KR20220122819A - 방사성 오염토 제염방법 및 제염시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력발전소의 가동 및 사고로 인하여 환경으로 방출된 방사성 물질로 오염된 오염토의 제염방법 및 제염시스템에 관한 것으로, 오염토를 방사성 물질이 주로 결합되는 미세토와 그 이상 입도의 오염토로 분리하여 처리함으로써 방사성 폐기물을 최소화할 수 있고, 제염공정 및 제염시스템이 간소화되어 오염현장에서 연속적으로 신속하고 효율적으로 제염작업을 할 수 있으며, 산이나 알칼리제재를 사용하지 아니하여 2차적인 수처리가 필요하지 않을 뿐만 아니라 세척폐수의 수질이 높아 재활용이 가능한 효과가 있다.

Description

방사성 오염토 제염방법 및 제염시스템{Method and System for Decontamination of Contaminated Soil}

본 발명은 원자력발전소의 가동 및 사고로 인하여 환경으로 방출된 방사성 물질로 오염된 오염토의 제염방법 및 제염시스템에 관한 것으로, 오염토를 방사성 물질이 주로 결합되는 미세토와 그 이상 입도의 오염토로 분리하여 처리함으로써 방사성 폐기물을 최소화할 수 있고, 제염공정 및 제염시스템이 간소화되어 오염현장에서 연속적으로 신속하고 효율적으로 제염작업을 할 수 있으며, 산이나 알칼리제재를 사용하지 아니하여 2차적인 수처리가 필요하지 않을 뿐만 아니라 세척폐수의 수질이 높아 재활용이 가능한 방사성 오염토 제염방법 및 제염시스템에 관한 것이다.

2011년 3월 11일의 자연재해로 인한 일본 후쿠시마 제1원자력발전소의 사고로 환경으로 방출된 방사성 물질로 인하여 일본 동북부의 표층 및 해양은 물론 인접국가에까지 직간접적으로 영향이 미치고 있으며, 이렇게 광범위하게 오염된 오염토, 산림, 도로, 하천 등의 복구를 위한 다양한 제염기술의 개발과 오염물질의 제거를 위한 제염활동이 지속되고 있다.

한편, 국내 원자력발전소의 경우에는 고리1호기를 필두로 2030년까지 수명을 다하는 원자력발전소가 순차적으로 해체될 예정이다. 원자력발전소 해체 후 최종적으로 부지복원 작업이 이루어지며, 이때 발생되는 오염토의 발생을 줄이기 위하여 오염토에 대한 제염을 하게 된다. 현재 국가 주도로 해체에 필요한 다양한 해체 및 제염기술의 개발이 추진되고 있다.

원자력발전소에서는 가동 중에도 미량의 기체상 방사성 물질이 환경으로 방출되므로 주변 토양 및 산림의 오염 가능성이 높으며 일본처럼 예상치 못한 사고 발생시에는 주변 환경이 보다 심각하게 오염될 수 있다. 국내에는 10만 드럼의 중저준위 폐기물을 처리할 수 있는 사일로형 처분장이 있으며, 약 35만 드럼 처분 용량의 매립처분장이 추가로 건설될 예정이다. 200L 한 드럼당 처분비는 1,500만원 정도로 비싸기 때문에 처분비용 절감 차원에서도 오염토양 및 콘크리트를 포함한 다양한 폐기물에 대한 제염 및 감용 기술이 개발되고 있다.

이러한 방사성 물질에 의한 환경오염은 비계획적인 누출에 의하여 발생하며 환경으로 유출된 방사능 물질의 상당량이 토양 내의 수분에 의해 이온화돠어 지표면 또는 토양의 하부로 확산되면서 발생하며, 토양, 나무, 건물, 건축물, 해양 및 호수의 물 등 넓은 범위에 걸쳐 오염될 수 있다. 특히 대기 중으로 방출된 이온상의 세슘(Cs+)은 빗물이나 눈과 만나 수중으로 이행하며 강우에 의해 원자력발전소 주변의 토양과 지하수에 침투해 들어가 주변 환경을 오염시킨다.

방사성 오염토에는 다양한 핵종들이 존재하나 토양과 흡착성이 좋은 세슘(Cs)은 쉽게 제거되지 않고 토양 내 점토광물에 강하게 흡착되어 오랜 시간동안 머물러 있기 때문에 토양 제염시에는 세정과 체 분리를 통해 오염된 점토광물만을 분리하여 처리한다. 일반적으로 세슘(Cs)은 토양의 깊이 5cm(토성에 따라 10cm) 정도까지 이동하여 토양 내의 점토광물에 흡착되며, 특히 미세 점토광물에 흡착된 방사성 세슘(Cs)은 일반적인 토양정화방법으로는 제거하기가 어렵다. 또한 장반감기인 방사성 스트론튬(Sr)과 방사성 코발트(Co)는 토양 내에서의 흡ㅇ탈착 양상이 다르지만, 일반 중금속과 같이 미세토에 흡착되어 있는 패턴은 유사하다.

오염토를 정화하는 일반적인 방법으로는 고형화/안정화, 매립, 토양객토, 식물정화, 토양세척 등의 다양한 방법이 있으며, 이 중 토양세척법이 가장 경제적이고 기술적으로 안정된 방법으로 알려져 있다. 토양세척(Soil Washing)은 물이나 세척제 등을 이용하여 토양입자에 결합되어 있는 오염물질의 표면장력을 약화시키거나, 중금속의 용해도를 증가시켜 용출시킴으로서 토양입자로부터 오염물질을 분리시킨다.

특히, 후쿠시마 원전사고로 세슘(Cs) 오염토의 제염처리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 기존 습식세척법을 대체하는 방법으로 오염토에서 세슘(Cs)을 추출하여 감청이나 Zeolite로 흡착하여 분리하는 방법, 자성물질을 결합시킨 흡착제를 이용하여 세슘(Cs)을 제거하는 방법 등이 제안되고 있다. 이런 방법들은 후단처리 과정이 필요하며 이로 인하여 2차적인 폐기물이 발생한다. 토양의 자성물질을 초전도기술로 분리하는 방법도 제안되고 있지만, 이 방법은 대용량을 대상으로 할 때에는 흡착량이 작아 적용하기 어렵다.

10-1652811호 특허(방사성 오염 토양 제염 시스템)기술은, 방사성 오염토를 제염하는 단계로 메시(Mesh) 및 에어 블로워를 통해 토양 및 유기물을 분리하고 메시를 통과한 토양에 고압의 물을 분사하여 입도를 분류한 다음 하이드로사이클론을 적용하여 재분류하여 입도가 작은 것으로 분류된 토양은 응집 침전시키고 침전물은 탈수하여 폐기물로 처리하고 탈수여액은 세척수로 재사용하거나 여과공정을 거쳐 환경으로 방출시키는 것과, 오염물질을 박리시키기 위하여 부채꼴형태의 볼조인트 노즐을 이용하여 물리적으로 방사성 핵종이 포함된 미세토를 원토양으로부터 박리하고 이렇게 분리된 미세토에 침전에 특화된 응집제를 사용하는 것에 차별성이 있다.

10-1612403호 특허(방사성 세슘 흡착용 프러시안 블루 담지 나노섬유 복합체, 이를 이용한 필터 여재 및 방사성세슘의 제염방법)기술은 프러시안 블루 및 프러시안 블루형 금속착체를 담지한 나노섬유 복합체를 이용하여 방사성 폐액이나 수중의 세슘(Cs)을 흡착 제거하나, 코발트(Co)나 스트론튬(Sr) 등의 핵종제거에 있어서는 그 효율이 검증되지 않아 추가적이 검증이 필요하다.

일본 제6516317호 특허(방사성 세슘으로 으로 오염된 토양의 제염방법 및 제염장치)기술은 방사성 물질로 오염된 오염토를 반응조에서 물과 인산염으로 구성된 처리액을 이용하여 pH 4 이하의 조건에서 교반하고 80-100℃에서 1-5시간 정도 처리하여 방사성 물질을 토양에서 처리액으로 분리한다. 분리된 처리액은 추가적으로 프러시안블루 등의 흡착제와 반응시켜 방사성 오염물질을 제거하는 것으로, 비교적 저가로 간편하게 운영할 수 있지만 산 처리로 인한 폐액이 발생하며 소규모 용량의 제염처리에 적합한 기술이다.

10-1375482호 특허(단계별 연속식 고도선별과 오염부하별 차등식 중금속 제거공정을 결합한 고농도 오염토양 정화시스템 및 정화방법)기술은 고농도의 중금속 오염 토양을 정화하기 위한 연속식 제거공정에 관한 시스템 및 방법으로, 전처리부에서 특정농도 이상인 오염토를 물과 혼합하여 분상화시킨 후, 이물질을 제거한 후 일정 입경 이상을 정화토로 분리하고 일정 입경 미만의 오염토를 선별한 다음, 정화장치를 통해 입경별로 세척수로 세척한 후 정화토와 세척수를 필터를 통해 분리하고 세척수는 중화조에서 중화한 후 배출하는 것과 산과 알칼리 등을 첨가하는 점에 있어 특징이 있다. 이 기술은 주로 중금속제거에 최적화되어 있고 화학적 거동이 방사성 물질과 유사하다 할 수 있지만 방사성 오염물질의 제거 효율성이 검토되지 않았다.

10-1068523호 특허(방사성 폐액으로부터 코발트 및 세슘을 제거하는 방법)기술은 단계적인 급속교반과정을 통하여 오염폐액으로부터 코발트(Co)와 세슘(Cs)을 제거하는 공정으로, 방사성 폐액에 비방사성 코발트염을 첨가한 후 급속으로 교반시키고, 그 후에 포타슘페로시아나이드를 첨가하고 급속 교반하는 단계, 알카리용액을 첨가한 후 pH 8.5 ~ 10.5 에서 순차적으로 급속, 완속 및 정치단계를 거쳐 핵종성분인 코발트(Co)와 세슘(Cs)을 높은 효율로 제거하는 기술로 방사성 폐액에서 방사성 핵종을 제거하는 공정에 집중되어 있고, 오염토의 제거를 위하여서는 추가적인 공정을 통해 방사성 핵종을 토양에서 폐액으로 옮기는 과정이 필요하다.

위와 같은 종래의 오염토 제염방법 및 장치는 방사성 폐기물의 감량 효과가 크지 않고, 토양세척, 화학세정, 수처리공정 등 공정 및 설비가 복잡하여 시설투자비가 많이 소요되며, 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라, 오염현장에서 신속히 제염작업을 할 수가 없고, 산이나 알칼리제재의 사용으로 폐액이 증가되고 2차적인 수처리가 필요하게 되는 단점이 있다.

KR 10-1652811 B KR 10-1612403 B JP, P-6516317, B KR 10-1375482 B KR 10-1068523 B

위와 같은 종래의 기술의 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 방사성 폐기물을 최소화할 수 있고, 제염공정 및 제염시스템이 간소화되어 오염현장에서 연속적으로 신속하고 효율적으로 제염작업을 할 수 있으며, 폐액이 증가되지 아니하고 2차적인 수처리가 필요하지 않는 방사성 오염토 제염방법 및 제염시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 방사성 오염토 제염방법은, 제염시스템에 오염토를 투입하는 오염토투입공정, 상기 제염시스템에 투입된 오염토를 고압세척으로 입단구조를 파쇄하고 굵은 자갈 및 협잡물을 분리하는 고압세척공정, 상기 고압세척공정을 거친 오염토를 고압세척과 진동탈수스크린으로 입도별로 분획하는 입도별분획공정, 상기 입도별분획공정을 거친 혼탁액을 그 입경에 따라 미세토 혼탁액과 극미세토 혼탁액으로 분획하는 하이드로사이클론공정, 상기 하이드로사이클론공정을 거친 혼탁액을 응집침전시켜 고액분리하고 혼탁액 중의 방사성 물질을 제거하는 응집침전공정, 상기 응집침전공정에서의 고액분리로 침전된 슬러지로부터 수분을 제거하는 미세토탈수공정 및 상기 미세토탈수공정을 통해 탈수된 탈수슬러지를 건조시키고 차폐 격리하여 고정화시키는 건조고화공정을 포함한다.

한편, 본 발명의 방사성 오염토 제염시스템은, 오염토를 세척하고 입경 25mm 이상의 자갈류 및 협잡물을 분리시키는 드럼스크린(Drum Screen)선별기, 상기 드럼스크린선별기의 입구 상방에 설치되는 제1고압세척장치, 상기 드럼스크린선별기의 아래에 설치되어 입경 5mm 이상의 세척토를 분리시키는 제1진동탈수스크린, 상기 제1진동탈수스크린 위에 설치되는 제2고압세척장치, 상기 제1진동탈수스크린의 아래에 설치되어 입경 2mm 이상의 세척토를 분리시키는 제2진동탈수스크린, 상기 제2진동탈수스크린 위에 설치되는 제3고압세척장치, 상기 제2진동탈수스크린의 아래에 설치되어 상기 제2진동탈수스크린을 통과한 혼탁액을 저장하는 제1저류조, 상기 제1저류조에 배관으로 연결되어 상기 혼탁액을 그 입경에 따라 상부와 하부로 분리시키는 제1하이드로사이클론, 상기 제1하이드로사이클론 아래에 설치되어 상기 제1하이드로사이클론의 하부로 배출되는 혼탁액 중 입경 0.2mm 이상의 세척토를 분리시키는 제3진동탈수스크린, 상기 제3진동탈수스크린 위에 설치되는 제4고압세척장치, 상기 제3진동탈수스크린의 아래에 설치되어 상기 제3진동탈수스크린을 통과한 혼탁액을 저장하는 제2저류조, 상기 제2저류조에 배관으로 연결되어 상기 제2저류조의 혼탁액을 그 입경에 따라 상부와 하부로 분리시키는 제2하이드로사이클론, 상기 제1하이드로사이클론 및 제2하이드로사이클론의 상부와 배관으로 연결되어 상기 제1하이드로사이클론 및 제2하이드로사이클론의 상부로 배출되는 혼탁액을 보관하는 유량조정조, 상기 제2하이드로사이클론에 배관으로 연결되어 상기 제2하이드로사이클론의 하부로 배출되는 혼탁액을 보관하는 언더플로우 저류조, 상기 유량조정조와 배관으로 연결되어 상기 유량조정조에서 월류되는 혼탁액을 보관하는 오버플로우 저류조, 상기 언더플로우 저류조와 배관으로 연결되고 상기 언더플로우 저류조에 저장 중인 혼탁액을 이송받아 응집침전시키는 미세토 응집침전조, 상기 오버플로우 저류조와 배관으로 연결되고 상기 오버플로우 저류조에 저장 중인 혼탁액을 이송받아 응집침전시키는 극미세토 응집침전조, 상기 미세토 응집침전조 및 극미세토 응집침전조와 배관으로 연결되고 상기 미세토 응집침전조 및 극미세토 응집침전조에서 침전된 슬러지로부터 수분을 제거하는 탈수기 및 상기 탈수기로 수분을 제거한 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조장치를 포함한다.

본 발명은 오염토를 방사성 물질이 주로 결합되는 미세토와 그 이상 입도의 오염토로 분리하여 처리함으로써 방사성 폐기물을 최소화할 수 있으며, 제염공정 및 제염시스템이 간소화되어 오염현장에서 연속적으로 신속하고 효율적으로 제염작업을 할 수 있고, 처리한 청정토사는 곧바로 현장 되메우기를 하거나 다른 용도로 재활용할 수 있는 효과가 있다. 또, 본 발명은 산이나 알칼리제재를 사용하지 아니하여 폐액이 증가되지 아니하고 2차적인 수처리가 필요하지 않을 뿐만 아니라 세척폐수의 수질이 높아 재활용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에서 오염토는 특정 오염토에 한정되지 아니하며, 방사성 물질 역시 특정 핵종에 한정되지 않고 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 코발트(Co), 우라늄(U) 등 다양한 방사성 물질을 그 대상으로 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 방사성 오염토 제염방법의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 방사성 오염토 제염방법의 상세도이다. 도 3은 본 발명의 방사성 오염토 제염시스템의 개략도이다. 도 4는 본 발명의 드럼스크린선별기의 상세도이다. 도 5는 본 발명의 하이드로사이클론의 작용 설명도이다. 도 6은 본 발명의 진동탈수스크린의 예시도이다. 도 7은 본 발명의 하이드로사이클론공정 후의 오버플로우 입경 특성 그래프이다. 도 8은 본 발명의 하이드로사이클론공정 후의 언더플로우 입경 특성 그래프이다. 도 9는 본 발명 실시예에서의 응집침전공정 전과 후의 각 응집제별 탁도 그래프이다 도 10는 본 발명 실시예에서의 응집침전공정 후의 응집제별 상등수의 코발트 농도 그래프이다. 도 11은 본 발명 실시예에서의 세척수의 탁도와 코발트의 농도와의 상관관계 그래프이다. 도 12은 본 발명 실시예에서의 응집침전공정 전과 후의 방사성 세슘의 농도 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 토대로 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 방사성 오염토 제염방법은, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 제염시스템에 오염토를 투입하는 오염토투입공정(S10), 상기 제염시스템에 투입된 오염토를 고압세척으로 입단구조를 파쇄하고 굵은 자갈 및 협잡물을 분리하는 고압세척공정(S20), 상기 고압세척공정(S20)을 거친 오염토를 고압세척과 진동탈수스크린으로 입도별로 분획하는 입도별분획공정(S30), 상기 입도별분획공정(S30)을 거친 혼탁액을 그 입경에 따라 미세토 혼탁액과 극미세토 혼탁액으로 분획하는 하이드로사이클론공정(S40), 상기 하이드로사이클론공정(S40)을 거친 혼탁액을 응집침전시켜 고액분리하고 혼탁액 중의 방사성 물질을 제거하는 응집침전공정(S50), 상기 응집침전공정(S50)에서의 고액분리로 침전된 슬러지로부터 수분을 제거하는 미세토탈수공정(S60) 및 상기 미세토탈수공정(S60)을 통해 탈수된 탈수슬러지를 건조시키고 차폐 격리하여 고정화시키는 건조고화공정(S70)을 포함한다.

한편, 본 발명의 방사성 오염토 제염시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 오염토를 세척하고 입경 25mm 이상의 자갈류 및 협잡물을 분리시키는 드럼스크린선별기(204), 상기 드럼스크린선별기(204)의 입구 상방에 설치되는 제1고압세척장치(201), 상기 드럼스크린선별기(204)의 아래에 설치되어 입경 5mm 이상의 세척토를 분리시키는 제1진동탈수스크린(205), 상기 제1진동탈수스크린(205) 위에 설치되는 제2고압세척장치(202), 상기 제1진동탈수스크린(205)의 아래에 설치되어 입경 2mm 이상의 세척토를 분리시키는 제2진동탈수스크린(206), 상기 제2진동탈수스크린(206) 위에 설치되는 제3고압세척장치(203), 상기 제2진동탈수스크린(206)의 아래에 설치되어 상기 제2진동탈수스크린(206)을 통과한 혼탁액을 저장하는 제1저류조(210), 상기 제1저류조(210)에 배관으로 연결되어 상기 혼탁액을 그 입경에 따라 상부와 하부로 분리시키는 제1하이드로사이클론(301), 상기 제1하이드로사이클론(301) 아래에 설치되어 상기 제1하이드로사이클론(301)의 하부로 배출되는 혼탁액 중 입경 0.2mm 이상의 세척토를 분리시키는 제3진동탈수스크린(304), 상기 제3진동탈수스크린(304) 위에 설치되는 제4고압세척장치(303), 상기 제3진동탈수스크린(304)의 아래에 설치되어 상기 제3진동탈수스크린(304)을 통과한 혼탁액을 저장하는 제2저류조(307), 상기 제2저류조(307)에 배관으로 연결되어 상기 제2저류조(307)의 혼탁액을 그 입경에 따라 상부와 하부로 분리시키는 제2하이드로사이클론(302), 상기 제1하이드로사이클론(301) 및 제2하이드로사이클론(302)의 상부와 배관으로 연결되어 상기 제1하이드로사이클론(301) 및 제2하이드로사이클론(302)의 상부로 배출되는 혼탁액을 보관하는 유량조정조(308), 상기 제2하이드로사이클론(302)에 배관으로 연결되어 상기 제2하이드로사이클론(302)의 하부로 배출되는 혼탁액을 보관하는 언더플로우 저류조(309), 상기 유량조정조(308)와 배관으로 연결되어 상기 유량조정조(308)에서 월류되는 혼탁액을 보관하는 오버플로우 저류조(310), 상기 언더플로우 저류조(309)와 배관으로 연결되고 상기 언더플로우 저류조(309)에 저장 중인 혼탁액을 이송받아 응집침전시키는 미세토 응집침전조(404), 상기 오버플로우 저류조(310)와 배관으로 연결되고 상기 오버플로우 저류조(310)에 저장 중인 혼탁액을 이송받아 응집침전시키는 극미세토 응집침전조(407), 상기 미세토 응집침전조(404) 및 극미세토 응집침전조(407)와 배관으로 연결되고 상기 미세토 응집침전조(404) 및 극미세토 응집침전조(407)에서 침전된 슬러지로부터 수분을 제거하는 탈수기(501) 및 상기 탈수기(501)로 수분을 제거한 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조장치(702)를 포함한다.

또한, 본 발명의 방사성 오염토 제염시스템에는, 오염토양 세척수의 보관을 위한 세척수탱크(101), 오염토양을 보관하기 위한 호퍼(105), 상기 호퍼(105)에서 상기 드럼스크린선별기(204)로 오염토를 운송하는 경사형 컨베이어벨트(110), 상기 제1진동탈수스크린(205)의 배출구에 연결되어 제1세척토를 배출시키는 제1배출컨베이어벨트(208), 상기 제2진동탈수스크린(206)의 배출구에 연결되어 제2세척토를 배출시키는 제2배출컨베이어벨트(209), 상기 제3진동탈수스크린(304)의 배출구에 연결되어 제3세척토를 배출시키는 제3배출컨베이어벨트(305), 상기 미세토 응집침전조(404), 극미세토 응집침전조(407) 및 탈수기(501)와 배관으로 연결되어 침전혼탁액으로부터 분리되는 상등수 및 탈수여액을 보관하는 세척폐수탱크(601), 방사능측정기(703), 제타전위측정기(408), 압력 및 유량센서(103,104,602), 송수 및 분배 펌프(102,109,409,603) 등 필요한 장치나 기기가 추가될 수 있다.

본 발명의 오염토투입공정(S10)에서는 방사성 물질로 오염된 대략 5~10cm 표층에서 채취한 오염토의 방사능 수치를 방사능 측정기(703)로 측정하여 미리 설정한 기준과 비교하여 제염할 오염토의 양을 정하여 그만큼의 오염토를 채취하여 제염시스템에 투입한다. 채취한 오염토를 인력 또는 장비로 곧바로 제염시스템의 드럼스크린선별기(204)에 투입할 수도 있으나, 채취한 오염토를 톤백(Ton Bag)으로 호퍼(Hopper)(105)에 보관한 후 경사형 컨베이어벨트(110)로 드럼스크린선별기(204)에 투입하는 것이 바람직하다. 방사능 측정기(703)를 이용하여 초기 방사능 농도를 측정하거나 고순도게르마늄(HPGe) 반도체 검출기나 NaI 섬광계측기를 사용하여 호퍼(105)의 표면선량률로 시료의 방사능 농도를 환산하여 산출한다. 외부에서 측정시에는 표면선량률과 시료의 방사능 농도와의 상관계수를 사전에 정하여 선량률만으로도 추정할 수 있도록 수식화하는 것이 바람직하다.

본 발명의 고압세척공정(S20)에서는 상기 오염토투입공정(S10)에서 제염시스템의 드럼스크린선별기(204)에 투입시킨 오염토를 고압세척으로 입단구조를 파쇄하고 굵은 자갈 및 협잡물을 분리한다. 오염토가 드럼스크린선별기(204)에 투입되는 순간에 드럼스크린선별기(204)의 입구 상방에 설치되어 있는 제1고압세척장치(201)의 노즐에서 고압의 세척수가 분사되어 세척수와 오염토 간에 강한 충돌이 발생한다. 이러한 강력한 수류의 충격으로 오염토 중의 고형분(자갈, 모래, 실트질 토사, 미세토) 표면에 부착되어 있는 방사성 물질이 탈리된다. 이와 같이 서로 강하게 충돌한 세척수와 오염토는 합류되어 드럼스크린선별기(204) 내부로 진입되고 드럼스크린선별기(204)의 회전에 따라 세척수와 오염토의 충돌과 오염토의 세척이 계속된다.

이러한 고압세척공정(S20)에서 오염토와 세척수의 혼합물이 드럼스크린선별기(204) 내부로 진입된 후 드럼스크린선별기(204)의 회전에 따라 오염토와 세척수의 충돌로 오염토의 세척이 계속됨과 동시에 입경 25mm 이상의 자갈 및 협잡물은 제1배출구(2041)로 배출되어 분리되며, 이렇게 배출되는 자갈 및 협잡물은 방사성 물질이 대부분 탈리되어 재생골재로 사용이 가능하다. 한편, 눈목 25mm 스크린으로 구성되는 제2배출구(2042)를 통과한 입경 25mm 미만의 자갈, 토양 및 세척수는 드럼스크린선별기(204)의 하부에 설치되어 있는 눈목 5mm 제1진동탈수스크린(205) 위로 낙하된다.

나뭇가지나 협잡물, 큰 돌이나 자갈이 포함되어 있을 경우, 이를 건식으로 분리하기 위하여 보통 트롬멜(Trommel)선별기가 사용되고 있지만, 이는 상대적으로 큰 돌이나 덩어리들을 분획하는 데 효율적이고 입경 25mm 이상의 큰 돌이나 자갈 등에 부착되어 있는 미세토를 제거하는 데는 적합하지 아니하다.

따라서 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 트롬멜선별기의 구조를 드럼스크린 방식으로 변형시키고, 드럼의 후단부에 입경 25mm 이상의 협잡물이 배출될 수 있는 제1배출구(2041)를 형성시키고, 중간부에는 눈목 25mm 스크린으로 구성되는 제2배출구(2042)를 형성시키며, 나머지부분은 폐쇄시킨다.

또, 드럼의 내주면을 따라 복수의 체류턱(2043)을 형성시켜서 입경이 큰 토양과 작은 토양 및 세척수 간의 충돌, 교란 및 체류시간이 길어지게 하여 세척효과가 증진되도록 한다. 이러한 체류턱(2043)은 수류의 효율적인 교란을 위하여 5~15cm의 높이로 하여 세척수와 오염토가 일정한 높이를 유지하면서 반응하는 체류시간이 길어지고 천천히 전진하도록 여러 개를 일정 간격으로 형성시키는 것이 바람직하다. 또, 이와 같은 체류턱(2043)에 다수의 관통공(2044)을 천공하여 수류의 교란을 더욱 촉진시킬 수도 있다. 이와 같은 드럼스크린선별기(204)의 설치각도는 처리량과 처리효율 및 오염토의 이동속도에 따라 다르게 선택하나, 대략 10~20도가 바람직하다.

본 발명의 입도별분획공정(S30)에서는 상기 고압세척공정(S20)을 거친 오염토를 고압세척과 진동탈수스크린으로 입도별로 분획한다. 상기 고압세척공정(S20)에서 드럼스크린선별기(204)의 제2배출구(2042)를 통과한 입경 25mm 미만의 자갈, 토양 및 세척수는 눈목 5mm 제1진동탈수스크린(205) 위로 낙하되어 제1진동탈수스크린(205)의 진동으로 배출구 쪽으로 이동하면서 그 상부에 설치된 제2고압세척장치(202)에서 분사되는 세척수에 의하여 추가적으로 제2차고압세척이 이루어지고, 입경 5mm 이상의 토양은 제1진동탈수스크린(205)의 진동으로 수분이 빠지면서 배출구로 이동되어 (제1배출컨베이어벨트(208)에 의하여 이송된 후) 제1세척토(S31a)로 배출된다.

한편, 상기 제1진동탈수스크린(205)을 통과한 입경 5mm 미만의 토양 및 세척수는 눈목 2mm 제2진동탈수스크린(206) 위로 낙하되어 제2진동탈수스크린(206)의 진동으로 배출구 쪽으로 이동하면서 그 상부에 설치된 제3고압세척장치(203)에서 분사되는 세척수에 의하여 제3차고압세척이 이루어지고 입경 2mm 이상의 토양은 제2진동탈수스크린(206)의 진동으로 수분이 빠지면서 배출구로 이동되어 (제2배출컨베이어벨트(209)에 의하여 이송된 후) 제2세척토(S32a)로 배출된다. 한편, 제2진동탈수스크린(206)을 통과한 입경 2mm 미만의 혼탁액은 제1저류조(210)에 저장된다.

본 발명의 하이드로사이클론공정(S40)에서는 상기 입도별분획공정(S30)을 거친 혼탁액을 그 입경에 따라 미세토 혼탁액과 극미세토 혼탁액으로 분획한다. 제1샌드펌프(211)를 가동하여 입도별분획공정(S30)을 거친 후 제1저류조(210)에 저장 중인 입경 2mm 미만의 혼탁액을 제1하이드로사이클론(301)으로 이송한다. 이렇게 제1하이드로사이클론(301)로 이송된 혼탁액은 그 비중에 따라 상하부로 나누어 배출된다. 그 상부로 배출되는 입경 0.05mm 미만의 혼탁액은 유량조정조(308)를 지나 월류되는 부분이 오버플로우 저류조(310)로 배출된다.

한편, 제1하이드로사이클론(301)의 하부로 배출되어 눈목 0.2mm 제3진동탈수스크린(304) 위로 낙하된 혼탁액은 제3진동탈수스크린(304)의 진동으로 배출구 쪽으로 이동하면서 그 상부에 설치된 제4고압세척장치(303)에서 분사되는 세척수에 의하여 제4차고압세척이 이루어지고, 입경 0.2mm 이상의 토양은 제3진동탈수스크린(304)의 진동으로 수분이 빠지면서 배출구로 이동되어 (제3배출컨베이어벨트(305)에 의하여 이송된 후) 제3세척토(S41a)로 배출된다. 한편 제3진동탈수스크린(304)을 통과한 입경 0.2mm 미만의 혼탁액은 하부의 제2저류조(307)로 낙하된 후 제2샌드펌프(306)에 의하여 제2하이드로사이클론(302)으로 이송된다.

이렇게 제2하이드로사이클론(302)으로 이송된 혼탁액 중 제2하이드로사이클론(302)의 상부로 배출되는 입경 0.05mm 미만의 혼탁액은 유량조정조(308)를 지나 월류되는 부분이 오버플로우 저류조(310)로 배출된다. 그러나 제2하이드로사이클론(302)의 하부로 배출되는 입경 0.05m~0.2mm 미만의 혼탁액은 언더플로우 저류조(309)로 배출된다.

하이드로사이클론은 원추형(Conical) 용기로, 혼탁액이 유입되는 유입구와 상부유출구(Over flow) 및 하부배출구(Under flow)를 구비하며, 원심력에 의한 상향류 및 하향류를 발생시켜 혼탁액을 부유입자와 유체의 비중 차이에 따라 각각 분리시킨다. 유입부의 형상, 원통부의 직경과 하부배출구의 직경에 따라 처리성능, 압력손실, 제거입경, 처리유량이 달라지며, 유입압력이 높을수록 효과적인 분리가 이루어진다. 또, 입자가 크거나 유체 간의 밀도의 차이가 클 때에는 분리 효율이 높지만 미세한 입자 또는 밀도의 차이가 작을 때에는 분리 효율이 낮다.

이와 같이, 하이드로사이클론공정(S40)에서는 원추형의 용기 내에 미세토양이 포함된 혼탁액를 인입시키고 와류를 발생시켜서 용기의 내벽을 따라 선회시키는 과정에서 조대토양을 포함하는 혼탁액은 하부로 회수되고, 비중이 가벼운 입자는 하이드로사이클론의 중앙부에서 발생되는 상승류에 의해 상부유출구로 배출된다. 본 발명의 하이드로사이클론공정(S40)에서는 입경 0.05mm(50㎛) 미만의 분획을 달성하기 위하여 유입부의 압력과 원추부 하부의 직경을 변화시켜가면서 분획성능을 개선하였다. 제1샌드펌프(211)에 인버터를 설치하여 토출성능을 40~80% 범위에서 가변 제어하면 원하는 입경으로 분획할 수 있다.

다음 표1은 인공 코발트(Co)오염토로 하이드로사이클론공정(S40)을 거친 오버플로우 혼탁액의 입도 분포의 예로, 제1하이드로사이클론(301)과 제2하이드로사이클론(302)을 거치면 0.05mm(50㎛) 미만의 미세입자가 대부분인 것을 알 수 있다.

인공 코발트오염토의 하이드로사이클론 오버플로우 혼탁액의 입도 분포

Distribution Table
Size Range	Fraction (% of total)
54.643 ?? 29.0939	0.0
29.0939 ?? 15.4907	47.03
15.4907 ?? 8.2478	3.47
8.2478 ?? 4.3914	4.28
4.3914 ?? 2.3382	10.98
2.3382 ?? 1.2449	13.9
1.2449 ?? 0.6628	9.79
0.6628 ?? 0.3529	4.94
0.3529 ?? 0.1879	3.27
0.1879 ?? 0.1001	2.34
Total Weight: 12,971.05 MicrogramsWeight Mean: 4.8493

상기 각 공정에서 사용되는 고압세척장치(201,202,203,303)는 오염토의 투입구, 복수의 분사노즐 및 이에 접속되는 세척수 이송 파이프로 구성되며, 분사노즐의 내부에 충돌판을 설치하면 강한 와류가 발생되어 세척효과를 높일 수 있다. 이러한 세정장치의 재질로는 보통 철 또는 스테인리스스틸이 사용되나, 세라믹 등 내마모성 재료를 사용할 수도 있다.

이러한 고압세척장치(201,202,203,303)는 토출압력이 2 ~ 10 MPa 범위의 고압분사노즐을 사용하고, 분사유량과 분사압력 및 분사방향을 자유자재로 조절이 가능한 형태가 바람직하다. 또, 여러 분사노즐을 단일방향으로 배치하는 것보다 부채꼴의 형태로 배치하는 것이 토양과의 접촉면적을 높일 수 있다.

또한, 이러한 고압세척장치(201,202,203,303)에서 분사되는 고압수는 진동탈수스크린(205,206,304)의 진동에 의해 이동하는 토양의 흐름과 반대방향에서 사선으로 분사되도록 하면 큰 입경의 토양에 부착되어 있는 미세입자를 보다 효과적으로 탈리시킬 수 있으며, 이로 인하여 방사성 물질을 많이 함유한 미세한 입자들을 보다 쉽게 탈리시킬 수 있다.

본 발명의 응집침전공정(S50)에서는 상기 하이드로사이클론공정(S40)을 거친 혼탁액을 응집침전시켜 고액분리하고 혼탁액 중의 방사성 물질을 제거한다. 상기 하이드로사이클론공정(S40)에서 언더플로우 저류조(309)에 저장된 입경 0.05m~0.2mm 미만의 혼탁액은 미세토 응집침전조(404)로 이동시켜 응집침전시키고, 오버플로우 저류조(310)에 저장된 입경 0.05m 미만의 혼탁액은 극미세토 응집침전조(407)로 이동시켜 응집침전시켜 고액분리한다.

상기 하이드로사이클론공정(S40)을 거친 혼탁액에는 미세입자 또는 콜로이드성 입자들이 공존하여 제타전위(Zeta Potential)가 생성된다. 상기 입경 0.05m~0.2mm 미만의 혼탁액과 입경 0.05m 미만의 혼탁액의 제타전위에 따라 적절한 응집제를 선정하여 혼탁액 중의 방사성 물질을 효율적으로 제거한다.

상기 미세토 응집침전조(404)와 극미세토 응집침전조(407)에는 내부의 혼탁액을 교반하는 교반기(M)와 혼탁액의 제타전위를 측정하는 제타전위측정기(403,408), 상기 제타전위측정기(403,408)의 측정치에 따라 자동으로 응집제를 주입하는 응집제자동주입기(405,406)가 부설된다. 유입되는 혼탁액의 특성은 원토양의 토성에 따라 달라지며, 실시간으로 유입되는 혼탁액의 제타전위를 측정하여 초기의 제타전위에서 중화(0mV)가 되는 시점까지의 응집제의 주입량을 결정하여 자동으로 응집제를 주입한다.

이러한 응집침전공정(S50)에서 응집제를 콜로이드 입자를 포함하는 혼탁액에 넣으면 콜로이드입자의 음전하이온과 응집제의 양전하이온이 서로 결합하여 콜로이드성 입자가 응집된다. 이와 같은 혼탁액의 응집을 위하여 통상 염화마그네슘, 황산알루미늄, 염화칼슘 중 적어도 1종과 무기응집제, 고분자응집제를 조합하여 응집제로 사용한다. 또한 다가 전해질 이온을 혼탁액에 첨가하여 무기응집제, 고분자응집제의 처리 효과를 향상시킬 수도 있다.

무기응집제로는 PAC, 황산알루미늄 등의 알루미늄계 응집제, 염화제이철, 황산제2철 등의 철 응집제를 사용할 수 있고, 고분자응집제로는 폴리아크릴아마이드 계열이나 폴리아크릴산에스테르 계열의 응집제 등을 사용할 수 있으며. 에멀전 타입이나 분말형 타입의 응집제 모두 사용할 수 있다. 다양한 응집제의 사용에 따른 pH 변화, 하부 침전된 플록의 양호성, 탁도 등을 종합적으로 평가하여 가장 우수한 성능을 보이는 천연 무기계 고분자응집제를 사용한 결과, 대부분의 오염물질이 공침하는 응집침전 효과가 나타났다.

도 9는 본 발명 실시예에서의 응집침전공정 전과 후의 각 응집제별 탁도의 변화 그래프이다, 상용하는 여러 응집제 중 분말형 천연고분자응집제의 경우 응집침전공정 후의 상등수의 탁도가 5 NTU 이내로 여타 응집제에 비해 수질이 양호하였다. 이는 탁도를 유발하는 미세 콜로이드성 입자가 응집반응에 의해 침강한 것으로 판단된다. 이러한 응집침전공정(S50)을 통하여 고액분리가 완료된 상등수를 대상으로 방사능측정기(703)인 게르마늄 반도체 검출기, 자동감마스펙트로미터, NaI 신틸레이션 검출기 등으로 방사능 수치를 측정한다. 측정된 방사능 수치가 기준치 이하의 상등수는 외부로 배출하지만 그 일부를 세척수로 재활용 할 수도 있다.

본 발명의 미세토탈수공정(S60)에서는 탈수기(501)로 상기 응집침전공정(S60)에서 고액분리로 침전된 슬러지로부터 수분을 제거한다. 슬러지로부터 수분을 제거하기 위한 탈수기로 벨트프레스탈수기, 필터프레스탈수기, 스크류데칸터탈수기, 원심탈수기 등을 사용할 수 있으며, 이 중 탈수케익의 성상이 가장 우수한 탈수기는 필터프레스 탈수기이다.

그러나 벨트프레스탈수기나 필터프레스탈수기의 경우에는 수동방식으로 인하여 회수여액과 응집제의 첨가량이 많게 되고, 필터프레스의 막힘 등 유지관리 문제, 유지보수에 따른 작업자 피폭문제, 사용 후 폐기되는 여재량의 증대로 인한 비용 증대 등의 단점이 있다.

이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 연속형 방식의 스크류데칸터 원심분리기를 이용하여 응집조에 응집처리된 방사성 물질을 함유하는 미립자를 포함하는 미세탈수슬러지(S62)와 극미세탈수슬러지(S63)를 이송하면서 연속적으로 탈수한다. 이에 따라 작업자의 접근이 적어 피폭위험이 감소되고 비교적 빠른 속도로 처리할 수 있다. 이러한 미세토탈수공정(S60)에서의 미세탈수슬러지(S62)와 극미세탈수슬러지(S63)의 함수율은 30~40 %로 각각 방사능 수치를 측정한 후 건조고화공정(S70)을 진행한다.

본 발명의 건조고화공정(S70)에서는 위와 같은 미세토탈수공정(S70)을 거친 탈수슬러지에 대하여 방사능측정기(703)로 방사능 수치를 측정한 후 슬러지 건조장치(702)에서 건조시킨 후, 고화제를 혼합하여 잔존하는 방사성 물질을 고정화(Solidification)시켜 고화체의 강도를 증진시킨다. 그 후 고화체의 구조적 안정성 측면에서 압축강도, 고결화정도 등에 대한 실험을 수행하여 최종처분에 적합한지 여부를 판단한다. 이렇게 고화처리된 0.2~0.05mm 입경의 미세토는 방사능 오염도가 미미하면 모래와 혼합하여 토목용 또는 산업용으로 이용한다. 한편, 이러한 고화처리에도 불구하고 고농도의 방사능을 함유하는 0.2~0.05mm 입경의 미세토와 입경 0.05mm 미만의 극미세토는 저준위폐기물로서 처리한다.

상기 응집침전공정(S60)에서 혼탁액으로부터 분리된 상등수, 침전혼탁액로부터 나오는 탈수여액 및 상기 미세토탈수공정(S70)에서 분리되는 탈수여액은 세척폐수탱크(601)에 보관한다. 이러한 세척폐수의 방사능 수치를 고순도 감마스펙트럼 및 자동감마스펙트로미터, NaI 섬광검출기 등으로 측정하여 하천수 방류기준에 부합하면 방류할 수 있다. 또, 필요한 경우에는 이러한 세척폐수를 백필터나 MF막을 통과시키거나 전기화학적 처리를 통하여 포함된 방사성 물질을 제거할 수 있다. 하지만 본 발명에서는 이러한 세척폐수를 세척수로 재사용할 수 있어 복잡하고 비용이 많이 드는 그러한 처리를 할 필요가 없다.

상기 고압세척공정(S20), 입도별분획공정(S30), 하이드로사이클론공정(S40) 및 미세토탈수공정(S60)을 통하여 오염토양을 각 입경별로 분획한 이후에는 각각 방사능 수치를 측정하여 정화효율을 판단한다. 이러한 각 공정에서 분리되는 입자는 갈수록 방사능 수치가 낮아지지만, 방사능 수치가 기준치보다 높은 경우에는 이전의 공정으로 되돌린다. 즉, 상기 각 공정에서 배출되는 자갈류, 제1세척토, 제2세척토, 제3세척토, 미세탈수슬러지 및 극미세탈수슬러지에 대하여 각각 방사능 수치를 측정하여 기준치보다 높은 경우에는 이전의 공정으로 되돌린다.

본 실시예에서는 건식 체거름한 입경 0.25mm 미만의 코발트(Co) 100 mg/kg 5.0kg에 비오염 상용마사토 95kg을 섞어 만든 100kg의 인공오염토(Co)를 고압세척공정(S20)에 투입하였다. 물과 토양의 비율은 1:15 정도 유지하고, 입경 25mm, 5mm, 2mm, 0.2mm 이상의 토양은 각 입경별 진동체로 체거름하여 마련하였다.

도 9는 응집침전공정(S50) 전후의 각 응집제별 탁도의 변화를 나타내고. 도 10은 응집침전공정(S50) 후의 각 응집제별 상등수의 코발트(Co) 농도를 나타내며, 다음 표 2는 인공 코발트(Co)오염토를 반복 세척하여 선별한 토양에 대한 코발트(Co)의 농도 측정 결과이다. 제1세척 결과 78%에 가까운 제거효율을 보였으며, 그 후 각 입경별로 세척된 토양들을 회수하여 일주일간 건조한 후 제2세척을 수행한 결과 각각 0.07, 0.12mg/L 의 농도로 감소된 것을 확인할 수 있었다. 제1세척에 비하여 97% 정도의 제거율을 보였으며, 도 10에서 보는 바와 같이 상등수에서는 극미량의 코발트(Co)가 검출됨에 따라 오염물질의 대부분은 오염토 내에 부착되어 있는 것으로 판단된다. 따라서 원자력발전소 주변 표층토양을 1회의 세척 및 반복세척을 할 경우 0.2 ~ 2mm 범위 입경의 오염토도 재활용이 가능할 것으로 판단된다.

인공 코발트오염토를 반복 세척한 후 선별한 각 토양의 코발트 농도

No.	시 료 명	Co (100 mg/kg)
		제1세척 후 Co 농도	제2세척 후 Co 농도
1	인공오염토	3.83
2	입경 2~5 mm 세척선별토	0.72	0.07
3	입경 0.2~2 mm 세척선별토	0.87	0.12
4	탈수 슬러지 (Under)	2.70	0.01
5	탈수 슬러지 (Over)	0.13	0.00

도 11은 본 실시예에서의 혼탁액의 탁도와 코발트의 농도와의 상관관계 그래프이다. 여기서 혼탁액의 탁도와 코발트(Co) 농도 사이에 양의 상관관계가 있음을 알 수 있으므로, 혼탁액의 방사능을 측정하는 대신에 혼탁액의 탁도를 측정하여 측정된 탁도에 따라 혼탁액의 오염도와 제거율을 간접적으로 측정하는 것도 가능하다.

방사능 오염토를 직접 확보하기 어려운 현실에서 오염토 제염공정을 실행하기 위하여, 본 실시예에서는 원자력발전소 주변의 표층토양으로 상기 하이드로사이클론공정(S40)까지 실행하여 생성된 혼탁액에 비방사성 코발트(Co)와 상용하는 표준 방사성 세슘(Cs-137)을 투여하여 오염된 혼탁액을 마련한 후, 이러한 혼탁액에 응집제로 천연 무기계 분말형 고분자응집제를 첨가하였다. 즉. 상기와 같이 마련한 오염된 혼탁액 500mL에 상기 응집제 0.5g를 첨가하여(500mL:0.5g), 회전수 200rpm 이상의 교반속도에서 2분, 이어서 회전수 50rpm의 약한 교반속도에서 1분 동안 혼탁액을 교반 하였다. 응집제 첨가 전(처리 전)의 혼탁액의 방사성 세슘의 농도와 응집제 첨가 후(처리 후)의 상등수의 방사성 세슘(Cs)의 농도를 측정하고 다음 식에 의해 제거율을 산출하여 그 결과를 도 12에 표시하였다.

도 12에서 보는 바와 같이, 세척수와 오염토의 혼탁액에 천연 무기계 고분자응집제를 투여할 경우 방사성 물질이 잘 제거되는 것을 알 수 있다. 방사성 세슘(Cs)의 제거율은 상등수의 경우 96.5%를 나타냈다.

위와 같은 본 발명의 제염시스템은 각 구성장치를 각각 이동 가능하게 구성하여 오염현장에서 조합하여 가동할 수 있도록 하여, 토양의 채취, 파쇄, 분획의 각 공정을 현장에서 수행하고 오염되지 않은 잔여토양은 다시 복원시킬 수 있도록 한다. 또한, 각 구성장치를 탑재할 수 있는 특수차량을 구비하여, 한 대 또는 몇 대의 차량에 탑재하여 오염현장으로 이동하여 곧바로 가동될 수 있도록 하여 기초공사 등이 필요하지 아니하고, 가동에 소요되는 시간도 최소화되도록 한다.

본 발명은 오염토를 방사성 물질이 주로 결합되는 미세토와 그 이상 입도의 오염토로 분리하여 처리함으로써 방사성 폐기물을 최소화할 수 있고, 제염공정 및 제염시스템이 간소화되어 오염현장에서 연속적으로 신속하고 효율적으로 제염작업을 할 수 있으며, 처리한 청정토사는 곧바로 현장 되메우기를 하거나 다른 용도로 재활용할 수 있다. 또, 본 발명은 산이나 알칼리제재를 사용하지 아니하여 폐액이 증가되지 아니하고 2차적인 수처리가 필요하지 않을 뿐만 아니라 세척폐수의 수질이 높아 재활용이 가능하다.

또한, 본 발명에서 오염토는 특정 오염토에 한정되지 아니하고, 방사성 물질 역시 특정 핵종에 한정되지 않고 세슘(Cs), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 코발트(Co), 우라늄(U) 등 다양한 방사성 물질을 대상으로 할 수 있다.

이상에서 실시예를 토대로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능하다. 따라서 위의 기재 내용에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 아니한다. 또한, 본 발명의 상세한 설명과 청구범위에 기재된 도면부호는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 참고로 부기한 것으로, 본 발명은 도면상의 형태로 한정되지 아니한다.

101: 세척수탱크 102: 송수펌프 103: 압력센서 104: 유량센서 105: 호퍼 106: 정량피더 107: 유량센서 108: 압력센서 109: 송수펌프 110: 경사형 컨베이어벨트 201: 제1고압세척장치 202: 제2고압세척장치 203: 제3고압세척장치 204: 드럼스크린선별기 2041: 제1배출구 2042: 제2배출구 2043: 체류턱 2044: 관통공 205: 제1진동탈수스크린 206: 제2진동탈수스크린 207: 세정토 배출용 이동식대차 208: 제1배출컨베이어벨트 209: 제2배출컨베이어벨트 210: 제1저류조 211: 제1샌드펌프 301: 제1하이드로사이클론 302: 제2하이드로사이클론 303: 제4고압세척장치 304: 제3진동탈수스크린 305: 제3배출컨베이어벨트 306: 제2샌드펌프 307: 제2저류조 308: 유량조정조 309: 언더플로우 저류조 310: 오버플로우 저류조 403: 제타전위측정기 404: 미세토 응집침전조 405: 응집제자동주입기 406: 응집제자동주입기 407: 극미세토 응집침전조 408: 제타전위측정기 409: 분배펌프 501: 탈수기 502: 미세토 탈수슬러지 저장조 503: 미세토 탈수여액 저장조 601: 세척폐수탱크 602: 유량센서 603: 송수펌프 701: 슬러지 배출용 이동식대차 702: 슬러지 건조장치 703: 방사능측정기

Claims (12)

1. 제염시스템에 오염토를 투입하는 오염토투입공정(S10),상기 제염시스템에 투입된 오염토를 고압세척으로 입단구조를 파쇄하고 굵은 자갈 및 협잡물을 분리하는 고압세척공정(S20),상기 고압세척공정(S20)을 거친 오염토를 고압세척과 진동탈수스크린으로 입도별로 분획하는 입도별분획공정(S30),상기 입도별분획공정(S30)을 거친 혼탁액을 그 입경에 따라 미세토 혼탁액과 극미세토 혼탁액으로 분획하는 하이드로사이클론공정(S40),상기 하이드로사이클론공정(S40)을 거친 혼탁액을 응집침전시켜 고액분리하고 혼탁액 중의 방사성 물질을 제거하는 응집침전공정(S50),상기 응집침전공정(S50)에서의 고액분리로 침전된 슬러지로부터 수분을 제거하는 미세토탈수공정(S60) 및상기 미세토탈수공정(S60)을 통해 탈수된 탈수슬러지를 건조시키고 차폐 격리하여 고정화시키는 건조고화공정(S70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염방법
2. 제1항에 있어서,상기 건조고화공정(S70)에서 고화처리된 0.2~0.05mm 입경의 미세토의 방사능 오염도가 미미하면 모래와 혼합하여 토목용 또는 산업용으로 이용하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염방법
3. 제1항에 있어서,상기 건조고화공정(S70)에서 고농도의 방사능을 함유하는 0.2~0.05mm 입경의 미세토와 입경 0.05mm 미만의 극미세토를 저준위폐기물로 처리하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염방법
4. 제1항에 있어서,상기 고압세척공정(S20), 입도별분획공정(S30), 하이드로사이클론공정(S40), 또는 미세토탈수공정(S60)을 통하여 분리된 세척토 또는 탈수슬러지의 방사능 수치를 측정하여 방사능 수치가 기준치보다 높은 경우에는 이전의 공정으로 되돌리는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염방법
5. 오염토를 세척하고 입경 25mm 이상의 자갈류 및 협잡물을 분리시키는 드럼스크린선별기(204),상기 드럼스크린선별기(204)의 입구 상방에 설치되는 제1고압세척장치(201),상기 드럼스크린선별기(204)의 아래에 설치되어 입경 5mm 이상의 세척토를 분리시키는 제1진동탈수스크린(205),상기 제1진동탈수스크린(205) 위에 설치되는 제2고압세척장치(202),상기 제1진동탈수스크린(205)의 아래에 설치되어 입경 2mm 이상의 세척토를 분리시키는 제2진동탈수스크린(206),상기 제2진동탈수스크린(206) 위에 설치되는 제3고압세척장치(203),상기 제2진동탈수스크린(206)의 아래에 설치되어 상기 제2진동탈수스크린(206)을 통과한 혼탁액을 저장하는 제1저류조(210),상기 제1저류조(210)에 배관으로 연결되어 상기 혼탁액을 그 입경에 따라 상부와 하부로 분리시키는 제1하이드로사이클론(301),상기 제1하이드로사이클론(301) 아래에 설치되어 상기 제1하이드로사이클론(301)의 하부로 배출되는 혼탁액 중 입경 0.2mm 이상의 세척토를 분리시키는 제3진동탈수스크린(304),상기 제3진동탈수스크린(304) 위에 설치되는 제4고압세척장치(303),상기 제3진동탈수스크린(304)의 아래에 설치되어 상기 제3진동탈수스크린(304)을 통과한 혼탁액을 저장하는 제2저류조(307),상기 제2저류조(307)에 배관으로 연결되어 상기 제2저류조(307)의 혼탁액을 그 입경에 따라 상부와 하부로 분리시키는 제2하이드로사이클론(302),상기 제1하이드로사이클론(301) 및 제2하이드로사이클론(302)의 상부와 배관으로 연결되어 상기 제1하이드로사이클론(301) 및 제2하이드로사이클론(302)의 상부로 배출되는 혼탁액을 보관하는 유량조정조(308),상기 제2하이드로사이클론(302)에 배관으로 연결되어 상기 제2하이드로사이클론(302)의 하부로 배출되는 혼탁액을 보관하는 언더플로우 저류조(309),상기 유량조정조(308)와 배관으로 연결되어 상기 유량조정조(308)에서 월류되는 혼탁액을 보관하는 오버플로우 저류조(310),상기 언더플로우 저류조(309)와 배관으로 연결되고 상기 언더플로우 저류조(309)에 저장 중인 혼탁액을 이송받아 응집침전시키는 미세토 응집침전조(404),상기 오버플로우 저류조(310)와 배관으로 연결되고 상기 오버플로우 저류조(310)에 저장 중인 혼탁액을 이송받아 응집침전시키는 극미세토 응집침전조(407),상기 미세토 응집침전조(404) 및 극미세토 응집침전조(407)와 배관으로 연결되고 상기 미세토 응집침전조(404) 및 극미세토 응집침전조(407)에서 침전된 슬러지로부터 수분을 제거하는 탈수기(501) 및상기 탈수기(501)로 수분을 제거한 상기 슬러지를 건조시키는 슬러지 건조장치(702)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
6. 제5항에 있어서,오염토양 세척수의 보관을 위한 세척수탱크(101), 오염토양을 보관하기 위한 호퍼(105), 상기 미세토 응집침전조(404)와 극미세토 응집침전조(407) 및 탈수기(501)와 배관으로 연결되어 침전혼탁액으로부터 분리되는 상등수 및 탈수여액을 보관하는 세척폐수탱크(601) 중 한 가지 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
7. 제5항에 있어서,상기 드럼스크린선별기(204)를 10 ~ 20도의 각도로 설치하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
8. 제5항에 있어서,상기 드럼스크린선별기(204)의 내주면을 따라 복수의 체류턱(2043)을 형성시키고, 상기 체류턱(2043)에 다수의 관통공(2044)을 천공한 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
9. 제5항에 있어서,상기 제1고압세척장치(201), 제2고압세척장치(202), 제3고압세척장치(203) 또는 제4고압세척장치(303)의 분사노즐의 내부에 충돌판을 설치하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
10. 제5항에 있어서,상기 제1고압세척장치(201), 제2고압세척장치(202), 제3고압세척장치(203) 또는 제4고압세척장치(303)에서 분사되는 고압수가 제1진동탈수스크린(205), 제2진동탈수스크린(206) 또는 제3진동탈수스크린(304)의 진동에 의해 이동하는 토양의 흐름과 반대방향에서 사선으로 분사되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
11. 제5항에 있어서,상기 미세토 응집침전조(404)와 극미세토 응집침전조(407)에 혼탁액의 제타전위를 측정하는 제타전위측정기(403,408)와 응집제자동주입기(405,406)를 부설하여, 상기 제타전위측정기(403,408)가 측정한 제타전위에 따라 응집제자동주입기(405,406)가 자동으로 응집제를 주입하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템
12. 제염시스템의 각 구성장치를 이동 가능하게 구성하고, 상기 각 구성장치의 탑재에 적합한 특수차량을 구비하여, 상기 특수차량에 상기 각 구성장치를 탑재하여 오염현장으로 이동하여 곧바로 가동할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 방사성 오염토 제염시스템

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