KR20020096274A - 준설토의 모래선별 및 세척수 정수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수관로의 준설과정에서 대량으로 발생되는 준설토를 세척 및 선별하여 준설토에 포함된 모래 등의 유용재를 건설재료로 재활용함으로써 골재난을 겪고 있는 국내시장에서 모래의 대체재로서 활용하기 위한 준설토의 재활용을 위한 골재선별 및 세척수 정화시스템에 관한 것이다.

본 발명의 시스템은 하수준설토를 채분이 달린 회전드럼을 이용하여 자갈, 모래 및 이물질 등으로 분리하기 위한 선별/세척공정과;

상기 선별/세척공정에서 선별되어 저장탱크에 공급된 모래를 펌프에 의해 싸이클론으로 유도하여 중심부에서 와류를 일으켜 세척되고, 싸이클론에서 배출되는 모래를 탈수할 수 있도록 전방이 하부로 경사져있는 분급기를 통과하면서 모래를 얻는 샌드유니트 공정과;

선별기와 싸이클론 및 분급기에서 나오는 슬러지가 포함된 물은 침전 농축조를 거쳐서 정수가 이루어지는 침전농축조공정과;

상기 침전농축조공정을 통해 배출되는 슬러지는 필터프레스로 압착하여 수분을 제거하여 케이크로 성형하는 필터프레스공정으로 이루어진 것이다.

Description

준설토의 모래선별 및 세척수 정수시스템{The System of for the using Recycled of Dredged Soils}

본 발명은 하수관로의 준설과정에서 대량으로 발생되는 준설토를 일정공정을 거쳐 준설토에 포함된 토사 및 자갈 등의 유용재를 추출하여 이를 건설재료로 재활용함으로써 골재난을 겪고 있는 국내시장에서 모래의 대체재로서 활용하기 위한 준설토의 골재선별 및 세척수 정화시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 도시의 팽창과 산업발달로 인하여 가정오수와 공장폐수의 증가를 야기시키고 있고, 이에 따라 생활하수 및 각종 오수를 흡수하고 처리하는 하수도는 도시 편의시설에 없어서는 아니되는 필수적인 요소가 되고 있다.

이러한 하수관로에는 생활하수 뿐만이 아니라 다량의 우수가 유입되면서 이의 유입과정에서 도로상의 골재류나 종이, 낙엽, 흙 등의 이물질이 다량으로 혼입되어 하수관로에 퇴적물을 형성하게되는 것이다.

이러한 퇴적물은 하수의 원활한 흐름을 방해할 뿐만이 아니라 하수정체로 인한 악취를 발생시키고 홍수시 침수피해를 가중시키는 요인으로 지적되고 있는 것이다.

따라서 이러한 문제점으로 인하여 하수의 원활한 흐름을 도모하기 위하여 하수관의 퇴적물을 주기적으로 준설하고 있으나, 이의 준설과정에서 발생되는 준설토에는 건설재료로 유용하게 활용할 수 있는 골재나 모래 등이 다량으로 함유되어 있음에도 불구하고 이를 처리할 수 있는 기술이 제안되어 있지 않아 단순 매립하고 있는 실정인 것이다.

이러한 사정으로 인하여 하수준설토에서 중간처리 과정을 거쳐 토사를 건설재료로 재활용하여 부가적으로 준설오니의 처분량까지 감소시키는 효율적인 처리방안에 대한 연구를 수행할 필요성이 대두되고 있는 것이다.

본 발명은 준설토를 일정시스템에 의해서 가공 처리하여 단순한 매립폐기에 따른 자원의 낭비를 방지함과 아울러 환경파괴의 원인을 초래하는 것을 근원적으로 차단함과 동시에 이를 유용한 건설용재로 활용하고, 이의 처리과정에서 발생되는 물을 깨끗하게 정화 처리하여 재활용하기 위한 준설토의 골재선별 및 세척수 정수시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전체적인 시스템은 하수준설토를 채분이 달린 회전드럼을 이용하여 자갈, 모래 및 이물질 등으로 분리하기 위한 선별/세척공정과;

상기 선별/세척공정에서 선별되어 저장탱크에 공급된 모래를 펌프에 의해 싸이클론으로 유도하여 중심부에서 와류를 일으켜 세척되고, 싸이클론에서 배출되는 모래를 탈수할 수 있도록 전방이 하부로 경사져있는 분급기를 통과하면서 모래를 얻는 샌드유니트 공정과;

선별기와 싸이클론 및 분급기에서 나오는 슬러지가 포함된 물은 침전 농축조를 거쳐서 정수가 이루어지는 침전농축조 공정과;

상기 침전농축조공정을 통해 배출되는 슬러지는 필터프레스로 압착하여 수분을 제거하여 케이크로 성형하는 필터프레스 공정으로 이루어진 것이다.

이하 본 발명의 전체적인 시스템 및 이로부터 얻게되는 특유의 효과 등에 대하여 첨부도면을 이용하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 발명인 하수준설토의 재활용 시스템 공정도

도 2는 본 발명의 전체시스템 흐름도

도 3은 샌드유니트의 작동원리를 예시한 단면도

도 4는 본 발명의 침전농축조의 구성상태를 예시한 단면도

도 5는 슬러지 처리시스템의 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1…호퍼 2…원통드럼 3a…스크린 4…선별기

5…세척기 6…저장탱크 7…싸이클론 8…탈수스크린 본체

9…리사이클링 박스 10…샌드유니트 11…펌프 15…침전농축조

16…사이로 20…필터프레스 A…선별/세척공정

B…샌드유니트공정 C…침전농축공정 D…필터프레스 공정

도 1은 본 발명인 하수준설토의 재활용 시스템 공정도이고, 도 2는 본 발명의 전체시스템 흐름도, 도 3은 샌드유니트의 작동원리를 예시한 단면도, 도 4는 본 발명의 침전농축조의 구성상태를 예시한 단면도, 도 5는 슬러지 처리시스템의 구성도이다.

동 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명에서 하수준설토를 처리하는 전체적인 시스템은 하수관에 적층된 준설토에 함유되어 있는 자갈과 모래 및 각종의 이물질을 선별하는 선별/세척공정(A)과, 상기 선별/세척공정(A)에 의해서 얻어진 모래를 샌드유니트에 공급하여 양질의 모래를 추출하는 샌드유니트 공정(B)과, 상기 모래를 추출하는 과정에서 발생되는 세척수를 깨끗하게 정수하는 침전농축 공정(C)과, 상기 침전농축공정에서 침전된 슬러지를 압착하여 이에 함유되어있는 수분을 제거하여 케이크로 성형하는 필터프레스 공정(D)에 의해 이루어지는 것이다.

상기의 선별/세척공정(A)은 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 선별기(4)와 스크린(3a) 및 세척기(5)로 이루어져 하수준설토를 구성하고있는 자갈, 모래 및 이물질 등으로 분리하기 위한 방법으로 체분이 부가된 회전드럼식과 평면진동식이 주로 사용된다.

상기의 회전드럼식은 연속운전과 내구성, 처리용량, 그리고 유지보수 등에 용이한 장점을 가지고 있는 것으로서, 이의 작동원리는 준설토를 호퍼(1)에 투입하여 구동수단에 의해 원통드럼(2)을 회동시킴과 동시에 이에 세척용수를 분사시키게되면, 자갈 등의 외표면에 적층된 모래나 점토성분이 씻겨나가 상기 원통드럼(2)의일측에 구비된 배출구를 통하여 외부로 배출되는 것이다.

상기 선별과정에서 자갈과 이물질, 모래로 선별하여 자갈은 외부로 배출시키게되는 것으로서, 자갈은 컨베이어 벨트를 이용하여 분쇄기로 이송 공급되어 분쇄한 다음 다시 선별공정을 거쳐서 유용성분으로 분리하거나 도로공사의 보조 기층재 또는 건축물이나 구축물의 되메움 재료로 사용되는 것이다.

한편 원통드럼(2)이 부가된 선별기(4)에 의해서 선별되어 배출되는 모래는 세척용수와 함께 세척기(5)로 투입되는데, 이 세척기(5)로 투입되기 전에 일정입경 이상의 모래를 선별할 수 있도록 스크린(3a)을 설치한 원통드럼(2)내에서 회전하면서 세척용수에 의해 불순물이 완전 제거된 후 후술하는 샌드유니트(10)로 공급되는 것이다.

다음으로 행해지는 샌드유니트 공정(B)은 선별/세척공정(A)에서 얻어진 모래를 샌드유니트(10)를 이용하여 선별하는 공정으로서, 상기 샌드유니트(10)의 구성은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 선별/세척공정(A)이 완료되어 콘베이어벨트에 의해서 공급되는 모래를 저장하기 위한 저장탱크(6)와, 상기 저장탱크(6)의 모래와 물을 공급받아 일정입자를 갖는 모래와 점토성분을 분리하는 싸이클론(7)과, 상기 싸이클론(7)에서 분리된 모래에 함유된 수분을 배출시키는 탈수스크린 본체(8)와, 상기 싸이클론(7)에서 공급되는 흙탕물을 저장하는 리사이클링 박스(9)로 구성된 것이다.

이의 작동원리는 콘베이어벨트에 의해서 이송되는 모래와 물은 저장탱크(6)로 투입되면 저장탱크(6)와 싸이클론(7)을 연결하는 공급관(P) 상에 장착된펌프(P1)는 저장탱크(6)의 밑바닥에 적층된 모래와 물을 싸이크론(7)으로 퍼 올리게 되는 것이다.

상기 싸이크론(7)에 도달한 모래와 물은 중심부에서 소용돌이를 일으켜 65 이상의 순수한 모래는 원추모양의 벽을 따라 원심 분리되면서 탈수스크린 본체(8)로 공급된다.

한편 탈수스크린 본체(8)는 위쪽으로 5°경사가지고 가늘고 긴 구멍의 폴리우레탄 망으로 조립되어 있으며, 2개의 진동기(8a)에 의하여 45°직선운동을 일으켜 150∼250㎜ 정도의 두께로 탈수하여 슈트(S)로 떨어트려 재활용되는 것이다.

또 샌드유니트공정(B)에서 다량의 점토성분이 함유된 흙탕물이 충만된 리사이클링 박스(9)의 흙탕물은 파이프(9a)를 경유하여 침전농축조(15)로 공급되어 일정시간동안 침전을 행하는 침전농축조 공정(C)을 거치게 되는바, 이는 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 구성으로 이루어진 것으로서, 스크래파의 저항회전력 수치에 따라 작동하는데 이 수치는 바닥의 슬러지 농도에 따라 좌우된다.

이는 만약에 농축량이 과잉 적재되면 스크래파가 자동으로 상승되고 점차적으로 부드러워지게 하면서 하강하게 되는 것이다.

그리고 슬러지 펌프(11)는 스크래파의 저항회전력에 따라 작동되고, 이에 따라 펌프농도는 최적의 상태가 되어 필터프레스(20)의 탈수효율을 높여주게 되는 것이다.

한편 분말상태의 응집침강제와 물을 적당한 비율로 혼합하여 용해조에서 용해한 후 숙성조(12)로 이송저장하고 이를 침전농축조(15)에 펌핑하여 공급한다.

본 침전농축조(15)의 특징으로는 구조가 간단하고 소규모이므로 설치가 용이하며 전자동으로 무인운전이 가능하고 주요부품이 표준화되어있어 유지보수가 쉽고 운전비용이 적게 든다고 하는 장점을 가지고 있는 것이다.

한편 세척기 및 샌드유니트에서 배출되는 세척수는 하기와 같은 정화시스템을 거치게 되는 것이다.

먼저 세척수는 강관을 통하여 침전농축조로 이송되어 저류되고, 이 과정에서 무거운 입자는 자중에 의해 침전된다.

일반적으로 매질 속에 포함된 불순물은 입자의 크기에 따라 부유상태, 콜로이드상태, 용존상태로 있게 되는데 부유물질은 침전에서 쉽게 자중에 의해 침전되지만 콜로이드는 전기를 띄게 되므로 쉽게 여과되지도 않고 브라운 운동을 하여 침전되지 않는다.

이처럼 콜로이드 상태의 입자를 포함하는 침전농축조의 상징수에 콜로이드 입자의 반대 전하물질을 투하하거나 ph의 변화를 일으켜 제타 포텐샬을 감소시켜 콜로이드간 뭉치도록 응집침강제를 투입한다.

대표적인 응집침강제인 수산화 나트륨과 황산 알루미늄을 침전농축조에 넣고 월류하는 상징수의 상태를 관찰한다.

침전농축조(15)는 하나의 침전조로 구성하여 응집제를 시간차를 두고 투입하거나 두 개 이상의 침전조로 구성하여 각각에 응집제 탱크를 설치할 수 있다.

처리용량이 클 경우에는 2차 침전조를 구획하여 두 개 이상의 침전조로 구성하는 것이 바람직하다. 이처럼 2차 침전조에서 콜로이드가 응집되어 침전되고 나면비교적 깨끗하게 정화된 물이 수로를 따라 회수조로 이동한다.

회수조에서는 침전농축조(15)에서 월류한 물과 세척공정을 거치면서 손실된 수량을 보충하기 위한 보충수가 저류되며, 여기서 보충수는 오염되지 않은 강물이나 지하수를 양수펌프로 양수하여 보충한다.

이처럼 저류된 세척용수는 양수펌프로 양수하여 다시 선별기로 압송되어 재순환 과정을 거치게 되는 한편으로, 침전농축조(15)에서 침전된 고함수비 상태의 슬러지는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 필터프레스(20)를 구성하는 슬러지를 저장하는 사이로(16)에 공급 저장되고 다시 필터프레스(20)로 이송되어 고압력으로 탈수하여 슬러지 케이크를 생성하게되는 필터프레스공정(D)을 거치게 되는 것이다.

본 공정에서 이용되는 필터프레스(20)의 특징은 고압력으로 탈수되므로 케이크의 함수율이 25％ 내외로 낮고, 세척과정에서 발생되는 진흙, 이물질 등의 침전물과 폐기물 등의 슬러지의 처리가 가능하며, 전자동으로 작동되므로 무인운전이 가능하며, 유지보수가 간편하고 자동세척장치가 부착되어 있다.

상기의 공정으로 얻게된 골재와 모래는 기존 모래와 유사한 비중값을 보였으며 토양환경보전법상의 모든 중금속 항목의 기준을 충족하는 유용한 자원을 얻을 수 있는 것이다.

또한 소정의 선별/세척과정을 거쳐 얻어진 세척도는 유기불순물이 허용치 이하로 나타났으며 이를 잔골재로 사용한 모르타르 압축강도도 국내기준에 만족하여 건설재료로 사용할 수 있는 것으로 나타났다.

다시 말해서 하수준설토는 소정의 선별 및 세정과정을 거쳐 얻어진 모래는건설용 재료로 사용이 가능한 것이다.

한편 본사에서 개발한 세척시스템에서 발생되는 세척폐수는 물보다 비중이 큰 불용성 토립자가 부유물질의 대부분을 차지하고있어 농축 침전지에서 제거된다.

그리고 후속공정인 응집침전 조작에 의해 나머지 콜로이드 세립자를 제거하면 배출수 수준기준을 만족하는 수질을 얻을 수 있다.

이상과 같이 하수준설토는 기존의 건설폐기물과 비교하여볼 때 월등히 균질하고 유해 폐기물의 혼입이 적기 때문에 재활용이 비교적 용이한 특성을 가지고 있으므로 본 발명에 의한 선별/세척과정을 거쳐 얻어진 잔골재는 채움재나 토양개량재는 물론 콘크리트용 골재와 같은 강도를 요구하는 건설용 재료로 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 하수준설토를 선별 및 세척공정을 거치면서 비교적 굵은 입자를 갖는 자갈을 선별하고 또 이 과정에서 발생되는 모래는 샌드유니트로 공급하여 재차 새척하여 양질의 모래를 얻음과 동시에 점토성분이 함유된 물은 침전농축조에 의해 깨끗하게 정화시켜 재활용하고 또 점토성분은 필터프레스에 의해 케이크로 성형시켜 폐기시키게 되는 것으로서, 하수준설토에서 유용한 자재를 얻음과 동시에 폐기물을 소량으로 배출시켜 환경오염의 방지에도 이바지할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 하수준설토를 채분이 달린 회전드럼을 이용하여 자갈, 모래 및 이물질 등으로 분리하기 위한 선별/세척공정과;

   상기 선별/세척공정에서 선별되어 저장탱크에 공급된 모래를 펌프에 의해 싸이클론으로 유도하여 중심부에서 와류를 일으켜 세척되고, 싸이클론에서 배출되는 모래를 탈수할 수 있도록 전방이 하부로 경사져있는 분급기를 통과하면서 모래를 얻는 샌드유니트 공정과;

   선별기와 싸이클론 및 분급기에서 나오는 슬러지가 포함된 물은 침전 농축조를 거쳐서 정수가 이루어지는 침전농축조 공정과;

   상기 침전농축조 공정을 통해 배출되는 슬러지는 필터프레스로 압착하여 수분을 제거하여 케이크로 성형하는 필터프레스공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 준설토의 골재선별 및 세척수 정수시스템.