KR101421252B1

KR101421252B1 - 중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법

Info

Publication number: KR101421252B1
Application number: KR1020130098492A
Authority: KR
Inventors: 하점용; 반태희
Original assignee: 크라텍주식회사
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2014-07-18

Abstract

본 발명은, 중금속이 오염된 토양을 다단으로 입자화하고, 입자화된 토양의 표면에 포함된 중금속 및 오염물질을 자석의 자력으로 분리하면서 세척하여 중금속폐기물과 토양을 별도로 수거하므로 중금속폐기물의 발생을 최소로 함은 물론 중금속폐기물의 반출비용 및 유지관리비용을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법{Apparatus and method for the purification of heavy metal contaminated soil}

본 발명은, 중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중금속이 오염된 토양을 다단으로 입자화하고, 입자화된 토양의 표면에 포함된 중금속 및 오염물질을 자석의 자력으로 분리하면서 세척하여 중금속폐기물과 토양을 별도로 수거하므로 중금속폐기물의 발생을 최소로 함은 물론 중금속폐기물의 반출비용 및 유지관리비용을 절감하여 경제성을 향상시킬 수 있는 중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 토양오염은, 폐기물 투기, 폐수처리 후 슬러지, 유해물질 누출, 농약 및 비료 사용, 퇴적물 등 다양한 경로를 통하여 발생되는데, 이는 토양, 하천, 생태계의 혼란, 농작물의 오염, 오염물질의 인체흡수 등 여러 형태로 직접적인 문제를 야기할 뿐만 아니라 지표수, 지하수, 어폐류, 대기오염을 유발하는 오염원으로 작용한다.

특히, 중금속에 의한 토양오염은, 식물 및 하등동물에 의한 중금속 흡착과 먹이사슬에서 일련의 축적작용에 의해 인간을 포함한 동물에게 전달되고, 잠재적으로는 생물에 치명적인 독소로 작용하게 된다.

상기 중금속에 의한 토양오염을 방지하기 위해 근래에는 중금속 오염 토양에 대한 정화 작업이 활발히 이루어지고 있으며, 주로 이용되는 정화방법은 용출 및 토양 내에서 중금속의 독성과 이동성을 저감시키는 안정화 공법, 토양 세척, 동전기 추출법 등으로 분류된다.

상기의 공법 중, 대한민국 등록특허공보 제10-0952752호로 미세토양 세척장치 및 방법이 등록된 바 있다.

선 등록된 특허는, 오염도가 높은 1mm 미만의 미세토양을 세척 및 선별하여 선별된 미세토양으로부터 중금속 등의 오염물질을 제거하여 제거효율을 높일 뿐만 아니라 토양을 선별하여 배출하므로 재활용이 용이하도록 하는 이점은 있으나, 선별된 오염물질의 양이 과다할 경우, 중금속 반응조에서 처리해야 하는 양이 과다하여 중금속 반응조로 화학약품이 많이 투입되어야 하므로 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었고, 화학약품에 의한 폐기물도 과다하게 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 오염된 토양의 선별이 단조로워 불규칙적으로 분포되어 있는 중금속의 세척이 어려울 뿐만 아니라 토양에 오염된 중금속을 최대한 입자화하지 않으면 중금속의 존재여부를 확신하기 어려워 세척효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

또한, 중금속 반응조에서 세척된 오염물질의 중금속에 의해 중금속 반응조로 투입되는 선별된 토양이 더욱 오염될 뿐만 아니라 세척효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 오염된 토양을 3단계에 걸쳐 입자화하면서 자석의 자력으로 중금속과 토양을 분리하여 수거하므로 탈수공정의 부하를 최소로 함과 아울러 중금속폐기물 발생을 최소화하여 반출비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있는 중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 입자화된 토양의 표면에 불규칙적으로 분포된 오염물질의 세척효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 물에 포함된 중금속을 흡착하여 재사용할 수 있도록 하는 중금속 오염 토양의 정화장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명 중금속 오염 토양의 정화장치는,

오염 토양을 저장하여 1차자력선별부로 공급하는 공급부와;

상기 공급부로부터 전달되는 오염 토양과 오염 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 1차자력선별부와;

상기 1차자력선별부로부터 오염 토양을 공급받고, 물과 함께 혼합하여 토양 표면의 중금속을 제거하면서 50mm 이하의 오염 토양을 선별하는 혼합부와;

상기 혼합부를 통해 공급되는 50mm 이하의 오염 토양을 임펠러가 회전하면서 타격하여 분쇄하는 분쇄부와;

상기 분쇄부로부터 오염 토양을 공급받아 2mm 이하의 크기로 선별하는 진동 스크린부와;

상기 진동 스크린부에서 선별된 2mm 이하의 오염 토양을 16bar 이상의 고압으로 세척하여 토양과 토양 표면에 분포된 중금속을 분리하는 고압세척부와;

상기 고압세척부에서 공급되는 2mm 이하의 오염 토양을 사이클론의 회전으로 0.075mm 이하의 토양으로 선별하는 1차분급선별부와;

상기 1차분급선별부에서 선별된 0.075mm 이하의 토양을 사이클론의 회전으로 0.04mm 이상 및 이하의 토양으로 선별하는 2차분급선별부와;

상기 1,2차분급선별부에서 선별된 0.04mm 이상의 토양을 공급받아 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 2차자력선별부와;

상기 1,2차분급선별부에서 선별된 0.04mm 이하의 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 3차자력선별부와;

상기 3차자력선별부에서 선별된 0.04mm 이하의 토양 및 중금속을 사이클론의 회전으로 토양의 크기가 0.02mm 이상 및 이하로 선별하여 슬러지 사이로 및 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로로 공급하는 3차분급선별부와;

상기 3차분급선별부에서 선별되어 슬러지 사이로에 침전된 토양에 포함된 수분을 제거한 0.075 ~ 0.02mm 크기의 토양폐기물을 60% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 필터프레스부와;

상기 3차분급선별부에서 선별되어 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로에 침전된 토양 및 중금속에 포함된 수분을 제거한 0.02mm 이하의 중금속폐기물을 40% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 고압필터프레스부와;

상기 경사판 침전조에서 토양이 침전되어 분리된 상등수를 공급받아 물에 포함된 중금속을 흡착제거하고, 흡착제거된 중금속의 농도가 높아지면 역세척하여 침전 슬러지 사이로로 공급하는 활성탄 여과부와;

상기 혼합부, 분쇄부, 고압세척부, 슬러지 사이로, 경사판 침전조, 침전 슬러지 사이로 및 활성탄 여과부에 물을 공급하는 탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명 중금속 오염 토양의 정화방법은,

오염 토양을 저장하여 1차자력선별단계로 공급하는 공급단계와;

공급단계로부터 전달되는 오염 토양과 오염 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 1차자력선별단계와;

1차자력선별단계로부터 오염 토양을 공급받고, 물과 함께 혼합하여 토양 표면의 중금속을 제거하면서 50mm 이하의 오염 토양을 선별하는 혼합단계와;

혼합단계를 통해 공급되는 50mm 이하의 오염 토양을 임펠러가 회전하면서 타격하여 분쇄하는 분쇄단계와;

분쇄단계로부터 오염 토양을 공급받아 2mm 이하의 크기로 선별하는 진동 스크린단계와;

진동 스크린단계에서 선별된 2mm 이하의 오염 토양을 16bar 이상의 고압으로 세척하여 토양과 토양 표면에 분포된 중금속을 분리하는 고압세척단계와;

고압세척단계에서 공급되는 2mm 이하의 오염 토양을 사이클론의 회전으로 0.075mm 이하의 토양으로 선별하는 1차분급선별단계와;

1차분급선별단계에서 선별된 0.075mm 이하의 토양을 사이클론의 회전으로 0.04mm 이상 및 이하의 토양으로 선별하는 2차분급선별단계와;

1,2차분급선별단계에서 선별된 0.04mm 이상의 토양을 공급받아 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 2차자력선별단계와;

1,2차분급선별단계에서 선별된 0.04mm 이하의 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 3차자력선별단계와;

3차자력선별단계에서 선별된 0.04mm 이하의 토양 및 중금속을 사이클론의 회전으로 토양의 크기가 0.02mm 이상 및 이하로 선별하여 슬러지 사이로 및 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로로 공급하는 3차분급선별단계와;

3차분급선별단계에서 선별되어 슬러지 사이로에 침전된 토양에 포함된 수분을 제거한 0.075 ~ 0.02mm 크기의 토양폐기물을 60% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 필터프레스단계와;

3차분급선별단계에서 선별되어 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로에 침전된 토양 및 중금속에 포함된 수분을 제거한 0.02mm 이하의 중금속폐기물을 40% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 고압필터프레스단계와;

상기 경사판 침전조에서 토양이 침전되어 분리된 상등수를 공급받아 물에 포함된 중금속을 흡착제거하는 활성탄 여과단계와;

상기 혼합단계, 분쇄단계, 고압세척단계, 슬러지 사이로, 경사판 침전조, 침전 슬러지 사이로 및 활성탄 여과단계에 물을 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 오염된 토양을 3단계에 걸쳐 입자화하면서 자석의 자력으로 중금속과 토양을 분리하여 수거하므로 탈수공정의 부하를 최소로 함과 아울러 페기물 발생을 최소화하여 반출비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있는 이점을 가질 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 입자화된 토양에 불규칙적으로 분포된 오염물질의 존재여부 확신으로 세척효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 물에 포함된 중금속을 흡착하여 재사용할 수 있도록 하는 이점을 가질 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 흐름도
도 2는 본 발명의 개략도
도 3은 본 발명 활성탄 여과부의 역세척 상태도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 흐름도이다.

본 발명 중금속 오염 토양의 정화장치(100)는, 오염 토양을 저장하여 1차자력선별부(120)로 공급하는 공급부(110)가 구성되고, 상기 공급부(110)로부터 전달되는 오염 토양과 오염 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 1차자력선별부(120)가 구성되며, 상기 1차자력선별부(120)로부터 오염 토양을 공급받고, 물과 함께 혼합하여 토양 표면의 중금속을 제거하면서 50mm 이하의 오염 토양과 물을 이송하는 혼합부(130)가 구성되고, 상기 혼합부(130)를 통해 공급되는 오염 토양과 물을 임펠러가 회전하면서 타격하여 분쇄하는 분쇄부(140)가 구성되며, 상기 분쇄부(140)로부터 오염 토양과 물을 공급받아 2mm 이하의 크기로 선별하는 진동 스크린부(150)가 구성되고, 상기 진동 스크린부(150)에서 선별된 2mm 이하의 오염 토양을 16bar 이상의 고압으로 세척하여 토양과 토양 표면에 분포된 중금속을 분리하는 고압세척부(160)가 구성되며, 상기 고압세척부(160)에서 공급되는 2mm 이하의 오염 토양과 물을 0.075mm 이하의 토양과 물로 선별하는 1차분급선별부(170)가 구성되고, 상기 1차분급선별부(170)에서 선별된 0.075mm 이하의 토양과 물을 0.04mm 이상 및 이하의 토양과 물로 선별하는 2차분급선별부(180)가 구성되며, 상기 1,2차분급선별부(170)(180)에서 선별된 0.04mm 이상의 토양과 물을 공급받아 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 2차자력선별부(190)가 구성되고, 상기 1,2차분급선별부(170)(180)에서 선별된 0.04mm 이하의 토양과 물을 공급받아 토양과 물에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 3차자력선별부(200)가 구성되며, 상기 3차자력선별부(200)에서 선별된 0.04mm 이하의 토양을 사이클론(211)의 회전으로 0.02mm 이상과 이하로 선별하여 슬러지 사이로(212') 및 경사판 침전조(212)를 통해 침전 슬러지 사이로(213)로 공급하는 3차분급선별부(210)가 구성되고, 상기 3차분급선별부(210)에서 선별되어 슬러지 사이로(212')에 침전된 토양에 포함된 수분을 제거한 0.075 ~ 0.02mm 크기의 토양폐기물을 60% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 필터프레스부(220)가 구성되며, 상기 3차분급선별부(210)에서 선별되어 경사판 침전조(212)를 통해 침전 슬러지 사이로(213)에 침전된 토양 및 중금속에 포함된 수분을 제거한 0.02mm 이하의 중금속폐기물을 40% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 고압필터프레스부(230)가 구성되고, 상기 경사판 침전조(212)에서 토양이 침전되어 분리된 상등수를 공급받아 물에 포함된 중금속을 흡착제거하고, 흡착제거된 중금속의 농도가 높아지면 역세척하여 침전 슬러지 사이로(213)로 공급하는 활성탄 여과부(240)가 구성되며, 상기 혼합부(130), 분쇄부(140), 고압세척부(160), 슬러지 사이로(212'), 경사판 침전저(212), 침전 슬러지 사이로(213) 및 활성탄 여과부(240)에 물을 공급하는 탱크(250)를 포함하여 구성되는 것으로, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 공급부(110)는, 상기 오염 토양을 공급받아 저장하는 호퍼(111)가 구비되고, 상기 호퍼(111)에 저장된 오염 토양을 모터(미도시)의 동력으로 회전하면서 1차자력선별부(120)로 공급하는 벨트(112)가 구비된다.

여기서, 상기 호퍼(111)의 상단부에 100mm 이하의 오염 토양만 공급받을 수 있도록 설치되는 그리즐리(grizzly, 미도시)를 포함하여 구비된다.

상기 1차자력선별부(120)는, 상기 공급부(110)로부터 공급되는 오염 토양을 혼합부(130)로 전달하는 벨트(121)가 구비되고, 상기 벨트(121)로 이동하는 오염 토양 내부의 자성체를 선별하도록 벨트(121) 내장되는 자석(122)을 포함하여 구비된다.

상기 자석(122)의 전자력은 5000 Gauss 이상이 바람직하며, 이는 오염 토양에 포함된 중금속의 자성체를 원활하게 선별할 수 있기 때문이다.

상기 혼합부(130)는, 상기 물이 저장된 드럼몸체(131)가 구비되고, 상기 드럼몸체(131) 내부에 오염 토양을 순환시키는 다수의 팬(132)가 구비되며, 상기 드럼몸체(131) 일측에 오염 토양을 50mm 이하로 선별하도록 타공된 드럼슈트(133)를 포함하여 구비된다.

상기 분쇄부(140)는, 상기 혼합부(130)로부터 공급되는 50mm 이하의 오염 토양과 물을 공급받아 배출하는 몸체(141)가 구비되고, 상기 몸체(141) 내부에 연통되도록 분할된 각 공간에 각각 모터의 동력으로 회전가능하게 장착되어 50mm 이하의 오염 토양과 물을 타격하는 다수의 임팰러(142)를 포함하여 구비된다.

상기 진동 스크린부(150)는, 상기 분쇄부(140)로부터 공급되는 오염 토양과 물을 공급받아 토양의 크기를 2mm 이하로 선별하도록 다단의 망(151)이 구비되고, 상기 망(151)을 통과한 2mm 이하의 오염 토양과 물을 고압세척부(160)로 전송하는 펌프(152)를 포함하여 구비된다.

상기 망(151)은, 토양의 부하를 감안하여 2단 이상으로 구비되면서 상부는 2mm 보다 크고, 하부는 2mm의 공간이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 고압세척부(160)는, 상기 진동 스크린부(150)로부터 공급되는 2mm 이하의 오염 토양을 공급받는 자켓(161)이 구비되고, 상기 자켓(161)으로 공급된 2mm 이하의 오염 토양에 16bar 이상의 물을 공급하여 토양과 중금속을 분리하는 노즐(162)을 포함하여 구비된다.

상기 3차분급선별부(210)는, 상기 3차자력선별부(200)를 통과한 토양과 중금속을 회전시키면서 토양을 회전시키는 하나 이상의 사이클론(211)이 구비되고, 상기 사이클론(211)에서 회전하는 0.02mm 이하의 토양이 사이클론(211) 상부로 배출되어 침전 슬러지 사이로(213)에 침전되도록 하는 경사판 침전조(212)가 구비되며, 상기 사이클론(211)에서 회전하는 0.02mm 이상의 토양은 사이클론(211) 하부로 배출되어 침전되도록 하는 슬러지 사이로(212')를 포함하여 구비된다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동과정을 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 포크레인과 같은 중장비를 이용하여 오염 토양을 공급부(110)의 호퍼(111)로 공급하는데, 상기 호퍼(111) 상단부에는 그리즐리(grizzly, 미도시)가 설치되어 크기가 100mm 이하인 오염 토양만 공급받을 수 있다.

상기 호퍼(111)로 공급되어 저장되는 100mm 이하의 오염 토양은, 벨트(112)에 안착됨과 동시에 제어부(미도시)의 제어에 따른 모터(미도시)의 구동으로 벨트(112)가 회전함은 물론 벨트(112)와 호퍼(111) 사이의 간격만큼 오염 토양이 벨트(112)를 통해 일정하면서도 균일하게 공급된다.

상기 벨트(112)를 통과하는 오염 토양은 1차자력선별부(120)의 벨트(121)로 공급되면서 상기 벨트(121)에 내장된 자석(122)에 의해 오염 토양 내부의 자성체를 선별하는데, 이때, 상기 자석(122)의 전자력은 5000 Gauss 이상을 유지하는 것이 바람직하다.

상기 자석(122)에 의해 선별된 오염 토양 내부의 중금속의 자성체는 별도로 수거하여 폐기하고, 자성체가 분리된 오염 토양은 혼합부(130)의 드럼몸체(131)로 공급된다.

이때, 상기 드럼몸체(131)에는 탱크(250)를 통해 물이 공급되어 저장된 상태로 상기 드럼몸체(131)로 공급되는 오염 토양은 적어도 2개 이상의 다수의 팬(132) 회전으로 회전시켜 드럼몸체(131) 내부에서 상,하로 이동되도록 함과 동시에 팬(132)에 의해 오염 토양이 분쇄되어 크기가 작아진다.

상기 드럼몸체(131) 내부의 상,하로 이동하는 오염 토양 중 크기가 50mm 이하일 경우, 타공된 드럼슈트(133)를 통해 분쇄부(140)의 몸체(141)로 공급됨과 동시에 크기가 50mm 이상인 오염 토양은 드럼슈트(133)를 통과하지 못하므로 다시 공급부(110)의 호퍼(111)로 공급되는 과정을 반복하게 된다.

상기 분쇄부(140)의 몸체(141)로 공급된 50mm 이하의 오염 토양은, 제어부(미도시)의 제어에 따른 모터(미도시)의 동력으로 회전하는 임팰러(142)에 부딪히면서 입상화 및 입자화되는데, 상기 몸체(141)는 오염 토양의 처리용량에 따라 적어도 2개 이상 연통되도록 분할되며, 분할된 몸체(141)에는 탱크(250)를 통해 물이 공급되어 저장되면서 임팰러(142)가 설치되어 있으므로 각 몸체(141)로 오염 토양과 물이 오버플로우되고, 오버플로우되는 오염 토양과 물은 진동 스크린부(150)의 망(151)으로 공급된다.

상기 망(151)은 적어도 2단 이상으로 하부는 2mm의 공간을 유지하도록 하고, 상부는 25mm 이상의 공간을 유지하도록 하여 오염 토양을 선별하는데, 상기 25mm 이상의 공간을 형성하는 망(151)에 의해 선별된 오염 토양은, 혼합부(130) 및 공급부(110)로 복원된다.

또한, 상기 2mm 공간의 망(151)을 통과한 2mm 이하의 오염 토양은 펌프(152)의 작동으로 고압세척부(160)의 자켓(161)으로 전송되고, 상기 고압세척부(160)의 자켓(161)으로 전송된 2mm 이하의 오염 토양은, 탱크(250)에서 노즐(162)로 공급되어 분사되는 물로 세척하여 토양과 중금속을 분리하게 되는데, 상기 노즐(162)에서 분사되는 물은 16 bar 이상의 고압이므로 토양끼리 및 토양이 자켓(161) 내부에 부딪히면서 입자화되어 0.075mm 이하의 크기를 유지할 수 있도록 한다.

상기 고압세척부(160)에서 0.075mm 이하의 크기를 유지하는 토양은, 1차분급선별부(170) 즉, 사이클론의 회전으로 발생하는 부력에 의해 0.04mm 이하의 토양이 상향으로 이동되면서 2차분급선별부(180)로 공급되고, 0.04 ~ 0.075 이하의 토양은 사이클론의 회전에 의한 부력이 발생되지 않아 자중에 의해 1차분급선별부(170)의 하부로 이동되면서 2차자력선별부(190)로 공급된다.

여기서, 상기 2차분급선별부(180)로 공급된 토양 중 0.04mm 이상의 토양은, 2차분급선별부(180) 즉 사이클론의 회전으로 발생하는 부력에 의해 0.04mm 이하의 토양이 상향으로 이동되면서 3차자력선별부(200)로 공급됨은 물론 0.04mm 이상의 토양은 사이클론의 회전에 의한 부력이 발생하지 않아 자중에 의해 2차분급선별부(180) 하부로 이동되면서 2차자력선별부(190)로 공급된다.

상기 2차자력선별부(190)로 공급된 토양은, 자석의 자력으로 중금속과 선별되면서 중금속 및 0.075 ~ 2 mm 토양을 중금속수거부(191) 및 토양수거부(192)에서 각각 분리수거하여 폐기할 수 있는 것이다.

또한, 상기 3차자력선별부(200)로 공급된 0.4mm 이하의 토양은, 3차자력선별부(200)의 자력으로 중금속을 제거하는데, 상기 3차자력선별부(200)는 2개 1조의 한 쌍으로 형성되어 1대가 자력으로 중금속을 제거할 경우, 다른 1대는 제거한 중금속을 탈리하여 폐기할 수 있도록 한다.

상기 3차자력선별부(200)에서 중금속이 제거된 0.4mm 이하의 토양이 3차분급선별부(210)의 사이클론(211)으로 공급되면, 상기 사이클론(211)의 회전으로 0.4mm 이하의 토양이 사이클론(211) 내면에 부딪히면서 0.2mm 로 토양이 분급되고, 분급된 토양 중 0.2mm 이상인 토양은 사이클론(211)의 회전에 의한 부력이 발생하지 않아 자중에 의해 사이클론(211) 하부로 이동되면서 탱크(250)를 통해 물이 공급되어 저장된 슬러지 사이로(212')로 공급되어 침전된다.

또한, 분급된 토양 중 0.2mm 이하의 토양 및 중금속은 사이클론(211)의 회전에 의한 부력에 의해 사이클론(211)의 상향으로 이동되면서 다음의 사이클론으로 공급되는 과정을 반복하고, 상기 사이클론을 통과한 토양 및 중금속은 탱크(250)를 통해 물이 공급되어 저장된 경사판 침전조(212)로 공급되어 저장되고, 저장된 토양 및 중금속은 경사판 침전조(212)를 경유하여 탱크(250)를 통해 물이 공급되어 저장된 침전 슬러지 사이로(213)로 공급되어 침전된다.

상기 슬러지 사이로(212')로 공급되어 침전되는 토양 즉, 0.075 ~ 0.02 mm 크기의 토양폐기물은 필터프레스부(220)를 통해 함수율 60% 이하를 유지하도록 한 후, 반출하여 사용할 수 있도록 하고, 상기 침전 슬러지 사이로(213)로 공급되어 침전되는 중금속폐기물은 고압필터프레스부(230)를 통해 함수율 40% 이하를 유지하도록 한 후, 반출시켜 폐기할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 슬러지 사이로(212') 및 침전 슬러지 사이로(213)로 반출되는 폐기물은 중금속의 포함 정도를 환경부의 토양오염공정시험기준에 근거하여 시료를 채취 및 측정하여 설정된 기준치보다 낮을 경우는 그대로 반출시킴과 아울러 설정된 기준치보다 높을 경우는 고압세척부(160)로 복원시켜 중금속을 분리하는 과정을 반복하여 반출시킬 수도 있는 것이다.

상기 경사판 침전조(212)에 토양 및 중금속이 침전된 상태에서 경사판 침전조(212)의 물은 활성탄 여과부(240)로 공급됨과 동시에 활성탄 여과부(240)에서는 물에 포함된 중금속을 흡착제거하고, 흡착제거된 중금속의 농도가 높아지면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(미도시)의 제어에 따라 탱크(250)로부터 혼합부(130), 분쇄부(140), 고압세척부(160) 및 슬러지 사이로(212'), 경사판 침전조(212), 침전 슬러지 사이로(213)로 공급되는 물을 차단하고, 활성탄 여과부(240)와 경사판 침전조(212) 및 침전 슬러지 사이로(213)만 연통시킨 후, 탱크(250) 내의 물을 활성탄 여과부(240)로 공급하여 역세척할 수 있다.

이때, 상기 탱크(250)로부터 공급되는 물의 압력에 의해 활성탄 여과부(240)에 제거된 중금속은 경사판 침전조(212)를 통해 침전 슬러지 사이로(213)에 침전된 후, 고압필터프레스부(230)를 통해 중금속폐기물이 함수율 40% 이하를 유지하도록 반출시켜 폐기할 수 있는 것이다.

상기 활성탄 여과부(240)의 역세척이 완료되면, 제어부(미도시)의 제어에 따라 활성탄 여과부(240)로 공급되는 물을 차단한 후, 탱크(250)로부터 혼합부(130), 분쇄부(140), 고압세척부(160) 및 슬러지 사이로(212'), 경사판 침전조(212), 침전 슬러지 사이로(213)로 물이 공급되는 과정을 반복하여 사용할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 일실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 토양의 정화장치 110: 공급부
120: 1차자력선별부 130: 혼합부
140: 분쇄부 150: 진동 스크린부
160: 고압세척부 170: 1차분급선별부
180: 2차분급선별부 190: 2차자력선별부
200: 3차자력선별부 210: 3차분급선별부
220: 필터프레스부 230: 고압필터프레스부
240: 활성탄 여과부 250: 탱크

Claims

오염 토양을 저장하여 1차자력선별부로 공급하는 공급부와;
상기 공급부로부터 전달되는 오염 토양과 오염 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 1차자력선별부와;
상기 1차자력선별부로부터 오염 토양을 공급받고, 물과 함께 혼합하여 토양 표면의 중금속을 제거하면서 50mm 이하의 오염 토양을 선별하는 혼합부와;
상기 혼합부를 통해 공급되는 50mm 이하의 오염 토양을 임펠러가 회전하면서 타격하여 분쇄하는 분쇄부와;
상기 분쇄부로부터 오염 토양을 공급받아 2mm 이하의 크기로 선별하는 진동 스크린부와;
상기 진동 스크린부에서 선별된 2mm 이하의 오염 토양을 16bar 이상의 고압으로 세척하여 토양과 토양 표면에 분포된 중금속을 분리하는 고압세척부와;
상기 고압세척부에서 공급되는 2mm 이하의 오염 토양을 사이클론의 회전으로 0.075mm 이하의 토양으로 선별하는 1차분급선별부와;
상기 1차분급선별부에서 선별된 0.075mm 이하의 토양을 사이클론의 회전으로 0.04mm 이상 및 이하의 토양으로 선별하는 2차분급선별부와;
상기 1,2차분급선별부에서 선별된 0.04mm 이상의 토양을 공급받아 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 2차자력선별부와;
상기 1,2차분급선별부에서 선별된 0.04mm 이하의 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 3차자력선별부와;
상기 3차자력선별부에서 선별된 0.04mm 이하의 토양 및 중금속을 사이클론의 회전으로 토양의 크기가 0.02mm 이상 및 이하로 선별하여 슬러지 사이로 및 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로로 공급하는 3차분급선별부와;
상기 3차분급선별부에서 선별되어 슬러지 사이로에 침전된 토양에 포함된 수분을 제거한 0.075 ~ 0.02mm 크기의 토양폐기물을 60% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 필터프레스부와;
상기 3차분급선별부에서 선별되어 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로에 침전된 토양 및 중금속에 포함된 수분을 제거한 0.02mm 이하의 중금속폐기물을 40% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 고압필터프레스부와;
상기 경사판 침전조에서 토양이 침전되어 분리된 상등수를 공급받아 물에 포함된 중금속을 흡착제거하고, 흡착제거된 중금속의 농도가 높아지면 역세척하여 침전 슬러지 사이로로 공급하는 활성탄 여과부와;
상기 혼합부, 분쇄부, 고압세척부, 슬러지 사이로, 경사판 침전조, 침전 슬러지 사이로 및 활성탄 여과부에 물을 공급하는 탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화장치.
청구항 1에 있어서, 상기 분쇄부는,
상기 혼합부로부터 공급되는 50mm 이하의 오염 토양과 물을 공급받아 배출하는 몸체와;
상기 몸체 내부에 연통되도록 분할된 각 공간에 각각 모터의 동력으로 회전가능하게 장착되어 50mm 이하의 오염 토양과 물을 타격하는 다수의 임팰러를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화장치.
청구항 1에 있어서, 상기 고압세척부는,
상기 진동 스크린부로부터 공급되는 2mm 이하의 오염 토양을 공급받는 자켓과;
상기 자켓으로 공급된 2mm 이하의 오염 토양에 16bar 이상의 물을 공급하여 토양과 중금속을 분리하는 노즐을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화장치.
청구항 1에 있어서, 상기 3차분급선별부는,
상기 3차자력선별부를 통과한 토양과 중금속을 회전시키면서 토양을 회전시키는 하나 이상의 사이클론과;
상기 사이클론에서 회전하는 0.02mm 이하의 토양이 사이클론 상부로 배출되어 침전 슬러지 사이로에 침전되도록 하는 경사판 침전조와;
상기 사이클론에서 회전하는 0.02mm 이상의 토양은 사이클론 하부로 배출되어 침전되도록 하는 슬러지 사이로를 포함하여 구비되되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화장치.
오염 토양을 저장하여 1차자력선별단계로 공급하는 공급단계와;
공급단계로부터 전달되는 오염 토양과 오염 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 1차자력선별단계와;
1차자력선별단계로부터 오염 토양을 공급받고, 물과 함께 혼합하여 토양 표면의 중금속을 제거하면서 50mm 이하의 오염 토양을 선별하는 혼합단계와;
혼합단계를 통해 공급되는 50mm 이하의 오염 토양을 임펠러가 회전하면서 타격하여 분쇄하는 분쇄단계와;
분쇄단계로부터 오염 토양을 공급받아 2mm 이하의 크기로 선별하는 진동 스크린단계와;
진동 스크린단계에서 선별된 2mm 이하의 오염 토양을 16bar 이상의 고압으로 세척하여 토양과 토양 표면에 분포된 중금속을 분리하는 고압세척단계와;
고압세척단계에서 공급되는 2mm 이하의 오염 토양을 사이클론의 회전으로 0.075mm 이하의 토양으로 선별하는 1차분급선별단계와;
1차분급선별단계에서 선별된 0.075mm 이하의 토양을 사이클론의 회전으로 0.04mm 이상 및 이하의 토양으로 선별하는 2차분급선별단계와;
1,2차분급선별단계에서 선별된 0.04mm 이상의 토양을 공급받아 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 2차자력선별단계와;
1,2차분급선별단계에서 선별된 0.04mm 이하의 토양에 포함된 중금속의 자성체를 선별하는 3차자력선별단계와;
3차자력선별단계에서 선별된 0.04mm 이하의 토양 및 중금속을 사이클론의 회전으로 토양의 크기가 0.02mm 이상 및 이하로 선별하여 슬러지 사이로 및 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로로 공급하는 3차분급선별단계와;
3차분급선별단계에서 선별되어 슬러지 사이로에 침전된 토양에 포함된 수분을 제거한 0.075 ~ 0.02mm 크기의 토양폐기물을 60% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 필터프레스단계와;
3차분급선별단계에서 선별되어 경사판 침전조를 통해 침전 슬러지 사이로에 침전된 토양 및 중금속에 포함된 수분을 제거한 0.02mm 이하의 중금속폐기물을 40% 이하의 함수율로 형성하여 배출하는 고압필터프레스단계와;
상기 경사판 침전조에서 토양이 침전되어 분리된 상등수를 공급받아 물에 포함된 중금속을 흡착제거하는 활성탄 여과단계와;
상기 혼합단계, 분쇄단계, 고압세척단계, 슬러지 사이로, 경사판 침전조, 침전 슬러지 사이로 및 활성탄 여과단계에 물을 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화방법.
청구항 5에 있어서, 상기 활성탄 여과단계에서,
상기 활성탄에 흡착된 중금속을 역세척하는 역세척단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화방법.