KR200317747Y1 - 대용량 토양세척시스템 - Google Patents

Abstract

오염된 토양이 투입되는 투입 호퍼(feed hopper); 투입된 토양을 축 회전 방식으로 이송하면서 용수를 분사하여 세척하는 로그 와셔(log washer); 로그 와셔에서 세척된 토양을 유입 받아 제 1 입자크기 이상의 토양은 외부로 반출하고 제 1 입자크기 이하의 토양은 다음 단계로 배출하는 듀얼 스크린(dual screen); 듀얼 스크린으로부터 배출되는 토양과 로그 와셔로부터 배출되는 세척수를 유입 받아 제 2 입자크기 이상의 토양은 외부로 반출하고, 제 2 입자크기 이하의 미세토양은 다음 단계로 배출하는 스크류 분류기(screw classifier); 세척수와 함께 유입되는 미세토양을 침전시키는 침전조; 및 침전조에 침전된 미세토양을 이송 받아 탈수하여 외부로 반출하는 필터 프레스(filter press)를 포함하는 대용량 토양세척시스템이 개시된다. 대용량의 토양을 연속적으로 처리할 수 있고, 토양을 입자크기별로 여러 단계로 분리하여 배출하며, 오염도가 높은 미세토양은 별도로 분리할 수 있는 이점이 있다.

Description

대용량 토양세척시스템{great measure soil washing system}

본 고안은 대용량 토양세척시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적으로 공급되는 대용량의 오염된 토양을 세척함과 동시에 입자의 크기에 따라 다단계로 분리함으로서 고농도로 오염된 미세토양을 별도로 분리하여 세척효율을 높이는 대용량 토양세척시스템에 관한 것이다.

토양세척(soil washing)이란 물이나 첨가제 등을 포함하는 적절한 세척제를 이용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나, 중금속의 용해도를 증가시켜 용출시킴으로서 토양입자로부터 유해한 유기오염물질 및 중금속을 분리시켜 처리하는 것을 말한다.

주요 정화대상 오염물질은 준휘발성 유기화합물질, 유류 오염물질 및 중금속이 해당되며, 특정 휘발성 유기화합물질이나 살충제에도 적용된다.

이러한 토양세척장치로 많은 구성이 제안되고 있다. 예를 들어, 실용신안등록 제304970호에서는 폐기물을 최소화하고 세척수는 순환시켜 재사용할 수 있는 토양세척장치가 개시되고 있으며, 실용신안등록 제250277호에서는 차량에 탑재가능한 토양세척장치가 개시되고 있다.

그러나, 이러한 구성들에 따르면, 대용량의 토양을 연속적으로 처리할 수 있고, 토양을 입자크기별로 여러 단계로 분리하여 배출하며, 미세토양은 별도로 분리할 수 있는 토양세척장치는 제안되어 있지 않다.

따라서, 본 고안의 목적은 대용량의 토양을 연속적으로 처리할 수 있고, 토양을 입자크기별로 여러 단계로 분리하여 배출하며, 미세토양은 별도로 분리할 수 있는 토양세척시스템을 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 실시예로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 토양세척시스템을 보여주는 계통도이다.

도 2는 본 고안에 적용되는 로그 와셔를 보여주고 있다.

도 3은 본 고안에 적용되는 듀얼 스크린을 보여주고 있다.

도 4는 본 고안에 적용되는 스크류 분류기를 보여주고 있다.

도 5는 본 고안에 따른 토양세척시스템을 이용하여 오염토양을 세척한 결과를 보여주는 표이다.

본 고안의 일 실시예에 따르면, 오염된 토양이 투입되는 투입 호퍼(feed hopper); 투입된 토양을 축 회전 방식으로 이송하면서 용수를 분사하여 세척하는 로그 와셔(log washer); 로그 와셔에서 세척된 토양을 유입받아 제 1 입자크기 이상의 토양은 외부로 반출하고 제 1 입자크기 이하의 토양은 다음 단계로 배출하는 듀얼 스크린(dual screen); 듀얼 스크린으로부터 배출되는 토양과 로그 와셔로부터 배출되는 세척수를 유입받아 제 2 입자크기 이상의 토양은 외부로 반출하고, 제 2 입자크기 이하의 미세토양은 다음 단계로 배출하는 스크류 분류기(screw classifier); 세척수와 함께 유입되는 미세토양을 침전시키는 침전조; 및 침전조에 침전된 미세토양을 이송받아 탈수하여 외부로 반출하는 필터 프레스(filter press)를 포함하는 대용량 토양세척시스템이 개시된다.

바람직하게, 침전조로부터 미세토양이 포함되지 않은 세척수와 필터 프레스로부터 여과된 세척수를 유입받아 저장하고, 로그 와셔에 용수를 공급하는 베이커 탱크를 더 포함한다.

또한, 유류로 오염된 토양을 세척하는 경우 베이커 탱크에 저장된 용수는 유수분리기를 통하여 유분이 제거된 후 스크류 분류기에 제공될 수 있다.

일 예로, 제 1 입자크기는 10mm이고, 제 2 입자크기는 100메쉬(0.154mm)일 수 있다.

바람직하게, 침전조에는 미세토양의 침전속도를 증가하기 위하여 응집제가첨가될 수 있다.

또한, 로그 와셔는 하나의 회전축에 방사상으로 연장되는 패들들이 길이방향을 따라 설치되며, 회전축의 상부에 길이방향을 따라 다수개의 스프레이 노즐들이 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 토양세척시스템을 보여주는 계통도이다.

본 고안의 토양세척시스템을 구성하는 각각의 장치들은 대략 가로 30m, 세로 30m 정도의 면적에 적절하게 배치되며, 각 장치들 간의 토양의 이송이나 각 장치들로부터 처리가 완료되어 배출되는 토양의 이송은 기본적으로 컨베이어 벨트를 이용한다.

투입 호퍼(feed hopper; 10)에는 백 호우 등의 장비를 이용하여 100mm 이하의 입자크기를 갖는 오염된 토양이 투입된다.

바람직하게, 사이즈가 큰 돌이 투입되어 후단에 설치되는 로그 와셔(log washer; 20)가 트립되는 것을 방지하기 위하여, 예를 들어, 90mm X 75mm의 스크린이 투입 호퍼 입구에 설치될 수 있다. 또한, 일 예로, 투입 호퍼(10)의 용량은 3㎥일 수 있다.

투입 호퍼(10)의 하단에 연결된 컨베이어 벨트(12)를 통하여 투입된 토양은 로그 와셔(20)에서 용수와 혼합된다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 적용되는 로그 와셔(20)는 패들형(paddle type)으로 1개의 회전축(22)에 다수개의 패들들(24)이 부착된다. 또한, 용수는 로그 와셔(20) 상부에 설치된 스프레이 노즐들(26)을 통하여 분사된다. 따라서, 회전축(22)이 회전하면서 패들(24)에 의해 토양을 이송하면 스프레이 노즐들(26)로부터 용수가 분사되어 혼합되면서 토양을 세척한다. 바람직하게, 회전축(22)의 회전속도를 조절함으로서 오염토양의 처리량을 조절할 수 있다.

공급되는 용수는, 후술하는 바와 같이, 베이커 탱크(baker tank; 60)로부터 펌핑되어 공급되며, 토양을 세척한 세척수는 스크류 분류기(screw classifier; 40)로 배출된다.

예를 들어, 로그 와셔(20)의 규격은 길이 4.56m, 폭 0.66m 그리고 높이 0.72m 정도이고, 회전축을 회전하기 위한 구동모터는 15마력 정도를 이용할 수 있다.

로그 와셔(20)로부터 세척된 토양은 듀얼 스크린(dual screen; 30)에 투입되어 제 1 입자크기를 기준으로 토양을 분리한다.

도 3에는 본 고안에 적용되는 듀얼 스크린이 도시되어 있으며, 진동방식으로 토양을 분리하는데, 예를 들어, 상부에는 50mm X 50mm의 격자 스크린이 설치되고, 하부에는 10mm X 10mm의 격자 스크린이 설치될 수 있다.

제 1 입자크기로는 10mm 정도로 설정될 수 있으며, 10mm 이상의 토양은 듀얼 스크린(30)에 연결된 컨베이어 벨트(32)를 통하여 외부로 반출되며, 10mm 이하의 토양은 로그 와셔(20)로부터 반출되는 세척수와 함께 스크류 분류기(40)로 배출된다.

도 4를 참조하면, 스크류 분류기(40)는 투입되는 토양으로부터 내부에 설치된 오거(auger; 43)를 통하여 10메쉬(0.154mm) 이상의 토양과 그 이하의 미세토양으로 분류한다.

즉, 100메쉬 이상의 토양은 스크류 분류기(40)의 상단으로 이동하여 상단에 연결된 컨베이어 벨트(42)를 통하여 외부로 반출된다. 또한, 100메쉬 이하의 미세토양은 세척수와 함께 저수조(sump; 45)로 이동되어 다이아프램 펌프(48)에 의해 침전조(classifier; 50)로 이송된다.

스크류 분류기(40)의 오거(43)는 대략 길이가 6m 정도이고, 직경이 520mm 정도이며, 7.5 마력정도의 구동모터를 이용할 수 있다.

침전조(50)는 하부가 대략 60°정도의 콘(cone) 형태로 이루어져 세척수와 함께 유입된 미세토양을 침전시킨다. 바람직하게, 유입된 미세토양이 베이커 탱크(60)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 미세토양의 침전속도를 증가시키는 응집제를 첨가할 수 있다.

침전조(50)에 침전된 미세토양은 다이아프램 펌프(55)에 의해 필터 프레스(filter press; 70)로 유입된다. 필터 프레스(70)에서는 유입된 미세토양을 탈수하며, 탈수된 미세토양은 케이크를 형성하여 컨베이어 벨트(72)를 통하여 외부로 반출되며, 여과된 처리수는 베이커 탱크(60)로 이송된다.

필터 프레스(70)에서는 세척수를 여과하기 위하여 여과지를 이용하며, 일정기간의 경과하면 주기적으로 교체한다. 일 예로, 여과지의 크기는 610mm X 610mm 정도이고, 여과판의 개수는 22개 정도이다.

침전조(50)에서 미세토양이 제거된 세척수와 필터 프레스(70)에서 여과 처리된 세척수는 베이커 탱크(60)에 저류되며, 저류된 용수에 포함된 유분은 유수분리기(64)를 통하여 제거하고, 선택적으로 생물반응기(bioreactor)(66)를 통하여 미생물 반응처리를 한다.

실시예

원유에 의해 오염된 토양 2,100톤(오염토양의 농도는 평균 TPH 5,000mg/kg)을 40일간의 복원기간을 거쳐 본 고안의 토양세척시스템을 이용하여 세척하였다.

투입되는 토양의 양은 시간당 12톤이며, 운전시간은 일평균 5.5시간, 그리고 용수사용량은 시간당 12톤으로 토양과 용수가 1:1의 비율을 유지하였다.

토양내 오염물질의 제거율은 간이 시험기(Petroflag)를 이용하여 측정하였으며, 100메쉬(0.154mm) 내지 10mm 사이의 입자크기를 갖는 토양을 대상으로 하였다.

측정결과는 도 5의 표로 정리한 바와 같으며, TPH 농도평균 5,006ppm의 오염된 토양을 평균 458ppm까지 낮추어 약 91%의 오염물질 제거효율을 보여주었다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 적절하게 변경하거나 변형할 수 있다. 이와 같은 변경이나 변형은 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 한, 본 고안의 권리범위에 속하는 것은 당연하다. 따라서, 본 고안의 범위는 상기한 실시 예들에 국한되지 않으며, 이하에 서술되는 실용신안등록청구범위에 의해 결정되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 대용량의 토양을 연속적으로 처리할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 각각의 단위장치들을 대형으로 구성하여 컨베이어 벨트로 연결함으로써 대량의 토양을 연속적으로 처리할 수 있다.

또한, 토양을 입자크기별로 여러 단계로 분리하여 배출할 수 있으며, 특히 미세토양은 침전조를 이용하여 별도로 분리할 수 있다는 이점이 있다.

더욱이, 단시간에 대량의 오염토양을 세척할 수 있으면서 세척효율이 뛰어나다는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 오염된 토양이 투입되는 투입 호퍼(feed hopper);

   상기 투입된 토양을 축 회전 방식으로 이송하면서 용수를 분사하여 세척하는 로그 와셔(log washer);

   상기 로그 와셔에서 세척된 토양을 유입 받아 제 1 입자크기 이상의 토양은 외부로 반출하고 상기 제 1 입자크기 이하의 토양은 다음 단계로 배출하는 듀얼 스크린(dual screen);

   상기 듀얼 스크린으로부터 배출되는 토양과 상기 로그 와셔로부터 배출되는 세척수를 유입 받아 제 2 입자크기 이상의 토양은 외부로 반출하고, 상기 제 2 입자크기 이하의 미세토양은 다음 단계로 배출하는 스크류 분류기(screw classifier);

   세척수와 함께 유입되는 상기 미세토양을 침전시키는 침전조; 및

   상기 침전조에 침전된 미세토양을 이송 받아 탈수하여 외부로 반출하는 필터 프레스(filter press)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 토양세척시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 침전조로부터 미세토양이 포함되지 않은 세척수와 상기 필터 프레스로부터 여과된 세척수를 유입 받아 저장하고, 상기 로그 와셔에 용수를 공급하는 베이커 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대용량 토양세척시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 베이커 탱크에 저장된 용수는 유수분리기를 통하여 유분이 제거된 후 상기 스크류 분류기에 제공되는 것을 특징으로 하는 대용량 토양세척시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 입자크기는 10mm이고, 상기 제 2 입자크기는 100메쉬(0.154mm)인 것을 특징으로 하는 대용량 토양세척시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 침전조에는 상기 미세토양의 침전속도를 증가하기 위하여 응집제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 대용량 토양세척시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 로그 와셔는 하나의 회전축에 방사상으로 연장되는 패들들이 길이방향을 따라 설치되며, 상기 회전축의 상부에 상기 길이방향을 따라 다수개의 스프레이 노즐들이 설치되는 것을 특징으로 하는 대용량 토양세척시스템.