KR101291393B1 - 시멘트 고화 공정의 폐기물 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법은 제1 용기 내의 하부에 폐기물 몰드를 삽입하는 단계, 상기 폐기물 몰드의 상부로 상기 제1 용기의 내에 폐기물이 부착된 교반기의 임펠러(impeller)를 삽입하는 단계, 상기 부착된 폐기물을 상기 임펠러로부터 분리하여 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계, 상기 폐기물 몰드를 상기 유입된 폐기물과 함께 경화시키는 단계 및 제2 용기 내부에 충전된 폐기물 고화체의 상부에 상기 경화된 폐기물 몰드를 적층하는 단계를 포함한다.

Description

시멘트 고화 공정의 폐기물 처리 방법{METHOD FOR WASTE TREATMENT IN CEMENT SOLIDIFICATION SYSTEM}

본 발명의 실시예들은 폐기물 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2차 폐기물을 재활용함으로써 2차 폐기물의 해결방안과 생산된 폐기물 고화체 드럼의 구조적 안정성을 향상시키는 폐기물 처리 방법에 관한 것이다.

원자력산업이나 방사성 물질을 취급하는 시설 등에서 발생되는 방사성 폐기물과 일반산업에서 유해 중금속(납, 수은, 카드뮴, 비소, 6가 크롬) 등을 포함하는 산업폐기물은 압축, 소각, 증발농축 등의 방법으로 부피를 감용한다. 유동성이 없는 폐기물은 일정한 용기에 포장하며, 소각재, 이온교환수지 등 입자성 폐기물과 농축폐액, 슬러지 등의 유동성 폐기물은 시멘트 등의 고화매질로 고정화시킨다.

이렇게 처리된 폐기물은 자연환경과 인간을 보호하기 위하여 영구 처분장에 격리한다.

소각재, 이온교환수지, 농축폐액, 슬러지의 시멘트고화는 시멘트의 경화반응을 이용하는데 이는 시멘트 화합물과 물의 화학반응이다. 소각재, 이온교환수지의 경우는 별도의 물을 첨가하지만, 농축폐액, 슬러지의 경우는 농축폐액과 슬러지의 수분이 물을 대신한다.

시멘트 고화공정은 아스팔트, 폴리머 고화공정에 비하여 공정의 단순성 (Simplicity of operation), 공정의 신뢰성(Reliability), 유지보수의 용이성(Ease of maintenance), 비용의 적절성(Reasonable cost) 등의 장점을 가지고 있다. 고화 매질인 시멘트는 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 토목공학에서 오래 전부터 사용되어온 매질로서 반응 메커니즘이 비교적 잘 밝혀져 있다.

시멘트 고화공정은 혼합하는 방식에 따라 In-line mixing, In-drum mixing, Tumble mixing 방식으로 구분된다. In-drum mixing 방식은 다른 방식에 비하여 고화체의 균질성이 좋으며, 고화체 품질의 제어 용이성, 설비의 단순성, 소량의 폐기물처리에 적합한 장점이 있다.

따라서 액체성 폐기물과 입자성 폐기물의 고화방법으로 시멘트 고화방법이 대표적인 처리 방법이며 현재까지 널리 사용되고 있다. 또한 시멘트 고화의 혼합방식은 주로 In-drum mixing방식이 사용된다.

그러나, In-drum mixing방식은 교반기 임펠러(impeller)에 붙어 있는 시멘트 혼합물을 굳기 전에 떼어내어야 하는데 이를 2차 폐기물이라 한다. 일반적으로 임펠러의 세척은 물로 하는데 이때 발생한 2차 폐기물은 점성을 상실한 시멘트 찌꺼기와 혼탁한 물이 발생하며 발생량도 증가한다. 문제점은 첫째, 2차 폐기물의 발생과 발생된 폐기물의 처리방법이 곤란하다는 점이다. 둘째, 드럼 내의 시멘트 혼합물의 양은 교반할 때 흘러 넘치지 않도록 드럼용량의 약 80% 정도에서 교반해야 하며, 교반후 임펠러(impeller)를 빼내면 그 부피만큼 드럼의 채움율은 더 줄어들게 된다는 점이다.

일반적으로, 폐기물 처분장에서 폐기물의 적재와 장기저장 때문에 드럼의 채움율이 높을수록 구조적 안정성을 지닌다. 방사성 폐기물인 경우, 영구처분장의 ‘폐기물 인수기준’에는 폐기물드럼 또는 용기의 채움율은 85% 이상이어야 한다고 되어 있다.

본 발명의 일실시예는 처리가 곤란한 2차 폐기물을 재활용하는 방법을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예는 폐기물 드럼의 채움율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법은 제1 용기 내의 하부에 폐기물 몰드를 삽입하는 단계, 상기 폐기물 몰드의 상부로 상기 제1 용기의 내에 폐기물이 부착된 교반기의 임펠러(impeller)를 삽입하는 단계, 상기 부착된 폐기물을 상기 임펠러로부터 분리하여 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계, 상기 폐기물 몰드내에 상기 유입된 폐기물의 경화시키는 단계 및 제2 용기 내부에 충전된 폐기물 고화체의 상부에 상기 경화된 폐기물 몰드를 적층하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 폐기물은 방사성 핵종, 유해 중금속을 포함하는 액체성 폐기물 또는 입자성 폐기물 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 제1 용기는 상기 제2 용기와 동일한 구조의 빈 용기일 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 부착된 폐기물을 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계는 상기 폐기물이 부착된 임펠러로 압축 공기를 분사하여 상기 폐기물을 상기 임펠러로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 부착된 폐기물을 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계는 상기 폐기물이 부착된 임펠러를 상기 제1 용기 내부에서 회전시키는 단계 및 상기 압축 공기가 분사되는 분사구를 상기 제1 용기 내부에서 상하로 유동시켜 상기 임펠러로부터 상기 폐기물을 분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 분사구는 상기 제1 용기의 축 방향을 따라 외관에 상하로 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 분사구를 상기 제1 용기 내부에서 상하로 유동시켜 상기 임펠러로부터 상기 폐기물을 분리시키는 단계는 상기 임펠러를 회전시키는 동안 상기 분사구를 자동으로 상하 이송되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 제2 용기는 상기 폐기물 몰드가 적층되는 부피만큼 상기 폐기물 고화체가 충전되지 않을 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 폐기물 몰드는 상기 제1 용기 및 상기 제2 용기의 크기보다 작게 제작할 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 제1 용기는 상기 폐기물 몰드에 상기 폐기물을 수집하는 전용 용기일 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 상기 제1 용기는 상기 폐기물 몰드를 상기 제1 용기의 내관으로부터 분리 또는 삽입하기 위한 폐기물 몰드 출입문이 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예는 따르면 2차 폐기물을 재활용함으로써 2차 폐기물의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 폐기물 드럼의 채움율을 100%에 가깝게 향상시킴으로써 드럼의 구조적 안정성과 법적 요구 사항을 충족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(110)를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(120)를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(130)를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(140)를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(150)를 도시한 도면이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법은 폐기물 처리 과정에서 발생하는 2차 폐기물을 수용하기 위한 빈 용기에 폐기물 몰드를 삽입하고, 교반기의 임펠러를 상기 빈 용기에 넣고 압축 공기를 분사하여 임펠러에 부착된 폐기물을 폐기물 몰드로 떨어뜨려 경화시킨 후, 폐기물이 충전된 다른 용기의 상부의 빈 공간에 상기 경화된 폐기물 몰드를 채우는 폐기물 처리 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법을 도시한 흐름도이다.

아래에서는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법을 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(110)를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 용기(210) 내의 하부에 폐기물 몰드(220)를 삽입한다(110).

본 발명의 일측에 따르면, 상기 폐기물은 방사성 핵종, 유해 중금속을 포함하는 액체성 폐기물 또는 입자성 폐기물일 수 있다.

예를 들어, 액체설 폐기물은 농축폐액, 슬러지 등이 있으며, 입자성 폐기물은 소각재, 이온교환수지 등 일 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면 폐기물 몰드(220)는 재생 폴리에틸렌 수지를 이용하여 제작할 수 있으며, 제1 용기(210)의 높이 및 직경을 고려하여 제작될 수 있는 바, 예를 들어, 높이 100mm, 직경 568mm의 크기로 제작될 수 있다.

본 발명의 일측에 따르면, 제1 용기(210)는 폐기물 몰드(220)에 폐기물(240)을 수집하는 전용 용기로 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 장치를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 제1 용기(210)는 폐기물 몰드(220)를 제1 용기(210)의 내관으로부터 분리 또는 삽입하기 위한 폐기물 몰드 출입문이 형성되어 있어, 제1 용기(210)의 상부를 통하여 삽입하지 않고 폐기물 몰드 출입문(211)을 개방한 후 삽입하고 폐쇄할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(120)를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 폐기물 몰드(220)의 상부로 제1 용기(210)의 내에 폐기물(240)이 부착된 교반기의 임펠러(impeller)(230)를 삽입한다(120).

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(130)를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 부착된 폐기물(240)을 임펠러(230)로부터 분리하여 폐기물 몰드(220)로 유입시킨다(130).

본 발명의 일측에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 폐기물(240)이 부착된 임펠러(230)로 압축 공기를 분사하여 폐기물(240)을 임펠러(230)로부터 분리할 수 있다.

본 발명의 일측에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 폐기물(240)이 부착된 임펠러(230)를 제1 용기(210) 내부에서 회전시키고, 상기 압축 공기가 분사되는 분사구(231)를 제1 용기(210) 내부에서 상하로 유동시켜 임펠러(230)로부터 폐기물(240)을 분리시켜 폐기물 몰드(220)로 떨어뜨릴 수 있다.

이때, 본 발명의 일측에 따르면 분사구(231)는 제1 용기(210)의 축 방향을 따라 외관에 상하로 이동 가능하도록 설치될 수 있으며, 자동 시스템에 의하여 임펠러(230)를 회전시키는 동안 자동으로 상하 이송되도록 제어할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(140)를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 폐기물 몰드(220)를 유입된 폐기물(240)과 함께 경화시킨다(140).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법의 단계(150)를 도시한 도면이다.

본 발명의 일실시예에 따른 폐기물 처리 방법에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 용기(250) 내부에 충전된 폐기물 고화체(260)의 상부에 경화된 폐기물 몰드(220)를 적층한다(150).

본 발명의 일측에 따르면, 제1 용기(220)는 제2 용기(250)와 동일한 구조의 빈 용기로 제작되며, 제1 용기(220)에 삽입되는 폐기물 몰드(220)는 제1 용기(210)의 직경보다는 작은 크기로 제작하여 추후 폐기물 몰드(220)를 제2 용기(250)에 상부에 적층 할 수 있도록 한다.

본 발명의 일측에 따르면, 제2 용기(250)는 폐기물 몰드(220)가 적층되는 부피만큼 상기 폐기물 고화체(260)를 충전하고, 추후 경화된 폐기물 몰드(220)를 적층함에 따라 채움율을 98% 이상 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

210: 제1 용기
220: 폐기물 몰드
230: 교반기 임펠러
240: 폐기물
250: 제2 용기
260: 폐기물 고화체

Claims (11)

1. 제1 용기 내의 하부에 폐기물 몰드를 삽입하는 단계;
   상기 폐기물 몰드의 상부로 상기 제1 용기의 내에 폐기물이 부착된 교반기의 임펠러(impeller)를 삽입하는 단계;
   상기 부착된 폐기물을 상기 임펠러로부터 분리하여 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계;
   상기 폐기물 몰드 내에 상기 유입된 폐기물을 경화시키는 단계; 및
   제2 용기 내부에 충전된 폐기물 고화체의 상부에 상기 경화된 폐기물 몰드를 적층하는 단계
   를 포함하고,
   상기 제1 용기는,
   상기 제2 용기와 동일한 구조의 빈 용기인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폐기물은,
   방사성 핵종, 유해 중금속을 포함하는 액체성 폐기물 또는 입자성 폐기물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 액체성 폐기물은 농축폐액 또는 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하고,
   상기 입자성 폐기물은 소각재 또는 이온교환수지 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 부착된 폐기물을 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계는,
   상기 폐기물이 부착된 임펠러로 압축 공기를 분사하여 상기 폐기물을 상기 임펠러로부터 분리하는 단계
   를 포함하는 폐기물 처리 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 부착된 폐기물을 상기 폐기물 몰드로 유입시키는 단계는,
   상기 폐기물이 부착된 임펠러를 상기 제1 용기 내부에서 회전시키는 단계; 및
   상기 압축 공기가 분사되는 분사구를 상기 제1 용기 내부에서 상하로 유동시켜 상기 임펠러로부터 상기 폐기물을 분리시키는 단계
   를 더 포함하는 폐기물 처리 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 분사구는 상기 제1 용기의 축 방향을 따라 외관에 상하로 이동 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 분사구를 상기 제1 용기 내부에서 상하로 유동시켜 상기 임펠러로부터 상기 폐기물을 분리시키는 단계는,
   상기 임펠러를 회전시키는 동안 상기 분사구를 자동으로 상하 이송되도록 제어하는 단계
   를 포함하는 폐기물 처리 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 폐기물 몰드는,
   상기 제1 용기 및 상기 제2 용기의 크기보다 작게 제작하는 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용기는,
    상기 폐기물 몰드에 상기 폐기물을 수집하는 전용 용기인 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용기는,
    상기 폐기물 몰드를 상기 제1 용기의 내관으로부터 분리 또는 삽입하기 위한 폐기물 몰드 출입문이 형성된 것을 특징으로 하는 폐기물 처리 방법.

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