KR100350349B1 - 유기성 슬러지를 이용한 연료의 제법 - Google Patents

Abstract

유기질 폐수처리과정에서 발생되는 유기질 슬러지를 슬러지 처리공정 중에서 슬러지 농축공정을 거친 슬러지 농축액에 석탄폐광지에서 분출되는 지하수를 농축시킨 명반 또는 명반성질을띤 농축액을 첨가하여 슬러지의 농축액에서 발생하는 악취제거와 슬러지의 응집효과를 높혀 착수를 용이하게 함과 동시에 살균처리를 한 다음 착수하여 착수된 슬러지에 석탄분말을 첨가 균질화시켜 일정형태로 성형한 유기성 슬러지를 이용한 연료의 제조방법에 관한 것이다.

Description

유기성 슬러지를 이용한 연료의 제법 {METHOD OF MAKING SOLID FUEL USING ORGANIC SLUDGE}

본 발명은 유기질 슬러지를 이용하는 방법 즉 폐수처리과정에서 발생하는 유기질 슬러지를 이용한 연료의 제조방법에 관한 것이다.

원래 유기성 슬러지는 폐수처리 과정에서 생물학적 폐수처리장에서 1차 슬러지 및 2차 슬러지 처리 공정에 의해서 생성되고, 이와 같은 슬러지는 슬러지의 부피를 줄이기 위해서 농축과정을 거치고 미생물의 활동에 의해서 더 이상 분해가 일어나지 않도록 슬러지를 처리하는 안정화공정을 거치며 슬러지의 탈수성을 높이기 위해서 개량(conditioning)공정, 탈수공정, 열건조공정, 소각공정을 거치게 된다.

종래 유기성 슬러지의 이용방법은 하수처리장에서 활성오니를 소화하여 그것의 용적을 줄이기 위하여 메탄발효를 행하면서 메탄개스를 얻어 연료로 사용하였다.

그후 1995년경 오노(ono)등이 주정 증류폐액에다 이용하여 폐수처리를 해결하였을뿐 아니라 여과 과정에서 메탄을 생성하는 방법을 해결해 경제적인 측면에서 이용가치가 있었다.

그러나 염가의 각종 연료 개발로 슬러지를 이용한 메탄개스 제조방법들은 경제적인 측면에서 사양화되어 사라져 버린지 오래다.

또 비료로서 이용은 적당한 수분함량으로 슬러지를 착수하고 숙성시켜 기타 비효성이 있는 첨가제를 첨가하여 숙성비료를 얻거나 슬러지 처리 공정에서 열건조는 생슬러지로 비료를 생산하기 위한 처리시에 열건조를 거치게 되는데 열건조 공정에서 플레시건조(flash drying)에서는 생슬러지가 사전에 열건조에 의해서 건조된 슬러지와 혼합하게 되는데 건조슬러지는 약 10% 수분함량을 가지며 살균되어 훌륭한 비료로서 사용될 수 있고 토지 개량제로서 휼륭하다.

그밖에도 슬러지 처리공정의 마지막 공정인 소각공정에서 발생되는 회분을 비료로서 이용하고 있다.

그러나 연료비로 인하여 상당한 운영비가 소요된다.

또 슬러지의 처리방법 중 하나로서 하수슬러지 또는 인분슬러지에 생석회, 황토 및 점토를 혼합한 조성물로 저온에서 소성하여 저온 소성물을 얻고 이 소성물을 분쇄한 분쇄토에 하수슬러지와 해당 첨가물을 첨가한 입자상 조성물을 고온처리하여 고온소성물을 얻으므로서 인공배양토, 토질개량제, 고토비료, 여과정화토등 다목적 재활용 제품을 얻는데에 이용되고 있으나 유기질 슬러지를 연료로 이용되는 방법은 전술한 메탄 발효에 의한 경제성이 결여된 메탄개스의 생산에 불과하였다.

본 발명은 유기질 폐수의 처리과정에서 발생되는 폐슬러지를 이용하여 종래 혐기성 소화에 의한 메탄개스의 생성, 유기질비료로서의 이용, 기타토질 개량제, 여과제, 흡착제로의 이용과는 달리 고부가가치를 갖는 연료를 생산함에 그 목적이 있다 하겠다.

생물학적 폐수처리장에서 1차 슬러지 및 2차 슬러지 처리공정에 의하여 생성되는 농축슬러지에 명반수를 첨가 악취제거 및 멸균 그리고 우수한 응집성을 갖게 한 슬러지를 착수하여 착수된 슬러지에 석탄분말을 첨가 일정한 모양으로 성형한 연료를 생산하므로서 유기성 슬러지를 활용함에 있어 고부가가치의 제품 즉 연료를 생산함에 목적이 있다 하겠다.

본 발명은 유기질 폐수처리 과정에서 발생하는 슬러지를 이용 연료화하는 방법에 관한 것으로 좀더 구체적으로는 슬러지는 생물학적 폐수처리장에서 1차 슬러지 및 2차 슬러지 처리 공정에서 생성되고, 이와 같은 생물학적 폐수처리장에서 슬러지(고형물) 처리에 이용되는 조작과 공정인 농축, 안정화, 개량, 탈수, 열건조, 소각처리를 거치는 공정에서 농축과정을 거친 슬러지 농축액에 명반류 성분이 다량 용해된 석탄폐광지의 지하수 농축액을 첨가하여 균질화시킨 슬러지를 착수한 다음 여기에 석탄분말을 첨가 균질화시켜 일정크기의 모양으로 성형하므로서 얻어지는 유기성 슬러지를 이용한 연료의 제조방법이라 할 수 있다.

이상의 방법에서 폐수의 생물학적 소화과정을 거친 슬러지의 농축과정은 가장 일반적인 농축방법인 중력식 농축방법이나 용존공기부상법을 이용하는 농축으로 얻어진 슬러지의 농도는 슬러지 고형물 함량으로 5-6wt% 정도이다.

이와 같은 슬러지 농축액에 투입되는 명반류 성분이 다량 용해된 석탄폐광지의 지하수는 강원도 함백 또는 정선군의 석탄폐광지에서 분출되는 지하수로서 이 지하수의 성상과 수질은 표 1과 같다.

상기 표 1에서와 같이 석탄폐광지 지하수는 황산이온과 알루미늄이온이 다량 함유되어 있고 이들로 구성되는 화학성분을 보면 석탄폐광지 지하수에는 알루미늄슬페이트(Aluminium Sulfate), 알루미니움 슬페이트 하이드레이트(Aluminium Sulfate Hydsate), 암모니움 슬파이드 실리케이트 소디움(Ammonium Sulfide Silicate Sodim), 암모니움 알루미늄 슬페이트(Ammonium Aluminium Sulfate), 마그네슘 알루미늄 슬페이트(Magnesium Aluminium Sulfate), 칼리움나트륨 명반등이 용해되어 있고 명반의 성질을 지닌 물질이 주종을 이루고 있다.

이와 같은 명반류가 석탄폐광지에 지하수에 용해되어 있는 양은 채취지역이나 지점에 따라 약간의 차이는 있으나 명반성분이 1-1.5wt%정도 용해되어 있다.

이상과 같은 석탄폐광지 지하수를 자연증발농축방법으로 용량이 1/3∼1/5 이 되게 농축한 지하수를 슬러지 농축액에 5-15wt% 비율로 첨가하고 교반하여 1-2일간 방치한 후 착수하게 되며 착수액은 농축명반수와 적당량을 혼합하여 재사용한다.

여기에서 농축된 명반수의 명반함량은 3-7.5wt%범위이다.

이와 같이 처리된 슬러지를 수분함량 30%되게 착수한 슬러에 중량으로 대하여 석탄 분말 20-30%를 첨가 균질화시킨 다음 일정 형태로 성형하여 본 발명에 의한 연료를 얻을 수 있다.

본 방법에서 슬러리에 첨가되는 농축명반수는 우선 슬러지에서 발생하는 악취를 제거하고 슬러리에 응집효과를 부여하므로서 착수가 용이해지며 강력한 살균력이 있어 슬러리 내의 대장균 및 각종 세균 등을 사멸시키며 그 밖에도 석탄폐광지 지하수에는 염소, 불소 등의 살균력이 강한 성분이 포함되어 있어 살균효과가 더욱 크다. 이것이 명반류가 다량 함유된 석탄폐광지의 지하수를 사용하는 이유라 할 수 있다.

또 위에서 슬러지만을 건조(함수율 5-8wt%)했을 때 연료로서 사용할 경우는 발열량이 2800칼로리로서 연료로서 사용할 수 없으며 석탄분말인 경우에는 발열량이 7200칼로리로서 이를 전술한 비율로 슬러리에 첨가했을 경우에는 발열량이 4000cal-5000cal 되므로 연료로서 발열량이 충분하다.

본 발명에 의한 유기성 슬러지를 연료화로 활용하므로서 유기성 슬러지 처리에 있어서 안정화, 개량, 열건조, 소각공정이 필요없게 되어 슬러지 처리에 있어서 대형장치를 대폭 줄일 수 있고 열건조소각에서 발생하는 막대한 연료비를 줄일 수 있으며 종래 슬러지 이용방법에 있어서 유기성 슬러지의 혐기성 소화 방법에 의한 메탄개스의 생성, 유기질 비료로서의 이용 그리고 생석회, 황토 및 점토와 함께 고온소성 처리하므로서 얻어지는 토질개량제, 고토비료, 여과정화토 등으로 이용되는 방법에 비하여 경제적인 측면에서 고부가가치를 창출할 수 있는 방법이라 할 수 있으며, 또한 전술한 명반류가 용해된 석탄폐광지의 지하수를 이용하므로서 슬러지에서 발생하는 냄새의 제거 그리고 응집효과로 발생하는 착수의 용이성과 살균처리는 물론 연료로서의 이용 후에도 회분에 지하수 성분으로부터 생성된 미량성분이 다량 포함되어 있어 비료로서의 이용가치 또한 크다할 수 있고 연료자원이 부족한 우리나라에서 활용가치가 큰 연료로 기대된다.

Claims (1)

1. 유기질 폐수처리 과정에서 발생한 슬러지를 처리함에 있어서 슬러지 처리 공정의 슬러지 농축공정을 거친 고형물함량 5-6wt%인 농축슬러지에 명반류가 용해된 석탄폐광지 지하수로 농축시킨 명반함량 3-7.5wt%인 농축명반수 5-15wt%를 첨가하고 교반하여 1-2일간 방치한 후 수분함량 30wt%으로 착수한 슬러지에 석탄분말 20-30wt%을 혼합하여 일정형으로 성형함을 특징으로 하는 유기성 슬러지를 이용한 연료의 제조방법.