KR101790122B1 - 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수저퇴적물을 처리하는 복수의 처리유닛이 선택적으로 배치 및 상호 연결되되, 처리유닛에는 처리된 퇴적물·토양을 개량제를 이용하여 개량시키는 개량모듈이 포함되는 것을 특징으로 하는 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템에 관한 것이다.

Description

퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템{REMEDIATION AND IMPROVEMENT SYSTEM FOR SOIL IMPROVEMENT}

본 발명은 독립적 처리기능을 가진 모듈을 선택적으로 장착토록 하여 현장으로 이동, 배치, 연결, 분리, 재배치가 용이하여 최적화된 시스템이 구현될 수 있음은 물론 처리된 퇴적물·토양의 유효활용을 위한 개량이 가능하면서 방류수의 배출을 제어함으로써 별도의 수처리장치(공정)이 필요없는 개량모듈이 처리유닛에 첨가되도록 하여 경제적, 공간적, 시간적 효율성을 높인 시스템에 관한 것이다.

해안은 과거부터 축적된 오염물질과 자연생태계에서 발생된 오염물질 등에 의하여 오염이 심화되고 있으며, 이러한 오염물질이 함유된 수저퇴적물은 수질오염의 근본적인 원인중 하나가 될 수 있다. 이에 수저퇴적물을 수거(준설)하여 수거(준설)된 수저퇴적물을 정화하기 위한 다양한 기술이 제시되고 있다. 특히, 이러한 수저퇴적물은 실트, 점토 등의 미세입자 함량이 높아 유기물, 중금속 등 오염물질의 함량이 높은 특성이 있다.

기존 국내·외 수저퇴적물 정화기술은 주로 몇 개의 단위공정(예: 입자분리, 세척)을 단순 배치한 비교적 큰 규모의 처리 플랜트(가로/세로/높이: 수∼수십 m)로 구성되며, 이동이 제한되고, 대상 오염지역 정화(약 3년) 후 대부분 처리 플랜트 자체를 폐기 처분하는 문제가 있었으며, 기존 처리 플랜트는 설계, 제작 된 다음 현장 상황에 따라 필요한 공정의 추가, 용량의 확대 등 최적화가 불가능한 문제가 있었고, 대부분의 정화기술은 대상 오염물질의 저감을 위한 단순 처리에 중점을 두며, 특히 기존 육상의 처리 플랜트는 규모뿐만 아니라 용수, 전력 등 기반시설 사용이 제한되는 현장(해역 등)에서 적용이 제한되는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 예로 대한민국 특허등록 제10-1399284호에서는 "바다(연안) 또는 하천(호소,저수지)에서 준설시 준설토와 함께 흡입된 준설수를 수용하도록 갑판 상에 수용조가 형성되며, 상기 준설수를 배출하기 위한 배출구가 형성되어 있는 선박; 및 상기 준설토 및 준설수를 정화처리하고, 처리된 준설수를 상기 선박의 배출구로 배출시키기 위하여 정화처리 시스템;을 구비하는 것을 특징으로 하는 오염토 현장 처리용 정화선을 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 충분한 복합적 정화를 기대할 수 없어 별도의 침강조(침전조) 등이 구비되도록 하여 공간제약을 극복할 수 없는 문제가 있으며, 특히 정화된 토양에 대해 별도의 수처리, 탈수공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있으며, 함수율이 높은 경우 이렇게 정화된 토양 자체가 운반비, 용이성 등 유효활용이 적정하지 않은 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1399284호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 독립적인 처리기능을 가진 모듈을 복수로 구성하여 현장으로 이동이 용이하도록 하며, 현장에서 모듈의 배치 및 연결에 의해 시공이 용이하고, 전기적인 시설 등이 모듈로 구성됨에 의해 장소적 제약이 없으며, 현장상황의 변화에 따라 모듈을 추가 또는 제거시킬수 있으므로 현장에 최적화된 시스템을 구현할 수 있고, 특히 별도의 수처리공정(장치)없이도 운반 등의 면에서 유효활용에 적정하고 방류수의 유출이 제어될 수 있는 시스템을 제공하고자 함이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템은 퇴적물·토양을 처리하는 복수의 처리유닛이 선택적으로 배치 및 상호 연결되되, 처리유닛에는 처리된 퇴적물·토양을 개량제를 이용하여 개량시키는 개량모듈이 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 개량모듈은, 일측에 퇴적물·토양 주입구가 형성되며 타측에 개량토토출구가 형성된 외곽하우징과, 상기 외곽하우징의 내부를 관통하며 회전하고 내부로 상기 개량제가 유입되어 외곽하우징 내부로 토출되도록 하는 개량제토출공이 형성된 중공의 회전축과, 상기 회전축의 외주연에 형성되는 나선형의 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 회전축은, 상기 퇴적물·토양 주입구가 형성된 방향으로 전단부는 중공이 형성되어 개량제가 유입되도록 하며 전단부의 끝단에 하나 이상의 개량제토출공이 형성되어 유입된 개량제가 상기 개량제토출공으로 토출되도록 하고 상기 개량제토출공 이후의 후단부는 내부가 막힌 구조인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 날개는, 상기 전단부의 외주연에 나선형의 폐면을 형성하는 제 1날개와, 상기 후단부의 외주연에서 나선형을 형성하는 복수의 지지대와 상기 지지대 끝단에 형성되어 나선형을 이루는 나선형띄와 복수의 지지대와 나선형띄에 의해 형성되는 복수의 교반로를 포함하는 제 2날개로 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 외곽하우징 외주연에는 발열체가 장착되되, 상기 발열체는 상기 외곽하우징 외주연에 접하는 면에 요홈형상의 수용홈이 형성된 장착부와 상기 수용홈에 내재되는 탄소섬유와 상기 수용홈에 상기 탄소섬유가 내재된 상태에서 충진되는 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 개량제는, 고분자 수지 100중량부에 대해 칼슘 하이포설피트(Calcium Hyposulfite) 10 내지 50중량부, 치아씨드 분말 1 내지 5중량부, 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O) 1 내지 10중량부, 산화아연 1 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명인 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템은 수저퇴적물 등의 정화에 있어 적용 대상 수역의 특성 및 퇴적물 등의 오염정도에 따라 각각 독립적인 처리기능을 가진 처리유닛의 선택적으로 조합을 통해 철거의 용이성은 물론 사용 후 재사용이 가능하도록 하여 운용성 및 경제성이 우수한 장점이 있다.

특히 본 발명인 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템은 정화처리에 있어 퇴적물·토양을 바로 유효활용이 가능하도록 개량하면서 무방류에 의해 별도의 수처리공정(장치)가 배제되도록 하여 공기를 단축하는 것은 물론 공간경제가 이루어지도록 함으로써 모듈화가 더욱 용이하도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 사용상태의 일 예를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 구성인 개량모듈을 나타내는 개략도이고,
도 3은 도 1에 있어 제 2날개의 작동상태를 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 구성인 개량모듈의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명인 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템(이하, "본 발명의 시스템"이라함, 1)은 퇴적물·토양을 처리하는 복수의 처리유닛(A)이 선택적으로 배치 및 상호 연결되되, 처리유닛(A)에는 처리된 퇴적물·토양을 개량제를 이용하여 개량시키는 개량모듈(2)이 포함되는 것을 특징으로 한다.

여기서 퇴적물·토양은 특히 함수율이 높은 수저퇴적물 등을 포함하는 개념이다.

즉 본 발명의 시스템은 도 1에서 보는 바와 같이 베이스(B)에서 퇴적물·토양을 처리함에 있어 개별장치가 각각 또는 하나 이상 연결되어 프레임에 내재되도록 하는 처리유닛(A)을 복수로 구성하되 선택적으로 처리유닛(A)을 배치 및 연결하여 퇴적물·토양을 처리하고, 처리유닛(A)에는 개량모듈(2)이 포함되도록 하여 정화처리된 퇴적물·토양이 개량모듈(2)을 거치면서 바로 유효활용이 가능하도록 함과 동시에 방류수의 배출을 제어함으로써 별도의 수처리장치(공정)이 필요가 없도록 하여 효율성을 향상시키도록 하는 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이 각각 별도의 처리기능을 가진 처리유닛(A; 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10)을 베이스(B)에 선택적으로 배치하여 도면에 도시된 바는 없으나 각 처리유닛 간을 연결함으로써 퇴적물·토양의 복합적 처리가 가능하도록 하는 것이며 각 처리유닛을 선택 배치함에 있어서는 처리 수저의 특성, 오염정도 등에 따라 배치가 가능한 것이며 도 1에서는 각 처리유닛을 1개씩 배치한 구조가 제시되고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 어떠한 독립적인 기능, 예를 들어 고도처리가 더 필요한 경우에는 이하에서 언급할 고도처리모듈(8, 9)을 복수로 더 구성되도록 할 수 있다.

상기 베이스(B)는 모듈화 된 상기 처리유닛(A)이 배치되도록 하는 것으로 일 예로 바지선일 수 있다. 베이스(B)가 바지선으로 구성됨에 의해 본 발명의 시스템은 처리 대상지역의 장소적 제한없이 수상, 연안, 육상 등에서 적용이 가능하게 되는 것이며 현장에 최적의 조합의 배치가 용이하게 되고 현장상황에 따라 처리규모의 부분적 및 전체적 확대가 용이하게 되어 현장적용성이 우수한 것이며 처리 후에도 철거 및 재활용이 용이하여 경제적인 시스템을 제공하게 되는 것이다.

도 1에서 예로 제시하고 있는 처리유닛(A)을 설명하면 우선 퇴적물·토양은 선별파쇄모듈(3)을 거치도록 하여 입경이 커서 후 처리에서 부하가 발생되는 것을 방지토록 한다. 선별파쇄모듈(3)은 다양한 공지기술이 존재하는데 일 예로 습식드럼파쇄기가 사용될 수 있다.

이렇게 파쇄된 퇴적물·토양은 제 1입자선별모듈(5)을 거치도록 하는데 제 1입자선별모듈(5)은 예로 파쇄된 퇴적물·토양을 공급받아 아트라선스크라바 등을 거쳐 개략적으로 1.2 내지 0.2mm의 입자를 외부로 선별하고 상기 입도를 가진 입자가 선별된 퇴적물·토양은 후의 모듈로 유입되도록 하는 것이다. 여기서 각 모듈의 배치후 연결되는 라인으로 바람직하게는 가변성이 우수한 관으로 연결되도록 하여 각 모듈 간 연결이 용이하도록 하는 것이 타당하다.

상기 제 1입자선별모듈(5)을 거친 퇴적물·토양은 제 2입자선별모듈(6)로 유입되는데 상기 제 2입자선별모듈(6)에는 하이드로싸이클론장치가 구성되어 0.075mm미만의 입경을 가진 퇴적물·토양은 개량유닛(2)으로 유입되도록 하여 이하에서 설명하는 바와 같이 개량유닛(2)을 통해 유효활용이 가능하도록 개량시키게 되는 것이다. 또한 하이드로싸이클론장치를 통해 0.2 내지 0.075mm 정도의 입경을 가진 퇴적물·토양은 후 모듈인 세척모듈(7)로 유입되도록 한다.

상기 세척모듈(7)은 2 내지 0.075mm 정도의 입경을 가진 퇴적물·토양을 공급받아 입자를 세척하는 세척반응조가 내재되도록 하는 것인데, 더욱 상세히는 입자가 선별된 퇴적물·토양을 세척반응조로 유입되도록 하여 약품에 의한 세척이 이루어지도록 하는 것이다. 도면에 도시된 바는 없으나 상기 세척반응조는 이하에서 설명할 약품공급 및 제어모듈(10)과 연결되도록 하여 약품이 상기 세척반응조로 공급되도록 하여야 한다.

상기 세척모듈(7)을 거친 퇴적물·토양은 그 후단의 고도처리모듈(8, 9)로 유입되도록 하는데 상기 고도처리모듈(8, 9)은 상기 세척모듈(7)로부터 세척된 퇴적물·토양을 공급받아 고도처리를 하는 고도처리반응조(8)와 상기 고도처리반응조(8)로 초미세기포 및 오존을 공급하는 고도처리반응물질공급장치(9)로 구성되어 세척된 퇴적물·토양을 초미세기포와 오존에 의한 산화 등 고도처리가 동시에 수행되도록 하는 것이다.

상기 입자선별모듈(5, 6) 및 세척모듈(7)을 거치면서 비교적 입경이 큰 퇴적물·토양의 경우는 약품처리만으로도 오염물질이 제거되나 입경이 작은 퇴적물·토양의 경우는 표면적이 넓어 오염물질의 흡착이 잘되고, 상호간에도 흡착되려는 경향이 강하여 단순히 약품처리만으로는 오염물질의 제거효율이 보장될 수 없다.

특히 수저퇴적물 등의 경우 세립질이 차지하는 비중이 커서 본 발명의 시스템에서는 상기 입자선별모듈(5, 6) 및 세척모듈(7)을 거친 퇴적물·토양을 상기 고도처리모듈(8, 9)로 유입되도록 하는 것이다. 상기 고도처리모듈(8, 9)에서는 초미세기포에 노출되도록 함으로써 초미세기포에 의해 퇴적물·토양으로부터 오염물질이 분리되도록 하고, 후단에서 침전 등을 통해 유기물, 중금속 등 오염물질을 제거하도록 하는 것이다.

이렇게 상기 고도처리모듈(8, 9)에서 분사되는 초미세기포는 입경이 작은 퇴적물·토양에 부착된 오염물질을 흡착하여 퇴적물·토양으로부터 오염물질을 분리토록 하여 침전(약품처리)에 의해 오염물질을 더욱 용이하게 제거할 수 있도록 하는 것이다. 또한 초미세기포 자체 및 산소 또는 오존을 선택적으로 주입시킨 초미세기포가 유기물질을 산화시켜 오염물질 제거의 기능을 수행토록 할 수 있는 것이다.

이렇게 고도처리모듈(8, 9)을 거친 퇴적물·토양은 다시 상기 제 2입자선별모듈(6)을 거치도록 하여 입경이 0.075mm 미만의 입경을 가진 퇴적물·토양을 선별하여 상기 개량모듈(2)로 유입되도록 한다.

상기 약품공급 및 제어모듈(10)은 하나 이상의 약품탱크가 내재되어 퇴적물·토양의 처리시 약품을 공급하도록 하는 것이다. 예로 상기 세척모듈(7)과 연결되어 과산화수소, 계면활성제 등 약품이 공급되도록 하는 것이다.

또한 상기 약품공급 및 제어모듈(10)은 각 모듈에 유선 또는 무선으로 각각 연결되도록 하여 각 모듈의 각 장치를 제어토록 하는 것이다. 즉 약품공급 및 제어모듈(10)에서 사용자의 조작에 의해 각 모듈의 작동이 제어되도록 하는 것이다. 이러한 약품공급 및 제어모듈(10)에는 다양한 전기적 제어장치, 통신장치, 모니터링장치 등이 구성되도록 할 수 있다.

이렇게 퇴적물·토양은 분급되어 세척 및 고도처리 등 정화처리를 거친 후 개량모듈(2)로 유입되도록 하는데, 상기 개량모듈(2)은 도 2에서 보는 바와 같이 일측에 퇴적물·토양 주입구(211)가 형성되며 타측에 개량토토출구(212)가 형성된 외곽하우징(21)과, 상기 외곽하우징(21)의 내부를 관통하며 회전하고 내부로 개량제(41)가 유입되어 외곽하우징(21) 내부로 토출되도록 하는 개량제토출공(222)이 형성된 중공(221)의 회전축(22)과, 상기 회전축(22)의 외주연에 형성되는 나선형의 날개(23)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉 상기 개량모듈(2)은 도 2에서 보는 바와 같이 제 2입자선별모듈(6)을 거친 퇴적물·토양(S1)을 공급받음과 동시에 개량제공급모듈(4)로부터 개량제(41)를 공급받아 퇴적물·토양(S1)과 개량제(41)의 충분하고 균일한 교반을 통해 유효활용이 가능한 개량토(S2)를 외부로 배출토록 하는 것으로 함수율이 높은 퇴적물·토양(S1)의 경우도 개량모듈(2)을 거침으로써 운반가능한 정도의 개량산물(S2)로 배출토록 하여 개량제(41)의 사용량을 줄임에도 공기를 단축할 수 있으며 방류가 제어됨에 의해 별도의 수처리장치(공정)가 필요없게 되는 것이다.

결과적으로 상기 개량모듈(2)을 거쳐 어느 정도 강도를 가져 운반가능 하고 입단화에 의해 친환경적으로 개량이 되는 것이며 개량제(41)와의 반응으로 퇴적물·토양(S1)을 개량시킴에 의해 처리수의 방류를 제어할 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 상기 개량모듈(2)의 각 구성에 관해 보다 상세하게 설명한다.

상기 외곽하우징(21)은 도 2에서 보는 바와 같이 일측에 퇴적물·토양 주입구(211)가 형성되며 타측에 개량토토출구(212)가 형성된 것으로, 상기 외곽하우징(21)은 내부에 공간이 형성되는 실린더형으로 구성된다.

상기 회전축(22)은 상기 외곽하우징(21)의 내부를 관통하며 회전하도록 하는 구성으로 도면에 도시된 바는 없으나 모터의 구동력에 의해 회전력이 인가되는 것이다.

상기 회전축(22)은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 퇴적물·토양주입구(211)가 형성된 방향으로 전단부(d1)는 중공(221)이 형성되어 개량제(41)가 유입되도록 하며 전단부(d1)의 끝단에 하나 이상의 개량제토출공(222)이 형성되어 유입된 개량제(41)가 상기 개량제토출공(222)으로 토출되도록 하고 상기 개량제토출공(222) 이후의 후단부(d2)는 내부가 막힌 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 전단부(d1)는 상기 퇴적물·토양 주입구(211)에서 상기 개량토토출구(212) 방향으로 일정정도 연장되도록 하여 이하에서 설명할 제 1날개(231)의 작용에 의해 유입된 퇴적물·토양(S1)이 상기 개량토토출구(212) 방향으로 어느 정도 교반되면서 유동하도록 하는 것이며 제 1날개(231)의 회전에 의한 가압에 의해 함수율을 저하시키도록 하는 것이다.

상기 전단부(d1) 내부에 형성된 중공(221)으로 유입된 개량제(41)는 전단부(d1)의 끝단에 형성된 개량제토출공(222)을 통해 상기 외곽하우징(21)의 내부로 토출되며 상기 후단부(d2)에서는 이하에서 설명할 제 2날개(232)의 작용에 의해 유입된 퇴적물·토양(S1)과 개량제(41)가 균일하고 충분한 교반이 이루어지도록 하는 것이며 이러한 과정을 통해 개량산물(S2)이 개량토토출구(212)를 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다.

상기 날개(23)는 상기 회전축(22)의 외주연에 형성되어 외곽하우징(21) 내부로 유입된 퇴적물·토양(S1)을 가압 및 교반시키면서 일측으로 유동하게 하는 구성으로 상기에서 언급한 바와 같이 전단부(d1)에 제 1날개(231)와 후단부(d2)에 제 2날개(232)가 형성되어 각각 작용을 달리하도록 하는 것이다.

상기 제 1날개(231)는 상기 회전축(22)에 있어 상기 전단부(d1)의 외주연에 나선형의 폐면을 형성하도록 구성되는 것이다. 상기 퇴적물·토양주입구(211)로 주입된 퇴적물·토양(S1)은 외곽하우징(21)의 내주연과 나선형으로 폐면을 형성하는 제 1날개(231)에 의해 벌크가 쪼개지면서 동시에 가압에 의해 함수율이 저하되도록 하는 것이다. 전단부(d1)에서 함수율을 일단 저하시킴으로써 후단부(d2)에서 개량제(41)에 의한 개량효율을 높이기 위한 것이다.

상기 제 2날개(232)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 회전축(22)에 있어 상기 후단부(d2)의 외주연에서 나선형을 형성하는 복수의 지지대(232-1)와 상기 지지대(232-1) 끝단에 형성되어 나선형을 이루는 나선형띄(232-2)와 복수의 지지대(232-1)와 나선형띄(232-2)에 의해 형성되는 복수의 교반로(232-3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전단부(d1)을 거친 퇴적물·토양(S1)이 상기 개량제토출공(222)을 통해 토출된 개량제(41)와 후단부(d2)로 유도되는데 상기와 같은 구조의 제 2날개(232)가 회전함에 따라 도 3에서 보는 바와 같이 나선형띄(232-2)에 의해 전방향으로 유동하는 퇴적물·토양(S1-1)의 유동과 교반로(232-3)에 의해 후방향으로 유동하는 퇴적물·토양(S1-2)의 유동이 형성된다.

이렇게 교반로(232-3)에 의해 후방향으로 유동하는 퇴적물·토양(S1-2)의 유동이 형성되는 이유는 특히 함수율이 높은 퇴적물·토양의 경우 후단부(d2)의 전단에서는 퇴적물·토양입자 상호간 점착력이 약해서 나선형띄(232-2)에 의해서는 전방향의 유동이 형성되나 나선형띄(232-2) 하부에 교반로(232-3)가 형성되어 하부에서는 후방향 유동이 형성되는 것이다.

즉 이러한 전방향 및 후방향 유동이 반복되면서 주입된 약액(41)과 충분한 교반이 이루어져 점차적으로 개량되는 것이며 후단부(d2)의 후단에서는 퇴적물·토양의 개량에 의해 교반로(232-3)를 통한 후방향 유동이 점점 없어지면서 결과적으로 충분히 개량된 퇴적물·토양(S2)이 개량토배출구(212)를 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다.

결과적으로 제 2날개(232)의 작용에 의해 충분히 개량되지 않은 퇴적물·토양의 경우 후방향 유동이 유도되어 개량제(41)와의 교반이 반복적으로 이루어지도록 하고 충분히 개량된 토양만이 외부로 배출되도록 하여 상기 개량모듈(2)을 통과한 퇴적물·토양은 운반이 가능한 개량산물만 배출되도록 하는 것이다.

한편 본 발명은 도 4에서 보는 바와 같이 상기 외곽하우징(21) 외주연에 발열체(24)가 장착되도록 하여 외곽하우징(21) 내부를 유동하는 퇴적물·토양의 함수율을 저하시키도록 함으로써 개량효율을 높이도록 하면서 방류제어효율을 높이도록 하는 예를 제시하고 있다.

상기 발열체(24)는 상기 외곽하우징(21) 외주연에 접하는 면에 요홈형상의 수용홈(241-1)이 형성된 장착부(241)와 상기 수용홈(241-1)에 내재되는 탄소섬유(242)와 상기 수용홈(241-1)에 상기 탄소섬유(242)가 내재된 상태에서 충진되는 밀봉부(243)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 발열체(24)는 상기 외곽하우징(21) 외주연에 접하는 면에 요홈형상의 수용홈(241-1)이 형성된 장착부(241)가 구성되는 바, 상기 장착부(241)는 단열성재질을 사용하는 것이 타당하다. 이는 상기 탄소섬유(242)로부터의 발열이 상기 외곽하우징(21)으로 일방향으로의 전달만이 가능하도록 하여 발열효율을 높이기 위한 것이다. 단열성재질은 다양한 공지의 재질이 존재하므로 그 설명은 생략한다.

상기 장착부(241)에 있어 상기 수용홈(241-1)에는 탄소섬유(242)가 안치되는 바, 상기 수용홈(241-1)은 다양한 형상으로 구성될 수 있는데 도 4에서는 산 및 골을 형성하도록 하여 이에 안치되는 탄소섬유(242)의 경우도 산 및 골을 형성하도록 안치되는 것이다. 이렇게 안치되는 탄소섬유(242)는 다양한 구조에 의해 전원인가수단(25)에 의해 전기적으로 연결되도록 한다.

상기 밀봉부(243)는 상기 수용홈(241-1)에 상기 탄소섬유(242)가 내재된 상태에서 충진되는 구성으로서 탄소섬유(242)가 외기에 노출되는 것을 방지토록 하여 탄소섬유(242)의 열화 등에 의해 발열효율이 저하되는 문제를 제어함과 동시에 탄소섬유(242)의 사용연한을 연장토록 하는 것이다.

한편 본 발명에서는 상기 개량제(41)의 일 예를 제시하고 있는 바, 본 실시 예의 개량제(41)는 고분자 수지 100중량부에 대해 칼슘 하이포설피트(Calcium Hyposulfite) 10 내지 50중량부, 치아씨드 분말 1 내지 5중량부, 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O) 1 내지 10중량부, 산화아연 1 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 경우에 따라 상기에서 언급한 바는 없으나 상기 개량제(41)에는 안료가 추가되도록 하여 개량토의 심미적인 문제도 해결하도록 할 수 있다.

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상기 고분자 수지는 타 조성의 바인더로서 기능을 하는 것으로 그 종류를 한정하지는 않으나, 특히 수용성 수지가 사용되는 것이 바람직한데 이는 수용성 수지 자체가 퇴적물·토양에 포함된 물과 반응하여 경화가 됨으로써 방류에 의한 오염물질의 누출 등 2차 오염을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한 퇴적물·토양을 형성하고 있는 입자는 여러가지 형태를 나타내고 있는데, 특히 수저퇴적물 등 고함수비의 하저(저질)등과 같이 실트질, 점토질을 포함한 토양은 기존의 고화제의 사용으로도 운반할 수 없는 상태이거나 운반할 수 있을 정도의 강도를 나타내기 위해 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

이에 본 실시 예에서는 고분자 수지를 주재로 사용하는데, 이러한 고분자 수지는 토양을 형성하는 Na나 K 등의 친수성 이온을 교환해 미립자를 단립화 하고, 함수비가 높은 퇴적물·토양의 경우도 조기경화가 이루어지도록 하는 것이다.

또한 본 실시 예에서는 칼슘 하이포설피트(Calcium Hyposulfite)가 더 포함되도록 하는데, 칼슘 하이포설피트의 유산염과의 반응에 의해 에트린가이드(침상결정)이 생성되도록 함으로써 조기강도가 발현되는 것은 물론 중금속을 봉쇄, 불용화 하게 되는 것이다. 즉 밀실한 페이스트를 유도하여 조기에 운반가능하도록 하는 개량의 진행을 조기화 하며 육가크롬 등 중금속의 불용화로 2차 오염의 유발을 방지하도록 하는 것이다.

또한 이와 같은 조성의 개량제를 함수율이 높은 퇴적물·토양에 혼입하게 되면, 퇴적물·토양입자는 단립화해 통수성이 높은 중성역의 식생에 적합한 개량토가 되는 것이며, 이렇게 단립화한 개량토는 수분을 흡수해도 재용출 되지 않도록 개량이 되는 것이다.

한편 본 실시 예에서는 상기 조성 외에도 치아씨드 분말이 포함되도록 하는 예를 제시한다.

상기 치아씨드는 차조기과 민트의 한 종류로 1년생 아열대 식물로서 수용성 섬유로 쌓여 있는 외피는 물에 넣으면 젤라틴화 된 후, 10배로 팽창하는 특성을 가지고 있다. 이에 본 실시 예에서는 치아씨드 분말이 상기 배합범위로 배합되도록 하여 함수율이 높은 퇴적물·토양과 혼합과정 등에서는 치아씨드 분말이 퇴적물·토양으로부터 수분을 흡수함으로써 함수율을 낮추어 조기에 개량이 이루어지도록 하는 것이며, 개량토의 사용과정에서는 치아씨드 분말이 수분을 함유하고 있어 보습제로서 기능을 하여 식생환경을 개선토록 하는 것이다.

본 실시 예에서는 상기 조성 외에도 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O) 및 산화아연이 포함되는 예를 제시한다.

본 실시 예에서 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O)이 더 포함되도록 하는 이유는 본 발명에 의한 개량토에 염소함유량을 제어하여 식생조건을 개선하기 위한 것이다. 경우에 따라 개량토에 염소함량(10,000ppm 이상)의 과다를 초래하여 중간복토재, 성토재 등의 용도로 사용시에는 문제가 없으나 식생을 위한 개량토로 사용하는 경우 식생환경을 저해할 수 있는 문제가 있다. 이에 본 실시 예에서는 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O)이 더 포함되도록 하는데, 이러한 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O)은 하기 반응기작에 의해 염소함량을 제어하게 되는 것이다.

Cl2 + Na2S2 O3·5H2O + H2O → Na2SO4 + 2HCl + S + 5H2O

이러한 티오황산나트륨 5수화물은 냄새가 없는 입상이나 결정상으로 일정 온도에서 급속히 녹는다. 즉 상기에서 언급한 발열반응에 의해 티오황산나트륨은 수용액 형태가 되고 pH 6.5∼8.0 정도의 중성을 나타내어 개량토의 산성화, 알카리화를 유발하지 않으면서도 염소를 제거하여 개량토의 식생조건을 배가시키게 되는 것이다. 즉 티오황산나트륨 5수화물의 첨가에 의해 별도의 pH조절제의 첨가없이도 개량토의 중성영역이 유지되면서 염소함유량을 제어할 수 있게 되는 것이다.

단, 티오황산나트륨 5수화물은 상기 반응기작에서 보는 바와 같이 자기 환원에 의한 유황(S)이 유리되기 쉽기 때문에 본 실시 예에서는 산화아연이 더 첨가되도록 하여 유황의 유리를 제어할 수 있도록 하는 것이다.

상기 산화아연은 아연 설파이드, 아연 설페이트, 아연 하이드록사이드, 아연 카보네이트, 아연 아세테이트 또는 아연 니트레이트 등이 사용될 수 있다.

한편 티오황산나트륨 5수화물의 반응기작에 의해 유리된 황은 황화수소(H2S) 형태로 악취를 유발할 수 있는데 이에 본 실시 예에서는 이를 제어하기 위해 제지 고분자 수지 100중량부에 대해 D-갈락토스, D-마노스, D-알토오스 중 하나 또는 이들의 혼합물 1 내지 3중량부가 더 포함되는 예를 제시한다. 황화수소는 악취 및 독성을 가지고 있는 물질로서 D-갈락토스, D-마노스, D-알토오스의 하기 기작에 의해 악취에 대한 활성을 저하시켜 황화수소를 무해화 하는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 본 발명 2 : 개량모듈
3 : 선별파쇄모듈 4 : 개량제공급모듈
5 : 제 1입자선별모듈 6 : 제 2입자선별모듈
7 : 세척모듈 8, 9 : 고도처리모듈
10 : 약품공급 및 제어모듈

Claims (7)

1. 퇴적물·토양을 처리하는 복수의 처리유닛이 선택적으로 배치 및 상호 연결되되, 처리유닛에는 처리된 퇴적물·토양을 개량제를 이용하여 개량시키는 개량모듈이 포함되고,
   상기 개량제는, 고분자 수지 100중량부에 대해 칼슘 하이포설피트(Calcium Hyposulfite) 10 내지 50중량부, 치아씨드 분말 1 내지 5중량부, 티오황산나트륨 5수화물(Na2S2 O3·5H2O) 1 내지 10중량부, 산화아연 1 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   개량모듈은,
   일측에 퇴적물·토양 주입구가 형성되며 타측에 개량토토출구가 형성된 외곽하우징과, 상기 외곽하우징의 내부를 관통하며 회전하고 내부로 상기 개량제가 유입되어 외곽하우징 내부로 토출되도록 하는 개량제토출공이 형성된 중공의 회전축과, 상기 회전축의 외주연에 형성되는 나선형의 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 회전축은,
   상기 퇴적물·토양주입구가 형성된 방향으로 전단부는 중공이 형성되어 개량제가 유입되도록 하며 전단부의 끝단에 하나 이상의 개량제토출공이 형성되어 유입된 개량제가 상기 개량제토출공으로 토출되도록 하고 상기 개량제토출공 이후의 후단부는 내부가 막힌 구조인 것을 특징으로 하는 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 날개는,
   상기 전단부의 외주연에 나선형의 폐면을 형성하는 제 1날개와, 상기 후단부의 외주연에서 나선형을 형성하는 복수의 지지대와 상기 지지대 끝단에 형성되어 나선형을 이루는 나선형띄와 복수의 지지대와 나선형띄에 의해 형성되는 복수의 교반로를 포함하는 제 2날개로 구성됨을 특징으로 하는 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 외곽하우징 외주연에는 발열체가 장착되되, 상기 발열체는 상기 외곽하우징 외주연에 접하는 면에 요홈형상의 수용홈이 형성된 장착부와 상기 수용홈에 내재되는 탄소섬유와 상기 수용홈에 상기 탄소섬유가 내재된 상태에서 충진되는 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적물·토양 유효활용을 위한 정화·개량·무방류 시스템.
   
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