KR101529488B1 - 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이러한 업계의 요구에 부응하기 위해 개발된 것으로서, 일정한 입자 크기를 갖는 오염토양을 진동 기능을 갖는 선별 테이블을 이용하여 중금속 함량이 높은 중광물을 효과적으로 선별할 수 있도록 해주는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치는, 일정한 높이로 테두리가 형성되고, 바닥면을 구비한 선별 테이블; 상기 선별 테이블을 일정한 방향 및 세기로 왕복 진동시키는 진동 조절부; 상기 선별 테이블을 일정한 각도로 경사지게 만드는 경사 조절부; 상기 선별 테이블의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블의 바닥면으로 오염토양을 공급하는 오염토양 공급부; 및 상기 선별 테이블의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블의 바닥면에 세척수를 공급하는 세척수 공급부;를 포함한다.

Description

오염토양의 중금속 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법{TABLE APPARATUS FOR SORTING HEAVY METAL FROM CONTAMINATED SOIL AND METHOD FOR SORTING CONTAMINATED THEREWITH}

본 발명은 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 효과를 이용하여 오염토양 중에 중금속 함량이 높은 중광물을 효과적으로 선별할 수 있도록 개발된 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법에 관한 것이다.

군 사격장은 대부분 자연생태계가 잘 보전되어 있는 지역에 위치하고 있으며, 군 훈련장은 군용지의 49.7%로서 많은 부분을 차지하고 있다. 현재 우리나라에는 1,200개의 군사격장이 있으며 이 중 포천지역에는 동양 최대 규모의 사격장인 영평사격장(409만평)과 600만평 규모의 승진 훈련장이 있다. 국내의 경우 최근 각종 매체를 통해 사격장 토양의 구리, 납, 카드뮴 등의 중금속과 화약류 오염 사례가 보고되고 있으며 이에 따른 사회적 관심도 높아지고 있다.

구리, 납, 카드뮴, 비소 등과 같은 중금속으로 오염된 토양에 대한 정화 처리 기술로는 크게 산세척을 이용하는 토양세척법, 아임계수를 이용하는 정화처리법 등이 사용되고 있다.

토양세척법은 염산과 같은 강한 산성 용액으로 토양을 세척하여 중금속을 추출 분리하는 방법이다. 오염토양의 부피를 줄일 수 있으며 처리 후에 토양을 재이용할 수 있다는 장점으로 인하여 비교적 보편화된 정화방법으로 평가되고 있다. 그러나, 이 방법은 고비용이 소요되고, 후단에 중화 및 응집 침전 등 대규모의 수처리 시설을 갖추어야 하므로 비경제적일 뿐만 아니라 비환경적이라는 단점이 있다.

아임계수를 이용한 정화처리법은 오염토양이 투입된 반응용기 내부를 일정 온도 및 압력 조건으로 가열하여 아임계수(Subcritical water) 상태로 만들어 줌으로써 오염토양으로부터 중금속을 추출 분리하는 방법이다. 이 방법은 중금속과 토양의 결합 형태 중에서 제4단계(유기물 결합형), 제5단계(광물격자 결합형)와 같이 중금속과 토양 입자가 강하게 결합되어 일반 산세척법으로 정화하기 어려운 경우에도 적용 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 이 아임계수를 이용한 방법은 고온 고압의 상태를 유지하여야 하므로 처리 단가가 높을 뿐만 아니라, 연속적인 오염토양 처리가 불가능하고 배치 타입만 가능하기 때문에 대규모의 오염토양을 신속하게 처리하지 못하는 단점이 있다.

따라서, 군사격장과 같이 광범위한 면적의 토양이 중금속으로 오염된 경우에, 이 오염토양을 대량으로 처리하기 위해서는 종래의 산세척 또는 아임계수 처리를 하기 전에 대량의 오염토양 중에서 실제 정화 또는 폐기 처리가 필요한 부분을 효과적으로 선별할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명은 이러한 업계의 요구에 부응하기 위해 개발된 것으로서, 일정한 입자 크기를 갖는 오염토양을 진동 기능을 갖는 선별 테이블을 이용하여 중금속 함량이 높은 중광물을 효과적으로 선별할 수 있도록 해주는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치는, 일정한 높이로 테두리가 형성되고, 바닥면을 구비한 선별 테이블; 상기 선별 테이블을 일정한 방향 및 세기로 왕복 진동시키는 진동 조절부; 상기 선별 테이블을 일정한 각도로 경사지게 만드는 경사 조절부; 상기 선별 테이블의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블의 바닥면으로 오염토양을 공급하는 오염토양 공급부; 및 상기 선별 테이블의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블의 바닥면에 세척수를 공급하는 세척수 공급부;를 포함한다.

또한, 상기 선별 테이블의 바닥면에는 진동 방향과 수평하게 요철면이 형성될 수 있다.

또한, 상기 경사 조절부는 상기 선별 테이블이 그 진동 방향과 수직하게 경사지도록 조절할 수 있다.

또한, 상기 경사 조절부는 상기 선별 테이블이 1 ~ 5°의 범위 내에서 경사지도록 조절할 수 있다.

또한, 상기 오염토양 공급부는 상기 경사진 선별 테이블)의 위쪽 부분에서 아래 쪽을 향하여 상기 오염토양을 공급하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 오염토양 공급부는 상기 선별 테이블의 진동 방향과 평행한 일측면의 끝단부에 설치될 수 있다.

또한, 상기 선별 테이블은 상하로 이격된 이중의 선별 테이블로 구성되고, 상부 선별 테이블의 바닥면에는 하부 선별 테이블과의 연결 통로 사이에 입자 분급을 위한 망체가 설치될 수 있다.

또한, 상기 선별 테이블의 오염토양 공급부에는 싸이클론을 포함해 오염토양의 입자 크기를 미리 선별하는 예비 선별부가 추가로 연결 설치되고, 상기 선별 테이블에 공급된 세척수를 수집하여 잔여 오염토양을 응집 분리하고, 나머지 세척수를 중화시켜 재사용할 수 있도록 해주는 수처리부가 추가로 연결 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일측면에 따르면, 상술한 중금속 선별 테이블 장치를 이용하여 오염토양의 중금속을 선별하는 방법은, 상기 중금속 선별 테이블 장치의 선별 테이블을 1 ~ 5° 범위 내에서 경사지게 설치하고 일정한 방향으로 왕복 진동시키도록 세팅하는 단계; 일정 범위의 입자 크기를 갖는 상기 오염토양을 상기 선별 테이블로 세척수와 함께 공급하는 단계; 및 상기 선별 테이블로부터 중금속이 농축된 중광물을 분리 배출하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 오염토양 공급 단계는, 오염토양을 0.075 ~ 2mm 입자 크기로 예비 선별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 오염토양 공급 단계는, 오염토양(고체) 대 오염토양에 함유된 수분 및 세척수(액체)의 고액비를 1 : 3 ~ 1 : 6으로 조절할 수 있다.

또한, 상기 선별 테이블의 바닥면에는 진동 방향과 수평하게 요철면이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 오염토양 공급 단계는, 진동 방향과 수직하게 경사진 선별 테이블의 위쪽 부분에서 아래 쪽을 향하여 상기 오염토양을 공급할 수 있다.

또한, 상기 중광물 분리 단계는, 상기 선별 테이블로 부터 배출된 세척수를 수집하여 잔여 오염토양을 응집 분리하고, 나머지 세척수를 중화시켜 재사용할 수 있도록 해주는 수처리 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 오염토양의 선별 테이블 장치 및 이를 이용한 선별 방법에 따르면, 오염토양을 정화시키기 위하여 산세척 또는 아임계수 처리를 하기 전에 오염토양 내에서 중금속 함량이 높은 중광물을 미리 선별하여 분리해 주기 때문에 후속하는 오염토양의 정화처리 공정의 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 기존에 아임계수를 이용한 정화처리 방법은 반응용기를 이용한 배치 방식으로 대량의 오염토양을 처리함에 있어서 생산성이 높지 않았으나, 본 발명에 따른 선별 장치를 사용하면 중금속의 함량이 높은 소량이 오염토양을 선별한 후 이를 산세척 공정 등을 통해 연속적으로 처리할 수 있기 때문에 군 사격장과 같이 대량의 오염토양이 배출되는 곳에서의 정화 처리방법으로 효과적으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오염토양의 선별 테이블 장치의 전체 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치를 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치의 작동 방식을 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치의 효과를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 중금속 선별 방법을 나타낸 순서도.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치의 전체 구성을 나타낸다. 본 발명은 주요 구성으로서 일정 범위의 입자 크기를 갖는 오염토양을 공급받아 이 중에서 중금속을 함량이 높은 중광물을 분리하여 배출하는 진동 테이블(60)을 포함한다.

상기 진동 테이블(60)로 공급되는 오염토양의 입자를 미리 선별하여 오염토양의 선별 효과를 향상시키는 예비 선별부(10~50)가 추가로 설치될 수 있다. 또한, 상기 선별 테이블(61)에 공급된 세척수를 수집하여 잔여 오염토양을 응집 분리하고, 나머지 세척수를 중화시켜 재사용할 수 있도록 해주는 수처리부(80 ~ 130)가 추가로 연결 설치될 수 있다. 본 발명의 주요 구성인 진동 테이블(60)을 상세히 설명하기에 앞서 상기 예비 선별부(10~50)와 수처리부(80~130)를 간단히 설명한다.

상기 예비 선별부(10~50)는 먼저 군 사격장 등에서 채취한 중금속으로 오염된 토양을 1차로 50mm 이상의 입도를 갖는 오염토양을 건식 선별하는 1차 건식 선별부(10), 1차로 건식 선별된 오염토양을 습식 선별하여 5mm 이상의 입도를 갖는 오염토양을 선별하는 1차 습식 선별부(20)를 포함한다. 1차 건식 및 습식 선별 과정을 통해 선별된 50mm 이상의 입도를 갖는 토양, 5mm 이상의 입도를 갖는 토양은 입자상 중금속이 존재하는 경우 대부분 육안으로 확인할 수 있는 탄피나 탄두이므로 수선별을 거쳐 정화토로 배출한다.

1차 선별된 5mm 미만의 오염토양은 교반 과정을 통해 혼화 세척하는 세척조(30)를 통과한 후 싸이클론(40)을 통해 0.075mm 미만의 오염토양과 0.075 ~ 5mm 입자 크기를 갖는 오염토양으로 분급된다. 이 싸이클론(40) 장치를 통해 분급된 0.075mm 미만의 오염토양은 정화 처리하기가 어려우므로 미리 선별하여 수처리 통해 폐기 처리한다. 한편, 세척조(30)로부터 배출된 세척수는 저류조(70)를 통과한 후 본 발명의 수처리부 중 하나인 중화조(80)로 유입된다.

상기 싸이클론(40)을 통해 분급된 0.075 ~ 5mm 입자 크기를 갖는 오염토양은 다시 2차 습식 선별부(50)로 이송되어 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양과 2 ~ 5mm 입자 크기를 갖는 오염토양으로 분급된다. 이 2차 습식 선별부(50)를 통해 분급된 2 ~ 5mm 입자 크기를 갖는 오염토양은 무오염 토양으로 간주하여 특별한 정화 처리 과정 없이 정화토로 배출시킨다.

상기 2차 습식 선별부(50)를 통해 이송된 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양은 오염도가 높기 때문에 주요 정화 타켓이 된다. 종래에는 이 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양을 산세척이나 아임계수 정화 처리를 직접 진행하였으나, 대규모 오염토양을 정화하기에 적합하지 않아 생산성이 저하되는 문제점이 있었음은 이미 상기한 바와 같다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 2차 습식 선별부(50)를 통해 이송된 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양을 진동 테이블(60)로 이송하여 중금속 함량이 높은 중광물과 중금속 함량이 낮은 경광물로 분리시킨다. 중광물 내의 중금속 함량은 정화 처리 법규나 기준에 따라 달라지므로 특별히 한정하지 않는다.

분리된 중광물은 중량 및 부피가 감소하므로 적은 에너지로도 이를 정화 처리할 수 있다. 이 진동 테이블(60)에 대한 구체적인 기술 구성은 도 2 내지 도 4를 참조로 후술하기로 한다. 상기 진동 테이블(60)을 통해 분리된 중금속 함량이 낮은 경광물은 무오염 토양으로 간주되어 별도의 정화 처리 없이 배출될 수 있다. 상기 진동 테이블(60)은 0.075mm 미만의 오염토양을 별도로 재 분리하는 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 수처리부(80~130)는 먼저 상기 저류조(70)로부터 유입된 세척수와 상기 싸이클론(40)으로부터 유입된 0.075mm 미만의 오염토양과 상기 진동 테이블(60)로부터 유입된 0.075mm 미만의 오염토양에 NaOH를 첨가하여 pH를 맞춰줌으로써 응집조에서의 응집 효율을 향상시켜주는 중화조(80)와, 이 중화조(80)로부터 유입된 0.075mm 미만의 오염토양에 PAC, 알럼, 폴리머 등과 같은 응집제를 첨가하여 플록화하는 응집조(90)를 포함한다. 이와 같이, 응집조(90)는 침전이 불가능한 콜로이드성 미립자를 응집제를 이용하여 침전시킴으로써 물로부터 분리시켜 처리하는 장치이다.

플록화된 0.075mm 미만의 오염토양 슬러지는 버퍼 탱크조(100) 내에서 중력에 의해 침전 농축되고, 이 농축된 오염토양 슬러지는 감량을 위하여 필터 프레스(110)를 통해 탈수 처리되어 cake로 만들어진 다음 공정 폐기물로서 최종 매립 처분된다. 필터 프레스(110)에서 배출된 탈수 여액은 활성탄조(120)를 통과하면서 활성탄의 다공성 매질의 특성을 이용하여 부유물질이 제거된다. 부유물질이 제거되어 정화된 탈수 여액은 처리수조(130)에서 일정 기간 저장되었다가 공정수로서 재사용된다.

이하에서 도 2 내지 도 4를 참조로 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치의 가장 중요한 기술구성 중 하나인 진동 테이블(60)에 대하여 상세히 설명한다.

상기 진동 테이블(60)은 일정한 높이로 테두리가 형성되고, 바닥면(61a)을 구비한 선별 테이블(61); 상기 선별 테이블(61)을 일정한 방향 및 세기로 왕복 진동시키는 진동 조절부(62); 상기 선별 테이블(61)을 일정한 각도로 경사지게 만드는 경사 조절부(63); 상기 선별 테이블(61)의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)으로 오염토양을 공급하는 오염토양 공급부(68); 및 상기 선별 테이블(61)의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에 세척수를 공급하는 세척수 공급부(69);를 포함한다.

상기 선별 테이블(61)은 하나만 설치될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 상하로 이격된 이중 형태로 설치될 수도 있다. 이 경우 위쪽에 설치된 상부 선별 테이블(61)과 아래쪽에 설치된 하부 선별 테이블(65)의 사이에는 연결 통로가 마련되고, 상부 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에는 입자 분급을 위한 망체(64)가 추가로 설치될 수 있다.

예를 들어, 상기 망체(64)를 이용하여 상부 선별 테이블(61)에서는 0.15 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 비교적 큰 오염토양에 대해 선별 작업을 진행하고, 하부 선별 테이블(65)에서는 0.075 ~ 0.15mm 입자 크기를 갖는 비교적 작은 오염토양에 대해 선별 작업을 진행하도록 하여 선별 작업의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에는 도 3에 도시된 바와 같이 진동 방향과 수평하게 요철면이 형성되도록 구성될 수 있다. 이 요철면은 선별 테이블(61)로 공급되는 오염토양 중에서 중금속 함량이 높은 중광물이 수류 방향(진동 방향의 직각 방향)으로 흘러가는 것을 방해하고 진동 방향으로 이동할 수 있도록 해준다. 그 결과, 중금속 함량이 높은 중광물의 선별 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 진동 조절부(62)는 선별 테이블(61)을 일정한 방향 및 세기로 왕복 운동시킨다. 도 2에서와 같이 선별 테이블이 상부 선별 테이블(61)과 하부 선별 테이블(65)의 이중으로 구성되는 경우에는 각각을 독립적으로 제어할 수 있도록 진동 조절부도 상부 진동 조절부(62)와 하부 진동 조절부(66)로 구성된다.

상기 진동 조절부(62)에 의해 제어되는 진동의 방향은 상기 세척수의 공급 방향과 일정한 각도를 이루도록 구성될 수 있고, 가장 바람직하게는 진동 방향이 세척수 공급 방향과 직각을 이루도록 구성될 수 있다. 그 결과, 오염토양이 세척수의 수류 방향으로 흘러가면서 진동 방향으로 조금씩 이동하게 되고, 전체적으로 오염토양의 이동 방향은 선별 테이블(61)의 대각선 방향을 향하게 된다. 이에 의한 오염토양의 중광물과 경광물의 선별 원리에 대해서는 도 4를 참조로 상세히 후술하기로 한다.

한편, 상기 경사 조절부(63)는 선별 테이블(61) 상에서 세척수의 이동을 돕기 위하여 일정한 각도로 경사지게 한다. 도 2에서와 같이 선별 테이블이 상부 선별 테이블(61)과 하부 선별 테이블(65)의 이중으로 구성되는 경우에는 각각을 독립적으로 제어할 수 있도록 경사 조절부도 상부 경사 조절부(63)와 하부 경사 조절부(67)로 구성된다.

상기 경사 조절부(63)로 제어되는 경사 방향은 상기 진동 조절부(62)에 의해 제어되는 진동 방향과 상호 평행하지 않고 일정한 각도를 이루도록 구성되면 중량에 따른 오염토양의 선별 효과를 나타낼 수 있다. 왜냐하면, 선별 테이블(61)의 진동 효과가 경사를 따라 흐르는 세척수의 수류 방향과는 별개의 방향으로 오염토양을 이동시키는 힘을 발생시키기 때문이다. 오염토양 입자의 중량에 따라 상기 진동 외력에 의해 이동하는 거리가 달라지고, 그 결과, 중금속의 함량이 높은 중광물과 중금속의 함량이 낮은 경광물이 선별 테이블(61) 상에 각각 다른 구역으로 모이게 되는 것이다.

가장 바람직하게는, 상기 경사 조절부(63)는 선별 테이블(61)이 그 진동 방향과 수직하게 경사지도록 조절할 수 있다. 오염토양 입자의 흐름 방향을 결정하는 세척수의 수류 방향과, 중량에 따른 오염토양 입자의 이동 방향을 결정하는 진동 방향이 수직을 이루게 되면, 중량에 따른 오염토양의 분급 효과가 가장 높게 된다.

상기 경사 조절부(63)는 상기 선별 테이블(61)이 1 ~ 5°의 범위 내에서 경사지도록 조절할 수 있다. 선별 테이블(61)의 경사각이 1°미만인 경우에는 경사면에 따른 세척수의 흐름이 너무 느려서 경광물이 진동 방향으로 이동할 수 있는 시간적 여유까지 생기게 되므로 선별 효과를 저해시킨다. 선별 테이블(61)의 경사각이 5°를 초과하면 세척수의 흐름이 너무 빨라서 중광물이 진동 방향으로 이동할 수 있는 시간적 여유가 없게 되므로 이 또한 선별 효과를 저해시킨다.

한편, 상기 오염토양 공급부(68)는 상기 선별 테이블(61)의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)으로 오염토양을 공급한다. 이 때, 오염토양 공급부(68)는 상기 경사진 선별 테이블(61)의 위쪽 부분에서 아래 쪽을 향하여 상기 오염토양을 공급하도록 설치되는 것이 바람직하다. 그 결과, 선별 테이블(61)의 경사면을 따라 세척수의 수류 방향이 나타나고, 오염토양이 이 세척수의 수류 방향을 따라 원활하게 이동하게 되는 것이다.

또한, 상기 오염토양 공급부(68)는 상기 선별 테이블(61)의 진동 방향과 평행한 일측면의 끝단부에 설치되는 것이 바람직하다. 그 결과, 공급된 오염토양이 선별 테이블(61)의 한 쪽 끝단에서부터 다른 쪽 끝단부까지 진동 방향을 따라 충분히 이동할 수 있게 되므로, 중량에 따른 오염토양의 선별 효과를 높일 수 있다.

한편, 상기 세척수 공급부(69)는 선별 테이블(61)의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에 수류 방향을 형성하는 세척수를 공급한다. 이 세척수 공급량을 조절함으로써 오염토양과 물의 고액비를 조절할 수 있다. 오염토양과 물의 고액비는 선별 테이블(61)의 진동 방향으로의 오염토양의 이동 속도를 결정하므로 중량에 따른 오염토양의 선별 효과를 결정하는 중요한 제어인자가 된다.

본 발명에 따르면, 오염토양(고체) 대 오염토양에 함유된 수분 및 세척수(액체)의 고액비를 1 : 3 ~ 1 : 6 으로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 고액비가 1 : 3 미만이면 오염토양 입자가 수류 방향으로 함께 흘러가지 못하고 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에 쌓이게 되므로 선별 공정이 제대로 이루어지지 못하게 되고, 상기 고액비가 1 : 6 을 초과하면 오염토양의 유동성이 너무 높아져서 진동 방향으로의 중광물의 이동 속도에 비해 수류 방향으로의 중광물의 이동 속도가 너무 커져서 선별 효과가 감소된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 진동 테이블(60)에 의한 오염토양 중 중금속 함량이 높은 중광물의 선별 원리에 대하여 도 4를 참조로 상세히 설명한다.

선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에는 진동 방향과 평행하게 요철면이 형성된다. 또한, 선별 테이블(61)은 요철 방향과 직각을 이루도록 일정한 경사각(θ)으로 기울어지게 세팅된다. 상기 경사각(θ)은 오염토양 입자의 수류 방향의 이동속도와 진동 방향으로의 이동 속도를 고려하여 1 ~ 5° 범위 내에서 세팅됨은 상기한 바와 같다.

선별 테이블(61)의 일측에는 요철면이 형성된 방향(진동 방향과 동일)과 평행하게 세척수 공급부(69)가 설치되고, 이 세척수 공급부(69)에서는 요철면이 형성된 방향과 직각을 이루는 방향(수류 방향과 동일)으로 세척수를 분사한다. 선별 테이블(61)의 일측 끝단부에는 상기 세척수 공급부(69)에 인접하게 오염토양 공급부(68)가 설치된다. 이 오염토양 공급부(68)를 선별 테이블의 일측 끝단부에 설치하는 이유는, 공급된 오염토양이 선별 테이블(61)의 한 쪽 끝단에서부터 다른 쪽 끝단부까지 진동 방향을 따라 충분히 이동할 수 있게 하여 선별 효과를 높이기 위함임은 상기한 바와 같다.

오염토양 공급부(68)에서 1차 예비 선별 과정을 거쳐 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양을 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)으로 공급한다. 이와 동시에 세척수 공급부(69)에서도 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)으로 세척수를 분사한다. 이 때, 세척수 분사량은 오염토양과 일정한 고액비를 갖도록 조절된다.

세척수는 일정한 경사각(θ)으로 기울어진 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)을 따라 수류 방향으로 흘러간다. 오염토양도 세척수의 수류 방향을 따라 이동하게 된다. 이 때, 선별 테이블(61)은 수류 방향과 직각을 이루는 진동 방향으로 일정한 세기로 왕복 진동하게 된다. 그 결과, 오염토양은 세척수의 수류 방향으로 흘러가면서 진동 방향으로 조금씩 이동하게 되므로, 전체적인 오염토양 입자의 이동 방향은 선별 테이블(61)의 대각선 방향을 향하게 된다.

중금속 함량이 높은 중광물은 상대적으로 중량이 무겁기 때문에 중금속 함량이 낮은 경광물에 비해 수류 방향으로 이동하는 속도가 느리게 되면서 진동 방향으로도 조금씩 이동하게 된다. 그 결과, 중광물은 최종적으로 오염토양 공급부(68)로부터 진동 방향으로의 반대쪽 끝단 구역에 상대적으로 많이 모이게 되고, 이 중에서도 오염토양 공급부(68)의 대각선 반대쪽 끝단 구역에 가장 많이 모이게 된다.

선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에 진동 방향으로 평행하게 형성된 요철면은 중광물 입자가 수류 방향으로 이동하는 것을 방해하여 오염토양 공급부(68)의 진동 방향으로의 반대쪽 끝단 구역에 더욱 많이 모이도록 해준다.

중금속 함량이 낮은 경광물은 상대적으로 중량이 가볍기 때문에 중금속 함량이 높은 중광물에 비해 수류 방향으로 이동하는 속도가 빠르게 된다. 따라서, 경광물은 비록 진동 방향으로도 조금씩 이동하기는 하지만 수류 방향으로의 이동 속도가 매우 빠르기 때문에, 결과적으로 오염토양 공급부(68)로부터 수류 방향으로의 반대쪽 끝단 구역에 많이 모이게 된다. 이 중에서도 오염토양 공급부(68)와 바로 마주보는 반대쪽 끝단 구역에 가장 많이 모이게 된다.

이와 같은 원리에 의해 오염토양은 선별 테이블(61) 위에서 중금속 함량이 높은 중광물과 중금속 함량이 낮은 경광물로 선별될 수 있다. 선별된 중광물은 정화 대상으로 산세척 장치나 아임계수 처리장치로 이송되어 정화 처리되고, 경광물은 일반 토양과 같이 중금속에 오염되지 않은 것으로 보아 반환 처리한다.

본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치의 효과를 알아보기 위해 선별 테이블의 경사각 및 오염토양 및 물의 고액비를 변화시켜가면서 중광물의 농축율(배)을 측정하는 실험을 실시하였은 바, 그 결과는 아래 표 1과 같다.

	0.5 도	1 도	2 도	3 도	4 도	5 도	6 도
1:2	1.1	1.1	1.2	1.2	1.1	1.2	1.2
1:3	2.1	2.8	3.1	3.8	3.4	2.5	1.2
1:4	2.8	5.1	5.3	5.9	5.1	4.2	1.8
1:5	3.2	6.6	6.8	7.9	6.2	5.1	2.2
1:6	2.4	6.4	6.7	7.7	6.1	5	2.3

도 5 및 도 6은 위 표 1에 개시된 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치의 효과를 나타낸 그래프이다. 본 발명에 따른 중금속 선별 테이블 장치를 사용하면, 테이블의 경사각이 1 ~ 5 °이내인 경우에는 오염토양(고체) 대 오염토양에 함유된 수분 및 세척수(액체)의 고액비가 1 : 3 ~ 1 : 6 인 범위 내에서 중광물의 농출율이 항상 2.5배 이상이 되므로, 중광물의 선별 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다.

마지막으로, 도 7을 참조로 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치를 이용한 선별 방법에 대하여 간단히 설명한다.

먼저, 오염토양을 주요 정화 대상이 되는 0.075 ~ 2mm 입자 크기로 예비 선별한다(S10 ~ S30). 통상적으로 다양한 입자 크기를 갖는 오염토양 중에서 2mm를 초과하는 입자는 중금속 함유율이 매우 낮기 때문에 비오염 토양으로 간주하여 특별한 정화처리 없이 반환하고, 0.75mm 미만의 입자는 정화처리가 어려우므로 별도로 선별하여 폐기 처리한다.

이 예비 선별 단계는 1차 건식 및 습식 선별 과정을 통하여 5mm 이하의 입자 크기를 갖는 오염토양을 분리하는 1차 선별 단계(S10), 1차 선별된 오염토양 중에서 폐기 처리 대상인 0.75mm 미만의 입자를 싸이클론을 이용하여 미리 선별하는 단계(S20) 및 싸이클론으로부터 배출된 0.075 ~ 5mm 입자 크기를 갖는 오염토양 중에서 2차 습식 선별을 통하여 정화 대상인 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양을 분리하는 2차 선별 단계(S30)를 포함한다. 이와 같이, 다양한 입자 크기를 갖는 오염토양을 여러 단계의 선별과정을 거쳐 분리하는 것은 입자 크기의 선별도를 향상시켜 정화 대상이 되는 오염토양의 양을 최소화하기 위함이다.

이러한 과정을 통해 선별된 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 오염토양은 본 발명에 따른 진동 테이블(60)로 이송되어 중금속 함량이 높은 중광물과 중금속 함량이 낮은 경광물로 다시 분리된다(S40). 이 때 중광물의 기준이 되는 중금속의 함량은 정화 처리 법규나 기준에 따라 달라진다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 진동 테이블 선별 단계는, 선별 테이블을 1 ~ 5° 범위 내에서 경사지게 설치하고 일정한 방향으로 왕복 진동시키도록 세팅하며, 0.075 ~ 2mm 입자 크기를 갖는 상기 오염토양을 선별 테이블 내로 세척수와 함께 공급하는 단계를 포함한다.

이 때, 진동 방향과 수직하게 경사진 선별 테이블의 위쪽 부분에서 아래 쪽을 향하여 상기 오염토양을 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 오염토양(고체) 대 오염토양에 함유된 수분 및 세척수(액체)의 고액비를 1 : 3 ~ 1 : 6 으로 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 중광물의 선별 효과를 높이기 위하여 상기 선별 테이블의 바닥면에는 진동 방향과 수평하게 요철면을 형성하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 선별 테이블로부터 중금속이 농축된 중광물을 분리 배출한다(S50). 분리 배출된 중광물은 산세척 또는 아임계수 정화방법으로 정화 처리한다. 또한, 상기 선별 테이블로부터 배출된 세척수를 수집하여 잔여 오염토양을 응집 분리하고, 나머지 세척수를 중화시켜 재사용할 수 있도록 해주는 수처리 단계를 더 포함할 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.

60: 진동 테이블 61,65: 선별 테이블
61a: 바닥면 62,66: 진동 조절부
63,67: 경사각 조절부 64: 망체
68: 세척수 공급부 69: 오염토양 공급부

Claims (14)

1. 일정한 높이로 테두리가 형성되고, 바닥면(61a)을 구비한 선별 테이블(61); 상기 선별 테이블(61)을 일정한 방향 및 세기로 왕복 진동시키는 진동 조절부(62); 상기 선별 테이블(61)을 일정한 각도로 경사지게 만드는 경사 조절부(63); 상기 선별 테이블(61)의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)으로 오염토양을 공급하는 오염토양 공급부(68); 및 상기 선별 테이블(61)의 일측면에 설치되고, 상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에 세척수를 공급하는 세척수 공급부(69);를 포함하고,
   상기 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에는 진동 방향과 수평하게 요철면이 형성되어 있으며,
   상기 선별 테이블(61)은 상하로 이격되고 각각 독립적으로 경사각이 조절되는 이중의 선별 테이블(61,65)로 구성되고, 상부 선별 테이블(61)의 바닥면(61a)에는 하부 선별 테이블(65)과의 연결 통로사이에 입자 분급을 위한 망체(64)가 설치된 것을 특징으로 하는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 경사 조절부(63)는 상기 선별 테이블(61)이 그 진동 방향과 수직하게 경사지도록 조절하는 것을 특징으로 하는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 경사 조절부(63)는 상기 선별 테이블(61)이 1 ~ 5°의 범위 내에서 경사지도록 조절하는 것을 특징으로 하는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 오염토양 공급부(68)는 상기 경사진 선별 테이블(61)의 위쪽 부분에서 아래 쪽을 향하여 상기 오염토양을 공급하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 오염토양 공급부(68)는 상기 선별 테이블(61)의 진동 방향과 평행한 일측면의 끝단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치.
7. 삭제
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 선별 테이블(61)의 오염토양 공급부(68)에는 싸이클론을 포함해 오염토양의 입자 크기를 미리 선별하는 예비 선별부(10 ~ 50)가 추가로 연결 설치되고,
   상기 선별 테이블(61)에 공급된 세척수를 수집하여 잔여 오염토양을 응집 분리하고, 나머지 세척수를 중화시켜 재사용할 수 있도록 해주는 수처리부(80 ~ 130)가 추가로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 오염토양의 중금속 선별 테이블 장치.
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