KR101746490B1 - 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치 및 전처리방법 - Google Patents

아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치 및 전처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전처리장치 및 전처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유(heavy oil) 성분을 1차로 제거하고 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 전처리장치와 전처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치는 공정수가 저장된 공정수저장조와, 공정수저장조에서 배출되는 공정수를 가열하는 가열기와, 원유 오염토의 중유(heavy oil) 성분을 용출시키기 위한 용매가 저장된 용매저장조와, 가열기를 통과한 공정수 및 상기 용매저장조에 저장된 용매 및 원유 오염토가 투입되어 혼합되는 교반기와, 교반기 내에서 교반된 후 일정시간 동안 정치되어 상기 교반기의 하부에 모인 세척토가 투입되며, 상기 세척토를 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별하는 선별기와, 선별기에서 선별된 상기 조립토가 저장되는 조립토저장조와, 선별기에서 선별된 미립토가 저장되는 미립토저장조와, 미립토저장조에 저장된 미립토가 이송펌프에 의해 이송되어 내부로 투입되며, 상기 미립토로부터 여액을 분리하는 여과기를 구비한다.

Description

아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치 및 전처리방법{Pretreatment equipment and method for remedying soil contaminated by crude oil with subcritical water}
본 발명은 전처리장치 및 전처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유(heavy oil) 성분을 1차로 제거하고 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 전처리장치와 전처리방법에 관한 것이다.
지구상 원유의 생산은 중동, 러시아, 북미, 중국, 인도네시아 등 다양한 지역에서 매장되어 있지만, 그중 중동지역이 가장 활발히 생산되고 있다. 중동 및 원유 산유지역은 유정 개발 과정 및 이송중에 원유의 유출사고가 빈번히 발생되고 있으며, 특히 중동지역은 전쟁으로 인한 피해 및 유출된 원유로 오랜 시간 사막기후에 노출되어 풍화되었다. 이렇게 원유에 의해 오염된 토양이 수 십년간 방치되는 경우, 원유에 함유된 탄소수가 비교적 낮은 경유(light oil) 성분은 모두 휘발되고, 탄소수가 많거나 난분해성 중유(heavy oil) 성분만 잔존하게 된다.
특히 오랜 시간 동안 풍화되거나, 고농도 원유오염 토양을 정화하는 주된 기술에는 토양 세척법(Soil washing), 열탈착법(Thermal desorption), 바이오 레미디에이션(Bio remedation) 등의 기술들이 제안되고 있다.
상기 기술들을 구체적으로 살펴보면, 토양 세척법(Soil washing)은 물 또는 계면활성제(surfactant)를 이용하여 오염물질을 토양의 표면으로부터 분리시키는 기술이다. 이러한 토양 세척법은 고농도 원유로 오염된 토양을 처리하는 경우에는 계면활성제의 소모량과 세척시간이 길어져서 경제성이 떨어지는 문제점이 있으며, 물이 원유와 접촉할 경우, 타르 볼(Tar Ball)이 생성되어 타르 볼에 의해 스크린이 막히는 현상 내지는 계면활성제의 접촉면적이 줄어들어 처리 효과가 급격히 줄어드는 현상을 보인다는 문제점이 있다. 또한 실트질(0.02mm이하) 등 미세토 함량이 많을 경우 처리효율이 현격이 떨어지는 제약요건이 있다.
열탈착법(Thermal desorption)은 오염된 토양에 열을 직접 또는 간접적으로 가하여 유류 오염물을 휘발시킨 뒤, 휘발된 오염물을 연소실(burner)에서 태우는 공정에 의해 토양을 정화하는 기술이다. 휘발된 오염물을 연소실에서 태울 때, 분진이 발생하는데, 발생된 분진은 백필터(bag filter)로 걸러서 오염물질을 최소화 시킨 후에 대기로 배출하게 된다. 이러한 열탈착법은 오염된 토양으로부터 휘발된 오염물을 소각할 때, 오염물의 탄소수(carbon number)에 비례하여 산소량이 필요하다. 토양을 오염시킨 원인 물질이 탄소수가 비교적 낮은 경유(light oil)인 경우에는 열탈착법에 의해 정화하는 경우 문제될 것이 없으나, 탄소수가 비교적 높은 중유 등에 의해 토양이 오염되는 경우, 이러한 오염 물질을 소각하는 데 필요한 산소량 또한 매우 커지고, 백필터도 이에 비례하여 늘어나야 하므로, 후처리 시설이 매우 과다해져 버린다는 문제점이 있다.
바이오 레미디에이션(Bio remedation)은 미생물을 이용하는 정화기술로서, US EPA에 따르면 일반적으로 TPH 5,000mg/kg까지만 처리가 가능하며, 고농도 원유로 오염된 토양의 경우 TPH가 50,000mg/kg을 훨씬 초과하는 경우가 일반적이므로, 미생물에 의한 처리로는 한계가 있다는 문제점이 있다.
상술한 공법의 한계를 고려하여, 고농도로 오염된 원유 오염토를 효과적으로 정화하는 방법으로, 용매추출법(Solvent extraction), 토양세척법(Soil washing), 아임계수 추출법(Subcritical water extraction) 등이 알려져 있다.
특히, 아임계수 추출법은 일정 압력을 유지하는 조건에서 물을 고온으로 상승시켜 유전상수 및 극성이 감소된 아임계수를 이용하여 토양 내 오염물질들을 효과적으로 추출할 수 있는 방법이다.
이상적인 녹색용매(ideal low-cost "green" solvent)로 불리우는 아임계수(subcritical water)는 넓은 범위의 온도와 압력을 가지고 있으며, 이들 조건에서 물의 특성은 다양하게 변화한다. 예를 들어, 물의 극성, 점성, 표면장력 등의 특성을 급격히 변화시킬 수 있다. 이들 다양한 특성을 이용하여 환경 친화적으로 토양으로부터 오염물질의 추출 제거효과를 가져올 수 있는 큰 장점이 있다.
아임계수(subcritical water)란 온도 100 ~ 374℃, 압력 4 ~ 400bar 범위의 물이다. 또한, 아임계수의 온도에 따른 유전상수(ε)는 2 ~ 50 범위 이내로 메탄올(ε= 32)및 에탄올(ε= 24) 등 유기용매와 비슷하기 때문에 아임계수와 비슷한 용해특성을 갖는다. 상온 상압상태 물의 유전상수는 ε= 79로 이 상태에서 물에 용해되지 않는 물질도 아임계 상태에서 용해, 추출될 수 있다.
아임계수를 이용하여 고농도 원유오염토양을 정화하기 위한 종래의 기술로 대한민국 등록특허 제 10-1578058호에 아임계수를 이용한 오염토양 정화장치가 개시되어 있다.
아임계수를 이용하여 원유오염 토양을 정화하는 방법에 많은 장점은 있으나 원유오염 토양에 함유된 원유의 화학적 특성(점성 및 파라핀계 함유)이 산지별로 다르고 토양의 물리적 형태(고상 및 액상)가 다양하다는 점과, 토양의 입자가 불균질하기 때문에 아임계수에 의한 원유오염 토양의 정화시 정화효과를 높이는 데 한계가 있다.
따라서 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유(heavy oil) 성분을 1차로 제거하고 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 전처리공정의 개발이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-1578058호: 아임계수를 이용한 오염토양 정화장치
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 아임계수에 의한 원유오염 토양의 정화시 정화효과를 높일 수 있도록 정화처리 전에 미리 원유오염 토양을 전처리하기 위한 장치와 방법을 제공하고자 한다.
이에 따라 본 발명은 원유로 오염된 토양 내의 중유(heavy oil) 성분에 점성물질을 포함한 불순물을 1차로 제거하고, 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 전처리장치와 전처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치는 공정수가 저장된 공정수저장조와; 상기 공정수저장조에서 배출되는 공정수를 가열하는 가열기와; 원유 오염토의 중유 성분을 용출시키기 위한 용매가 저장된 용매저장조와; 상기 가열기를 통과한 공정수 및 상기 용매저장조에 저장된 용매 및 원유 오염토가 투입되어 혼합되는 교반기와; 상기 교반기 내에서 교반된 후 일정시간 동안 정치되어 상기 교반기의 하부에 모인 세척토가 투입되며, 상기 세척토를 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별하는 선별기와; 상기 선별기에서 선별된 상기 조립토가 저장되는 조립토저장조와; 상기 선별기에서 선별된 미립토가 저장되는 미립토저장조와; 상기 미립토저장조에 저장된 미립토가 이송펌프에 의해 이송되어 내부로 투입되며, 상기 미립토로부터 여액을 분리하는 여과기;를 구비한다.
상기 여과기에서 분리된 여액 및 상기 교반기에서 고액분리되어 배출되는 상등액을 상기 공정수 및 상기 용매로 재활용하기 위해 상기 여액과 상기 상등액을 처리하는 재활용처리수단;을 더 구비한다.
상기 재활용처리수단은 상기 교반기에서 배출되는 상등액이 저장되는 상등액회수조와, 상기 상등액회수조에 저장된 상등액 및 상기 여과기에서 분리된 여액이 투입되어 비중 차에 의하여 용매와 물이 분리되는 유수분리기와, 상기 유수분리기에서 분리된 용매가 저장되는 분리용매저장조와, 상기 분리용매저장조와 상기 용매저장조를 연결하는 용매공급라인과, 상기 유수분리기에서 분리된 물이 상기 공정수저장조로 공급될 수 있도록 상기 유수분리기와 상기 공정수저장조를 연결하는 물배출라인과, 상기 유수분리기의 하층에서 분리된 미립토는 상기 여과기로 공급하고 상기 여과기에서 발생된 여액은 상기 유수분리기로 공급하는 순환공급부를 구비한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리방법은 공정수저장조에 저장된 공정수를 가열기로 이송하여 60 내지 90℃로 가열하는 가열단계와; 원유 오염토 및 용매 및 상기 가열단계에서 가열된 공정수를 1:0.1~0.5:1~2의 중량비로 교반기에 투입하는 투입단계와; 상기 교반기를 30 내지 60분 동안 교반시켜 상기 원유 오염토에 함유된 중유 성분을 용출시키는 교반단계와; 상기 교반기 내에서 혼합물을 일정시간 동안 정치시켜 상등액과 세척토로 고액분리하는 고액분리단계와; 상기 고액분리단계에서 분리된 세척토를 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별하는 선별단계와; 상기 선별단계에서 선별된 미립토를 여과기에 투입하여 상기 미립토로부터 여액을 분리하는 여과단계;를 포함한다.
상기 여과단계에서 분리된 여액 및 상기 고액분리단계에서 분리된 상등액을 유수분리하여 상기 교반기로 투입되는 상기 공정수 및 상기 용매로 재활용하기 위한 재활용단계;를 더 포함한다.
상기 재활용단계는 상기 고액분리단계에서 분리된 상등액과 상기 여과단계에서 분리된 여액을 유수분리기에 투입하여 유수분리하는 유수분리단계와, 상기 유수분리단계에서 분리된 용매를 상기 교반기로 공급하는 분리용매공급단계와, 상기 유수분리단계에서 분리된 물을 상기 공정수저장조로 공급하는 물공급단계와, 상기 유수분리단계에서 분리된 미립토를 상기 여과기로 투입하는 미립토재공급단계를 포함한다.
상기 고액분리단계에서 분리된 상기 상등액만 상기 교반기에서 배출시킨 다음 상기 교반기에 남아있는 세척토에 상기 공정수 및 상기 용매를 재투입한 후 교반 및 고액분리를 추가적으로 더 수행한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양을 전처리함으로써 오염된 토양의 점성 및 고분자 물질을 1차로 제거하고 토양 입자를 2mm ~ 0.075mm 및 75mm 미만으로 각각 분리하여 물리화학적으로 균질화된 토양을 제공할 수 있으므로 아임계수에 의한 원유오염 토양의 정화시 정화효과를 높일 수 있다.
또한, 전처리과정에서 사용되는 용매 및 공정수를 회수하여 재이용함으로써 폐수의 발생을 줄이고 전처리비용을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 전처리장치를 나타낸 블록도이고,
도 2는 도 1의 전처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 3은 도 2에 적용된 교반기를 개략적으로 나타낸 그림이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치 및 전처리방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 전처리장치 및 전처리방법은 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유(heavy oil) 성분을 감소시키고 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 전처리장치는 공정수가 저장된 공정수저장조(10)와, 공정수저장조(10)에서 배출되는 공정수를 가열하는 가열기(15)와, 원유 오염토의 중유(heavy oil) 성분을 용출시키기 위한 용매가 저장된 용매저장조(70)와, 공정수 및 용매 및 원유 오염토가 투입되어 혼합되는 교반기(20)와, 고액분리된 세척토를 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별하는 선별기(30)와, 선별기에서 선별된 조립토가 저장되는 조립토저장조(37)와, 선별기(30)에서 선별된 미립토가 저장되는 미립토저장조(40)와, 미립토로부터 여액을 분리하는 여과기(50)를 구비한다.
공정수저장조(10)에는 공정수가 저장된다. 공정수로 통상적인 공업용수나 지하수 또는 수돗물을 이용할 수 있다.
공정수저장조(10)는 교반기(20)와 공정수공급라인(11)으로 연결된다.
공정수공급라인(10)에는 가열기(15)가 설치된다. 가열기(15)는 공정수를 일정온도로 가열하여 중유(heavy oil) 성분의 용출효과를 높인다. 가열기(15)는 공정수를 60 내지 90℃로 가열한다. 가열기(15)로 전기히터를 이용할 수 있다.
공정수저장조(10)와 가열기(15) 사이의 공정수공급라인(11)에는 공정수공급펌프(13)가 설치된다.
용매저장조(70)에는 용매가 저장된다. 용매저장조(70)에 저장된 용매는 원유 오염토의 중유 성분을 용출시키기 위한 것이다. 이러한 용매로서 케로젠(kerosene) 또는 톨루엔(toluene) 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다.
용매저장조(70)에서 교반기(20)로 용매가 공급될 수 있도록 용매공급라인(71)이 설치된다. 용매공급라인(71)은 공정수공급라인(11)과 연결된다. 그리고 이와 달리 용매공급라인(71)은 교반기(20)에 직접 연결될 수 있음은 물론이다. 용매공급라인(71)에는 용매공급펌프(71)가 설치된다. 용매공급라인(70)은 후술할 분리용매저장조(75)와 연결될 수 있다.
가열기(15)를 통과한 공정수 및 용매저장조(70)에 저장된 용매 및 원유 오염토는 교반기(20)에 투입되어 혼합된다.
교반기(20)로 도시된 드럼식 교반기를 이용할 수 있다. 이러한 교반기(20)는 회전하는 드럼(21)이 설치된다. 드럼(21)의 내부로 투입된 공정수, 용매, 원유오염토는 드럼(21)이 회전되면서 교반된다. 드럼(21)의 일측에는 고액분리된 상등액이 외부로 배출될 수 있도록 상등액 배출관(29)이 설치된다. 그리고 드럼(21)의 내측 하부에는 고액분리되어 드럼(21)의 하부에 모인 세척토를 외부로 배출시키는 세척토배출기(27)가 설치된다. 세척토배출기는 흡입식 또는 스크류식 등 다양한 공지의 배출방법을 이용하여 세척토를 배출시킨다.
교반기(20)의 일측에는 원유 오염토를 드럼(21)의 내부로 투입하기 위한 투입기(22)가 설치될 수 있다. 투입기(22)는 하우징(24) 내부에 회전하는 이송스크류가 설치되고, 하우징(24)의 일측 상부에 호퍼(23)가 마련된다. 하우징(24)의 타측은 드럼(21)의 내부로 연장된다. 하우징(24)의 타측에 배출구가 형성된다. 따라서 호퍼(23)의 내부로 투입된 원유 오염토는 이송스크류에 의해 하우징(24)의 일측에서 타측으로 이동하여 드럼(21)의 내부로 투입된다.
교반기(20)의 타측에는 용매와 공정수가 투입될 수 있도록 유입관(25)이 마련된다. 유입관(25)에 공정수공급라인(11)이 연결된다. 도시된 바와 달리 유입관(25)에 용매공급라인(71)이 직접 연결될 수 있음은 물론이다.
상술한 교반기(20)는 내부로 투입된 원유오염토, 용매, 물이 혼합하여 원유오염토에 함유된 중유 성분을 용매에 용출시킨다. 교반기(20)에서 혼합 후 일정시간 동안 혼합물을 정치하면 교반기(20) 내에서 고액분리가 된다. 따라서 드럼(21)의 내측 하부에는 비중이 큰 세척토가 침강되어 쌓이고, 세척토의 상부에 상등액이 위치한다. 여기서 세척토는 중유 성분이 용매에 용출되어 중유 성분이 제거 또는 감소된 토양을 의미한다.
교반기(20)에서 고액분리된 세척토를 입자의 크기에 따라 선별하기 위해 선별기(30)가 설치된다.
선별기(30)는 세척토를 입자가 큰 조립토와 입자가 작은 미립토로 선별할 수 있다. 가령, 75㎛ 이상의 입자를 갖는 조립토와 75㎛ 미만의 입자를 갖는 미립토로 선별할 수 있다. 조립토는 입자가 75~2000㎛일 수 있다. 그리고 미립토는 입자가 0.01~74㎛일 수 있다.
세척토를 입자가 큰 조립토와 입자가 작은 미립토로 선별할 수 있는 것이라면 공지된 다양한 종류의 선별기를 이용할 수 있다. 선별기의 예로 진동선별기, 하이드로 사이클론, 네트필터형 분리기 등을 이용할 수 있다. 도시된 예는 선별기(30)로 네트형 필터가 장착된 분리기의 모습을 나타내고 있다. 이러한 분리기는 내부에 메쉬망 구조의 네트형 필터가 무한궤도를 이루면서 회전하는 구조이다. 필터의 눈의 크기는 75㎛일 수 있다.
선별기(30)에서 선별된 조립토는 조립토저장조(37)에 저장된다. 그리고 선별기(30)에서 선별된 미립토는 미립토저장조(40)에 저장된다. 그리고 선별기에서 조립토의 선별시 조립토에 함유된 용매와 물이 분리되어 배출될 수 있다. 따라서 선별기(30)에서 배출되는 용매와 물은 후술할 미립토공급라인(41)으로 공급하기 위해 선별기(30)와 미립토공급라인(41)을 연결하는 선별기배출라인(35)이 설치될 수 있다.
미립토저장조(40)에 저장된 미립토에는 용매와 물이 잔류하므로 이를 제거하기 위해 여과기(50)로 이송하여 여과한다.
미립토저장조(40)와 여과기(50)는 미립토공급라인(41)으로 연결되고, 미립토공급라인(41)에는 미립토를 여과기(55)로 이송하기 위한 이송펌프(43)가 설치된다.
여과기(50)로 고액분리가 가능한 공지의 다양한 여과기를 이용할 수 있다. 도시된 예에서 바스켓 필터(55)가 장착된 여과기(50)를 사용한다. 미립토공급라인(41)을 통해 미립토가 바스켓 필터(55)의 내부로 투입되고, 미립토가 투입되면 고액분리가 되어 바스켓필터의 내부에는 미립토가 남는다. 그리고 바스켓 필터(55)를 통과한 여액은 여과기(50)의 바닥에 고인다.
바스켓 필터(55)의 내부에 남아있는 미립토와, 조립토저장조(37)에 저장된 조립토는 아임계수 정화처리시설로 이송되어 아임계수에 의해 최종적으로 정화처리된다.
이와 같이 본 발명은 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유 성분을 제거 또는 감소시킴과 동시에 토양을 입자별로 균질화시키므로 아임계수에 의한 정화처리시 정화효과를 크게 높일 수 있다.
한편, 본 발명은 여과기(50)에서 분리된 여액 및 교반기(20)에서 고액분리되어 배출되는 상등액을 공정수 및 용매로 재활용하기 위해 여액과 상등액을 처리하는 재활용처리수단을 구비하는 것이 바람직하다.
재활용처리수단은 여액과 상등액을 한데 혼합하여 유수분리하여 용매와 물로 분리한다.
도시된 재활용처리수단은 교반기(20)에서 배출되는 상등액이 저장되는 상등액회수조(80)와, 상등액회수조(80)에 저장된 상등액 및 여과기(50)에서 분리된 여액이 투입되어 비중 차에 의하여 용매와 물이 분리되는 유수분리기(60)와, 유수분리기(60)에서 분리된 용매가 저장되는 분리용매저장조(75)와, 분리용매저장조(75)와 용매저장조(70)를 연결하는 용매공급라인(71)과, 유수분리기(60)에서 분리된 물이 공정수저장조(10)로 공급될 수 있도록 유수분리기(60)와 공정수저장조(10)를 연결하는 물배출라인(65)과, 유수분리기(65)의 하층에서 분리된 미립토는 여과기(50)로 공급하고 여과기(50)에서 발생된 여액은 유수분리기(60)로 공급하는 순환공급부를 구비한다.
상등액회수조(80)는 교반기(20)의 상등액배출관(29)과 연결되어 교반기(20)로부터 배출되는 상등액이 상등액회수조(80) 내부로 유입된다.
상등액회수조(80)에 유입된 상등액은 유수분리기(60)에서 액액분리된다. 유수분리기(60)는 상등액회수조(80)와 상등액공급라인(81)으로 연결된다. 상등액공급라인(81)에는 상등액을 유수분리기(60)로 이송시키기 위한 이송펌프(83)가 설치된다.
유수분리기(60)로 상등액이 유입됨과 동시에 여과기(50)에서 분리된 여액도 함께 유수분리기(60)로 유입된다. 여과기(50)에서 분리된 여액은 순환공급부를 통해 유수분리기(60)로 유입된다. 순환공급부는 후술한다.
유수분리기(60)는 분리조가 다단으로 연결된 구조일 수 있다. 유수분리기(60)로 유입된 여액과 상등액은 비중 차에 의하여 중유성분이 용출된 용매와 물이 분리된다. 이와 함께 여액과 상등액에 소량 함유된 미세한 입자의 미립토가 분리된다. 따라서 유수분리기의 하층부에는 미립토가 위치하고, 중층에는 물, 상층에는 중유성분이 용출된 용매가 위치한다.
유수분리기(60)에서 분리된 용매는 용매배출라인(61)을 통해 분리용매저장조(75)로 이송되어 저장된다. 분리용매저장조(75)에 저장된 용매는 용매공급라인(71)으로 유입된다. 그리고 이와 달리 분리용매저장조(75)에 저장된 용매는 용매저장조(70)로 유입될 수 있음은 물론이다.
유수분리기(60)에서 분리된 물은 물배출라인(65)을 통해 공정수저장조(10)로 이송되어 저장된다.
그리고 유수분리기(60)에서 분리된 미립토는 여과기(50)로 이송되고, 여과기(50)에서 여과되어 발생된 여액은 유수분리기(60)로 이송되는 순환구조를 갖는다. 미립토와 여액의 순환은 순환공급부에 의해 이루어진다.
순환공급부는 여과기(50)와 상등액공급라인(81)를 연결하는 제 1순환라인(51)과, 제 1순환라인(51)에 설치되어 여과기(50)에서 여과된 여액을 유수분리기(60)로 이송시키는 제 1순환펌프(53)와, 유수분리기(60)와 여과기(50)를 연결하는 제 2순환라인(57)과, 제 2순환라인(57)에 설치되어 유수분리기에서 발생된 미립토를 여과기(50)의 바스켓필터(55)의 내부로 이송시키는 제 2순환펌프(미도시)로 이루어진다.
상술한 재활용처리수단에 의해 전처리공정에서 사용된 용매 및 공정수를 회수하여 재이용함으로써 폐수의 발생을 줄이고 전처리비용을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 상술한 전처리장치를 이용한 전처리방법에 대하여 설명한다.
먼저, 공정수저장조(10)에 저장된 공정수를 가열기(15)로 이송하여 공정수를 가열시킨다. 공정수는 60 내지 90℃로 가열될 수 있다.
그리고 원유 오염토 및 용매 및 가열된 공정수를 교반기(20)에 투입한다. 교반기(20)에 투입되는 원유 오염토 및 용매 및 가열된 공정수는 1: 0.1~0.5:1~2의 중량비가 적절하다.
교반기(20)에 원유 오염토 및 용매 및 가열된 공정수가 투입되면 원유 오염토에 함유된 중유 성분을 용출시키기 위해 드럼(21)을 회전시켜 교반한다. 교반시간은 30 내지 60분이 적절하다.
다음으로, 원유 오염토 및 용매 및 공정수의 혼합물을 고액분리한다. 고액분리를 위해 교반기(20) 내의 혼합물을 별도의 고액분리기로 이송시켜 고액분리할 수 있음은 물론이다.
도시된 예에서는 고액분리를 교반기(20)에서 수행된다. 교반 후 드럼의 회전을 중단시킨 다음 일정시간 동안 혼합물을 정치시켜 상등액과 세척토로 고액분리한다. 정치시간은 10 내지 20분일 수 있다.
교반기(20)에서 고액분리된 세척토는 선별기(30)로 이송시킨 다음 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별한다.
선별된 75㎛ 이상의 조립토는 조립토저장조(37)에 저장하였다가 아임계수에 의한 정화처리시설로 이동시킨다.
그리고 75㎛ 미만의 미립토 중에 잔류하는 용매와 물을 제거하기 위해 선별기(30)에서 선별된 미립토를 여과기(50)로 투입한다. 여과기(50)에서 미립토 입자는 바스켓필터(55)의 내부에 남아있고 여액은 여과기(50)의 바닥에 모인다.
여과기(50)에서 분리된 미립토는 아임계수에 의한 정화처리시설로 이동시킨다.
그리고 여과기 분리된 여액 및 교반기에서 분리된 상등액을 유수분리하여 공정수 및 상기 용매로 재활용하기 위한 재활용단계를 수행한다.
재활용단계는 교반기(20)에서 분리된 상등액과 여과기(50)에서 분리된 여액을 유수분리기(60)에 투입하여 유수분리하는 유수분리단계와, 유수분리단계에서 분리된 용매를 교반기(20)로 공급하는 분리용매공급단계와, 유수분리단계에서 분리된 물을 공정수저장조(10)로 공급하는 물공급단계와, 유수분리단계에서 분리된 미립토를 여과기(50)로 투입하는 미립토재공급단계로 이루어진다.
유수분리단계에서 분리된 용매는 분리용매저장조(75)에 저장된 후 용매저장조(70)에 저장된 용매와 함께 또는 단독으로 교반기(20)로 공급된다. 그리고 유수분리단계에서 분리된 물은 공정수저장조(10)로 공급되어 저장되어 있다가 가열기(15)를 통과하여 가열된 상태로 교반기(20)로 공급된다. 그리고 유수분리단계에서 분리된 미립토는 여과기(50)로 투입되어 여과처리되고, 이때 발생된 여액은 다시 유수분리기(60)로 공급된다.
한편, 본 발명은 교반기(20)에서 교반과 고액분리가 진행된 후 상등액만 배출하고 세척토는 교반기에 그대로 둔 상태에서 다시 공정수와 용매를 재투입하여 교반과 고액분리를 추가적으로 더 수행할 수 있다. 이 경우 교반과 고액분리는 1 내지 3회가 더 추가될 수 있다. 이는 교반기에 투입되는 원유오염토의 오염정도가 심할 경우 교반과 고액분리를 여러 번 반복하여 중유 성분의 제거율을 높이기 위함이다.
교반과 고액분리가 추가적으로 수행되는 경우 교반에 필요한 공정수와 용매는 재활용처리수단에 의해 유수분리기에서 분리된 용매와 물이 재활용된다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 공정수저장조 15: 가열기
20: 교반기 30: 선별기
40: 미립토저장조 50: 여과기
60: 유수분리기 70: 용매저장조
75: 분리용매저장조

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유(heavy oil) 성분을 감소시키고 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 전처리장치에 있어서,
    공정수가 저장된 공정수저장조와;
    상기 공정수저장조에서 배출되는 공정수를 가열하는 가열기와;
    원유 오염토의 중유 성분을 용출시키기 위한 용매가 저장된 용매저장조와;
    상기 가열기를 통과한 공정수 및 상기 용매저장조에 저장된 용매 및 원유 오염토가 투입되어 혼합되는 교반기와;
    상기 교반기 내에서 교반된 후 일정시간 동안 정치되어 상기 교반기의 하부에 모인 세척토가 투입되며, 상기 세척토를 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별하는 선별기와;
    상기 선별기에서 선별된 상기 조립토가 저장되는 조립토저장조와;
    상기 선별기에서 선별된 미립토가 저장되는 미립토저장조와;
    상기 미립토저장조에 저장된 미립토가 이송펌프에 의해 이송되어 내부로 투입되며, 상기 미립토로부터 여액을 분리하는 여과기;를 구비하고,
    상기 여과기에서 분리된 여액 및 상기 교반기에서 고액분리되어 배출되는 상등액을 상기 공정수 및 상기 용매로 재활용하기 위해 상기 여액과 상기 상등액을 처리하는 재활용처리수단;을 더 구비하며,
    상기 재활용처리수단은 상기 교반기에서 배출되는 상등액이 저장되는 상등액회수조와, 상기 상등액회수조에 저장된 상등액 및 상기 여과기에서 분리된 여액이 투입되어 비중 차에 의하여 용매와 물이 분리되는 유수분리기와, 상기 유수분리기에서 분리된 용매가 저장되는 분리용매저장조와, 상기 분리용매저장조와 상기 용매저장조를 연결하는 용매공급라인과, 상기 유수분리기에서 분리된 물이 상기 공정수저장조로 공급될 수 있도록 상기 유수분리기와 상기 공정수저장조를 연결하는 물배출라인과, 상기 유수분리기의 하층에서 분리된 미립토는 상기 여과기로 공급하고 상기 여과기에서 발생된 여액은 상기 유수분리기로 공급하는 순환공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 아임계수를 이용하여 원유로 오염된 토양을 정화처리하기 전에 토양 내의 중유(heavy oil) 성분을 감소시키고 토양을 입자별로 균질화시키기 위한 전처리방법에 있어서,
    공정수저장조에 저장된 공정수를 가열기로 이송하여 60 내지 90℃로 가열하는 가열단계와;
    원유 오염토 및 용매 및 상기 가열단계에서 가열된 공정수를 1: 0.1~0.5:1~2의 중량비로 교반기에 투입하는 투입단계와;
    상기 교반기를 30 내지 60분 동안 교반시켜 상기 원유 오염토에 함유된 중유 성분을 용출시키는 교반단계와;
    상기 교반기 내에서 혼합물을 일정시간 동안 정치시켜 상등액과 세척토로 고액분리하는 고액분리단계와;
    상기 고액분리단계에서 분리된 세척토를 입자의 크기에 따라 조립토와 미립토로 선별하는 선별단계와;
    상기 선별단계에서 선별된 미립토를 여과기에 투입하여 상기 미립토로부터 여액을 분리하는 여과단계;를 포함하고,
    상기 여과단계에서 분리된 여액 및 상기 고액분리단계에서 분리된 상등액을 유수분리하여 상기 교반기로 투입되는 상기 공정수 및 상기 용매로 재활용하기 위한 재활용단계;를 더 포함하며,
    상기 재활용단계는 상기 고액분리단계에서 분리된 상등액과 상기 여과단계에서 분리된 여액을 유수분리기에 투입하여 유수분리하는 유수분리단계와, 상기 유수분리단계에서 분리된 용매를 상기 교반기로 공급하는 분리용매공급단계와, 상기 유수분리단계에서 분리된 물을 상기 공정수저장조로 공급하는 물공급단계와, 상기 유수분리단계에서 분리된 미립토를 상기 여과기로 투입하는 미립토재공급단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 고액분리단계에서 분리된 상기 상등액만 상기 교반기에서 배출시킨 다음 상기 교반기에 남아있는 세척토에 상기 공정수 및 상기 용매를 재투입한 후 교반 및 고액분리를 추가적으로 더 수행하는 것을 특징으로 하는 아임계수에 의한 원유 오염 토양을 정화하기 위한 전처리방법.
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