KR100204428B1 - 함수폐기물의 고화처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 많은 양의 수분을 함유하는 함수폐기물의 슬러지를 고화 처리함에 있어서, 여러개의 건조지를 이용하여 슬러지의 함유 수분을 단계적으로 증발시키고 고화처리함으로서 슬러지의 지지력을 향상시키는 경제적인 함수폐기물의 고화처리 방법을 얻음을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 건조지 내의 함수폐기물을 통기 건조 시킴에 있어서 수분 증방이 최대치가 되는 고형물비(최적 고형물비)를 발견하여 수분 증발효과를 극대화시키며 여러개의 건조지를 이용하여 각각의 건조지에 얇은 두께로 함수폐기물 슬러지의 투입한 다음 상등수를 외부로 배출시켜 자연 건조에 의한 표피층의 두께를 하부의 묽은 슬러지 층의 두께에 비해 상대적으로 증가하도록 하여 전체 슬러지의 최적 고형물비의 상한선인 45%에 도달한 슬러지는 다시 낮은 고형물비의 폐기물 슬러지와 혼합시켜 통기 건조 시켜 건조시의 고형물비가 최적 고형물비의 하한선인 30%을 벗어나지 않도록 함을 특징으로 하는 함수폐기물의 고화처리 방법인 것이다.

Description

함수폐기물의 고화처리 방법

제1도는 본 발명에 의한 함수폐기물 건조지의 평면도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 자연 건조 공정을 설명하기 위한 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 얇은 층을 이용한 슬러지의 자연건조 결과를 나타내는 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 함수폐기물 건조지의 배수구를 도시한 사시도.

제6도는 종래 기술에 의한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 건조지 2 : 상등수

3 : 배수관 4 : 물막이

5 : 투입구 6 : 배수로

7 : 펌프 8 : 표피층

9 : 묽은 슬러지층 10 : 물막이 판자

11 : u형 강재

본 발명은 많은 양의 물을 함유하는 산업 폐기물 또는 생활 폐기물 등의 오물 슬러지(sludge)의 고화처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬러지의 고형물비를 높이기 위하여 건조지를 이용하여 슬러지의 함유수분을 단계적으로 증발 시킨 다음 고화처리함으로써 슬러지의 지지력을 향상시키는 함수 폐기물의 고화처리 방법에 관한 것이다.

현대사회에서 각종 산업폐기물과 생활폐기물의 처리는 심각한 환경 영향을 유발할뿐 아니라, 이를 처리하는데 많은 시간과 비용이 소요된다. 그러나 비교적 적은 양의 고형물과 많은 양의 물이 혼합된 슬러지인 경우 높은 함수율로 인하여 거의 액체상태이거나 연약한 점토질의 형태를 취하므로 유동적이고 지지력이 약하여 운반 또는 매립 하기가 어렵다.

또한 이와 같은 슬러지는 각종 오염물질을 함유하고 있으므로 이 오염물질이 주변환경으로 유출될 때 많은 환경오염을 유발하게 된다.

또한 많은 양의 수분을 함유하는 슬러지는 그 부피가 커서 이를 운반하거나 매립하고자 할 경우 많은 비용이 소요되어 왔다.

따라서 슬러지 관리의 근본적인 대책은 탈수를 통한 부피의 최소화가 선결문제이며, 종래에 알려진 오니의 탈수기법으로 침전법, 기계식 탈수법, 자연건조법, 통기건조법 등이 공지된바 있다.

침전법은 지반에 설치한 침전지나 구조물 형태의 침전탱크에서 고형물을 침전시키고 상등수를 제거하면 슬러지의 고형물비가 증가하게 되는데 이 방법으로 슬러지의 특성이나 침전후 허용되는 압밀시간등에 따라 10~25% 고형물비까지 얻을수 있으나, 시간이 오래 걸리고 고형물비가 낮은 결점이 있다.

또한 기계식 탈수법은 원심분리기, 압출벨트, 진공여과, 압축여과 등 기계식 탈수장치를 사용함으로써 비교적 단시간 내에 탈수할 수 있으며, 슬러지의 특성상 20~40%의 고형물비를 얻을수는 있으나, 이 방법은 시설비와 운전비가 많이 소요되는 단점이 있다.

자연건조법은 슬러지를 넓은 건조지에서 건조시키므로 수분은 건조지 바닥면으로 누수됨과 동시에 슬러지의 상부 표면층에서 증발되어 제거되나 일단 상부 표면층이 건조된 후에는 표피층을 형성하므로 그 아래에 있는 수분의 증발을 억제하게 되어 고형물비를 일정 수준 이상 높일수 없을뿐만 아니라 이 경우 슬러지의 지지력을 높이기 위하여 마른 흙이나 모래, 시멘트 등의 고화제를 섞어야하므로 부피가 더욱 늘어나는 결함이 있다.

일반적으로 자연건조에 의한 고형물비는 20~30%까지 밖을 얻을수 없는 제약을 받게 된다.

그러나 통기 건조법은 자연건조법의 단점을 보완하기 위하여 시도된 것으로, 표면층을 건조시킨 다음 건조효과를 높이기 위하여 슬러지를 일단 갈아 엎어서 통기성을 좋게하고 젖은 슬러지를 표면층에 노출시켜 다시 건조시키므로 이 경우 건조시간에 따라 약 50%까지 고형물비를 높일수 있는 잇점이 있다.

통기건조법에 있어서, 많은 양의 수분을 함유하는 슬러지의 증발은 슬러지 표면층의 공기 접촉 면적에 비례하며 표면층의 수분양에도 비례한다.

그러나 슬러지의 고형물비가 증가할수록 슬러지를 갈아 엎을 때 공기와의 접촉 면적은 증가하나 수분 양은 상대적으로 줄어든다. 그러므로 어떤 고형물비에서 공기접촉 면적과 수분양이 최적 조합을 형성하면 그때의 수분증발이 최대치를 이루게 된다. 이와 같이 수분증발이 최대치가 되는 고형물비를 최적 고형물비라고 부를수 있는데 본 발명은 이 최적 고형물비를 발견하여 수분증발 효과를 극대화 시킴을 특징으로 하는 건조방법을 포함한다.

최적 고형물비는 슬러지의 종류에 따라 다소 상이하나 일반적으로 30~45%이며, 이때의 실제 수분 증발율은 단위 면적당 자유 수면 수분 증가율의 약 150%가 된다.

일반적으로 건조를 필요로 하는 슬러지의 고형물비는 20%이하이므로 최적 고형물비 보다 훨씬 낮다.

따라서 본 발명에서 계속적으로 수분 증발을 최적 고형물비 근방에서 극대화 시키기 위하여 최적 고형물비의 상한인 45%에 도달한 슬러지는 다시 낮은 고형물비의 슬러지와 혼합 시킴으로서 건조시의 고형물비가 최적 고형물비의 하한선인 30%를 벗어나지 않도록 하여 건조중인 슬러지의 고형물비가 항상 최적치범위내에 있도록 유도한다.

또한 본 발명은 강우시 우수가 흡수되는 것을 방지하기 위하여 강우 직전에 간단한 표면처리 단계를 통해 우수의 유입을 최소화 시킬수도 있다. 이 경우 표면처리는 다짐을 함으로써 슬러지 표면부의 공극을 없애고 요출부를 최소화 하는 것으로 주로 표면이 평탄한 무거운 브레이드(Blade)로 다져주는 방법과 여러개의 타이어를 장착한 타이어 로울러와 같은 일반적인 하중장비를 이용하여 건조된 슬러지의 표면층을 다져주는 표면처리를 실시한다.

본 발명은 여러개의 건조지를 이용하여 얇은 층으로 슬러지를 배출시키고 이를 자연건조시킨 다음 슬러지를 갈아 엎어 다짐으로 부피를 최소화 시킨후 그 위에 다시 얇은 층의 슬러지를 배출하고 자연건조 시키는 방법을 반복함으로써 건조지의 효율을 극대화하고 수분 증발이 최대치가 되는 최적 고형물비를 이용하는 통기건조를 병행하여 수분증발 효과를 증대시키는 슬러지의 야외 건조 탈수 방법에 관한 것이다.

이하 본 발명의 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 내지 제4도는 본 발명의 실시공정을 단계별로 설명하는 공정 개략도로써, 제1도 및 제2도는 본 발명에 의한 함수폐기물 건조지의 평면도 및 그 단면도이고, 제3도는 본 발명에 의한 자연건조 공정을 설명하기 위한 단면도이며, 제4도는 본 발명에 의한 얇은 층을 이용한 슬러지의 자연건조 결과를 나타내는 단면도이다. 또한 제5도는 본 발명에 의한 함수폐기물 건조지의 배수구의 단면도이고, 제6도는 종래의 자연건조법에 의한 공정 설명도이다.

본 발명은 여러개의 건조지를 이용하여 슬러지를 자연건조시킴에 있어서, 제1도와 제2도에 도시된 바와 같이 고형물비가 낮은 묽은 슬러지를 건조지(1) 내에 40~60cm 두께를 갖도록 투입하고 이를 침전 시킨 다음 상등수(2)는 배수관(3)과 차단벽(4)을 통해 밖으로 배출시킨다. 이 경우 상등수(2)를 제거하는 배수관(3)과 차단벽(4)은 슬러지 투입구(5)에서 가장 먼곳에 위치하게 하고, 부유물이 거의 없는 상등수(2)는 차단벽(4)의 높이를 하강시켜 배수로 (6)에 유입시켜 배출하고, 부유물이 많은 상등수(2)는 배수펌프(7)를 이용하여 다른 건조지에 배출한다.

침전된 슬러지는 제3도에서와 같이 그 표면부가 대기에 노출되어 자연건조가 이루어지고 딱딱한 표피층(8)을 형성하게 된다.

자연건조 단계를 거친 슬러지층의 두께는 5~15cm가 되게 건조시키되 슬러지의 특성이나 건조시간에 따라 표피층(8)의 두께는 5~10cm가 될 수도 있다.

상기 방법에 의한 자연건조는 표피층(8) 하부의 슬러지 두께가 상대적으로 적어지므로 전체의 평균 고형물비를 30% 이상 증가시킬수 있다.

따라서 표피층(8)이 충분히 형성될때까지 건조시킨 다음 건조된 표피층(8)위에 다시 묽은 슬러지를 투입하여 상등수를 제거하며 자연건조를 실시한다. 이 과정을 반복하면 제4도에 도시된 바와 같이 얇은 표피층(8)과 묽은 슬러지층(9)이 번갈아 형성되므로 단 하나의 표피층과 아주 두꺼운 묽은 슬러지 층으로 형성되는 종래의 방법(제6도 참조) 보다 평균 고형물비 보다 훨씬 높아지고 건조지의 수명도 길어진다.

위의 방법으로 전체 고형물비가 30% 이상 된 후에는 전체 슬러지를 해당 건조지 내에서나 혹은 최종 매립지로 옮긴후 갈아엎기로 더욱 건조시킬수 있는데 이때의 고형물비가 이미 최적 고형물비 범위내에 있으므로 건조효율이 아주 높게 된다.

갈아엎기 단계를 거쳐 건조된 슬러지는 마지막 갈아 엎기를 실시할 때 표면에 안정화 첨가제(시멘트, 생석회, 시멘트 킬른 더스트, 라임 킬른 더스트)를 살포한후 갈아엎기를 실시하고 슬러지를 다짐 처리 함으로서 안정화된 고화 슬러지를 얻을수 있다.

본 발명은 여러개의 건조지를 이용하고, 얇은 두께로 묽은 슬러지를 여러 건조지에 교대로 투입하므로서 자연건조에 의해 고형물비가 높은 표피층은 상대적으로 증가하고 묽은 슬러지층으로 이루어지는 하부층은 상대적으로 줄어들게 함으로써 자연건조수 전체 슬러지의 평균 고형물비가 45%에 도달하게 하고 건조된 표피층 위에 다시 함수폐기물을 얇은 두께로 투입하여 상등수를 배출시킨 다음 자연건조를 실시하는 공정을 반복함으로써 건조시의 고형물비가 최적 고형물비의 하한선인 30%를 벗어나지 않도록 하여 건조중인 슬러지의 고형물비가 항상 최적치 범위내에 있도록 하고 갈아엎기를 실시하여 슬러지의 건조효율을 증가시키며 고형물비가 적정수준에 이른후 안정화 촉진제를 살포하고 마지막 갈아엎기 단계를 실시하므로서 슬러지의 안정화를 도모하는 함수폐기물의 고화처리 방법인 것이다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

(폐기물 매립을 건조지와 별도로 하는 경우)

(1) 건조지를 4개 만들고, 각 건조지의 바닥 면적은 500m², 깊이는 2m로 한다.

(2) 처리하고자 하는 함수폐기물 슬러지를 1번 건조지에 50cm의 두께를 갖도록 2500m³투입한후 2번, 3번, 4번 건조지에도 순차적으로 투입한다.

(3) 각 건조지의 상등수를 제거한후, 약 3주일간 자연건조시켜 슬러지는 약 5cm의 표피층과 약 5cm의 묽은 슬러지층으로 구성되고 평균 고형물비는 30%를 넘게 되었다.

(4) 3주일간 자연 건조시킨후 1번 건조지에 다시 함수폐기물 슬러지를 50cm 두께로 투입시키고 계속하여 2번, 3번, 4번 건조지에도 같은 두께의 슬러지를 투입시킨다.

(5) 상등수를 배출 제거한후 약 3주일간 자연 건조시킨다.

(6) 자연 건조된 슬러지의 두께가 충분하게 누적되면 이 슬러지를 파내어 최종 매립지에 살포하고 최적 고형물비에서 통기 건조를 실시한다음 생석회를 안정화 첨가제로 하여 살포 혼합한후 다진다.

[실시예 2]

(폐기물 매립을 건조지 내에서 실시하는 경우)

(1),(2),(3)의 단계는 위의 실시예 1과 동일하게 한다.

(4) 1번 건조지의 자연 건조된 슬러지 두께가 20~30cm에 도달하면 갈아 엎기를 실시하여 전체를 더욱 건조시킨다.

(5) 통기 건조후 고형물비가 45%에 도달하면 안정화 첨가제(생석회)를 살포하여 혼합한후 다짐을 실시한다.

(6) 1번 건조지에 다시 묽은 함수 폐기물을 투입하여 (2),(3),(4),(5)의 단계를 반복한다.

(7) 2번, 3번, 4번 건조시에도 같은 단계를 반복한다.

Claims (3)

1. 여러개의 건조지를 이용하여 40~60cm의 제한된 두께의 함수폐기물 슬러지를 각각의 건조지에 투입하고 상등수를 외부로 배출시킨 다음 자연 건조에 의해 표피층의 두께가 상대적으로 증가하고 하부의 묽은 슬러지층의 두께가 상대적으로 줄어들게 함으로서 자연 건조후 전체 슬러지의 평균 고형물비를 현저하게 증가시킴을 특징으로 하는 함수 폐기물의 고화처리방법.
2. 제1항에 있어서, 전체 슬러지의 평균 고형물비가 최적 고형물 범위에 들때에 갈아엎기를 실시함을 특징으로 하는 함수 폐기물의 고화처리 방법.
3. 제1항에 있어서, 전체 슬러지의 평균 고형물비가 적정수준에 이룬후 안정화 첨가제를 살포하고 마지막 갈아엎기를 실시함을 특징으로 하는 함수 폐기물의 고화처리방법.