KR102270717B1 - 정화토 처리효율 및 회수율이 향상된 열탈착 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열탈착부에서 열탈착을 통해 오염토양을 열탈착시켜 정화토를 배출시키는 단계(S10); 싸이클론부에서 상기 열탈착부의 열탈착과정에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하여 처리가스를 외부로 배출시키는 단계(S20); 정화토전환부에서 상기 싸이클론부로부터 배출되는 분진을 산화제와 반응시켜 오염물질을 제거하되, 물에 의해 반응온도를 저하시키면서 분진을 고형화 하여 정화토를 배출시키는 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정화토 처리효율 및 회수율이 향상된 열탈착 공법에 관한 것이다.

Description

정화토 처리효율 및 회수율이 향상된 열탈착 공법{Themal desorption method for improving the treatment efficiency and recovery rate of septic soil}

본 발명은 정화토 처리효율 및 회수율을 향상시킨 열탈착 공법에 관한 것이다.

최근 전 세계적으로 인구증가 및 산업 발달로 발생되는 폐기물과 유해화학물질로 인하여 토양 및 지하수 오염의 심각성이 고조되어 개발사업으로 영향 받게 되는 토양환경에 대한 중요성이 대두되고 있다.

특히 지속적인 경제발전과 소득수준이 향상되면서 산업활동과 더불어 자동차 보급으로 인한 유류사용량이 크게 증가하였다. 이에 따라 주유소의 유류저장탱크, 화학물질을 저장하고 있는 산업시설의 지하저장탱크 등에서 비수용상액체(NAPLs)로 분류되는 유류 및 유해화학물질의 유출로 인한 토양 및 지하수 오염 문제가 부각되고 있다.

이에, 다양한 열처리 시스템(열탈착 시스템)을 이용하여 오염토양을 정화하는 기술이 제시되고 있다. 여기서, 열처리 시스템이란 오염토양에 함유된 오염물질을 열탈착 반응으로 분리 제거하는 시스템로서 오염토양을 고온으로 직접 가열하여 오염물질을 연소시키는 것이다. 선행문헌으로서 대한민국 특허등록 제10-1809050호의 경우도 이러한 오염토양의 열처리 시스템에 관한 것이다.

상기 기술은 오염토양을 이송하는 이송부; 상기 이송부로부터 오염토양을 전달받아 오염토양을 열처리하는 열처리부; 및 상기 열처리부로부터 열처리를 거친 처리토를 전달받아 분쇄하여 분쇄토를 배출하는 분쇄배출부;를 포함하고, 상기 열처리부는, 오염토양이 수용되도록 하는 이중관 형상의 몸체와 상기 이중관 중 내관 외주연에 발열체가 장착되되, 상기 발열체는 상기 내관 외주연에 접하는 면에 요홈형상의 수용홈이 형성된 장착부와 상기 수용홈에 내재되는 열선과 상기 수용홈에 상기 열선이 내재된 상태에서 충진되는 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 열처리장치를 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 충분한 정화토의 회수율을 기대하기 어려운 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-1809050호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 전체 공정에서 정화토의 처리효율 및 회수율을 높일 수 있는 공법을 제공하고자 함이다.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 정화토 처리효율 및 회수율이 향상된 열탈착 공법(이하 “본 발명의 공법”이라함)은, 열탈착부에서 열탈착을 통해 오염토양을 열탈착시켜 정화토를 배출시키는 단계(S10); 싸이클론부에서 상기 열탈착부의 열탈착과정에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하여 처리가스를 외부로 배출시키는 단계(S20); 정화토전환부에서 상기 싸이클론부로부터 배출되는 분진을 산화제와 반응시켜 오염물질을 제거하되, 물에 의해 반응온도를 저하시키면서 분진을 고형화 하여 정화토를 배출시키는 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 백필터부에서 상기 싸이클론부에서 배출되는 처리가스로부터 분진을 필터링 하여 재 처리가스를 외부로 배출시키는 단계(S40); 제 2정화토전환부에서 상기 백필터부로부터 배출되는 분진을 산화제와 반응시켜 오염물질을 제거하되, 물에 의해 반응온도를 저하시키면서 분진을 고형화 하여 정화토를 배출시키는 단계(S50);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S10단계에서는, 열탈착부에서 정화토가 배출되는 배출라인에 외기유입제어구가 구성되도록 하여 상기 외기유입제어구에 의해 열탈착부 내부로 외기가 유입되는 것을 제어토록 하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 외기유입제어구는 상기 배출라인과 연통하는 관부와, 상기 관부의 내부에서 배출라인으로부터 배출되는 정화토의 하중에 의해 열리고 하중이 해제되면 닫히도록 하는 개폐막이 상기 관부에서 이격을 형성하며 복수로 구성되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S30단계 또는 상기 S50단계에는, 분진을 일측에서 유입하여 스크류에 의해 타측으로 이송시키면서 산화제 및 물과 반응시켜 정화토를 배출하는 이송관부가 적용되되, 상기 이송관부에는 스크류의 끝단과 이격하도록 구성되며 복원력이 발생되는 힌지연동이 가능하도록 하고 하단에서 상방향으로 유동홀이 복수로 형성되는 분진차단판이 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 S30단계 또는 상기 S50단계에는, 분진을 일측에서 유입하여 스크류에 의해 타측으로 이송시키면서 산화제 및 물과 반응시켜 정화토를 배출하는 이송관부가 적용되되, 상기 이송관부에는 배출되는 방향에서 유입되는 방향으로 송풍이 되도록 송풍기가 더 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 송풍기는 회전축과 임펠러로 구성되며, 상기 회전축은 상기 이송관부의 스크류회전축과 기어에 의해 연결되어 스크류의 회전에 의해 임펠러의 회전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 공법은 정화토의 처리효율 및 회수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 공법은 열탈착 과정에서 분진발생을 제어하여 후 공정의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 공법을 나타내는 블럭도이고,
도 2는 본 발명의 공법의 다른 예를 나타내는 블럭도이고,
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 공법이 구현되는 시스템을 나타내는 개략도이고,
도 4는 도 2에 도시된 본 발명의 공법이 구현되는 시스템의 부분도이고,
도 5는 본 발명의 공법에 적용되는 외기유입제어구를 나타내는 도면이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 공법에 적용되는 이송관부의 일 실시예를 나타내는 작동상태도이다.

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 발명의 공법은 도 1에서 보는 바와 같이 열탈착부에서 열탈착을 통해 오염토양을 열탈착시켜 정화토를 배출시키는 단계(S10); 싸이클론부에서 상기 열탈착부의 열탈착과정에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하여 처리가스를 외부로 배출시키는 단계(S20); 정화토전환부에서 상기 싸이클론부로부터 배출되는 분진을 산화제와 반응시켜 오염물질을 제거하되, 물에 의해 반응온도를 저하시키면서 분진을 고형화 하여 정화토를 배출시키는 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

우선 본 발명의 공법은 열탈착부에서 열탈착을 통해 오염토양을 열탈착시켜 정화토를 배출시키는 단계(S10)를 갖는다.

본 단계(S10)에서 열탈착부(2)는 도 3 등에서 보는 바와 같이 일단에 오염토양이 유입되는 유입라인(21)과 타단에 열탈착이 이루어진 정화토를 배출하는 배출라인(22)이 형성되며 열탈착과정에서 배출되는 배가스를 외부로 배출하는 가스배출라인(23)이 형성되고 내부에서 오염토양의 열처리를 통해 열탈착이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 열탈착부(2)는 유입라인(21)을 통해 오염토양을 전달받아 타단으로 전달시키면서 도면에 도시된 바는 없으나 타단에 구성된 버너에 의한 열처리를 통해 오염토양으로부터 유기물 등을 제거하도록 하는 것이다. 즉 열원을 이용하여 열처리(300 내지 600℃)를 통해 오염토양으로부터 유기물 등 오염물질을 열탈착 시킴으로써 토양정화가 이루어지도록 하는 것이며, 이렇게 열탈착이 이루어진 정화토를 배출라인(22)을 통해 배출시키도록 하는 것이다.

또한 열탈착과정에서는 배가스가 형성되는 바, 이러한 배가스는 가스배출라인(23)을 통해 외부로 배출토록 하는 것이다.

한편 열탈착과정에서 배가스가 외부로 배출되면 열탈착부(2) 내부에는 부압이 형성되어 상기 배출라인(22)을 통해 외기가 유입되는데 이러한 외기에 의해 열탈착부(2) 내부에 분진이 형성되는 바, 결국 배가스에 분진함유량을 높여 후단으로 싸이클론부(3)에 부하가 형성되는 문제가 있다. 또한 분진형성에 의해 그만큼 오염토양에 열탈착효율을 저하시키는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 상기 열탈착부(2)의 배출라인(22)에 열탈착부(2) 내부로 외기가 유입되는 것을 제어토록 하는 외기유입제어구(7)가 구성되도록 하는 것이다.

상기 외기유입제어구(7)는 도 5에서 보는 바와 같이 상기 배출라인(22)과 연통하는 관부(71)와, 상기 관부(71)의 내부에서 배출라인(22)으로부터 배출되는 정화토의 하중에 의해 개폐가 이루어지는 개폐막(72)이 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 관부(71)는 상기 배출라인(22)의 끝단에 체결되는 것으로 체결구조는 다양한 공지의 구조가 적용될 수 있으므로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 개폐막(72)은 상기 관부(71)에서 상기 관부(71)가 개폐되도록 구성되는데, 상기 개폐막(72)은 상기 관부(71)를 닫고 있는 상태에서 상기 개폐막(72)에 상기 배출라인(22)을 통해 배출되는 정화토의 하중이 전달되는 경우 상기 개폐막(72)이 열리면서 정화토를 외부로 배출토록 한다.

상기 개폐막(72)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 관부(71)에 경사구배를 형성하면서 체결되며 상기 개폐막(72)에 정화토가 부과되는 경우 일정 하중을 초과하면 상기 개폐막(72)이 열려 개폐막(72)에 하중을 부과하고 있는 정화토가 하방향으로 토출되고 개폐막(72)에 하중이 해제되면 다시 관부(71)를 닫도록 하는 것이다.

이렇게 개폐막(72)이 관부(71)에서 일정 하중 이상 부과되면 열리고 하중이 해제되면 닫히도록 하는 구조는 스프링, 유압 등 다양한 공지기술의 적용을 통해 구현이 가능하므로 그 상세 설명은 생략한다.

S10단계를 거친후에는 싸이클론부에서 상기 열탈착부의 열탈착과정에서 배출되는 배가스로부터 분진을 분리하여 처리가스를 외부로 배출시키는 단계(S20)를 갖는다.

상기 싸이클론부(3)는 상기 가스배출라인(23)으로부터 배가스가 유입되어 상부에서 처리가스를 배출하고 하부에서 분진이 배출되도록 하는 구성으로 원심력에 의해 비중에 따라 배가스로부터 분진을 분리하여 처리가스를 외부로 배출토록 하는 구성이다. 이러한 싸이클론부(3)는 다양한 공지기술의 적용이 가능하므로 그 상세 설명은 생략한다.

그 다음으로 정화토전환부에서 상기 싸이클론부로부터 배출되는 분진을 산화제와 반응시켜 오염물질을 제거하되, 물에 의해 반응온도를 저하시키면서 분진을 고형화 하여 정화토를 배출시키는 단계(S30)를 갖는다.

도 3에서 보는 바와 같이 상기 정화토전환부(4)는 상기 싸이클론부(3)의 하부에서 구성되어 싸이클론부(3)에서 배출되는 분진을 정화토로 배출되도록 하는 구성으로서 이러한 정화토전환부(4)의 구성에 의해 본 발명의 공법은 정화토의 배출효율을 높이게 되는 것이다.

이를 위해 상기 정화토전환부(4)는 상기 싸이클론부(3)에서 배출되는 분진이 유입되어 내부에 스크류에 의해 일방향으로 분진이 유도되도록 하고 타측으로 정화토를 배출하는 이송관부(41)와, 상기 이송관부(41)로 산화제가 유입되도록 하여 유입된 분진의 정화가 이루어지도록 하는 산화제공급조(42)와, 상기 이송관부(41)에 물이 공급되도록 하여 분진을 고형화 하고 반응온도를 저하시키는 물공급부(43)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송관부(41)의 일단에서 싸이클론부(3)에서 배출되는 분진이 유입되어 타측으로 스크류를 통해 이송되는 과정에서 상기 산화제공급조(42)에서 내부로 공급되는 산화제에 의해 분진에 포함된 오염물질이 제거되도록 하는 것으로 분진으로부터 오염물질이 제거된 상태로 배출되도록 하여 정화토로 재활용이 가능하도록 하는 것이다.

그런데 싸이클론부(3)에서 배출되는 분진은 고온(열탈착과정을 거친 배가스에서 분리된 것임)으로서 이러한 고온의 분진과 산화제가 반응하는 과정에서 발생되는 열에 의해 기기에 열화가 발생되거나 폭발이 발생될 수 있는 위험이 있다. 이에 본 발명에서는 이송관부(41)에 물공급부(43)를 통해 물이 공급되도록 하여 상기 산화반응에서 발생되는 열을 제어토록 한다.

또한 이송관부(41)에 물이 공급되도록 하여 분진이 고형화가 이루어지도록 하는데 고형화란 물에 의해 분진이 입자간 응집이 이루어지도록 하여 비산되는 것을 제어토록 하기 위한 것이다. 즉 이송관부(41) 외부로 배출시 비산이 방지되도록 하여 정화토로 재활용이 용이하도록 하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 공법에서는 도 2에서 보는 바와 같이 백필터부에서 상기 싸이클론부에서 배출되는 처리가스로부터 분진을 필터링 하여 재 처리가스를 외부로 배출시키는 단계(S40); 제 2정화토전환부에서 상기 백필터부로부터 배출되는 분진을 산화제와 반응시켜 오염물질을 제거하되, 물에 의해 반응온도를 저하시키면서 분진을 고형화 하여 정화토를 배출시키는 단계(S50);를 더 포함하는 예를 제시한다.

상기 S40단계에서는 도 4에서 보는 바와 같이 백필터부(5)가 적용되는데, 상기 백필터부(5)는 상기 싸이클론부(3)에서 배출되는 처리가스가 유입되어 처리가스로부터 분진을 필터링 하여 상부에서 재 처리가스를 배출하고 하부에서 필터링 된 분진이 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서 백필터부(5)는 싸이클론부(3)에서 배출되는 처리가스를 한번 더 필터링 하여 재 처리가스를 외부로 배출토록 함으로써 좀 더 정화된 처리가스가 외부로 배출되도록 하고, 필터링 된 분진이 하부로 배출되도록 하는 것으로 백필터부(5)의 경우도 다양한 공지기술의 적용이 가능하므로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 S50단계에서는 도 4에서 보는 바와 같이 제 2정화토전환부(6)가 적용되는 바, 상기 제 2정화토전환부(6)는 상기 백필터부(5)의 하부에서 배출되는 분진이 유입되어 내부에 스크류에 의해 일방향으로 분진이 유도되도록 하고 타측으로 정화토를 배출하는 이송관부(61)와, 상기 이송관부(61)로 산화제가 유입되도록 하여 유입된 분진의 정화가 이루어지도록 하는 산화제공급조(62)와, 상기 이송관부(61)에 물이 공급되도록 하여 분진을 고형화 하고 반응온도를 저하시키는 물공급부(63)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 배출되는 분진의 경우도 상기 제 2정화토전환부(6)에서 정화토로 배출되도록 하여 그 만큼 더 정화토 회수효율을 높이도록 하는 것으로, 제 2정화토전환부(6)의 경우도 상기 정화토전환부(4)와 동일한 작동기작에 의해 구현되는 바, 그 상세 설명은 생략한다.

상기 S30단계 또는 상기 S50단계에는 상기에서 언급한 바와 같이 분진을 일측에서 유입하여 스크류에 의해 타측으로 이송시키면서 산화제 및 물과 반응시켜 정화토를 배출하는 이송관부(41, 61)가 적용되는데, 이하에서 설명하는 실시예에서는 제 2정화토전환부(6)에서 이송관부(61)의 예를 들어 설명하고 있으나 본 실시예는 당연히 정화토전환부(4)의 이송관부(41)에도 적용이 가능한 것이다.

우선 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이 상기 이송관부(61)에는 스크류(611)의 끝단과 이격하도록 구성되며 복원력이 발생되는 힌지연동이 가능하도록 하고 하단에서 상방향으로 유동홀(612-3)이 복수로 형성되는 분진차단판(612)이 구성되는 예를 제시하고 있다.

상기 분진차단판(612)은 상단부에 복원력이 발생되는 힌지결합(612-1)이 구성되며, 힌지결합(612-1)에 의해 복원력이 발생되는 힌지연동이 가능한 힌지판(612-2)이 구성되는 바, 상기 힌지판(612-2)에는 도면에서 보는 바와 같이 하단부에 복수의 유동홀(612-3)이 형성되도록 하는 것이다.

이와 같이 분진차단판(612)이 구성되어 스크류(611)에 의해 이동하는 토사(S)는 배출구 전단에 구성되는 분진차단판(612)에 의해 분진은 차단된 상태에서 힌지판(612-2)에서 하방향으로 형성되는 유동홀(612-3)을 통해 배출되도록 하는데, 이는 분진차단판(612)의 상단부는 막힌 상태로서 비산되는 분진은 분진차단판(612)에 의해 배출이 차단되고 하단부에 형성된 유동홀(612-3)을 통해 어느 정도 입자화 된 정화토(S)만이 외부로 배출되도록 하여 정화토로서 용이하게 재활용이 이루어지도록 하기 위한 것이다. 여기서 상기 분진차단판(612)에 의해 차단된 분진은 이송관부(61)에서 체류되면서 산화제 및 물과 더 반응하여 결국 입자화 된 정화토로서 외부로 배출되도록 하는 것이다.

또한 상기 힌지판(612-2)이 복원력을 가진 힌지연동이 가능하도록 하는 이유는 배출되는 정화토의 량이 많은 경우 그 배출흐름을 방해하지 않도록 하기 위한 것이다. 또한 이러한 연동을 하는 힌지판(612-2)에 의해 배출되는 토사에 어느 정도 가압력이 작용되어 분진의 고형화가 더욱 용이해지는 것이다.

여기서 복원력이 발생되는 힌지결합(612-1)은 스프링 등 다양한 공지기술의 적용이 가능하므로 그 상세 설명은 생략한다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

1 : 본 발명의 시스템 2 : 열탈착부
3 : 싸이클론부 4 : 정화토전환부
5 : 백필터부 6 : 제 2정화토전환부

Claims (7)

1. 열탈착부에서 열탈착을 통해 오염토양을 열탈착시켜 정화토를 배출시키는 단계(S10);
   싸이클론부에서 상기 열탈착부의 열탈착과정에서 배출되는 배가스를 유입하고, 유입된 배가스로부터 분진과 처리가스를 분리하며, 분리된 상기 분진과 처리가스를 각각 외부로 배출시키는 단계(S20); 및
   정화토전환부에서 상기 싸이클론부로부터 분리 배출되는 분진을 유입하고, 산화제와 반응시켜 분진에 포함되는 오염물질을 제거 및 정화하며, 물을 공급하여 산화제의 반응온도가 저하되게 하면서 정화되는 분진의 입자 간 응집을 유도하여 분진을 고형화하고 이를 정화토로서 배출시키는 단계(S30);를 포함하되,
   상기 정화토전환부는,
   일측에 상기 싸이클론부에서 분리 배출되는 분진이 유입되고, 내부에 스크류가 마련되어 유입된 분진을 일측에서 타측으로 이송시키며 산화제의 유입과 물의 공급을 통해 이송되는 분진을 정화 및 고형화하여 정화토로서 배출되게 하는 이송관부;
   상기 이송관부의 내부로 산화제가 유입되게 하여 분진의 이송과정에서 분진에 포함된 오염물질이 산화반응으로 제거 및 정화되게 하는 산화제공급조;
   상기 이송관부의 내부로 물이 공급되게 하고 정화된 분진에 대한 입자간 응집을 유도하여 분진이 고형화되게 하면서 산화제에 의해 상승하는 반응온도가 저하되게 하는 물공급부; 및
   상기 이송관부의 내부에서 상기 스크류의 끝단으로부터 이격 설치되며, 상단부에 복원력이 발생되는 힌지결합이 구성되고 힌지결합에 의해 복원력이 발생되는 힌지연동이 가능한 힌지판과, 상기 힌지판의 하단에서 상방향으로 절개 형성되는 복수의 유동홀로 구성되어, 유입관부 내에서 입경화된 토사형태의 분진이 유동홀을 통해 배출되게 하고, 비산하는 분진의 경우 상기 힌지판의 상단부에 의해 막혀 유입관부 내에서 체류되게 함에 따라 유입되는 산화제 및 물과의 반응시간이 길어지게 하는 분진차단판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정화토 처리효율 및 회수율이 향상된 열탈착 공법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 S10단계에서는, 열탈착부에서 정화토가 배출되는 배출라인에 외기유입제어구가 구성되도록 하여 상기 외기유입제어구에 의해 열탈착부 내부로 외기가 유입되는 것을 제어토록 하는 것을 특징으로 하는 정화토 처리효율 및 회수율이 향상된 열탈착 공법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images