KR20090033860A

KR20090033860A - 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법

Info

Publication number: KR20090033860A
Application number: KR1020090022721A
Authority: KR
Inventors: 정준교; 이교성; 김행수; 채희훈; 한준경
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2009-04-06
Also published as: KR101082631B1

Abstract

본 발명은 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템 및 그 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열탈착장치의 내부온도의 제어를 용이하게 하면서 화재 또는 폭발로부터 안전하고, 특히 유류 및 휘발성 유기화합물에 의하여 오염된 토양에서 유증기를 분리하여 열원으로 재사용함으로써, 후기연소기를 구비할 필요가 없어 비용절감과 에너지 효율의 면에서 크게 향상된 열탈착 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다. 본 발명은 오염된 토양이 투입되는 투입구와 열탈착처리된 토양이 배출되는 배출구를 포함하고, 오염된 토양이 이동하는 토양이동부와 토양이동부 내에 형성된 스크류와 토양이동부의 외주면을 감싸는 형상의 열풍이동부를 포함하는 열탈착장치와; 열풍이동부로 열풍을 제공하는 연소장치; 토양이동부에서 발생되는 기화된 물질 중에 포함된 유증기를 분리하여 연소장치로 보내는 제1원심분리장치와; 열풍이동부에서 배출되는 폐열풍에서 미세먼지를 분리하는 제2원심분리장치; 및 제2원심분리장치에서 분리된 미세먼지를 처리하고, 처리된 기체를 대기중 또는 폐수로 배출하는 미세먼지처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염된 토양의 복원을 위한 열탈착 처리시스템과 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.

Description

오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법{Thermal desorption system for remediation of polluted soil and the method using the same}

본 발명은 간접열탈착방식을 이용하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템 및 그 처리방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 열탈착장치의 내부온도의 제어를 용이하게 하면서 화재 또는 폭발로부터 안전하고, 특히 유류 및 휘발성 유기화합물에 의하여 오염된 토양에서 유증기를 분리하여 열원으로 재사용함으로써, 후기연소기를 구비할 필요가 없어 비용절감과 에너지 효율의 면에서 크게 향상된 열탈착 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법에 관한 것이다.

급속한 산업발전과 경제발전으로 환경오염은 전세계적으로 문제가 되고 있다. 이러한 환경오염은 대기오염, 수질오염, 해양오염, 토양오염 등의 다양한 국면으로 나타나고 있지만, 그중에서도 토양은 인위적인 증식이 불가능하고 자기정화능력에 한계가 있기 때문에 오염물질이 계속 축적되는 특징이 있다. 산업공정상의 누출, 석유화학제품의 운반 및 유통에서의 각종 유해 폐기물 및 독성폐수가 배출됨으로써, 토양생태계의 파괴뿐만 아니라 지하수 오염으로 이어져 막대한 피해를 줄 수 있다. 그리하여 종래 자생력이 없어진 오염된 토양을 여러 수단으로 정화하고자 하는 기술이 개발되었다.

이러한 오염된 토양을 정화하는 기술로 대표적으로 열탈착처리방법이 있다. 열탈착 처리방법은 오염된 토양에 직접 열에너지를 가하여 토양 세공 속이나 토양 입자들 사이에 존재하는 유기오염물질을 액상(液相) 또는 고상(固相)으로부터 기상(氣相)으로 탈착시키는 것으로, 저온 열처리라고도 불리우며, 소각에 비해 처리온도가 낮아 에너지 소모가 적고, 유기오염물질을 물리적으로 분리시켜 토양 내의 유기물을 파괴하지 않는 장점이 있다.

도 1은 종래의 직접가열방식의 열탈착 시스템의 개략적인 구성 블럭도이다. 오염된 토양을 회전식 건조장치(10)에 투입한다. 이때 회전식 건조장치(10)의 내부온도는 약 230℃로, 회전식 건조장치(10)를 통과하면서 열탈착 처리된 토양은 회전식 건조장치(10)의 외부로 배출되고, 열처리되면서 탈착된 기상은 직물 여과기(20)로 투입된다. 직물 여과기(20)에서는 미세먼지 등을 제거하고, 미세먼지 등이 제거된 기상은 후기 연소기(30)로 투입되어 2차처리된다. 후기 연소기(30)는 기상에 포함된 유증기를 별도로 소각하는 장치로, 2차처리하는 후기 연소기(30)의 내부온도는 약 760~980℃로, 이러한 직접접촉방식의 열탈착 시스템은 후처리 용량이 증가하는 문제가 있었다.

그리고, 회전식 건조장치(10)의 내부 온도를 가변적으로 조절함이 쉽지 않아, 한번 일정온도로 설정하면 계속 유지해야하는 문제가 었었다.

또한, 종래의 열탈착 시스템은 열발생 부위로부터 멀어질수록 열탈착율이 저하되는 문제로 오염된 토양에 열이 골고루 전달되지 않아 시간이 지체되거나 부분적으로 열탈착 정도가 달라지고, 처리시 악취가 발생하는 등의 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열탈착처리가 용이하고 악취의 발생이 적은 열탈착 처리시스템 및 처리방법을 제공하는 데 있다.

또한, 2개의 원심분리장치를 구성하여 열탈착시 발생하는 유증기를 열원으로 재사용하여 열탈착시 발생되는 기화된 물질을 완전 연소시키는 등 친환경적인 열탈착처리시스템 및 처리방법을 제공하는데 있다.

그리고, 열탈착장치의 내부 온도를 임의로 제어하여 열탈착의 효율을 증가시키는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오염된 토양이 투입되는 투입구;와 열탈착처리된 토양이 배출되는 배출구;를 포함하고, 오염된 토양이 이동하는 토양이동부;와 토양이동부 내에 형성된 스크류;와 토양이동부의 외주면을 감싸는 형상의 열풍이동부;를 포함하는 열탈착장치;

열풍이동부로 열풍을 제공하는 연소장치;

토양이동부에서 발생되는 기화된 물질 중에 포함된 유증기를 분리하여 연소장치로 보내는 제1원심분리장치;

열풍이동부에서 배출되는 폐열풍에서 미세먼지를 분리하는 제2원심분리장치; 및

제2원심분리장치에서 분리된 미세먼지를 처리하고, 처리된 기체를 대기중 또는 폐수로 배출하는 미세먼지처리장치;를 포함하는 열탈착 시스템에 의하여 달성된다.

그리고, 열풍이동부는 연소장치로부터 열풍이 입력되는 입력부와 폐열풍이 토출되는 토출부가 구비되고, 열풍이동부는 입력부와 토출부를 잇는 관의 형상으로, 토양이동부의 외주면을 두번 감싸는 이중나선형으로 구성함이 바람직하다.

또한, 열탈착장치의 배출구를 통해 배출된 열탈착된 토양과, 제1원심분리장치에서 유증기가 제거된 물질과, 제2원심분리장치에서 배출된 잔류 토양을 모아 케익상태의 토양으로 처리하는 복원토양처리장치;가 더 포함됨이 바람직하다.

그리고, 열탈착장치로 오염된 토양을 소정의 양만큼 일정하게 투입하는 정량투입기;가 더 포함될 수 있다.

또한, 미세먼지처리장치는 미세먼지를 여과하는 필터부;와 여과된 기체를 응축시켜 폐수로 방출하거나 응축되지 않은 기체를 대기중으로 방출하는 배출가스세정부;를 포함하도록 구성가능하다.

그리고, 스크류에는 토양이동부를 이동하는 오염된 토양을 휘저어주는 교반부가 더 포함됨이 바람직하다.

그리고, 제1원심분리장치 또는 제2원심분리장치는 사이클론을 사용할 수 있다.

또한, 열탈착장치로 투입되는 오염된 토양을 소정의 입도로 분쇄하는 파쇄기;가 더 포함됨이 바람직하다.

이 때, 오염된 토양의 입경은 10mm이하인 것이 바람직하다.

그리고, 양이동부는 스테인레스 스틸로 구성함이 바람직하다.

또한, 필터부는 백필터를 사용한다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로서, 열탈착장치의 토양이동부로 오염된 토양을 투입하는 단계;

연소장치가 열풍을 열탈착장치의 열풍이동부로 제공하는 단계;

토양이동부의 내부에 포함된 스크류에 의하여 오염된 토양이 이동하면서 열탈착되는 단계;

오염된 토양이 열풍에 의하여 열탈착되면서 발생하는 물질중에 포함된 유증기를 제1원심분리장치가 분리하여 연소장치로 제공하는 단계;

제2원심분리장치가 열풍이동부에서 배출된 폐열풍중에서 미세먼지를 분리하여 미세먼지처리장치로 제공하는 단계; 및

토양이동부를 이동하면서 열탈착 처리된 토양을 열탈착장치로부터 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법에 의하여 달성가능하다.

그리고, 열탈착 처리된 토양을 케익상태의 토양으로 만드는 단계;가 더 포함될 수 있다.

이 때, 케익상태의 토양의 수분함유량은 15~25%이다.

그리고, 토양이동부의 내부온도는 400~600℃가 됨이 바람직하다.

또한, 오염된 토양의 입경은 10mm이하인 것을 투입한다.

그리고, 오염된 토양 투입단계 이전에, 오염된 토양의 입경이 10mm이하인지 판단하는 단계; 및 오염된 토양의 입경이 10m이하가 아닌 경우, 오염된 토양의 입경이 10mm이하가 되도록 파쇄하는 단계;가 더 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 오염된 토양 투입단계 이전에, 오염된 토양 이외의 폐기물을 제거하는 단계;가 더 포함됨이 바람직하다.

그리고, 제1원심분리장치와 제2원심분리장치로 사이클론을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 오염된 토양이동단계는 토양이동부내에 포함된 스크류와 교반부를 이용하여 오염된 토양과 토양이동부의 접촉면적을 증가시키면서 이동시킬 수 있다.

또한, 미세먼지처리장치가 미세먼지를 제거하고, 미세먼지가 제거된 기체를 수화시켜 폐수로 배출하거나 수화되지 않은 기체를 대기중으로 배출하는 단계;가 더 포함됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 열탈착 처리시스템 및 이를 이용한 처리방법은 열풍이동부를 이중나선형의 구조로 형성하여, 열편차를 줄이고 열풍의 잔류시간을 늘림으로써 열탈착의 효율을 증가시키고, 열탈착장치의 내부 온도를 임의로 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 열탈착장치 내에서 산소 없이 열탈착시키는바, 화재 또는 폭발의 위험이 없어 안전하다는 장점이 있다.

그리고, 2개의 원심분리장치를 사용하여, 열탈착처리시 발생하는 기화된 물질중 포함된 유증기를 종래에는 휘발시키지만 본 발명의 경우 열원으로 재사용하여 분해시킴과 동시에 미세먼지를 분리 및 처리함으로써, 고효율의 친환경적 열탈착 처리시스템과 처리방법을 제공하는 장점이 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 명세서의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래의 직접가열방식의 열탈착 시스템의 개략적인 구성 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 오염토양의 복원을 위한 열탈착시스템의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 열탈착시스템중 열탈착장치의 정면도,

도 4는 본 발명에 따른 열탈착장치중 열풍이동부의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 열탈착장치중 토양이동부의 내부 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 오염토양의 복원을 위한 열탈착방법의 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 회전식 건조장치,

20: 직물 여과기,

30: 후기 연소기,

100: 호퍼,

200: 파쇄기

300: 정량투입기,

400: 열탈착장치,

410: 토양이동부,

411: 축,

412: 투입구,

414: 배출구,

415; 스크류,

416; 교반부,

450: 열풍이동부,

452: 입력부,

452; 관,

454: 토출부,

480: 수집부,

490: 모터,

500: 제1원심분리장치,

600: 제2원심분리장치,

700: 연소장치,

800: 미세먼지처리장치,

810: 필터부,

820: 배출가스세정부,

900: 복원토양처리장치.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

< 열탈착 시스템의 구성>

도 2는 본 발명에 따른 오염토양 복원을 위한 열탈착 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명인 오염토양 복원을 위한 열탈착 시스템은 열탈착장치(400), 연소장치(700), 제1원심분리장치(500), 제2원심분리장치(600), 미세먼지처리장치(800), 호퍼(100), 파쇄기(200), 정량투입기(300) 등을 포함한다.

연소장치(700)는 하기될 열탈착장치(400)로 열풍을 공급하는 장치로서, 연소장치(700)는 일예로 프로판(LPG)가스를 열원으로 사용할 수 있다. 또한, 연소장치(700)로 저녹스(Nox)버너를 사용하여 질소산화물의 발생을 최소화함이 바람직하다. 연소장치(700)는 이하 관련 부분에서 언급될 제1원심분리장치(500)로부터 공급된 유증기도 열원으로 사용함으로써, 에너지의 효율을 높이고 동시에 유증기를 열산화를 통해 완전히 연소시키는 역할을 한다. 일반적으로 열탈착방법은 토양에 포함된 오염물질을 기화시켜 휘발시키지만 산화시키지는 못하지만, 본 발명의 경우 기화된 오염물질중 포함된 유증기를 연소시켜 분해한다.

열탈착장치(400)는 간접방식의 열탈착법에 의하여 오염된 토양에 포함된 오염물질의 기화를 유도하는 장치로, 크게 도 3에 도시된 바와 같이, 토양이동부(410)와 열풍이동부(450)를 포함하는 구성이다. 도 4는 열탈착장치(400)중 열풍이동부(450)의 구성을 도시한 것이고, 도 5는 토양이동부(410)의 내부를 도시한 것이다. 열탈착장치(400)는 중공관의 형상인 토양이동부(410)와 토양이동부(410)의 외주면 둘레에 형성된 열풍이동부(450)를 포함한다.

열풍이동부(450)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 입력부(452)를 통해 연소장치(700)로부터 열풍이 들어오고, 토출부(454)를 통해서 폐열풍이 배출되는 구조로, 열풍이동부(450)는 입력부(452)와 토출부(454)를 잇는 관(452)의 형상이다. 이러한 관(452)의 형상을 한 열풍이동부(450)는 토양이동부(410)의 외주면을 두번 감싸는 이중나선의 형상이다. 이러한 이중나선의 형상은 도 4에 도시된 바와 같이, 입력부(452)에서 시작된 관(452)은 토양이동부(410)의 외주면을 한번 감싼 후, 열풍이동부(450)의 외부를 돌아 다시 입력부(452)가 위치한 측으로 돌아와 다시 토양이동부(410)의 외주면을 다시 감싼 후, 토출부(454)로 이어지는 구조임이 바람직하다.

토양이동부(410)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 오염된 토양이 투입되는 투입구(412)와 열탈착처리된 토양을 배출하는 배출구(414)가 형성되어 있다. 토양이동부(410)로는 스테인레스 스틸(예, SUS304)을 사용함이 바람직하다. 토양이동부(410)의 내부에는 오염된 토양을 이동시키기 위한 스크류(415)가 형성되어 있다. 스크류(414)는 모터(490)에 의하여 토양이동부(410)의 중심을 관통하는 축(411)을 기준으로 회전운동하면서 오염된 토양을 배출구 쪽으로 이동시킨다. 스크류(415)에는 교반부(416)가 더 형성됨이 바람직하다. 교반부(416)는 스크류(415)와 같이 회전운동한다. 스크류(415)의 회전에 의하여 오염된 토양이 이동할 때, 교반부(416)는 이동하는 토양을 한번 더 휘저어 섞어주는 역할을 하여, 오염된 토양이 열풍에 고루 노출되도록 한다.

토양이동부(410)의 구체적인 구성의 일예를 살펴보면 다음과 같다. 토양이동부(410)에 전달되어야 하는 열용량(약 260,000Kcal/hr)을 고려할 때, 토양이동부(410)의 일예로 두께는 10mm, 길이는 5600mm, 토양이동부(410) 단면적의 직경은 1200mm가 되도록 구성할 수 있다. 또한, 이러한 구조를 갖는 토양이동부(410)의 외주면에 형성된 열풍이동부(450)의 입력부(452)로 인가되는 열풍은 약 800℃가 되도록 구성한다. 800℃의 온도로 입력된 열풍은 이중나선형의 관(452)을 통해 토양이동부(410)의 외주면을 따라 이동하면서, 오염된 토양을 열탈착시킨다. 그리하여 토양이동부(410)의 외주면을 한번 이동한 열풍의 온도는 약 400℃가 된다. 열풍이동부(450)는 토양이동부(410)를 두번 감싸는 이중나선형이므로, 400℃의 열풍은 다시 입력부(452)가 형성된 측으로 이동하여 다시 토양이동부(410)의 외주면을 나선형으로 이동하게 된다. 이중나선형의 토양이동부(410)를 모두 이동한 열풍은 토출부(454)로 배출되며, 이때 열풍의 온도는 약 300℃가 된다.

앞서 언급한 바와 같이, 400℃의 열풍이 다시 토양이동부(410)의 외주면을 이동할 때, 오염된 토양이 제공되는 투입구(412) 주변에 해당하는 토양이동부(410)의 내부온도는 연소장치(700)로부터 공급되는 800℃의 열풍과 재차 공급되는 400℃의 열풍에 의하여 약 600℃를 유지하게 된다. 이처럼 열풍이동부(450)를 이중나선형으로 구성함으로써, 토양이동부(410) 내부는 국소적인 열편차가 줄어들고, 열풍의 잔류시간이 늘어나는 장점이 있다.

열탈착장치(400)로 투입되는 오염된 토양은 정량투입기(300)에 의하여 일정한 양만큼 투입되어, 자동화함이 바람직하다.

또한, 열탈착장치(400)로 투입되는 오염된 토양의 입경은 약 10mm이하가 됨이 바람직하다. 따라서, 오염된 토양이 덩어리 상태이거나 케익화된 덩어리 상태인 경우, 열탈착의 효율을 높이기 위하여 약 10mm이하의 입경이 되도록 파쇄기(200)를 사용하여 파쇄한 후 정량투입기(300)로 투입한다. 미설명 부호 '100'는 호퍼로, 오염된 토양을 파쇄기(200)로 제공한다.

제1원심분리장치(500)는 수집부(480)를 매개로 열탈착장치(400)와 연결되어 있다. 수집부(480)는 열탈착되어 기화된 오염물질이 수집되는 관의 형상으로 기화된 오염물질이 제1원심분리장치(500)로 제공되도록 통로를 제공한다. 제1원심분리장치(500)의 일예로, 사이클론을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 95%이상의 미세먼지를 분리할 수 있는 것을 사용한다. 수집부(480)를 통해 수집된 물질은 제1원심분리장치(500) 즉, 사이클론을 통과하여 유증기가 분리된다. 분리된 유증기는 연소장치(700)로 제공되고, 유증기가 제거된 물질은 복원토양처리장치(900)로 제공된다. 제1원심분리장치(500)로 사용되는 사이클론은 압력의 손실이 적고, 고온인 가스의 처리에 효과적인 특징이 있는 것으로, 바람직하게 10㎛이상의 미세먼지도 분리할 수 있는 것을 사용한다.

제2원심분리장치(600)는 열풍이동부(450)에서 배출되는 폐열풍을 대기중으로 배출하기 전에, 미세먼지가 포함된 기상을 분리한다. 열풍이동부(450)에서 배출되는 폐열풍은 초기에 열탈착장치(400)로 제공되는 열풍에 비하여 다소 차가워진 상태로 미세먼지와 잔류 토양 등을 포함하고 있다. 제2원심분리장치(600)는 이러한 폐열풍에서 미세먼지를 분리하여 미세먼지가 포함된 기상을 미세먼지처리장치(800)로 보낸다. 이러한 제2원심분리장치(600)의 일예로는, 제1원심분리장치(500)와 마찬가지로 사이클론을 사용할 수 있으며, 사이클론에 대한 구체적인 특징은 앞서 설명한 바와 같다.

미세먼지처리장치(800)는 제2원심분리장치(600)에서 분리된 미세먼지를 처리한다. 이러한 미세먼지처리장치(800)는 폐열풍을 대기중 또는 폐수로 배출하기 위한 전처리 장치로서, 필터부(810)와 배출가스세정부(820) 등을 포함한다. 필터부(810)는 제2원심분리장치(600)를 통과한 미세먼지를 제거하기 위한 장치로서, 2㎛이상의 분진을 제거하기 위하여 백 필터(bag filter)를 사용하며, 더욱 바람직하게는 고온용 백 필터를 사용한다. 배출가스세정부(820)는 필터부(810)를 통과한 기체를 물과 접촉시켜 산성가스 및 잔류 미세먼지를 제거한다. 배출가스 세정부(820)의 차가운 물에 의하여 응축되지 않은 기체는 대기중으로 배출되고, 응축된 기체는 폐수로 방출된다.

복원토양처리장치(900)는 열탈착장치(400)의 배출구를 통해 배출된 열탈착 처리된 토양을 살수처리하여 케익상태의 토양으로 처리한다. 이때 열탈착 처리된 토양뿐만 아니라 제1원심분리장치(500)에서 유증기가 제거된 물질(예, 잔류 토양)과 제2원심분리장치(600)를 통과한 잔류 토양을 포함하여 케익상태의 토양으로 만든다. 케익상태의 토양으로 만드는 것은 열탈착 처리된 토양의 분진을 발생을 억제시키기 위함이다. 케익상태의 토양에 함유된 수분의 함유량은 약 15~25%가 되도록 처리할 수 있다.

< 열탈착 방법>

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 열탈착 처리시스템을 이용한 열탈착방법을 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 열탈착 처리방법의 개략적인 흐름도이다.

우선, 열탈착장치(400)의 토양이동부(410)로 오염된 토양을 투입(S200)하기에 앞서, 오염된 토양에서 폐기물을 제거(S110)하거나, 토양을 파쇄(S120, S130)하는 등의 전처리과정을 하는 것이 바람직하다(S100). 폐기물 제거단계(S110)에서의 폐기물은 합성수지류와 금속편류와 입경 50mm이상의 자갈류 등이 있다. 합성수지류는 열탈착 처리과정에서 염화물계 오염물질을 발생시킬 수 있고, 금속편류는 열탈착 시스템의 안전에 영향을 미칠 수 있으므로 제거함이 바람직하다. 그 다음으로, 오염된 토양의 입경이 10mm이하인지 판단하여(S120), 판단결과 그렇지 아니하다면 오염된 토양을 입경 10mm이하가 되도록 파쇄기(200)를 이용하여 파쇄함이 바람직하고(S130), 입경이 10mm이하이면 토양이동부(410)로 토양을 투입한다. 오염된 토양이 골고루 열탈착 처리되도록 하기 위함이다.

미세척된 오염된 토양을 열탈착장치(400)에 투입하는 경우라면, 폐기물을 제거(S110)시키고, 파쇄(S120, S130)한 후 투입함이 바람직하고, 세척된 미립의 오염된 토양을 열탈착장치(400)에 투입하는 경우라면, 파쇄(S120, S130)하는 전처리공정만 거칠 수 있다.

그 후, 열탈착장치(400)의 토양이동부(410)로 오염된 토양을 투입한다(S200). 이때 정량투입기(300)를 사용하여 전처리된 오염된 토양을 일정량 투입함이 바람직하다.

그 다음으로, 연소장치(700)가 열탈착장치(400)의 열풍이동부(450)로 열풍을 제공한다(S300). 연소장치(700)는 열풍이동부(450)로 약 800℃의 열풍을 제공한다. 이러한 연소장치(700)는 프로판 가스를 주 연료로 사용할 수 있도록 구성할 수 있으며, 이하에서 해당부분에서 설명할 제1원심분리장치(500)에 의하여 분리된 유증기를 연료로 사용하여 열풍을 제공한다. 열탈착 처리과정에서 발생하는 유증기를 연료로 사용함으로써, 유증기를 분해함과 동시에 연료의 절감 효과를 가능하게 한다.

그 후, 열탈착장치(400)로 투입된 토양은 토양이동부(410)의 내부에 포함된 스크류(415)에 의하여 토양이동부(410) 내부를 이동하면서 열탈착된다(S400). 열풍이동부(450)의 입력부(452) 주변의 온도는 연소장치(700)에서 제공되는 열풍의 온도인 약 800℃이고, 토출부(454) 주변의 온도는 약 400℃이며, 이러한 열풍이동부(450)는 앞서 설명한 바와 같이 이중나선형의 관(452)으로 다시 토양이동부(410)의 외주면을 재순환한다. 그리하여, 토양이동부(410)의 내부온도는 약 400~600℃가 되고, 이러한 토양이동부(410)를 이동하는 오염된 토양에 포함된 오염물질은 기화된다. 오염된 토양이동단계(S400)는 스크류 이외에 교반부(416)가 더 포함되어, 교반부(416)에 의하여 오염된 토양이 휘저어지면서 이동함이 열탈착 효율을 증가시키는 점에 있어서 바람직하다.

그리고, 제1원심분리장치(500)는 오염된 토양이 상기 열풍에 의하여 열탈착 되면서 발생하는 물질중에 포함된 유증기를 분리하여 상기 연소장치(700)로 제공한다(S500). 오염된 토양이동단계(S400)에 의하여 오염된 토양이 열탈착 되면서 발생하는 기화된 물질에는 유증기가 포함되어 있다. 이러한 기화된 물질을 수집부(480)를 통하여 수집한 후, 제1원심분리장치(500)(예, 사이클론)을 사용하여 유증기를 분리하여 연소장치(700)로 제공한다.

그리고, 제2원심분리장치(600)는 토출부(454)에서 배출되는 폐열풍에서 미세먼지를 분리하여 미세먼지처리장치(800)로 제공한다(S600). 열풍이동부(450)의 토출부(454)로 배출되는 폐열풍에는 미세먼지가 포함되어 있다. 이러한 폐열풍은 제2원심분리장치(600)(예, 사이클론)에 의하여 분리되어 미세먼지를 포함한 기체가 미세먼지처리장치(800)로 보내져, 미세먼지처리장치(800)는 미세먼지를 제거하고, 대기중 또는 폐수로 배출한다(S900). 미세먼지장치의 필터부(810)는 제2원심분리장치(600)로부터 제공된 미세먼지를 제거한다. 이 때 사용되는 필터부(810)는 백 필터로, 약 99%의 미세먼지를 제거한다. 필터부(810)를 통과한 기체는 배출가스세정부(820)에서 차가운 물에 의하여 응축, 즉 수화된다. 수화된 기체는 폐수로 배출되며, 수화되지 않은 기체는 깨끗한 기체의 상태로 대기중으로 배출된다.

오염된 토양이동단계(S400)에 의하여 열탈착된 토양은 열탈착장치(400)의 배출구(414)를 통하여 배출된다(S700). 배출된 열탈착된 토양은 복원토양처리장치(900)에 의하여 케익상태의 토양으로 만들어짐이 더욱 바람직하다(S800). 이때 케익상태의 토양은 열탈착장치(400)에서 배출된 열탈착된 토양뿐만 아니라 제1원심분리장치(500)에 의하여 유증기가 분리된 기화된 물질과 제2원심분리장치(600)에 의하여 미세먼지가 제거된 폐열풍에 포함된 잔류 토양이 함께 포함되어 처리됨이 바람직하다. 이러한 케익상태의 토양의 수분함유량은 약 15~25%가 되도록 처리한다.

앞서 설명한 바와 같은, 열탈착 처리시스템과 처리방법에 따른 일실시예를 살펴보면 다음과 같다. 용량이 370,000kcal/hr인 연소장치(700)에서 프로판 가스를 30.1kg/hr사용하여 온도가 800℃이고, 공기량이 1,300m³/hr인 열풍을 열탈착장치(400)로 제공한다. 정량투입기(200)를 사용하여 세척된 상태의 오염된 토양을 ㅅ시간당 1,030kg만큼 열탈착장치(400)로 공급한다. 이때 공급되는 세척된 상태의 오염된 토양중 토양은 728kg/kr이고, 물은 312kg/hr을 차지한다. 열탈착장치(400)로 공급되는 열풍은 초기에 800℃이 열풍이동부(450)의 이중나선형의 관(452)을 이동하면서 온도가 하강되는바, 토양이동부(410)는 약 400~600℃의 온도를 갖는다. 이러한 토양이동부(410)를 이동한 후, 배출구(414)로 배출되는 열탈착된 토양은 시간당 728kg배출되고, 이때 수분의 함량은 0kg이다. 이러한 방식으로 처리되는 열탁착처리의 효율은 약 70%정도를 보인다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만. 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

오염된 토양이 투입되는 투입구;와 열탈착처리된 토양이 배출되는 배출구;를 포함하고, 상기 오염된 토양이 이동하는 토양이동부;와 상기 토양이동부 내에 형성된 스크류;와 상기 토양이동부의 외주면을 감싸는 형상의 열풍이동부;를 포함하는 열탈착장치;

상기 열풍이동부로 열풍을 제공하는 연소장치;

상기 토양이동부에서 발생되는 기화된 물질 중에 포함된 유증기를 분리하여 상기 연소장치로 보내는 제1원심분리장치;

상기 열풍이동부에서 배출되는 폐열풍에서 미세먼지를 분리하는 제2원심분리장치; 및

상기 제2원심분리장치에서 분리된 미세먼지를 처리하고, 처리된 기체를 대기중 또는 폐수로 배출하는 미세먼지처리장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 열풍이동부는 상기 연소장치로부터 열풍이 입력되는 입력부와 폐열풍이 토출되는 토출부가 구비되고,

상기 열풍이동부는 상기 입력부와 상기 토출부를 잇는 관의 형상으로, 상기 토양이동부의 외주면을 두번 감싸는 이중나선형인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 열탈착장치의 배출구를 통해 배출된 상기 열탈착된 토양과, 상기 제1원심분리장치에서 상기 유증기가 제거된 물질과, 상기 제2원심분리장치에서 배출된 잔류 토양을 모아 케익상태의 토양으로 처리하는 복원토양처리장치;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 열탈착장치로 상기 오염된 토양을 소정의 양만큼 일정하게 투입하는 정량투입기;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 미세먼지처리장치는 상기 미세먼지를 여과하는 필터부;와 상기 여과된 기체를 응축시켜 폐수로 방출하거나 상기 응축되지 않은 기체를 대기중으로 방출하는 배출가스세정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 스크류에는 상기 토양이동부를 이동하는 상기 오염된 토양을 휘저어주는 교반부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탁착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제1원심분리장치 또는 상기 제2원심분리장치는 사이클론인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 열탈착장치로 투입되는 상기 오염된 토양을 소정의 입도로 분쇄하는 파쇄기;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 8항에 있어서,

상기 오염된 토양의 입경은 10mm이하인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 1항에 있어서,

상기 토양이동부는 스테인레스 스틸인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 처리시스템.
제 5항에 있어서,

상기 필터부는 백필터인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착 시스템.
열탈착장치의 토양이동부로 오염된 토양을 투입하는 단계;

연소장치가 열풍을 상기 열탈착장치의 열풍이동부로 제공하는 단계;

상기 토양이동부의 내부에 포함된 스크류에 의하여 상기 오염된 토양이 이동하면서 열탈착되는 단계;

상기 오염된 토양이 상기 열풍에 의하여 열탈착되면서 발생하는 물질중에 포함된 유증기를 제1원심분리장치가 분리하여 상기 연소장치로 제공하는 단계;

제2원심분리장치가 상기 열풍이동부에서 배출된 폐열풍중에서 미세먼지를 분리하여 미세먼지처리장치로 제공하는 단계; 및

상기 토양이동부를 이동하면서 열탈착 처리된 토양을 상기 열탈착장치로부터 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 열탈착 처리된 토양을 케익상태의 토양으로 만드는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 13항에 있어서,

상기 케익상태의 토양의 수분함유량은 15~25%인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 토양이동부의 내부온도는 400~600℃인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 오염된 토양의 입경은 10mm이하인 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 오염된 토양 투입단계 이전에,

상기 오염된 토양의 입경이 10mm이하인지 판단하는 단계; 및

상기 오염된 토양의 입경이 10m이하가 아닌 경우, 상기 오염된 토양의 입경이 10mm이하가 되도록 파쇄하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 오염된 토양 투입단계 이전에,

상기 오염된 토양 이외의 폐기물을 제거하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 제1원심분리장치와 상기 제2원심분리장치로 사이클론을 사용하는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 오염된 토양이동단계는

상기 토양이동부내에 포함된 상기 스크류와 교반부를 이용하여 상기 오염된 토양과 상기 토양이동부의 접촉면적을 증가시키면서 이동시키는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.
제 12항에 있어서,

상기 미세먼지처리장치가 상기 미세먼지를 제거하고, 상기 미세먼지가 제거된 기체를 수화시켜 폐수로 배출하거나 수화되지 않은 기체를 대기중으로 배출하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 오염토양 복원을 위한 열탈착방법.