KR20130019534A

KR20130019534A - 토양 정화 장치

Info

Publication number: KR20130019534A
Application number: KR1020110081541A
Authority: KR
Inventors: 채종우
Original assignee: 채종우
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-27

Abstract

본 발명은 오염된 토양 또는 기름을 저장하는 저유조 하부에 오랜 시간 방치되어 오염된 벤토라이트 등을 정화시키기 위한 정화 장치에 관한 것이다. 본 발명은 버너(100), 연소로(200), 킬른(300), 및 배출가이드부(500)를 포함하며, 추가적으로 연소로(200)의 가스출구(222)에서 배출되는 순환배출기체를 정화하여 외기로 배출시키기 위한 사이클론(400)과 배출가이드부(500)의 출구(510)에서 유출되는 가스를 연소로(200)의 가스입구(221)에 다시 유입시키기 위한 재순환라인(600)이 구비된다.

Description

토양 정화 장치{Apparatus for purifying soil}

본 발명은 오염된 토양 또는 기름을 저장하는 저유조 하부에 오랜 시간 방치되어 오염된 벤토라이트 등을 정화시키기 위한 정화 장치에 관한 것이다.

모든 생명의 생명유지의 근원이며, 인간에게 의식주를 해결할 수 있는 자원을 공급 해주는 중요한 것이 토양인데, 산업이 발전함에 따라 점차로 오염이 증대되고 있다. 특히 군이 주둔했던 지역, 반도체공장, 주유소 및 도정공장 등에서 발생되는 유류에 의한 오염은 그 심각성을 더해 가고 있다. 토양 정화는 열분해공법, 토양증기 추출법 및 세척공법 등이 사용되고 있으나, 토양정화 외에 2차 처리공정을 필요로 하므로 투자 비용 및 처리 비용이 크다는 단점을 가지고 있다.

한국 공개특허 10-2008-0008154호(명칭 : 오염토양 정화 장치 및 방법, 그에 사용되는 예열 건조기 및 로터리 킬른)는 오염토양을 정화하여 복원시키는 오염토양 정화 시스템 및 방법, 그에 사용되는 예열 건조기 및 로터리 킬른에 관한 것으로서, 오염 토양 내의 수분 등을 건조할 수 있는 예열 건조기와 오염토양과의 열접촉 면적을 최대화할 수 있는 로터리 킬른이 구성됨과 아울러, 오염토양에서 배출된 추출 폐가스를 로터리 킬른에 유입시켜 처리하고, 상기 시스템에서 정화되어 배출되는 공기를 오염토양 내부로 공급하여 오염토양을 정화할 수 있도록 구성함으로써, 석유류 등 유기 화합물이 포함된 오염토양을 경제적이면서 보다 효과적으로 정화하여 복원할 수 있고, 또한 다른 오염토양 복원 시스템과도 간편하게 연계하여 사용할 수 있으며, 로터리 킬른을 이동식으로 구성한 경우에 설치 및 사용이 보다 용이하고 편리해질 수 있는 효과를 제공하게 된다고 기재하고 있다.

그러나 위 공개특허는 구조가 복잡하여 설치하기가 어렵고, 열 손실이 많은 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 배출가이드부에 재순환라인을 구비하여 연소로의 외통체로 가스 등 기체를 유입시켜 고온의 습공기를 만들어 킬른에 재 투입하여 토지 정화에 사용함으로서 에너지 효율을 높여 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 가스 등 기체의 유해한 성분을 열분해 시키면서 사이클론을 통해 외기로 배출시켜 환경 친화적으로 제작할 수 있도록 하고자 함이다.

본 발명은 버너(100); 상기 버너(100)의 일측에 구비되는 연소로(200); 상기 연소로(200)의 일측에 구비되는 킬른(300); 및 상기 킬른(300)의 일측에 구비되며, 상기 킬른(300)에서 가열되어 정화된 토양을 배출되는 토양 배출구(520) 및 토양 가열 과정에서 발생되는 가스, 수분 등을 배출하기 위한 출구(510)를 포함하는 배출가이드부(500);를 포함하되, 상기 킬른(300)은 길이방향으로 내측 중심을 향하여 돌출 형성되되 단부에 소정 각도를 이루며 절곡된 절곡부(311a, 311b, 311c, 311d, 311e)가 마련된 다수개의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)을 구비하며, 상기 각각의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)은 상기 킬른(300)의 길이방향으로 소정 간격만큼 이격되어 구비되고, 상기 연소로(200) 및 배출가이드부(500)와는 독립적으로 회전할 수 있도록 하부에 롤러(740)가 구비된다.

본 발명의 상기 연소로(200)는 일측에 버너(100)에 의해 발생되는 고온의 열풍이 유입되는 열풍입구(211) 및 유입된 열풍이 배출될 수 있도록 타측에 열풍출구(212)를 구비한 연소관(210)과, 상기 연소관(210)을 둘러싸고 일측에 배출가이드부의 출구(510)에서 분출되는 수분을 포함하는 가스가 유입되는 가스입구(221) 및 타측에 유입된 가스를 사이클론(400)을 개재하여 외기로 배출시키기 위한 가스출구(222)를 구비하는 외통체(220)를 포함하는 이중 통형 구조로 이루어지며, 상기 배출가이드부(500)의 출구(510)에서 유출되는 가스를 상기 외통체(220)의 가스입구(221)에 유입시키기 위한 재순환라인(600)을 더 포함한다.

본 발명의 상기 킬른(300)은 일측에 오염된 토양을 투입시키기 위한 투입구(320); 및 상기 롤러(740)와 접촉되는 외주면에 돌출형성되어, 상기 킬른(300)의 회전을 원활하게 하기 위한 접촉부(340)가 구비된다.

본 발명의 상기 연소관(210)은 그 외주면에 나선형의 가이더(230)가 구비되며, 상기 가이더(230)의 한 피치마다 이웃한 나선형의 내측유로를 연통시키기 위한 연통공(231)이 구비된다.

본 발명은 배출가이드부에 재순환라인을 구비하여 연소로의 외통체로 가스 등 기체를 유입시켜 고온의 습공기를 만들어 킬른에 재 투입하여 토지 정화에 사용함으로서 에너지 효율을 높여 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 가스 등 기체의 유해한 성분을 열분해 시키면서 사이클론을 통해 외기로 배출시켜 환경 친화적으로 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명을 대략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 연소로를 나타내는 분 해 사시도.
도 3은 본 발명의 킬른 내부를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 킬른 외부를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명 중 배출가이드부의 하부측에 구비한 로터리밸브의 개념도

본 발명은 버너(100), 연소로(200), 킬른(300), 및 배출가이드부(500)를 포함하며, 추가적으로 연소로(200)의 가스출구(222)에서 배출되는 순환배출기체를 정화하여 외기로 배출시키기 위한 사이클론(400)과 배출가이드부(500)의 출구(510)에서 유출되는 가스를 연소로(200)의 가스입구(221)에 다시 유입시키기 위한 재순환라인(600)이 구비된다.

이와 같은 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참고로 상술한다.

본 발명은 킬른(300)에 열풍 등을 공급하기 위한 연소로(200)를 중심으로 일측에 버너(100), 타측에 킬른(300)이 구비된다.

도 1을 참고하면, 본 발명은 연소로(200)의 일측에 구비된 버너(100)에 의해 발생되는 열풍은 연소관(210)의 열풍입구(211)로 유입되어 열풍출구(212)로 유출된다. 유출된 열풍은 킬른(300)에 유입되어 킬른(300)의 일측에 구비된 투입구(320)에 투입되는 오염된 토양을 약 800℃의 온도로 가열시킨다. 킬른(300)내부에서 오염된 토양이 가열됨에 따라 토양에 점착되어 있던 기름성분, 수분 등이 증발된다. 증발된 기름성분, 수분 등과 함께 정화된 토양은 토출구(330)를 통하여 배출가이드부(500)로 배출된다. 배출되는 기름성분, 수분 등은 재순환라인(600)상에 구비된 흡입펌프(610)의 영향으로 배출가이드부(500)의 출구(510)를 통하여 재순환라인(600)을 통하여 연소로(200)의 가스입구(221)로 재유입된다. 한편, 배출되는 정화된 토양은 자중에 의하여 배출가이드부(500)의 토양 배출구(520)를 통하여 외부로 배출된다. 또한, 가스입구로 유입되는 기름성분, 수분 등은 연소로(200)의 외통체를 거쳐 재 가열된 후 가스출구(222)를 통해 유출되어 사이클론(400)에서 정화된 후 외기로 배출되거나, 킬른(300)으로 재유입 되는데, 이때 유입되는 고온의 기체에는 다량의 수분이 포함된 것으로 오염토양에 함유된 기름성분 및 수분 등을 건 공기에 비하여 효과적으로 제거한다. 이런 효과에 의해 에너지 효율을 높일 수 있어서 오염토양을 정화하는 비용을 줄일 수 있어 경제적이다.

이하에서 표현을 용이하게 하기 위하여 킬른(300) 내부에서 오염된 토양의 정화과정에서 기름성분, 악취, 수분(수증기) 등을 통칭하여 순환배출기체로 표현하기로 한다.

이하에서는 이러한 본 발명의 연소로(200), 킬른(300) 및 배출가이드부(500) 등에 대하여 상술한다.

연소로(200)에 대하여 상술한다.

도 2를 참고하면, 연소로(200)는 버너(100)와 직접적으로 연결되며, 연소관(210) 및 이를 감싸는 외통체(220)를 포함한 이중 통형 구조이다.

도 2를 참고하면, 연소관(210)의 내부는 열풍이 유동될 수 있도록 빈 통형을 이루며, 킬른(300)과 결합되는 열풍출구(212)측 단면적은 연소관(210)의 대략 중앙부의 단면적 보다 좁게 형성시켜 강한 열풍을 킬른(300) 측으로 배출시킬 수 있도록 하였다.

도 2를 참고하면, 연소로(200)에 있어서 연소관(210)과 외통체(220) 사이의 공간에 나선형의 가이더(230)가 돌출 형성된다. 킬른(300)에서 오염된 토양 정화 시 발생하는 순환배출기체가 재순환라인(600)을 통과한 후 가스입구(221)로 유입되어 가이더(230)의 안내에 따라 나선형으로 회전하면서 통과한다. 가스입구(221)로 유입된 순환배출기체는 1200 ~ 1300℃의 연소로(200) 온도를 건조에 알맞게 냉각시키는 역할을 수행한다. 외통체(220)를 통과하는 순환배출기체는 20m/sec의 속도로 이동, 약 3초 정도 체류하도록 함으로써 순환배출기체 중 오염물질 대부분이 열분해되어 제거된다. 특히, 환경오염 물질 중 그 피해가 많은 다이옥신은 연소로(200)의 고온분위기 속에서 외통체(220)에서 2초 이상 체류시켜 파괴하므로, 대기를 오염시키지 않는 순수한 가스만을 가스출구(222)와 연결된 사이클론(400)을 통하여 대기로 방출할 수 있게 되는 효과가 있다. 외통체(220)의 가스입구(221)에 투입된 순환배출기체의 발화가능성을 고려하여, 발화시 그 폭발 압력으로 연소로(200)가 파손되는 것을 방지하기 위해 나선형으로 이루어진 가이더(230)의 입구측에서는 나선형의 간격을 좁게 하고 출구에서는 나선형의 간격을 넓게 하는 것이 바람직하다. 또한, 온도가 높아 팽창된 고압의 공기를 외통체(220)의 길이방향으로 흡수하기 위해 가이더(230)에 연통공(231)을 주어야 한다.

킬른(300)에 대하여 상술한다.

도 1 및 도 3의 (a)(b)를 참고하여 킬른(300)의 내부를 상술한다. 도 1을 참고하면, 오염된 토양은 투입구(320)를 통하여 킬른(300) 내부로 투입된 후 버너(100), 및 연소로(200)를 통과한 열풍에 의하여 가열 건조된다. 가열 건조과정에서 오염된 토양에 잔류하던 기름성분, 악취, 수분(수증기) 등 기체가 증발되면서 오염된 토양은 정화된다. 기체 및 정화된 토양은 배출가이드부(500)의 출구(510) 또는 토양 배출구(520)로 각각 배출된다.

도 3의 (a)(b)를 참고하면, 킬른(300) 내부는 길이방향으로 내측 중심을 향하여 돌출 형성되되 단부에 소정 각도를 이루며 절곡된 절곡부(311a, 311b, 311c, 311d, 311e)가 마련된 다수개의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)을 구비한다. 절곡부(311a, 311b, 311c, 311d, 311e)가 마련된 다수개의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)으로 인하여, 킬른(300)의 연소로(200) 및 배출가이드부(500)와는 별도로 독립회전시 오염된 토양은 다수개의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)을 따라 킬른(300)의 지름방향에서 상방향으로 따라 올라간다. 이후, 오염된 토양은 자중에 의하여 떨어지는데, 오염된 토양의 떨어지는 속도를 줄이고 골고루 퍼질 수 있도록 다수개의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)마다 절곡부(311a, 311b, 311c, 311d, 311e)를 마련하였다. 이는 킬른(300) 내부로 유입되는 열풍에 오염된 토양을 골고루 노출시키기 위함이다.

도 3의 (b)를 참고하면, 각각의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)은 상기 킬른(300)의 길이방향으로 소정 간격만큼 이격되어 구비된다(참고로, 도면부호를 310a, 310a1, 310a2, 310a3, 310a4라고 표시함). 이로써 킬른(300) 내부로 유입되는 열풍의 유로를 다양하게 변화시킬 수 있고, 열풍에 오염된 토양을 골고루 노출시킬 수 있다.

도 3의 (b)를 참고하면, 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)과 관련하여 킬른(300)의 길이방향으로 소정 간격 이격되면서 형성된 것을 제1열 가이드벽(참고로, 도면부호를 310a, 310a1, 310a2, 310a3, 310a4라고 표시함)이라 하면, 제1열 가이드벽 중 어느 하나의 가이드벽(310a)과 원주방향으로 이웃하는 제2열 가이드벽(310b)은, 각각의 가이드벽(310a, 310b)의 끝단부를 이으면 가상의 나선형을 이룰 수 있도록 형성된다(도 3 (b)의 점선부분). 즉, 가이드벽은 킬른(300)의 길이방향으로 소정간격만큼 이격되면서 다수 열을 이루면서 형성되고, 어느 하나의 가이드벽은 이웃하는 다른 하나의 가이드벽과의 관계에서 가상의 나선을 그릴 수 있도록 일정 간격만큼 이격되면서 구비되는 것이다.

이와 같이, 킬른(300) 내부에 가이드벽이 구비되어, 킬른(300) 회전시 자연스럽게 오염된 토양이 열풍으로 정화되면서 배출가이드부(500) 측으로 이동할 수 있게 된다.

킬른(300)은 연소로(200)과 배출가이드부(500)과는 별도로 독립적으로 회전한다. 도 4를 참고하면, 킬른(300)의 하부에는 다수개의 지주(700)에 의하여 지지되는 베이스(720), 베이스(720)의 상부에 위치하며 롤러(740)를 지지하기 위한 롤러받침대(740)를 포함하는 지지대(700)가 구비된다. 롤러(740)와 면 접촉하는 킬른(300)의 외주면에 접촉부(340)를 두어 킬른(300)이 부드럽게 회전할 수 있도록 하였다. 킬른(300)의 일측단부는 지지대의 회전가이더(750)에 의하여 회전 가능하도록 지지된다. 특히, 킬른(300)은 지지대(700)의 상부에 위치한 다수 개의 롤러(740)에 의하여 지지된 채 롤러(740) 일측에 구비된 모터(미도시)에 의하여 모터의 구동력이 롤러(740)에 전달되어 회전된다. 특히, 연소로(200)와 배출가이드부(500), 각각과 킬른(300)의 연결시 베어링(미도시)을 사용하여 킬른(300)을 회전시킬 수도 있다. 이와 달리 본 발명의 경우, 연소로(200) 측과의 연결부에 상당하는 회전가이더(750) 및 배출가이드부(500), 각각과 킬른(300)의 연결 방법은 순환배출기체 및 정화된 토양 등의 통로 역할을 수행할 수 있도록 구조를 단순화시켰다(도 1 참조). 즉, 회전가이더(750)와 배출가이드부(500)는 킬른(300)의 열에 의한 팽창 및 수축을 위한 공간을 제공하며, 킬른(300)의 자중을 지탱하지 않고 연통로 역할을 수행하며, 킬른(300)의 자중은 다수개로 구비된 롤러(740)가 지지한다.

배출가이드부(500)에 대하여 상술한다.

도 1을 참고하면, 배출가이드부(500)에는 킬른(300)에서 정화된 토양과 함께 순환배출기체가 유입됨은 전술한 바와 같다. 도 5를 참고하면, 배출가이드부(500)의 토양배출구(520) 측에는 로터리밸브(530)가 구비된다. 로터리밸브(530)는 정화된 토양의 배출 여부를 결정하는 곳으로, 토출구(330)에서 함께 나오는 기름성분, 악취, 수분(수증기) 등의 순환배출기체가 토양배출구(520) 측으로 유출되지 않도록 하며, 외부 공기가 킬른(300)의 내부로 유입되지 않도록 한 구조를 갖는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 로터리밸브(530)는 상부측에 정화된 토양이 들어오는 투입구(531), 그 하부에 몸체(532)가 구비되며, 몸체(532)의 하부에 토양배출구(520)와 연결되는 연결부(536)가 구비된다. 한편, 몸체(532)의 내부에는 다수의 날개가 구비된 회전판(535)이 구비되며, 회전판(535)을 회전시키기 위한 회전축(533) 및 구동부(534)가 구비된다. 구동부(534)는 일측에 구비된 모터(미도시)에 의하여 회전한다.

이러한 로터리밸브(530) 구조로 인하여, 회전판(535)의 특정 영역 내로 정화된 토양이 투입되어 어느 정도 수위에 오르면, 모터(미도시)의 구동에 의하여 회전축(533) 및 이에 따라 회전하는 회전판(535)이 소정 각도만큼 회전되며, 이에 따라 정화된 토양만 토양배출구(520)로 배출될 수 있도록 하였다.

100 : 버너 200 : 연소로
300 : 킬른 400 : 사이클론
500 : 배출가이드부 600 : 재순환 라인
700 : 지지대

Claims

버너(100); 상기 버너(100)의 일측에 구비되는 연소로(200); 상기 연소로(200)의 일측에 구비되는 킬른(300); 및 상기 킬른(300)의 일측에 구비되며, 상기 킬른(300)에서 가열되어 정화된 토양을 배출되는 토양 배출구(520) 및 토양 가열 과정에서 발생되는 가스, 수분 등을 배출하기 위한 출구(510)를 포함하는 배출가이드부(500);를 포함하되,
상기 킬른(300)은 길이방향으로 내측 중심을 향하여 돌출 형성되되 단부에 소정 각도를 이루며 절곡된 절곡부(311a, 311b, 311c, 311d, 311e)가 마련된 다수개의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)을 구비하며, 상기 각각의 가이드벽(310a, 310b, 310c, 310d, 310e)은 상기 킬른(300)의 길이방향으로 소정 간격만큼 이격되어 구비되고,
상기 킬른(300)은 상기 연소로(200) 및 배출가이드부(500)와는 독립적으로 회전할 수 있도록 하부에 롤러(740)가 구비된 것을 특징으로 하는 토양 정화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 연소로(200)는
일측에 버너(100)에 의해 발생되는 고온의 기체가 유입되는 열풍입구(211) 및 유입된 열풍이 배출될 수 있도록 타측에 열풍출구(212)를 구비한 연소관(210)과, 상기 연소관(210)을 둘러싸고 일측에 배출가이드부의 출구(510)에서 분출되는 수분을 포함하는 가스가 유입되는 가스입구(221) 및 타측에 유입된 가스를 사이클론(400)을 개재하여 외기로 배출시키기 위한 가스출구(222)를 구비하는 외통체(220)를 포함하는 이중 통형 구조로 이루어지며,
상기 배출가이드부(500)의 출구(510)에서 유출되는 가스를 상기 외통체(220)의 가스입구(221)에 유입시키기 위한 재순환라인(600)을 더 포함하는 토양 정화 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 킬른(300)은 일측에 오염된 토양을 투입시키기 위한 투입구(320); 및 상기 롤러(740)롤러(740)는 외주면에 돌출형성되어, 상기 킬른(300)의 회전을 원활하게 하기 위한 접촉부(340)가 구비된 것을 특징으로 하는 토양 정화 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 연소관(210)은 그 외주면에 나선형의 가이더(230)가 구비되며, 상기 가이더(230)의 한 피치마다 이웃한 나선형의 내측유로를 연통시키기 위한 연통공(231)이 구비된 것을 특징으로 하는 토양 정화 장치.