KR20110008763A

KR20110008763A - 토양 내 중금속 제거장치

Info

Publication number: KR20110008763A
Application number: KR1020090066269A
Authority: KR
Inventors: 서정호; 정왕석; 강대종
Original assignee: 울산과학대학 산학협력단; 태화환경주식회사
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-27
Also published as: KR101103411B1

Abstract

본 발명에 따르면, 세척대상토양에 폐활성슬러지와 세척액을 투입한 후, 교반시키면서 폐활성슬러지에 세척대상토양 내 중금속이 흡착 이탈되게 함과 더불어 세척액으로 세척대상토양 내 중금속을 세척 제거하는 혼합처리부, 혼합처리부와 연결되며, 혼합처리부에서 사용된 세척액을 공급받아, 세척액에 포함된 세척대상토양 및 폐활성슬러지와 이탈된 중금속을 침전 분리시키는 침전부, 침전부와 연결되며, 침전부로부터 상등부의 세척액을 공급받음과 동시에 중화제가 투입되어, 세척액을 중화시킨 상태로 배출시키는 중화처리부를 포함하는 토양 내 중금속 제거장치를 제공한다.

이와 같은, 토양 내 중금속 제거장치는, 혼합처리부에 공급된 중금속으로 오염된 세척대상토양을 세척액과 더불어 폐활성슬러지를 이용하여, 세척대상토양에서 중금속을 흡착 및 세척 이탈시키면서 제거하게 된다. 이같이, 세척대상토양 내 중금속이 폐활성슬러지에 의해 제거되면서, 제거비용은 적게 소요되면서 제거효율을 높일 수 있게 된다.

Description

토양 내 중금속 제거장치{Washing apparatus for contaminated soil}

본 발명은 토양 내 중금속 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염된 토양에서 중금속을 제거하는 토양 내 중금속 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 토양은 공기, 물과 더불어 사람뿐만 아니라 동물, 식물 등 생명체의 생존기반이라는 절대적인 기능을 가지고 있는 생태계의 중요 구성 요소이다.이러한, 토양은 생태계의 분해자인 미생물의 서식밀도가 가장 높아 환경용량 또한 가장 크다. 따라서, 토양의 환경용량을 초과하면 환경을 유지 및 보존하는 물질순환기능, 유해물질에 대한 여과 및 완충기능, 자연균형 조절기능과 같은 생태적 기능을 상실하게 된다. 이러한, 토양의 생태적 기능 파괴는 결국 먹이사슬을 통하여 사람을 포함한 생물들에게 유해한 영향을 끼칠 수 있으며, 토양 내 오염물질은 확산 및 희석되기 어려워서 인위적으로 처리하기 전에는 자연적인 정화나 복원의 속도가 느리고 국소적 오염상태가 계속 유지되므로 환경에 지속적인 영향을 미치게 된다.

이러한, 토양 오염물질은 암석, 광산, 제련소, 산업체, 대기로부터의 농업자재나 폐기물 등으로부터 유래된다. 여기서, 오염된 토양을 토목공학적인 기술을 이 용하여 정화하고자 할 때에는 일반적으로 토양 1톤을 처리하는데 50 내지 500달러가 소요되며, 진공세척(Vacuum cleaning)기술과 같은 특수한 기술을 사용할 경우에는 1000달러 이상의 막대한 자금이 소요되기도 한다. 기존의 물리, 화학적 토양정화기술이 막대한 자금과 노동력을 필요로 하기 때문에 오염된 토양을 경제적으로 정화시킬 수 있는 방법이나 기술을 개발하기 위한 여러가지 시도들이 진행되고 있다.

특히, 산업기술의 발달, 인구의 증가와 함께 각종산업시설 또는 가정으로부터 오니, 소각 잔재물, 퇴적오니, 광재. 분진. 하수 등 중금속으로 오염된 많은 폐기물들이 방출되어 토양을 오염시키고 있다. 특히 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 구리(Cu), 니켈(Ni) 납(Pb), 아연(Zn) 등과 같은 독성 중금속은 식물 및 하등동물에 의한 중금속 흡착과 먹이 사슬에서의 일련의 축적 작용에 의해 인간을 포함한 동물에게 전달되고, 잠재적으로는 생물에 지명적인 독소로 작용하게 된다. 따라서 중금속에 의한 각종 환경오염을 방지하기 위해서는 폐기물의 중금속 함량을 위험선 이하로 줄일 필요가 있기 때문에, 중금속을 함유한 이들 폐기물은 특별한 관리를 요하는 특정 폐기물로 분류되어 관리와 안전하고 완벽한 처리를 요한다.

이러한, 토양의 세정공정은 복원처리대상 물질에 따라 적절한 세정제를 선별하여 사용하여 토양입자에 결합되어있는 유해오염물질이나 중금속을 액상으로 변화시켜 제거하는 공정으로 세정한다. 중금속을 액상으로 변화시키는 세정제로 유기산(oxalic acid, citric acid, EDTA 등), 무기산(황산, 염산, phosphoric acid), 킬레이트화제, 환원제 등이 주로 사용된다. 이때, 용해력을 향상시키기 위해서 초 음파의 고주파를 이용한다. 그리고, 용해된 유해중금속을 흡착시키는 경제적인 방법으로 전기동력을 이용하여 효과적인 양극 세척용액의 종류와 농도 및 음극 전해질 용액 종류의 선택과 결정, 전원공급 방식을 면환함으로서 직류 정류와 반파 정류를 이용하여 중금속을 제거하게 된다.

더불어, 오염된 토양은 토양세척(Soil washing)방법을 이용하여 정화하고 있다. 그러나, 토양세척방법은 세척유출수로부터 미세 토양입자(예를 들면 Silt나 Clay)를 분리해 내기 위해 응집제를 첨가해 주어야 하고, 복합 오염물질(예를 들면 유기물질을 포함한 중금속)의 경우 적용하고자 하는 세척제를 선별 및 제조하기가 쉽지 않으며, 토양 내에 휴믹질이 고농도로 존재하는 경우에는 전처리가 필요한 번거로움이 있다. 또한 오염된 토양에서의 중금속을 처리하기 위해 사용되는 비용에 비해 용출되는 중금속 양이 20% 정도 밖에 되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은, 토양 내 중금속을 적은 비용으로 용이하게 제거시키는 토양 내 중금속 제거장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 세척대상토양에 폐활성슬러지와 세척액을 투입한 후, 교반시키면서 상기 폐활성슬러지에 상기 세척대상토양 내 중금속이 흡착 이탈되게 함과 더불어 상기 세척액으로 상기 세척대상토양 내 중금속을 세척 제거하는 혼합처리부와, 상기 혼합처리부와 연결되며, 상기 혼합처리부에서 사용된 상기 세척액을 공급받아, 상기 세척액에 포함된 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 이탈된 상기 중금속을 침전 분리시키는 침전부와, 상기 침전부와 연결되며, 상기 침전부로부터 상등부의 상기 세척액을 공급받음과 동시에 중화제가 투입되어, 상기 세척액을 중화시킨 상태로 배출시키는 중화처리부를 포함하는 토양 내 중금속 제거장치를 제공한다.

이때, 상기 혼합처리부는, 상기 세척대상토양을 투입할 수 있도록 투입구가 마련된 통 형상의 혼합조와, 상기 혼합조에 연결 설치되어, 상기 혼합조 내부로 상기 세척액을 투입하는 관 형상의 세척액공급라인과, 상기 혼합조에 연결 설치되어, 상기 혼합조 내부로 상기 폐활성슬러지를 투입하는 관 형상의 슬러지공급라인과, 상기 혼합조 내부에 수용되어, 상기 혼합조에 투입된 상기 세척대상토양, 상기 세척액, 상기 폐활성슬러지를 교반시키는 교반수단 및, 상기 혼합조의 하부에 연결 설치되어, 상기 혼합조 내부에서 상기 교반수단에 의해 교반되면서 침전되는 상기 세척대상토양을 외부로 배출시키는 관 형상의 제1배출라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 침전부는, 상기 혼합처리부와 연결 설치되어, 상기 혼합처리부로부터 상기 세척대상토양의 세척에 사용된 상기 세척액을 공급받아, 상기 세척액에 포함된 상기 폐활성슬러지 및 잔여 상기 세척대상토양과 상기 중금속을 침전 분리시키는 통 형상의 침전조와, 상기 침전조 및 상기 혼합처리부를 연결하는 관 형상의 세척액재사용라인과, 상기 세척액재사용라인에 연결 설치되어, 상기 침전조에서 상기 세척액 내 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척대상토양이 침전된 상등부의 상기 세척액이 상기 세척액재사용라인을 통해 상기 혼합처리부로 이동되도록 이송력을 발생시키는 순환펌프 및, 상기 침전조의 하부에 연결 설치되어, 상기 침전조 내부에서 침전되는 상기 세척액 내 잔여 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지를 외부로 배출시키는 관 형상의 제2배출라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 중화처리부는, 상기 침전조와 연결 설치되어, 상기 침전조로부터 공급받는 상등부의 상기 세척액을 배출하도록 방류구가 마련된 통 형상의 중화조와, 상기 중화조에 연결 설치되어, 상기 중화조 내부로 상기 중화제를 투입하는 관 형상의 중화제투입라인과, 상기 중화조 하부에 연결 설치되어, 상기 중화조 내부에서 침전되는 상기 중화제를 외부로 배출시키는 관 형상의 중화제배출라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 세척액은 물에 산이 혼합 형성된 것이며, 상기 중화제는 염기일 수 있다. 여기서, 상기 산은, 에틸렌디아민 사초산(EDTA), 염산(HCl), 질산(HNO₃), 아세트산(CH₃COOH), 인산(H₃PO₄) 및 시트르산(Citric acid)으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따른 토양 내 중금속 제거장치는, 혼합처리부에 공급된 중금속으로 오염된 세척대상토양을 세척액과 더불어 폐활성슬러지를 이용하여, 세척대상토양에서 중금속을 흡착 및 세척 이탈시키면서 제거하게 된다. 이같이, 세척대상토양 내 중금속이 폐활성슬러지에 의해 제거되면서, 제거비용은 적게 소요되면서 제거효율을 높일 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토양 내 중금속 제거장치의 개략 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 토양 내 중금속 제거장치는, 혼합처리부(100), 침전부(200), 중화처리부(300)를 구비하고 있다.

상기 혼합처리부(100)는 중금속이 포함된 세척대상토양을 공급받은 후, 상기 세척대상토양을 교반하면서 중금속을 제거한다. 이러한, 상기 혼합처리부(100)로는 상기 세척대상토양 내 중금속을 제거하기 위해 폐활성슬러지 및 세척액이 투입된다. 여기서, 상기 폐활성슬러지에는 상기 세척대상토양 내 중금속을 부착 이탈시키 게 되며, 상기 세척액은 상기 세척대상토양 내 중금속의 표면장력을 약화시키거나 상기 중금속을 액상으로 변화시키면서 이탈되게 한다. 이러한, 상기 혼합처리부(100)는 혼합조(110), 세척액공급라인(120), 슬러지공급라인(130), 교반수단(140), 제1배출라인(150)을 포함한다.

상기 혼합조(110)는 상기 세척대상토양, 상기 폐활성슬러지, 상기 세척액을 공급받아 교반되는 통 형상 부재이다. 이러한, 상기 혼합조(110)의 상 단부에는 내부로 상기 세척대상토양을 투입할 수 있도록 투입구(111)가 형성된다. 그리고, 상기 혼합조(110)의 하 단부는 이후 교반수단(140)에 의해 상기 세척대상토양, 상기 폐활성슬러지, 상기 세척액이 교반시 침전되는 상기 세척대상토양 내 입자가 큰 돌이나 자갈 등을 상기 제1배출라인(150)을 통해 용이하게 배출할 수 있게 벤츄리 형상을 가진다.

상기 세척액공급라인(120)은 상기 세척대상토양을 세척할 상기 세척액이 저장된 세척액 저장탱크(도면미도시)에서 상기 세척액을 상기 혼합조(110)로 투입할 수 있게 가이드 이송시키는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 세척액공급라인(120)의 일 단부는 상기 혼합조(110)의 상부에 연결되며, 타 단부는 상기 세척액 저장탱크에 연결된다. 여기서, 상기 세척액공급라인(120)을 통해 상기 혼합조(110)로 투입되는 상기 세척액은 물과 산을 혼합 형성한 것을 사용한다. 더불어, 상기 세척액에 사용되는 산은, 에틸렌디아민 사초산(EDTA), 염산(HCl), 질산(HNO₃), 아세트산(CH₃COOH), 인산(H₃PO₄) 및 시트르산(Citric acid)으로 이루어진 군 중 어느 하 나를 선택적으로 사용한다. 이러한, 상기 세척액공급라인(120)을 통해 공급되는 상기 세척액에 의해 상기 세척대상토양 내 중금속이 액상으로 변화됨과 더불어 표면장력은 약화되면서 상기 세척대상토양에서 상기 중금속이 용이하게 이탈된다. 여기서, 도면부호 121은 상기 세척액공급라인(120)의 일 측부에 설치되어, 상기 세척액공급라인(120)을 통해 상기 혼합조(110)로 공급된 상기 세척액이 상기 세척액 저장탱크로 역류하지 않게 하는 체크밸브이다. 그리고, 도면부호 122는 상기 세척액공급라인(120)의 일 측부에 연결 설치되어, 상기 세척액 저장탱크 내 세척액이 상기 혼합조(110)로 용이하게 이송될 수 있게 흡입 이송력을 발생시키는 펌프이다.

상기 슬러지공급라인(130)은 폐활성슬러지가 저장된 슬러지저장부(도면미도시)에서 상기 폐활성슬러지를 상기 혼합조(110)로 공급할 수 있게 가이드 이송시키는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 슬러지공급라인(130)의 일 단부는 상기 혼합조(110)의 상부에 연결되며, 타 단부는 상기 슬러지저장탱크에 연결된다. 여기서, 상기 슬러지공급라인(130)을 통해 상기 혼합조(110)로 투입되는 상기 폐활성슬러지는 하수나 폐수처리장에서 발생된 후 폐기처분되는 미생물을 사용하는 바, 상기 세척대상토양 내 중금속 제거비용을 줄일 수 있게 된다. 이같이, 상기 폐활성슬러지는 상기 혼합조(110) 내부에서 상기 세척대상토양과 교반시, 상기 중금속을 흡착 이탈되게 한다. 여기서, 도면부호 131은 상기 슬러지공급라인(130) 일 측부에 연결 설치되어, 상기 폐활성슬러지가 상기 슬러지저장부에서 상기 혼합조(110)로 용이하게 이송될 수 있게 흡입 이송력을 발생시키는 펌프이다.

상기 교반수단(140)은 상기 혼합조(110)에 투입된 상기 세척대상토양과 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척액을 교반시키는 수단이다. 즉, 상기 교반수단(140)은 상기 세척대상토양 내 중금속이 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척액에 의해 용이하게 이탈될 수 있게 교반함과 더불어, 상기 혼합조(110) 내부에서 상기 세척대상토양 중 입자가 큰 자갈이나 돌 들이 원심력에 의해 분리상태로 상기 혼합조(110) 내 저부에 위치할 수 있게 한다. 이러한, 상기 교반수단(140)은 일반적인 공지의 교반장치로써, 풀리(도면미도시)가 설치된 상태로 전원이 인가되면 회전되는 모터(141)와, 상기 모터(141)의 풀리에 벨트(도면미도시)로 연결되어 상기 모터(141)의 회전에 따라 연동되는 감속기(도면미도시)와, 상기 감속기에 수직으로 축설되고 상기 혼합조(110) 내부에 수용되어 상기 감속기의 회전시 연동되어 상기 세척대상토양과 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척액을 교반시키는 교반날개(142)를 구비한다.

상기 제1배출라인(150)은 상기 혼합조(110)의 하 단부에 연결 설치되는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 제1배출라인(150)은 상기 혼합조(110) 내에서 상기 교반수단(140)에 의해 교반시, 하부로 침전되는 상기 세척대상토양을 상기 혼합조(110) 외부로 배출되도록 가이드한다. 즉, 상기 제1배출라인(150)을 통해 배출되는 상기 세척대상토양은, 교반되면서 원심력에 의해 상기 혼합조(110) 저부에 침전되는 입자가 상대적으로 큰 자갈이나 돌 등이다. 여기서, 도면부호 151은 상기 제1배출라인(150)의 일 측부에 설치되어, 상기 제1배출라인(150)을 개폐시키면서 상기 제1배출라인(150)을 통한 상기 세척대상토양의 배출여부 및 배출양을 조절하는 게이트밸브이다.

상기 침전부(200)는 상기 혼합처리부(100)의 혼합조(110)에서 상기 세척대상 토양 내 중금속 제거를 위해 투입되어 사용된 상기 세척액을 공급받아 침전시킨다. 즉, 상기 침전부(200)는 상기 혼합처리부(100)의 혼합조(110)와 연결되어, 상기 혼합조(110)로부터 상기 세척대상토양의 세척에 사용된 상기 세척액을 공급받아, 상기 세척액에서 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지과 상기 중금속을 침전 분리시킨다. 이러한, 상기 침전부(200)는 침전조(210), 세척액재사용라인(220), 순환펌프(230), 제2배출라인(240)을 포함한다.

상기 침전조(210)는 상기 혼합처리부(100)의 혼합조(110)와 연결되어, 상기 혼합조(110)로부터 상기 세척대상토양의 세척에 사용된 상기 세척액을 공급받는 통 형상 부재이다. 이러한, 상기 침전조(210)로 상기 세척대상토양의 세척에 사용된 상기 세척액이 유입되면, 상기 세척액에 포함된 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 상기 중금속은 상기 침전조(210) 내 저부에 침전된다. 여기서, 상기 침전조(210)의 하 단부는 침전되는 상기 세척액 내 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 상기 중금속은 상기 세척액재사용라인(220)을 통해 용이하게 포집 배출될 수 있게 벤츄리 형상을 가진다. 더불어, 도면부호 211은 상기 침전조(210)와 상기 혼합조(110)의 연결 부분에 설치되어, 상기 침전조(210)와 상기 혼합조(110)의 연결 부분을 개폐시키면서 상기 혼합조(110)에서 상기 침전조(210)로 이송되는 상기 세척액의 공급여부 및 공급양을 조절하는 게이트밸브이다. 그리고, 도면부호 212는 상기 침전조(210)와 상기 혼합조(110)의 연결 부분에 설치되어, 상기 혼합조(110)의 상기 세척액이 상기 침전조(210)로 용이하게 이송되도록 흡입 이송력을 발생시키는 펌프이다.

상기 세척액재사용라인(220)은 상기 침전조(210) 내부에서 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 상기 중금속이 침전된 상등부의 상기 세척액을 다시 상기 혼합조(110)로 공급되게 가이드하는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 세척액재사용라인(220)의 일 단부는 상기 침전조(210)에 연결되며, 타 단부는 상기 세척액공급라인(120)에 연결된다. 여기서, 상기 세척액재사용라인(220)의 타 단부는 상기 세척액공급라인(120)에 연결되지 않고 바로 상기 혼합조(110)로 연결할 수도 있음은 물론이다. 여기서, 도면부호 221은 상기 세척액재사용라인(220)의 일 측부에 적어도 하나 설치되어, 상기 세척액재사용라인(120)을 통해 이송되는 상기 세척액이 상기 침전조(210)나 이후 설명될 상기 중화처리부(300)로 역류하지 않게 하는 체크밸브이다. 그리고, 도면부호 222는 상기 세척액재사용라인(220)의 일 측부에 설치되어, 상기 세척액재사용라인(220)을 개폐시키면서 상기 세척액재사용라인(220)을 통한 상기 세척액의 이송 여부 및 이송양을 조절하는 게이트밸브이다.

상기 순환펌프(230)는 상기 세척액재사용라인(220)의 일 측부에 연결 설치된다. 이러한, 상기 순환펌프(230)는 상기 세척액재사용라인(220)에 흡입 이송력을 발생시키면서, 상기 침전조(210) 내부에서 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척대상토양이 침전된 상등부의 상기 세척액이 상기 세척액재사용라인(220)을 통해 상기 혼합조(110)로 이동할 수 있게 한다.

상기 제2배출라인(240)은 상기 침전조(210)의 하 단부에 연결 설치되는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 제2배출라인(240)은 상기 침전조(210) 내부에서 침전되는 상기 세척액 내 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지과 상기 중금 속을 상기 침전조(210) 외부로 배출되도록 가이드한다. 이때, 상기 침전조(210) 내 저부에 침전되는 상기 세척대상토양은, 자갈이나 돌에 비해 상대적으로 입자가 작은 모래 등이다. 여기서, 도면부호 241은 상기 제2배출라인(240)의 일 측부에 설치되어, 상기 제2배출라인(240)을 개폐시키면서 상기 제2배출라인(240)을 통한 상기 침전조(210) 내부에 침전된 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지의 배출여부 및 배출양을 조절하는 게이트밸브이다.

상기 중화처리부(300)는 상기 세척액재사용라인(220)을 통해 재사용되지 않고 배출되는 상기 침전조(210) 내 상기 세척액을 중화시킨 상태로 외부로 배출시킨다. 즉, 상기 중화처리부(300)는 상기 침전부(200)의 침전조(210)와 연결된 상태로, 공급된 상기 세척액을 중화시키기 위해 중화제가 투입된다. 이러한, 상기 중화처리부(300)는 중화조(310), 중화제투입라인(320), 중화제배출라인(330)을 포함한다.

상기 중화조(310)는 상기 침전부(200)의 침전조(210)와 연결되어, 상기 침전조(210)로부터 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 상기 중금속이 침전된 상등부의 상기 세척액을 공급받는 통 형상 부재이다. 그리고, 상기 중화조(310)의 일 측부에는 상기 중화조(310) 내부에서 중화된 상기 세척액을 외부로 배출시키는 방류구(311)가 구비된다. 여기서, 상기 방류구(311)의 일 측부에는, 상기 방류구(311)를 개폐시키면서 상기 중화조(310) 내부에 들어찬 상기 세척액의 배출여부 및 배출양을 조절할 수 있게 게이트밸브(312)를 설치할 수도 있다. 또한, 상기 중화조(310)의 하 단부는 이후 공급된 후 침전되는 상기 중화제가 상기 중화제배출라 인(330)을 통해 용이하게 포집 배출될 수 있게 벤츄리 형상을 가진다. 더불어, 도면부호 313은 상기 침전조(210)와 상기 중화조(310)의 연결 부분에 설치되어, 상기 침전조(210)와 상기 중화조(310)의 연결 부분을 개폐시키면서 상기 침전조(210)에서 상기 중화조(310)로 이송되는 상기 세척액의 공급여부 및 공급양을 조절하는 게이트밸브이다. 그리고, 도면부호 314는 상기 침전조(210)와 상기 중화조(310)의 연결 부분에 설치되어, 상기 침전조(210)의 상기 세척액이 상기 중화조(310)로 용이하게 이송되도록 흡입 이송력을 발생시키는 펌프이다.

상기 중화제공급라인(320)은 상기 세척액을 중화시킬 상기 중화제가 저장된 중화제 저장탱크(도면미도시)에서 상기 중화제를 상기 중화조(310)로 투입할 수 있게 가이드 이송시키는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 중화제공급라인(320)의 일 단부는 상기 중화조(310)에 연결되며, 타 단부는 상기 중화제 저장탱크에 연결된다. 이러한, 상기 중화공급라인(320)을 통해 상기 중화조(310)로 투입되는 상기 중화제는 산 성분의 상기 세척액을 중화시킬 수 있도록 염기 성분을 사용한다.여기서, 도면부호 321은 상기 중화제공급라인(320)의 일 측부에 설치되어, 상기 중화제공급라인(320)을 개폐시키면서 상기 중화제공급라인(320)을 통한 상기 중화조(310)로의 상기 중화제 공급여부 및 공급양을 조절하는 게이트밸브이다. 더불어, 도면부호 322는 상기 중화제공급라인(320)의 일 측부에 연결 설치되어, 상기 중화제 저장탱크 내 중화제가 상기 중화조(310)로 용이하게 이송될 수 있게 흡입 이송력을 발생시키는 펌프이다.

상기 중화제배출라인(330)은 상기 중화조(310)의 하 단부에 연결 설치되는 관 형상의 연결부재이다. 이러한, 상기 중화제배출라인(330)은 상기 중화조(310) 내부에서 침전되는 상기 중화제를 상기 중화조(310) 외부로 배출되도록 가이드한다. 여기서, 도면부호 331은 상기 중화제배출라인(330)의 일 측부에 설치되어, 상기 중화제배출라인(330)을 개폐시키면서 상기 중화제배출라인(330)을 통한 상기 중화조(310) 내부에 침전된 상기 중화제의 배출여부 및 배출양을 조절하는 게이트밸브이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 일실시예에 따른 토양 내 중금속 제거장치의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 혼합조(110)의 투입구(111)를 통해 중금속으로 오염된 상기 세척대상토양을 일정량 상기 혼합조(110) 내부로 투입한다. 그리고, 상기 세척액공급라인(120) 및 상기 슬러지공급라인(130)을 통해, 각각 상기 세척액 및 상기 폐활성슬러지를 상기 혼합조(110) 내부로 공급한다.

이렇게, 상기 혼합조(110) 내부에 상기 세척대상토양 및 상기 세척액과 상기 폐활성슬러지가 공급되면, 상기 교반수단(140)의 모터(141)에 전원이 공급되면서 상기 교반날개(142)가 회전하며 상기 세척대상토양 및 상기 세척액과 상기 폐활성슬러지를 교반하게 된다. 이러한, 상기 교반수단(140)에 의해 상기 혼합조(110) 내부에서 상기 세척대상토양 및 상기 세척액과 상기 폐활성슬러지가 교반되면, 상기 세척대상토양 내 입자가 큰 돌이나 자갈 등은 침전되며, 상기 세척대상토양 내 중금속들은 상기 폐활성슬러지에 흡착 이탈됨과 더불어, 상기 세척액에 의해 세척 제거된다. 여기서, 상기 혼합조(110)의 저부에 침전되는 세척상태의 상기 세척대상토 양 내 돌이나 자갈 등은 상기 제1배출라인(150)을 통해 외부로 배출된다.

이후, 상기 혼합조(110)에서 사용된 상기 세척액은 상기 침전조(210)로 공급된다. 이렇게, 상기 침전조(210)의 상기 혼합조(110)에서 사용된 상기 세척액이 공급되면, 일정시간 그대로 두면서 상기 침전조(210)에서 상기 세척액에 포함된 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척대상토양과 상기 중금속 등이 저부에 침전되게 한다. 이때, 상기 침전조(210)에서 침전되는 상기 세척대상토양은 입자가 돌이나 자갈 등에 비해 상대적으로 작으면서 상기 세척액과 혼합되어 상기 혼합조(110)에서 침전되지 않은 나머지 토양성분인 일부 모래가 침전된다.

이렇게, 상기 침전조(210)에서 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척대상토양과 상기 중금속 등이 침전된 상등부의 상기 세척액은 상기 세척액재사용라인(220)을 통해 상기 혼합조(110)로 재투입 사용된다. 그리고, 상기 침전조(210) 저부에 침전된 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 상기 중금속 등은 상기 제2배출라인(240)을 통해 외부로 배출된다.

이같이, 상기 침전조(210)에서 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척대상토양과 상기 중금속 등이 침전된 후, 상기 세척액재사용라인(220)을 통해 상기 혼합조(110)로 공급되지 않은 나머지 상기 세척액들은 상기 중화조(310)로 공급된다.

상기 중화조(310)로 상기 세척액이 공급되면, 상기 중화제투입라인(320)을 통해 중화제가 투입되면서, 상기 중화조(310) 내부의 상기 세척액을 중화시키게 된다. 이렇게, 상기 중화조(310) 내부에서 중화된 상기 세척액은 이후, 상기 방류구(311)를 통해 외부로 배출되며, 상기 중화조(310) 내 저부에 침전되는 상기 중화 제는 상기 중화제배출라인(330)을 통해 외부로 배출된다.

이와 같이, 일실시예의 토양 내 중금속 제거장치는, 상기 혼합처리부(100)에 공급된 중금속으로 오염된 상기 세척대상토양을 상기 세척액과 더불어 상기 폐활성슬러지를 이용하여, 상기 세척대상토양에서 상기 중금속을 흡착 및 세척 이탈시키면서 제거하게 된다. 이같이, 상기 세척대상토양 내 중금속이 상기 폐활성슬러지에 의해 제거되면서, 제거비용은 적게 소요되면서 제거효율을 높일 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토양 내 중금속 제거장치의 개략 구성단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

100: 혼합처리부 110: 혼합조

120: 세척액공급라인 130: 슬러지공급라인

140: 교반수단 150: 제1배출라인

200: 침전부 210: 침전조

220: 세척액재사용라인 230: 순환펌프

240: 제2배출라인 300: 중화처리부

310: 중화조 320: 중화제투입라인

330: 중화제배출라인

Claims

세척대상토양에 폐활성슬러지와 세척액을 투입한 후, 교반시키면서 상기 폐활성슬러지에 상기 세척대상토양 내 중금속이 흡착 이탈되게 함과 더불어 상기 세척액으로 상기 세척대상토양 내 중금속을 세척 제거하는 혼합처리부와;

상기 혼합처리부와 연결되며, 상기 혼합처리부에서 사용된 상기 세척액을 공급받아, 상기 세척액에 포함된 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지와 이탈된 상기 중금속을 침전 분리시키는 침전부와;

상기 침전부와 연결되며, 상기 침전부로부터 상등부의 상기 세척액을 공급받음과 동시에 중화제가 투입되어, 상기 세척액을 중화시킨 상태로 배출시키는 중화처리부를 포함하는 토양 내 중금속 제거장치.
청구항 1에 있어서,

상기 혼합처리부는, 상기 세척대상토양을 투입할 수 있도록 투입구가 마련된 통 형상의 혼합조와,

상기 혼합조에 연결 설치되어, 상기 혼합조 내부로 상기 세척액을 투입하는 관 형상의 세척액공급라인과,

상기 혼합조에 연결 설치되어, 상기 혼합조 내부로 상기 폐활성슬러지를 투입하는 관 형상의 슬러지공급라인과,

상기 혼합조 내부에 수용되어, 상기 혼합조에 투입된 상기 세척대상토양, 상 기 세척액, 상기 폐활성슬러지를 교반시키는 교반수단 및,

상기 혼합조의 하부에 연결 설치되어, 상기 혼합조 내부에서 상기 교반수단에 의해 교반되면서 침전되는 상기 세척대상토양을 외부로 배출시키는 관 형상의 제1배출라인을 포함하는 토양 내 중금속 제거장치.
청구항 1에 있어서,

상기 침전부는, 상기 혼합처리부와 연결 설치되어, 상기 혼합처리부로부터 상기 세척대상토양의 세척에 사용된 상기 세척액을 공급받아, 상기 세척액에 포함된 상기 폐활성슬러지 및 잔여 상기 세척대상토양과 상기 중금속을 침전 분리시키는 통 형상의 침전조와,

상기 침전조 및 상기 혼합처리부를 연결하는 관 형상의 세척액재사용라인과,

상기 세척액재사용라인에 연결 설치되어, 상기 침전조에서 상기 세척액 내 상기 폐활성슬러지 및 상기 세척대상토양이 침전된 상등부의 상기 세척액이 상기 세척액재사용라인을 통해 상기 혼합처리부로 이동되도록 이송력을 발생시키는 순환펌프 및,

상기 침전조의 하부에 연결 설치되어, 상기 침전조 내부에서 침전되는 상기 세척액 내 잔여 상기 세척대상토양 및 상기 폐활성슬러지를 외부로 배출시키는 관 형상의 제2배출라인을 포함하는 토양 내 중금속 제거장치.
청구항 1에 있어서,

상기 중화처리부는, 상기 침전조와 연결 설치되어, 상기 침전조로부터 공급받는 상등부의 상기 세척액을 배출하도록 방류구가 마련된 통 형상의 중화조와,

상기 중화조에 연결 설치되어, 상기 중화조 내부로 상기 중화제를 투입하는 관 형상의 중화제투입라인과,

상기 중화조 하부에 연결 설치되어, 상기 중화조 내부에서 침전되는 상기 중화제를 외부로 배출시키는 관 형상의 중화제배출라인을 포함하는 토양 내 중금속 제거장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 세척액은 물에 산이 혼합 형성된 것이며, 상기 중화제는 염기인 토양 내 중금속 제거장치.
청구항 5에 있어서,

상기 산은, 에틸렌디아민 사초산(EDTA), 염산(HCl), 질산(HNO₃), 아세트산(CH₃COOH), 인산(H₃PO₄) 및 시트르산(Citric acid)으로 이루어진 군 중 선택된 어느 하나인 토양 내 중금속 제거장치.