KR101629885B1 - 이동식 오염토양 안정화 장비 및 이를 이용한 현장 오염 토양 안정화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동식 오염토양 안정화장비 및 이를 이용한 현장 오염 토양 안정화 방법에 관한 것으로, 소형화와 기동성을 통해 오염토양 현장으로 신속하게 이동하여 오염토양을 현장에서 정화 및 재사용하도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비는, 견인차량에 의해 견인되거나 자체 엔진에 의해 오염 토양 현장을 이동하는 차대 프레임(10)과; 상기 차대 프레임에 탑재되며 현장의 오염토양과 안정화제의 혼합을 통해 현장의 오염토양을 정화하여 현장으로 배출하는 토양 안정화수단을 포함하고, 상기 토양 안정화수단은, 상기 차대 프레임에 세워지며 오염 토양을 투입받아 공급하는 오염토양 호퍼(20), 상기 호퍼의 저부에 설치되며 상기 호퍼에서 공급되는 오염 토양을 이송하는 이송수단, 제1,2안정화제를 각각 투입받으며 상기 이송수단을 통해 이송되는 오염 토양의 양에 근거하여 상기 제1,2안정화제를 공급하는 제1,2안정화제 빈(40,50), 상기 이송수단으로부터 오염 토양과 제1,2안정화제의 혼합토를 공급받는 믹싱관(80), 상기 믹싱관 안에 설치되며 상기 혼합토를 교반 혼합하여 안정화한 후 안정화토로 현장에 배출하는 믹서 스크류를 포함하고, 상기 믹서 스크류는 구동수단을 통해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 일정 피치를 두고 형성되는 스크류 비드, 상기 회전축의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 교반봉으로 구성된다.
본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비를 이용한 오염 토양 안정화 방법은, 이동식 오염토양 안정화장비를 오염토양 현장으로 운반하는 제1단계와; 오염토양 현장에서 상기 이동식 오염토양 안정화장비에 오염 토양을 투입하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 공급된 오염 토양에 안정화제를 투입하는 제3단계와; 상기 제3단계를 거쳐 공급되는 오염 토양과 안정화제의 혼합토를 상기 이동식 오염토양 안정화장비의 믹서 스크류에 의해 교반 혼합하여 안정화 토양으로 배출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 상기 이동식 오염토양 안정화장비가 상기 믹서 스크류로 사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)를 포함하고, 현장 오염 토양의 성질에 따라 전환댐퍼를 전환하여 상기 혼합토를 사질용 믹서 스크류(60) 또는 점질용 믹서 스크류(70)로 유도 공급한다.

Description

이동식 오염토양 안정화 장비 및 이를 이용한 현장 오염 토양 안정화 방법{MOBILE INFESTED SOIL PURIFIER AND METHOD FOR PURIFY INFESTED SOIL USING THIS SAME}

본 발명은 오염 토양 안정화 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형화와 기동성을 통해 오염토양 현장으로 신속하게 이동하여 오염토양을 현장에서 정화(안정화) 및 재사용하도록 한 이동식 오염토양 안정화장비 및 이를 이용한 현장 오염 토양 안정화 방법에 관한 것이다.

오염토양은 일단 오염이 되고 나면 지표수 및 지하수의 수질에도 악영향을 미치게 되는 등 주변 환경에 2차 오염을 유발시킬 가능성이 있으므로 오염된 토양은 반드시 현장에서 빠른 시간 내에 정화시켜 복원되어야 한다.

현재 국내에서 발생되는 오염토양은 광산 폐수, 액상 폐기물의 무단 매립 또는 누출사고에 의하여 발생되며, 그 밖에 장기간 산업 활동 과정에서 방치되어 온 지상 적치물의 지하 확산에 의해 이루어진다. 이러한 발생요인에 의해 나타난 오염토양은 단일 종의 화합물보다는 여러 종류의 오염원에 의해서 발생되며, 대표적인 오염은 중금속의 형태로써 대부분의 지역에서 발생하고 있다.

특히 우리나라는 채탄, 채광, 선광, 그리고 제련과정 등의 광산활동을 해 왔던 크고 작은 폐광산이 수없이 분포되어 있으며, 그러한 폐광산은 물론 그 주변에는 광산폐기물(폐광석, 광미 등)이나 중금속 오염수(갱내수, 광산폐수 등) 및 중금속 오염 하천퇴적토 등의 노출에 따라 비소나 납, 카드뮴, 구리, 아연 등의 중금속이 유출되어 광산 주변의 광범위한 농경지에 이르기까지 토양을 오염시키는 원인이 된다.

이러한 중금속은 인체 내에 축적될 경우 잘 배설되지 않고 우리 몸속의 단백질에 쌓여 장기간에 걸쳐 부작용을 나타내기 때문에 매우 위험하다. 예를 들어, 우리 몸 곳곳에 산소를 운반하는 헤모글로빈은 글로빈이라는 단백질에 철이 결합한 형태를 갖추고 있지만, 우리 몸 속에 수은이 들어와 글로빈에 철 대신 붙으면 산소운반능력을 상실하게 된다. 또한 납은 신경과 근육을 마비시키고 카드뮴은 폐암을 일으킬 수 있으며 뼈를 무르게 하고, 망간은 뇌와 간에 축적되어 성장부진과 생식능력 저하를 유발하기도 한다. 중금속이 포함된 오염토양의 유동성은 그 중금속의 결합형태, 풍화 등의 외부조건 변화에 따른 생성물의 존재형태와 토양의 점토 및 수분함량, 토양수 pH, 미생물의 활성도 및 주변에서 발생하는 산성 광산배수(acid mine drainage) 등 토양의 물리화학적 특성 및 주변 환경의 영향을 받게 되므로, 이에 따라 오염토양 내 중금속의 유동성으로 인해 오염농경지에 식재되는 농작물의 성장과정에서의 중금속 전이와, 중금속 오염 농작물의 유통은 심각한 사회문제로 대두되고 있으므로, 광범위한 규모의 오염토양에 의한 전이 피해를 줄이기 위하여 중금속 오염토양의 복원대책이 시급하다.

삭제

삭제

본 발명과 관련된 배경이 나타나 있는 특허문헌은 다음과 같다.

특허문헌 1(등록특허 제10-1340046호)은 살포될 석탄회와 석탄광산 슬러지 분말 혼합물 및 토양의 깊이를 고려하여 주변의 지면 또는 수중 저면 수준에 대응하도록 오염토양의 수준을 설정하는 수준설정단계(S10)와; 상기 수준설정단계(S10)에 따라 설정된 오염토양에 석탄회와 석탄광산 슬러지 분말의 혼합물로 이루어진 안정화 물질로 살포하는 분말살포단계(S20)와; 상기 분말살포단계(S20)에 따라 살포된 상기 안정화 물질과 상기 오염토양과 교반하여 혼합하는 안정화물질 혼합단계(S30)와; 상기 안정화물질 혼합단계(S30)를 통해 혼합된 상기 안정화 물질 및 오염토양의 혼합층을 평탄하게 다짐하는 다짐단계(S40)와; 상기 다짐단계(S40)에 따라 평탄화된 상기 혼합층 위로 양토계 토양을 살포하는 양토살포단계(S50)와; 상기 양토살포단계(S50)를 통해 살포된 양토계 토양을 균일하게 전개하는 마감단계(S60);를 포함한다.

특허문헌 2(등록특허 제10-0837418호)는 하부에 복수개의 바퀴가 구비되어 이동가능한 본체부와; 상기 본체부 일측 끝단에 설치되어 직립되고 상부가 U형상으로 분리되는 높이조정수단과; 일측이 상기 높이조정수단에 고정되고 타측이 U형상으로 분리되어 수평으로 배치되는 위치조정수단과; 상기 높이조정수단의 상단과 위 치조정수단의 타측 사이에 연결되는 바스켓 컨베이어와; 상기 높이조정수단의 상부에 일측이 연결되어 하측으로 기울어져 본체부로 배치되는 투입호퍼와; 상기 투입호퍼의 타측이 내부에 배치되고 물배출관이 구비되어 수평으로 배치되는 원통형상의 제1 드럼과, 제1 드럼에 연장설치되고 직경이 점차적으로 감소되는 원통형상의 제2 드럼으로 구성되되, 제1 및 제2 드럼 사이에는 그 외주면을 둘러싸는 제1 톱니기어가 설치되어 있고 제1 및 제2드럼에는 그 내주면을 따라 나선이 형성되어 있는 회전식드럼과; 상기 회전식드럼의 제1 톱니기어에 맞물리는 제2 톱니기어를 구동시키는 드럼모터와; 상기 본체부에 일측이 고정되고 상기 회전식드럼의 물배출관 하측에 배치되어 물은 아래로 관통시키고 소정크기의 슬러지는 일측으로 운반하도록 메쉬벨트(mesh belt)를 구비한 메쉬컨베이어와; 상기 메쉬컨베이어로부터 운반된 슬러지가 낙하하여 축적되고 하부에 제1 슬러지배출구 구비되어 있으며 일측에 형성된 제1 관통홀에 제1 필터가 설치되는 슬러지조와; 상기 슬러지조의 제1 필터가 설치되는 측면에 연장되어 설치되고 상기 메쉬컨베이어를 통과하여 낙하하는 물이 축적되고 하부에 제2 슬러지배출구가 구비되어 있으며 일측에 형성된 제2 관통홀에 제2 필터가 설치되는 제1 침전조와; 상기 제1 침전조의 제2 필터가 설치되는 측면에 연장되어 설치되고 하부에 제3 슬러지배출구가 구비되어 있으며 일측에 형성된 제3 관통홀에 제3 필터가 설치되는 제2 침전조와; 상기 제2 침전조의 제3 필터가 설치되는 측면에 연장되어 설치되고 하부에 제4 슬러지배출구가 구비되어 있으며 일측에 형성된 제4 관통홀에 물공급관이 설치되는 제3 침전조와; 상기 제3침전조의 물공급관이 설치된 측면에 연장되어 설치되고 내부에 수집된 물을 가열하기 위한 가열히터가 구비되어 있는 보일러조와; 상기 보일러조 내부에 일측이 배치되고 상기 회전식드럼 내부로 타측이 배치되며 상기 보일러조로부터 상기 회전식드럼까지 물을 공급하기 위한 제1 펌프가 구비되는 물공급수단과; 상기 회전식드럼의 제2드럼 개방부 하측에 설치되는 배출호퍼;로 구성된다.

특허문헌들은 중금속 등 광산관련 오염토양을 정화할 수 있지만 플랜트식으로서 현장 적용성이 좋지 못하여 오염토양을 운반하는데 따른 어려움이 있다.

등록특허 제10-1340046호 등록특허 제10-0837418호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소형화와 기동성을 통해 오염토양 현장으로 신속하게 이동하여 오염토양을 현장에서 정화(안정화) 및 재사용하도록 한 이동식 오염토양 안정화장비 및 이를 이용한 현장 오염 토양 안정화 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비는, 견인차량에 의해 견인되거나 자체 엔진에 의해 오염 토양 현장으로 이동하는 차대 프레임과; 상기 차대 프레임에 탑재되며 현장의 오염토양과 안정화제의 혼합을 통해 현장의 오염토양을 정화(안정화)하여 현장으로 배출하는 토양 안정화수단을 포함하고, 상기 토양 안정화수단은, 상기 차대 프레임에 세워지며 오염 토양을 투입받아 공급하는 오염토양 호퍼, 상기 호퍼의 저부에 설치되며 상기 호퍼에서 공급되는 오염 토양을 이송하는 벨트 컨베이어, 제1,2안정화제를 각각 투입받으며 상기 벨트 컨베이어를 통해 이송되는 오염 토양의 양에 근거하여 상기 제1,2안정화제를 공급하는 제1,2안정화제 빈, 상기 벨트 컨베이어를 통해 이송되는 오염 토양과 상기 제1,2안정화제 빈으로부터 공급되는 제1,2안정화제를 교반 혼합하여 상기 오염 토양을 안정화한 후 정화 토로 현장에 배출하는 믹서 스크류를 포함하고, 상기 믹서 스크류는 구동수단을 통해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 일정 피치를 두고 형성되는 스크류 비드, 상기 회전축의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 교반봉을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비를 이용한 오염 토양 안정화 방법은, 이동식 오염토양 안정화장비를 오염토양 현장으로 운반하는 제1단계와; 오염토양 현장에서 상기 이동식 오염토양 안정화장비에 오염 토양을 투입하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 공급된 오염 토양에 안정화제를 투입하는 제3단계와; 상기 제3단계를 거쳐 공급되는 오염 토양과 안정화제의 혼합토를 상기 이동식 오염토양 안정화장비의 믹서 스크류에 의해 교반 혼합하여 정화 토양으로 배출하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 이동식 오염토양 안정화장비가 상기 믹서 스크류로 사질용 믹서 스크류와 점질용 믹서 스크류를 포함하고, 현장 오염 토양의 성질에 따라 전환댐퍼를 전환하여 상기 혼합토를 사질용 믹서 스크류 또는 점질용 믹서 스크류로 유도 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비 및 이를 이용한 현장 오염 토양 안정화 방법에 의하면, 운반 차량(또는 자가 구동)에 의해 오염토양 현장으로 운반된 후 견인을 통해 오염토양 현장을 이동하여 오염토양의 운반없이 정화(안정화)가 가능하고, 오염토양과 안정화제의 균일한 혼합이 가능하여 토양의 정화율(안정화율)을 극대화함으로써 농작물의 오염에 따른 피해를 줄이고 광해로 인한 불신감을 해소함은 물론 국민건강을 증진하는 효과가 있다.

또한, 오염토양의 특성에 맞는 기술을 통해 사질과 점질의 오염토양 모두를 최적의 조건으로 정화(안정화)함으로써 저비용의 운용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비의 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비에 적용된 안정화수단의 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비의 배면도.
도 5와 도 6은 각각 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비에 적용된 사질용 믹서 스크류와 점질용 믹서 스크류의 정면도.
도 7은 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비에 주행체로서 궤도가 적용된 도면.
도 8은 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비에 적용된 믹싱관과 믹서 스크류의 다른 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비에 스크린이 적용된 사시도.

도 1 내지 도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비는, 견인차량에 의해 견인되거나 자체 엔진에 의해 오염 토양 현장으로 이동 및 오염 토양 현장 안에서 오염 토양을 처리하기 위한 곳으로 이동하는 차대 프레임(10), 차대 프레임(10)에 탑재되어 이동하며 오염 토양을 안정화제와 반응시켜 정화한 후 정화토로 현장에 배출하는 안정화수단으로서 오염 토양 호퍼(20), 벨트 컨베이어(30), 제1,2안정화제 빈(40,50), 믹서 스크류(60,70)로 구성된다.

차대 프레임(10)은 상기 안정화수단(20,30,40,50,60)이 탑재되는 면적으로서 빔, 앵글, 판, 메쉬판 다양한 자재의 조합으로 구성된다.

차대 프레임(10)은 견인차량(트랙터 등)에 의한 견인식, 자체 엔진에 의한 자가 주행식 모두가 가능하고, 견인식을 예로 들어 설명하면 차대 프레임(10)은 저부 양측에 주행체(11)로서 궤도(도 7 참고), 바퀴 등이 구성되는 한편 예컨대 앞쪽에는 견인을 위한 견인부(12)(견인 차량에 맞는 형태 예컨대 연결핀이 결합되는 핀홀)가 갖추어진다.

또한 차대 프레임(10)은 오염 토양의 안정화 작업 중에 움직이지 않도록 바람직하게 2개 이상의 아웃트리거(13)가 설치된다.

오염 토양 호퍼(20)는 포크레인이나 벨트 컨베이어 등을 통해 오염 토양을 투입받아 하부의 벨트 컨베이어(30)에 공급하며, 정량의 공급 및 원활한 공급을 위하여 상부는 넓고 하부로 가면서 좁은 상광하협의 구조가 바람직하고, 도면에 도시된 사각통형으로 한정되지 아니하고 원통형 등 다양한 형태가 가능하다.

오염 토양 호퍼(20)는 상부의 투입구와 하부의 배출구가 구비되는데, 상기 배출구는 구멍인 형태, 구멍에 개폐판이 적용된 형태, 구멍에 스크류가 적용된 형태 등 오염 토양을 공급할 수 있는 다양한 형태로 구성된다.

오염 토양 호퍼(20)에 투입된 오염 토양은 벨트 컨베이어(30)를 따라 이송되며, 이 과정에서 오염 토양과 제1,2안정화제의 혼합량을 조절하기 위하여 오염 토양의 정량 공급이 매우 중요하고, 본 발명은 벨트 컨베이어(30)를 따라 이송되는 오염 토양의 단면적을 기준으로 하여 오염 토양의 공급량을 확인하고 이 오염 토양의 공급량을 기준으로 하여 제1,2안정화제의 혼합량을 결정하며, 벨트 컨베이어(30)를 타고 이송되는 오염 토양의 단면적 계산을 위하여 오염 토양의 높이를 결정할 수 있도록 게이트(21)가 적용된다.

게이트(21)는 오염 토양 호퍼(20)의 일측[벨트 컨베이어(30)의 배출단쪽]을 향하는 면에 오염 토양 호퍼(20)의 저면보다 낮은 높이로 벨트 컨베이어(30)를 향해 설치되며, 벨트 컨베이어(30)를 타고 이송되는 오염 토양을 구속함으로써 오염 토양이 일정 높이로만 공급되도록 한다. 즉, 게이트(21)에 의한 오염 토양의 높이를 확인할 수 있고 벨트 컨베이어(30)에 공급되어 이송되는 오염 토양의 폭은 일정하므로 오염 토양의 단면적을 확인할 수 있다.

게이트(21)는 오염 토양 호퍼(20)의 일면에 볼팅 등을 통해 고정된다.

한편, 오염 토양의 처리량이나 오염 토양의 토질 등 다양한 변수에 의해 오염 토양 호퍼(20)를 통해 공급되는 오염 토양의 공급량 조절이 필요할 것이다. 따라서 게이트(21)는 높이 조절이 가능하도록 설치되며, 일 예로서 오염 토양 호퍼(20)의 일면에 게이트(21)의 폭을 두고 한 쌍의 상하 종방향으로 레일(22)을 설치하고, 게이트(21)를 레일(22)에 승강 가능하게 설치하고, 게이트(21)를 승강수단으로서 게이트(21)에 연결되어 게이트(21)를 승강시키는 승강체인(23)이 적용된다. 승강체인(23)은 일측이 게이트(21)에 연결되는 한편 타측이 오염토양 호퍼(20) 등에 고정되며 게이트(21)를 승강 및 승강 상태로 유지한다.

승강체인(23)은 스위치 조작에 의해 양방향 회전하는 권취드럼에 감겨 스위치 조작에 의해 게이트(21)를 승강하는 것도 가능하다.

다른 예로서 레일(21)에 다단의 높이조절공을 천공하고, 게이트(21)를 상기 다단의 높이조절공에 선택적으로 핀 등으로 고정함으로써 게이트(21)의 높이를 조절하는 것도 가능하다.

오염 토양 호퍼(20)는 예를 들어 4개의 레그(leg)(23)를 통해 차대 프레임(10)으로부터 일정 높이에 설치되어 차대 프레임(10)과의 사이에 벨트 컨베이어(30)와 믹서 스크류를 설치하는 공간을 마련한다.

벨트 컨베이어(30)는 오염 토양 호퍼(20)의 하부에 차대 프레임(10)의 길이방향을 따라 배열 설치되며 일측에서 오염 토양 호퍼(20)에서 낙하하는 오염 토양을 공급받아 타측으로 이송한다.

제1,2안정화제 빈(40,50)은 제1,2안정화제(제1안정화제는 석회석, 제2안정화제는 제강슬래그이며, 물론 중금속 오염 토양을 안정화하기 위한 다른 재료로 대체 가능하다.

제1,2안정화 빈(40,50)은 상부에는 투입구가 하부에는 배출구가 형성된 제1,2빈 본체(41,51), 제1,2빈 본체(41,51)의 배출구에 연결되며 제1,2빈 본체의 배출구와 반대쪽에 배출구가 구비된 제1,2이송 배출관(42,52), 제1,2이송 배출관(42,52) 안에 장착되며 제1,2이송 배출관(42,52)에 공급되는 제1,2안정화제를 이송하면서 공급하는 제1,2안정화제 스크류(43,53)로 구성된다.

제1,2빈 본체(41,51)는 오염 토양 호퍼(20)와 동일한 상광하협의 구조이며 레그를 통해 차대 프레임에 설치된다.

제1,2이송 배출관(42,52)은 내부가 중공인 관으로서, 일측의 개방부가 제1,2빈 본체(41,51)의 배출구와 통하도록 설치되며 타측의 배출구가 벨트 컨베이어(30)의 상부에 배치되어 제1,2안정화제가 벨트 컨베이어(30)에 배출되도록 한다.

제1,2이송 배출관(42,52)은 벨트 컨베이어(30)와 평행할 수 있고 또는 배출구를 향해 하향 경사질 수 있다.

제1,2안정화제 스크류(43,53)는 제1,2이송 배출관(42,52)의 내부에 장착되며 모터를 구동원으로 하여 회전하면서 제1,2이송 배출관(42,52)에 공급되는 제1,2안정화제를 벨트 컨베이어(30)에 배출 공급한다.

제1,2안정화제 스크류(43,53)는 배출구쪽의 스크류 비드의 피치가 반대쪽의 피치보다 더 클 수 있으며 이는 정체없이 원활한 공급을 위한 것이다.

제1,2안정화제 스크류(43,53)는 모터의 제어를 통해 회전 속도가 조절되며 속도 조절을 통해 제1,2안정화제의 첨가량을 조절한다.

믹서 스크류는 벨트 컨베이어(30)를 통해 공급되는 오염 토양과 제1,2안정화제를 균일하게 혼합하는 것이며, 벨트 컨베이어(30)의 저부에 예를 들어 상부가 개방되거나 길이방향의 양측만이 개방 구조의 믹싱관(80)에 설치되며, 모터를 구동원으로 하여 회전하면서 오염 토양과 제1,2안정화제를 혼합한다.

믹서 스크류는 구동수단인 모터를 통해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 일정 피치를 두고 형성되는 스크류 비드, 상기 회전축의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 교반봉으로 이루어진다.

믹서 스크류는 사질(토사로서, 함수율 20% 미만)용 믹서스크류(60)(도 5 참고)와 점질(점토질로서, 함수율 20% 이상)용 믹서 스크류(70)(도 6 참고)로 구분된다.

사질용 믹서 스크류(60)는 모터에 의해 회전하는 회전축(61), 회전축(61)이 둘레부에 나선형으로 형성되는 스크류 비드(62), 스크류 비드(62)에 스크류 비드(62)보다 큰 단면적으로 형성되는 교반봉(63)으로 이루어지며, 회전축(61)과 스크류 비드(62)의 사이에는 회전축(61)의 원주방향을 따라 토사 통과홀(64)이 형성된다.

스크류 비드(62)는 회전축(61)의 투입구간과 혼합구간 및 배출구간에서 피치가 동일하지 않을 수 있으며, 투입구간과 혼합구간은 동일한 피치로 형성되는 한편 배출구간에서는 타구간보다 더 넓은 피치로 형성되어 신속한 배출이 이루어지도록 한다.

교반봉(63)은 스크류 비드(62)보다 큰 단면적(원형단면 등)으로 형성되며, 스크류 비드(62)의 일면 이상에 돌출되는 형태, 스크류 비드(62)의 사이에 형성되는 형태, 이들을 조합한 형태 등으로 구성된다.

교반봉(63)은 혼합구간에서 이미 균일한 혼합이 이루어졌을 것이므로 배출구간의 스크류 비드에는 적용되지 않는 것도 무방하다.

토사 통과홀(64)은 모든 스크류 비드(62)에 형성되는 것도 가능하지만, 오염토양과 제1,2안정화제의 투입구간 및 정화토의 배출구간과 대응하는 스크류 비드(62)(예를 들어 투입구간은 5개의 스크류 비드, 배출구간은 2개의 스크류 비드)에는 형성되지 않고, 투입구간과 배출구간의 사이의 혼합구간(14개의 스크류 비드)에 있는 스크류 비드(62)에는 형성된다.

토사 통과홀(64)은 회전축(61)의 둘레부에 스크류 비드(62)의 형태를 따라 형성되는 교반봉(63)에 스크류 비드(62)를 결합함으로써 회전축(61)과 스크류 비드(62) 사이에 축방향을 따라 관통되는 형태로 형성된다.

토사 통과홀(64)은 사질토의 특성을 감안하여 하나의 간격당 약 60%의 토사만이 전진하도록 함으로써 축방향을 따라 토사의 이동을 극대화 하여 많은 횟수로 교반되도록 하기 위함이다.

점질용 믹서 스크류(70)는 회전축(71), 회전축(71)의 둘레부에 형성되는 스크류 비드(72), 회전축(71)의 둘레부에 돌출 형성되는 교반봉(73)으로 구성된다.

스크류 비드(72)는 일측의 투입구간에서부터 타측의 배출구간에 걸쳐 형성되는데 투입구간에서부터 배출구간으로 가면서 피치가 달라질 수 있고 즉 배출구간으로 가면서 피치가 커질 수 있고, 배출구간으로 가면서 4개의 구간으로 구획하여 각 구간별로 피치가 달라질 수 있다. 또한, 스크류 비드(72)는 배출구간으로 가면서 점진적으로 피치가 커질 수 있다. 이와 같은 스크류 비드(72)의 피치 변화는 균일한 혼합과 원활한 배출을 위한 것이다.

스크류 비드(72)는 둘레부에 믹싱관(80)과의 마찰력을 줄이는 개방형태의 블록아웃부(72a)가 하나 이상 형성된다.

교반봉(73)은 예컨대 원형봉이며 회전축(71)의 둘레부에 스크류 비드(72)와 간섭하지 않도록 원주를 가로지르는 방향으로 돌출되며, 원주방향을 따라 전체적으로 나선형으로 배열될 수 있다.

사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)는 오염 토양의 사전 조사를 통해 오염 토양의 상태에 맞는 것이 사용되며, 하나의 믹싱관(80)에 사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70) 중에서 오염 토양에 적합한 것이 공장이나 현장에서 설치되어 운용된다.

이와 같은 경우 사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)의 분리와 설치에 따른 불편함이 있고 또한 현장 오염 토양의 변화시 운용이 어렵고 대기시간이 길어지는 단점이 있으며 이를 해결하기 위하여 도 8에서 보이는 것처럼, 믹싱관(80)을 사질용 믹싱부(81)와 점질용 믹싱부(82)로 구성하고, 벨트 컨베이어(30)의 배출단과 이 하부에 배치되는 믹싱관(80)의 사이에는 벨트 컨베이어(30)에서 배출되는 혼합토를 사질용 믹싱부(81) 또는 점질용 믹싱부(82)로 유도하는 전환댐퍼(83)가 구성된다.

믹싱관(80)은 사질용 믹싱부(81)와 점질용 믹싱부(82)의 투입구가 벨트 컨베이어(30)의 배출단의 하부에 배치된다.

전환댐퍼(83)는 판상으로서 도면 기준 하부가 사질용 믹싱부(81)와 점질용 믹싱부(82)의 사이[벨트 컨베이어(30)의 중심선]에 회동 가능하고 설치되고 자유단부가 도면 기준 벨트 컨베이어(30)의 우측 또는 좌측으로 회전하며 사질의 오염 토양시 우측으로 이동하여 벨트 컨베이어(30)와 제1믹싱부(81)를 연결하고 점질의 토양시 좌측으로 이동하여 벨트 컨베이어(30)와 제2믹싱부(82)를 연결한다.

전환댐퍼(83)는 작업자에 의한 수동 조작에 의해 회전하는 수동식, 작업자의 스위치 조작에 의해 회전하는 전동식 등으로 구성 가능하다.

본 발명은 다양한 입도의 오염 토양 중에서 일정 입도(예를 들어 25mm 이하)의 오염 토양만을 대상으로 하여 정화토를 얻을 수 있으며, 별도의 입도 선별기를 운용하지 않고 오염토양 호퍼(20)의 상부 투입구에 스크린(90)(도 9참고)을 설치하여 운용함으로써 좁은 현장에서도 사용이 가능하고 입도 선별된 오염 토양을 오염토양 호퍼(20)로 운반하기 위한 장비를 줄이는 이점을 갖는다.

스크린(90)은 진동스크린이 바람직하며, 오염토양 호퍼(20)의 상부 투입구 상부에 설치되어 25mm 이하 입도의 오염 토양을 직하부의 오염토양 호퍼(20)에 공급하고 기준 입도 이상의 오염 토양을 오염토양 호퍼(20)의 외부(컨베이어 등을 통해 파쇄기로 운반하여 파쇄 후 다시 투입되도록 하고, 또는 현장에 적층한다)로 유도한다.

본 발명에 의한 이동식 오염토양 안정화장비를 이용한 오염 토양 정화 방법은 다음과 같다.

1. 현장 운반 설치.

이동식 오염토양 안정화장비(100)를 운반 트레일러 등을 통해 오염 토양 현장으로 운반하고, 견인부(12)를 견인 차량에 연결하여 상기 견인 차량에 의해 현장을 이동한다.

2. 오염 토양 투입.

오염 토양은 다양한 입도로 구성되어 있으며, 양질의 정화토를 회수하기 위하여 오염 토양의 입도를 조절하고, 예를 들어 오염 토양을 파쇄기에 의해 25mm 입도로 조절한다. 또한, 함수율이 높으면 혼합효과가 떨어지므로 건조기를 통해 함수율(함수율 20% 이하)을 조절하여 건조된 오염 토양을 투입하는 것도 바람직하다.

포크레인이나 컨베이어 등을 이용하여 오염 토양을 오염토양 호퍼(20)에 투입한다.

3. 입도 선별.

오염 토양은 호퍼(20) 상부에 설치된 스크린(90)을 거쳐 오염토양 호퍼(20)에 투입되며, 스크린(90)의 선별공보다 작은 입도의 오염 토양은 오염토양 호퍼(20)에 투입되지만 상기 선별공보다 큰 입도의 오염 토양은 전처리 공정으로 유도 운반된다.

스크린(90)이 적용되지 않은 경우 본 공정없이 오염 토양이 오염토양 호퍼(20)에 바로 투입된다.

4. 오염 토양 운반.

오염토양 호퍼(20)에 투입된 오염 토양은 오염토양 호퍼(20)의 배출구를 통해 벨트 컨베이어(30)로 낙하하고, 벨트 컨베이어(30)를 통해 운반된다.

벨트 컨베이어(30)에 낙하한 오염 토양은 게이트(21)를 통과하면서 게이트(21)의 하단부의 높이로만 이송되며, 따라서 오염 토양의 공급량을 확인한다.

5. 제1,2안정화제 투입.

제1,2안정화제 빈(40,50)의 제1,2빈 본체(41,51) 내부에는 제1,2안정화제(석회석, 제강슬래그)가 각각 저장되어 있으며, 제1,2안정화제 스크류(43,53)의 회전에 의해 제1,2안정화제가 정량 이송되면서 벨트 컨베이어(30)로 낙하 투입된다.

전 공정에서 오염 토양의 공급량을 확인 결정하였으며, 오염 토양의 공급량에 맞춰 제1,2안정화제의 투입량을 결정 및 그에 따른 제1,2안정화제 스크류(43,53)의 속도를 제어한다.

본 발명에서 오염토양 100중량붕 대하여 제1,2안정화제는 각각 2~10중량부로 투입되며, 이에 따라 정량 스크류 피더의 외경 및 모터를 결정한다.

석회물질의 경우 생석회, 소석회의 경우 pH를 단기간에 변화시켜 지속적인 반응이 어렵고 비교적 고가로 실질적인 안정화층 형성에는 사용치 않는 경향이 뚜렷하다. 또한 백운석의 경우 용해성이 비교적 높고 반응속도 및 pH변화 경제성 등 다방면적인 면에서 석회석보다는 낮은 적용성을 보이는 경향이 커 대부분의 토양복원사업 시 석회석을 위주로 활용하는 경향이 매우 크다. 건조상태의 석회석은 2~6mm의 입상의 형태로 구성되고 단위중량은 1.2ton/m³을 보인다.

철산화물 중 제강슬래그를 사용하는 이유는 반응성의 지속성, 경제성 등을 들 수 있다.

제강슬래그는 처리과정 및 발생정도 위치에 따라 판매비용 및 미분의 포함정도가 달라지는 경향을 보이며, 이중 가장 일반적으로 사용하는 입경은 2~6mm형태의 판상의 안정화제를 활용하는 빈도가 비교적 높은 상황이며 본 발명에서 건조상태의 제강슬래그는 2~4mm가 사용되고, 입상(판상)의 형태로 구성되며 단위중량은 2.2ton/m3을 보인다.

6. 혼합토 공급.

제1,2안정화제의 투입은 벨트 컨베이어(30)의 배출단 앞쪽에서 이루어지며, 따라서, 벨트 컨베이어(30)에서 오염 토양과 제1,2안정화제의 혼합토가 함께 믹싱관(80) 안에 공급된다.

7. 혼합.

사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)는 각각 사질상태의 오염 토양과 점질상태의 오염 토양을 제1,2안정화제와 함께 교반하면서 균일하게 혼합한다.

사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)는 스크류 비드(62,72)가 혼합토를 혼합 및 배출구쪽으로 이동하고, 이와 함께 교반봉(63,73)이 뭉친 상태의 혼합토를 분산하면서 교반한다.

사질토의 경우 점성토에 비해 점착력은 작고 내부마찰각은 큰 경향을 보여 토사의 파쇄보다 많은 이동을 통하여 우수한 교반작용을 확보할 수 있다. 따라서 사질용 믹서 스크류(60)는 스크류 내부에 공간을 두어 토사의 이동성을 증대시켜, 토사와 안정화제의 분리현상을 차단하고 균등하게 교반 배출토록 계획하였다.

점성토의 경우 순수한 점토(황토)로 바라보기 보다는 모래, 미사질토, 점토가 혼합되어 형성되어 있는 토성으로 점착력은 크고 내부마찰각이 작은 상태로 입자간의 분리 후 안정화제의 투입이 필요하다. 하지만 점착력이 큰 관계로 공간의 이동으로 인한 교반을 적용시 스크류의 막힘현상 및 능률의 저하를 가져올 수 있어 별도의 점성토의 토괴를 파쇄 시킬 수 있는 여러 개의 교반날을 회전시켜 건조된 점성토를 본래의 전단강도 이상의 교반력으로 분쇄시켜 안정화제와 교반하는 방식을 꾀할수 있도록 스크류 간격내에서 일정 교반봉을 설치하여 토괴의 파쇄 교반이 이루어 질 수 있도록 계획하였다.

안정화공법은 오염물질이 토양으로부터 직접적으로 제거되지는 않지만, 오염물질을 화학적으로 유동성, 독성, 용해성이 가장 낮은 형태로 변환시켜 잠재적 위해성을 감소시키는 기술로, 안정화 반응물질과 토양 내 오염물질 상호간의 산화-환원, 중화, 침전, 복합체 및 이온교환 등의 반응으로 오염물질의 용해도를 감소시킴으로써 중금속 오염토양을 처리하는 기술이다.

토양 내 오염물질의 이동성과 생체이용도(bioavailability)를 줄이거나 없애는 안정화를 위해서는 다양한 종류의 안정화물질을 토양에 첨가하게 된다. 따라서 오염물질을 토양으로부터 완전히 제거하지 않고 화학적으로 용해도가 낮은 형태로 변환시키는 안정화기술의 적용에는 안정화제의 선택이 매우 중요하다.

안정화기술은 토양수에 용해되어 있는 대부분의 중금속이 pH 6∼9에서 침전된다는 특성(안정화제와 토양수 내 용존 이온 간의 반응에 의해 불용성화합물 생성)을 이용하는 것이다. 특히, 비소의 경우는 pH가 낮거나 높은 조건 모두에서 용출성 및 이동성이 증가되며, 철, 칼슘, 알루미늄 등과 결합하여 용해되기 힘든 Ca-As 침전물이나 Fe-As 화합물 형태로 고정화된다.

석회물질의 비소 및 중금속 안정화 기작은 다음과 같으며, 아래와 같은 기작에 의해 안정화가 형성된다.

전로슬래그의 안정화 비소 및 중금속의 안정화기작은 다음과 같다.

전술한 것처럼, 오염 토양의 상태에 따라 사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70) 중 어느 하나가 선택 사용되며, 전환댐퍼(83)가 적용된 경우 사전 조사를 통해 오염 토양의 토질을 확인하고, 확인 결과에 따라 다음과 같이 혼합토의 경로를 셋팅한다.

오염 토양이 사질형이면 전환댐퍼(83)의 자유단부가 도면 기준 우측에 배치되도록 하며 따라서 벨트 컨베이어(30) - 전환댐퍼(83) - 제1믹싱부(81)의 경로가 만들어지며, 오염 토양은 벨트 컨베이어(30)에서 낙하한 후 전환댐퍼(83)를 따라 제1믹싱부(81)에 투입되고 사질용 믹서 스크류(60)에 의해 정화토(안정화토)로 회수된다.

오염 토양이 점질형이면 전환댐퍼(83)의 자유단부가 도면 기준 좌측에 배치되도록 하며 따라서 벨트 컨베이어(30) - 전환댐퍼(83) - 제2믹싱부(82)의 경로가 만들어지며, 오염 토양은 벨트 컨베이어(30)에서 낙하한 후 전환댐퍼(83)를 따라 제2믹싱부(82)에 투입되고 점질용 믹서 스크류(60)에 의해 정화토(안정화토)로 회수된다.

10 : 차대 프레임, 20 : 오염토양 호퍼
30 : 벨트 컨베이어, 40,50 : 제1,2안정화제 빈
60 : 사질용 믹서 스크류, 70 : 점질용 믹서 스크류
80 : 믹싱관, 90 : 스크린

Claims (9)

1. 견인차량에 의해 견인되거나 자체 엔진에 의해 오염 토양 현장을 이동하는 차대 프레임(10)과;
   상기 차대 프레임에 탑재되며 현장의 오염토양과 안정화제의 혼합을 통해 현장의 오염토양을 정화하여 현장으로 배출하는 토양 안정화수단을 포함하고,
   상기 토양 안정화수단은, 상기 차대 프레임에 세워지며 오염 토양을 투입받아 공급하는 오염토양 호퍼(20), 상기 호퍼의 저부에 설치되며 상기 호퍼에서 공급되는 오염 토양을 이송하는 이송수단, 제1,2안정화제를 각각 투입받으며 상기 이송수단을 통해 이송되는 오염 토양의 양에 근거하여 상기 안정화제를 공급하는 안정화제 빈, 상기 이송수단으로부터 오염 토양과 안정화제의 혼합토를 공급받는 믹싱관(80), 상기 믹싱관 안에 설치되며 상기 혼합토를 교반 혼합하여 안정화한 후 안정화토로 현장에 배출하는 믹서 스크류를 포함하고,
   상기 믹서 스크류는 구동수단을 통해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 일정 피치를 두고 형성되는 스크류 비드, 상기 회전축의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 다수의 교반봉을 포함하되, 사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)로 구분되며, 상기 사질용 믹서 스크류는 상기 회전축과 상기 스크류 비드 사이에 토사 통과홀이 구비되고, 상기 점질용 믹서 스크류는 상기 회전축과 상기 스크류 비드 사이가 막힌 구조이고,
   상기 사질용 믹서 스크류는 모터에 의해 회전하는 회전축(61), 상기 회전축(61)의 둘레부에 나선형으로 형성되는 스크류 비드(62), 상기 스크류 비드에 상기 스크류 비드(62)보다 큰 단면적으로 형성되는 교반봉(63)으로 이루어지되, 상기 회전축(61)과 스크류 비드(62)의 사이에는 상기 회전축(61)의 원주방향을 따라 토사 통과홀(64)이 구비되고,
   상기 점질용 믹서 스크류(70)는 회전축(71), 상기 회전축(71)의 둘레부에 형성되는 스크류 비드(72), 상기 회전축(71)의 둘레부에 돌출 형성되는 교반봉(73)을 포함하며,
   상기 사질용 믹서 스크류와 점질용 믹서 스크류는 상기 이송수단의 하부에 설치되며, 상기 사질용 믹서 스크류와 점질용 믹서 스크류의 사이에 장착되어 상기 오염토양 호퍼에 투입되는 오염토양의 특성에 따라 오염토양과 제1,2안정화제의 혼합토를 상기 사질용 믹서 스크류 또는 점질용 믹서 스크류로 안내하는 전환댐퍼(83)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 오염토양 안정화장비.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 오염토양 호퍼의 개방부에 장착되며 오염토양을 입도 선별하여 일정 입도이하의 오염토양만을 상기 오염토양 호퍼에 투입하는 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 오염토양 안정화장비.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 이송수단을 따라 이송되는 오염토양의 경로에 높이 조절 가능하게 설치되어 상기 이송수단을 따라 이송되는 오염토양의 높이를 구속함으로써 오염토양의 공급량을 조절하는 게이트(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 오염토양 안정화장비.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 안정화제 빈은 상부에는 투입구가 하부에는 배출구가 형성되며 제1,2안정화제가 각각 공급되는 제1,2빈 본체(41,51), 상기 제1,2빈 본체의 배출구에 상기 이송수단의 상부를 향하는 횡방향으로 상기 제1,2빈 본체의 배출구와 반대쪽에 배출구가 구비된 제1,2이송 배출관(42,52), 상기 제1,2이송 배출관 안에 장착되며 상기 제1,2이송 배출관에 공급되는 제1,2안정화제를 상기 제1,2이송 배출관의 배출구로 이송하면서 각각 상기 이송수단에 공급하는 제1,2안정화제 스크류(43,53)를 포함하는 제1,2안정화제 빈(40,50)인 것을 특징으로 하는 이동식 오염토양 안정화장비.
8. 청구항 1에 의한 이동식 오염토양 안정화장비를 오염토양 현장으로 운반하는 제1단계와;
   오염토양 현장에서 상기 이동식 오염토양 안정화장비에 오염 토양을 투입하는 제2단계와;
   상기 제2단계를 통해 공급된 오염 토양에 안정화제를 투입하는 제3단계와;
   상기 제3단계를 거쳐 공급되는 오염 토양과 안정화제의 혼합토를 상기 이동식 오염토양 안정화장비의 믹서 스크류에 의해 교반 혼합하여 안정화 토양으로 배출하는 제4단계를 포함하고,
   상기 이동식 오염토양 안정화장비는 상기 믹서 스크류로 사질용 믹서 스크류(60)와 점질용 믹서 스크류(70)를 함께 장착하고, 상기 제4단계는 현장 오염 토양의 성질에 따라 전환댐퍼를 전환하여 상기 혼합토를 사질용 믹서 스크류(60) 또는 점질용 믹서 스크류(70)로 유도 공급하는 것을 특징으로 하는 이동식 오염토양 안정화방법.
9. 삭제

Images