KR200369852Y1 - 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 세척수 중화장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 세척수 중화장치에 관한 것으로, 세척수를 중성화(pH 7±0.5)하여 사용함으로서 재생 골재의 세척 및 표면 이물질 제거효과를 크게 향상시켜 부가성이 대폭 증가함은 물론 수질환경오염을 예방하고 응집제의 사용을 크게 감소시킬 수 있어 경제성이 우수한 등의 특징을 가진다.

[구성]

폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 원수 탱크에 연결된 파이프로부터 배출되는 원수가 저장되는 1차 침전실(11)이 구비되고 상기 1차 침전실(11)로부터 오버 플로우(over flow)된 원수가 다시 저장되는 2차 침전실(12)로 된 사용수 탱크(10)와; 상기 2차 침전실(12)의 원수의 pH 수치를 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하는 pH측정장치(13)와; 상기 2차 침전실(12)의 원수를 중화반응조(15)로 펌핑하는 펌프(14)와: 상기 pH측정장치(13)에 의해 체크된 2차 침전실(12)의 원수 pH 수치에 따라 유산(H₂SO₄)탱크(16)에 저장된 유산을 적량 배출시켜 중화반응조(15) 안으로 공급시킬 수 있도록 콘트롤 유니트(30)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(17) 및 유산 탱크(16)와; 유산 탱크(16)로부터 공급된 유산과 2차 침전실(12)로부터 공급된 원수를 교반하여 pH 7±0.5 수치로 중화시키는 중화반응조(15)와; 상기 중화반응조(15) 내부의 원수가 원하는 pH 수치로 중화되었는지를 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하여 콘트롤 유니트(30)가 중화반응조(15) 내부의 원수 pH 수치를 중성으로 일정하게 유지시킬 수 있게 솔레노이드 밸브(17)를 수시로 제어하여 유산의 투입량을 조절할 수 있도록 하기 위한 pH측정장치(18)와; 중화반응조(15)에서 중성으로 중화된 원수를 중성수 탱크(20)로 공급하기 위한 펌프(19)와; 중화반응조(15)로부터 공급된 중성수를 저장하며 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 펌프(P2)가 연결되어 각 라인으로 중성수를 공급할 수 있도록 하는 중성수 탱크(20)로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 세척수 중화장치{Cleaning water neutralization device for waste concrete regeneration system}

본 고안은 본 고안은 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 세척수 중화장치에 관한 것으로, 세척수를 중성화(pH 7±0.5)하여 사용함으로서 재생 골재의 세척 및 표면 이물질 제거효과를 크게 향상시켜 부가성이 대폭 증가함은 물론 수질환경오염을 예방하고 응집제의 사용을 크게 감소시킬 수 있어 경제성이 우수한 등의 특징을가지며 동시에 중성수로 세척한 재생 골재를 사용하여 콘크리트 구조물을 형성시켰을 때 균열 및 철근의 부식을 감소시키는 특징도 간과할 수 없는 특징을 가진다.

콘크리팅 공법의 개발로 인하여 근대의 종합적인 건축 기술과 문화는 획기적인 발전과 변화를 초래한 것이 사실이다. 그런데, 콘크리팅을 하기 위해서는 시멘트와 모래 그리고 골재(자갈), 물이 필수적인 요소로 구비되어야만 하므로 자연석과 강의 모래의 소모는 기하급수적으로 증가하게 되었고 이에 따라 최근에 이르러서는 골재는 물론 특히 강으로부터 채취한 모래는 극심한 고갈 상태에 직면하게 되었다. 이러한 모래 고갈현상을 타개하기 위하여 부득불 바다 모래를 채취하여 세척한 다음 사용할 수밖에 없었는데, 바다 모래는 염분 함량이 높고 고알칼리성 이어서 콘크리팅 구조물의 내구성이 저하되는 폐단을 수반하게 되어 급기야 폐 콘크리트 및 폐 건축자재로부터 골재와 모래를 재생시켜 사용하는 공법이 개발되었고 이로 인해 생산된 재생 골재와 재생 모래의 수요는 날로 증가하고 있는 추세에 있다.

그런데, 폐 콘크리트를 이용하여 골재와 모래를 생산하기 위해서는 반드시 폐 콘크리트를 분쇄하고 그 과정의 각 공정에서 세척하여야 하는 문제가 필수적으로 수반된다. 한편, 폐 콘크리트를 이용한 재생 골재 및 재생 모래 제조장치는 규모가 크기 때문에 사용되는 세척수의 량도 매우 많아지므로 단가가 비싼 수돗물을 사용하기는 경제성이 불량하여 지하수를 사용하게 되고 이를 계속 환원시켜 사용함으로서 최대한으로 경제성을 추구할 수밖에 없는 입장에 처해져 있다. 하지만 콘크리트(폐 콘크리트 포함)는 pH 11 이상의 고알칼리성을 띠고 있고 공업용 지하수 역시 pH 11 이상의 고알칼리성을 띠고 있어서 1차로 분쇄된 폐 콘크리트 조각의 표면을 세척함과 아울러 표면의 이물질을 제거시키고자 할 때 고알칼리성 물질을 고알칼리성 세척수로 세척을 하는 결과가 되어 그 세척효과가 좋지 못한 문제를 안고 있었다. 따라서 재생 골재의 표면과 재생 모래의 표면이 깨끗이 세척되지 못하여 그 표면에 이물질 잔존량이 많아지게 되어 부가성이 저하됨은 물론 이를 사용하여 콘크리팅 건축물을 형성시킬 경우 콘크리트가 양생되는 과정에서 발생되는 균열현상이 더 심화되고 나아가 철근의 부식을 더욱 촉진시키는 악영향의 원인 중 하나로 대두되고 있다.

이와 함께 위 제조장치를 가동시킴에 따라 발생되는 유실수와 재생 골재 및 재생 모래로부터 발생되는 침전수는 수질환경을 요염시키게 되어 환경라운드의 전면 개방 및 수용을 목전에 두고 있는 현실을 감안하면 큰 문제를 안고 있는 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 고알칼리성 재생 골재 및 재생 모래를 세척하기 위하여 사용되는 세척수 역시 고알칼리성이어서 응집제의 사용량이 필요 이상으로 많아지는 반면 세척효과는 상대적으로 상승되지 못하여 경제성이 불량해지는 문제도 대두되고 있는 실정인 바, 향후 환경라운드의 전면 수용과 콘크리트 구조물의 내구성 관련 법령이 강화될 경우 현재의 시스템을 그대로 유지하게 되면 여러모로 심각한 문제가 야기될 것으로 예상된다.

본 고안은 상술한 종래 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 문제와 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로 그 구성을 살피면 다음과 같다.

폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 원수 탱크에 연결된 파이프로부터 배출되는 원수가 저장되는 1차 침전실(11)이 구비되고 상기 1차 침전실(11)로부터 오버 플로우(over flow)된 원수가 다시 저장되는 2차 침전실(12)로 된 사용수 탱크(10)와; 상기 2차 침전실(12)의 원수의 pH 수치를 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하는 pH측정장치(13)와; 상기 2차 침전실(12)의 원수를 중화반응조(15)로 펌핑하는 펌프(14)와; 상기 pH측정장치(13)에 의해 체크된 2차 침전실(12)의 원수 pH 수치에 따라 유산(H₂SO₄)탱크(16)에 저장된 유산을 적량 배출시켜 중화반응조(15) 안으로 공급시킬 수 있도록 콘트롤 유니트(30)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(17) 및 유산 탱크(16)와; 유산 탱크(16)로부터 공급된 유산과 2차 침전실(12)로부터 공급된 원수를 교반하여 pH 7±0.5 수치로 중화시키는 중화반응조(15)와; 상기 중화반응조(15) 내부의 원수가 원하는 pH 수치로 중화되었는지를 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하여 콘트롤 유니트(30)가 중화반응조(15) 내부의 원수 pH 수치를 중성으로 일정하게 유지시킬 수 있게 솔레노이드 밸브(17)를 수시로 제어하여 유산의 투입량을 조절할 수 있도록 하기 위한 pH측정장치(18)와; 중화반응조(15)에서 중성으로 중화된 원수를 중성수 탱크(20)로 공급하기 인한 펌프(19)와; 중화반응조(15)로부터 공급된 중성수를 저장하며 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 펌프(P2)가 연결되어 각 라인으로 중성수를 공급할 수 있도록 하는 중성수 탱크(20)로 구성된 것을 특징으로 한다.

도1은 통상의 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 공정도로서 본 고안 장치의 사용상태를 일 예로 나타내고 있는 참고도.

도2는 본 고안의 세척수 중성화장치를 나타낸 참고도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10: 원수탱크 13, 18: pH측정장치

14, 19: 펌프 15: 중화반응조

16: 유산탱크 17: 솔레노이드 밸브

20: 중성수 탱크

이하 본 고안의 구체적인 구성과 사용상태를 첨부된 도면을 근거로 설명한다. 한편, 후술되는 본 고안의 구조 설명에서 파이프 라인에 대해서는 번호를 명기하여 별도로 설명하지 않으며, 콘트롤 유니트(30)의 전기, 전자적인 제어방법 및 회로는 다해 분야의 업자들이 용이하게 구현할 수 있는 수준이므로 이 역시 상세한 설명은 하지 않기로 한다.

도1은 통상의 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치(이하 제조장치로 표기될 수 있음)를 간략히 나타낸 참고도로서, 이후 제시되는 실시예는 본 고안인이 사용하고 있는 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치를 기준한 것이다.

먼저 지하수를 펌프(P1)로 펌핑하여 원수탱크로 공급되도록 하는데, 약 350톤 용량(실제 사용 용량은 300톤 정도)의 원수탱크 안에 지하수(이하 원수로 표기함)가 충진되면 1일 기준 약 10톤의 원수만이 공급되도록 펌프(P1)의 펌핑량을 조절한다. 그 이유는, 후술하는 제조장치의 1일 유실수의 량이 약 10톤이 되기 때문에 그 유실수의 량만큼을 보충시켜주기 위함이다.

이어서 대용량의 펌프(P2)는 원수탱크 안의 원수를 솔팅 탱크(1차로 각종 쓰레기와 폐 콘크리트를 분리하기 위한 탱크) 내지는 각 분쇄장치, 골재 및 모래 제조장치의 물 사용장치(A, B)로 공급시킨다. 따라서 솔팅 탱크 또는 각 물 사용장치(A, B)를 통해 사용된(폐 콘크리트 조각 및 골재, 모래의 세척용으로) 물은 펌프(P3, P4, P5)를 통해 약 350톤 용량(실제 사용 용량은 300톤 정도)의 폐수 탱크로 모이게 되고 이후 펌프(P6)를 통해 침수조로 이동되는 과정에서 응집제가 다량 투입이 된다. 통상의 응집제와 합께 혼합된 물은 침수조에 고이게 되며 응집제에 의해 응집된 각종 이물질은 침강하여 침수조의 하방으로 모이게 되고 응집이되어 비교적 맑아진 물은 오버 플로우(over flow)되어 다시 원수탱크로 환원되고 펌프(P2)는 상술한 바와 같이 원수를 다시 각 물 사용라인으로 공급시킨다. 이러한 작용은 계속 순환이 되며 이러한 일련의 공정 과정에서 유실된 유실수는 펌프(P1)에 의해 상술한 바와 같이 보충이 된다. 따라서 1일 지하수의 재 공급량은 10톤 정도가 되는 것이고 약 290톤의 원수는 계속 순환되면서 사용되는 것이다.

여기서 지하수의 pH 수치를 측정한 결과 pH 10∼11 정도로 항시 검출되었으며 침수조 내부의 물은 거의 pH 11∼12 정도가 됨을 알 수 있었던 바, 리트머스 용지를 사용하여 약 100회의 실험을 통해 확인된 결과이다. 참고로 폐 콘크리트의 pH 수치는 pH 11∼12 이다. 이러한 상태에서 위와 길이 약 290톤의 원수를 1일 기준 계속 순환시키면서 폐 콘크리트 조각 및 골재, 모래를 세척하기 때문에 앞서 설명한 바와 같이 고알칼리성을 띠는 골재를 고알칼리성을 띠는 세척수로 세척을 추구하고 있었던 것이고 이에 따라 세척효과가 저조함은 물론 골재 및 모래의 표면에 고착되어 있던 이물질의 제거효과도 저조할 수밖에 없었던 것이다. 그리고 1일 기준 약 10톤 용량의 유실수는 고알칼리성을 띠는 물이기 때문에 수질오염을 유발시키는 원인 중 하나로 대두되는 것이다. 또한, 침수조의 하방에 침강된 오니는 펌프(별도로 도시하지 않았음)를 통해 필터 프레스(별도로 도시하지 않았음)로 이동되어 케이크로 변화되고 이는 폐기물처리회사로 이동되어 적법하게 폐기 처리가 되지만 이 역시 고알칼리성을 띠고 있어서 환경적인 차원에서 보면 결코 바람직하지는 않은 것이다.

따라서 본 고안은 중성수를 사용하여 폐 콘크리트 조각 및 골재, 모래를 세척하는 것이 환경적인 차원이나 경제적인 차원에서 가장 바람직하다는 실험 결과를 얻었으며 이하 본 고안의 구조와 작용을 상세히 설명한다.

도2는 본 고안의 구조를 나타낸 것으로, 도1의 원수탱크로부터 연장된 파이프를 통해 원수탱크 안의 물을 플로우(flow) 시켜서 사용수 탱크(10)의 1차 침전실(11) 안으로 공급시킨다. 이때 플로우(flow) 시스템 대신에 펌프를 사용할 수도 있음은 당연한 것이다. 1차 침전실(11)에 모인 물은 도면과 같이 오버 플로우(over flow) 하여 2차 침전실(12)로 다시 고이게 되는데, 1차와 2차로 침전을 시켜 가능한 한 이물질이 침강하도록 해서 중화반응조(15) 안에는 비교적 깨끗한 물만이 공급되도록 한다. 물론 도면에는 나타내지 않았지만 1차 침전실(11)과 2차 침전실(12)의 하방에는 오니 배출구가 설치되어 있고 이들을 통해 배출된 오니는 필터 프레스로 이동됨은 당연한 이치이다.

2차 침전실(12)에 고인 물은 중화반응조(15)로 공급되기 직전의 물이므로 이때 pH측정장치(13)는 pH 수치를 측정하여 콘트롤 유니트(30)로 전달한다. 이어서 콘트롤 유니트(30)는 pH측정장치(13)를 통해 측정된 pH 수치를 기준으로 연산하여 유산탱크(16)에 연결되어 있는 솔레노이드 밸브(17)를 몇 분 동안 개방시켜서 어느 정도의 유산을 중화반응조(15) 안으로 투입시킬 것인지를 결정한다. 참고로 중화반응조(15)의 용량은 15톤 정도이다. 이어서 펌프(14)에 의해 2차 침전실(12)의 물이 중화반응조(15) 안으로 공급되기 시작하면 콘트롤 유니트(30)는 솔레노이드 밸브(17)를 개방시켜서 유산을 중화반응조(15) 안으로 공급시키면서 물과 함께 교반하여 중화작용을 시작하는데, 물이 12.5톤 정도가 공급이 되면(1 시간당 약 12.5톤 : 300톤÷24시간=12.5톤) 유산은 1,575cc가 공급이 된다. 다시 말해서 물 1톤을 중화시키는데 소요되는 75％ 농도의 유산은 126cc 임을 이미 실험을 통해 확인하였기 때문에 12.5톤의 물을 중화시키기 위해서는 1,575cc의 유산이 사용되는 것이다. 참고로, 유산의 농도가 낮아지면 투입량은 증가하고 유산의 농도가 높아지면 투입량은 감소하지만 본 고안의 실험에 의하면 농도 75％가 가장 바람직함을 알 수 있었다.

이와 같이 12.5톤의 물이 중화가 완료가 되는 과정에서 pH측정장치(18)는 중화반응조(15) 안의 물의 pH 수치를 지속적으로 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하고 콘트롤 유니트(30)는 이에 따라 정확한 유산의 투입량을 결정하게 되는 것이다. 하지만 콘트롤 유니트(30)에서 유산의 투입량은 정확하게 제어하기 때문에 pH 측정장치(18)는 경우에 따라 생략될 수도 있음을 밝힌다.

이어서 pH 7±0.5 정도로 중화가 완성되는 동시에 펌프(19)를 통해 중화반응조(15) 내부의 중성수는 중성수 탱크(20)로 이동되어 고이게 되고 이 중성수는 펌프(P2)에 의해 도1과 같이 각 물 사용라인으로 공급이 되는데, 펌프(14)로부터 원수는 계속 중화반응조(15) 안으로 공급이 되고 중화된 중성수는 역시 펌프(19)를 통해 중성수 탱크로 계속 공급이 되며, 상술한 바와 같이 사용된 물은 원수탱크로 환원되고 이는 상술한 바와 같이 본 고안의 장치를 통해 계속 중성수로 중화된 채 중성수 탱크(20)로 공급이 되는 바, 중성수 탱크(20)로부터 배출되어 물 사용장치에서 사용된 물은 당연히 pH 수치가 8 내지는 9 정도로 상승된 채 원수탱크로 복귀가 되고 이는 본 고안의 사용수 탱크(10)를 거쳐 중화반응조(15) 안으로 유입된다.이때 애초의 원수의 pH 수치에 비하여 낮은 pH 수치를 유지하기 때문에 유산의 투입량 역시 30∼40%가 감소됨을 알 수 있었다. 한편, 본 고안의 장치를 사용한 결과 응집제의 투입량은 종래 대비 약 2/3가 감소된다는 결과를 얻었다.

이와 같이 본 고안의 장치를 사용하여 만들어 진 중성수로 폐 콘크리트와 골재, 모래를 세척한 결과 기존의 장치로 만든 골재와 모래에 비하여 세척효과가 40% 정도 상승됨을 알 수 있었고 이에 따라 골재와 모래의 표면에 고착되어 있던 이물질(고알칼리성 이물질 : 정상적인 콘크리트 양생에 악영향을 끼치는 고알칼리성 이물질임)도 약 50% 정도 더 제거됨을 알 수 있었다, 또한, 유실수의 pH 수치를 체크한 결과 중성수에 가까운 것으로 수질환경오염에 비교적 영향이 없는 것임을 알 수 있었다.

이상과 같은 본 고안은, 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치에 필수적으로 사용되는 세척수를 중성수로 바꾸어 사용하도록 함으로서 재생된 골재와 모래의 이물질 제거를 포함한 세척효과가 탁월하게 향상되어 고부가성을 획득 할 수 있고, 본 고안을 통해 재생된 골재와 모래를 사용하여 콘크리트 구조물을 형성시킬 경우 내구성 증대 및 철근의 부식을 더욱 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라 응집제의 사용량 또한 대폭 절감할 수 있어 경제성 향상은 물론 유실수가 중성수에 가까운 상태이므로 수질환경오염을 예방할 수 있는 등의 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 원수 탱크에 연결된 파이프로부터 배출되는 원수가 저장되는 1차 침전실(11)이 구비되고 상기 1차 침전실(11)로부터 오버 플로우(over flow)된 원수가 다시 저장되는 2차 친전실(12)로 된 사용수 탱크(10)와;

   상기 2차 침전실(12)의 원수의 pH 수치를 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하는 pH측정장치(13)와;

   상기 2차 침전실(12)의 원수를 중화반응조(15)로 펌핑하는 펌프(14)와:

   상기 pH측정장치(13)에 의해 체크된 2차 침전실(12)의 원수 pH 수치에 따라 유산(H₂SO₄)탱크(16)에 저장된 유산을 적량 배출시켜 중화반응조(15) 안으로 공급시킬 수 있도록 콘트롤 유니트(30)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(17) 및 유산 탱크(16)와;

   유산 탱크(16)로부터 공급된 유산과 2차 침전실(12)로부터 공급된 원수를 교반하여 pH 7±0.5 수치로 중화시키는 중화반응조(15)와;

   상기 중화반응조(15) 내부의 원수가 원하는 pH 수치로 중화되었는지를 체크하여 콘트롤 유니트(30)로 전달하여 콘트롤 유니트(30)가 중화반응조(15) 내부의 원수 pH 수치를 중성으로 일정하게 유지시킬 수 있게 솔레노이드 밸브(17)를 수시로 제어하여 유산의 투입량을 조절할 수 있도록 하기 위한 pH측정장치(18)와;

   중화반응조(15)에서 중성으로 중화된 원수를 중성수 탱크(20)로 공급하기 위한 펌프(19)와;

   중화반응조(15)로부터 공급된 중성수를 저장하며 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 펌프(P2)가 연결되어 각 라인으로 중성수를 공급할 수 있도록 하는 중성수 탱크(20)로 구성된 것을 특징으로 하는 폐 콘크리트 재생 골재 제조장치의 세척수 중화장치.