KR100306769B1 - Method for preparing mixed fuel using sewage sludge and use thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하·폐수 처리 슬러지를 이용한 혼합연료의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 하·폐수 처리장에서 발생하는 유기성 슬러지 10∼60중량%와 연료용 오일 40∼90중량%를 혼합한 다음, 상기 혼합물 100중량부에 계면활성제 5∼30중량부를 첨가하고, 30∼100℃의 온도에서 상기 혼합물을 3,000∼10,000rpm으로 20∼60분간 교반시키는 하·폐수 슬러지를 이용한 혼합연료의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 단독 또는 2종류 이상의 계면활성제로 이루어진 첨가제를 일정한 순서에 의해 슬러지 및 오일과 혼합시킴으로써 용액의 분산도를 높여 저장의 안정성을 부여하고, 연료로서의 가치를 높여주어, 기존의 오일연소시스템에 연료로서 적용이 가능하다.The present invention relates to a method for producing mixed fuel using sewage and wastewater treatment sludge and its use. More specifically, 10 to 60% by weight of organic sludge and 40 to 90% by weight of fuel oil generated in a wastewater treatment plant. 5 to 30 parts by weight of surfactant was added to 100 parts by weight of the mixture, and mixed fuel using sewage and wastewater sludge which stirred the mixture at 3,000 to 10,000 rpm for 20 to 60 minutes at a temperature of 30 to 100 ° C. It relates to a method for producing and its use. In the method of the present invention, additives composed of two or more kinds of surfactants are mixed with sludge and oil in a certain order to increase the dispersion of the solution, to provide storage stability, and to increase the value as a fuel, thereby improving existing oil combustion. Applicable as fuel to the system.
Description
본 발명은 하·폐수 처리 슬러지를 이용한 혼합연료의 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 하수처리장이나 공단폐수처리장에서 발생하는 하루에 약 20,000톤의 슬러지를 첨가제 및 오일과 혼합하여 연료로써 사용 가능하도록 하는 하·폐수 처리 슬러지를 이용한 혼합연료의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a mixed fuel using sewage and wastewater treatment sludge and its use. More specifically, about 20,000 tonnes of sludge generated per day in a sewage treatment plant or industrial wastewater treatment plant are mixed with additives and oils. The present invention relates to a method for producing a mixed fuel using sewage and wastewater treatment sludge, and its use.
하수처리장이나 폐수처리장에서 하루에 대략 20,000톤의 슬러지가 발생하고 있으며, 현재 이의 75% 정도는 매립으로, 20% 정도는 해양투기로 처리하고 있으며, 나머지는 소각이나 재활용 등의 방법으로 처리하고 있다. 그러나, 해양투기는 1996년부터 전세계적으로 금지되었기 때문에 국내에도 가까운 시일 내에 금지될 전망되며, 2001년부터 소각 등을 거치지 않은 유기성 슬러지의 직매립은 전면적으로 금지될 것으로 예상되고 있다. 한편, 슬러지의 소각은 슬러지가 80% 이상이 물이기 때문에 건조가 필수적이며, 건조과정에서 발생하는 악취 또한 해결하여야 하므로, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술의 개발은 시급한 실정이다.Approximately 20,000 tons of sludge are generated in sewage treatment plants or wastewater treatment plants per day. Currently, about 75% of them are landfilled, 20% of which are treated by ocean dumping, and the rest are treated by incineration or recycling. . However, since dumping at sea has been banned globally since 1996, it is expected to be banned in Korea as soon as possible, and since 2001, direct landfilling of organic sludge that has not been incinerated is expected to be completely banned. On the other hand, the incineration of the sludge is necessary because drying is more than 80% of the sludge, and the odor generated during the drying process must also be solved, the development of technology to solve this problem is urgent situation.
하수처리장 또는 폐수 처리장에서 발생하는 슬러지는 종류에 따라 약간씩 차이는 있지만 슬러지를 활용하는 연구는 일본이나 독일 등의 선진국에서 활발하게 진행되어 왔으며, 슬러지에 포함된 유기물을 활용하는 에너지 이용기술과 무기물을 활용하는 소재화 및 기타 활용 기술로 분류할 수 있다.Sludge from sewage treatment plant or wastewater treatment plant is slightly different depending on the type, but researches using sludge have been actively conducted in advanced countries such as Japan and Germany, and energy utilization technology and inorganic materials utilizing organic materials contained in sludge. Can be categorized into materialization and other utilization techniques.
슬러지를 에너지로 활용하는 기술은 독일의 Bayer와 Kutubbudin (Bayer, E. and Kutubbudin, M., 'Low temperature conversion of sludge and waste to oil', Proceedings of the International Recycling Congress, Berlin, West Germany (1982))이 슬러지의 열분해를 통해 오일을 회수 할 수 있음을 보고한 이래 카나다의 Bridle과 Campbell이 건조슬러지를 400℃가량의 온도에서 열분해 (Bridle, T.R. and Campbell, H.W., 'Conversion Of Sewage Sludge To Liquid Fuel', The 7th Annual AQTE Conf. Montreal Quebec, 350 - 360, (1984))하였을 때 발열량이 8,000∼9,000kcal/kg되는 오일을 회수할 수 있으며 오일 수율은 20~25% 가량 됨을 보고하고 있다. 또한 미국 Battelle PNL (Molton, P.M., Fassbender, A.G. and Brown, M.D., 'STORS: The sludge to oil reactor system' US Report, EPA/600/2-86/034, NTIS PB86-175684 (1986)) 및 일본 Organo (주) (Suzuki, A., Nakamura, T. and Yokoyama, S., 'Effect of operating parameters on thermochemical liquefaction of sewage sludge', J. of Chem. Eng. of Japan, 23(1), 6 - 11 (1990))에서는 슬러지를 건조시키지 않고 그대로 250~300℃, 50∼80기압의 고압반응기에 밀어넣을 경우 슬러지에 포함된 유기물이 분해되어 중질의 오일로 회수가 가능함을 보고하고 있다. 또한 일본 동경 하수처리장에는 슬러지를 오일 등의 중유 매체와 혼합한 후다중효용 증발관을 이용하여 적은 에너지로 수분을 증발시키는 한 고체연료의 제조 등의 연구가 수행되어 왔다 (Yasuda, Y., 'Sewage sludge utilization technology in Tokyo', Wat. Sci. Tech., 23, 1743-1752 (1991)). 또한 슬러지의 유기물을 그대로 연소로에서 연소하여 열에너지로 회수하면서 슬러지를 처리하기 위한 슬러지 소각에 대한 연구도 국내·외에서 활발한 연구가 진행중에 있다. 그러나 슬러지는 80% 이상이 수분으로 구성되어 있기 때문에 소각시키기 위해서는 슬러지의 건조를 위한 보조연료의 사용이 불가피한 실정이다. 슬러지에서 수분을 제거하기 위한 연구는 그동안 많은 연구자에 의해 행하여 왔으며, 슬러지 건조 장치의 개발도 많은 진전이 있어왔다 (대한민국 특허출원 제 96-35918호). 그러나 슬러지 건조는 수분을 증발시키는데 많은 에너지가 소모되며, 증발된 수분과 함께 악취가 발생하기 때문에 아직도 개선의 여지가 많이 있다.The technology that uses sludge as energy is Bayer and Kutubbudin (Bayer, E. and Kutubbudin, M., 'Low temperature conversion of sludge and waste to oil', Proceedings of the International Recycling Congress, Berlin, West Germany (1982) Since Brid and Campbell of Canada reported that oil can be recovered by pyrolysis of sludge, Bridley, TR and Campbell, HW, 'Conversion Of Sewage Sludge To Liquid Fuel' ', The 7th Annual AQTE Conf. Montreal Quebec, 350-360, (1984)) reported that oils with a calorific value of 8,000 to 9,000 kcal / kg can be recovered and the oil yield is about 20 to 25%. See also Battelle PNL (Molton, PM, Fassbender, AG and Brown, MD, 'STORS: The sludge to oil reactor system' US Report, EPA / 600 / 2-86 / 034, NTIS PB86-175684 (1986)) and Japan Organo (Suzuki, A., Nakamura, T. and Yokoyama, S., 'Effect of operating parameters on thermochemical liquefaction of sewage sludge', J. of Chem. Eng. Of Japan, 23 (1), 6- 11 (1990) reports that the organic matter contained in the sludge is decomposed and recovered as a heavy oil when it is put into a high pressure reactor at 250 to 300 ° C. and 50 to 80 atmospheres without drying the sludge. In addition, research has been carried out at the Tokyo Sewage Treatment Plant, in which sludge is mixed with heavy oil media such as oil, and then solid fuel is evaporated with low energy using a multi-effect evaporation tube (Yasuda, Y., ' Sewage sludge utilization technology in Tokyo ', Wat.Sci.Tech., 23, 1743-1752 (1991)). In addition, research on sludge incineration to treat sludge while recovering sludge organic matter as it is burned in a combustion furnace as heat energy is actively underway at home and abroad. However, since more than 80% of the sludge is composed of water, the use of auxiliary fuel for drying the sludge is inevitable. Research for removing water from sludge has been conducted by many researchers, and the development of sludge drying apparatus has been made a lot (Korean Patent Application No. 96-35918). However, sludge drying consumes a lot of energy to evaporate moisture, and there is still much room for improvement as odors occur with the evaporated water.
한편, 슬러지를 건조시켰을 경우 슬러지의 종류에 따라 약간씩 차이는 있지만 2,000~4,800 kcal/kg 의 발열량을 갖고 있기 때문에 에너지로의 활용가치는 매우 크다. 특히 공단 폐수 종말 처리장이나 염색공단 폐수처리장에서 발생하는 슬러지의 건조발열량은 4,000 kcal/kg 이상으로 국내에서 생산되는 무연탄의 발열량과 비슷하거나 약간 높은 수준을 유지하고있다. 그러나 상기 슬러지 내에 함유된 수분은 슬러지 활용의 커다란 걸림돌이 되고 있다. 따라서 수분을 효율적으로제거하는 방법의 개발이 슬러지의 활용성을 한층 높이는 방법이 될 것이다.On the other hand, when the sludge is dried, there is a slight difference depending on the type of sludge, but because it has a calorific value of 2,000 ~ 4,800 kcal / kg, the utility value as energy is very large. In particular, the dry calorific value of sludge generated from industrial wastewater treatment plants and dyeing industrial wastewater treatment plants is over 4,000 kcal / kg and is similar to or slightly higher than that of domestic anthracite coal. However, the moisture contained in the sludge is a major obstacle to the use of sludge. Therefore, the development of a method of efficiently removing water will be a way to further increase the utilization of sludge.
이에 본 발명자들은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 수행한 결과, 유기성 슬러지를 연료용 오일과 혼합, 분산시키면 벙커유와 같은 상태의 연료를 얻을 수 있으며, 혼합과정에서 상당량의 수분을 제거할 수 있는 장점이있다. 또한 슬러지/오일 혼합연료는 기존의 오일 연소시스템에 연료로 적용이 가능하기 때문에, 본 발명은 이에 기초하여 완성하였다.Accordingly, the present inventors have conducted extensive research in order to solve the above problems, and when organic sludge is mixed with fuel oil and dispersed, fuel of the same state as bunker oil can be obtained, and a considerable amount of water can be removed during the mixing process. There is an advantage to that. In addition, since the sludge / oil mixed fuel can be applied as a fuel to an existing oil combustion system, the present invention has been completed based on this.
따라서, 본 발명의 목적은 슬러지로부터 수분을 효율적으로 제거하여 하·폐수 처리 슬러지를 혼합연료로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for efficiently removing moisture from sludge and producing sewage and wastewater treatment sludge with mixed fuel.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 혼합연료를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of using the mixed fuel produced by the above method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 하·폐수 처리장에서 발생하는 함수율 85% 이하의 유기성 탈수 슬러지 10∼60중량% 및 연료용 오일 40∼90중량%를 혼합한 다음, 상기 혼합물 100중량부에 계면활성제 5∼30중량부를 첨가하는 단계; 및 30∼100℃의 온도에서 상기혼합물을 3,000∼10,000rpm으로 20∼60분간 교반시키는 단계로 이루어진다.The method of the present invention for achieving the above object is a mixture of 10 to 60% by weight of organic dehydrated sludge having a water content of 85% or less generated in the sewage and wastewater treatment plant and 40 to 90% by weight of fuel oil, and then 100 parts by weight of the mixture Adding 5-30 parts by weight of the surfactant to the; And stirring the mixture at a temperature of 30 to 100 ° C. for 20 to 60 minutes at 3,000 to 10,000 rpm.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라 제조된 혼합연료는 보일러용 연료, 용융분사 소각로의 연료 및 원료 등으로 사용된다.The mixed fuel produced according to the present invention for achieving the above another object is used as a fuel for a boiler, a fuel and a raw material of a melt spraying incinerator.
이하 본 발명을 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the present invention in more detail as follows.
전술한 바와 같이 본 발명은 슬러지와 오일의 혼합연료를 제조하기 위한 방법의 하나로 슬러지를 연료용 오일과 혼합한 후 첨가제(계면활성제 및 유화제, 이하 '계면활성제'라 통징함)를 첨가하여 오일 내로 슬러지의 분산을 유도하여 오일 버너에 사용할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.As described above, the present invention is one of the methods for producing a fuel mixture of sludge and oil, and then mixed the sludge with the fuel oil and then adding an additive (surfactant and emulsifier, hereinafter referred to as 'surfactant') into the oil. It relates to a method of inducing the dispersion of sludge to be used in an oil burner.
일반적으로 유기성 슬러지는 약 80%의 수분을 함유하고 있기 때문에 연료용 오일과 혼합이 잘 이루어지지 않는다. 그러나 계면활성제와 같은 첨가제를 첨가하면 슬러지의 수분과 오일이 계면활성제에 의해 약한 결합을 하면서 슬러지가 오일 속에 분산되게 된다. 슬러지에 포함된 고형분은 매우 미세한 상태로 존재하기 때문에 오일 속에 분산된 입자는 장시간 침전하지 않고 안정된 상태를 유지하게 된다. 상기 혼합물을 연료로 활용하기 위한 조건을 만족하기 위하여는 혼합물의 안정성, 점도 등을 고려하여야 하며, 이는 첨가하는 계면활성제의 양 및 종류, 교반 조건(교반온도, 교반시간, 교반속도 등)에 의해 결정된다.In general, organic sludge contains about 80% water, so it is difficult to mix with fuel oil. However, when additives such as surfactants are added, the sludge's water and oil are weakly bound by the surfactant and the sludge is dispersed in the oil. The solids contained in the sludge exist in a very fine state, so that the particles dispersed in the oil do not settle for a long time and remain stable. In order to satisfy the conditions for utilizing the mixture as a fuel, the stability, viscosity, etc. of the mixture should be taken into consideration, which is determined by the amount and type of the surfactant added and the stirring conditions (stirring temperature, stirring time, stirring speed, etc.). Is determined.
본 발명에 따르면, 하·폐수 슬러지 처리장에서 발생하는 함수율 85% 이하의 유기성 탈수 슬러지 10∼60 중량% 및 연료용 오일 40∼90중량%를 혼합하고, 상기 혼합물 100중량부에 계면활성제 5∼30중량부를 첨가한 다음, 30∼100℃의 온도에서 상기 혼합물을 3,000∼10,000 rpm으로 20∼60분 동안 교반시켜 하·폐수의 슬러지를 이용하여 혼합연료를 제조한다. 이때 슬러지 내에 함유된 수분의 50% 이상이 상기 온도 조건에서 제거가 가능하여 자연스럽게 슬러지의 건조 효과도 얻을 수 있다. 따라서 수분으로 인한 연소 장애 및 발열량 저하의 염려가 없다. 특히, 슬러지/오일의 혼합물의 점도는 연료유와 큰 차이를 보이지 않기 때문에 펌핑이 가능하여 연료로 활용이 가능하다.According to the present invention, 10 to 60% by weight of organic dehydrated sludge having a water content of 85% or less generated in a sewage and wastewater sludge treatment plant and 40 to 90% by weight of fuel oil are mixed, and 5 to 30 surfactants are added to 100 parts of the mixture. After adding parts by weight, the mixture was stirred at a temperature of 30 to 100 ° C. for 20 to 60 minutes at 3,000 to 10,000 rpm to prepare a mixed fuel using sludge of sewage and wastewater. At this time, more than 50% of the water contained in the sludge can be removed under the above temperature conditions, so that the drying effect of the sludge can be naturally obtained. Therefore, there is no fear of combustion disturbance and lowering of calorific value due to moisture. In particular, since the viscosity of the sludge / oil mixture does not show a big difference from the fuel oil, it can be pumped and utilized as a fuel.
한편, 혼합되는 유기성 슬러지의 양이 10중량% 미만이면 경제적인 측면에서 바람직하지 못하고, 60중량%를 초과하면 생성된 혼합연료의 점도가 높아 연료로 활용하기에 어려운 문제가 발생한다. 상기 연료용 오일은 벙커유, 경유 및 등유로 이루어진 군으로부터 선택되며, 첨가제는 슬러지의 수분과 오일이 약한 결합을 이루게 하여 슬러지가 오일 속에 잘 분산되도록 하는 계면활성제이다. 이때 상기 첨가제의 양은 5∼30 중량부의 사이의 양을 첨가하였을 때 가장 바람직한 방향으로 혼합이 이루어지며, 5중량부 미만인 경우와 30중량부를 초과하면 슬러지/오일 혼합연료의 안정성 및 혼합정도, 그리고 생성물의 점도에 영향을 미치게 된다.On the other hand, if the amount of the organic sludge to be mixed is less than 10% by weight economically unfavorable, if it exceeds 60% by weight is a problem that is difficult to use as a fuel because the viscosity of the resulting mixed fuel is high. The fuel oil is selected from the group consisting of bunker oil, diesel oil and kerosene, and the additive is a surfactant that allows the sludge to disperse well in the oil by forming a weak bond between water and oil. At this time, the amount of the additive is mixed in the most preferred direction when the amount is added between 5 to 30 parts by weight, less than 5 parts by weight and more than 30 parts by weight of the sludge / oil mixed fuel stability and mixing degree, and the product It will affect the viscosity of.
본 발명에서는 계면활성제의 성질을 나타내는 HLB(Hydrophile Lyophile Balance) 값을 기준으로 10이상, 바람직하게는 16∼20사이의 계면활성제(친수성)가 슬러지와 오일에 대하여 높은 분산효과를 보임을 볼 수 있었다. 그러나 첨가제의 종류 및 첨가하는 양은 슬러지와 오일의 종류에 따라 약간씩 차이를 보임을 볼 수 있었다. 상기 계면활성제는 1종류 또는 필요에 따라 그 이상 혼합, 첨가할 수 있다.In the present invention, based on the HLB (Hydrophile Lyophile Balance) value indicating the nature of the surfactant it was found that the surfactant (hydrophilic) of 10 or more, preferably between 16 and 20 shows a high dispersion effect on the sludge and oil. . However, the type of additives and the amount added were slightly different depending on the type of sludge and oil. One type or more of the said surfactant can be mixed and added as needed.
본 발명의 반응 온도는 30∼100℃이며, 30℃ 미만에서는 벙커유와 점도가 높은 오일을 사용할 경우 교반에 어려움이 있으며, 100℃를 초과하는 온도에서는 계면활성제의 성능 저하가 일어나고, 슬러지에 포함된 수분의 증가로 혼합연료의 제조에 많은 에너지가 소요되는 단점이 있다. 또한, 교반속도가 너무 느리거나 교반 시간에 적으면 슬러지 속의 수분과 오일의 접촉이 적어 혼합이 잘 이루어지지 않아 장기보관할 경우 슬러지와 오일의 분리가 일어날 수 있기 때문에 적당한 교반속도와 시간은 3,000∼10,000rpm과 20∼60분이며, 슬러지 및 오일의 종류에 따라 약간씩 차이를 보이고 있다.The reaction temperature of the present invention is 30 to 100 ℃, less than 30 ℃ when using a bunker oil and a high viscosity oil is difficult to agitate, at a temperature above 100 ℃ occurs the performance degradation of the surfactant, included in the sludge There is a disadvantage in that a large amount of energy is required for the preparation of the mixed fuel due to the increased moisture. In addition, if the stirring speed is too slow or less in the stirring time, the contact between the water and the oil in the sludge will be less mixed, so that the sludge and oil may be separated if stored for a long time, so the proper stirring speed and time may be 3,000 to 10,000. It is 20 to 60 minutes with rpm and shows a slight difference depending on the type of sludge and oil.
한편, 상기와 같이 제조된 슬러지/오일 혼합물은 다양한 형태로 활용이 가능하다. 예를 들어 슬러지 발생 사업장의 보일러에 적용 및 용융분사 시스템에 의한 분말소재화 등으로 사용이 가능하다. 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the sludge / oil mixture prepared as described above can be utilized in various forms. For example, it can be applied to boilers of sludge generating plants and powder material by melt spraying system. This will be described in more detail as follows.
1) 슬러지 발생 사업장의 보일러에 적용: 유기성 슬러지와 오일의 혼합물은 점도가 높지 않고 슬러지의 고형분도 미세한 상태로 존재하기 때문에 오일 연소에 장애를 일으킬 염려는 없다. 또한 슬러지에 포함된 수분은 혼합과정에서 어느정도 제거되고, 유기물은 연료로 활용이 가능하기 때문에 혼합물의 발열량 저하는 심하게 나타나지 않는다. 따라서 슬러지가 발생한 사업장에 약간의 설비만 추가하여 보일러에 적용이 가능하기 때문에 슬러지의 발생을 억제하면서 슬러지에 포함된 유기물을 에너지로 활용할 수 있능 장점이 있다.1) Applied to the boiler of the sludge generating plant: Since the mixture of organic sludge and oil does not have high viscosity and the solid content of sludge exists in a fine state, there is no danger of disturbing oil combustion. In addition, since the water contained in the sludge is somewhat removed during the mixing process, and the organic material can be used as a fuel, the calorific value of the mixture is not severely reduced. Therefore, it is possible to apply to the boiler by adding only a few facilities to the workplace where the sludge occurred, there is an advantage that can use the organic material contained in the sludge as energy while suppressing the sludge generation.
2) 분사용융 소각법에 적용: 슬러지/오일의 혼합연료는 분사 용융 소각법에 의해 처리하여 에너지를 회수하고, 구형의 용융 분말을 얻을 수 있다. 소각로의 상부에 설치된 특수 노즐에서 혼합연료와 농축 산소를 함께 분무하여 연소할 때 화염 온도를 1,300∼1,500℃로 조절이 가능하기 때문에 슬러지에 포함된 무기물은 용융된 후 표면장력에 의해 구형의 모양으로 하강하면서 고화되어 분말을 얻을 수 있다. 이때 얻어진 용융분말은 5∼40μm의 구형 입자로 표면에 용융되기 때문에 중금석 성분의 용출을 완전히 억제할 수 있으며, 중금속 성분에 따라 무기 안료 및 플라스틱 첨가제 등으로 활용이 가능하다.2) Applied to spray melting incineration: The mixed fuel of sludge / oil can be treated by spray melting incineration to recover energy and obtain spherical molten powder. Since the flame temperature can be adjusted to 1,300 ~ 1,500 ℃ when the mixed fuel and concentrated oxygen are combusted by a special nozzle installed at the top of the incinerator, the inorganic matter contained in the sludge is spherical by the surface tension after melting. It can be solidified while descending to obtain a powder. The molten powder obtained at this time is melted on the surface as spherical particles of 5-40 μm, thereby completely inhibiting the elution of the heavy lamellar component, and can be utilized as an inorganic pigment and a plastic additive according to the heavy metal component.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1Example 1
슬러지 오일 혼합물의 제조Preparation of Sludge Oil Mixture
대구 비산염색공단 폐수종합처리장에서 발생한 유기성 슬러지 25g과 백등유 250g, 및 물에 녹인 계면활성제(동남합성, PEG8000DS, HLB 값 18.4)의 양을 슬러지 양의 1∼30 중량부로 변화시켜 가면서 첨가하였으며, 상온에서 4,000 rpm의 속도로 교반하면서 슬러지와 오일의 혼합되는 정도와 시간을 측정하였다. 슬러지와 오일 혼합물은 초기에는 잘 섞이지 않고 있다가 교반에 진행되면서 조금씩 혼합되다가 일정 시간이 지나면 완전히 혼합되는데 첨가제의 양에 따라 조금씩 혼합되는 시간이 단축됨을 볼 수 있었다. 첨가제의 양이 5중량부 이하에서는 오랜 시간 교반하여도 일부만 섞이는 것을 볼 수 있었으며, 혼합시간은 첨가제의 양에 반비례하는 것을 볼 수 있었는데 5중량부 이상에서는 60분 가량, 30중량부에서는 교반시간이 20분 가량이 소요되었다. 또한 생성된 슬러지/오일 혼합물의 경우 첨가제의 양이 적을 경우 장기간 보관할 경우 오일과 슬러지의 분리현상이 조금씩 나타나는 것을 볼 수 있었으나 30 중량부를 첨가한 경우에는 30일 이상 경과하여도 층분리가 일어나지 않고 혼합이 이루어진 상태 그대로 존재함을 볼 수 있었다. 그러나 30 중량부 이상 첨가할 경우에는 혼합물의 점도가 매우 높아져서 교반시 교반기의 프로펠라 부분만 교반되는 것을 볼 수 있었다.25 g of organic sludge, 250 g of white kerosene, and surfactant dissolved in water (Dongnam Synthesis, PEG8000DS, HLB value 18.4) were added to the sludge amount from 1 to 30 parts by weight. The mixing rate and time of the sludge and oil were measured while stirring at a speed of 4,000 rpm. The sludge and oil mixture was not mixed well at the beginning but was mixed little by little as the stirring progressed. After a certain time, the sludge and oil mixture was completely mixed, but the mixing time was shortened depending on the amount of the additive. When the amount of the additive was 5 parts by weight or less, only part of the mixture was mixed even after a long time stirring, and the mixing time was found to be inversely proportional to the amount of the additive. It took about 20 minutes. In addition, in the case of the sludge / oil mixture produced, it was found that the oil and sludge separated little by little if the amount of the additive was small. However, when 30 parts by weight were added, the layer separation did not occur even after 30 days or more. You can see that it exists as it is. However, when added to 30 parts by weight or more, the viscosity of the mixture was very high, it could be seen that only the propeller portion of the stirrer was stirred during stirring.
실시예 2Example 2
슬러지 오일 혼합물의 제조Preparation of Sludge Oil Mixture
상기 실시예 1에서 경유 250g을 제외하고는 동일한 조건하에서 실시하였으며 결과 또한 비슷하게 얻을 수 있었다.Except for 250g diesel oil in Example 1 was carried out under the same conditions and the results were similarly obtained.
실시예 3Example 3
슬러지 오일 혼합물의 제조Preparation of Sludge Oil Mixture
상기 실시예 1에서 유기성 슬러지 50g과 경유 150g을 제외하고는 동일한 조건하에서 실시하였다. 이 경우에도 비슷한 결과를 얻을 수 있었다.Except for 50g of organic sludge and 150g of diesel oil in Example 1 was carried out under the same conditions. Similar results were obtained in this case.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서 유기성 슬러지 100g과 경유 100g을 제외하고는 동일한 조건하에서 실시하였다. 이 경우에도 대체로 경향은 비슷하지만 계면활성제의 첨가량은 전체적으로 조금씩 증가하는 것을 볼 수 있었다.Except for 100g of organic sludge and 100g of diesel oil in Example 1 was carried out under the same conditions. Even in this case, the tendency was generally similar, but the amount of surfactant was slightly increased as a whole.
실시예 5Example 5
슬러지 오일 혼합물의 제조Preparation of Sludge Oil Mixture
상기 실시예 1에서 사용한 것과는 다른 종류의 계면활성제(동남합성 M-TW01015, HLB값 10)를 유기성 슬러지 25g과 경유 100g에 1∼30 중량부로 변화하면서 실시예 1과 동일한 조건하에서 혼합실험을 행하였다. 이 결과로 얻어진 혼합물은 슬러지의 고형분과 오일이 분리된 상태로 존재하지만 오일은 수분과 에멀젼형태를 이루어 슬러지 고형분에서 수분을 분리해내는 역할을 하여, 고액 분리 후 얻어지는 슬러지 고형분의 함수율을 낮추는 효과를 얻을 수 있었다. 이때 고형분의 함수율은 계면활성제의 첨가에 따라 3∼10% 정도의 감소효과를 얻을 수 있었다.Mixing experiments were carried out under the same conditions as in Example 1, varying from 1 to 30 parts by weight of 25 g of organic sludge and 100 g of diesel oil with a surfactant different from that used in Example 1 (dongnam Synthetic M-TW01015, HLB value 10). . The resultant mixture is in a state in which the sludge solids and the oil are separated, but the oil forms a water and emulsion to separate water from the sludge solids, thereby lowering the water content of the sludge solids obtained after the solid-liquid separation. Could get At this time, the water content of the solid content was reduced by about 3 to 10% by the addition of the surfactant.
비교예 1Comparative Example 1
슬러지 오일 혼합물의 제조Preparation of Sludge Oil Mixture
상기 실시예 5에서 첨가하는 계면활성제를 동남합성 제품의 EU-KE(A,Kerosene 유화제)와 M-SP01 (B, HLB값 4.3)로 변경하여 동일한 조건하에서 실험을 하였으며, 계면활성제 A를 첨가할 경우는 실시예 5와 비슷한 경향을 보이고 있지만 계면활성제 B를 첨가할 경우에는 슬러지와 오일의 혼합이 잘 이루어지지 않고 첨가하지 전의 상태와 비슷함을 볼 수 있었다.The surfactant added in Example 5 was changed to EU-KE (A, Kerosene emulsifier) and M-SP01 (B, HLB value 4.3) of Southeast Synthetic Products and tested under the same conditions. The case was similar to that of Example 5, but when the surfactant B was added, it was found that the sludge and oil were not mixed well and were similar to the state before addition.
실시예 6Example 6
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 사용한 슬러지는 대구 비산염색공단 폐수처리장에서 발생한 슬러지로 건조슬러지의 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 또한 상기 실시예 1 내지 4에서 얻어진 혼합물의 발열량은 하기 표 2에 나타내었다.The sludges used in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below for analysis of dry sludge as sludge generated in a cod non-acid industrial complex wastewater treatment plant. In addition, the calorific value of the mixture obtained in Examples 1 to 4 is shown in Table 2 below.
상기 표 2에 나타낸 혼합연료의 발열량은 혼합연료의 제조과정에서 수분을 제거할 수 있기 때문에 실시예에서 얻은 혼합연료의 발열량보다 높게 얻을 수 있다.The calorific value of the mixed fuel shown in Table 2 can be obtained higher than the calorific value of the mixed fuel obtained in the embodiment because the moisture can be removed in the manufacturing process of the mixed fuel.
상기와 같은 본 발명에 의해 생성된 슬러지/오일 혼합물은 다양한 형태로 활용이 가능하다.The sludge / oil mixture produced by the present invention as described above can be utilized in various forms.
1) 고체연료의 제조: 유기성 슬러지의 경우 슬러지/오일 혼합물의 제조 과정에서 상당량의 수분이 슬러지의 고형분과 분리되어 증발되고 고형분의 주위를 오일이 감싸기 때문에 탈유기에서 기름을 회수할 때 수분이 제거된 고체상태의 슬러지 케??을 얻을 수 있다. 이때 얻어진 슬러지 케익은 일부의 오일을 함유하고 있기 때문에 발열량이 슬러지의 단순 건조시 발열량보다 높은 4,000∼5,500 kcal/kg 정도로 국내 무연탄보다 높은 발열량을 갖고 있기 때문에 도시쓰레기 소각로에 적용이 용이하고, 시멘트공장의 로타리 킬른에 넣을 경우 시멘트의 원료 및 연료로 활용도 기대된다.1) Production of solid fuel: In the case of organic sludge, a large amount of water is separated from the sludge solids in the manufacturing process of the sludge / oil mixture and evaporated, and the oil is wrapped around the solids so that water is removed when recovering oil from the deoiler. Solid sludge cakes can be obtained. At this time, the sludge cake obtained contains some oil, so the calorific value is higher than domestic anthracite coal at about 4,000-5,500 kcal / kg, which is higher than the calorific value of simple drying of sludge. It is also expected to be used as a raw material and fuel for cement when placed in rotary kilns.
2) 슬러지 발생 사업장의 보일러에 적용: 유기성 슬러지와 오일의 혼합물은 점도가 높지 않고 슬러지 고형분도 미세한 상태로 존재하기 때문에 오일 연소용 버너에 적용이 가능하다. 따라서 슬러지가 발생한 사업장의 보일러에 적용이 가능하기 때문에 슬러지의 발생을 억제하면서 슬러지에 포함된 유기물을 에너지로 활용이 가능하다.2) Applied to the boiler of the sludge generating plant: Since the mixture of organic sludge and oil does not have high viscosity and the sludge solid content exists in fine state, it can be applied to the burner for oil combustion. Therefore, it is possible to apply to the boiler of the workplace where the sludge has been generated, it is possible to utilize the organic material contained in the sludge as energy while suppressing the generation of sludge.
3) 분사용융시스템에 의한 분말소재화: 무기성 슬러지의 경우에는 수분을 증발시킨 후 슬러지/오일의 혼합물을 분사용융시스템에 적용하여 연소할 경우 구형의 분말을 얻을 수 있어 고부가 가치를 갖는 소재화가 가능하다.3) Powder materialization by spray melting system: In case of inorganic sludge, it is possible to obtain spherical powder when the sludge / oil mixture is combusted by burning water after evaporating water. It is possible.
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| KR20020038285A (en) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | 신현준 | An incinerating method for sludge |
| KR101695977B1 (en) | 2016-04-11 | 2017-01-17 | 동원중공업 주식회사 | Paddle desiccator using microwave for resource sewage sludge |
| KR102055099B1 (en) | 2019-08-06 | 2020-01-22 | 우수에너지 주식회사 | Method for drying the sludge by using a low-temperature hot air and microwave |
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