KR20010100038A

KR20010100038A - 하이드로사이클론을 이용한 고형물질의 입도선별 방법

Info

Publication number: KR20010100038A
Application number: KR1020000077774A
Authority: KR
Inventors: 정준교; 이교성
Original assignee: 김윤규, 정주영, 심옥진, 정몽헌; 현대건설주식회사
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2001-11-14

Abstract

본 발명은 호수나 하천 또는 폐쇄성 수역에 퇴적된 오염 퇴적물의 선별처리 방법에 관한 것으로, 호수나 하천 또는 폐쇄성 해역내에서 준설된 오염물질로부터 고형입자를 크기별로 선별할 수 있도록 한 방법으로서, 선상에 배치된 하이드로사이클론을 구비하고; 수중 바닥의 오염물질을 흡입하여 상기 선상측으로 뽑아 올리기 위한 펌핑단계와; 펌핑되어 고온고압으로 토출되는 오염물질을 상기 하이드로사이클론의 상부 입구측 접선방향으로 도입하는 단계를 포함하여, 오염물질의 토출압력 및 속도 조절변화에 따라 서로 다른 크기의 고형입자가 하이드로사이클론내의 원심력에 의해 상방으로는 미세한 입자가 그의 하방으로는 굵은 입자가 선별 분리되도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

하이드로사이클론을 이용한 고형물질의 입도선별 방법{Particle selection method of solid material using hydrocyclone}

본 발명은 호수나 하천 또는 폐쇄성 수역에 퇴적된 오염 퇴적물의 선별처리 방법에 있어서, 오염퇴적물의 입도 분포중 차지율이 가장 높은 모래부분을 선별 적절히 처리함으로써 오염물질의 처리비용을 저감하고, 이에 따라 재처리선별 공정이 불필요하도록 한 하이드로사이클론(Hydrocyclone)을 이용한 고형물질의 입도선별 방법에 관한 것이다.

일반적으로 호수나 하천 또는 폐쇄성 수역에 퇴적된 토양내 오염물질은 입자의 크기가 작은 미사(silt) 및 점토(clay)에 물리화학적으로 결합하여 미사 및 점토가 다시 모래(sand)나 자갈(gravel)과 결합된 형태로 존재한다.

또한 단위질량당 오염물질의 흡착량은 미사 및 점토의 경우가 모래 및 자갈에 비하여 크며 결합력 또한 강하여 오염물질의 제거가 모래 및 자갈의 경우에 비해 훨씬 더 용이하다.

따라서 토양의 입도분포중 차지율이 높은 모래부분을 적절히 선별 처리함으로써 오염물질의 처리비용을 저감하여, 재활용시 활용용도에 따른 별도의 재처리 선별 공정이 불필요함이 요구되고 있다.

현재까지 알려진 오염물질 정화방법은, 토양진공 흡입법, 굴착, 토양세척, 생물학적 처리, 열적처리법이 있다.

그런데 이들 방법은 적용조건이 까다롭고, 여러 가지 제한조건으로 인해 처리비용의 부담을 가져왔다.

본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창안된 것으로, 오염퇴적물의 입도 분포중 함유율이 가장 높은 모래부분을 적절히 선별처리함으로써 오염물질의 처리비용을 저감하고, 이에 따라 재처리선별 공정이 불필요하도록 한 하이드로사이클론을 이용한 고형물질의 입도선별 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

호수나 하천 또는 폐쇄성 해역내에서 준설된 오염물질로부터 고형입자를 크기별로 선별할 수 있도록 한 방법으로서,

선상에 배치된 하이드로사이클론을 구비하고;

수중 바닥의 오염물질을 흡입하여 상기 선상측으로 뽑아 올리기 위한 펌핑단계와;

펌핑되어 고온고압으로 토출되는 오염물질을 상기 하이드로사이클론의 상부입구측 접선방향으로 도입하는 단계를 포함하여,

오염물질의 토출압력 조절변화에 따라 서로 다른 크기의 고형입자가 하이드로사이클론내의 원심력에 의해 상방으로는 미세한 입자가 그의 하방으로는 굵은 입자가 선별 분리되도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 입도선별을 위한 개념도이고,

도 2a,2b는 일정 지역 토양의 입도분포를 시험한 그래프도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 입도선별을 위한 개념도이고, 도 2a,2b는 일정 지역 토양의 입도분포를 시험한 그래프도이다.

먼저, 호수나 하천 또는 폐쇄성 해역내에서 물과 함께 퇴적물을 흡입하여 선상으로 준설한다.

준설된 퇴적물을 펌핑력에 의해 물을 포함하여 선상에 배치된 도 1의 하이드로사이클론(10)에 도입한다.

이때의 도입단계에서는 고온고압으로 퇴적물을 하이드로사이클론의 상부측 입구로 분출시킨다.

이때 분출물은 하이드로사이클론의 내주연 접선방향으로 하여 원심력을 일으키도록 한다.

이렇게 되면 하이드로사이클론의 내부 바깥측과 중심부에는 회전속도차가 발생하여 중심 축선상에는 상부로 유동흐름(상징액)이 발생하고, 이에 의해 미세입자로 크기가 작은 미사(silt) 및 점토(clay)는 상방으로 부상하고, 이보다 무거운 모래 및 자갈은 하방의 배출구를 통해 배출 분리된다.

이때 하이드로사이클론으로 도입되는 유체(물을 포함한 퇴적물)의 유입속도에 의해 선별입자의 크기를 조절할 수 있다.

즉, 위의 유입속도가 작으면 하방측 선별입자가 커지고, 반대로 그 유입속도가 커지면 하방측 선별입자가 작아진다.

이와 같은 방법을 굴착한 오염토양의 입자선별을 위한 전처리에도 적용할 수 있다. 굴착한 오염토양을 물 혹은 계면활성제와 혼합하여 하이드로사이클론에 도입한다.

이하의 실시예를 통해 입도선별시 모래 회수율이 높게 나타남을 알 수 있다.

<실시예1>

제 1실험조건 ;

유입물질 : 표준사

유입조건 : 450g/10sec

총유입량 : 200g

제 1실험결과

	표준사	분배율	비 고
사이클론 하단부	1892.39g	99.91%
사이클론 상단부	1.73g	0.09%

* 손실량은 장치내부에 존재하는 양임

<실시예2>

제 2실험조건;

유입물질 : 표준사 900g + 실트 및 점토 100g

유입조건 : 500g/15sec

총유입량 : 1000g

제 2실험결과

① 하이드로사이크론 하부

입자범위(㎜)	체무게(g)	체무게+고형물무게(g)	고형물무게(g)	비고
1.19 이상	435.07	435.08	0.01	897.68(g)
1.19∼0.59	394.36	1007.45	613.09
0.59∼0.297	349.50	629.64	280.14
0.297∼0.150	311.69	316.13	4.44
0.150∼0.075	335.60	342.77	7.17	10.76(g)
0.075미만	313.31	316.90	3.59	10.76(g)
합 계			908.44

* 손실량은 장치내부에 존재하는 양임

② 하이드로사이크론 상부

입자범위(㎜)	체무게(g)	체무게 +고형물무게(g)	고형물무게(g)	비고(g)
0.59∼0.297	302.87	302.89	0.02	0.03
0.297∼0.150	338.88	338.89	0.01	0.03
0.150∼0.075	335.60	336.66	1.06	75.27
0.075미만	380.36	354.57	74.21	75.27
합 계			75.30

③ 고형물 회수율

구 분	투입량(g)	회수량(g)	회수율(%)
표준사	900	897.71	99.8%
미세입자	100	86.03	86.0%
합 계	1000	983.74	98.4%

실시예 1은 표준사만을 가지고 하이드로사이크론의 선별 효율을 알아본 것으로 표준사의 회수율이 99.9%로 나타났다.

실시예 2는 현장과 같이 표준사와 미세입자를 9:1(900g:100g)로 골고루 혼합하여 선별효율 실험을 한 것으로 하이드로사이크론의 하부를 통한 표준사의 회수율을 99.8%이었고 하이드로사이크론의 상부를 통한 미세입자의 회수율은 86%이었다.

그러나 하이드로사이크론의 하부를 통하여 선별한 표준사중 극히 미량의 미세입자가 함유되어 있어 아주 적은 범위의 회수율 저감이 예상된다.

도 2a,2b는 일정지역 토양의 입도분포를 시험을 통하여 얻을 결과로서 1.40∼0.25㎜의 함량이 50∼70%로 가장 높게 나타났으며 이는 모래에 해당하는 입도범위이다.

아래의 표는 도 2a,2b의 이해를 돕기 위한 토양의 입도별 이화학적 특성을 나타내고 있다.

구분의 명칭	입경(㎜)	이화학적특성
조약돌(gravel)	2 이상	표면적이 작고 토양의 이화학성이 거의 기여하지 않음
굵은 모래(Coarse sand)	2∼0.2	표면적이 작고, 토양의 이화학성에 대한 기여가 적다. 그러나 입자간의 모관력에 의한 수분유지, 공극률의 증대, 통기, 배수의 촉진을 담당함
가는 모래(Fine sand)	0.2∼0.02
실트(Silt)	0.02∼ 0.002	모래와 점토의 중간적 성질을 가지며, 점착성은 없으나, 약한 응집력을 가짐
점토(Clay)	0.002 이하	표면적이 크고 콜로이드로서의 성질을 약하게 나타냄. 물의 흡착보유, 이온교환, 전리성 등 토양의 중요한 이화학성에 크게 기여함

이와 같이 하이드로 사이크론을 통하여 준설된 오니 또는 오염토양을 선별할 경우 골재선별을 통한 처리비용의 상쇄효과를 가져올 수 있으며 오염토양의 입도별 선별 후 정화공정을 차등적으로 적용하므로서 보다 적절한 기술 적용이 가능하며 정화비용의 저감이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 슬러리 상태의 오염 토양을 펌핑하여 하이드로사이클론부로 유입시켜 원심력을 이용하여 원하는 입자의 사이즈로 선별 가능토록 하므로서 토양의 입자선별과 더불어 차등적 정화공정을 가질 수 있으며, 처리비용의 저감이 가능하다.

Claims

호수나 하천 또는 폐쇄성 해역내에서 준설된 오염물질로부터 고형입자를 크기별로 선별할 수 있도록 한 방법으로서,

선상에 배치된 하이드로사이클론을 구비하고;

수중 바닥의 오염물질을 흡입하여 상기 선상측으로 뽑아 올리기 위한 펌핑단계와;

펌핑되어 고온고압으로 토출되는 오염물질을 상기 하이드로사이클론의 상부 입구측 접선방향으로 도입하는 단계를 포함하여,

오염물질의 토출압력 조절변화에 따라 서로 다른 크기의 고형입자가 하이드로사이클론내의 원심력에 의해 상방으로는 미세한 입자가 그의 하방으로는 굵은 입자가 선별 분리되도록 한 것을 특징으로 하는 하이드로사이클론을 이용한 고형물질의 입도선별 방법.