KR102440347B1 - Polluted Soil Purification Apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 오염토양 정화장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus for purifying contaminated soil.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present disclosure and does not constitute the prior art.
유류로 인한 토양의 오염의 심각성이 대두됨에 따라, 오염 토양의 정화를 위한 장치가 지속적으로 개발되고 있다. 토양 정화사업 국내시장은 매년 평균 7% 이상 규모가 상승하고 있고 전 세계적으로도 토양 정화사업 시장이 확장되고 있는 추세이다.As the severity of soil contamination due to oil rises, an apparatus for purifying contaminated soil is continuously being developed. The domestic market for soil remediation business is increasing by an average of 7% or more every year, and the market for soil remediation business is expanding worldwide.
오염 토양을 정화하기 위한 방법으로는 토양 경작법(land farming), 토양 세척법(soil washing) 및 열 탈착법(thermal desorption) 등이 있다. Methods for purifying contaminated soil include land farming, soil washing, and thermal desorption.
토양 경작법은 지표에 오염 토양을 깔아 호기성 생물을 이용하여 생분해하는 방법으로서, 넓은 처리공간이 필요하고 오염토양을 정화하는데 걸리는 시간이 매우 길다는 단점이 있다.The soil cultivation method is a method of biodegradation using aerobic organisms by laying contaminated soil on the surface, and has disadvantages in that it requires a large treatment space and takes a very long time to purify the contaminated soil.
토양 세척법은 고온의 물 혹은 중금속을 액상으로 분해하는 방법으로, 이는 제2, 제3의 오염처리를 요함으로 오염 토양의 정화과정이 복잡하다는 단점이 있다.The soil washing method is a method of decomposing high-temperature water or heavy metals into a liquid phase, which has a disadvantage in that the purification process of contaminated soil is complicated because it requires second and third contamination treatment.
열 탈착법은 전술한 오염 토양 정화방법보다 정화시간이 짧고 정화과정이 비교적 단순화된 방법으로서 효율이 좋다. 마이크로파를 열 탈착법에 적용할 경우, 정화장치를 단순화할 수 있고 오염 토양을 가열하는 효율이 높다는 장점이 있다. 하지만 마이크로파를 사용할 경우, 특히 단일 주파수의 마이크로파를 사용할 경우 마이크로파의 파동 특성에 의해 국소가열로 인한 스파크 현상이 발생할 수 있다. 이러한 불안정성으로 인해 마이크로파를 이용한 열탈착 장치를 상용화하지 못하는 실정이다.The thermal desorption method has a shorter purification time and a relatively simplified purification process than the above-described method for remediing contaminated soil, and thus has good efficiency. When microwaves are applied to the thermal desorption method, there are advantages in that the purification apparatus can be simplified and the efficiency of heating the contaminated soil is high. However, when microwaves are used, especially when microwaves of a single frequency are used, a spark phenomenon due to local heating may occur due to the wave characteristics of microwaves. Due to such instability, it is impossible to commercialize a thermal desorption device using microwaves.
일 실시예에 따른 오염토양 정화장치는 마이크로파를 이용하여 오염 토양을 안정적으로 가열할 수 있다.The apparatus for purifying contaminated soil according to an embodiment may stably heat the contaminated soil using microwaves.
일 실시예에 따른 오염토양 정화장치는 폐쇄형 구조를 구성하여 가열효율을 증대할 수 있다.Contaminated soil purification apparatus according to an embodiment can increase heating efficiency by configuring a closed structure.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 오염 토양을 처리하여 미세 입자화하기 위한 전처리부; 마이크로파를 생성하는 마이크로파 발진부 및 내벽에 배치되어 마이크로파를 분산시키는 복수의 분산부재를 포함하는 가열챔버; 가열챔버 내부에 배치되며, 프레임의 하부는 하프파이프(half pipe) 구조를 가지고 상단에 기화된 오염물을 포집하기 위한 파이프가 연결되며, 하프파이프 구조 내에 컨베이어 스크류가 배치되어 전처리부에서 미세 입자화된 오염 토양을 이송시키는 폐쇄형의 열탈착 컨베이어; 및 가열챔버에서 가열되어 오염물질이 처리된 정화토양을 수용하는 정화토양 수용부를 포함하되, 열탈착 컨베이어와 정화토양 수용부가 연결된 부분은 외부와 공기가 통하지 않는 폐쇄형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치를 제공한다.According to an embodiment of the present disclosure, a pre-processing unit for treating contaminated soil into fine particles; a heating chamber including a microwave oscillation unit generating microwaves and a plurality of dispersion members disposed on an inner wall to disperse microwaves; It is disposed inside the heating chamber, and the lower part of the frame has a half pipe structure, and a pipe for collecting vaporized contaminants is connected to the upper part, and a conveyor screw is disposed in the half pipe structure to obtain fine particles in the pretreatment unit. Closed-type thermal desorption conveyor for transporting contaminated soil; and a purified soil accommodating part for accommodating the purified soil heated in the heating chamber and treated with pollutants, wherein the part connected to the thermal desorption conveyor and the purified soil accommodating part has a closed structure in which air does not communicate with the outside. A purifier is provided.
일 실시예에 의하면, 오염토양 정화장치는 분산부재를 이용하여 마이크로파가 오염 토양에 균일한 세기로 조사되어 오염 토양을 안정적으로 가열할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment, the contaminated soil purifying apparatus has an effect of stably heating the contaminated soil by irradiating the contaminated soil with microwaves with a uniform intensity using a dispersing member.
일 실시예에 의하면, 오염 토양이 가열되는 동안 외부로부터 공기가 유입될 수 없는 폐쇄형 구조를 설계하여 열탈착 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment, there is an effect of increasing the thermal desorption efficiency by designing a closed structure in which air cannot be introduced from the outside while the contaminated soil is heated.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치의 평면 단면도이다.
도 3은 도 1의 X-X선을 절개한 단면도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재의 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재의 마이크로파 반사특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 분산부재의 원리를 설명하기 위한 예시이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for purifying contaminated soil according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 2 is a plan cross-sectional view of the contaminated soil purification apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1 .
4 is a perspective view of a dispersing member according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a view for explaining the microwave reflection characteristics of the dispersing member according to an embodiment of the present disclosure.
6 is an example for explaining the principle of the dispersing member of the present disclosure.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings. In addition, in describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present disclosure, the detailed description thereof will be omitted.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the components of the embodiment according to the present disclosure, reference numerals such as first, second, i), ii), a), b) may be used. These signs are only for distinguishing the elements from other elements, and the nature, order, or order of the elements are not limited by the signs. When a part in the specification 'includes' or 'includes' a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless explicitly stated otherwise. .
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치의 도면이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치의 평면 단면도이다. 도 3은 도 1의 X-X선을 절개한 단면도이다. 도 1에 도시된 도면은 설명의 편의상 가열챔버(200)의 내부구조를 도시하였다. 도 1 내지 도 3에서, 마이크로파 발진부(500)의 배치 위치에 차이가 있을 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 마이크로파 발진부(500)는 상황에 따라 적절한 위치에 복수개 배치될 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 3은 오염토양 정화장치(10)를 설명하기 위해 편의상 내부구조도 함께 도시되어 있다.1 is a view of a contaminated soil purification apparatus according to an embodiment of the present disclosure. Figure 2 is a plan cross-sectional view of the contaminated soil purification apparatus according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line X-X of FIG. 1 . The drawing shown in FIG. 1 shows the internal structure of the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치(10)는 전처리부(100), 가열챔버(200), 열탈착 컨베이어(300), 분산부재(400), 마이크로파 발진부(500), 정화토양 수용부(600) 및 콘덴서(700)의 전부 또는 일부를 포함한다.1 to 3 , the contaminated
전처리부(100)는 외부에서 유입되는 오염 토양을 적절한 크기로 분쇄시킨다. 전처리부(100)에서 오염 토양은 미세 입자화된다. 오염 토양은 벌크 상태와 같이 입자의 크기가 클 경우 열탈착 컨베이어(300) 내에서 발생되는 열에 의해 연소되는 효율이 낮아지기 때문에 토양 입자를 분쇄하는 전처리 과정이 필요하다. 본 개시에서 전처리부(100)는 오염 토양을 분쇄하기 위한 분쇄기 및 오염 토양을 입자 크기별로 선별하기 위한 선별기 중 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 오염 토양은 별도의 이송 설비를 이용하여 전처리부(100)로 이송될 수 있다. 전처리부(100)에서 분쇄된 오염 토양은 입자의 크기가 10 mm 이하인 것이 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 전처리부(100)에서 미세 입자화 된 오염 토양은 열탈착 컨베이어(300)로 이송된다.The
가열챔버(200)는 마이크로파 발진부(500) 및 복수의 분산부재(400)를 포함한다. 마이크로파 발진부(500)는 마이크로파를 생성하며, 생성된 마이크로파는 가열챔버(200)의 내부로 조사된다. 마이크로파 발진부(500)는 가열챔버(200)의 프레임에 복수개 배치될 수 있다. 분산부재(400)는 가열챔버(200)의 내벽에 복수개 배치되며, 마이크로파를 가열챔버(200)의 내부로 분산시키는 역할을 한다.The
열탈착 컨베이어(300)는 가열챔버(200)의 내부에 배치된다. 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)는 하프파이프(half pipe) 형상을 가진다. 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)에는 컨베이어 스크류(310)가 배치되어 있다. 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)가 하프파이프 형상을 가짐으로써 하프파이프 형상에 대응되는 컨베이어 스크류(310)를 이용하여 오염 토양을 골고루 섞으면서 이동시킬 수 있다. 열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)는 아래쪽이 개방된 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 열탈착 컨베이어(300)의 하프파이프 구조 내에 배치된 컨베이어 스크류(310)는 전처리부(100)에서 미세 입자화된 오염 토양을 이송시키는 역할을 한다. 컨베이어 스크류(310)를 이용하여 미세 입자화된 오염 토양을 이송시켜 미세 입자화된 오염 토양을 섞음으로써 균일한 온도로 가열될 수 있도록 한다.The
컨베이어 스크류(310)에 의해 미세 입자화된 오염 토양이 이송될 때, 열탈착 컨베이어(300) 하부(330)의 내벽과 오염 토양의 입자가 지속적으로 마찰을 일으킨다. 따라서, 열탈착 컨베이어(300) 하부(330)의 내벽은 오염 토양의 지속된 이송에도 마모 및 파손이 적은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 마모를 방지하기 위해 열탈착 컨베이어(300) 하부(330)의 내벽은 오버레이 코팅이 이루어지거나, 표면 경화 열처리가 이루어질 수 있다.When the contaminated soil finely granulated by the
도 3을 참조하면, 열탈착 컨베이어(300) 하부(330)의 외벽에는 마이크로파 발열부(340)가 부착되어 있다. 마이크로파 발열부(340)는 마이크로파에 의해 발열되는 소재로 이루어질 수 있다. 마이크로파 발열부(340)는 열탈착 컨베이어(300) 하부(330)의 외벽에 부착되어 있어, 컨베이어 스크류(310)가 이송시키는 미세 입자화된 오염 토양과 직접적으로 접촉하지 않는다. 따라서 이러한 배치는 마이크로파 발열부(340)가 미세 입자화된 오염토양에 긁혀 손상되는 것으로부터 방지할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a
마이크로파 발열부(340)는 마이크로파에 의해 가열되어서 미세 입자화된 오염 토양을 간접적으로 가열하는 역할을 수행한다. 마이크로파를 미세 입자화된 오염 토양이 직접적으로 조사할 경우 원하는 온도까지 발열하기 어려우므로, 이러한 마이크로파 발열부(340)를 이용하여 오염 토양을 고온으로 가열할 수 있는 효과가 있다.The
마이크로파 발열부(340)는 도 3에 도시된 바와 달리, 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)의 외벽에만 배치되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)는 내부가 빈 구조로 형성되고 마이크로파가 투과할 수 있는 재질로 구성되며, 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)의 빈 공간에 마이크로파 발열부(340)가 내장되어 배치될 수도 있다.Unlike the
마이크로파 발열부(340)는 마이크로파를 일부 투과시키는 강유전체로 구성될 수 있다. 강유전체에서 투과된 마이크로파는 미세 입자화된 오염 토양에 조사될 수 있다.The
열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)와 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)는 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)는 마이크로파가 투과되는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 세라믹 재질은 열전도율이 낮으므로, 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)는 세라믹 재질로 이루어지지 않는다. 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)는 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)가 열전도율이 높은 금속 재질로 이루어짐으로써 마이크로파 발열부(340)에서 발생된 열을 오염 토양으로 전달시켜 오염 토양을 가열시킬 수 있다.The
열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)와 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)는 일체로 이루어질 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 별도의 제조공정을 거친 후 결합될 수 있다.The upper 320 of the
열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 마이크로파 발진부(500)에 의해 발생된 마이크로파 또는 분산부재(400)에 의해 반사된 마이크로파가 열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)를 관통하여 미세 입자화된 오염 토양에 조사된다. 마이크로파 발진부(500)만 이용할 경우 장치 내에서 국소 가열에 의한 스파크 현상이 일어날 수 있으나, 분산부재(400)를 배치하여 미세 입자화된 오염 토양을 골고루 가열할 수 있다.The
열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)는 상대 유전율(relative permittivity)이 아주 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)는 상대 유전율이 0.01 이하인 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.The
미세 입자화된 오염 토양은 예컨대 열탈착 컨베이어(300)의 상부(320)를 관통하는 마이크로파에 의해 직접적으로 가열되고, 열탈착 컨베이어(300)의 하부(330)에 부착된 마이크로파 발열부(340)에 의해 간접적으로 가열된다.The fine-grained contaminated soil is, for example, directly heated by a microwave passing through the
열탈착 컨베이어(300) 내에 있는 오염 토양이 가열되면, 오염 물질이 기화된다. 기화된 오염 물질은 상부파이프(710)를 지나 콘덴서(700)에서 응축된다. 도면에는 도시되지 않았으나, 가열에 의해 기화되지 않고 액화되는 물질을 분류하기 위해 열탈착 컨베이어(300) 하부에 이를 위한 별도의 파이프 및 수용부를 추가적으로 구성할 수도 있다.When the contaminated soil in the
정화토양 수용부(600)는 가열챔버(200) 내에서 가열되어 오염물질이 처리된 정화 토양을 수용한다. 구체적으로는, 정화토양 수용부(600)는 열탈착 컨베이어(300) 내에서 가열되어 오염물질이 처리된 정화 토양을 수용한다. 열탈착 컨베이어(300)의 단부에는 폐쇄부(610)가 구성되어 있다. 폐쇄부(610)에 의해서 열탈착 컨베이어(300)와 정화토양 수용부(600)가 연결된 분은 외부와 공기가 통하지 않는 폐쇄형 구조로 이루어지게 된다.The purified
도 1 내지 도 3에는 도시되지 않았으나, 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치(10)는 질소 공급 배관(미도시)을 더 포함할 수 있다. 질소 공급 배관은 열탈착 컨베이어(300) 내부에 질소 가스를 공급하도록 구비된다. 질소 공급 배관의 일단은 열탈착 컨베이어(300)의 일부와 연결되어 배치될 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 to 3 , the contaminated
오염 토양을 정화하기 위해 열탈착 컨베이어(300)의 내부를 가열하게 되는데, 가열 과정에서 열탈착 컨베이어(300) 내부에 화재가 발생하는 경우 질소 공급 배관을 이용하여 열탈착 컨베이어(300)의 내부로 질소를 공급함으로써 화재를 예방하거나 조기에 진화할 수 있다. 예컨대, 열탈착 컨베이어(300) 내부의 온도가 기 설정된 제한온도보다 크거나 같은 경우, 열탈착 컨베이어(300) 내부에 화재가 발생했다고 판단하여 질소 공급 배관을 이용해 질소를 공급함으로써 화재를 조기에 진화할 수 있다. 구체적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 오염토양 정화장치(10)는 섭씨 500도 부근까지 오염 토양을 가열하여 오염 물질을 기화시킬 수 있다. 따라서, 열탈착 컨베이어(300) 내부의 온도가 섭씨 600도 이상으로 올라가는 경우 마이크로파를 이용한 온도상승이 아닌 내부 화재에 의한 온도상승이라고 추정할 수 있으며, 이러한 경우에 질소를 이용하여 내부의 온도를 낮출 수 있다. 이러한 경우에 기 설정된 제한온도는 섭씨 600도이다.In order to purify the contaminated soil, the inside of the
본 개시는 오염 토양이 전처리부(100)에 의해 분쇄되어 가열챔버(200) 내부로 이송된 곳부터 정화된 토양을 수용하는 정화토양 수용부(600)까지 외부와의 공기를 차단하는 폐쇄형 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 열탈착 컨베이어(300)의 내부가 가열되면서, 내부의 압력이 외부의 압력보다 증가하게 되고 그 결과 오염 토양의 열탈착 효율이 증대될 수 있다는 기술적 특징이 있다.The present disclosure is a closed structure that blocks air from the outside from the place where the contaminated soil is pulverized by the
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재의 사시도이다. 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재의 마이크로파 반사특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 개시의 분산부재의 원리를 설명하기 위한 예시이다.4 is a perspective view of a dispersing member according to an embodiment of the present disclosure. 5 is a view for explaining the microwave reflection characteristics of the dispersing member according to an embodiment of the present disclosure. 6 is an example for explaining the principle of the dispersing member of the present disclosure.
분산부재(400)는 가열챔버(200)의 내벽에 배치되며, 입사된 마이크로파를 가열챔버(200)의 내부, 특히 열탈착 컨베이어(300)의 내부로 분산시키도록 구성된다. 분산부재(400)는 조사된 마이크로파를 여러 방향으로 반사시켜 마이크로파가 가열챔버(200) 내부가 전체적으로 균일하게 가열되도록 형성된다. 특히, 분산부재(400)는 열탈착 컨베이어(300) 내부에 있는 오염 토양이 균일하게 가열되도록 마이크로파를 분산시킨다.The dispersing
분산부재(400)는 알루미늄 등과 같이 마이크로파를 반사하는 재질로 이루어질 수 있다.The dispersing
하나의 분산부재(400)는 복수의 반사부(410)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 분산부재(400)는 제1 내지 제5 반사부(410a 내지 410e)를 포함하고 있다. 제1 내지 제5 반사부(410a 내지 410e)는 분산부재(400)의 밑면과 수직한 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.One
복수의 반사부(410) 중 적어도 두 개의 반사부는 서로 다른 높이(l)를 가질 수 있다. 바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 반사부(410)는 각각 높이(l)를 달리하여 형성될 수 있다.At least two of the plurality of reflectors 410 may have different heights l. Preferably, as shown in FIG. 5 , the plurality of reflection units 410 may be formed with different heights l.
각 반사부(410)는 반사부(410)의 일단에 형성된 상면 및 상면으로부터 수직하게 연장되는 측면을 포함할 수 있다. 반사부(410)는 반드시 직면으로만 이루어져야 하는 것은 아니고 상면 또는 측면이 곡면으로 이루어질 수도 있다.Each reflector 410 may include an upper surface formed at one end of the reflector 410 and a side surface extending vertically from the upper surface. The reflector 410 does not necessarily have to face only and may have a curved top or side surface.
분산부재(400)는 가열챔버(200)의 내벽에 복수개가 따로 배치될 수 있으나, 일체형으로 형성될 수 있다. 즉, 복수의 반사부(410)의 각각의 형상 및 배치구조를 하나의 반사패턴으로 정하고, 반사패턴이 반복되는 형태의 분산부재(400)가 형성될 수 있다. 이러한 일체형 분산부재(400)는 가열챔버(200) 내벽의 각 벽면에 한 개씩 배치될 수 있다.A plurality of dispersing
분산부재(400)의 형상은 상기 설명한 형상으로 한정되는 것이 아니라, 높이(l)를 달리하여 마이크로파의 위상을 다르게 반사시킬 수 있는 형상이라면, 본 개시에 따른 분산부재(400)에 해당한다. 예컨대, 분산부재(400)는 반구(hemisphere) 형상을 가진 반사부를 포함할 수도 있다.The shape of the dispersing
도 4에는 제3 반사부(410c)가 나머지 반사부보다 넓은 폭을 가지도록 형성되어 있으나, 이에 제한되지 않으며 제1 내지 제5 반사부(410a 내지 410e)는 동일한 폭(f)을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 도 4에는 분산부재가 중심선(C)을 기준으로 대칭적으로 형성되어 있으나 이는 예시적인 것으로 반드시 대칭을 이루어 형성되지 않아도 무방하다.In FIG. 4 , the third
각 반사부(410)는 마이크로파가 주로 반사되는 영역인 상면과, 상면에 수직한 측면으로 이루어질 수 있다. 각 면은 직면으로 형성되어 있으나, 곡면으로 형성될 수도 있다.Each reflector 410 may have an upper surface, which is a region where microwaves are mainly reflected, and a side surface perpendicular to the upper surface. Each surface is formed as a facing, but may also be formed as a curved surface.
도 4에 도시된 분산부재(400)의 형상은 예시적인 것으로서, 분산부재(400)에 포함된 각 반사부(410) 중 높이(l)를 달리하는 적어도 두 개 이상의 반사부(410)가 형성된다면 본 개시에 해당한다.The shape of the dispersing
분산부재(400)가 높이(l)를 달리하는 복수의 반사부(410)로 이루어짐으로써, 마이크로파가 분산부재(400)의 각 반사부(410)를 반사할 때 반사부(410)의 높이(l) 차이에 따라 각기 다른 위상을 갖는 마이크로파가 발생된다. 반사되는 마이크로파의 위상이 다양해짐에 따라 가열챔버(200) 영역에 마이크로파를 균일한 세기로 조사한다는 기술적 특징이 있다. Since the dispersing
즉, 마이크로파가 분산부재(400)에 입사하게 되면, 각 반사부(410)들의 표면에 부딪혀서 반사되어 맞은편의 분산부재(400)의 각 반사부(410)에 부딪혀 다시 반사되어 되돌아오게 되는 과정이 반복되기 때문에, 가열챔버(200) 영역에 마이크로파가 고르게 분산될 수 있다. 각 반사부(410)에 의해 반사되어 반사부(410)의 길이 차이에 따라 각기 다른 위상을 갖는 마이크로파가 형성된다. That is, when the microwave is incident on the dispersing
예컨대, 도 5를 참조하면, 제1 마이크로파(m1)가 하나의 반사부에 반사되는 경우, 반사된 제2 마이크로파(m2)가 맞은편에 배치된 반사부에 반사되는데, 맞은편 반사부의 높이가 서로 달라 제3 마이크로파(m3)로 반사될 때 다른 위상을 갖는 마이크로파가 형성될 수 있다.For example, referring to FIG. 5 , when the first microwave m1 is reflected by one reflective part, the reflected second microwave m2 is reflected by the reflective part disposed on the opposite side, and the height of the opposite reflective part is Microwaves having different phases may be formed when different from each other and reflected by the third microwave m3.
도 6의 (a)는 마이크로파가 일반적인 반사면을 반사하는 경우를 나타낸 그래프이고, 도 6의 (b)는 마이크로파가 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재를 반사하는 경우를 나타낸 그래프이다.FIG. 6A is a graph illustrating a case in which microwaves reflect a general reflective surface, and FIG. 6B is a graph illustrating a case in which microwaves reflect a dispersion member according to an embodiment of the present disclosure.
가열챔버(200) 내부에 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재(400)가 아닌 평평한 반사판이 배치되어 있을 경우, 마이크로파가 조사되어도 위상이 다양해지지 않아 도 6의 (a)와 같은 패턴으로 챔버 내에 마이크로파가 흐르게 된다. 이 경우 마이크로파의 세기가 약한 지역(Y)은 가열이 되지 않을 것이고, 마이크로파의 세기가 강한 특정 지역(X)만 국부가열된다는 단점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 주파수가 다른 다양한 마이크로파를 바꿔가며 발진해야 하는데, 현행법 상 상업에 이용할 수 있는 마이크로파의 주파수는 한정되어 있다. 즉, 단일주파수를 이용해야 한다. 오염 토양에 고온에서 발화되는 성분이 포함된 경우에는 국부가열로 인해 일부 지역이 지나치게 가열됨으로써 스파크 등과 같은 화재가 발생할 우려도 있다.When a flat reflector, not the
도 6의 (b)를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 분산부재(400)를 사용하는 경우, 마이크로파가 서로 다른 높이를 가진 반사부(410)에 반사됨으로써, 다양한 위상의 마이크로파가 가열챔버(200) 영역에 조사될 수 있다. 본 개시에 따른 경우 도 6의 (b)와 같이 모든 지역에 균일한 세기로 마이크로파가 조사되고, 일부 지역에 지나친 국부가열이 발생하지 않음으로써 스파크 발생과 같은 위험한 상황을 예방할 수 있다.Referring to FIG. 6B , when the
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present embodiment by those of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
100: 전처리부 200: 가열챔버
300: 열탈착 컨베이어 400: 분산부재
500: 마이크로파 발진부 600: 정화토양 수용부
700: 콘덴서100: pre-processing unit 200: heating chamber
300: thermal desorption conveyor 400: dispersing member
500: microwave oscillation unit 600: purified soil receiving unit
700: capacitor
Claims (15)
마이크로파를 생성하는 마이크로파 발진부 및 내벽에 배치되어 상기 마이크로파를 분산시키는 복수의 분산부재를 포함하는 가열챔버;
상기 가열챔버 내부에 배치되며, 하부는 하프파이프(half pipe) 구조를 가지고, 상단에는 기화된 오염물을 포집하기 위한 파이프가 연결되며, 상기 하프파이프 구조 내에 상기 전처리부에서 미세 입자화된 오염 토양을 이송시키는 컨베이어 스크류가 배치되는 폐쇄형의 열탈착 컨베이어; 및
상기 가열챔버에서 가열되어 오염물질이 처리된 정화토양을 수용하는 정화토양 수용부를 포함하되,
상기 열탈착 컨베이어의 하부에는 상기 마이크로파에 의해 발열되는 마이크로파 발열부가 배치되며,
상기 열탈착 컨베이어의 상부는 상기 마이크로파가 투과되는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.A pre-processing unit for treating contaminated soil into fine particles;
a heating chamber including a microwave oscillation unit generating microwaves and a plurality of dispersion members disposed on an inner wall to disperse the microwaves;
It is disposed inside the heating chamber, the lower part has a half pipe structure, and a pipe for collecting vaporized contaminants is connected to the upper end, and the polluted soil finely grained by the pretreatment unit in the half pipe structure is removed. A closed-type thermal desorption conveyor on which the conveying conveyor screw is disposed; and
Comprising a purified soil accommodating part for accommodating the purified soil heated in the heating chamber and treated with contaminants,
A microwave heating part that is heated by the microwave is disposed at a lower portion of the thermal desorption conveyor,
Contaminated soil purification apparatus, characterized in that the upper portion of the thermal desorption conveyor is made of a material through which the microwave is transmitted.
상기 마이크로파 발열부는,
상기 열탈착 컨베이어 하부의 외벽에 부착되는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
The microwave heating unit,
Contaminated soil purification device, characterized in that it is attached to the outer wall of the lower portion of the thermal desorption conveyor.
상기 열탈착 컨베이어의 하부는 내부가 빈 구조로 형성되며,
상기 마이크로파 발열부는 상기 열탈착 컨베이어의 하부의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
The lower portion of the thermal desorption conveyor is formed in an empty structure,
Contaminated soil purification apparatus, characterized in that the microwave heating part is disposed inside the lower portion of the thermal desorption conveyor.
상기 오염 토양에 의해 발생되는 마모 현상을 방지하기 위하여 상기 열탈착 컨베이어 하부의 내벽의 표면을 경화시키거나, 오버레이 코팅시키는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
Contaminated soil purification apparatus, characterized in that by hardening or overlay coating the surface of the inner wall of the lower portion of the thermal desorption conveyor in order to prevent abrasion caused by the contaminated soil.
상기 열탈착 컨베이어의 상부는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
Contaminated soil purification device, characterized in that the upper portion of the thermal desorption conveyor is made of a ceramic material.
상기 열탈착 컨베이어의 상부는 상대 유전율이 0.01 이하인 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
Contaminated soil purification apparatus, characterized in that the upper portion of the thermal desorption conveyor is made of a material having a relative permittivity of 0.01 or less.
상기 열탈착 컨베이어 상단의 파이프와 연결되는 콘덴서(condenser)를 더 포함하되,
상기 열탈착 컨베이어에서 기화된 오염물질은 상기 열탈착 컨베이어 상단의 파이프를 지나 상기 콘덴서에 도달하여 응축되는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
Further comprising a condenser connected to the pipe at the top of the thermal desorption conveyor,
Contaminants vaporized in the thermal desorption conveyor pass through the pipe at the top of the thermal desorption conveyor to reach the condenser and condensed contaminated soil purification apparatus.
상기 열탈착 컨베이어 내부에 질소 가스를 공급하도록 구비된 질소 공급 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.According to claim 1,
Contaminated soil purification apparatus further comprising a nitrogen supply pipe provided to supply nitrogen gas to the inside of the thermal desorption conveyor.
상기 열탈착 컨베이어 내부의 온도가 기 설정된 제한온도보다 크거나 같은 경우, 상기 질소 공급 배관을 이용하여 상기 열탈착 컨베이어 내부에 질소를 공급하는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.11. The method of claim 10,
When the temperature inside the thermal desorption conveyor is greater than or equal to a preset limit temperature, the contaminated soil purification apparatus, characterized in that for supplying nitrogen to the inside of the thermal desorption conveyor using the nitrogen supply pipe.
마이크로파를 생성하는 마이크로파 발진부 및 내벽에 배치되어 상기 마이크로파를 분산시키는 복수의 분산부재를 포함하는 가열챔버;
상기 가열챔버 내부에 배치되며, 하부는 하프파이프 구조를 가지고, 상단에는 기화된 오염물을 포집하기 위한 파이프가 연결되며, 상기 하프파이프 구조 내에 상기 전처리부에서 미세 입자화된 오염 토양을 이송시키는 컨베이어 스크류가 배치되는 폐쇄형 열탈착 컨베이어; 및
상기 가열챔버에서 가열되어 오염물질이 처리된 정화토양을 수용하는 정화토양 수용부를 포함하되,
상기 분산부재는 복수의 반사부를 포함하며,
상기 마이크로파가 상기 복수의 반사부에 반사됨에 따라 서로 다른 위상을 가지는 복수의 마이크로파가 형성되도록, 상기 복수의 반사부 중 적어도 두개는 서로 다른 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.A pre-processing unit for treating contaminated soil into fine particles;
a heating chamber including a microwave oscillation unit generating microwaves and a plurality of dispersion members disposed on an inner wall to disperse the microwaves;
A conveyor screw disposed inside the heating chamber, having a half-pipe structure at a lower portion, a pipe for collecting vaporized contaminants connected to an upper end, and conveying fine-grained contaminated soil from the pretreatment unit within the half-pipe structure Closed thermal desorption conveyor is disposed; and
Comprising a purified soil accommodating part for accommodating the purified soil heated in the heating chamber and treated with contaminants,
The dispersion member includes a plurality of reflective parts,
Contaminated soil purification apparatus, characterized in that at least two of the plurality of reflection units have different heights so that a plurality of microwaves having different phases are formed as the microwaves are reflected by the plurality of reflection units.
상기 복수의 반사부는,
일단에 형성된 상면; 및
상기 상면으로부터 수직하게 연장되는 측면
을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.13. The method of claim 12,
The plurality of reflectors,
an upper surface formed at one end; and
a side extending vertically from the upper surface
Contaminated soil purification apparatus comprising a.
상기 상면과 상기 측면은 평면 및 곡면 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.14. The method of claim 13,
The upper surface and the side surfaces are contaminated soil purification apparatus, characterized in that formed in any one of a flat surface and a curved surface.
상기 복수의 반사부는 상호간에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오염토양 정화장치.13. The method of claim 12,
Contaminated soil purification apparatus, characterized in that the plurality of reflection parts are integrally formed with each other.
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