KR20200132488A - Method for purification of radioactive contaminated soil - Google Patents

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KR20200132488A
KR20200132488A KR1020190058104A KR20190058104A KR20200132488A KR 20200132488 A KR20200132488 A KR 20200132488A KR 1020190058104 A KR1020190058104 A KR 1020190058104A KR 20190058104 A KR20190058104 A KR 20190058104A KR 20200132488 A KR20200132488 A KR 20200132488A
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이종열
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Abstract

Disclosed is a method for purifying radioactive contaminated soil. According to an embodiment of the present invention, the method for purifying radioactive contaminated soil comprises: a crushing and washing step of performing a process of washing after crushing the soil contaminated with radioactive materials; a soil sorting step of separating soil having a large particle size from the soil after the crushing and washing step by size, sorting the separated soil having a small particle size, and treating the same as soil waste; and a purification step of treating the separated soil in the soil sorting step to generate purified soil and purified waste liquid.

Description

방사성 오염토양 정화 방법 {Method for purification of radioactive contaminated soil}{Method for purification of radioactive contaminated soil}

본 발명은 방사성 물질 등으로 오염되어 있는 토양 오염부지 정화를 위하여 방사성 물질로 오염된 토양에서 방사성 물질을 선별하여 제거하기 위한 방사성 오염토양 정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radioactive soil purification method for selecting and removing radioactive materials from soil contaminated with radioactive materials for purification of soil contaminated sites contaminated with radioactive materials.

2011년 3월 동일본 대지진으로 인한 후쿠시마 원전사고를 계기로 탈원전을 선택하는 국가가 점진적으로 늘어나고 있는 추세이다. 우리나라도 세계적 추세에 따라 신규 원전 건설계획 백지화, 노후원전 수명연장 중단 등 탈원전 정책을 추진하고 있다. 원자력 발전소를 해체하는 경우 방사성 오염토양이 대량으로 발생한다.따라서 국내에서는 향후 원자력 발전소 해체에 따른 오염토양을 효과적으로 정화하기 위한 기술의 필요성이 대두되고 있다.In the wake of the Fukushima nuclear accident caused by the Great East Japan Earthquake in March 2011, the number of countries that choose to exit nuclear power plants is gradually increasing. In accordance with the global trend, Korea is also pursuing a nuclear power plant policy such as abolishing new nuclear power plant construction plans and halting the life span of old nuclear power plants. When the nuclear power plant is dismantled, radioactive soil is generated in a large amount. Therefore, there is a need for technology to effectively purify the contaminated soil caused by the dismantling of nuclear power plants in the future.

또한, 토양 구성성분 중 점토는 방사성 물질과 선택적 비가역적으로 결합되어 정화가 어려운 반면, 모래 및 자갈과 같이 입자 크기가 큰 토양은 오염분포도가 낮고 비교적 정화가 용이하기 때문에, 오염토양 중 약 10~30%를 차지하는 오염도가 높은 점토를 선택적으로 분리하여 토양폐기물 양을 저감하는 기술의 필요성도 함께 대두되는 실정이다.In addition, clay among soil constituents is selectively irreversibly combined with radioactive substances, making purification difficult, whereas soils with large particle sizes such as sand and gravel have a low pollution distribution and are relatively easy to purify. The need for technology to reduce the amount of soil waste by selectively separating high-contaminated clay, which accounts for 30%, is also emerging.

그러나, 종래 방사성 오염토양 정화 방법은 토양 입자의 크기를 전혀 고려하지 않고 세정제를 통하여 방사성 오염토양을 정화하는 방법에 대한 것으로서, 토양 입자 크기에 따른 선별과정을 거치지 않으므로 토양폐기물 양이 현저하게 증가하게 되는 문제점이 있었다.However, the conventional radioactive soil purification method is a method of purifying radioactive soil through a cleaning agent without considering the size of soil particles at all, and does not undergo a sorting process according to the soil particle size, so that the amount of soil waste is significantly increased. There was a problem.

뿐만 아니라, 특히 세슘(Cs)이나 코발트(Co)의 경우 점토와의 강한 결합을 가지므로 종래기술로는 토양 정화 및 정화 효율이 낮거나 별도의 고온공정이 필요하게 되어 처리비용이 현저하게 증가하고, 또한 버려지는 자성흡착제 등에 의한 재오염이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, especially in the case of cesium (Cs) or cobalt (Co), since it has a strong bond with clay, the conventional technology has low soil purification and purification efficiency or requires a separate high-temperature process, which significantly increases treatment cost. In addition, there is a problem in that re-contamination occurs due to discarded magnetic adsorbents.

등록특허공보 제10-1265255호(2013. 05. 16. 공고)Registered Patent Publication No. 10-1265255 (2013. 05. 16. Announcement)

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원자력 관련 사고나 원자력 발전소 해체 시 발생하는 다량의 방사성 토양을 효율적으로 처리하여 방사성 토양폐기물 발생량을 줄이고 처리비용을 절감하며 2차 폐기물 발생을 억제하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to reduce and treat radioactive soil waste generation by efficiently treating a large amount of radioactive soil generated during nuclear accidents or dismantling a nuclear power plant. It is to reduce the cost and suppress the generation of secondary waste.

상기와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 방사성 물질로 오염된 토양을 파쇄한 후 세척하는 공정을 수행하는 파쇄·세척 단계; 상기 파쇄·세척 단계 이후 토양으로부터 입자크기가 큰 토양을 크기별로 분리하고 입자크기가 작은 선별토양을 선별하여 토양폐기물로 처리하는 토양선별 단계; 및 상기 토양선별 단계에서 상기 분리된 토양을 처리하여 정화토와 정화 폐액을 생성하는 정화 단계;를 포함하는 방사성 오염토양 정화 방법을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention is a crushing and washing step of performing a process of washing after crushing the soil contaminated with radioactive material; A soil selection step of separating the soil having a large particle size from the soil after the crushing and washing step by size, selecting the selected soil having a small particle size, and treating it as soil waste; And a purification step of treating the separated soil in the soil selection step to generate purified soil and purified waste liquid.

또한, 상기 파쇄·세척 단계는 방사성 오염토양을 파쇄하는 파쇄 단계; 및 상기 파쇄 단계 이후 토양을 세척하는 세척 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the crushing and washing step may include a crushing step of crushing radioactive soil; And a washing step of washing the soil after the crushing step.

또한, 상기 세척 단계는 상기 파쇄 단계 이후 파쇄된 오염토양에 세척제를 분사하는 세척제 투입 단계; 및 상기 파쇄된 오염토양을 교반하는 교반 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the washing step includes a washing agent injection step of spraying the washing agent onto the contaminated soil crushed after the crushing step; And a stirring step of stirring the crushed contaminated soil.

또한, 상기 세척제 투입 단계는 초음파 분산장치로 초음파 에너지를 가하여 토양입단 및 세척제를 고르게 분산시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the step of introducing the cleaning agent preferably includes a step of evenly dispersing the soil and the cleaning agent by applying ultrasonic energy with an ultrasonic dispersing device.

또한, 상기 토양선별 단계는 상기 파쇄·세척 단계 이후 토양으로부터 직경 2mm 이상의 토양을 분리하여 제거하는 제1 분리 단계; 상기 제1 분리 단계 이후 토양으로부터 직경 0.2mm 이상의 토양을 분리하는 제2 분리 단계; 상기 제2 분리 단계 이후 토양으로부터 직경 0.1mm 이상의 토양을 분리하는 미세토 분리 단계; 및 상기 미세토 분리 단계 이후 직경 0.04mm 이상의 토양을 분리하는 고도선별분리 단계:를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the soil selection step may include a first separation step of separating and removing soil having a diameter of 2 mm or more from the soil after the crushing and washing step; A second separation step of separating soil having a diameter of 0.2 mm or more from the soil after the first separation step; A fine soil separation step of separating a soil having a diameter of 0.1 mm or more from the soil after the second separation step; And an advanced sorting and separating step of separating the soil having a diameter of 0.04 mm or more after the fine soil separation step.

또한, 상기 제1 분리 단계는 스크린 선별장치를 이용하여 직경 2mm 이상의 토양을 분리하는 것이 바람직하다.In addition, in the first separation step, it is preferable to separate soil with a diameter of 2 mm or more using a screen sorting device.

또한, 상기 제2 분리 단계는 자성흡착제를 투입하여 고압유동화 공정을 수행하고, 상기 고압유동화 공정이 수행된 이후 체분리 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In addition, in the second separation step, a high-pressure fluidization process is performed by introducing a magnetic adsorbent, and a sieving process is performed after the high-pressure fluidization process is performed.

또한, 상기 미세토 선별 단계는 하이드로싸이클론 기술을 적용하여 토양으로부터 직경 0.1mm 이상의 토양을 습식으로 분리하는 것이 바람직하다.In addition, in the fine soil selection step, it is preferable to wet soil with a diameter of 0.1 mm or more from the soil by applying a hydrocyclone technology.

또한, 상기 미세토 선별 단계는 상기 하이드로싸이클론 기술을 적용한 이후 분리된 토양을 포함하는 용액으로부터 용액을 분리하고 발생된 폐액 내 핵종을 선택적으로 제거하여 상기 제1 분리 단계 또는 상기 제2 분리 단계에서 재사용할 수 있도록 고/액 분리 및 폐액처리 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the fine soil selection step is performed in the first separation step or the second separation step by separating the solution from the solution containing the separated soil after applying the hydrocyclone technology, and selectively removing nuclides in the generated waste solution. It is preferable to perform solid/liquid separation and waste liquid treatment processes so that they can be reused.

또한, 상기 고도선별분리 단계는 자력기반 고도선별기술에 의해 직경 0.4mm 미만의 토양을 선별하며, 상기 자력기반 고도선별기술은 토양에 선택적으로 양이온성 자성나노입자를 부착시키는 선택적 자성부여기술; 및 상기 양이온성 자성나노입자가 부착된 토양을 분리하는 자성-토양복합체 자력선별기술;을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the high-level sorting and separating step selects soil with a diameter of less than 0.4mm by magnetic-based high-level sorting technology, and the magnetic-based high-level sorting technology is a selective magnetization technology for selectively attaching cationic magnetic nanoparticles to the soil; And a magnetic-soil complex magnetic selection technology for separating the soil to which the cationic magnetic nanoparticles are attached.

또한, 상기 고도선별분리 단계는 상기 자성-토양복합체 자력선별기술 적용 후 분리된 토양을 포함하는 용액으로부터 용액을 분리하고 발생된 폐액 내 핵종을 선택적으로 제거하여 상기 제1 분리 단계 또는 상기 제2 분리 단계에서 재사용할 수 있도록 고/액 분리 및 폐액처리 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In addition, in the advanced sorting and separating step, the first separation step or the second separation by separating the solution from the solution containing the soil separated after applying the magnetic-soil complex magnetic separation technology, and selectively removing the nuclides in the generated waste solution. It is preferable to perform solid/liquid separation and waste liquid treatment processes so that they can be reused in the step.

또한, 상기 정화 단계는 상기 토양선별 단계에서 분리된 토양의 오염도를 측정하는 오염도 측정 단계; 상기 오염도 측정 단계에서 오염도가 기준치 이상인 것으로 판명된 토양을 정화하여 폐액을 분리하는 토양세척 단계; 및 상기 토양세척 단계에서 분리된 폐액을 처리하는 폐액처리 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the purification step includes a pollution level measuring step of measuring the pollution level of the soil separated in the soil selection step; A soil washing step of separating waste liquid by purifying the soil found to have a pollution level greater than or equal to a reference value in the pollution level measurement step; And a waste liquid treatment step of treating the waste liquid separated in the soil washing step.

또한, 상기 오염도 측정 단계는 오염도가 기준치 미만인 것으로 판명된 토양을 정화토로 분류하는 것이 바람직하다.In addition, in the contamination level measurement step, it is preferable to classify the soil found to be less than the standard value as purified soil.

또한, 상기 토양세척 단계 이후 폐액이 분리된 토양에 대하여 상기 오염도 측정 단계를 수행하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to perform the contamination level measurement step on the soil from which the waste liquid is separated after the soil washing step.

또한, 상기 폐액처리 단계는 상기 폐액으로부터 오일 성분 또는 부유물을 분리하는 부유성분분리 단계; 상기 부유성분분리 단계 이후 세슘, 스트론튬, 요오드 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 핵종을 제거하는 주요핵종제거 단계; 상기 주요핵종제거 단계 이후 상기 폐액 내 잔류 핵종을 제거하는 잔류핵종제거 단계; 및 상기 잔류핵종제거 단계 이후 폐액 내 미세입자를 제거하는 미세입자제거 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the waste liquid treatment step may include a floating component separation step of separating an oil component or a floating material from the waste liquid; A major nuclide removal step of removing at least one nuclide selected from the group consisting of cesium, strontium, iodine, etc. after the floating component separation step; A residual nuclide removal step of removing residual nuclides in the waste fluid after the main nuclide removal step; And a fine particle removal step of removing fine particles in the waste liquid after the residual nuclide removal step.

본 발명의 실시예에 따르면, 토양을 입자크기에 따라 분리하고 입자크기별로 가장 효율적인 정화처리 방법을 적용할 수 있어 정화 효과가 뛰어나고 비효율적인 정화 자원 낭비를 방지할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, since the soil is separated according to particle size and the most efficient purification treatment method can be applied for each particle size, the purification effect is excellent and inefficient waste of purification resources can be prevented.

또한, 경제적으로 정화가 불가능하여 폐기되는 토양이 최소한의 입자크기를 갖는 토양이 되도록 범위를 한정하여 방사성 폐기물의 부피를 최소화할 수 있다.In addition, it is possible to minimize the volume of radioactive waste by limiting the range so that the soil to be discarded is soil having a minimum particle size because it is economically impossible to purify.

또한, 정화 과정에서 투입되는 자성흡착제를 자성회수하여 재사용하므로 정화 공정 수행에 따른 비용을 절감하고 자성흡착제 폐기에 따른 2차적 오염 문제를 방지할 수 있다.In addition, since the magnetic adsorbent injected in the purification process is magnetically recovered and reused, the cost of performing the purification process can be reduced and secondary contamination problems caused by the disposal of the magnetic adsorbent can be prevented.

도 1은 토양의 입자크기별 특성을 나타내는 표이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법을 구현하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법 중 파쇄·세척 단계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아트리션 스크러버(Attrition Scrubber)를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시시예 따른 방사성 오염토양 정화 방법 중 토양선별 단계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트롬멜 스크린을 간략히 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고압유동화 공정이 수행되는 시스템을 간략히 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로싸이클론 기술이 수행되는 시스템을 간략히 나타낸다.
도 10은 도 9의 하이드로싸이클론 기술이 수행되는 시스템이 복수로 제공되는 것을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자성-토양복합체 형성과정을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자성-토양복합체의 자력선별기술을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 폐액처리 단계를 간략히 도시한 블록도이다.1 is a table showing the characteristics of soil by particle size.
2 is a block diagram schematically showing a method for purifying radioactive soil according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically showing a system for implementing a method for purifying radioactive soil according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically showing a crushing and washing step in a method for purifying radioactive soil according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an attrition scrubber according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram schematically showing a soil selection step in a method for purifying radioactive soil according to an embodiment of the present invention.
7 schematically shows a trommel screen according to an embodiment of the present invention.
8 schematically shows a system in which a high pressure fluidization process is performed according to an embodiment of the present invention.
9 schematically shows a system in which the hydrocyclone technology is performed according to an embodiment of the present invention.
10 shows that a plurality of systems in which the hydrocyclone technology of FIG. 9 is performed are provided.
11 shows a magnetic-soil complex formation process according to an embodiment of the present invention.
12 shows a magnetic separation technique of a magnetic-soil composite according to an embodiment of the present invention.
13 is a block diagram schematically showing a waste liquid treatment step according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하기로 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 발명의 기타 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In addition, terms used in the present specification are for describing embodiments, and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form in some cases, unless specifically stated in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements. Unless otherwise defined, all terms used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically. Other advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.

도 1은 토양의 입자크기별 특성을 나타내는 표이다. 도 1의 "크기(mm)"는 입자의 직경을 의미한다.1 is a table showing the characteristics of soil by particle size. "Size (mm)" in Fig. 1 means the diameter of the particle.

토양은 입자의 크기에 따라 핵종 오염도, 표면적, 표면전하, 양이온 흡착능 등이 달라진다. 일반적으로 토양에는 다양한 크기의 입자가 섞여 있으므로 방사능 오염 토양을 효율적으로 정화하기 위해서는 입자의 크기에 따른 별도의 정화 공정이 필요하다. 특히 모래 및 자갈과 같이 입자 크기가 큰 토양은 오염분포도가 낮고 오염이 되었을 경우에도 비교적 정화가 용이하지만 오염토양 중 약 10~30%를 차지하는 토양 구성성분 중 일부 실트와 점토는 방사성 물질과 선택적·비가역적으로 결합되어 정화가 어렵다.In soil, the degree of contamination of nuclides, surface area, surface charge, and cation adsorption capacity vary depending on the size of the particles. In general, since particles of various sizes are mixed in soil, a separate purification process according to the size of the particles is required in order to efficiently purify radioactive soil. In particular, soils with large particle sizes, such as sand and gravel, have a low pollution distribution and are relatively easy to purify even if they are contaminated, but some silt and clay among the soil components that account for about 10-30% of the contaminated soil are radioactive and selective. It is irreversibly combined, making purification difficult.

또한 토양은 점토, 실트, 유기물, 산화철 등이 물리·화학적으로 결합하여 입단(aggregate)을 형성하고 있으며, 방사성 핵종을 포함한 오염물질은 주로 입단구성 입자에 흡착 또는 침전 형태로 존재하므로 효율적인 토양 제염을 위해서는 토양의 입단분산이 매우 중요하다.In addition, in the soil, clay, silt, organic matter, iron oxide, etc. are physically and chemically combined to form an aggregate, and contaminants including radionuclides are mainly present in the form of adsorption or precipitation on the granular particles, so efficient soil decontamination is possible. For this, the collective dispersion of soil is very important.

따라서, 이하 설명되는 본 발명의 실시예는 방사성 오염 토양을 효율적으로 입도 분산하고 토양의 입자 크기에 따라 별도의 정화 처리를 하며 특히 오염도가 높은 점토 등 직경이 작은 입자를 선택적으로 분리하여 정화하는 방법 및 그 시스템의 제공을 설명한다.Accordingly, the embodiment of the present invention described below is a method for efficiently dispersing radioactive soil in particle size and performing a separate purification treatment according to the particle size of the soil, and in particular, selectively separating and purifying particles having a small diameter such as high contamination clay. And provision of the system will be described.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법을 구현하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing a method for purifying radioactive contaminated soil according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a configuration schematically showing a system for implementing the method for purifying radioactive contaminated soil according to an embodiment of the present invention. Is also.

본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법은 파쇄·세척 단계(S10), 토양선별 단계(S20) 및 정화 단계(S30)을 포함한다.A method for purifying radioactive soil according to an embodiment of the present invention includes a crushing and washing step (S10), a soil selection step (S20), and a purification step (S30).

파쇄·세척 단계(S10)에서는 방사성 물질로 오염된 토양을 파쇄한 후 세척하는 공정을 수행한다.In the crushing and washing step (S10), a process of crushing and washing the soil contaminated with radioactive materials is performed.

도 4는 파쇄·세척 단계(S10)를 개략적으로 도시한 블록도이다.4 is a block diagram schematically showing a crushing and washing step (S10).

파쇄·세척 단계(S10)는 파쇄 단계(S11) 및 세척 단계(S12)를 포함한다.The crushing and washing step (S10) includes a crushing step (S11) and a washing step (S12).

파쇄 단계(S11)에서는 오염된 토양을 파쇄한다. 오염토양의 파쇄는 뭉쳐진 토양이 자갈, 모래, 실트, 점토 등 각 입자별로 분리될 수 있을 정도의 적정한 강도로 수행되는 것이 바람직하다. 파쇄 단계(S11)에서는 파쇄기가 이용될 수 있다. 파쇄기는 물리적인 힘을 가하여 토양을 파쇄하는 장치일 수 있다. 또한, 파쇄기는 초음파를 이용하여 토양을 파쇄하는 장치일 수 있다. 오염토양을 파쇄하면 오염토양 입자의 표면적이 넓어져 세척 단계(S12)의 효율이 높아질 수 있다.In the crushing step (S11), the contaminated soil is crushed. It is preferable that the crushing of contaminated soil is performed with an appropriate strength enough that the aggregated soil can be separated for each particle such as gravel, sand, silt, and clay. In the crushing step (S11), a crusher may be used. The crusher may be a device that crushes the soil by applying a physical force. In addition, the crusher may be a device that crushes the soil using ultrasonic waves. When the contaminated soil is crushed, the surface area of the contaminated soil particles is increased, so that the efficiency of the cleaning step (S12) may be increased.

세척 단계(S12)에서는 파쇄 단계(S11)에서 파쇄된 토양을 세척한다. 세척 단계(S12)에서는 세척제를 이용하여 오염된 토양의 방사성 물질을 세척할 수 있다. 파쇄 단계(S11)가 진행되면 자갈, 모래 등에 오염된 방사성 물질이 대부분 정화될 수 있다. 또한, 실트, 점토 등에 오염된 방사성 물질의 일부도 정화될 수 있다. 세척 단계(S12)는 세척제 투입 단계(S121) 및 교반 단계(S122)를 포함할 수 있다.In the washing step (S12), the soil crushed in the crushing step (S11) is washed. In the washing step (S12), radioactive materials in the contaminated soil may be washed using a cleaning agent. When the crushing step (S11) proceeds, most radioactive materials contaminated with gravel, sand, etc. may be purified. In addition, some of the radioactive materials contaminated with silt, clay, etc. may be purified. The washing step (S12) may include a washing agent input step (S121) and a stirring step (S122).

세척제 투입 단계(S121)에서는 파쇄 단계(S11) 이후 파쇄된 토양에 세척제를 분사한다. 세척제는 자갈과 모래에 오염되어 있는 방사성 물질 대부분 및 실트와 점토에 오염되어 있는 방사성 물질 일부를 정화할 수 있다. 오염토양에 분사되는 세척제는 중탄산나트륨(NaHCO3)인 것이 바람직하다. 중탄산나트륨(NaHCO3)의 작용에 대하여 예를 들어 설명하면, 방사성 물질 중 대표적인 우라늄의 경우 중탄산나트륨(NaHCO3)과 반응하면 중탄산나트륨(NaHCO3) 2분자에 산화우라늄 한 분자가 반응하거나, 중탄산나트륨 (NaHCO3) 3분자에 산화우라늄 한 분자가 반응하여 복합체를 형성하게 된다. 이렇게 형성된 복합체를 따로 분리하여 제거하면 오염토양의 입자의 표면에 흡착된 우라늄 등의 방사성 오염물질이 세척된다.In the cleaning agent input step (S121), the cleaning agent is sprayed onto the crushed soil after the crushing step (S11). Cleaning agents can purify most of the radioactive material contaminated with gravel and sand and some of the radioactive material contaminated with silt and clay. The cleaning agent sprayed on contaminated soil is preferably sodium bicarbonate (NaHCO 3 ). For example, if described with respect to the action of sodium bicarbonate (NaHCO 3), if of a typical uranium of radioactive sodium bicarbonate (NaHCO 3) and when the reaction of sodium bicarbonate (NaHCO 3) the molecular uranium oxide in bimolecular reaction or bicarbonate One molecule of uranium oxide reacts with three molecules of sodium (NaHCO 3 ) to form a complex. When the complex thus formed is separated and removed, radioactive contaminants such as uranium adsorbed on the surface of contaminated soil particles are washed away.

세척제로 종래에는 강산성용액을 사용하였으나, 강산성용액은 안전사고 발생가능성이 높고 장기간 사용시 주변 장치의 내구성이 감소될 수 있다. 또한 산을 중화하기 위한 공정이 별도로 필요하여 공정이 복잡해지고 비용이 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 세척제로서 중탄산나트륨(NaHCO3)을 사용하면 이러한 문제들을 해결할 수 있다.Although a strong acidic solution has been used as a cleaning agent in the past, the strong acidic solution has a high probability of safety accidents and may reduce durability of peripheral devices when used for a long period of time. In addition, since a separate process for neutralizing the acid is required, the process becomes complicated and the cost increases. Therefore, using sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) as a cleaning agent can solve these problems.

세척제 투입 단계(S121)에서는 초음파 분산장치가 이용될 수 있다. 초음파 분산장치는 초음파 에너지를 가하여 토양의 입단을 분리할 수 있다. 초음파 분산장치에 의해 초음파 에너지가 가해지면 분산효율이 증가되고 투입된 세척제가 고르게 분산되며 세척제에 의한 오염물질 용출 효과가 상승된다. 초음파 분산장치를 아래에서 기술하는 아트리션 스크러버(Attrition Scrubber, 1)와 함께 사용할 경우 분산 효율이 약 7~8% 정도 향상되는 효과가 있는 것이 실험적으로 확인되었다.In the cleaning agent input step (S121), an ultrasonic dispersing device may be used. The ultrasonic dispersing device can separate the particles of soil by applying ultrasonic energy. When ultrasonic energy is applied by the ultrasonic dispersing device, the dispersion efficiency is increased, the injected cleaning agent is evenly dispersed, and the effect of eluting contaminants by the cleaning agent is increased. It has been experimentally confirmed that the dispersion efficiency is improved by about 7-8% when the ultrasonic dispersing device is used together with the Attrition Scrubber (1) described below.

도 5는 교반 단계(S10)에서 이용될 수 있는 아트리션 스크러버(Attrition Scrubber)를 도시한다.5 shows an Attrition Scrubber that may be used in the stirring step (S10).

교반 단계(S122)에서는 투입된 세척제가 오염토양에 골고루 분산될 수 있도록 오염토양을 교반한다. 오염토양의 교반에는 아트리션 스크러버(Attrition Scrubber, 1)가 이용될 수 있다. 아트리션 스크러버(Attrition Scrubber, 1)를 적용하면 분산효율이 증대하고 세척제가 고르게 분산되며 세척제에 의한 오염물질 용출 효과가 상승할 수 있다. 아트리션 스크러버(Attrition Scrubber, 1)를 단독으로 적용할 경우 분산효율이 약 2~3% 증가하고, 위에서 기술한 바와 같이 초음파 분산장치를 동시에 적용할 경우 분산효율이 약 7~8% 증가하는 것이 실험적으로 확인되었다.In the stirring step (S122), the contaminated soil is stirred so that the introduced cleaning agent can be evenly dispersed in the contaminated soil. An Attrition Scrubber (1) may be used for stirring contaminated soil. When the Attrition Scrubber (1) is applied, the dispersion efficiency is increased, the cleaning agent is evenly dispersed, and the effect of eluting contaminants by the cleaning agent can be increased. When the Attrition Scrubber (1) is applied alone, the dispersion efficiency increases by about 2-3%, and when the ultrasonic dispersing device is applied simultaneously as described above, the dispersion efficiency increases by about 7-8%. Confirmed experimentally.

아트리션 스크러버(Attrition Scrubber, 1)는 오염토양을 투입하는 투입구(5), 오염토양을 교반하는 교반기(3), 교반기를 회전시키는 모터(2), 모터(2)와 교반기(3)를 연결하여 동력을 전달하는 회전축(4) 및 오염토양을 배출하는 배출구(6)를 포함한다. 교반기(3)는 100~200rpm의 속도로 회전하는 것이 바람직하다. 교반기(3)의 회전속도가 100rpm보다 낮으면 교반이 충분하지 않을 수 있다. 교반기(3)의 회전속도가 200rpm보다 높으면 오염토양이 제대로 교반되지 않은 채 배출구(6)를 통하여 외부로 튀어나올 수 있다.Attrition Scrubber (1) connects the inlet port (5) for introducing contaminated soil, the agitator (3) for stirring contaminated soil, the motor (2) for rotating the agitator, motor (2) and the agitator (3). It includes a rotating shaft 4 for transmitting power and an outlet 6 for discharging contaminated soil. The stirrer 3 is preferably rotated at a speed of 100 ~ 200rpm. If the rotation speed of the stirrer 3 is lower than 100 rpm, stirring may not be sufficient. If the rotational speed of the stirrer 3 is higher than 200 rpm, the contaminated soil may protrude to the outside through the outlet 6 without being properly stirred.

세척제 투입 단계(S121) 및 교반 단계(S122)는 동시에 시작될 수 있고, 교반 단계(S122)가 먼저 진행되어 토양의 교반이 진행되는 중에 세척제 투입 단계(S121)가 진행될 수도 있다.The detergent input step (S121) and the stirring step (S122) may be started at the same time, and the agitation step (S122) may be performed first, and the detergent input step (S121) may be performed while the stirring of the soil is in progress.

도 6은 토양선별 단계(S20)를 개략적으로 도시한 블록도이다.6 is a block diagram schematically showing a soil selection step (S20).

토양선별 단계(S20)에서는 파쇄·세척 단계(S10)에서 파쇄·세척된 토양으로부터 입자크기가 큰 토양을 크기별로 분리하고 입자크기가 작은 토양을 선별하여(선별토양) 토양폐기물로 처리한다. 도 6을 참조하면, 토양선별 단계(S20)는 제1 분리 단계(S21), 제2 분리 단계(S23), 미세토 선별 단계(S25) 및 복합체 형성 단계(S27)를 포함한다.In the soil selection step (S20), the soil having a large particle size is separated by size from the soil crushed and washed in the crushing and washing step (S10), and the soil with a small particle size is selected (selected soil) and treated as soil waste. Referring to FIG. 6, the soil sorting step (S20) includes a first separating step (S21), a second separating step (S23), a fine soil sorting step (S25), and a complex forming step (S27).

제1 분리 단계(S21)에서는 파쇄·세척 단계(S10)를 거친 토양으로부터 자갈 등 직경 2mm 이상인 토양을 분리한다.In the first separation step (S21), soil having a diameter of 2 mm or more, such as gravel, is separated from the soil that has undergone the crushing and washing step (S10).

도 7은 제1 분리 단계(S21)에서 이용될 수 있는 트롬멜 스크린을 간략히 도시한다.7 schematically shows a trommel screen that can be used in the first separation step S21.

제1 분리 단계(S21)에서는 예를 들어 도 8과 같은 트롬멜 스크린 등의 스크린 선별장치(10)를 통하여 직경 2mm 이상의 토양을 분리할 수 있다. 분리된 자갈 등 직경 2mm 이상인 토양은 핵종 오염도가 낮으므로 별도의 처리 공정을 거치지 않고 그대로 폐기할 수 있다. 스크린 선별장치(10)는 투입호퍼(11), 스크린부(13) 및 고압분사부(14)를 포함한다. 투입호퍼(11)를 통해 오염토양이 스크린 선별장치(10) 내부로 투입되면 스크린부(13)가 직경 2mm의 입자를 걸러내며 고압분사부(14)에서 고압으로 물을 분사하여 스크린부(13)에 부착된 토양입자와 오염물질을 제거한다. 고압분사부(14)에서 고압으로 분사된 물에 의해 토양입자에 부착된 오염물질도 일부 제거될 수 있다.In the first separating step (S21), for example, the soil having a diameter of 2 mm or more may be separated through a screen sorting device 10 such as a trommel screen as shown in FIG. 8. Soil with a diameter of 2 mm or more such as separated gravel can be disposed of as it is without going through a separate treatment process because the degree of contamination of nuclides is low. The screen sorting device 10 includes an input hopper 11, a screen part 13, and a high-pressure spray part 14. When contaminated soil is introduced into the screen sorting device 10 through the input hopper 11, the screen part 13 filters out particles with a diameter of 2 mm and sprays water at high pressure from the high-pressure spray part 14 to the screen part 13 ) To remove soil particles and pollutants. Some contaminants attached to soil particles may be removed by water sprayed at high pressure from the high-pressure spray unit 14.

제2 분리 단계(S23)에서는 제1 분리 단계(S21)를 거친 토양으로부터 모래 등 직경 0.2mm 이상인 토양을 분리하여 제거한다. 제1 분리 단계(S21)에서 이미 자갈 등 직경 2mm 이상인 토양이 분리되어 제거되었으므로 제2 분리 단계(S23)에서는 모래 등 직경 2mm 미만 0.2mm 이상인 토양이 분리되어 제거된다.In the second separation step (S23), the soil having a diameter of 0.2 mm or more, such as sand, is separated and removed from the soil that has undergone the first separation step (S21). Since soil having a diameter of 2 mm or more, such as gravel, has already been separated and removed in the first separation step S21, in the second separation step S23, soil having a diameter of less than 2 mm such as sand is separated and removed.

직경 0.2mm 이상인 토양을 분리하기 위하여 고압유동화 공정이 수행될 수 있다. 고압유동화 공정으로 고압분사를 적용하여 오염토양에 흡착된 핵종 및 미립자를 분리하는 입단분산과 토양세척이 실시된다. A high-pressure fluidization process may be performed to separate soil having a diameter of 0.2 mm or more. In the high-pressure fluidization process, high-pressure spray is applied to separate the nuclides and particulates adsorbed on the contaminated soil, and the soil is washed.

도 8은 고압유동화 공정이 수행되는 시스템을 간략히 나타낸다.8 schematically shows a system in which a high pressure fluidization process is performed.

고압유동화 공정에 자성흡착제(25)가 첨가된다. 자성흡착제(25)는 이젝트 방식이나 주입 방식으로 공정수 내로 투입될 수 있다. 방사성 핵종(24)은 자성흡착제(25)와 결합하여 방사성 핵종이 흡착된 자성흡착제(26)를 형성한다. 고압펌프(23)는 로드(21)를 통하여 PMI(high-Pressure Multipurpose Injection) 고압분사를 수행할 수 있다. PMI 고압분사가 수행되면 자성흡착제(25)와 토양 간의 접촉시간이 증가될 수 있고, 자성흡착제(25) 투입을 통한 점토 분리 및 침투력이 향상될 수 있다. 방사성 핵종이 흡착된 자성흡착제(26)가 포함된 토양은 주위로 전자석(31)이 제공되는 금속 거즈(30) 내부에 투입되어 자성을 이용하여 쉽게 회수될 있다.The magnetic adsorbent 25 is added to the high pressure fluidization process. The magnetic adsorbent 25 may be injected into the process water by an ejection method or an injection method. The radionuclide 24 is combined with the magnetic adsorbent 25 to form a magnetic adsorbent 26 to which the radionuclide is adsorbed. The high-pressure pump 23 may perform high-pressure multipurpose injection (PMI) high-pressure injection through the rod 21. When the PMI high-pressure spraying is performed, the contact time between the magnetic adsorbent 25 and the soil may be increased, and clay separation and penetrating power may be improved through the introduction of the magnetic adsorbent 25. The soil containing the magnetic adsorbent 26 to which radionuclides are adsorbed is introduced into the metal gauze 30 provided with an electromagnet 31 around it, and can be easily recovered using magnetism.

자성흡착제(25)는 친환경의 물질로 제공되는 것이 바람직하다. 산이나 염기 등의 화학제의 사용 없이 고압유동화 공정에 첨가되는 친환경의 방사성 핵종 제거용 자성흡착제(25)는 토양으로부터 탈착된 방사성 핵종(24)을 선택적으로 흡착할 수 있어 토양에서 탈착된 방사성 핵종의 토양 내 재오염을 방지할 수 있다. 자성흡착제(25)는 자력으로 쉽게 분리되어 재사용될 수 있다.It is preferable that the magnetic adsorbent 25 is made of an environmentally friendly material. The eco-friendly magnetic adsorbent for removing radionuclides (25), which is added to the high pressure fluidization process without the use of chemicals such as acids or bases, can selectively adsorb radionuclides (24) desorbed from the soil, and thus radionuclides desorbed from the soil. Can prevent re-contamination in the soil. The magnetic adsorbent 25 can be easily separated by magnetic force and reused.

고압유동화 공정의 분산효율은 아래와 같이 평가될 수 있다.The dispersion efficiency of the high pressure fluidization process can be evaluated as follows.

분산효율(%) = (고압분사 적용 100μm 이하 함량(%)/원시료 100μm 이하 함량(%))*100Dispersion efficiency (%) = (content (%) of 100 μm or less applied by high pressure spraying/content (%) of 100 μm or less of raw material)*100

고압유동화 공정의 세슘 제거 효율은 아래와 같이 평가될 수 있다.The cesium removal efficiency of the high pressure fluidization process can be evaluated as follows.

제거효율(%) = 100 - (흡착제가 첨가된 고압분사 및 오염토양의 체분리 후 용액 내 남아있는 세슘 농도)/(흡착제 첨가 없이 고압분사 및 오염토양의 체분리 후 용액 내 남아있는 세슘 농도)*100Removal efficiency (%) = 100-(Concentration of cesium remaining in the solution after high-pressure spraying with adsorbent and sieving of contaminated soil)/(Concentration of cesium remaining in solution after high-pressure spraying and sieving of contaminated soil without adding adsorbent) *100

제2 분리 단계(S23)에서 고압유동화 공정이 수행된 이후 체분리 공정이 수행될 수 있다. 체분리 공정이 수행되면 고압유동화 공정을 거쳐 분리된 토양 중 직경 0.2mm 미만인 토양과 0.2mm 이상인 토양이 분리된다.After the high pressure fluidization process is performed in the second separation step S23, the sieving process may be performed. When the sieving process is performed, soils with a diameter of less than 0.2 mm and soils with a diameter of 0.2 mm or more are separated from the soil separated through the high pressure fluidization process.

미세토 선별 단계(S25)에서는 제2 분리 단계(S23)를 거친 토양으로부터 직경 0.1mm 이상의 토양이 분리된다. 도 9를 참조하면, 미세토 선별 단계(S25)에서 직경 0.1mm 이상의 토양을 분리하기 위해 하이드로싸이클론 기술을 적용할 수 있다. 하이드로싸이클론 기술이 적용되면 직경 0.1mm 이상의 토양은 습식으로 분리된다.In the fine soil selection step (S25), the soil having a diameter of 0.1 mm or more is separated from the soil that has undergone the second separation step (S23). Referring to FIG. 9, a hydrocyclone technology may be applied to separate soil having a diameter of 0.1 mm or more in the fine soil selection step (S25). When hydrocyclone technology is applied, soils with a diameter of 0.1 mm or more are separated by wet method.

도 9는 하이드로싸이클론 기술이 수행되는 시스템을 간략히 나타낸다.9 schematically shows a system in which the hydrocyclone technology is performed.

하이드로싸이클론 시스템(40)은 원통부(41), 유입구(42), 하부배출구(43) 및 상부배출구(44)를 포함한다. 원통부(41)의 측벽에 오염액이 유입되면 내부에 형성되는 와류로 인하여 크기나 밀도가 큰 오염물질은 원심력에 의해 선회하면서 원추벽에 모여 하부배출구(43)를 통해 배출된다. 밀도가 큰 물질은 중심부에 모여 상승 와류를 타고 상부배출구(44)로 배출된다.The hydrocyclone system 40 includes a cylindrical portion 41, an inlet 42, a lower outlet 43 and an upper outlet 44. When the contaminant liquid flows into the side wall of the cylindrical part 41, contaminants having a large size or density due to the eddy current formed therein are collected in the conical wall while being rotated by centrifugal force and discharged through the lower outlet 43. The material having a high density is collected in the center and is discharged through the upper discharge port 44 through a rising vortex.

도 10은 복수의 하이드로싸이클론 시스템을 도시하고 있다.10 shows a plurality of hydrocyclone systems.

하이드로싸이클론 시스템은 복수로 구비될 수 있다. 복수의 하이드로 사이클론 시스템이 직렬로 연결되면 토양 분리 효율이 보다 높아질 수 있다.The hydrocyclone system may be provided in plural. When multiple hydrocyclone systems are connected in series, the soil separation efficiency can be higher.

하이드로싸이클론 공정의 해당입도 분포비는 다음과 같이 평가될 수 있다.The corresponding particle size distribution ratio of the hydrocyclone process can be evaluated as follows.

해당입도 분포비(%) = 해당입도질량(g)/전체질량(g)*100Corresponding particle size distribution ratio (%) = Corresponding particle size mass (g)/Total mass (g)*100

분리된 직경 0.1mm 이상의 토양을 포함하는 용액에 대하여 고/액 분리 및 폐액처리 공정이 수행된다. 고/액 분리 및 폐액처리 공정이 수행되면 직경 0.1mm 이상의 토양을 포함하는 용액으로부터 용액을 분리하여 제1 분리 단계 또는 제2 분리 단계에서 재사용하고, 발생된 폐액 내 핵종을 선택적으로 제거할 수 있다. 고/액 분리를 위해 화학적 처리방법, 크로마토그래피법, 원심분리법 등이 이용될 수 있다. 고/액 분리 및 폐액처리 공정이 수행되면 분리된 용액은 제1 분리 단계 또는 제2 분리 단계에서 재사용될 수 있다.Solid/liquid separation and waste liquid treatment are performed on a solution containing the separated soil having a diameter of 0.1 mm or more. When the solid/liquid separation and waste liquid treatment process is performed, the solution can be separated from the solution containing soil with a diameter of 0.1 mm or more and reused in the first separation step or the second separation step, and nuclides in the generated waste solution can be selectively removed. . For solid/liquid separation, a chemical treatment method, a chromatography method, a centrifugation method, and the like may be used. When the solid/liquid separation and waste liquid treatment processes are performed, the separated solution may be reused in the first separation step or the second separation step.

고도선별분리 단계(S27)에서는 미세토 선별 단계(S25)를 거친 미세토부터 입자크기가 큰 토양을 분리한다. 입자크기가 큰 토양이 분리되면 토양은 입자크기가 작은 선별토양만으로 이루어진다. 선별토양은 직경이 0.04mm 미만인 것이 바람직하다. 선별토양은 토양폐기물로 폐기하는 것이 바람직하다. 직경 0.04mm 이상의 토양은 습식으로 분리된다.In the advanced sorting and separating step (S27), soil having a large particle size is separated from the fine soil that has passed through the fine soil sorting step (S25). When soil with a large particle size is separated, the soil consists of only selected soil with a small particle size. It is preferable that the selected soil has a diameter of less than 0.04mm. It is desirable to dispose of the sorted soil as soil waste. Soils with a diameter of 0.04mm or more are separated by wet method.

도 11는 고도선별기술에 의해 자성-토양복합체의 형성과정을 도시하고, 도 12은 자성-토양복합체의 자력선별기술을 나타낸다.FIG. 11 shows a process of forming a magnetic-soil complex by advanced screening technology, and FIG. 12 shows a magnetic selection technique for a magnetic-soil complex.

고도선별분리 단계(S27)에서는 자력기반 고도선별기술에 의해 직경 0.04mm 미만의 토양을 선별해 낼 수 있다. 자력기반 고도선별기술은 선택적 자성부여기술과 자성-토양복합체 자력선별기술을 포함한다. 선택적 자성부여기술에 의하여 점토 등의 직경이 작은 입자(51)들이 가지는 높은 음전하와 넓은 표면적이라는 특성을 활용하여 선택적으로 양이온성 자성나노입자(53)를 부착시킨다. 자성-토양복합체 자력선별기술에 의하여 상기 양이온성 자성나노입자가 부착된 토양을 선별할 수 있다. 자력기반 고도선별기술을 적용할 경우 입도비율 80% 이상의 효율로 직경 0.04mm 미만의 토양을 선별해 낼 수 있다.In the advanced screening and separating step (S27), soils with a diameter of less than 0.04mm may be screened by magnetic-based advanced screening technology. Magnetic-based advanced selection technology includes selective magnetization technology and magnetic-soil complex magnetic selection technology. Cationic magnetic nanoparticles 53 are selectively attached by utilizing the characteristics of high negative charge and large surface area of particles 51 having small diameters such as clay by selective magnetization technology. The soil to which the cationic magnetic nanoparticles are attached can be selected by magnetic-soil complex magnetic selection technology. If the magnetic-based advanced selection technology is applied, soils with a diameter of less than 0.04mm can be selected with an efficiency of more than 80% of the particle size ratio.

자성-토양복합체의 자력선별기술에는 자력선별기(60)가 이용될 수 있다. 자력선별기(60)는 중력과 자력을 이용하여 자성-토양복합체를 분리할 수 있다. 자력선별기(60)는 자성-토양복합체가 중력을 거슬러 올라갈 수 있도록 충분한 자력을 구비하는 것이 바람직하다. 자력선별기는 선택적으로 자력을 부여할 수 있도록 전자석을 구비하는 것이 바람직하다.A magnetic separator 60 may be used for the magnetic separation technology of the magnetic-soil complex. The magnetic separator 60 can separate the magnetic-soil complex using gravity and magnetic force. The magnetic separator 60 is preferably provided with sufficient magnetic force so that the magnetic-soil complex can go up against gravity. It is preferable that the magnetic separator is provided with an electromagnet so as to selectively apply magnetic force.

자력기반 고도선별기술 적용 후의 0.04mm 미만 입도비율은 80% 이상인 것이 바람직하며, 입도비율은 다음과 같이 평가될 수 있다.It is preferable that the particle size ratio of less than 0.04mm after applying the magnetic-based advanced selection technology is 80% or more, and the particle size ratio can be evaluated as follows.

입도비율(%) = (분리 후 0.04mm 미만 입자)/(분리전 입자)*100Particle size ratio (%) = (particles less than 0.04mm after separation)/(particles before separation)*100

분리된 직경 0.04mm 이상의 토양을 포함하는 용액에 대해서 고/액 분리 및 폐액처리 공정이 수행된다. 고/액 분리 및 폐액처리 공정이 수행되면 직경 0.04mm 이상의 토양을 포함하는 용액으로부터 용액을 분리하여 제1 분리 단계 및 제2 분리 단계에서 재사용하고, 발생된 폐액 내 핵종을 선택적으로 제거할 수 있다. 고/액 분리를 위해 화학적 처리방법, 크로마토그래피법, 원심분리법 등이 이용될 수 있다. 고/액 분리 및 폐액처리 공정이 수행되면 분리된 용액은 제1 분리 단계 또는 제2 분리 단계에서 재사용될 수 있다.Solid/liquid separation and waste liquid treatment are performed on a solution containing the separated soil with a diameter of 0.04 mm or more. When the solid/liquid separation and waste liquid treatment process is performed, the solution can be separated from the solution containing soil with a diameter of 0.04 mm or more and reused in the first and second separation steps, and nuclides in the generated waste liquid can be selectively removed. . For solid/liquid separation, a chemical treatment method, a chromatography method, a centrifugation method, and the like may be used. When the solid/liquid separation and waste liquid treatment processes are performed, the separated solution may be reused in the first separation step or the second separation step.

정화 단계(S30)에서는 토양선별 단계(S20)에서 분리된 토양을 처리하여 정화토와 정화 폐액을 생성한다. 정화 단계(S30)는 오염도 측정 단계(S31), 토양세척 단계(S33) 및 폐액처리 단계(S35)를 포함한다.In the purification step (S30), the soil separated in the soil selection step (S20) is treated to generate purified soil and purified waste liquid. The purification step (S30) includes a pollution level measurement step (S31), a soil washing step (S33), and a waste liquid treatment step (S35).

오염도 측정 단계(S31)에서는 토양선별 단계(20)에서 분리된 토양의 오염도를 측정한다. 오염도 측정 단계(S31)에서는 제1 분리 단계(S21)에서 분리된 토양에 대해서도 오염도를 측정할 수 있으나, 일반적으로 직경 2mm 이상의 입자는 오염도가 무시할 수 있을 정도로 낮으므로 제1 분리 단계(S21)에서 분리된 토양에 대해서는 오염도를 측정하지 않고 제2 분리 단계(S23), 미세토 선별 단계(S25) 및 고도선별분리 단계(S27)로부터 분리된 토양의 오염도를 측정할 수 있다. 오염도 측정 단계(S31)에서는 제2 분리 단계(S23)로부터 분리된 직경 2mm 미만 0.2mm 이상의 토양, 미세토 선별 단계(S25)로부터 분리된 직경 0.2mm 미만 0.1mm 이상의 토양 및 고도선별분리 단계(S27)로부터 분리된 직경 0.1mm 미만 0.04mm 이상의 토양의 오염도를 측정한다. 오염도 측정 단계(S31)는 오염도가 기준치 미만인 것으로 판명된 토양을 정화토로 분류하는 단계를 포함할 수 있다. 정화토로 분류된 토양은 오염되지 않은 토양을 필요로 하는 다른 목적에 사용될 수 있다.In the pollution level measurement step (S31), the pollution level of the soil separated in the soil selection step (20) is measured. In the contamination level measurement step (S31), the contamination level can also be measured for the soil separated in the first separation step (S21), but generally, particles with a diameter of 2 mm or more are negligibly low in the first separation step (S21). For the separated soil, the pollution degree of the soil separated from the second separation step (S23), the fine soil sorting step (S25), and the advanced sorting and separation step (S27) can be measured without measuring the pollution level. In the pollution level measurement step (S31), the soil with a diameter of less than 2 mm and 0.2 mm or more separated from the second separation step (S23), the soil with a diameter of less than 0.2 mm and more than 0.1 mm separated from the fine soil sorting step (S25), and the high level separation step (S27) ), and measure the degree of contamination of the soil with a diameter of less than 0.1mm and more than 0.04mm in diameter. The pollution level measurement step (S31) may include classifying the soil found to be less than the reference value as purified soil. Soil classified as purified soil can be used for other purposes that require uncontaminated soil.

토양세척 단계(S33)에서는 오염도 측정 단계(S31)에서 오염도가 기준치 이상인 것으로 판명된 토양을 정화하는 토양세척공정이 수행된다. 토양세척공정이 수행되면 오염물질의 물리적, 화학적 성질을 이용하여 토양이 정화되며, 여기에는 토양 세척, 소각, 고형화, 안정화 및 용매 추출 등의 방법이 포함된다. 토양 정화를 위해 지상처리법(Ex-situ 법)을 이용하는 것이 바람직하다(지상처리법에 대해서는 등록특허공보 제10-1345398호 참조). 토양세척공정이 완료되면 폐액이 분리된다. 폐액이 분리된 토양에 대해서 오염도 측정 단계(S31)가 진행된다.In the soil washing step (S33), a soil washing process of purifying the soil found to be more than the standard value in the pollution level measurement step (S31) is performed. When the soil washing process is performed, the soil is purified using the physical and chemical properties of the pollutant, and this includes methods such as soil washing, incineration, solidification, stabilization and solvent extraction. It is preferable to use the ground treatment method (Ex-situ method) for soil purification (refer to Patent Publication No. 10-1345398 for the ground treatment method). When the soil washing process is completed, the waste liquid is separated. The pollution level measurement step (S31) is performed on the soil from which the waste liquid is separated.

도 13은 폐액처리 단계(S35)를 간략히 도시한 블록도이다.13 is a block diagram schematically showing a waste liquid treatment step (S35).

폐액처리 단계(S35)에서는 토양세척 단계(S33)에서 분리된 폐액이 처리된다. 폐액처리 단계(S35)는 토양세척 단계(S33)에서 분리된 폐액으로부터 오일 성분 또는 부유물을 분리하는 부유성분분리 단계(S351), 부유성분분리 단계(S351) 이후 오일 성분 및 부유물이 분리된 폐액으로부터 세슘(Cs), 스트론튬(Sr) 및 요오드(I) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 핵종을 제거하는 주요핵종제거 단계(S353), 주요핵종제거 단계(S353) 이후 폐액 내 잔류 핵종을 제거하는 잔류핵종제거 단계(S355) 및 잔류핵종제거 단계(S355) 이후 폐액 내 미세입자를 제거하는 미세입자제거 단계(S357)를 포함할 수 있다.In the waste liquid treatment step (S35), the waste liquid separated in the soil washing step (S33) is treated. The waste liquid treatment step (S35) is a floating component separation step (S351) for separating an oil component or a floating material from the waste liquid separated in the soil washing step (S33), and the oil component and the floating material are separated from the waste liquid after the floating component separation step (S351). After removing one or more nuclides selected from the group consisting of cesium (Cs), strontium (Sr), and iodine (I) (S353), the residual nuclides in the waste fluid are removed after the major nuclide removal step (S353). After the residual nuclide removal step (S355) and the residual nuclide removal step (S355), a fine particle removal step (S357) of removing the fine particles in the waste liquid may be included.

주요핵종제거 단계(S353) 또는 잔류핵종제거 단계(S355)에서, 핵종은 흡착 공정 및 침전 공정을 통해 제거될 수 있다. 주요핵종제거 단계(S353)에서 핵종은 침전법, 이온교환법, 증발농축법, 역삼투압법, 한외여과법 등으로 처리될 수 있다. 주요핵종제거 단계(S353)에서 세슘(Cs)은 제올라이트 또는 메탈 페로시아나이드에 의한 흡착 또는 이온교환, 스트론튬(Sr)은 제올라이트 또는 황산바륨(BaSO4)에 의한 흡착 또는 침전, 요오드(I)는 활성탄이나 활성알루미나에 의한 흡착으로 제거될 수 있다.In the main nuclide removal step (S353) or the residual nuclide removal step (S355), the nuclide may be removed through an adsorption process and a precipitation process. In the main nuclide removal step (S353), the nuclides may be treated by a precipitation method, an ion exchange method, an evaporative concentration method, a reverse osmosis method, an ultrafiltration method, and the like. In the main nuclide removal step (S353), cesium (Cs) is adsorption or ion exchange by zeolite or metal ferrocyanide, strontium (Sr) is adsorption or precipitation by zeolite or barium sulfate (BaSO4), and iodine (I) is activated carbon. Or it can be removed by adsorption by activated alumina.

본 발명의 실시예에 따른 방사성 오염토양 정화 방법의 모든 공정이 완료되면 폐액 내 핵종 제거율을 다음과 같이 평가할 수 있다.When all the processes of the method for purifying radioactive soil according to an embodiment of the present invention are completed, the rate of removal of nuclides in the waste liquid can be evaluated as follows.

핵종 제거율(%) = (처리 후 핵종 농도)/(처리 전 핵종 농도)*100Nuclide removal rate (%) = (Nuclide concentration after treatment)/(Nuclide concentration before treatment)*100

폐액 내 핵종 제거율이 95% 이상이면 정화 폐액으로 안전하므로 방류가 가능하다.If the rate of nuclide removal in the waste fluid is 95% or more, it is safe as a purified waste fluid, so it can be discharged.

1: 아트리션 스크러버 2: 모터
3: 교반기 4: 회전축
5: 투입구 6: 배출구
10: 스크린 선별장치 11: 투입호퍼
12: 커버 13: 스크린부
14: 고압분사부
20: 지중고압분사장비 21: 로드
22: 체크밸브 23: 고압펌프
24: 방사성 핵종 25: 자성흡착제
26: 방사성 핵종이 흡착된 자성흡착제
27: 반응조
30: 금속 거즈(iron gause) 31: 전자석
40: 하이드로싸이클론 41: 원통부
42: 유입구 43: 하부배출구
44: 상부배출구 45: 슬러지
46: 슬러지 펌프
51: 직경 0.04mm 이상인 토양
52: 직경 0.04mm 미만인 토양
53: 자성나노입자 54: 토양-자성나노입자 복합체
60: 자력선별기1: Atrition scrubber 2: Motor
3: agitator 4: rotating shaft
5: Inlet 6: Outlet
10: screen sorting device 11: input hopper
12: cover 13: screen portion
14: high pressure injection unit
20: underground high pressure injection equipment 21: rod
22: check valve 23: high pressure pump
24: radionuclide 25: magnetic adsorbent
26: magnetic adsorbent with adsorbed radionuclide
27: reaction tank
30: iron gause 31: electromagnet
40: hydrocyclone 41: cylindrical part
42: inlet 43: lower outlet
44: upper outlet 45: sludge
46: sludge pump
51: soil with a diameter of 0.04 mm or more
52: soil less than 0.04 mm in diameter
53: magnetic nanoparticles 54: soil-magnetic nanoparticle complex
60: magnetic separator

Claims (15)

방사성 물질로 오염된 토양을 파쇄한 후 세척하는 공정을 수행하는 파쇄·세척 단계;
상기 파쇄·세척 단계 이후 토양으로부터 입자크기가 큰 토양을 크기별로 분리하고 입자크기가 작은 선별토양을 선별하여 토양폐기물로 처리하는 토양선별 단계; 및
상기 토양선별 단계에서 상기 분리된 토양을 처리하여 정화토와 정화 폐액을 생성하는 정화 단계;를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.A crushing and washing step of crushing and washing the soil contaminated with radioactive materials;
A soil selection step of separating soil having a large particle size from the soil after the crushing and washing step by size, selecting the selected soil having a small particle size, and treating it as soil waste; And
Including; a purification step of processing the separated soil in the soil selection step to generate purified soil and a purified waste liquid.
Methods for cleaning radioactive soil. 제1항에 있어서,
상기 파쇄·세척 단계는
방사성 오염토양을 파쇄하는 파쇄 단계; 및
상기 파쇄 단계 이후 토양을 세척하는 세척 단계;를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 1,
The crushing and washing step
Crushing step of crushing radioactive soil; And
Containing; washing step of washing the soil after the crushing step
Methods for cleaning radioactive soil. 제2항에 있어서,
상기 세척 단계는
상기 파쇄 단계 이후 파쇄된 오염토양에 세척제를 분사하는 세척제 투입 단계; 및
상기 파쇄된 오염토양을 교반하는 교반 단계;를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 2,
The washing step
A cleaning agent injection step of spraying the cleaning agent onto the crushed contaminated soil after the crushing step; And
Containing a stirring step of stirring the crushed contaminated soil;
Methods for cleaning radioactive soil. 제3항에 있어서,
상기 세척제 투입 단계는
초음파 분산장치로 초음파 에너지를 가하여 토양입단 및 세척제를 고르게 분산시키는 공정을 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 3,
The step of introducing the cleaning agent
Including the process of evenly dispersing the soil and cleaning agent by applying ultrasonic energy with an ultrasonic dispersing device.
Methods for cleaning radioactive soil. 제1항에 있어서,
상기 토양선별 단계는
상기 파쇄·세척 단계 이후 토양으로부터 직경 2mm 이상의 토양을 분리하여 제거하는 제1 분리 단계;
상기 제1 분리 단계 이후 토양으로부터 직경 0.2mm 이상의 토양을 분리하는 제2 분리 단계;
상기 제2 분리 단계 이후 토양으로부터 직경 0.1mm 이상의 토양을 분리하는 미세토 분리 단계; 및
상기 미세토 분리 단계 이후 직경 0.04mm 이상의 토양을 분리하는 고도선별분리 단계:를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 1,
The soil selection step
A first separation step of separating and removing soil having a diameter of 2 mm or more from the soil after the crushing and washing step;
A second separation step of separating soil having a diameter of 0.2 mm or more from the soil after the first separation step;
A fine soil separation step of separating a soil having a diameter of 0.1 mm or more from the soil after the second separation step; And
Highly selective separation step of separating the soil having a diameter of 0.04 mm or more after the fine soil separation step: including
Methods for cleaning radioactive soil. 제5항에 있어서,
상기 제1 분리 단계는
스크린 선별장치를 이용하여 직경 2mm 이상의 토양을 분리하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 5,
The first separation step
Separating soil with a diameter of 2mm or more using a screen sorting device
Methods for cleaning radioactive soil. 제5항에 있어서,
상기 제2 분리 단계는
자성흡착제를 투입하여 고압유동화 공정을 수행하고,
상기 고압유동화 공정이 수행된 이후 체분리 공정을 수행하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 5,
The second separation step
A high-pressure fluidization process is performed by introducing a magnetic adsorbent,
After the high pressure fluidization process is performed, the sieving process is performed.
Methods for cleaning radioactive soil. 제5항에 있어서,
상기 미세토 선별 단계는
하이드로싸이클론 기술을 적용하여 토양으로부터 직경 0.1mm 이상의 토양을 습식으로 분리하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 5,
The fine soil selection step
Hydrocyclone technology is applied to wet soil with a diameter of 0.1mm or more from the soil.
Methods for cleaning radioactive soil. 제8항에 있어서,
상기 미세토 선별 단계는
상기 하이드로싸이클론 기술을 적용한 이후 분리된 토양을 포함하는 용액으로부터 용액을 분리하고 발생된 폐액 내 핵종을 선택적으로 제거하여 상기 제1 분리 단계 또는 상기 제2 분리 단계에서 재사용할 수 있도록 고/액 분리 및 폐액처리 공정을 수행하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 8,
The fine soil selection step
After applying the hydrocyclone technology, the solution is separated from the solution containing the separated soil, and the nuclides in the generated waste solution are selectively removed so that they can be reused in the first separation step or the second separation step. And to perform the waste liquid treatment process
Methods for cleaning radioactive soil. 제5항에 있어서,
상기 고도선별분리 단계는
자력기반 고도선별기술에 의해 직경 0.4mm 미만의 토양을 선별하며,
상기 자력기반 고도선별기술은
토양에 선택적으로 양이온성 자성나노입자를 부착시키는 선택적 자성부여기술; 및
상기 양이온성 자성나노입자가 부착된 토양을 분리하는 자성-토양복합체 자력선별기술;을 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 5,
The highly selective separation step
Selects soil with a diameter of less than 0.4mm by magnetic-based advanced selection technology,
The magnetic-based advanced selection technology
Selective magnetization technology to selectively attach cationic magnetic nanoparticles to soil; And
Including a magnetic-soil complex magnetic separation technology for separating the soil to which the cationic magnetic nanoparticles are attached;
Methods for cleaning radioactive soil. 제10항에 있어서,
상기 고도선별분리 단계는
상기 자성-토양복합체 자력선별기술 적용 후 분리된 토양을 포함하는 용액으로부터 용액을 분리하고 발생된 폐액 내 핵종을 선택적으로 제거하여 상기 제1 분리 단계 또는 상기 제2 분리 단계에서 재사용할 수 있도록 고/액 분리 및 폐액처리 공정을 수행하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 10,
The highly selective separation step
After the application of the magnetic-soil complex magnetic separation technology, the solution is separated from the solution containing the separated soil, and the nuclides in the generated waste solution are selectively removed so that they can be reused in the first separation step or the second separation step. Liquid separation and waste liquid treatment process
Methods for cleaning radioactive soil. 제1항에 있어서,
상기 정화 단계는
상기 토양선별 단계에서 분리된 토양의 오염도를 측정하는 오염도 측정 단계;
상기 오염도 측정 단계에서 오염도가 기준치 이상인 것으로 판명된 토양을 정화하여 폐액을 분리하는 토양세척 단계; 및
상기 토양세척 단계에서 분리된 폐액을 처리하는 폐액처리 단계;를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 1,
The purification step
A pollution degree measuring step of measuring the pollution degree of the soil separated in the soil selection step;
A soil washing step of separating waste liquid by purifying the soil found to have a pollution level greater than or equal to a reference value in the pollution level measurement step; And
Including; a waste liquid treatment step of treating the waste liquid separated in the soil washing step
Methods for cleaning radioactive soil. 제12항에 있어서,
상기 오염도 측정 단계는
오염도가 기준치 미만인 것으로 판명된 토양을 정화토로 분류하는 단계를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 12,
The contamination level measurement step
Comprising the step of classifying the soil found to be less than the reference level of contamination as purified soil
Methods for cleaning radioactive soil. 제12항에 있어서,
상기 토양세척 단계 이후 폐액이 분리된 토양에 대하여 상기 오염도 측정 단계를 수행하는
방사성 오염토양 정화 방법.The method of claim 12,
Performing the pollution level measurement step on the soil from which the waste liquid is separated after the soil washing step
Methods for cleaning radioactive soil. 제12항에 있어서,
상기 폐액처리 단계는
상기 폐액으로부터 오일 성분 또는 부유물을 분리하는 부유성분분리 단계;
상기 부유성분분리 단계 이후 세슘, 스트론튬, 요오드 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 핵종을 제거하는 주요핵종제거 단계;
상기 주요핵종제거 단계 이후 상기 폐액 내 잔류 핵종을 제거하는 잔류핵종제거 단계; 및
상기 잔류핵종제거 단계 이후 폐액 내 미세입자를 제거하는 미세입자제거 단계;를 포함하는
방사성 오염토양 정화 방법.
The method of claim 12,
The waste liquid treatment step
A floating component separation step of separating an oil component or a floating material from the waste liquid;
A major nuclide removal step of removing at least one nuclide selected from the group consisting of cesium, strontium, iodine, etc. after the floating component separation step;
A residual nuclide removal step of removing residual nuclides in the waste fluid after the main nuclide removal step; And
Including; microparticle removal step of removing the microparticles in the waste liquid after the residual nuclide removal step
Methods for cleaning radioactive soil.
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