KR101698575B1 - 원유오염 토양 정화 시설 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원유오염 토양 정화 시설 및 방법에 관한 것으로, 원유(유정에서 추출한 광유)로 오염된 토양의 정화를 위해 먼저 유기용매를 이용하여 토양에 부착된 원유를 일부 녹여 점도(점착강도)를 낮춘 후 부선제를 통해 원유를 토양으로부터 분리함으로써 정화토양의 정화율을 극대화함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 시설은, 원유 오염 토양에 에탄올과 메탄올을 포함하는 군 중 선택된 하나 이상의 원유추출용 용매을 혼합하여 상기 용매에 의해 상기 원유오염 토양에 포함된 원유의 분리를 유도하는 혼합조(10)와; 상기 혼합조를 거친 1차 혼합물에 물을 혼합하여 교반하는 교반조(20)와; 상기 교반조를 통과한 2차 혼합물에 기포제와 포수제를 첨가하여 원유 오염물과 토양으로 선별하는 부유 침전조(30)와; 상기 부유 침전조에서 침전을 통해 회수한 토양을 탈수하는 토양 탈수기(40)와; 상기 부유 침전조에서 부유를 통해 회수한 부유물을 탈수하는 오염물 탈수기(50)로 구성된다.

Description

원유오염 토양 정화 시설 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PURIFY SOIL POLLUTED CRUDE}

본 발명은 원유오염 토양 정화 시설 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원유(유정에서 추출한 광유)로 오염된 토양의 정화를 위해 먼저 유기용매를 이용하여 토양에 부착된 원유를 일부 녹여 점도(점착강도)를 낮춘 후 부선제를 통해 원유를 토양으로부터 분리함으로써 정화토양의 정화율을 극대화할 수 있는 원유오염 토양 정화 시설 및 방법에 관한 것이다.

1990년 이후 한국의 토양 및 지하수 오염에 대한 사회적 관심이 증대하여 1995년 국내 토양환경보전법이 재정되어 현재 시행되고 있으며 지하수 보전 기본 계획을 수립하여 토양 오염 지역에 대한 조사 및 오염 토양 정화사업을 법적으로 추진할 수 있도록 하였다.

외국의 사례로 볼 때 유류저장시설의 약20% 정도에서 기름이 유출되어 토양 및 지하수를 오염시키고 있는 것으로 보고되고 있으며, 국내에 존재하는 토양오염 유발시설 최근 미군기지 반환에 따른 반환미군기지내 유류오염지역, 공단 지역, 유류 시설이 있는 군사 지역 및 주유소 등의 많은 유류 관련 시설등이 존재하며 노후화 된 시설, 취급 부주의, 유류 수송관에서의 누출, 유류 수송차량의 사고에 의한 유출 등으로 인해 상당한 오염이 발생하고 있으며 토양오염은 지하수 오염과 같은 2차 오염을 유발시키고 인근 지역으로 확산되어 환경에 독성을 추가시키며 정화를 더욱 복잡하고 곤란하게 할 수 있다. 토양 내 오염된 유류들은 자연 상태에서 물리, 화학, 생물학적인 기작으로 자연정화 되지만 처리량이 미약하여 정화속도가 느리고 정화기간 중 생태계 파괴, 2차 오염유발 등의 문제를 야기하기 때문에 인위적인 정화방식을 적용하고 있다.

오염된 부지에서의 정화기술은 다양한 형태로 개발되어 현장에 적용되고 있으며 처리대상 매체에 따라 토양 처리기술과 지하수 처리 기술 또는 불포화대 처리기술과 포화대 처리 기술로 구분할 수 있다. 오염토양 정화기술은 처리공정에 따라 생물학적 처리기술, 물리화학적 처리 기술, 열적 처리기술로도 분류 할 수 있으며 오염물질의 특성 및 부지 특성에 따라 단일 기술로 적용되거나 여러 가지 기술을 복합적으로 사용하기도 한다. 국내 오염토양 정화시장은 신흥시장으로서 역사가 매우 짧고 시장규모 또한 미미하다. 따라서 오염부지 및 오염토양 정화기술에 대한 체계적인 관리 및 정보수집이 이루어지지 않은 상태이기 때문에 국내오염부지 현황 및 오염토양 정화기술 적용현황과 같은 통계자료가 아직 마련되어 있지 않는 실정이다.

종래 다양한 유류오염물질에 대해 정화를 실시하고 있으나 유류오염물질 중 원유(crude oil, 유정에서 파낸 그대로의 광유. 주성분은 탄화수소이며, 불순물이 많이 섞여 있다. 혼합물은 산출되는 장소에 따라 다름)에 대한 오염토양 정화 방법은 극히 적으며 특히 대형 유조선 충돌이나 좌초 및 원유 저장탱크, 이송배관 누출 등에 의하여 대량의 기름(원유)을 유출하는 사고 발생할 경우 엄청난 환경피해를 야기한다.

원유 오염물질의 경우 점도가 높고 휘발성이 거의 존재하지 않아 기존의 토양정화 방법으로 정화가 어려우며, 열적 처리방법으로는 정화가 가능하나 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.

특허문헌 1(등록특허 제10-1200485호)은 광산에서 채굴된 광석을 잘게 부수어 목적하는 광물을 떼어내는 단체분리단계; 상기 단체분리단계에서 분리된 광물들과 물을 혼합하여 부선펄프를 형성하는 부선펄프단계; 상기 형성된 부선펄프에 부선제를 혼합하는 부선제혼합단계; 상기 부선제 혼합에 따라 부선된 광물을 부선기 사이로 왕복이동하는 왕복이동단계; 및 상기 왕복이동 후, 부선펄프내에 부선된 광물이 3%이상인 경우, 상기 부선된 광물을 배출하는 배출단계를 포함하는 부유선광방법이며, 부선제에 의한 부선별일 뿐이며 원유 오염 토양을 정화할 수 없다.

등록특허 제10-1200485호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원유(유정에서 추출한 그대로의 광유)오염 토양으로부터 원유를 회수하여 원유오염 토양을 정화할 수 있는 원유오염 토양 정화 시설 및 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 시설은, 원유 오염 토양에 에탄올과 메탄올을 포함하는 군 중 선택된 하나 이상의 원유추출용 용매 및 물을 혼합하여 상기 용매에 의해 상기 원유오염 토양에 혼합된 원유의 분리를 유도하는 혼합수단과; 상기 혼합수단을 통과한 혼합물에 기포제와 포수제를 첨가하여 원유 오염물과 토양으로 선별하는 부유 침전조와; 상기 부유 침전조에서 침전을 통해 회수한 토양을 탈수하는 토양 탈수기와; 상기 부유 침전조에서 부유를 통해 회수한 부유물을 탈수하는 오염물 탈수기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 탈수액으로부터 용매을 회수하는 용매 회수기가 더 포함될 수 있다.

본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 시설 및 방법에 의하면, 탄화수소가 주성분인 용매를 이용하여 원유를 녹여 점도를 낮춘 후 부선제를 통해 원유를 토양으로부터 분리함으로써 원유의 회수율이 극대화되며, 부선제만을 사용하는 부선법과 비교할 때 종래 기술은 원유를 토양으로부터 분리하지 못하는데 반해 본 발명은 대부분의 원유를 토양으로 분리 회수함으로써 원유오염 토양의 정화율을 극대화하므로 원유에 의한 토양과 지하수의 오염 방지를 통해 환경과 생태계를 보전하는 효과가 있고, 용매의 혼합과 부선제의 혼합만을 통해 원유오염 토양의 정화가 가능하므로 시설 투자비와 유지비를 대폭으로 절감하는 효과도 있다.

또한, 원유오염 토양의 정화를 위해 사용한 용매를 회수하여 재사용함으로써 토양 정화 비용을 절감하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 시설의 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 방법의 공정도.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 시설은, 원유 오염토양(이하 "오염토양"이라 약칭함)과 원유추출 용매(이하 "용매"라 약칭함)를 혼합하기 위한 혼합수단으로서 혼합조(10)와 교반조(20), 교반조(20)에 의해 균일하게 교반 혼합된 혼합물을 침전물과 부유물로 분리 회수하는 부유 침전조(30), 부유 침전조(30)에 의해 침전 회수되는 침전물을 탈수하여 정화토양을 회수하는 토양 탈수기(40), 부유 침전조(30)에서 부유 회수되는 부유물을 탈수하는 오염물 탈수기(50)로 구성된다.

또한, 오염토양의 정화율을 높이기 위하여 일정 입도의 오염토양을 출발물질로 하며, 예를 들어 2mm 입도 이하의 오염토양을 출발물질로 하고 이를 위하여 입도 선별기(스크린)(70)를 더 포함한다. 입도 선별기(70)는 2mm 이하 입도의 오염토양을 혼합조(10)에 공급하며 또는 볼밀(71)을 통해 응집된 오염토양을 해쇄한 후 혼합조(10)에 공급한다. 또한, 2mm 이상의 오염토양을 파쇄하여 사용할 수 있도록 오염토양을 파쇄하여 입도선별기(70)에 공급하거나 입도선별기(70)에서 선별된 2mm 이상 입도의 오염토양을 2mm 이하로 파쇄하는 파쇄기가 더 적용되는 것도 가능하다.

혼합조(10)는 오염토양과 용매를 혼합하는 탱크나 조의 형태이며, 오염토양은 컨베이어 벨트 등의 이송수단이나 포크레인 등을 통해 공급될 수 있고 용매는 용매 공급조(11)를 통해 공급될 수 있다. 혼합조(10)에서 혼합된 오염토양과 용매가 혼합된 1차 혼합물은 컨베이어 벨트나 공급관이나 포크레인 등을 통해 교반조(20)로 이송 공급된다.

혼합조(10)에서는 메탄올(에탄올)과 물을 혼합한 상태에서 일정시간동안 반응시키고 이 혼합된 토양 슬러리를 교반조에 보내면서 부유침전조에 적합한 슬러리 농도가 되도록 물을 공급하여 교반시킨다.

용매 공급조(11)는 예를 들어 용매 탱크(11a), 용매 탱크(11a)에 저장된 용매를 펌핑 공급하는 용매 펌프, 용매 탱크(11a)와 혼합조(10)를 연결하는 용매 공급관(11b), 용매 공급관(11b)을 통해 공급되는 용매의 양을 검출하는 용매 유량계(11c), 용매 공급관(11b)의 개도를 조절하는 용매 밸브(11d)로 구성된다. 상기 용매 펌프와 용매 밸브(11d)는 관리자의 수동 조작에 의해 조작되어 용매를 수동으로 혼합하거나 컨트롤러에 의해 자동 제어되어 용매를 자동으로 혼합한다. 후자의 자동 제어식의 경우 오염토양에 대한 용매의 혼합량이 데이터베이스를 통해 구축되어 있으며, 상기 컨트롤러는 오염토양 처리량의 입력 내지 감지를 통해 용매의 혼합을 자동 제어한다.

용매는 에탄올과 메탄올을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나 바람직하게 에탄올 또는 메탄올의 사용이 가능하고, 오염토양 100중량부에 대하여 15~30중량부의 비율로 혼합되고, 15중량부 미만이 혼합되면 원유의 추출량이 적고 30중량부 초과로 혼합되면 원유 추출량에 큰 변화가 없다.

에탄올과 메탄올의 알콜류는 원유를 일부 용해시켜 토양 입자와의 부착강도를 낮추는 역할을 함으로써 오염토양으로부터 원유를 손쉽게 탈락시키는 역할을 하한다.

용매는 탄화수소가 주성분인 재료의 사용이 가능하며, 원유가 탄화수소를 주성분으로 하기 때문에 용매와 원유는 상호 반응을 하고 따라서 후속 공정인 부선제의 혼합시 원유가 토양으로부터 분리되도록 원유의 점도 등을 약화시킨다. 유기용매인 알콜류는 용제추출법의 원리에 의해 토양으로부터 원유를 일부 용해시켜 토양입자와의 부착강도를 낮추는 역할을 함으로써 교반과정(토양세척과정)을 거치면서 원유는 토양입자로부터 탈락되고 탈락된 원유는 부유선별단계에서 부유 선별된다.

에탄올과 메탄올은 각각 물에 희석(에탄올 1~2 : 물 8~9, 중량기준)되어 사용된다.

용매의 원활한 공급을 위하여 용매 공급조(11)와 별도의 용매 보충조(12)를 함께 운용할 수 있다. 용매 보충조(12)는 용매가 저장되는 탱크이며, 용매 공급조(11)의 수위나 유량 감지를 통해 펌프를 구동하여 일정량의 용매가 용매 공급조(11)에 저장되도록 한다. 물론 용매의 보충은 관리자의 수동 조작에 의해서도 가능하다.

교반조(20)는 혼합조(10)를 통해 오염토양과 용매가 혼합된 1차 혼합물과 물을 혼합하여 오염토양과 용매가 균일하게 혼합되도록 한다.

이와 같은 교반조(20)는 혼합조(10)와 동일한 탱크나 조의 형태가 가능하고, 물의 혼합에 따른 용적으로 이루어지고, 물 공급조(21)로부터 물을 공급받아 혼합1차 혼합물과 균일하게 혼합하며, 모터에 의해 회전하는 하나 이상의 교반기가 적용되는 것이 바람직하다.

교반조(20)에서 혼합된 2차 혼합물(오염토양과 용매 및 물의 혼합물)은 컨베이어 벨트나 공급관이나 포크레인 등을 통해 부유침전조(30)로 이송 공급된다.

물은 오염토양과 용매의 균일한 혼합을 위한 매개물로서 오염토양 100중량부에 대하여 180~220중량부가 혼합되며, 180중량부 미만이 혼합되면 균일한 혼합이 어렵고 220중량부 초과로 혼합되면 과도한 처리량에 의한 처리시설의 대형화와 물 공급 등에 따른 큰 비용이 소요된다.

물 공급조(21)는 용매 공급조(11)와 동일한 구성이 가능하고, 물 탱크(21a), 물 탱크(21a)에 저장된 물을 펌핑 공급하는 물 펌프, 물 탱크(21a)와 혼합조(10)를 연결하는 물 공급관(21b), 물 공급관(21b)을 통해 공급되는 물의 양을 검출하는 물 유량계(21c), 물 공급관(21b)의 개도를 조절하는 물 밸브(21d)로 구성된다. 상기 물 펌프와 물 밸브(21d)는 관리자의 수동 조작에 의해 조작되어 물을 수동으로 혼합하거나 컨트롤러에 의해 자동 제어되어 물을 자동으로 혼합한다. 후자의 자동 제어식의 경우 오염토양에 대한 물의 혼합량이 데이터베이스를 통해 구축되어 있으며, 상기 컨트롤러는 오염토양 처리량의 입력 내지 감지를 통해 물의 혼합을 자동 제어한다.

물의 원활한 공급을 위하여 물 공급조(21)와 함께 물 보충조(22)의 사용이 가능하다. 물 보충조(22)는 용매 보충조(12)와 동일한 방식으로 물을 보충한다.

혼합조(10)와 교반조(20)는 각각 독립된 구조도 가능하지만 하나의 조로 이루어질 수 있고 즉 하나의 조에서 혼합과 교반이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.

부유 침전조(30)는 교반조(20)에서 공급되는 2차 혼합물(오염토양과 용매 및 물의 혼합물)과 기포제 및 포수제의 부선제 혼합을 통해 오염토양에서 원유를 회수하며, 내부에 공간이 형성된 탱크나 조의 형태이고 부선제 공급조(31)로부터 부선제를 공급받는다.

부선제 공급조(31)는 용매 공급조(11) 및 물 공급조(21)와 동일한 구성이 가능하고, 부선제 탱크(31a), 부선제 탱크(31a)에 저장된 부선제를 펌핑 공급하는 부선제 펌프, 부선제 탱크(31a)와 부유 침전조(30)를 연결하는 부선제 공급관(31b), 부선제 공급관(31b)을 통해 공급되는 부선제의 양을 검출하는 부선제 유량계(31c), 부선제 공급관(31b)의 개도를 조절하는 부선제 밸브(31d)로 구성된다. 상기 부선제 펌프와 부선제 밸브(31d)는 관리자의 수동 조작에 의해 조작되어 부선제를 수동으로 혼합하거나 컨트롤러에 의해 자동 제어되어 부선제를 자동으로 혼합한다. 후자의 자동 제어식의 경우 오염토양에 대한 부선제의 혼합량이 데이터베이스를 통해 구축되어 있으며, 상기 컨트롤러는 오염토양 처리량의 입력 내지 감지를 통해 부선제의 혼합을 자동 제어한다.

부선제는 기포제와 포수제로 구분되며 즉 상기 부선제 공급조는 기포제의 공급조와 포수제의 공급조로 구분 가능하고, 물론, 기포제와 포수제를 혼합 사용하는 경우 하나의 공급조로 구성된다.

기포제는 2차 혼합물과 혼합되어 미세한 기포생성을 용이하게 하여 토양입자와 오염물(원유물질)의 분리가 가능하도록 하는 것으로 송진유(자연산 오일류 기포제로서 구입이 가장 용이하고 포수력 또한 있어 적합하며, 일반적으로 많이 사용되는 AF65도 기포력이 좋아 사용해도 무관하다)의 사용이 바람직하며, 오염토양 100중량부에 대하여 0.1~ 0.2중량부가 혼합된다. 기포제의 상기 범위를 벗어나면 기포생성이 미약하여 토양입자와 오염물의 분리가 미비하거나 큰 차이가 없다.

포수제는 오염물 표면에 소수성 막을 형성하여 오염물이 물에 젖지 않고 기포제에 의해 만들어진 기포에 들러붙게 함으로써 토양입자와 분리되도록 하는 것으로 등유(오염물이 비휘발성 원유이므로 이러한 유기성 물질을 소수성화 시키는 포수제로는 등유가 가장 적합함) 가 바람직하다. 포수제의 혼합비율은 오염토양 100중량부에 대해 최소치 0.1 ~ 최대 0.2중량부가 바람직하고, 오염물의 분리를 위한 최적의 비율이다.

부유 침전조(30)를 통해 토양이 침전되고 오염물이 부유함으로써 토양과 오염물이 분리된다.

토양 탈수기(40)는 부유 침전조(30)에서 침전된 토양을 공급받아 탈수함으로써 고형 분리를 통해 토양에 포함되는 용매 내지 원유 성분을 분리하여 고순도의 정화토양을 회수하고 용매를 재사용하도록 하는 효과가 있으며, 공지의 모든 탈수방식이 가능하다.

토양 탈수기(40)를 통해 회수된 정화토양은 다양한 용도(농경지용, 복토용, 산간지 매립용 등)로 재사용 가능하다.

오염물 탈수기(50)는 부유 침전조(30)에서 부유된 오염물을 공급받아 탈수함으로써 고형 분리를 통해 오염광물(용매 내지 원유 성분이 분리된 것)과 용매 내지 원유 성분을 분리하여 폐기물의 양을 줄이고 용매를 재사용하도록 하는 효과가 있고, 공지의 모든 탈수방식이 가능하다.

오염물 탈수기(50)를 통해 회수된 오염광물은 소각 또는 폐기물 처리 시설에 의해 처리된다.

또한, 본 발명은 용매를 회수하여 재사용하기 위한 용매 회수기(60)가 추가로 구성 가능하다.

용매 회수기(60)는 토양 탈수기(40)와 오염물 탈수기(50)를 통해 회수된 액상 물질(용매, 원유 성분)로부터 원유 성분을 제거하여 용매를 회수함으로써 용매의 재사용을 통해 비용을 절감하도록 한다.

용매 회수기(60)는 용매와 원유 성분을 분리하기 위한 증류탑(61), 증류탑(61)에 의해 분리된 용매를 액화하는 냉각기(62)로 구성된다.

증류탑(61)은 토양 탈수기(40)와 오염물 탈수기(50)로부터 액상 물질을 공급받으며 가열을 통해 용매를 기화시킨다.

증류탑(61)을 통해서는 물과 원유 성분이 혼합된 폐수가 배출되고, 이 폐수는 수처리 시스템(63)을 통해 수처리된 후 정화수가 물로서 물 공급조(21) 내지 물 보충조(22)에 급수되어 재사용된다.

냉각기(62)는 증류탑(61)과 관으로 연결되며 증류탑(61)에서 기화된 용매 가스를 액화하여 액상의 용매를 회수한다.

냉각기(62)를 통해 회수된 용매는 용매 공급조(11) 내지 용매 보충조(12)에 공급되어 재사용된다.

용매 회수기(60)는 필요에 따라 선택적으로 사용되며, 용매를 회수하지 않더라도 탈수 시스템(40,50)을 통해 회수되는 물은 수처리 시스템을 통해 정화된 후 재사용될 수 있다.

도 2를 참고하여 본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 방법을 설명한다.

1. 입도 선별.

오염토양의 원유 오염을 정화하기 위해서 2mm 이하 입도의 오염토양을 출발물질로 한다. 이를 위하여 입도 선별기(70)를 통해 2mm 이하 입도의 오염토양을 선별하고, 파분쇄기를 통해 오염토양을 2mm 이하 입도로 구하는 것도 가능하다.

2. 해쇄.

입도 선별된 오염토양을 볼밀(71)에 의해 해쇄한다. 원유로 오염되어 뭉쳐진 오염토양을 해쇄함으로써 정화효율을 높인다.

1. 입도 선별 공정과 2. 해쇄 공정은 필수적으로 거치지 않고 필요에 따라 선택적으로 거치게 된다.

3. 혼합.

전공정을 거친 오염토양을 혼합조(10)에 투입하고 오염토양의 투입량에 대한 적정량의 용매를 투입 혼합한다. 용매는 동일 성질인 원유와 상호 반응하여 원유의 점도 약화 등을 유도하여 원유가 토양으로부터 잘 탈락되도록 한다. 즉, 용매 혼합 공정은 부선제에 의한 부유 침전 공정 이전의 전처리 공정으로서 부선제에 의해 원유 오염물이 토양으로부터 제거되도록 함으로써 부선제만을 사용하는 기술과 달리 원유를 제거할 수 있다.

오염토양과 용매 혼합시간 10~20분, 온도 25~40℃이다.

원유오염토양을 용매와 먼저 혼합하고 교반시켜주므로 오염물질인 원유와 토양입자간의 부착력을 약화시킨다. 그리고 나서 물을 첨가하여 용해도를 낮추고 계면장력을 높인 상태에서 강력 교반하면 토양입자로부터 원유가 탈락 분리되어 수용액상에 존재하게 된다. 따라서 이러한 공정의 순서는 원유의 분리효율을 향상하는 점에서 특징이 있다.

4. 교반.

1차 혼합 공정을 거친 1차 혼합물과 물을 혼합 교반하여 용매와 모든 오염물과 용매의 반응이 가능하고 오염토양이 균일한 분포로 혼합되도록 하며, 1차 혼합물을 교반조(20)로 옮기고 물 공급조(11)로부터 물을 교반조(20)에 급수한다.

교반조건은 교반시간 40초 ~ 80초이며, 온도 25~40℃이다.

5. 분리.

4. 교반 공정을 거친 2차 혼합물은 부유 침전조(30)로 운반된 후 부선제인 기포제와 포수제가 정량 혼합되며, 일정 중량 이상의 토양은 부유 침전조(30)의 바닥으로 침전되고 일정 이하 입도의 오염광물(광물과 원유를 말함)은 부유 침전조(30)에 부유함으로써 토양과 분리되며, 구체적으로 설명하면, 부유 침전조(30)에 2차 혼합물이 투입된 상태에서 기포제 및 포수제는 부유 침전조(30)에 각각 투입되며, 기포제는 거품을 발생하고 포수제는 오염광물에 막을 형성하여 오염광물이 물에 젖지 않고 기포제에 의해 만들어진 거품에 들러붙게 하고, 따라서 포수제와 기포제에 의해 오염광물(원유 덩어리)이 부유하게 되는 것이다. 특히 2차 혼합물은 용매를 통해 원유의 점착 강도가 약화되어 있기 때문에 원유가 토양으로부터 원활하게 분리되어 다량의 오염광물이 분리된다.

포수제와 기포제를 넣고 각각 조건부여시간(conditioning time)을 1분50초 ~ 2분 10초, 온도 25~40℃)

6. 토양 탈수.

부유 침전에 의한 분리 공정을 통해 회수한 토양은 물과 용매 및 액상 오염물이 존재하며, 탈수를 통해 토양을 정화하여 정화 토양을 회수한다. 토양의 탈수는 공지의 모든 탈수방식이 가능하며 일정 함수율(30%~40%, 평균값 35%) 이하로 탈수한다.

토양 탈수를 거친 정화토양은 별도의 운반라인을 통해 저장고로 운반된다.

7. 부유물 탈수.

부유물은 입자상 물질과 액상 물질(물, 용매 등)이 함께 존재하고, 탈수를 통해 폐기물(함수율 15%미만)을 회수한다.

8. 용매 회수.

6. 토양 탈수 공정과 7. 부유물 탈수 공정을 통해 탈수액이 파생된다.

탈수액에는 용매와 오염수가 혼합되어 있으며, 상기 용매를 재사용하도록 다음과 같이 용매를 회수한다.

용매의 회수는 용매와 오염수의 특성을 통해 이루어지며, 용매의 기화(에탈올의 경우 끓는점 78℃ 이상) 및 액화 온도(-114℃ 이하)를 이용한다.

<실시예>

본 발명에 의한 원유오염 토양 정화 시설과 방법에 의한 실시예는 다음과 같다.

1. 오염토양 준비.

2mm 입도 이하의 오염토양(오염농도 39200mg/kg)을 준비하였다.

2. 용매 혼합.

제1용매(에탄올 2 : 물 8의 중량비율로 희석), 제2용매(메탄올 1 : 물 9의 중량비율로 희석), 제3용매(메탄올 2 : 물 8의 중량비율로 희석)을 각각 준비하였다.

3가지 시료의 오염토양을 준비하였고, 각각의 오염토양 30g 에 대하여 제1 내지 제3용매를 7g의 비율로 하여 오염토양에 혼합(혼합시간 10분, 온도40℃)하였다.

3. 교반.

전 공정을 거친 1차 혼합물에 물 63g(오염토양 30g 기준)을 혼합한 후 교반(교반시간 1분, 온도 40℃)하였다.

4. 부유 침전에 의한 분리.

전 공정을 거친 2차 혼합물에 기포제와 포수제를 각각 첨가한 후 부유 침전(포수제와 기포제 각각 2분, 부유시간 10분, 온도 40℃)을 하여 토양과 부유물을 분리하였다.

5. 토양 탈수.

토양을 탈수하여 정화토양을 회수하였다.

정화 토양의 양은 중량기준으로 80~85%정도 였으며(24~25.5g), 오염농도는 4650~8600mg/kg 인 것으로 확인되었다.

6. 부유물 탈수.

부유물을 탈수하여 함수율 15%미만의 폐기물을 회수하였으며, 폐기물의 회수량은 15~20%정도 였으며(4.5~6g), 오염농도는 91850~123724 mg/kg 인 것으로 확인되었다.

7. 용매 회수.

5와 6의 공정을 통해 발생되는 탈수액을 증류(증류 조건은 780℃ 이상, 5~20분이며, 이 증류 조건은 변경될 수 있다)시킨 후 액화(냉각 조건은 -114℃ 이하, 5~20분이며, 이 냉각 조건은 변경될 수 있다)시켜 액상의 용매를 회수하였다. 본 공정을 통해 용매(투입 대비 30%이상)를 회수하였다.

또한, 증류공정을 통해 용매가 기화됨으로써 오염수만 남게 되므로 오염수(94~97%)를 회수하였고, 오염수를 수처리하여 정화수를 회수하였다.

10 : 혼합조, 11 : 용매 공급조
12 : 용매 보충조, 20 : 교반조
21 : 물 공급조, 22 : 물 보충조
30 : 부유 침전조, 40 : 토양 탈수기
50 : 오염물 탈수기,
70 : 입도선별기, 71 : 볼밀

Claims (7)

1. 2mm 이하의 원유 오염 토양을 선별하는 입도 선별기와;
   상기 입도 선별기를 통과한 2mm 이하 입도의 원유 오염 토양을 고르게 분산시키는 분산기와;
   상기 분산기를 통해 공급되는 원유 오염 토양에 에탄올과 메탄올을 포함하는 군 중 선택된 하나 이상의 원유추출용 용매 및 물을 사용하여 상기 원유추출용 용매에 의해 상기 원유오염 토양에 혼합된 원유의 분리를 유도하는 것으로, 상기 원유 오염토양 100중량부에 대하여 원유추출용 용매 15~30중량부를 혼합하는 혼합조 및 상기 혼합조에 의한 1차 혼합물과 물을 혼합하되, 상기 원유오염 토양 100중량부에 대하여 물 180~220중량부를 혼합하여 교반하는 교반조로 이루어지는 혼합수단과;
   상기 혼합수단을 통과한 혼합물에, 상기 원유오염토양 100중량부에 대하여 기포제 0.1~0.2중량부와 포수제 0.1~0.2 중량부를 각각 첨가하여 원유 오염물과 토양으로 선별하는 부유 침전조와;
   상기 부유 침전조에서 침전을 통해 회수한 토양을 탈수하는 토양 탈수기와;
   상기 부유 침전조에서 부유를 통해 회수한 부유물을 탈수하는 오염물 탈수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원유오염 토양 정화 시설.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 토양 탈수기와 오염물 탈수기를 통해 탈수된 탈수액을 용매와 오염수로 분리 회수하여 회수된 용매를 상기 혼합수단에 공급하여 재사용하도록 하는 용매 회수기를 포함하고, 상기 용매 회수기는, 탈수액에 포함된 용매의 증류를 통해 탈수액을 용매와 오염수로 분리 회수하는 증류탑, 상기 증류탑을 통해 기화된 용매를 냉각에 의해 액화하여 액상의 용매로 회수한 후 재공급하는 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원유오염 토양 정화 시설.
3. 삭제
4. 삭제
5. 원유 오염 토양을 2mm 이하로 입도 선별한 후 2mm 이하 입도의 원유 오염 토양을 고르게 분산시키고, 분산된 원유 오염 토양에 에탄올과 메탄올을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나의 원유추출용 용매와 물을 사용하여 상기 원유추출 용매에 의해 원유오염 토양에 포함된 원유의 분리를 유도하는 제1단계와;
   상기 제1단계를 거친 혼합물에 부선제로서 기포제와 포수제를 혼합하여 토양을 침전시키는 한편 원유오염 광물을 부유시켜 분리하는 제2단계와;
   상기 제2단계를 통해 회수한 토양을 탈수하여 정화토양과 탈수액을 회수하는 한편, 상기 원유오염 광물을 탈수하여 입자상의 폐기물과 탈수액을 회수하는 제3단계를 포함하고,
   상기 제1단계는 상기 원유오염 토양 100중량부에 대하여 상기 원유추출용 용매 15~30중량부를 25~40℃의 온도에서 10~20분간 혼합한 후 상기 원유오염 토양 100중량부에 대하여 180~220중량부의 물을 첨가하고 25~40℃의 온도에서 40초~80초간 교반하여 상기 원유추출용 용매가 반응하도록 하며, 상기 제2단계는 상기 원유오염 토양 100중량부에 대하여 상기 기포제 0.1~0.2중량부와 포수제 0.1~0.2 중량부를 각각 넣고 25~40℃의 온도에서 1분 50초~2분 10초간 혼합하여 원유오염 광물을 부유 선별하는 것을 특징으로 하는 원유오염 토양 정화 방법.
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서, 상기 제3단계를 통해 회수한 각각의 탈수액을 용매와 폐수로 분리하여 상기 원유추출용 용매를 상기 제1단계에서 사용되는 원유추출용 용매로 공급하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원유오염 토양 정화 방법.

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