이하, 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1은 본 발명인 세척장치를 도시한 정면도로서, 본 발명의 토양 세척장치는 지면으로부터 안착되도록 설계된 베이스(1) 상에 저면 일측이 회동 가능하게 힌지부재(2)로 결합 설치되는 설치대(10)가 마련되고, 상기 베이스(1)의 상측과 설치대(10)의 저면사이에는 설치대(10)의 일측 높낮이를 조정하기 위한 높이조절수단(20)이 연결 설치된다.
상기 높이조절수단(20)은 수동식 스크류 잭 또는 유압 잭을 적용하여 높이조절할 수 있도록 한다.
또한, 상기 설치대(10) 상으로부터 마련되는 복수의 지지대(11)상에는 외부로부터 오염토양을 공급받아 1차적으로 세척하기 위한 전세척조(30)가 고정 설치된다.
상기 전세척조(30)는 일측에 토양을 공급받기 위한 유입구(31a) 및 토양을 배출시키기 위한 토출구(31b)가 마련된 원통형의 몸체(31)와, 몸체(31) 내에 양단이 회전 가능하도록 지지되게 설치되어 유입되는 토양을 일방향으로 이송시키기 위한 이송스크류축(32)과, 이송스크류축(32)의 일단에 결합 설치되어 동력을 전달받기 위한 스프라켓(33)으로 구성된다.
또한 상기 전세척조(30)의 제원은 전체길이가 740mm이고, 몸체(31)의 직경은 40mm이며, 내부에 설치되는 이송스크류축(32)의 피치(pitch) 간격은 16mm 정도이다.
상기 설치대(10) 상에 체인으로 전세척조(30)와 연결 설치되는 제 1구동부(40)가 위치하고, 상기 전세척조(30)의 일부를 수용하도록 설치대(10) 상에는 오염토양을 2차적으로 세척하기 위한 주세척조(50)가 회전 가능하게 설치된다.
상기 전세척조(30)를 일부분 수용되도록 설치되는 주세척조(50)를 살펴보면, 일측이 개방된 원통형의 몸체(51)를 갖되, 몸체(51) 내부 직경 길이방향에 연이어 나선형으로 형성되어 토양을 일방향으로 이송시키기 위한 나선형 웨어부(52)와, 상기 몸체의 내부직경에 형성된 나선형 웨어부(52) 사이사이의 원주상에 등간격으로 형성되어 이송되는 토양을 간섭시키기 위한 날개편(53)과, 상기 몸체(51)의 일측 원주상에 등간격으로 설치되어 세척수를 걸러내기 위한 여과망(54)과, 상기 몸체(51)의 외측둘레에 설치되어 상기 로울러부재(60)에 안내되는 가이드링부(55)와, 상기 몸체(51)의 일단에 결합 설치되어 상기 제 2구동부(70)로부터 몸체(51)를 회전시키기 위한 스프라켓(56)으로 구성된다.
상기 주세척조(50)의 몸체(51)는 그 길이가 500mm이고, 원통형의 몸체 직경은 140mm 원형의 관형태로 내벽에 일체로 형성된 나선형 웨어부(52)의 피치간격은 28mm이고, 몸체(51)의 내벽으로부터의 나선형 웨어부의 길이는 25mm로 그 사이사이에 위치되는 날개편(53)은 몸체를 중심상에서 볼 때 45°각도를 갖도록 하였다.
한편, 상기 설치대(10) 상에는 주세척조(50)를 지지하기 위한 로울러부재(60)가 설치되고, 상기 설치대(10) 상에 체인으로 주세척조(50)와 연결 설치되는 제 2구동부(70)가 위치한다.
상기 제 1구동부(40) 및 제 2구동부(70)는 감속기(G)가 부착 설치된 구동모터(M1,M2)를 포함한다.
또한, 상기 설치대(10) 상에는 주세척조(50) 내부로 세척수 분사노즐(81)이 배선되어 세척수를 공급하기 위한 펌핑수단(80)이 설치되며, 주세척조(50)로부터 세척된 토양을 받아 외부로 토양 배출시키는 배출구(3) 및 토양으로부터 분리되는 세척수를 받아 배출처리하기 위한 배수구(4)가 설치되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 토양 세척장치에 대한 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 토양 세척장치는 운반 차량에 탑재가 가능하여 오염토양을 복원하고자 하는 지역으로부터 용이하게 이동하여 작업위치에 설치가 가능하다.
오염된 토양의 굴착에 의해 1차적으로 부피가 큰 협작물이나, 덩어리진 토양은 주변에 설치되는 분리기에서 작업되어 오염된 토양을 본 발명인 세척장치에 공급할 수 있게 된다.
오염 토양의 공급이 이루어지기 전 세척에 필요로 하는 계면활성제를 미리 혼합하여 공급하도록 하는데, 첨부된 도 1에서 도시된 바와 같이 전세척조(30)의 몸체(31)에 마련된 유입구(31a)로 오염된 토양을 주입하는 형태로 공급시킬 수 있게된다.
상기 전세척조(30)의 몸체측 유입구(31a)로 투입된 토양은 설치대(10) 상의 제 1구동부(40)의 구동모터(M1)을 통해 감속기(G)에서 설정된 회전비를 갖도록 구동하고, 상기 감속기(G)로부터 체인에 의해 몸체(31) 외측에 설치된 스프라켓(33)을 구동시키고, 스프라켓(33)의 구동으로 그 내측에 설치된 이송스크류축(32)의 회전구동에 따라 오염토양을 일방향으로 이송시킬 수 있게 된다.
상기 전세척조(30) 내부를 따라 이송스크류축(32)에 간섭되어 이동하는 토양은 함께 포함되어 믹싱된 계면활성제의 화학작용으로 인해 토양으로부터의 오염물질의 계면장력을 저하시켜 주는 역할을 한다.
상기와 같이 전세척조(30)를 따라 끝까지 이송되는 오염토양은 몸체에 형성된 토출구(31b)를 통해 주세척조(50) 내부로 배출된다.
상기 전 세척조는 설치대(10) 상에 설치된 제 2구동부(70)의 구동모터(M2) 및 감속기(G)에 의해 몸체(51)의 일단 외측에 설치된 스프라켓(56)의 회전구동으로 몸체(51)자체를 회전 구동시키고, 이때 설치대(10) 상에 설치된 로울러부재(60)는 상기 회전되는 몸체(51)의 외측에 돌출 설치된 가이드링부(55)를 구름 안내시켜 안정적인 몸체(51)의 원활한 회전구동과 함께 지지역할을 해준다.
한편, 상기 주세척조(50) 내부 깊숙한 곳에서 전세척조(30)의 몸체(51)측 토출구(31b)를 통해 배출된 오염토양은 주세척조(50)의 몸체(51) 내경에 형성된 나선형 웨어부(52)를 따라 상기 전세척조(30)의 오염토양의 진행방향과 반대되도록 일방향으로 이송된다.
상기 주세척조(50)로 수용된 전세척조(30)의 일단 위치에는 설치대(10) 상으로부터 설치된 펌핑수단(80)으로부터 세척수는 펌핑수단과 연결 설치된 분사노즐(81)을 통하여 주세척조(50) 내부 깊숙한 지점에서 세척수를 분사시켜 전세척조(30)로부터 배출되는 토양과 혼합되게 한다.
상기 전세척조(30)의 토출구(31b)로부터 배출되는 오염토양은 상기 펌핑수단(80)에 의해 주세척조(50)의 내부에서 공급되는 세척수와 함께 혼합되면서 주세척조(50)의 나선형 웨어부(52)를 따라 이송하게 되는 것이다.
상기 나산형 웨어부(52)를 따라 이송되는 오염토양은 이송과 동시에 세척수로 인하여 오염물질을 분리하는 작용을 한다. 즉, 세척수로 인해 토양과 함께 혼합되어 있는 계면활성제와 함께 1차 세척공정을 완성한 오염 토양의 헹굼(Rinsing)작용을 하여 세척수로 하여금 오염물질과의 분리를 실시하게 되는 것이다.
상기와 같은 헹굼작용에 있어, 주세척조(50)의 개방된 부위로 이송되어 나오는 토양은 나선형 웨어부(52)와 나선형 웨어부(52) 사이사이에 형성된 날개편(53)에 간섭이 일어나면서 이동되는데, 이는 더욱이 토양으로부터의 오염물질의 계면장력을 약화시켜 이송진행중의 세척효과를 극대화 할 수 있게 된다.
상기 나선형 웨어부(52)를 따라 세척수와 함께 혼합된 토양의 이송은 전세척조(30)로부터 계속되는 오염토양의 공급에 비례하도록 이송되어 나오다가 세척수는 주세척조(50)의 몸체(51)에 구비된 여과망(54)을 통해 세척수를 외부로 배출시킬 수 있는 것이며, 이때의 세척수는 설치대(10) 상에 설치된 배수구(4)를 따라 별도로 집진 처리할 수 있게 된다.
한편, 세척이 완료되어 최종적으로 주세척조(50)의 개방된 부위로 나오는 토양은 설치대(10) 상에 설치된 배수구(4)로 통과 처리되어 토양을 복원시킬 수 있게 된다.
상기와 같은 오염 토양은 주 세척조로부터의 공급에 이어 주세척조(50)를 통해 나오는 과정으로 토양의 세척을 완료할 수 있게 된다.
상기와 같이 토양복원을 위한 세척에 있어, 세척장치의 가동에 따라 주세척조(50)의 몸체를 회전 구동시키는 가운데 있어, 다음과 같이 실험을 통하여 세척정도가 나타남을 알 수 있다.
먼저, 토양으로부터 오염물질의 세척에 필요한 세척수와 그 토양의 비율 변화에 따른 세척효과를 살펴보았다.
그 조건으로 주세적조로부터의 토양의 주입속도 15㎥/day, 토양과 함께 혼합되는 계면활성제POE5/POE14의 비는 1:1(농도 0.1%)정도를 유지시키고, 전세척조(30)의 몸체 내에 설치된 이송스크류축의 회전속도를 16rpm으로 설정하고, 주세척조(50) 회전속도를 4rpm으로 고정하고, 세척수와 토양의 비율(부피/중량비)을 1, 2, 3으로 비교하였다. 그 결과 세척수와 토양의 비율범위 내에서 처리효율이 80% 정도로 차이가 크게 없음을 알 수 있었다.
따라서 경제적 운전을 위하여 세척수/토양 비를 1로 정하는 것이 바람직하다고 판단되었다.(참고 도 5)
또한, 본 발명의 세척장치를 통해 토양의 체류시간과 세척강도에 영향을 미치는 세척장치 회전속도의 변화에 의한 세척효율을 알아보기 위하여 계산과 실체실험을 통한 결과 자료를 바탕으로 정상상태의 토양 흐름이 이루어 질 수 있도록 주세척조(50)와 전세척조(30)의 회전비율을 보정하여 주었다.
그 조건은 전세척조(30)로부터의 토양의 주입속도 15㎥/day이고, 토양과 함께 혼합되는 계면활성제는 POE5/POE14의 비 1:1(농도 0.1%), 세척수/토양 비 1인 운전조건에서 회전속도를 전세척조(30)의 경우 16, 18, 20rpm(이때 일정한 토양흐름을 위한 주세척조(50)의 회전속도는 4, 5, 6rpm 임)으로 변화시키면서 세척실험을 수행하였다.
그 결과적인 면을 살피면, 본 세척장치의 세척효율은 주어진 세척장치의 회전속도의 변화에 대하여 크게 차이가 나타나지 않았으나 회전속도(rpm)의 증가에 따라 세척효율이 다소 감소하는 경향이 나타났다. 이는 회전속도의 증가에 따라 토양과 세척수의 상호 교반되는 강도는 다소 증가하나 세척공정 내에서 토양 체류시간의 단축으로 세척기간이 짧아진 결과로 해석할 수 있다.
따라서 본 운전조건에서는 적절한 세척운전을 위하여 세척장치의 회전력을 16-18rpm의 범위로 운전하는 것이 바람직하다고 판단되었다.(참고 도 6)
또한, 본 발명의 세척장치를 통해 현장 디젤오염토양의 세척실험을 위해 설계 목표치수인 토양의 주입속도 15㎥/day, 토양과 함께 혼합되는 계면활성제는 POE5/POE14의 비 1:1(농도 0.1%), 세척수/토양 비 1인 운전조건에서 전세척조(30) 및 주세척조(50) 의 회전속도를 18rpm 및 5rpm으로 현장 디젤오염토양을 처리한 결과 토양의 처리효과는 90%이상으로 비교적 높은 처리효율을 나타내었다.(참고 도 7)