WO2015119318A1 - 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법 - Google Patents

열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2015119318A1
WO2015119318A1 PCT/KR2014/001150 KR2014001150W WO2015119318A1 WO 2015119318 A1 WO2015119318 A1 WO 2015119318A1 KR 2014001150 W KR2014001150 W KR 2014001150W WO 2015119318 A1 WO2015119318 A1 WO 2015119318A1
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oil
particle size
tank
particles
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PCT/KR2014/001150
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김정환
정민교
변영덕
허자홍
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에이치플러스에코 주식회사
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02—Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/06—Reclamation of contaminated soil thermally
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for simultaneously removing oil and heavy metals of a complex polluted soil, and a system and method for purifying complex polluted soil including the same.
  • environmental pollution can be classified into air pollution, water pollution, and soil pollution.
  • soil pollution can be a serious threat to food production, and it causes pollution of drinking water sources through surface water and groundwater pollution. Contaminated soil needs to be cleaned up early.
  • soil pollution in Korea is mainly caused by unauthorized landfill or leakage accident of liquid waste.
  • it is caused by underground diffusion of ground stocks left over long periods of industrial activities.
  • It is caused by several kinds of chemical species rather than a single compound, and representative compound pollution occurs in most industrial areas in the form of oils and heavy metals.
  • methods for restoring contaminated soil can be divided into physical and chemical methods such as soil washing, incineration, solidification, stabilization, and solvent extraction, and biological methods such as soil cultivation, composting, bio-venturing, and plant restoration.
  • the soil washing method is relatively easy and can quickly restore the contaminated soil.
  • the method of washing contaminated soil is a technique to reduce the surface tension of harmful organic pollutants bound to soil particles by using an appropriate cleaning agent or to separate heavy metals into liquid phase to separate them from soil particles.
  • an advantage that can be applied regardless of the type of contaminants.
  • the present invention provides a system and method for simultaneously removing oil and heavy metals from soil and complex contaminated soil including the same.
  • the friction grinding unit the main body is formed to form a steam inlet through which the steam provided from the heater on the upper side; and the cleaning agent provided in the chemical tank provided in the main body is accommodated in the soil contaminated and the cleaning agent; Liquid solids ratio of the liquid containing a washing agent receiving portion is introduced at a ratio of 1: 1; and a drive shaft having an impeller disposed in the longitudinal direction of the cleaning agent receiving portion of the main body to perform friction cleaning of contaminated soil; and the drive shaft A driving motor disposed on an upper side of the main body to provide a rotational force to the main body; and a hot water storage unit formed at a bottom of the main body to receive the hot water provided by the heater; and an inner wall of the washing agent accommodating unit to be adjacent to the impeller. It is installed on the resistance plate for performing a friction cleaning of the contaminated soil; characterized in that it comprises a.
  • the impeller performs an attrition process and a breaking process on the contaminated soil particles at high speed, and induces a temperature rise through frictional heat caused by the collision with the contaminated soil particles, thereby contaminating oil contaminants. It is characterized by increasing the fluidity of.
  • the chemical tank the first chemical tank containing a surfactant to increase the activity of the soil particle interface; and a chelating agent is contained to elute the heavy metal cation combined with the soil particles to form a complex compound so that the soil particles and heavy metals do not recombine And a second chemical tank; and a third chemical tank containing an oxidant for oxidizing and decomposing the contaminants bound or detached from the soil particles.
  • a system for cleaning a contaminated soil includes: a feeding device for quantitatively supplying contaminated soil; and abrasion and destruction of the contaminated soil supplied by the feeding device with a fine slurry to remove oil from the contaminated soil.
  • Oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus using heat deformation crushing so that heavy metals are removed simultaneously; and the soil slurry introduced from the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus to a predetermined particle size and then using a magnetic separator to the first treated soil and the first A vibrating screen for generating magnetic soil; and an oil skimmer for removing oil components contained in the supernatant of the soil slurry introduced from the vibrating screen; and a soil sand larger than a first standard particle size in the soil slurry introduced from the oil skimmer.
  • a first altitude sorting device for sorting the first altitude to generate a second magnetic soil; and a first flow introduced from the first altitude sorting device
  • a fine soil tank for storing soil of more than a reference particle size; and a second elevation for sorting soils larger than a second reference particle size from the soil introduced from the fine soil tank to generate second treated soil and heavy soil.
  • Water treatment apparatus for characterized in that it comprises a.
  • the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus the chemical tank for providing a cleaning agent for chemical treatment of the soil contaminated with oil and heavy metals; and a heater for simultaneously providing steam and hot water for thermal treatment of the complex contaminated soil; And a friction grinding unit configured to perform friction cleaning for physical treatment of the complex contaminated soil by using the cleaning agent provided in the chemical tank and steam and hot water provided in the heater.
  • the first altitude sorting device the first hydro cyclone to perform the particle size separation in the wet to discharge the particles smaller than the first reference particle size to the 1A outlet and discharge the particles larger than the first reference particle size to the 1B outlet; and
  • a magnetic filter for magnetically selecting fine heavy metals from particles larger than a first reference particle size discharged from the first B outlet of the first hydrocyclone; and water from particles larger than the first reference particle size separated and separated by the magnetic filter Dehydration to produce a second magnetic soil and the dehydrated water is the first dewatering screen provided to the oil skimmer; characterized in that it comprises a.
  • the second altitude sorting device the second hydro cyclone to perform the particle size separation in the wet to discharge the particles smaller than the second reference particle size to the 2A outlet and to discharge the particles larger than the second reference particle size to the 2B outlet;
  • a spiral specific gravity sorter for specific gravity screening of heavy metals and fine particles, respectively, from the particles larger than the second reference particle size discharged from the second B outlet of the second hydro cyclone; and water from the particles separated and separated by the spiral specific gravity sorter.
  • Dehydration to produce a second treated soil and the dehydrated water is a second dewatering screen provided to the fine soil tank; and dehydrated water from the particles separated and separated by the spiral specific gravity separator to produce heavy soil and dehydrated water It is characterized in that it comprises a; a third dewatering screen provided to the fine soil tank.
  • the complex contaminated soil purification system further comprises a balance tank, wherein the balance tank, storing the purified water or freshly injected water in the water treatment device to provide to the oil skimmer and at the same time of the first hydro cyclone
  • a first balance tank to receive particles smaller than a reference particle size discharged from the first A discharge port; and to store the purified water or newly injected water in the water treatment device to the microsoil tank, and simultaneously to the second hydro cyclone.
  • a second balance tank that is provided with particles smaller than the reference particle size discharged from the second A discharge port of the.
  • the first hydro cyclone includes a first conical first taper portion and a first nozzle portion, and includes a first inlet opening in a cylindrical tangential direction and a first A outlet connected to an inlet side of the first taper portion. And a first B outlet connected to the first nozzle part.
  • the outside of the friction grinding unit is characterized in that it further comprises a constant temperature water bath is installed.
  • the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus is characterized in that it further comprises a high temperature and high pressure steam reactor to induce preliminary crushing and temperature rise of the contaminated soil supplied from the feeding device.
  • a feeding device for quantitatively supplying contaminated soil; and high temperature and high pressure to induce preliminary crushing and temperature rise of contaminated soil supplied from the feeding device Equipped with a steam reactor, the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus using heat deformation crushing so as to destroy the contaminated soil passed through the high temperature, high pressure steam reactor into a fine slurry at the same time to remove the oil and heavy metal in the contaminated soil; and the oil and heavy metal A screen for screening the soil slurry introduced from the simultaneous desorption apparatus to a predetermined particle size and then generating a first treated soil and a first magnetic soil using a magnetic separator; and the supernatant of the soil slurry introduced from the vibrating screen.
  • a feeding device for quantitatively supplying contaminated soil; and the soil by abrasion and destruction of the contaminated soil supplied from the feeding apparatus with a fine slurry Simultaneous washing of oil and heavy metals using heat deformation crushing to simultaneously wash the oil and heavy metals in the soil; and a vibrating screen for sorting the soil slurry introduced by the oil and heavy metals simultaneous washing apparatus to a predetermined particle diameter; and on the vibrating screen
  • a magnetic separator of a drum type for separating and sorting particles having a predetermined particle size or more separated by the first treated soil and the first magnetic soil
  • an oil skimmer for removing oil components of the soil slurry introduced from the vibrating screen; Separation according to particle weight or specific gravity and magnetic force from soil slurry introduced from the oil skimmer It characterized in that it comprises a; high sorting device for sorting by highly selected by the second magnetic soil, the second treated soil and heavy soil.
  • a method for purifying a complex soil may include: a feeding step for supplying contaminated soil; and attrition and breaking of the contaminated soil supplied in the feeding step into a fine slurry to contaminate soil. Simultaneous desorption step of oil and heavy metals by fusing a chemical treatment method using friction fracturing according to physical friction and a thermal treatment method using high temperature, high pressure steam and hot water so that oil and heavy metals are detached at the same time; and, A screen step of screening the soil slurry introduced through the oil and heavy metal desorption step to a predetermined particle diameter; and separating and separating the soil particles filtered by the screen step into the first treated soil and the first magnetic soil using a magnetic separator.
  • Altitude screening step and a second altitude screening step of generating a second treated soil and a heavy soil by using a second altitude sorting device from the earth and sand introduced through the first altitude sorting step, the second and second soils having a larger particle size than the second reference particle size; And, for transporting, storing, and treating the earth and sand having a particle size smaller than the first reference particle size separated and screened in the first altitude screening step and the soil having a particle size smaller than the second reference particle size separated and screened in the second altitude screening step. It characterized in that it comprises a; water treatment step.
  • each unit process is modularized and can be manufactured to be mobile Complex polluting soil can be easily applied to the purification process.
  • FIG. 2 is a view showing a system for cleaning complex soil according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion A shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a view showing a simultaneous removal of oil and heavy metals of the complex soil soil shown in FIG.
  • FIG. 9 is a view showing a system for cleaning complex soil according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a system for cleaning a complex soil according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a system for cleaning a complex soil according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an enlarged view of portion A
  • FIG. 4 is an enlarged view of portion B of FIG. 2
  • FIG. 5 is an enlarged view of portion C of FIG. 2.
  • the feeding device 100 for supplying contaminated soil, and the feed from the feeding device 100 Soil flows from the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 and the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 using heat deformation crushing to destroy the contaminated soil into fine slurries so that oil and heavy metals are simultaneously detached from the contaminated soil.
  • the vibrating screen 300 After screening the slurry to a predetermined particle size, the vibrating screen 300 generates the first treated soil S1 and the first magnetic soil M1 by using the magnetic separator 400, and flowed in from the vibrating screen 300.
  • First generation to generate) The fine soil tank 700 for storing the earth and sand of the first reference particle size or more introduced from the first altitude sorting device 600, and the soil from the fine soil tank 700, A second altitude sorting device 800 for generating second treated soil S2 and heavy soil H by sorting the second altitude greater than the second reference particle size; and in the first altitude sorting device 600, And a water treatment device 20 for transporting and storing and treating the soil having a particle size smaller than the separated first reference particle size and the soil having a particle size smaller than the second reference particle size separated by the second altitude sorting device 800. It is configured by.
  • Feeding device 100 is for supplying the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 in a quantitative manner to the soil mixed with the contaminants introduced, such a feeding device 100, and the hopper 110 to which the contaminated soil is injected; , A belt feeder 120 disposed below the hopper 110 and transferring the contaminated soil in a horizontal direction, a roll cutter 130 for cutting the contaminated soil supplied from the belt feeder 120, and a roll cutter 130. It is configured to include a belt conveyor 140 disposed below the) to quantitatively transport the contaminated soil supplied from the roll cutter 130 in the horizontal direction.
  • the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 is mixed with a cleaning agent in a state in which thermal energy is supplied from the feeding device 100, and then separated into a fine slurry by friction crushing to physically detach the oil and heavy metals from the contaminated soil at the same time.
  • the apparatus 200 is a fusion method of chemical treatment and thermal treatment.
  • the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 the chemical tank 210 for providing a cleaning agent for chemical treatment of soil contaminated with oil and heavy metals; and simultaneously for steam and hot water for thermal treatment of complex contaminated soil Friction for friction cleaning for physical treatment through the impact and friction between the complex soil soil particles using a heater 220; and a cleaning agent provided in the chemical tank 210 and steam and hot water provided in the heater 220 It comprises a; grinding unit 230.
  • the chemical tank 210 may inject the cleaning agent and / or the cleaning agent into the friction grinding unit 220 to increase the solubility of the pollutant and increase the activity on the surface of the soil particles to induce desorption of the pollutant.
  • the chemical tank 210 may be used a variety of cleaning agents and / or cleaning agents for efficient separation of contaminants, for example, a first chemical tank (not shown) containing a surfactant to increase the activity of the soil particle interface, A second chemical tank (not shown) containing a chelating agent that elutes heavy metal cations bound to soil particles to form a complex compound to prevent recombination of the soil particles and heavy metals, and an oxidant that oxidizes and decomposes pollutants bound to or detached from soil particles. It may include a third chemical tank (not shown) accommodated.
  • the friction grinding unit 230 has a main body 231 having a steam inlet 231A, through which the steam provided from the heater 220 is introduced, and formed inside the main body 231 to form an external appearance.
  • Cleaner accommodating part 232 for receiving the cleaning agent provided by the pump (P) at 210 and the impeller 233A disposed in the cleaning agent accommodating part 232 of the main body 231 to friction clean the contaminated soil;
  • a resistance plate 236 installed at four sides of the washing water accommodating part so as to be adjacent to the impeller 233A and frictionally cleaning the contaminated soil. It is configured to include.
  • the main body 231 forms an appearance of the friction grinding unit 230 and may be formed of various shapes and materials.
  • the main body 231 may be formed in various shapes such as a cylinder, a rectangle, a square, an octagon, and the like, and the main body 231 may be formed of various materials such as steel, stainless steel, concrete, plastic, metal, ceramic, and the like. Can be done.
  • the steam inlet 231A is formed above the main body 231 to allow the high temperature and high pressure steam provided from the heater 220 to flow therein so that the steam inlet 231A may be evenly distributed in the contaminated soil inside the main body.
  • the soil slurry in the friction grinding unit 230 is heated and the water content is increased, thereby inducing organic pollutant solubility and vapor pressure and desorption, and extracting oil such as oil in the soil through steam extraction. Volatile organic contaminants and various heavy metals can be desorbed.
  • the detergent receiver 232 is formed inside the main body in which the detergent provided in the chemical tank 210 is accommodated.
  • the liquid high liquid ratio including the contaminated soil, the detergent and the hot water and steam It may be added at a ratio of about 1: 1.
  • the ratio of the contaminated soil and the liquid was about 1: 4, but in one embodiment of the present invention, the ratio of the contaminated soil and the liquid including the washing agent and steam was added at a ratio of 1: 1 between the soil particles. Induces collisions to maximize the effect of physical fracturing.
  • the drive motor 234 may provide rotational force to the drive shaft 233 and control the rotation speed.
  • the hot water storage unit 235 is formed at the bottom of the main body 231 to allow the hot water provided from the heater 220 to flow therein. By heating the soil slurry in the friction grinding unit 230 through such hot water to increase the fluidity of the contaminants to increase the desorption effect, it is possible to effectively desorb volatile organic contaminants such as oil and various heavy metals in the soil.
  • the friction grinding unit 230 according to an embodiment of the present invention, the first step (A1) to attrition the contaminated soil particles by high-speed rotation, and the second step (B1) to break (breaking) May include a variety of devices capable of simultaneously performing, for example, such a friction grinding unit 230 may include an Attrition Scrubber.
  • a constant temperature water bath is installed outside the friction grinding unit 230 of the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 to induce an increase in the fluidity of oil contaminants, as well as a friction grinding unit ( Of course, it is possible to maximize the desorption efficiency of the oil and heavy metals by the physical, chemical and thermal reaction mechanisms occurring in 230).
  • the soil slurry discharged from the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 flows into the vibration screen 300 to select particles having a predetermined particle size or more and pass only fine particles having a predetermined particle size or less to proceed to the subsequent process.
  • the vibrating screen 300 passes only the fine particles in the soil slurry introduced from the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 and passes the particles having a predetermined size or more through the magnetic separator 400 through the first sorting soil S1. And the first magnetic soil M1.
  • the vibrating screen 300 may be a wet vibrating screen 300 using water injection, and has a first particle size (for example, 8 mm) in order to efficiently sort particles, and contaminated soil having a predetermined size or more among contaminated soils. It includes a first screening net 310 and a second screening network 320 having a second particle size (for example, 2mm) relatively smaller than the first particle size and installed below the first screening network Of course, it can be configured.
  • the magnetic separator 400 may be a drum type using a high magnetic permanent magnet of 5,000 gauss or more.
  • the oil skimmer 500 removes the oil component contained in the supernatant of the soil slurry introduced from the vibrating screen 300.
  • the oil skimmer 500 includes a main body 510 in which the soil slurry is accommodated.
  • Scraper 540 is provided, the outer side of the main body 510 is provided with an oil tank 550 for storing the oil recovered by the scraper.
  • the first altitude screening device 600 the fine soil introduced by the pump (P) from the oil skimmer 500 to the second magnetic soil (M2) through the first altitude screening soils larger than the first reference particle size To separate.
  • the first hydro cyclone 610 performs a particle size separation based on a first reference particle size in a wet manner, and the first hydro cyclone 610 is a hollow cone-shaped first taper portion 611 and a first nozzle portion 612. ),
  • the first inlet 611B which enters in the tangential direction of the cylinder, the first A outlet 611A connected to the wide inlet side of the first taper 611, and the first nozzle part 612. It consists of a 1B discharge port 612A connected.
  • Particles having a particle size larger than the first reference particle size passing through the magnetic filter 620 are introduced into the microsoil tank 700, and the first altitude sorting device 600 and the second are selected based on the microsoil tank 700.
  • the altitude screening device 800 may be divided.
  • the fine soil tank 700 stores the fine soil of more than the first reference particle size introduced from the first altitude sorting device 600.
  • the fine soil of more than the first reference particle size stored in the fine soil tank 700 is subjected to gravity precipitation. Can be concentrated by
  • the second altitude sorting apparatus 800 sorts the second altitude greater than the second standard particle size from the soils introduced by the pump P in the microsoil tank 700 to the second altitude, and thus the second treated soil S2 and the heavy soils. (H) is generated.
  • the heavy soil (H) is defined as being separated and separated by specific gravity screening and is distinguished from the first and second magnetic soils (M1, M2) separated and screened by magnetic screening.
  • the second hydro cyclone 810 has the same configuration as that of the first hydro cyclone 610 and performs particle size separation based on a second reference particle size in wet form.
  • the second hydro cyclone 810 is a large hollow cone.
  • a 2A discharge port 811A and a second B discharge port 812A connected to the second nozzle part 812 are formed.
  • Particles larger than the second reference particle size discharged to the second B outlet 812A of the second hydro cyclone 810 are subjected to specific gravity screening using a spiral specific gravity separator 820 and the second treated soil (S2) and heavy soil (H). Can be separated.
  • Spiral specific gravity sorter 820 sends a certain concentration of soil to the top, the force acting on the various particles when going down the gravity through the spiral groove is gravity, buoyancy, water pressure, centrifugal force, friction force, etc. Large particles gather inwardly with low grooves and small specific gravity particles gather together with water to a high level outside the spiral, separating them.
  • particles having a large specific gravity collected inside the spiral specific gravity separator 820 are separated into heavy soil H after dehydration treatment through a second dewatering screen 830, and at this time, dewatering treatment by the second dewatering screen 830. Moisture is provided to the microsoil tank 700.
  • the complex contaminated soil purification system 10 further includes a balance tank 900, which stores the purified water or newly injected water in the water treatment device 20 to store the oil.
  • a first balance tank 910 provided to the skimmer 500 and provided with particles smaller than a reference particle size discharged from the first A outlet 611A of the first hydro cyclone 610; and the water treatment device 20 In order to store the purified water or newly injected water to the fine soil tank 700 and to receive particles smaller than the reference particle size discharged from the second A outlet 811A of the second hydro cyclone 810. It may be configured to include; a second balance tank 920 to be.
  • the water treatment apparatus 20 may include a sediment and second altitude sorting device 800 having a particle size smaller than the first reference particle size separated from the first altitude sorting device 600 to the first balance tank 910.
  • the earth and sand having particles smaller than the second reference particle size separated by 920 is transferred and stored.
  • the sludge thickening tank 21 serves to concentrate and store the sludge aggregated by gravity precipitation in the first balance tank 910 and the second balance tank 920.
  • the polymer tank 22 stores a polymer in a solid or liquid state, and the polymer tank 22 is provided with a pump P to supply the stored polymer to the mixing tank 23.
  • the mixing tank 23 mixes and stirs the polymer supplied from the polymer tank 22 with the water provided by the water supply unit 30 pump P to provide the sludge concentration tank 21 by the pump P. do.
  • the filter press 24 is for final dehydration of the sludge mixed and stirred in the sludge concentration tank 21, and the sludge of the sludge concentration tank 21 is transferred to the filter press 24 by the pump P. As shown in FIG.
  • the filter press 24 may be composed of a pneumatic filter press.
  • the water treatment device 20 may include: an air tank 25 for compressing the sludge filled in the filter press 24 by air pressure; It may be configured to further include; air compressor (26) for storing in the air tank (25).
  • the water and the polymer stirred in the mixing tank 23 can be provided to the inlet side of the filter press 24.
  • the water and the polymer stirred in the mixing tank 23 can be provided to the inlet side of the filter press 24.
  • the complex pollution soil purification system 10 further includes a water providing unit 30, such water providing unit 30, the vibration screen 300 by the pump (P) ) And the spiral specific gravity separator 820 and the heater 220 may be provided with water.
  • the water providing unit 30 includes a first water providing unit 31 for providing fresh water, and a second water providing unit 32 for providing water purified by the filter press 24. Of course, it can be configured.
  • the method for purifying complex contaminated soil includes: a feeding step (S100) for supplying contaminated soil; and a contaminated soil supplied in the feeding step as a fine slurry.
  • a feeding step S100
  • a contaminated soil supplied in the feeding step as a fine slurry.
  • the oil and heavy metals are removed simultaneously from the contaminated soil by fusing the friction treatment due to physical friction and chemical treatment method using the cleaning agent for removing oil or heavy metal, and thermal treatment method using high temperature high pressure steam and hot water.
  • Simultaneous desorption step of oil and heavy metals to be treated (S200); and Screening step (S300) of sorting the soil slurry introduced through the oil and heavy metals simultaneous desorption step to a predetermined particle diameter; And, the soil of a predetermined size or more filtered in the screen step Separating and separating the particles into the first treated soil and the first magnetic soil by using a magnetic separator (S400); and the screen step Oil removal step (S500) for removing the oil component contained in the soil slurry introduced through the oil skimmer; And, the first altitude sorting device for the soil sand larger than the first reference particle size in the soil slurry introduced through the oil removal step The first altitude screening step (S600) for generating a second magnetic soil using; and the soils that are larger than the second reference particle size from the groundwater introduced through the first altitude screening step using the second altitude screening device A second elevation screening step (S700) for generating two treated soils and heavy soils; and the sedimentation screening having a particle size
  • FIG. 9 is a view showing a system for cleaning complex soil according to another embodiment of the present invention.
  • the system 10 ′ for purifying complex contaminated soil includes: a feeding device 100 for supplying contaminated soil; and a pollution supplied from the feeding device 100. It is equipped with a high temperature and high pressure steam reactor 240 to induce preliminary crushing and temperature rise of the soil, to destroy the contaminated soil passed through the high temperature and high pressure steam reactor 240 into a fine slurry so that oil and heavy metals can be removed simultaneously from the contaminated soil.
  • Oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200 using heat deformation crushing; and the soil slurry introduced from the oil and heavy metal simultaneous desorption apparatus 200' to a predetermined particle size and then using a magnetic separator 400 Vibration screen 300 for generating the treated soil (S1) and the first magnetic soil (M1); And, oil skimmer 500 for removing oil components contained in the supernatant of the soil slurry introduced from the vibration screen 300; With oil from oil skimmer 500 A first altitude sorting device 600 'for generating a second magnetic soil M2 by first sorting soil having a size larger than the first reference particle size in the soil slurry; and flowing from the first altitude sorting device 600'.
  • the high pressure high pressure steam reactor 240 increases the fluidity of the oil by inducing preliminary crushing and temperature rise of the contaminated soil supplied from the feeding device 100. This increased flowability of the oil allows for more efficient desorption of contaminants by physical, chemical and thermal mechanisms in the friction mill unit.
  • the soil contaminated with oil and heavy metal desorption device 200 ' is sequentially passed through the vibration separator 300 and the magnetic separator 400, and the particles having a predetermined size are separated and separated into the first treated soil and the first magnetic soil. Particles having a predetermined size or less that are not provided are supplied to the first altitude sorting device 600 ′ via the oil skimmer 500.
  • the first altitude sorting device 600 wets the particle size separation to discharge particles smaller than the first standard particle size to the second hydro cyclone 810' of the second altitude sorting device 800 'and then to the first standard.
  • the fine soil tank 700 ′ stores fine soil containing no heavy metals among particles larger than the first reference particle size introduced through the magnetic filter 620 ′ of the first altitude sorting device 600 ′.
  • the fine soil stored in the fine soil tank 700 ' is provided to the spiral specific gravity sorter 820' of the second altitude sorting device 800 '.
  • the second altitude sorter 800 ′ performs particle size separation in a wet manner, thereby discharging particles smaller than the second reference particle size to the balance tank 900 ′ and distributing particles larger than the second reference particle size to the spiral specific gravity separator 820 ′.
  • the second altitude sorting apparatus 800 ′ selects particles larger than the second reference particle size that passed through the second hydro cyclone 620 ′ by the specific gravity sorting of the spiral specific gravity separator 820 ′.
  • the two treated soils S2 are produced and the particles having a small specific gravity are provided to the sludge concentration tank 21 of the water treatment device 20 '.
  • the water treatment device 20 ' is configured to transfer and process the small-density particles selected by the spiral specific gravity separator 820' of the second altitude sorting device 800 'and the fine soil stored in the balance tank 900'.
  • a water treatment apparatus 20 ' may include a plurality of sludge thickening tanks 21' storing sludge conveyed from the second altitude sorting apparatus and the balance tanks 800 'and 900'; and the sludge thickening tank ( And a filter press 24 'for compressing and dewatering the sludge conveyed by the operation of the pump P in the 21' to make a cake.
  • the sludge contained in the sludge thickening tank 21 ' which accommodates the sludge generated during the purification of the complex polluted soil is introduced into the filter press 24' when the sludge is transferred to the filter press 24 'by the operation of the pump P.
  • the sludge is compressed and dewatered, and the dewatered water is discharged to the water storage unit 30.
  • the complex pollution soil purification system is based on the friction crushing according to the physical friction of the friction grinding unit, the thermal effect of the high-temperature, high-pressure steam and the cleaning agent for removing oil or heavy metals It can be seen that the basic technical idea is to allow the chemical desorption effect to work in a complex manner to efficiently remove heavy metals as well as oils. Accordingly, of course, many other modifications are possible to those of ordinary skill in the art within the scope of the basic technical idea of the present invention.

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 마찰 분쇄 유닛의 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄를 기초로 하여, 고온 고압 스팀의 열적 효과와, 유류 또는 중금속 제거용 세척제의 화학적 탈착 효과가 복합적으로 작용하도록 하여 유류뿐만 아니라 중금속을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치를 제공하는 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치는, 유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크;와, 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터;와, 복합오염 토양 입자 사이의 충돌과 마찰 유도를 통한 물리적 처리를 수행하되 상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제 및 히터에서 제공된 스팀과 열수를 이용하면서 열적 처리 및 화학적 처리를 기반으로 한 마찰 분쇄 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법
본 발명은 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 환경오염은 대기오염, 수질오염, 토양오염으로 구분할 수 있으며, 이들 중에서 특히 토양오염은 식량 생산에 매우 심각한 위협이 될 수 있을 뿐만 아니라 지표수는 물론 지하수 오염을 통한 식수원의 오염을 유발하기 때문에 오염된 토양은 이른 시간에 정화될 필요가 있다.
근래 국내에서 발생하는 토양오염은 주로 액상 폐기물의 무단 매립 또는 누출사고로 인하여 발생하며, 그 밖에 장기간 산업활동 과정에서 방치된 지상 적치물의 지하 확산에 의해 이루어지고, 이러한 발생요인에 의해 나타난 오염토양은 단일 종의 화합물보다는 여러 종류의 화학 종에 의해서 발생되며, 대표적인 복합 오염은 유류와 중금속의 형태로써 대부분의 산업활동 지역에서 발생하고 있다.
최근 오염된 토양을 복원하기 위한 방법으로는 토양 세척, 소각, 고형화, 안정화 및 용매추출 등과 같은 물리화학적 방법과, 토양 경작, 콤포스팅,바이오 벤팅, 식물복원 등과 같은 생물학적 방법으로 구분될 수 있으며, 이러한 방법들 중에서 비교적 쉽고 오염된 토양을 신속히 복원할 수 있는 것은 토양세척방법이다.
오염된 토양의 세척방법은 적절한 세척제를 사용하여 토양입자에 결합된 유해성 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 액상으로 변화시켜 토양입자로부터 분리시켜 처리하는 기법으로서, 광범위한 유기 및 무기오염물질을 제거할 수 있는 한편 오염물질의 종류에 관계없이 적용할 수 있는 장점이 있다.
상기에서 토양 세척방법은 In-situ 법과, Ex-situ 법으로 구분되며, In-situ 법은 오염된 토양을 굴착하지 않고 세척용액 주입정, 세척용액 배출정, 세척유출수 처리시설, 펌프 및 계장시설, 휘발물질 처리시설 등을 오염된 부지에 설치하여 처리하고자 하는 오염토양 내에 세척제를 순환시켜 오염토양을 직접 세척하는 토양 세정법(Soil Flushing)으로서, 처리 시간이 길고 세척제의 회수가 어려움은 물론 이동성이 없는 단점이 있기 때문에 토양 세척방법은 주로 Ex-situ 법이 적용된다.
Ex-situ 법은 토양 내 오염물질의 분포 및 토양의 물리/화학적 특성을 파악하여 처리하고자 하는 범위의 오염 된 토양을 굴착한 후, 적절한 세척제를 사용하여 굴착된 오염토양을 세척장치가 있는 곳에서 세척하는 방법으로서, 최근 일반화된 토양 세척법(Soil Washing)으로 이용된다.
종래 토양 세척방법으로 오염된 토양을 다단계로 선별 및 세척하여 오염토양에 부착된 유류 및 중금속을 포함한 각종 오염물질을 제거하여 토양을 복원하는 기술로서, 국내 특허 제10-0534067호(오염 토양의 복원과 선별 처리를 위한 토양 세척 방법과 장치)가 제안되었다.
상기의 선행기술은 오염토양을 건식 선별단계와, 고압 살수 선별단계를 통하여 선별한 다음, 1차 세척조에서 세척하는 동시에 오염물이 다량 함유된 부유 토양과 오염물이 소량 함유된 침적 토양으로 분리 배출한 후, 분리된 침적 토양을 2차 세척조에서 세척과 동시에 미세토와 조립토로 분리 배출하여 조립토는 탈수하여 복원용 토양으로 환원하며, 미세토는 1차 세척조에서 배출된 부유 토양과 함께 침전, 응집 및 탈수공정을 통하여 폐기용 오염 슬러지로 만들고, 오염된 세척제는 중화시켜 재활용하는 기술이다.
이러한 종래의 선행기술은 건식 선별기와, 고압 살수 선별기에서 입도가 큰 토양입자를 선별한 후, 1차 및 2차 세척조에서 세척공정이 수행된 다음, 세척공정에서 생성된 미세토와 부양토를 폐기용 오염 슬러지로 만들어 폐기하므로 폐기물의 처리비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 폐기물로 인하여 제2의 환경오염을 야기하는 실정이고, 특히 미립자의 토양에 흡착된 오염물질을 효과적으로 제거하지 못하는 문제점들이 있었다.
또한, 종래의 토양 세척 기술만으로 금속 성분이 토양입자와 아주 강하게 결합되어 있는 경우, 금속성분 함유 토양과 미함유 토양의 밀도 및 표면 특성이 명확하게 구분되지 않는 경우, 중금속의 다양한 화학적 특성으로 인해 세척 기술이 적용하기 힘든 경우, 중금속이 다양한 크기의 토양입자와 결합되어 있을 경우, 실트/점토의 함량이 30~50%를 넘거나 휴믹질 함량이 높은 토양의 경우, 높은 점도를 가지는 유기물이 토양에 포함되어 있을 경우 토양에 흡착된 오염물질을 효과적으로 제거하기 힘든 문제가 있었다.
특히, 종래의 토양 세척 기술은 적용대상토양이 미세토사를 다량 함유하고 있는 경우, 정화 효율이 낮은 특징이 있는데, 이는 비표면적이 높고, 흡착사이트가 다량 존재하는 미세토의 특징에 기인한 것으로, 조립토의 경우에 비하여 유,무기 오염물질이 더욱 강하게 흡착되므로 정화 공법을 통한 탈착이 어렵다.
또한, 중금속 오염토양을 정화하는 경우 현재까지의 경우 주로 대량의 산을 이용하는 산세척이 대부분 적용되었기 때문에 경제성, 친환경성, 작업성, 안전성 측면에서 불리한 점이 있었다.
본 발명의 일 측면은, 열을 가함으로써 저휘발성 유류 제거가 용이하며, 물리적, 화학적, 열적 메커니즘에 의해 중금속 처리 효율을 향상시킬 수 있는 유류와 중금속으로 복합 오염된 토양의 동시 처리가 가능한 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 세척 공정 시에 산세척을 할 필요가 없을 뿐만 아니라 세척 중에 발생할 수 있는 폐수를 세척 공정의 중간에 배출하지 않게 되므로 환경 친화적이면서 경제성이 우수한 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 각각의 단위 공정은 모듈화되어 이동식으로 제작 가능하여 복합오염 토양의 정화 공정에 용이하게 적용할 수 있는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치는, 유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크;와, 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터;와, 복합오염 토양 입자 사이의 충돌과 마찰 유도를 통한 물리적 처리를 수행하되 상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제 및 히터에서 제공된 스팀과 열수를 이용하면서 열적 처리 및 화학적 처리를 기반으로 한 마찰 분쇄 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 마찰 분쇄 유닛은, 외관을 형성하되 상측에 상기 히터에서 제공된 스팀이 유입되는 스팀 유입구가 형성된 본체;와, 상기 본체의 내부에 형성되어 상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제가 수용되되 상기 오염토양과 세척제를 포함한 액상의 고액비는 1:1의 비율로 투입되는 세척제 수용부;와, 상기 본체의 세척제 수용부에 길이방향으로 배치되어 오염토양의 마찰 세정을 수행하는 임펠러를 가지는 구동축;과, 상기 구동축에 회전력을 제공하기 위하여 상기 본체의 상측에 배치되는 구동모터;와, 상기 본체의 바닥에 형성되어 상기 히터에서 제공된 열수가 수용되는 열수 저장부;와, 상기 임펠러에 인접하도록 상기 세척제 수용부의 내벽 사방에 설치되어 상기 오염토양의 마찰 세정을 수행하는 저항판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 임펠러는, 고속 회전에 의해 오염토양 입자에 대해 마멸(attrition) 공정과 파괴(breaking) 공정을 동시에 수행하며, 상기 오염토양 입자와의 충돌에 의한 마찰열을 통하여 온도 상승을 유도하여 유류 오염물질의 유동성을 상승시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 마찰 분쇄 유닛은, 어트리션 스크러버(Attrition Scrubber)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 케미컬 탱크는, 상기 토양입자 계면의 활성을 높이는 계면활성제가 수용된 제1케미컬 탱크;와, 상기 토양입자와 결합한 중금속 양이온을 용출시켜 착화합물을 만들어 토양입자와 중금속이 재결합되지 않도록 하는 킬레이트제가 수용된 제2케미컬 탱크;와, 상기 토양입자 결합하고 있거나 탈리된 오염물질을 산화시켜 분해하는 산화제가 수용된 제3케미컬 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유류 및 중금속 동시 세척 장치는, 유류와 중금속으로 복합오염된 토양에 대하여 마찰 분쇄에 기초한 물리적 처리와 세척제에 기초한 화학적 처리 및 열에너지 투입에 기초한 열적 처리를 융합 수행하여 산세척 공정이 생략된 상태로 토양에서 유류와 중금속을 동시에 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템은, 오염토양을 정량적으로 공급하기 위한 피딩장치;와, 상기 피딩장치에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸 및 파괴하여 상기 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치;와, 상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별한 다음 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토를 생성하는 진동 스크린;과, 상기 진동 스크린에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는 오일 스키머;와, 상기 오일 스키머에서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 장치;와, 상기 제1고도 선별 장치에서 유입된 제1기준 입도 이상의 토사를 저장하기 위한 미세토 탱크;와, 상기 미세토 탱크에서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토와 중량토를 생성하기 위한 제2고도 선별 장치;와, 상기 제1고도 선별 장치에서 분리된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 상기 제2고도 선별 장치에서 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유류 및 중금속 동시 탈리 장치는, 유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크;와, 상기 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터;와, 상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제 및 상기 히터에서 제공된 스팀과 열수를 이용하여 상기 복합오염 토양의 물리적 처리를 위하여 마찰 세정하는 마찰 분쇄 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1고도 선별 장치는, 습식으로 입도 분리를 수행하여 제1기준 입도보다 작은 입자를 제1A배출구로 배출하고 제1기준 입도보다 큰 입자를 제1B배출구로 배출하는 제1하이드로 사이클론;과, 상기 제1하이드로 사이클론의 제1B배출구에서 배출된 제1기준 입도 보다 큰 입자에서 미세 중금속을 자력 선별하기 위한 마그네틱 필터;와, 상기 마그네틱 필터에 의해 분리 선별된 제1기준 입도 보다 큰 입자에서 수분을 탈수하여 제2자성토를 생성하며 탈수된 수분은 상기 오일 스키머로 제공하는 제1탈수 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2고도 선별 장치는, 습식으로 입도 분리를 수행하여 제2기준 입도보다 작은 입자를 제2A배출구로 배출하고 제2기준 입도보다 큰 입자를 제2B배출구로 배출하는 제2하이드로 사이클론;과, 상기 제2하이드로 사이클론의 제2B배출구에서 배출된 제2기준 입도 보다 큰 입자에서 중금속과 미세 입자를 각각 비중 선별하기 위한 스파이럴 비중선별기;와, 상기 스파이럴 비중선별기에 의해 분리 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 제2처리토를 생성하며 탈수된 수분은 상기 미세토 탱크로 제공하는 제2탈수 스크린;과, 상기 스파이럴 비중선별기에 의해 분리 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 중량토를 생성하며 탈수된 수분은 상기 미세토 탱크로 제공하는 제3탈수 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 복합오염 토양의 정화 시스템은, 밸런스 탱크를 더 포함하며, 상기 밸런스 탱크는, 상기 수처리 장치에서 정화된 물 또는 새로 주입된 물을 저장하여 상기 오일 스키머에 제공함과 동시에 상기 제1하이드로 사이클론의 제1A배출구에서 배출된 기준 입도보다 작은 입자를 제공받게 되는 제1밸런스 탱크;와, 상기 수처리 장치에서 정화된 물 또는 새로 주입된 물을 저장하여 상기 미세토 탱크에 제공함과 동시에 상기 제2하이드로 사이클론의 제2A배출구에서 배출된 기준 입도보다 작은 입자를 제공받게 되는 제2밸런스 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 수처리 장치는, 상기 제1 및 제2밸런스 탱크에서 응집 농축된 슬러지를 이송 저장하는 슬러지 농축조;와, 고체 또는 액체 상태의 폴리머가 저장된 폴리머 탱크;와, 상기 폴리머 탱크로부터 공급되는 폴리머를 물과 혼합 교반시켜 상기 슬러지 농축조로 제공하는 믹싱 탱크;와, 상기 믹싱 탱크에 의해 상기 슬러지 농축조에서 처리된 슬러지를 탈수하여 케이크로 만드는 필터 프레스;와, 상기 필터 프레스에 충진된 슬러지를 공기압에 의해 압착시키는 에어 탱크;와, 공기를 압축하여 상기 에어 탱크에 저장하기 위한 에어 컴프레셔;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1하이드로 사이클론은, 속이 빈 원추형의 제1테이퍼부와 제1노즐부로 구성되고, 원통형의 접선방향에서 진입하는 제1투입구와, 상기 제1테이퍼부의 입구 측에 연결되는 제1A배출구와, 상기 제1노즐부에 연결되는 제1B배출구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 마찰 분쇄 유닛의 외부에는 설치되는 항온 수욕조를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유류 및 중금속 동시 탈리 장치는, 상기 피딩장치에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하는 고온 고압 스팀 반응조를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템의 다른 측면은, 오염토양을 정량적으로 공급하는 피딩장치;와, 상기 피딩장치에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하는 고온 고압 스팀 반응조를 구비하되, 상기 고온 고압 스팀 반응조를 통과한 오염토양을 미세한 슬러리로 파괴하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치;와, 상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별한 다음 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토를 생성하는 진동 스크린;과, 상기 진동 스크린에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는 오일 스키머;와, 상기 오일 스키머에서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 장치;와, 상기 제1고도 선별 장치에서 유입된 제1기준 입도 이상의 토사를 저장하기 위한 미세토 탱크;와, 상기 제1고도 선별 장치에서 유입된 토사 및 상기 미세토 탱크에서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토를 생성하기 위한 제2고도 선별 장치;와, 상기 제2고도 선별 장치에서 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템의 또 다른 측면은, 오염토양을 정량적으로 공급하기 위한 피딩장치;와, 상기 피딩장치에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸 및 파괴하여 상기 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 세척되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 세척 장치;와, 상기 유류 및 중금속 동시 세척 장치에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별하는 진동 스크린;과, 상기 진동 스크린에 의해 걸러진 일정 입경 크기 이상의 입자를 자력 선별하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 드럼 타입의 자력 선별기;와, 상기 진동 스크린에서 유입된 토양 슬러리의 유류 성분을 제거하는 오일 스키머;와, 상기 오일 스키머에서 유입된 토양 슬러리에서 입자 무게 또는 비중 및 자력성에 따라서 분리 선별하여 제2자성토와 제2처리토 및 중량토로 고도 선별하는 고도 선별 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 방법은, 오염토양을 공급하기 위한 피딩단계;와, 상기 피딩단계에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸(attrition) 및 파괴(breaking)하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄와 유류 또는 중금속 제거용 세척제를 이용한 화학적 처리법과 고온 고압 스팀 및 열수를 이용한 열적 처리법을 융합하여 처리하는 유류 및 중금속 동시 탈리 단계;와, 상기 유류 및 중금속 동시 탈리 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별하는 스크린 단계;와, 상기 스크린 단계에서 걸러진 일정 크기 이상의 토양 입자들을 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 단계;와, 상기 스크린 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에 포함된 유류 성분을 오일 스키머를 이용하는 제거하는 오일 제거 단계;와, 상기 오일 제거 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별 장치를 이용하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 단계;와, 상기 제1고도 선별 단계를 거쳐서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별 장치를 이용하여 제2처리토와 중량토를 생성하는 제2고도 선별 단계;와, 상기 제1고도 선별 단계에서 분리 선별된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 상기 제2고도 선별 단계에서 분리 선별된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 방법의 다른 측면은, 오염토양을 공급하기 위한 피딩단계;와, 상기 피딩단계에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸(attrition) 및 파괴(breaking)하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄와 유류 또는 중금속 제거용 세척제를 이용한 화학적 처리법과 고온 고압 스팀 및 열수를 이용한 열적 처리법을 융합하여 처리하는 유류 및 중금속 세척 단계;와, 상기 유류 및 중금속 동시 세척 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리를 진동 스크린을 이용하여 일정 입경으로 선별하는 스크린 단계;와, 상기 스크린 단계에 의해 걸러진 일정 입경 크기 이상의 입자를 드럼 타입의 자력 선별기를 통하여 자력 선별하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 단계;와, 상기 스크린 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리의 유류 성분을 제거하는 오일 제거 단계;와, 상기 오일 제거 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에서 입자 무게 또는 비중 및 자력성에 따라서 분리 선별하여 제2자성토와 제2처리토 및 중량토로 고도 선별하는 고도 선별단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법은, 마찰 분쇄 유닛의 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄를 기초로 하여, 고온 고압 스팀의 열적 효과와, 유류 또는 중금속 제거용 세척제의 화학적 탈착 효과가 복합적으로 작용하도록 하여 유류뿐만 아니라 중금속을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다.
특히, 고온 고압의 스팀과 열수의 주입을 간단한 장치로 가능한 것이며, 현장 적용 시 규모가 커지더라도 복잡한 장치를 요구하는 것이 아니므로 경제적인 방법이며, 스팀을 공급해줌으로써 오염된 토양의 온도가 상승함으로 인해 유류 성분의 유동성이 증가되어 유류의 증기압이 증가하면서 휘발성이 높아지고, 오염물질이 토양의 수분에 용해되는 용해도 또한 증가한다.
또한, 고온 고압의 스팀과 열수가 토양에 공급됨으로 인해 토양 내 수분함량이 많아지므로 인해 액상과 고상 사이의 오염물 농도구배 증가로 인해 오염물질의 탈착이 가속화되는데, 이와 같이 고온 고압의 스팀과 열수의 공급은 토양의 온도 상승과 수분공급을 동시에 하게 되어 흡착 유기오염물의 탈착과 휘발을 가속화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법은, 중금속 오염토양을 처리하기 위한 화학적 처리, 즉 산세척을 할 필요가 없도록 하여 경제성, 친환경성, 작업성, 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법은, 각각의 단위 공정은 모듈화되어 이동식으로 제작 가능하여 복합오염 토양의 정화 공정에 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 A부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 B부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 유류 및 중금속 동시 탈리 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 복합오염 토양의 정화 시스템을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 10은 표 1 및 표 2에 도시된 실험조건과 실험방법에 따른 실험결과를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템을 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 A부분을 확대하여 나타낸 도면이며, 도 4는 도 2에 도시된 B부분을 확대하여 나타낸 도면이며, 도 5는 도 2에 도시된 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템(10)은, 오염토양을 공급하는 피딩장치(100)와, 상기 피딩장치(100)에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 파괴하여 상기 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)와, 상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별한 다음 자력 선별기(400)를 이용하여 제1처리토(S1)와 제1자성토(M1)를 생성하는 진동 스크린(300)과, 상기 진동 스크린(300)에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는 오일 스키머(500)와, 상기 오일 스키머(500)에서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별하여 제2자성토(M2)를 생성하는 제1고도 선별 장치(600)와, 상기 제1고도 선별 장치(600)에서 유입된 제1기준 입도 이상의 토사를 저장하기 위한 미세토 탱크(700)와, 상기 미세토 탱크(700)에서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토(S2)와 중량토(H)를 생성하기 위한 제2고도 선별 장치(800);와, 상기 제1고도 선별 장치(600)에서 분리된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 상기 제2고도 선별 장치(800)에서 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 장치(20);를 포함하여 구성된다.
피딩장치(100)는, 투입된 오염물질이 혼합된 토양을 정량으로 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)로 공급하기 위한 것으로서, 이러한 피딩장치(100)는, 오염 토양이 투입되는 호퍼(110)와, 호퍼(110)의 하방에 배치되며 수평방향으로 오염 토양을 이송하는 벨트 피더(120)와, 상기 벨트 피더(120)로부터 공급된 오염 토양을 커팅시키는 롤 커터(130)와, 롤 커터(130)의 하방에 배치되어 롤 커터(130)로부터 공급된 오염 토양을 수평방향으로 정량 이송하는 벨트 컨베이어(140)를 포함하여 구성된다.
피딩장치(100)에는 유류와 중금속을 토양에서 탈리하여 후술하는 정화공정의 효율을 높이는 공정을 수행하기 위한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)가 접속되어 있다.
이러한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)는, 피딩장치(100)에서 공급된 오염토양을 열에너지 투입된 상태에서 세척제와 혼합하여 마찰 파쇄로 미세한 슬러리로 개별화하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 물리적 처리법에 화학적 처리법과 열적 처리법을 융합한 장치(200)이다.
이러한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)는, 유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크(210);와, 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터(220);와, 케미컬 탱크(210)에서 제공된 세척제 및 상기 히터(220)에서 제공된 스팀과 열수를 이용하여 복합오염 토양 입자 사이의 충돌과 마찰을 통한 물리적 처리를 위하여 마찰 세정하는 마찰 분쇄 유닛(230);을 포함하여 구성된다.
케미컬 탱크(210)는, 마찰 분쇄 유닛(220) 내부에 세척제 및/또는 세정제를 주입하여 오염물질의 용해도를 높이고, 토양입자 표면에 활성을 높여 오염물질의 탈착을 유도할 수 있다.
이러한 케미컬 탱크(210)는 오염물질의 효율적인 분리를 위하여 다양한 세척제 및/또는 세정제가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 토양입자 계면의 활성을 높이는 계면활성제가 수용된 제1케미컬 탱크(미도시)와, 토양입자와 결합한 중금속 양이온을 용출시켜 착화합물을 만들어 토양입자와 중금속이 재결합되지 않도록 하는 킬레이트제가 수용된 제2케미컬 탱크(미도시)와, 토양입자 결합하고 있거나 탈리된 오염물질을 산화시켜 분해하는 산화제가 수용된 제3케미컬 탱크(미도시)를 포함할 수 있다.
히터(220)는, 마찰 분쇄 유닛(230)으로 고온 고압의 스팀과 열수를 제공하여 마찰 분쇄 유닛(230)의 내부에 수용된 오염토양의 온도를 상승시켜 저휘발성 유류 오염 물질의 유동성(mobility)이 증가되도록 하는 것으로 통상의 보일러(220)를 포함할 수 있다.
케미컬 탱크(210)에서 제공되는 세척제 및 히터(220)에서 제공되는 고온 고압 스팀과 열수는 마찰 분쇄 유닛(230)으로 공급되어 토양에서 오염물질이 효율적으로 탈리될 수 있도록 한다.
이러한 마찰 분쇄 유닛(230)은, 외관을 형성하되 상기 히터(220)에서 제공된 스팀이 유입되는 스팀 유입구(231A)가 형성된 본체(231)와, 상기 본체(231)의 내부에 형성되어 상기 케미컬 탱크(210)에서 펌프(P)에 의해 제공된 세척제가 수용되는 세척제 수용부(232)와, 상기 본체(231)의 세척제 수용부(232)에 배치되어 상기 오염 토양을 마찰 세정하는 임펠러(233A)를 가지는 구동축(233)과, 상기 구동축(233)에 회전력을 제공하기 위하여 상기 본체(231)의 상측에 배치되는 구동모터(234)와, 상기 본체(231)와 구획되도록 상기 본체(231)의 바닥에 형성되어 상기 히터(220)에서 제공된 열수가 수용되는 열수 저장부(235)와, 임펠러(233A)에 인접하도록 세척제 수용부의 내벽에 사방에 설치되어 오염 토양을 마찰 세정하는 저항판(236)을 포함하여 구성된다.
본체(231)는 마찰 분쇄 유닛(230)의 외관을 형성하는 것으로 다양한 형상과 재질로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 본체(231)는 실린더형,직사각형, 정사각형, 정팔각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 본체(231)는 스틸, 스테인레스 스틸, 콘크리트, 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 재료로 이루어질 수 있다.
스팀 유입구(231A)는 히터(220)에서 제공된 고온 고압의 스팀이 유입될 수 있도록 본체(231)의 상측에 형성되어 본체 내부의 오염 토양에 골고루 분포될 수 있도록 한다.
이러한 고온 고압의 스팀 공급을 통하여 마찰 분쇄 유닛(230) 내의 토양 슬러리를 가열하고, 수분의 함량을 증가시킴으로 인해, 유기오염물 용해도 및 증기압 증가, 탈착을 유도하고, 증기추출을 통하여 토양 내 유류와 같은 휘발성 유기오염물 및 각종 중금속을 탈리시킬 수 있다.
세척제 수용부(232)는, 케미컬 탱크(210)에서 제공된 세척제가 수용되는 본체의 내부에 형성되는데, 이러한 세척제 수용부(232)에서 오염토양과, 세척제 및 열수 및 스팀을 포함한 액상의 고액비는 약 1:1의 비율로 투입될 수 있다.
즉, 종래의 일반 세척 공정에서는 오염토양과 액상의 비율이 1:4 정도였으나, 본 발명의 일 실시예에서는 오염토양과, 세척제와 스팀을 포함한 액상의 비를 1:1로 투입하여 토양 입자 사이의 충돌을 유도하여 물리적 파쇄 효과를 극대화할 수 있도록 한다.
구동모터(234)는, 구동축(233)에 회전력을 제공하고 회전수 제어가 가능하다.
구동축(233)은 알루미나 재질로 형성되고, 하단에 복수의 임펠러(233A)가 방사상으로 구비되며, 구동모터(234)에 연결되어 구동모터(234)의 회전에 의해 회전된다. 이러한 임펠러(233A)는 토양 슬러리를 서로 혼합 및 충돌시켜서 마찰 분쇄와 분산시키는 역할을 한다.
열수 저장부(235)는, 히터(220)에서 제공된 열수가 유입될 수 있도록 본체(231)의 바닥에 형성된다. 이러한 열수를 통하여 마찰 분쇄 유닛(230) 내의 토양 슬러리를 가열하여 오염물질의 유동성을 상승시켜 탈착 효과가 증대되도록 하여 토양 내 유류와 같은 휘발성 유기오염물 및 각종 중금속을 효과적으로 탈리시킬 수 있다.
이러한 임펠러(233A)는 고온 고압의 스팀과 열수가 제공된 상태에서 토양 슬러리 내의 입자 사이의 마찰에 의해 마멸(attrition) 및 파괴(breaking)시켜서 오염 토양에 붙어 있는 유류 및 각종 중금속을 효율적으로 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 토양 슬러리를 마찰 분쇄시켜서 오염 토양 입자 내부에 분포된 유류 및 각종 중금속이 효율적으로 분리될 수 있도록 한다. 나아가, 임펠러(233A)는 토양입자와의 충돌에 의한 마찰열에 의한 온도 상승을 유도하여 저휘발성 유류 오염 물질의 유동성(mobility)이 상승되도록 한다.
즉, 임펠러(233A)는 고속 회전에 의해 오염 토양 입자에 대해 마멸(attrition)시키는 제1공정(A1)과, 파괴(breaking)시키는 제2공정(B1)을 동시에 수행하면서 마찰열을 발생시켜서 오염 토양 입자의 표면 및 내부에 분포된 유류 및 각종 중금속이 효율적으로 분리될 수 있도록 한다. (도 7 참조)
결국, 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)는 마찰 분쇄 유닛(230)의 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄를 기초로 하여, 히터(220)에서의 고온 고압 스팀 및 열수의 열적 효과와, 케미컬 탱크(210)에서의 유류 또는 중금속 제거용 세척제의 화학적 탈착 효과가 복합적으로 작용하도록 하는 광의의 세척장치(200)로 저휘발성 유류 및 중금속 복합오염 토양에 효과적으로 적용할 수 있다.
이러한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)의 작용에 대하여 구체적으로 설명하면, 토양 슬러리와 고온 증기 간의 난류가 발생하여 고체, 액체, 기체 3상의 매질이 혼합, 충돌되는 현상이 발생하는데, 이때 오염물질을 포함한 토양입자에 가해지는 충격력, 마찰력 등의 물리적 요인에 의하여 오염물질을 토양입자로부터 탈착시키며, 동시에 입자들끼리의 덩어리 구조를 파쇄하여 향후 화학적 세척, 열적 세척의 효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한, 스팀에 의하여 자연적으로 임펠러(233A)의 고속 회전이 나타나는데, 여기서 슬러리의 진행방향과 임펠러(233A)의 회전방향이 서로 수직하게 발생함으로써 토양입자에 강한 전단력이 가해진다. 이 과정에서 전단력의 영향으로 오염물질과 토양입자의 분리, 덩어리 구조 파쇄의 효과를 기대할 수 있게 된다.
또한, 토양입자들 사이의 마찰과, 토양입자와 임펠러 저항과의 충돌에 의한 마찰열에 의한 온도 상승을 유도하여 저휘발성 유류 오염 물질의 유동성(mobility)이 상승되도록 하여 저휘발성 유류 오염 물질의 제거 효율이 증가될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 분쇄 유닛(230)은, 고속 회전에 의해 오염 토양 입자에 대해 마멸(attrition)시키는 제1공정(A1)과, 파괴(breaking)시키는 제2공정(B1)을 동시에 수행할 수 있는 다양한 장치를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 이러한 마찰 분쇄 유닛(230)은 어트리션 스크러버(Attrition Scrubber)를 포함할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)의 마찰 분쇄 유닛(230)의 외부에는 항온 수욕조를 설치하여 유류 오염물질의 유동성을 상승을 유도할 뿐만 아니라, 마찰 분쇄 유닛(230)의 일어나는 물리적 및 화학적 및 열적 반응 메커니즘에 의한 유류와 중금속의 탈리 효율을 극대화할 수 있음은 물론이다.
유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)에서 배출되는 토양 슬러리는 진동 스크린(300)으로 유입되어 일정 입경 이상의 입자를 선별하고 일정 입경 이하의 미세 입자만을 통과시켜 후속 공정을 진행한다.
이러한 진동 스크린(300)은, 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200)에서 유입된 토양 슬러리 중 미세 입자만을 통과시키고 통과되지 못한 일정 크기 이상의 입자들을 자력 선별기(400)를 통하여 제1처리토(S1)와 제1자성토(M1)를 생성한다.
다만, 진동 스크린(300)은, 물 분사를 이용하는 습식 진동 스크린(300)일 수 있으며, 입자 선별을 효율적으로 하기 위하여 제1입도(예를 들어, 8mm)를 가지며 오염 토양 중 일정크기 이상의 오염 토양을 선별해내는 제1선별망(310)과, 제1입도보다 상대적으로 작은 제2입도(예를 들어, 2mm)를 가지며 제1선별망의 하부에 설치되는 제2선별망(320)을 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
진동 스크린(300)을 통과하지 못한 일정 크기 이상의 입자들은 청수 살포(린스, Rinse) 후 자력 선별기(400)로 유입되는데, 이러한 자력 선별기(400)는 영구자석을 이용한 습식 자력 선별방식으로써 드럼(410) 및 자석(420)을 포함하여 구성된다.
이러한 자력 선별기(400)는 5,000가우스 이상 고자력 영구자석을 이용하는 드럼 타입이 사용 가능하다.
이러한 공정을 통해 철, 니켈 등을 포함한 강자성 중금속을 비롯하여 중금속 오염의 원인이며 오염분포가 가장 높은 토양 내 상자성 폐기물을 제1자성토(M1)로 하여 효과적으로 제거할 수 있다. 경우에 따라서, 이중 또는 삼중으로 자력 선별기(400)의 수를 직렬로 늘려가면서 공정의 효율을 높일 수 있음은 물론이다.
진동 스크린(300)을 통과한 미세 입자들은 오일 스키머(500)로 유입된다.
오일 스키머(500)는, 상기 진동 스크린(300)에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는데, 이러한 오일 스키머(500)는 토양 슬러리가 수용되는 본체(510)를 구비하며, 본체(510)의 상부 측에는 구동부에 의해 회전되는 회전벨트(520)와, 회전벨트(520)의 외주면에 소정간격으로 설치되는 블레이드(530)와, 블레이드(530)에 부착된 기름을 이로부터 분리하기 위한 스크레이퍼(540)가 구비되며, 본체(510)의 외측에는 스크레이퍼에 의해 회수된 기름을 저장하는 오일탱크(550)가 구비된다.
오일 스키머 본체(510)에는 미세 오염물질들이 중력 침전하여 농축되는데, 이렇게 중력 침전된 미세 오염물질들은 펌프(P)를 통하여 제1고도 선별 장치(600)로 유입된다.
제1고도 선별 장치(600)는, 오일 스키머(500)에서 펌프(P)에 의해 유입된 미세 오염물질에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별을 통하여 제2자성토(M2)로 하여 분리한다.
이러한 제1고도 선별 장치(600)는, 습식으로 입도 분리를 수행하여 제1기준 입도보다 작은 입자를 제1A배출구(611A)로 배출하고 제1기준 입도보다 큰 입자를 제1B배출구(612A)으로 배출하는 제1하이드로 사이클론(610)과, 제1하이드로 사이클론(610)의 제1B배출구(612A)에서 배출된 제1기준 입도보다 큰 입자에서 중금속을 자력 선별하기 위한 마그네틱 필터(620)와, 마그네틱 필터(620)에 의해 자력 선별된 제1기준 입도 보다 큰 입자에서 수분을 탈수하여 제2자성토(M2)를 생성하며 탈수된 수분은 오일 스키머(500)로 제공하는 제1탈수 스크린(630)을 포함하여 구성된다.
제1하이드로 사이클론(610)은 습식으로 제1기준 입도를 기초로 입도 분리를 수행하는데, 이러한 제1하이드로 사이클론(610)은 속이 빈 원추형의 제1테이퍼부(611)와 제1노즐부(612)로 구성되고, 원통형의 접선방향에서 진입하는 제1투입구(611B)와, 제1테이퍼부(611)의 넓은 입구 측에 연결되는 제1A배출구(611A)와, 제1노즐부(612)에 연결되는 제1B배출구(612A)로 구성된다.
즉, 제1투입구(611B) 측으로 물과 오염토사가 투입되고, 제1테이퍼부(611) 내부에는 소용돌이 현상과 원심력 등에 의해 큰 소용돌이와 작은 소용돌이 및 이들을 축선방향으로 관통하는 수직 유동이 발생한다. 이때, 입자의 무게차이로 인해 원심력에 차이가 발생하고 이로 인해 제1기준 입도 보다 큰 입도를 가진 입자와 제1기준 입도 보다 작은 입도를 가진 입자와 물이 분리된다.
다시 말해, 제1기준 입도 보다 작은 입도를 가진 작은 입자와 물은 제1A배출구(611A)를 통해 배출되고, 제1기준 입도 보다 큰 입도를 가진 큰 입자는 제1B배출구(612A)를 통해 배출되는데, 이때 제1테이퍼부(611)의 길이와 양단의 입구면적비를 조절함으로써 원하는 입도를 기준으로 토사를 분리할 수 있게 된다.
그리고, 고액분리가 이루어져 분리된 제1기준 입도 보다 작은 미세토와 물은 우선 제1밸런스 탱크(910)에서 중력 침전하여 농축되는데, 이러한 미세토는 중금속의 흡착량이 높은 것들이다.
마그네틱 필터(620)는, 제1하이드로 사이클론(610)의 제1B배출구(612A)에서 배출된 제1기준 입도 보다 큰 입자에서 중금속을 자력 선별하여 선별된 중금속을 제1탈수 스크린(630)으로 탈수 처리하여 제2자성토(M2)를 생성한다. 이때, 제1탈수 스크린(630)에 의해 탈수 처리된 수분은 오일 스키머(500)로 제공될 수 있다.
마그네틱 필터(620)를 통과한 제1기준 입도 보다 큰 입도를 가진 입자는 미세토 탱크(700)로 유입되는데, 이러한 미세토 탱크(700)를 기준으로 제1고도 선별 장치(600)와 제2고도 선별 장치(800)가 구분될 수 있다.
미세토 탱크(700)는, 제1고도 선별 장치(600)에서 유입된 제1기준 입도 이상의 미세 토사를 저장하는데, 이렇게 미세토 탱크(700)에 저장된 제1기준 입도 이상의 미세 토사는 중력 침전에 의해 농축될 수 있다.
제2고도 선별 장치(800)는, 미세토 탱크(700)에서 펌프(P)에 의해 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토(S2)와 중량토(H)를 생성한다. 여기서, 중량토(H)는 비중 선별에 의해 분리 선별된 것으로 자력 선별에 의해 분리 선별된 제1 및 제2자성토(M1,M2)와는 구별되는 것으로 정의한다.
이러한 제2고도 선별 장치(800)는, 습식으로 입도 분리를 수행하여 제2기준 입도보다 작은 입자를 제2A배출구(811A)로 배출하고 제2기준 입도보다 큰 입자를 제2B배출구(812A)로 배출하는 제2하이드로 사이클론(810)과, 상기 제2하이드로 사이클론(810)의 제2B배출구(812A)에서 배출된 제2기준 입도 보다 큰 입자에서 중금속을 비중 선별하기 위한 스파이럴 비중선별기(820)와, 상기 스파이럴 비중선별기(820)에 의해 비중 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 제2처리토(S2)를 생성하며 탈수된 수분은 상기 미세토 탱크(700)로 제공하는 제2탈수 스크린(830)과, 상기 스파이럴 비중선별기(820)에 의해 분리 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 중량토(H)를 생성하며 탈수된 수분은 상기 미세토 탱크(700)로 제공하는 제3탈수 스크린(840)을 포함하여 구성된다.
제2하이드로 사이클론(810)은, 제1하이드로 사이클론(610)과 동일한 구성을 가지는 것으로 습식으로 제2기준 입도를 기초로 입도 분리를 수행하는데, 이러한 제2하이드로 사이클론(810)은 크게 속이 빈 원추형의 제2테이퍼부(811)와 제2노즐부(812)로 구성되고, 원통형의 접선방향에서 진입하는 제2투입구(811B)와, 제2테이퍼부(811)의 넓은 입구 측에 연결되는 제2A배출구(811A)와, 제2노즐부(812)에 연결되는 제2B배출구(812A)로 구성된다.
제2하이드로 사이클론(810)의 제2B배출구(812A)로 배출되는 제2기준 입도보다 큰 입자는 스파이럴 비중선별기(820)를 이용한 비중 선별에 의해 제2처리토(S2)와 중량토(H)로 분리할 수 있다.
스파이럴 비중선별기(820)는 일정농도의 토사를 상부에 보내면 나선형 홈을 타고 중력의 영향으로 내려갈 때 각종 입자들에 작용하는 힘은 중력, 부력, 물의 압력, 원심력, 마찰력 등의 작용을 받아 비중이 큰 입자들은 홈이 낮은 안쪽으로 모이고 비중이 작은 입자들은 물과 함께 나선형 바깥의 높은 곳으로 모이게 되어 이를 분리하게 되는 원리이다.
따라서, 스파이럴 비중선별기(820)의 안쪽에 모인 비중이 큰 입자들은 제2탈수 스크린(830)을 거쳐 탈수 처리 후 중량토(H)로 분리되며, 이때 제2탈수 스크린(830)에 의해 탈수 처리된 수분은 미세토 탱크(700)로 제공된다.
그리고, 스파이럴 비중선별기(820)의 바깥쪽에 모인 비중이 낮은 입자들은 제3탈수 스크린(840)에 의해 탈수 처리 후 제2처리토(S2)로 분리되며, 이때 제3탈수 스크린(840)에 의해 탈수 처리된 수분은 미세토 탱크(700)로 제공된다.
한편, 복합오염 토양의 정화 시스템(10)은, 밸런스 탱크(900)를 더 포함하는데, 이러한 밸런스 탱크(900)는, 수처리 장치(20)에서 정화된 물 또는 새로 주입된 물을 저장하여 상기 오일 스키머(500)에 제공함과 동시에 상기 제1하이드로 사이클론(610)의 제1A배출구(611A)에서 배출된 기준 입도보다 작은 입자를 제공받게 되는 제1밸런스 탱크(910);와, 상기 수처리 장치(20)에서 정화된 물 또는 새로 주입된 물을 저장하여 상기 미세토 탱크(700)에 제공함과 동시에 상기 제2하이드로 사이클론(810)의 제2A배출구(811A)에서 배출된 기준 입도보다 작은 입자를 제공받게 되는 제2밸런스 탱크(920);를 포함하여 구성될 수 있다.
수처리 장치(20)는, 제1고도 선별 장치(600)에서 제1밸런스 탱크(910)로 분리된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 제2고도 선별 장치(800)에서 제2밸런스 탱크(920)로 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리한다.
이러한 수처리 장치(20)는, 상기 제1 및 제2밸런스 탱크(910, 920)에서 응집 농축된 슬러지를 이송 저장하는 슬러지 농축조(21);와, 고체 또는 액체 상태의 폴리머가 저장된 폴리머 탱크(22);와, 상기 폴리머 탱크(22)로부터 공급되는 폴리머를 물과 혼합 교반시켜 상기 슬러지 농축조(21)로 제공하는 믹싱 탱크(23);와, 상기 믹싱 탱크(23)에 의해 상기 슬러지 농축조(21)에서 처리된 슬러지를 탈수하여 케이크(CAKE)로 만드는 필터 프레스(24);를 포함하여 구성된다.
슬러지 농축조(21)는 제1밸런스 탱크(910)와 제2밸런스 탱크(920)에서 중력 침전에 의해 응집된 슬러지를 유입시켜 농축 저장하는 역할을 한다.
폴리머 탱크(22)는 고체 또는 액체 상태의 폴리머를 저장하는 것으로, 폴리머 탱크(22)에는 저장된 폴리머를 믹싱 탱크(23)로 공급하기 위해 펌프(P)가 마련된다.
믹싱 탱크(23)는 폴리머 탱크(22)로부터 공급되는 폴리머를 물 제공부(30) 펌프(P)에 의해 제공된 물과 혼합 교반시켜 펌프(P)에 의해 슬러지 농축조(21)로 제공하는 역할을 한다.
필터 프레스(24)는 슬러지 농축조(21)에서 혼합 교반된 슬러지를 최종 탈수 처리시키기 위한 것이며, 슬러지 농축조(21)의 슬러지는 펌프(P)에 의해 필터 프레스(24)로 이송된다.
필터 프레스(24)는 공압식 필터 프레스로 구성될 수 있는데, 이를 위해 수처리 장치(20)는, 필터 프레스(24)에 충진된 슬러지를 공기압에 의해 압착시키는 에어 탱크(25);와, 공기를 압축하여 에어 탱크(25)에 저장하기 위한 에어 컴프레셔(26);를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 앞서 믹싱 탱크(23)에서 물과 교반된 폴리머를 슬러지 농축조(21)로 제공하는 것으로 설명하였으나, 믹싱 탱크(23)에서 물과 교반된 폴리머는 필터 프레스(24) 유입부 측으로 제공될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템(10)은 물 제공부(30)를 더 포함하는데, 이러한 물 제공부(30)는, 펌프(P)에 의해 진동 스크린(300)과 스파이럴 비중선별기(820) 및 히터(220)에 물을 제공할 수 있다. 다만, 물 제공부(30)는 신선한 물을 제공하기 위한 제1물 제공부(31)와, 필터 프레스(24)에 의해 정화된 물을 제공하기 위한 제2물 제공부(32)를 포함하여 구성될 수 있음은 물론이다.
다음, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 방법에 대하여 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 방법은, 오염토양을 공급하기 위한 피딩단계(S100);와, 상기 피딩단계에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸(attrition) 및 파괴(breaking)하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄와 유류 또는 중금속 제거용 세척제를 이용한 화학적 처리법과 고온 고압 스팀 및 열수를 이용한 열적 처리법을 융합하여 처리하는 유류 및 중금속 동시 탈리 단계(S200);와, 상기 유류 및 중금속 동시 탈리 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별하는 스크린 단계(S300);와, 상기 스크린 단계에서 걸러진 일정 크기 이상의 토양 입자들을 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 단계(S400);와, 상기 스크린 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에 포함된 유류 성분을 오일 스키머를 이용하는 제거하는 오일 제거 단계(S500);와, 상기 오일 제거 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별 장치를 이용하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 단계(S600);와, 상기 제1고도 선별 단계를 거쳐서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별 장치를 이용하여 제2처리토와 중량토를 생성하는 제2고도 선별 단계(S700);와, 상기 제1고도 선별 단계에서 분리 선별된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 상기 제2고도 선별 단계에서 분리 선별된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 단계(S800);를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 도 9를 참조하여 설명한다. 전술한 일 실시예와 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템(10')은, 오염토양을 공급하는 피딩장치(100);와, 피딩장치(100)에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하는 고온 고압 스팀 반응조(240)를 구비하되, 고온 고압 스팀 반응조(240)를 통과한 오염토양을 미세한 슬러리로 파괴하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200');와, 유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200')에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별한 다음 자력 선별기(400)를 이용하여 제1처리토(S1)와 제1자성토(M1)를 생성하는 진동 스크린(300);과, 진동 스크린(300)에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는 오일 스키머(500);와, 오일 스키머(500)에서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별하여 제2자성토(M2)를 생성하는 제1고도 선별 장치(600');와, 제1고도 선별 장치(600')에서 유입된 제1기준 입도 이상의 토사를 저장하기 위한 미세토 탱크(700');와, 제1고도 선별 장치(600')에서 유입된 토사 및 미세토 탱크에서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토(S2)를 생성하기 위한 제2고도 선별 장치(800');와, 제2고도 선별 장치(800')에서 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 장치(20');를 포함하여 구성된다.
유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200')는, 유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크(210);와, 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터(220);와, 케미컬 탱크(210)에서 제공된 세척제 및 상기 히터(220)에서 제공된 스팀과 열수를 이용하여 복합오염 토양의 물리적 처리를 위하여 마찰 세정하는 마찰 분쇄 유닛(230);과, 스팀 발생기(241)에서 제공된 고온 고압의 스팀을 이용하여 피딩장치(100)에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하는 고온 고압 스팀 반응조(240)를 포함하여 구성된다.
고압 고압 스팀 반응조(240)은 피딩장치(100)에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하여 유류의 유동성을 증가시키는데. 이렇게 유류의 유동성이 증가되면 추후 마찰 분쇄 유닛에서의 물리적, 화학적, 열적 메커니즘에 의해 오염물질이 더욱 효율적으로 탈리될 수 있도록 한다.
유류 및 중금속 동시 탈리 장치(200')를 거친 오염 토양은 진동 선별기(300), 자력 선별기(400)를 차례대로 거쳐서 소정 크기 이상의 입자는 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별되며, 분리 선별되지 못한 소정 크기 이하의 입자는 오일 스키머(500)를 거쳐서 제1고도 선별 장치(600')에 공급된다.
제1고도 선별 장치(600')는, 습식으로 입도 분리를 수행하여 제1기준 입도보다 작은 입자를 제2고도 선별 장치(800')의 제2하이드로 사이클론(810')으로 배출하고 제1기준 입도보다 큰 입자를 마그네틱 필터(620)로 배출하는 제1하이드로 사이클론(610')과, 제1하이드로 사이클론(610')에서 배출된 제1기준 입도보다 큰 입자에서 중금속을 자력 선별하기 위한 마그네틱 필터(620')를 포함하여 구성된다.
즉, 제1고도 선별 장치(600')는, 제1하이드로 사이클론(610')을 통해 제1기준 입도보다 큰 입자 가운데 중금속을 자력 선별하여 제2자성토(M2)를 생성하고, 제1기준 입도보다 작은 입자는 제2고도 선별 장치(800')의 제2하이드로 사이클론(820')으로 제공한다.
미세토 탱크(700')는, 제1고도 선별 장치(600')의 마그네틱 필터(620')를 통과하여 유입된 제1기준 입도보다 큰 입자 가운데 중금속이 포함되지 않은 미세 토사를 저장하는데, 이러한 미세토 탱크(700')에 저장된 미세 토사는 제2고도 선별 장치(800')의 스파이럴 비중선별기(820')로 제공된다.
제2고도 선별 장치(800')는, 제1고도 선별 장치(600') 및 미세토 탱크(700')에서 유입된 토사에서 제2하이드로 사이클론(810')에 의해 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토(S2)를 생성하고 제2기준 입도보다 작은 토사는 밸런스 탱크(900')로 제공한다.
이러한 제2고도 선별 장치(800')는, 습식으로 입도 분리를 수행하여 제2기준 입도보다 작은 입자를 밸런스 탱크(900')로 배출하고 제2기준 입도보다 큰 입자를 스파이럴 비중선별기(820')로 배출하는 제2하이드로 사이클론(810')과, 제2하이드로 사이클론(810')에서 배출된 제2기준 입도 보다 큰 입자들을 비중 선별하기 위한 스파이럴 비중선별기(820')와, 스파이럴 비중선별기(820')에 의해 분리 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 제2처리토(S2)를 생성하며 탈수된 수분은 미세토 탱크(700')로 제공하는 탈수 스크린(830')을 포함하여 구성된다.
즉, 제2고도 선별 장치(800')는, 제2하이드로 사이클론(620')을 통과한 제2기준 입도보다 큰 입자들을 스파이럴 비중선별기(820')의 비중 선별에 의해 비중이 큰 입자는 제2처리토(S2)를 생성하고 비중이 작은 입자는 수처리 장치(20')의 슬러지 농축조(21)로 제공한다.
수처리 장치(20')는, 제2고도 선별 장치(800')의 스파이럴 비중선별기(820')에 의해 선별된 비중이 작은 입자 및 밸런스 탱크(900')에 저장된 미세 토사를 이송하여 처리하기 위한 장치로, 이러한 수처리 장치(20')는, 상기 제2고도 선별 장치 및 밸런스 탱크(800', 900')에서 이송된 슬러지를 저장하는 다수의 슬러지 농축조(21');와, 상기 슬러지 농축조(21')에서 펌프(P)의 작동에 의해 이송되어지는 슬러지를 압착 탈수하여 케이크(CAKE)로 만드는 필터 프레스(24');를 포함하여 구성된다.
즉, 복합오염 토양의 정화과정에서 발생한 슬러지를 수용하는 슬러지 농축조(21')에 수용된 슬러지는 펌프(P)의 작동에 의해 필터 프레스(24') 측으로 이송되면 필터 프레스(24')로 인입되는 슬러지가 압착 탈수되며, 탈수된 물은 물 저장 유닛(30)으로 배출된다.
다음, 표 1 및 2와 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 유류 및 중금속 세척장치의 작용에 대하여 설명한다.
표 1 실험조건
세척제 선정 크기 온도
SDS+EDTA 2mm 이하 70~90도
표 2 실험방법
제거 기작 실험방법 비고
물리적 화학적 열적
1 X X X 마찰 파쇄 없음, 물 사용, 열수(HOT WATER) 없음
2 O X X 마찰 파쇄 있음, 물 사용, 열수 없음 입도 변화 평가
3 X O X 마찰 파쇄 없음, 물 사용, 열수 없음
4 X X O 마찰 파쇄 없음, 세척제 사용, 열수 있음
5 O O X 마찰 파쇄 있음, 물 사용, 열수 없음 입도 변화 평가
6 O X O 마찰 파쇄 있음, 세척제 사용, 열수 있음 입도 변화 평가
7 X O O 마찰 파쇄 없음, 세척제 사용, 열수 있음
8 O O O 마찰 파쇄 있음, 세척제 사용, 열수 있음 입도 변화 평가
도 9에 도시된 바와 같이, 초기농도 Pb 150.21[mg/kg], Zn 51.17[mg/kg], TPH 421.12[mg/kg]인 초기 오염토의 농도는 물만 이용한 실험 1에서는 Pb 167.11[mg/kg], Zn 49.52[mg/kg], TPH 401.05[mg/kg]의 실험결과를 나타내었으며, 물과 마찰 파쇄를 이용한 실험 2에서는 Pb 92.4[mg/kg], Zn 37.72[mg/kg], TPH 90.2[mg/kg]의 실험결과를 나타내었으며, 실험 3에서는 Pb 135.57[mg/kg], Zn 50.25[mg/kg], TPH 110.5[mg/kg]의 실험결과를 나타내었으며, 실험 4에서는 Pb 159.2[mg/kg], Zn 51.11[mg/kg], TPH 128.2[mg/kg]의 실험결과를 나타내었으며, 실험 8에서는 Pb 25.35[mg/kg], Zn 12.28[mg/kg], TPH 11.12[mg/kg]의 실험결과를 나타내었다.
상기 [표 1] 및 [표 2]와 도 9에 나타난 바와 같이, 마찰 분쇄 유닛의 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄를 기초로 하여, 고온 고압 스팀의 열적 효과와, 유류 또는 중금속 제거용 세척제의 화학적 탈착 효과가 복합적으로 적용되었을 경우 탁월한 Pb, Zn, TPH 오염물의 제거 효율을 얻음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합오염 토양의 정화 시스템은 마찰 분쇄 유닛의 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄를 기초로 하여, 고온 고압 스팀의 열적 효과와, 유류 또는 중금속 제거용 세척제의 화학적 탈착 효과가 복합적으로 작용하도록 하여 유류뿐만 아니라 중금속을 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명은 마찰 분쇄 유닛의 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄를 기초로 하여, 고온 고압 스팀의 열적 효과와, 유류 또는 중금속 제거용 세척제의 화학적 탈착 효과가 복합적으로 작용하도록 하여 유류와 중금속을 환경 친화적인 공정을 통해 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류와 중금속 동시 탈리 장치 및 이를 포함하는 복합오염 토양의 정화 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Claims (19)

  1. 유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크;와,
    상기 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터;와,
    상기 복합오염 토양 입자 사이의 충돌과 마찰 유도를 통한 물리적 처리를 수행하되 상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제 및 상기 히터에서 제공된 스팀과 열수를 이용하면서 열적 처리 및 화학적 처리를 기반으로 한 마찰 분쇄 유닛;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마찰 분쇄 유닛은,
    외관을 형성하되 상측에 상기 히터에서 제공된 스팀이 유입되는 스팀 유입구가 형성된 본체;와,
    상기 본체의 내부에 형성되어 상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제가 수용되되 상기 오염토양과 세척제를 포함한 액상의 고액비는 1:1의 비율로 투입되는 세척제 수용부;와,
    상기 본체의 세척제 수용부에 길이방향으로 배치되어 오염토양의 마찰 세정을 수행하는 임펠러를 가지는 구동축;과,
    상기 구동축에 회전력을 제공하기 위하여 상기 본체의 상측에 배치되는 구동모터;와,
    상기 본체의 바닥에 형성되어 상기 히터에서 제공된 열수가 수용되는 열수 저장부;와,
    상기 임펠러에 인접하도록 상기 세척제 수용부의 내벽 사방에 설치되어 상기 오염토양의 마찰 세정을 수행하는 저항판;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임펠러는,
    고속 회전에 의해 오염토양 입자에 대해 마멸(attrition) 공정과 파괴(breaking) 공정을 동시에 수행하며, 상기 오염토양 입자와의 충돌에 의한 마찰열을 통하여 온도 상승을 유도하여 유류 오염물질의 유동성을 상승시키는 것을 특징으로 하는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마찰 분쇄 유닛은,
    어트리션 스크러버(Attrition Scrubber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케미컬 탱크는,
    상기 토양입자 계면의 활성을 높이는 계면활성제가 수용된 제1케미컬 탱크;와,
    상기 토양입자와 결합한 중금속 양이온을 용출시켜 착화합물을 만들어 토양입자와 중금속이 재결합되지 않도록 하는 킬레이트제가 수용된 제2케미컬 탱크;와,
    상기 토양입자 결합하고 있거나 탈리된 오염물질을 산화시켜 분해하는 산화제가 수용된 제3케미컬 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 변형 파쇄를 이용한 복합오염 토양의 유류 및 중금속 동시 탈리 장치.
  6. 유류와 중금속으로 복합오염된 토양에 대하여 마찰 분쇄에 기초한 물리적 처리와 세척제에 기초한 화학적 처리 및 열에너지 투입에 기초한 열적 처리를 융합 수행하여 산세척 공정이 생략된 상태로 토양에서 유류와 중금속을 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 세척 장치.
  7. 오염토양을 정량적으로 공급하기 위한 피딩장치;와,
    상기 피딩장치에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸 및 파괴하여 상기 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치;와,
    상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별한 다음 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토를 생성하는 진동 스크린;과,
    상기 진동 스크린에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는 오일 스키머;와,
    상기 오일 스키머에서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 장치;와,
    상기 제1고도 선별 장치에서 유입된 제1기준 입도 이상의 토사를 저장하기 위한 미세토 탱크;와,
    상기 미세토 탱크에서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토와 중량토를 생성하기 위한 제2고도 선별 장치;와,
    상기 제1고도 선별 장치에서 분리된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 상기 제2고도 선별 장치에서 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 장치;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치는,
    유류와 중금속으로 복합오염된 토양의 화학적 처리를 위하여 세척제를 제공하는 케미컬 탱크;와,
    상기 복합오염 토양의 열적 처리를 위하여 스팀과 열수를 동시에 제공하는 히터;와,
    상기 케미컬 탱크에서 제공된 세척제 및 상기 히터에서 제공된 스팀과 열수를 이용하여 상기 복합오염 토양의 물리적 처리를 위하여 마찰 세정하는 마찰 분쇄 유닛;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1고도 선별 장치는,
    습식으로 입도 분리를 수행하여 제1기준 입도보다 작은 입자를 제1A배출구로 배출하고 제1기준 입도보다 큰 입자를 제1B배출구로 배출하는 제1하이드로 사이클론;과,
    상기 제1하이드로 사이클론의 제1B배출구에서 배출된 제1기준 입도 보다 큰 입자에서 미세 중금속을 자력 선별하기 위한 마그네틱 필터;와,
    상기 마그네틱 필터에 의해 분리 선별된 제1기준 입도 보다 큰 입자에서 수분을 탈수하여 제2자성토를 생성하며 탈수된 수분은 상기 오일 스키머로 제공하는 제1탈수 스크린;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2고도 선별 장치는,
    습식으로 입도 분리를 수행하여 제2기준 입도보다 작은 입자를 제2A배출구로 배출하고 제2기준 입도보다 큰 입자를 제2B배출구로 배출하는 제2하이드로 사이클론;과,
    상기 제2하이드로 사이클론의 제2B배출구에서 배출된 제2기준 입도 보다 큰 입자에서 중금속과 미세 입자를 각각 비중 선별하기 위한 스파이럴 비중선별기;와,
    상기 스파이럴 비중선별기에 의해 분리 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 제2처리토를 생성하며 탈수된 수분은 상기 미세토 탱크로 제공하는 제2탈수 스크린;과,
    상기 스파이럴 비중선별기에 의해 분리 선별된 입자에서 수분을 탈수하여 중량토를 생성하며 탈수된 수분은 상기 미세토 탱크로 제공하는 제3탈수 스크린;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복합오염 토양의 정화 시스템은,
    밸런스 탱크를 더 포함하며,
    상기 밸런스 탱크는,
    상기 수처리 장치에서 정화된 물 또는 새로 주입된 물을 저장하여 상기 오일 스키머에 제공함과 동시에 상기 제1하이드로 사이클론의 제1A배출구에서 배출된 기준 입도보다 작은 입자를 제공받게 되는 제1밸런스 탱크;와,
    상기 수처리 장치에서 정화된 물 또는 새로 주입된 물을 저장하여 상기 미세토 탱크에 제공함과 동시에 상기 제2하이드로 사이클론의 제2A배출구에서 배출된 기준 입도보다 작은 입자를 제공받게 되는 제2밸런스 탱크;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수처리 장치는,
    상기 제1 및 제2밸런스 탱크에서 응집 농축된 슬러지를 이송 저장하는 슬러지 농축조;와,
    고체 또는 액체 상태의 폴리머가 저장된 폴리머 탱크;와,
    상기 폴리머 탱크로부터 공급되는 폴리머를 물과 혼합 교반시켜 상기 슬러지 농축조로 제공하는 믹싱 탱크;와,
    상기 믹싱 탱크에 의해 상기 슬러지 농축조에서 처리된 슬러지를 탈수하여 케이크로 만드는 필터 프레스;와,
    상기 필터 프레스에 충진된 슬러지를 공기압에 의해 압착시키는 에어 탱크;와,
    공기를 압축하여 상기 에어 탱크에 저장하기 위한 에어 컴프레셔;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1하이드로 사이클론은, 속이 빈 원추형의 제1테이퍼부와 제1노즐부로 구성되고, 원통형의 접선방향에서 진입하는 제1투입구와, 상기 제1테이퍼부의 입구 측에 연결되는 제1A배출구와, 상기 제1노즐부에 연결되는 제1B배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 마찰 분쇄 유닛의 외부에는 설치되는 항온 수욕조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치는,
    상기 피딩장치에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하는 고온 고압 스팀 반응조를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  16. 오염토양을 정량적으로 공급하는 피딩장치;와,
    상기 피딩장치에서 공급되는 오염토양의 예비적 파쇄 및 온도 상승을 유도하는 고온 고압 스팀 반응조를 구비하되, 상기 고온 고압 스팀 반응조를 통과한 오염토양을 미세한 슬러리로 파괴하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 탈리 장치;와,
    상기 유류 및 중금속 동시 탈리 장치에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별한 다음 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토를 생성하는 진동 스크린;과,
    상기 진동 스크린에서 유입된 토양 슬러리의 상등수에 포함된 유류 성분을 제거하는 오일 스키머;와,
    상기 오일 스키머에서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 장치;와,
    상기 제1고도 선별 장치에서 유입된 제1기준 입도 이상의 토사를 저장하기 위한 미세토 탱크;와,
    상기 제1고도 선별 장치에서 유입된 토사 및 상기 미세토 탱크에서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별하여 제2처리토를 생성하기 위한 제2고도 선별 장치;와,
    상기 제2고도 선별 장치에서 분리된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  17. 오염토양을 정량적으로 공급하기 위한 피딩장치;와,
    상기 피딩장치에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸 및 파괴하여 상기 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 세척되도록 열 변형 파쇄를 이용한 유류 및 중금속 동시 세척 장치;와,
    상기 유류 및 중금속 동시 세척 장치에서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별하는 진동 스크린;과,
    상기 진동 스크린에 의해 걸러진 일정 입경 크기 이상의 입자를 자력 선별하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 드럼 타입의 자력 선별기;와,
    상기 진동 스크린에서 유입된 토양 슬러리의 유류 성분을 제거하는 오일 스키머;와,
    상기 오일 스키머에서 유입된 토양 슬러리에서 입자 무게 또는 비중 및 자력성에 따라서 분리 선별하여 제2자성토와 제2처리토 및 중량토로 고도 선별하는 고도 선별 장치;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 시스템.
  18. 오염토양을 공급하기 위한 피딩단계;와,
    상기 피딩단계에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸(attrition) 및 파괴(breaking)하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄와 유류 또는 중금속 제거용 세척제를 이용한 화학적 처리법과 고온 고압 스팀 및 열수를 이용한 열적 처리법을 융합하여 처리하는 유류 및 중금속 동시 탈리 단계;와,
    상기 유류 및 중금속 동시 탈리 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리를 일정 입경으로 선별하는 스크린 단계;와,
    상기 스크린 단계에서 걸러진 일정 크기 이상의 토양 입자들을 자력 선별기를 이용하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 단계;와,
    상기 스크린 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에 포함된 유류 성분을 오일 스키머를 이용하는 제거하는 오일 제거 단계;와,
    상기 오일 제거 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에서 제1기준 입도보다 큰 토사를 제1고도 선별 장치를 이용하여 제2자성토를 생성하는 제1고도 선별 단계;와,
    상기 제1고도 선별 단계를 거쳐서 유입된 토사에서 제2기준 입도보다 큰 토사를 제2고도 선별 장치를 이용하여 제2처리토와 중량토를 생성하는 제2고도 선별 단계;와,
    상기 제1고도 선별 단계에서 분리 선별된 제1기준 입도보다 작은 입도를 가진 토사 및 상기 제2고도 선별 단계에서 분리 선별된 제2기준 입도보다 작은 입자를 가진 토사를 이송 저장하여 처리하기 위한 수처리 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 방법.
  19. 오염토양을 공급하기 위한 피딩단계;와,
    상기 피딩단계에서 공급된 오염토양을 미세한 슬러리로 마멸(attrition) 및 파괴(breaking)하여 오염토양 중에서 유류와 중금속이 동시에 탈리되도록 물리적 마찰에 따른 마찰 파쇄와 유류 또는 중금속 제거용 세척제를 이용한 화학적 처리법과 고온 고압 스팀 및 열수를 이용한 열적 처리법을 융합하여 처리하는 유류 및 중금속 세척 단계;와,
    상기 유류 및 중금속 동시 세척 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리를 진동 스크린을 이용하여 일정 입경으로 선별하는 스크린 단계;와,
    상기 스크린 단계에 의해 걸러진 일정 입경 크기 이상의 입자를 드럼 타입의 자력 선별기를 통하여 자력 선별하여 제1처리토와 제1자성토로 분리 선별하는 단계;와,
    상기 스크린 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리의 유류 성분을 제거하는 오일 제거 단계;와,
    상기 오일 제거 단계를 거쳐서 유입된 토양 슬러리에서 입자 무게 또는 비중 및 자력성에 따라서 분리 선별하여 제2자성토와 제2처리토 및 중량토로 고도 선별하는 고도 선별단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 복합오염 토양의 정화 방법.
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