 배출하는 역할을 한다. 상기 액상물질은, 임무를 마친 계면활성제용액과, 토양입자로부터 분리된 오염물질(유류, 유기용매, 화학물질 등)과 기타 반응조 내부에 들어있는 모든 액체를 포함하는 개념이다.

여하튼 상기 배액부는, 상기 반응조(33)의 외부에 설치되는 진공펌프(53)와, 상기 진공펌프(53)에 연결되며 그 연장단부가 상기 반응조(33)의 내부로 연장 설치되어 상기 진공펌프(53)의 작동시 그 단부 주변의 액상물질을 빨아내는 다수의 배액파이프(51)를 포함한다.

상기 배액파이프(51)도 다수 개가 적용되어 있으며 반응조(33) 외부에서 하나로 합관되어 진공펌프(53)에 연결된다. 아울러 각 배액파이프(51)에는 조절밸브(51a)가 구비되어 배액파이프(51)의 작동을 제어한다.

상기와 같이 배액부를 설치하여, 상기 계면활성제거품 공급부의 반대편 압력을 하강시킴으로써, 상기 계면활성제거품의 유동을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.

상기 진공펌프(53)에 의해 반응조(33)의 외부로 배출된 액상물질은 일단 오염물질분리기(49)로 모인다. 상기 오염물질분리기(49)는, 진공펌프(53)를 통해 전달받은 액상물질을 각 종류별로 분리하는 역할을 한다. 이를테면 계면활성제용액과, 물과, 오염물질 등을 서로 분리하는 것이다. 상기 오염물질분리기(49)를 통해 최종 분리된 계면활성제용액은 적절한 처리를 마친 후 재활용될 수 있다. 또한 오염물질은 적절한 후처리 과정을 통해 폐기된다. 상기 계면활성제용액의 재활용에 대해서는 도 3을 통해 후술하기로 한다.

또한 상기 토양배출수단은, 반응조 내부에서 정화처리가 완료된 처리토양을 배출구(33g)를 통해 반응조(33)의 외부로 배출하기 위한 것으로서, 반응조(33)의 바닥면측에 설치되는 배출스크류(도 5의 41)를 포함한다. 이에 대한 내용은 도 4를 통해 설명된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치의 다른 구성 예를 도시한 도면이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 상기 오염물질분리기(49)에 의해 회수된 계면활성제용액을 회수파이프(57)와 회수펌프(55)를 이용하여 재활용 할 수 있음을 알 수 있다. 상기 회수파이프(57)는 회수된 계면활성제용액을, 계면활성제용액공급부(11)로 유도하는 파이프이고, 회수펌프(55)는 회수 계면활성제를 펌핑하는 역할을 한다. 상기 계면활성제용액공급부(11)로 다시 모여진 계면활성제용액은 탱크(18a) 내에서, 공기공급부(13)로부터 공급된 공기와 만난다.

상기와 같이 계면활성제용액을 회수하여 재활용 할 경우 전체적인 계면활성제용액의 사용량이 현저히 작아져 그만큼 처리비용이 줄어든다.

도 4는 상기 도 2 또는 도 3에 도시한 계면활성제 거품을 이용한 회분식 정화처리장치에서의 반응조(33) 내부 구조를 도시한 일부 단면도이다.

도시한 바와같이, 상기 반응조(33)의 도면상 좌측부에 다수의 거품주입파이프(26)가 인입 고정되어 있고, 반대편에는 다수의 배액파이프(51)가 배치되어 있다.

상기한 바와같이, 거품주입파이프(26)는 압입펌프(20)에 의해 펌핑된 계면활성제 거품을 오염토양(A)의 내부로 분출하는 것이고, 배액파이프(51) 는 반응을 마친 계면활성제용액과 오염물질 등의 액상물질을 반응조(33) 외부로 뽑아내는 통로이다.

아울러 상기 반응조(33)의 바닥부에는 배출스크류(41)가 설치되어 있다. 상기 배출스크류(41)는, 그 양단이 베어링(43)에 지지되어 축회전 하는 샤프트(41a)와, 상기 샤프트(41a)의 주연부에 고정되어 있는 나선형 이송날개(41b)로 구성된 것으로서, 그 주변의 처리토양을 배출구(33g)측으로 밀어낸다. 도면부호 39는 상기 배출스크류(41)를 축회전 시키기 위한 모터이다.

상기 배출구(33g)를 통해 배출된 처리토양은, 별도의 토사 이송용 콘베이어를 통해 가령 운반차량이나 임시 저장소로 보내어진다.

도 5는 상기 도 2 또는 도 3에 도시한 정화처리장치에서의 반응조의 다른 예를 나타내 보인 일부 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 반응조(33)의 도면상 좌측부에 분출챔버(59)가 고정되어 있고, 상기 분출챔버(59)가 커버하는 반응조의 측벽에 다수의 관통구멍(59a)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 상기 관통구멍(59a)은, 반응조(33)의 일측벽에 형성되며 반응조(33)의 내부공간을 외부로 연통시키는 구멍이다.

상기 반응조(33)의 외측면에 고정되어 있는 분출챔버(59)는 자체의 내부공간을 갖는 챔버로서, 상기 관통구멍(59a)을 그 내부 영역에 포함한 상태로 반응조(33)의 외측면에 밀폐 결합되어 있다. 상기 분출챔버(59)의 테두리가 반응조(33)의 외벽면에 완벽히 밀착되어 그 사이로 공기나 압력의 누설이 발생하지 않는다.

또한 상기 각 거품주입파이프(26)는, 상기 분출챔버(59)의 내부로 삽입 고정되어 있다. 따라서 상기 압입펌프(20)에 의해 거품주입파이프(26)로 압입된 계면활성제거품은 일단 상기 분출챔버(59)의 내부에 모인 후, 상기 관통구멍(59a)을 통해 반응조(33) 내부로 일괄 압입된다.

상기 분출챔버(59)의 반대측에는 흡입챔버(61)가 구비되어 있고, 상기 흡입챔버(61)가 커버하고 있는 부분의 반응조(33) 벽면에도 다수의 관통구멍(61a)이 위치하고 있다. 상기 관통구멍(61a)은 상기한 반응조(33)의 벽면에 형성한 다수의 구멍으로서 반응조(33) 내부에서 발생한 액상성분이 빠져나가는 통로이다.

상기 흡입챔버(61)는 자체적으로 내부공간을 갖는 챔버로서, 상기 관통구멍(61a)을 그 내부 영역에 포함한 상태로 반응조(33)의 외벽면에 밀폐 결합한다.

또한 상기 흡입챔버(61)에는 배액파이프(51)의 단부가 연통 고정되어 있다. 상기 배액파이프(51)의 연장단부가 흡입챔버(61)의 내부공간에 연통하는 것이다. 따라서 상기 진공펌프(53)가 동작하면, 진공펌프(53)의 진공압력은 배액파이프(51)를 통해 흡입챔버(61)의 내부압력을 강하시킴으로써 반응조(33) 내부의 배액을 관통구멍(61a)을 통해 외부로 뽑아내게 한다.

한편, 상기한 거품주입파이프(26)에 있어서, 일부 거품주입파이프(26)는 분출챔버(59)에 인입되지 않고, 반응조(33)의 내부로 직접 연장 설치될 수 도 있다. 마찬가지로, 상기 배액파이프(51)에 있어서도 일부 배액파이프(51)는 흡입챔버(61)에 고정되지 않고 반응조(33)의 내부로 직접 연장될 수 있다.

아울러, 상기 흡입챔버(61)측 관통구멍(61a)에는 별도의 스크린(미도시)을 설치하여 토양입자가 흡입챔버(61)의 내부로 들어가는 것을 방지함이 좋다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치에 적용할 수 있는 다른 타입의 반응조를 도시한 도면이다.

도 6에 도시한 타입의 정화처리장치는 반응조(33)가 수직형이다. 즉 상기 반응조(33)는 수직으로 세워진 원통의 형태를 취하며 그 내부에 오염토양(A)을 수용하는 것으로서, 본체(33a)와 덮개(33b)로 이루어진다.

또한 상기 분출챔버(59)는, 반응조(33)의 하측부에 위치하며 흡입챔버(61)는 반응조(33)의 상부에 배치되어 있다. 따라서 상기 거품주입파이프(26)를 통해 주입된 계면활성제거품은 반응조(33)의 내부에서 상향 이동하며 오염물질을 분리한 후 상부에 배치되어 있는 흡입구멍(61a)을 통해 반응조(33) 외부로 배출된다.

참고로, 상기 오염토양(A)을 통과한 계면활성제거품은 오염물질을 포함한 상태로서, 오염토양(A) 상부의 빈공간을 가득 채운 상태로 진공압력에 의해 상부로 뽑아 올려진다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치를 이용한 정화방법을 참고적으로 설명하기 위하여 도시한 블록도이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리방법은, 상기 반응조(33)의 내부에, 처리할 오염토양(A)을 투입하는 오염토양 투입단계(S111)를 포함한다. 상기 오염토양 투입단계(S111)시 투입되는 오염토양은 별도의 굴착작업을 통해 파올린 오염된 토양으로서, 상기 반응조(33)의 내부에 일회분씩 채워진다.

상기 오염토양 투입단계(S111)를 통해 반응조(33)내에 오염토양(A)이 채워졌다면, 계면활성제 거품 압입단계(S113)를 수행한다. 상기 계면활성제 거품 압입단계(S113)는, 압입펌프(20)를 구동하여, 거품발생부(18)의 탱크(18a)에 준비되어 있는 계면활성제거품을 반응조(33)의 내부로 압입하는 과정이다.

상기 과정을 통해 오염토양(A)의 내부로 압입된 계면활성제 거품은, 거품으로서의 물리 화학적 동작을 한다. 즉, 오염토양(A)을 구성하는 토양입자의 공극 사이를 통과하면서 오염토양의 입자에 부착되어 있는 오염물질을 토양입자로부터 분리하는 것이다.

상기 계면활성제 거품 압입단계(S113)를 수행함과 동시에 배액단계(S115)도 진행하여 반응조(33) 내부에 진공압을 가한다. 상기한 바와같이, 배액파이프(51)에 진공압을 가하면, 계면활성제거품과 토양입자로부터 분리된 오염물질이 배액파이프(51)를 통해 반응조(33) 외부로 배출된다.

이어서, 상기 반응조(33)의 외부로 배출된 액상물질로부터 계면활성제용액을 회수하는 계면활성제용액회수단계(S117)를 수행한다. 상기 과정을 통해 계면활성제용액을 회수함에 따라 오염물질도 자동적으로 분리되는데, 상기 오염물질은 별도의 오염물질처리단계(S119)를 통해 처리한다.

또한 상기 계면활성제용액을 회수하는 동안 처리토양배출단계(S121)도 진행한다. 상기 처리토양배출단계(S121)는 상기 배출스크류(41)를 동작시켜, 반응조(33) 내부의 처리토양을 반응조의 외부로 배출하는 과정이다. 상기 처리토양배출단계(S121)는 계면활성제용액회수단계(S117)의 완료 후 진행할 수 도 있다.

상기 처리토양배출단계(S121)를 마친 후, 후처리단계(S123)를 통해 처리토양을 후처리한다. 후처리라 함은 처리토양을 운반하여 원래의 자리로 복원시키는 과정을 포함한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:계면활성제용액 공급부 13:공기공급부
18:거품발생부 18a:탱크 18b:공기펌프
18c:용액펌프 20:압입펌프 26:거품주입파이프
26a:제어밸브 28:유량계 33:반응조
33a:본체 33b;덮개 33c:플렌지
33d:볼트 33e:너트 33f:내부공간
33g:배출구 35:호퍼 37:받침대
39:모터 41:배출스크류 41a:샤프트
41b:이송날개 43:베어링 49:오염물질분리기
51:배액파이프 51a:조절밸브 53:진공펌프
55:회수펌프 57:회수파이프 59:분출챔버
59a:분출구멍 61:흡입챔버 61a:흡입구멍

Claims

호퍼를 통해 처리할 오염토양을 그 내부로 받아들이며, 정화처리를 마친 토양을 배출하기 위한 배출구를 갖는 반응조와;
상기 반응조의 내부로 계면활성제거품을 압입하여, 계면활성제거품이 반응조 내에 채워져 있는 오염토양의 공극 사이를 통과하면서 오염토양의 입자에 부착되어 있는 오염물질을 토양입자로부터 분리하게 하는 것으로서, 계면활성제용액공급부로부터 제공된 계면활성제용액내에 공기를 분출하여 계면활성제거품을 만드는 거품발생부와, 상기 거품발생부에서 만들어진 계면활성제거품을 펌핑하는 압입펌프를 구비한 계면활성제거품 공급부와;
상기 반응조 내부로 압입된 거품상태의 계면활성제의 작용에 의해 토양입자로부터 분리된 오염물질과 계면활성제를 반응조 외부로 배출시키는 배액부와;
상기 반응조의 내부에 설치되며 정화처리가 완료된 처리토양을 상기 배출구를 통해 반응조 외부로 내보내는 토양배출수단을 포함하고,
상기 반응조의 일측에는, 반응조의 내부와 외부를 연통시키는 다수의 관통구멍이 형성되어 있고,
상기 계면활성제거품 공급부는;
상기 관통구멍을 그 내부영역에 포함한 상태로 반응조 외측면에 밀폐 결합하는 분출챔버와,
상기 압입펌프에 의해 펌핑된 계면활성제거품을 상기 분출챔버의 내부로 유도하여, 계면활성제거품이 챔버를 경유하여 상기 구멍을 통해 반응조로 압입되게 하는 하나 이상의 거품주입파이프를 더 포함하며,
상기 배액부는;
상기 반응조의 측부에 배치되는 진공펌프와,
상기 진공펌프에 연결된 상태로 상기 반응조의 내부로 연장되어, 진공펌프의 구동시 진공압력을 이용해 반응조 내부의 액상물질을 반응조 외부로 뽑아내는 배액파이프와,
상기 진공펌프에 의해 반응조의 외부로 배출된 액상물질을 수용하여 계면활성제용액을 분리하는 오염물질분리기를 포함하며,
상기 오염물질분리기에 의해 회수된 계면활성제용액을 재활용하기 위하여, 회수된 계면활성제용액을 상기 계면활성제용액공급부로 유도하는 회수파이프와, 상기 회수 계면활성제용액 회수파이프를 통해 계면활성제용액공급부로 펌핑하는 회수펌프를 포함하는 회분식 오염토양 정화처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 반응조는;
상부로 개방된 내부공간을 제공하며 오염토양을 수용하는 본체와,
상기 본체의 상부에 착탈 가능하게 씌워지는 덮개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 계면활성제거품 공급부는;
상기 압입펌프에 의해 펌핑된 계면활성제거품을 상기 반응조의 내부로 유도하는 것으로서, 상기 반응조의 내부로 연장된 하나 이상의 거품주입파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치.
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제 1항에 있어서,
상기 반응조의 타측부에는, 반응조의 내부와 외부를 연통시키는 다수의 관통구멍이 형성되어 있고,
상기 배액부는;
상기 반응조의 측부에 배치되는 진공펌프와,
상기 관통구멍을 그 내부영역에 포함한 상태로 반응조 외측면에 밀폐 결합하는 흡입챔버와,
상기 진공펌프에 연결된 상태로 상기 흡입챔버의 내부로 연장되어, 진공펌프의 구동시 흡입챔버에 진공압력을 조성하여 반응조 내부의 액상물질을 상기 관통구멍을 통해 외부로 뽑아내는 배액파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 반응조는,
지면에 대해 수직으로 배치된 수직형 콘테이너로서, 상기 배출구는 그 하단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치.
제 1항에 있어서,
상기 토양배출수단은,
상기 반응조의 내부에 축회전 가능하도록 설치되며, 외부로부터 제공된 회전토오크에 의해 축회전하여 처리토양을 상기 배출구측으로 이송 배출시키는 이송스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 계면활성제 거품을 이용한 회분식 오염토양 정화처리장치.
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