KR100372185B1 - 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 함수 슬러지 및 오일의 혼합물에 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 이들의 혼합물을 첨가하여 마이크로-에멀젼을 얻어 이를 슬러지로부터 분리하여 함수 슬러지를 탈수 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 슬러지 고형분으로부터 수분의 제거가 용이하며, 얻어진 슬러지의 고형분은 50% 이하의 함수량을 갖기 때문에 슬러지 처리 공정이 간단해지고 소각시 보조연료의 사용이 필요없게 되므로 경제적이다.

Description

마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수 처리방법 {Method for treating hydrous sludges using micro-emulsion}

본 발명은 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 함수 슬러지 및 오일의 혼합물에 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 이들의 혼합물을 첨가하여 마이크로-에멀젼을 얻어 이를 슬러지로부터 분리하여 함수 슬러지를 탈수처리하는 방법에 관한 것이다.

인구가 증가하고 산업이 발전함에 비례하여, 산업 폐기물에 따른 환경오염이 나날이 심각해지고 있다. 특히, 하수처리장이나 폐수처리장에서 발생하는 함수 슬러지는 대부분이 해양투기나 매립 등의 방법으로 처리되어 왔기 때문에, 해양 및 토양의 오염이 심각한 실정이다.

현재 우리나라에서 하루에 발생하는 함수 슬러지는 대략 21,000톤에 이르고 있으며, 이러한 함수 슬러지의 20%정도는 매립으로, 30%정도는 해양투기로, 나머지가 소각이나 재활용 등의 방법으로 처리되고 있다. 이중에서 하수슬러지나 상수도 처리장에서 발생하는 슬러지는 90% 이상을 매립과 해양투기에 의존하고 있다. 그러나, 2001년부터는 소각을 거치지 않은 유기성 슬러지의 매립이 전면적으로 금지될 것으로 예상되고 있기 때문에, 정부에서는 점차적으로 슬러지의 소각 비중을 높여나갈 계획으로 있다.

그러나 상수, 하수, 및 폐수처리장에서 발생하는 함수 슬러지는 80% 이상이 수분으로 구성되어 있기 때문에, 소각시키기 위해서는 슬러지의 건조를 위한 보조연료의 사용이 불가피하고, 이로 인해 매립이나 해양투기의 비용보다 슬러지의 처리비용이 2배이상 높게 소요된다.

따라서, 슬러지에서 수분을 제거하기 위한 연구가 그동안 많은 연구자들에 의해 실시되어 왔으며, 슬러지 건조 장치의 개발도 많은 진전이 있어 왔고, 이러한 방법에 대해서는 대한민국 특허출원 제96-35918호의 "슬러지 건조방법 및 이를 수행하기 위한 장치"에 기재되어 있다. 그러나 슬러지 건조는 수분을 증발시키는데 많은 에너지가 소모되기 때문에, 슬러지가 보유하고 있는 자체 발열량만으로는 건조에 소요되는 에너지를 충당할 수 없고 이 부족한 발열량을 보충하기 위하여 보조연료를 사용하거나 도시쓰레기나 폐플라스틱과 같은 발열량이 높은 폐기물과 혼합하여 소각을 하는 경우도 있다. 따라서, 슬러지의 발열량을 높이기 위해서는 슬러지의 수분을 기계적인 방법으로 우선 제거하는 것이 바람직하며, 이와 같은 관점에서 용매를 이용한 슬러지의 고효율 탈수에 대한 연구가 진행되어 왔다.

이러한 연구결과로서, Emanuel, C.F.에 의한 미국특허 제3,899,419호(1974)의 "Method for chemical fractionation, defatting and dewatering of solid and sudpensions"에, 물과 역한계 용해온도점을 갖는 용액(reverse critical solution)의 성질을 이용하여 수분을 제거하는 기술이 기재되어 있으며, Ames, R.K.에 의한 미국특허 제3,925,201호(1973) 및 Peters, H.H.에 의한 미국특허 제4,056,466호(1973)에는, TEA(triethyl amine)이 물과 18.7℃ 이하에서는 완전혼합이 이루어지지만 온도가 올라갈수록 층 분리가 일어나는 현상을 이용하여 10℃ 정도의 온도에서 슬러지와 TEA를 혼합하여 슬러지 고형분에 포함된 수분을 분리해 내고, 고형분에서 여과를 통해 분리된 여액을 60℃ 정도로 가열하여 물과 TEA를 층분리시키고, 분리된 TEA는 회수하여 재사용하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 아민의 경우 심한 악취가 발생하기 때문에 공정의 가동에 어려움이 있어 실용화를 이루지 못하였다.

또한, Murphy, C.L.의 미국특허 제4,014,104호(1977), Leland C. Dickey의 미국특허 제4,339,882호(1982), 및 Frank J. Cabin과 Lawrence, J. Gasper의 미국특허 제4,906,388호(1990)에는, 메탄올과 같이 증발잠열이 적은 저비점 용매를 사용하여 석탄의 건조 기술을 슬러지 등의 물질에 적용한 방법이 기재되어 있다. 특히, Cabin의 특허에는, 알콜류, 케톤류, 유기산류, 글리콜 등을 이용한 슬러지 탈수 공정이 기재되어 있는데, 탈수기에서 배출된 슬러지를 용매와 혼합한 후 탈수를 하면 고형분의 수분이 80%정도에서 용매 및 실험조건에 따라 67∼75%로 낮출 수 있음을 나타내고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의한 슬러지는 소각하기에는 다소 충분치 않은 수분을 함유하고 있기 때문에 보조연료의 사용 없이는 소각이 불가능한 문제가 있다.

본 출원인에 의해 기출원된 대한민국 특허출원 제99-43986호의 "하폐수 슬러지의 탈수방법"에는 함수슬러지에 오일, 계면활성제, 저비점 용매를 사용하여 슬러지의 함수율을 68% 이하로 낮출 수 있음이 기재되어 있다. 그러나, Cabin의 특허와 마찬가지로 슬러지 고형분의 미세한 틈 사이에 모세관 현상에 의해 부착된 수분의 제거에는 한계가 있음을 보여주고 있다.

모세관 현상에 의해 부착된 수분을 제거하기 위해서는 표면장력을 줄이는 것이 가장 바람직한 방법인데, 비슷한 경우가 원유의 채굴에서 응용되는 것을 볼 수 있다. Dale W. Dycus, et al.의 미국특허 제3,885,628호(1975), W.W. Gale et al.의 미국특허 제3,977,471호(1976), R.N. Healy et al.의 미국특허 제3,981,361호(1976) 및 S. Stournas에 의한 미국특허 제4,340,492호(1982)에는, 마이크로 에멀젼을 이용하여 오일을 회수하는 방법이 기재되어 있다. 상기 특허들을 참조하면, 유정 속에 들어 있는 암석 또는 모래에 붙어 있는 원유를 뽑아 올리기 위해서 계면활성제 및 보조제를 물과 함께 넣으면 유정 속에 들어 있는 원유와 마이크로 에멀젼을 형성하여 마이크로 에멀젼이 암석 또는 모래 층의 미세한 부분까지 침투하여 오일이 쉽게 빠져나오는 것을 돕는다. 특히, 마이크로 에멀젼은 물또는 기름 성분보다 표면장력과 점도가 현저하게 낮기 때문에 모세관 현상을 줄일 수 있는 특성이 있어 쉽게 미세한 부분 속에 있는 오일을 빠져 나오게 할 수 있다. 참고적으로, 상기 국내출원 제99-43986호 및 Carbin의 특허에서 사용한 용액의 표면장력을 물 및 마이크로 에멀젼 용액의 표면장력과 비교하여 표 1에 나타내었다.

각 성분의 표면장력(℃)

	표면장력(dyne/cm)
물	71.18
메탄올	21.75
아세톤	23.25
오일/물 에멀젼	10∼40
오일/물 마이크로에멀젼	0.1이하

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 마이크로 에멀젼의 표면장력은 다른 어떤 물질의 표면장력보다 낮기 때문에 상기 미국특허 제3,885,628호, 제3,977,471호, 제3,981,36호 및 제4,340,492호에서와 같이 유정 속의 원유를 쉽게 채굴할 수 있다.

이와 같은 마이크로 에멀젼을 이용하여 슬러지의 수분을 제거하는 예는 종래 어떠한 기술에서도 찾아볼 수 없다.

이에 본 발명자들은 함수 슬러지에서 절반이상으로 함수율을 낮추기 위해 연구한 결과, 원유채굴에 이용하는 마이크로-에멀젼을 이용하여 슬러지 고형분으로부터 탈수율을 증가시킬 수 있음을 발견하였으며 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서 본 발명의 목적은, 마이크로 에멀젼의 특성으로 인하여 슬러지 고형분으로부터 수분을 용이하게 제거할 수 있고, 용액과 고형분을 쉽게 여과할 수 있으며, 고형분과 제거된 마이크로 에멀젼이 쉽게 오일 및 계면활성제, 물로 분리될 수 있기 때문에 비용이 적게 들고 공정이 간단해지며, 또한 상기와 같이 낮은 수분을 함유하기 때문에 슬러지의 자체 발열량에 의해 추가적인 오일의 회수없이 소각될 수 있어 슬러지의 소각비용을 획기적으로 줄일 수 있는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 함수 슬러지의 탈수처리방법은, 함수 슬러지 10∼50중량% 및 오일 50∼90중량%로 이루어진 혼합물 100중량부에 대하여, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 주 계면활성제 및 탄소수 3 내지 8의 알콜로부터 선택되는 보조 계면활성제로 이루어지는 계면활성제 6∼20중량부를 첨가하고, 10∼50℃의 온도에서 상기 혼합물을 1∼15분동안 500∼2,000rpm으로 교반하여 슬러지의 수분과 오일의 마이크로 에멀젼을 형성하고 이를 분리함으로써 함수 슬러지를 탈수처리하는 단계로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지를 처리하는 방법의 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 일예의 물/오일/계면활성제의 3성분의 조성에 따른 상변화를 나타내는 다이아그램이며,

도 3은 본 발명에 따른 다른 일예의 물/오일/계면활성제의 3성분의 조성에 따른 상변화를 나타내는 다이아그램이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 마이크로-에멀젼을 이용하여 오일을 회수하는 방법은 계면활성제 및 보조제를 이용하여 유정(油井) 속에 들어 있는 원유와 물로 마이크로 에멀젼을 형성하도록 하여 물/오일 혼합물을 뽑아낸 후, 온도를 조절하여 오일을회수하는 기술로서 개발 기간이 오래된 유전에서 채굴하는 방법으로 많이 활용되어 왔었다.

예를 들어, 전술한 원유의 채굴방법을 간단하게 설명하면, 통상적으로 3단계의 과정을 거치게 되는데, 유정 속의 가스등의 압력으로 분출되어 원유를 채굴하는 1단계; 물 또는 스팀을 넣어 유정 속의 압력을 높여줌으로써 원유를 채굴하는 2단계; 및 마이크로 에멀젼을 이용하여 물과 계면활성제를 유정 속에 넣어 오일을 추출하는 3단계로 이루어진다.

이 때 사용되는 마이크로 에멀젼법은 물과 오일이 마이크로 에멀젼을 형성할 경우, 유정 속의 모래층 또는 암석층과 쉽게 분리가 가능하기 때문에 많은 양의 오일을 채취할 수 있는 방법으로 발굴 기간이 오래된 유정의 경우 이 방법을 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 마이크로 에멀젼을 전술한 바와 같이 본 발명의 하수 또는 폐수처리장에서 발생하는 함수 슬러지에 이용한 예를 찾아볼 수 없었다.

본 발명은 전술한 바와 같이 표면장력이 낮은 마이크로 에멀젼 방법을 슬러지에 적용하는 방법으로서, 슬러지에 포함되어 있는 물, 첨가한 오일 및 계면활성제로 마이크로 에멀젼을 형성하고, 이를 슬러지의 고형분으로부터 쉽게 분리하여 슬러지의 함수율을 낮추는 것이다.

따라서 본 발명은 함수율이 80% 이상인 함수 슬러지에 적용할 수 있는데, 하수처리장, 상수 처리장 및 폐수처리장에서 발생하는 슬러지 뿐만 아니라 공정 슬러지 또는 음식물 쓰레기 등과 같이 높은 함수율을 갖고 있는 슬러지에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지를 탈수처리하는 방법의 개략도를 나타내는데, 도 1에서와 같이, 함수 슬러지 10∼50중량% 및 오일 50∼90중량%로 이루어진 혼합물 100중량부에 대하여 계면활성제 6∼20중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 10∼50℃의 온도에서 1∼15분동안 500∼2,000rpm으로 항온교반함으로써, 슬러지의 수분과 오일의 마이크로 에멀젼을 형성시킨다. 이 마이크로 에멀젼을 가압 여과함으로써 마이크로 에멀젼과 슬러지 고형분을 분리하는 고/액 분리단계를 거쳐서 슬러지 고형분의 탈수케익을 얻고, 여과액은 온도변화를 주면 층분리가 일어나 물을 분리할 수 있어 분리된 오일 및 계면활성제를 회수하여 재사용하게 된다.

상기 마이크로 에멀젼의 특징은 여러 가지를 들 수 있지만, 슬러지의 탈수에 활용될 수 있는 특징으로는, 열역학적으로 안정하고, 낮은 점도를 갖고 있기 때문에 고액 분리가 쉬우며, 표면장력이 매우 낮아 슬러지의 미세한 부분까지 침투가 가능하여 수분을 쉽게 고형분으로부터 분리할 수 있고, 온도의 변화에 따라 상분리가 일어나기 때문에 원하는 부분을 선택적으로 분리해 낼 수 있는 장점을 들 수 있다. 특히, 마이크로 에멀젼을 형성하는 농도범위가, 온도 및 계면활성제에 따라 임의로 조절이 가능하기 때문에 가장 경제성이 있는 작업조건을 찾을 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 슬러지에 포함된 수분에 맞추어 물과 오일이 마이크로 에멀젼이 형성되도록 오일과 계면활성제(주 계면활성제 및 보조 계면활성제)를 정량하여 첨가하고 혼합을 해주면 슬러지에 포함된 수분이 고형분과 분리되면서 오일과 혼합되며, 여과를 통하여 고액분리가 가능해진다.

본 발명에 있어서, 사용되는 오일은, 등유 및 경유를 포함하는 연료용 오일, 폐윤활유로부터 얻는 정제유, 폐식용유, 윤활유, 절삭유, 가압유 및 열매체유로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 계면활성제는, 양이온성 계면활성제, 음이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 주 계면활성제, 및 탄소수 3 내지 8의 알콜로부터 선택되는 보조 계면활성제로 이루어진다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 양이온 계면활성제는 세틸 트리메틸아민 암모늄 브로마이드 (cetyl trimethylamine ammonium bromide, CTAB), 테트라데실 트리메틸아민 암모늄 브로마이드(TTAB), 및 도데실 트리메틸아민 암모늄 브로마이드(DTAB)를 들 수 있으며, 음이온성 계면활성제로는 디옥틸 설포숙시네이트 나트륨염 또는 에어로졸 OT (AOT)들 들 수 있으며, 두 종류이상을 일정비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.

또한 보조 계면활성제는 마이크로 에멀젼이 액상 결정체(liquid crystal)를 형성하는 것을 방지하고 점도의 감소효과 및 분산도를 높이기 위해 사용하며, 이들로는 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥사놀 등을 들 수 있다.

여기서 가장 중요한 점은, 오일, 물 그리고 계면활성제(보조 계면활성제 포함) 사이의 3성분계 상평형도(Phase diagram)와 마이크로 에멀젼의 온도 의존성을 나타내는 퓌시 다이아그램(Fish-diagram)을 얻는 것인데, 상평형도와 퓌시 다이아그램을 얻으면 마이크로 에멀젼의 형성 범위를 알 수 있기 때문에, 슬러지, 오일, 계면활성제의 적정한 혼합비율을 얻을 수 있고, 오일 및 슬러지의 혼합물 100중량부에 대하여 6∼20중량부가 바람직하다. 상기 계면활성제의 사용량이 6중량% 미만이면 오일이 슬러지에 비해 과다하게 소요되는 영역에서 마이크로 에멀젼이 형성되기 때문에 장치의 크기가 커져야 하는 문제가 있으며, 20중량부를 초과하면 계면활성제의 양이 많이 소요되는 경제적인 문제와 액상 결정체가 형성되어 오히려 탈수 효율을 저하시키는 문제가 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에서 사용되는 양이온성 계면활성제, 음이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 주 계면활성제로는, 용액의 여과후 분리가 용이하도록 비교적 낮은 온도에서 층분리가 일어날 수 있는 계면활성제를 찾는 것이 바람직하다.

또한 마이크로 에멀젼이 액상 결정체(Liquid cristal)를 형성하는 것을 방지하고 점도의 감소효과 및 분산도를 높이는 작용을 하기 위해 사용되는 보조 계면활성제는 프로판올, 부탄올, 펜탄올 및 헥산올로부터 이루어진 군으로부터 선택됨이 바람직하다. 특히 보조 계면활성제는 마이크로 에멀젼 상태의 혼합물의 점도를 낮추어 유동성이 높아지기 때문에 여과 효과를 증대시킨다.

전체 계면활성제의 사용량에 있어서, 주 계면활성제 및 보조 계면활성제는 주 계면활성제 대 보조 계면활성제의 비율로 4:1∼1:1를 들 수 있으며, 주 계면활성제 1에 대해 보조 계면활성제의 양이 1/4 중량부 미만이면 보조 계면활성제의 역할을 제대로 하지 못하고 마이크로 에멀젼이 제대로 형성되지 않고, 1중량부를 초과하면 여과액에서 물을 분리할 때 오일 및 계면활성제의 회수율이 낮아지게 된다.

이러한 함수 슬러지, 계면활성제 및 오일의 혼합물을 10∼50℃의 온도에서 1∼15분동안 500∼2,000rpm으로 항온교반함으로써, 슬러지의 수분과 오일의 마이크로 에멀젼을 형성시킬 수 있다.

이렇게 고/액 분리되어 얻은 여과액은 가압하에서 물의 증발온도 정도로 온도를 승온시키면, 오일과 계면활성제는 상부로, 물은 하부로 분리되어 물을 제거한 후 오일과 계면활성제를 용이하게 회수할 수 있게 된다. 반대로 상온이하로 온도를 낮출 경우에는 물과 계면활성제는 하층으로 분리되고 비중이 높은 오일은 상부로 분리되어 오일을 회수할 수도 있지만, 슬러지의 탈수에는 적합하지 않다.

이렇게 얻어진 슬러지 고형분의 함수량이 50%이하가 되기 때문에, 슬러지 처리시에 별도의 보조연료가 필요없이 자체 소각이 가능하게 된다.

실시예 1

경유/물/계면활성제를 이용한 마이크로 에멀젼의 생성영역 규명

마이크로 에멀젼 생성영역을 규명하게 위하여 일정 온도에서 일정한 조성으로 미리 혼합한 오일/계면활성제의 혼합물에 물을 서서히 첨가하여 액의 변화를 측정하며 마이크로 에멀젼의 경계를 규명하였다. 실험으로 얻은 마이크로 에멀젼 영역을 도 2에 경유/물/AOT에 대해 나타내었다. 도 2에서, 점선 우축부분이 마이크로 에멀젼을 형성하는 영역이다. 도 2에서, AOT의 아래 희미하게 그어진 수평선이 AOT 조성을 나타내고 있으며, 조성값은 시계방향에 표기된 숫자와 일치하게 된다. 예를 들어, AOT와 오일을 연결한 우측 사선에 표기한 점의 농도는 물은 0%, AOT는 70%, 및 오일은 30%임을 나타내고, 두번째 표기한 점은 물은 37.4%, AOT는 37.6%, 및 오일은 25.0%를 나타내고 있다. 따라서, 도 2의 점선 한점을 임의로 선정할 때, 물20%, AOT 40%, 오일 40%인 점은 점선의 우측영역에 속한 마이크로 에멀젼 영역에 포함되어 있으며, 물 40%, AOT 40%, 오일 20%인 점은 점선 좌측의 비 마이크로 에멀젼 영역에 속하게 된다.

실시예 2

폐유/물/계면활성제를 이용한 마이크로 에멀젼의 생성영역 규명

실시예 1과 동일하게 폐유/물/AOT에 대해 얻은 마이크로 에멀젼 영역을 도 3에 도시하였다. 마이크로 에멀젼 영역은 도 2와 동일하게 점선 우측부분이며 폐유에 대해서는 경우의 경우보다 마이크로 에멀젼 영역이 좁아진 것을 볼 수 있다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 규명한 마이크로 에멀젼의 영역내에서의 슬러지 탈수실험

실시예 1에서 규명한 마이크로 에멀젼 영역내에서의 슬러지 탈수 실험을 수행하였다. 실험은 경유에 계면활성제를 10중량부 혼합한 후, 슬러지의 함수율을 계산하여 슬러지의 수분이 빠져나와 오일/계면활성제 혼합물이 도 2의 마이크로 에멀젼 영역의 안쪽에서 마이크로 에멀젼을 형성하도록 오일과 슬러지의 비율을 6:1이 되도록 정량하여 혼합하였다. 혼합 후 10분간 1,000rpm의 속도로 교반하여 슬러지의 수분이 충분히 빠져나올수 있도록 한 후 가압 여과법에 의해 슬러지 고형분과 액을 분리하여 분석하였다. 각각의 수분함량을 분석한 결과, 마이크로 에멀젼을 형성한 혼합물에 수분이 9∼12%로 혼합되어 있음이 확인되었고, 역으로 환산할 경우 슬러지 고형분은 45∼50%의 함수율을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 이 때, 슬러지는 절반이상으로 감량됨을 알 수 있다.

실시예 4

상기 실시예 2에서 규명한 마이크로 에멀젼 영역내에서의 탈수 실험을 수행하였다. 실험은 폐유에 계면활성제를 10중량부로 혼합한 후 슬러지의 함수율을 계산하여 슬러지의 수분이 빠져나와 오일/계면활성제 혼합물이 도 3의 마이크로 에멀젼 영역의 안쪽에서 마이크로 에멀젼을 형성하도록 오일과 슬러지의 비율을 4:1이 되도록 정량하여 혼합하였다. 혼합 후 10분간 1,000rpm의 속도로 교반하여 슬러지의 수분이 충분히 빠져나올수 있도록 한 후 가압여과법에 의해 슬러지 고형분과 액을 분리하여 분석하였다. 각각의 수분함량을 분석한 결과, 마이크로 에멀젼을 형성한 혼합물에 수분이 9∼12% 혼합되었음이 확인되었으며, 슬러지 고형분은 45∼50%의 함수율을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 이 때, 슬러지는 절반이상으로 감량됨을 알 수 있었다.

비교예 1

상기 실시예 1 및 2에서 규명한 마이크로 에멀젼 영역 밖의 에멀젼 영역과 경계부분에서 탈수실험을 수행하여 실시예 3 및 4의 결과와 비교하였다. 실험은 실시예 3 및 4와 동일한 조건에서 수행하였으며, 슬러지/오일의 혼합비율과 계면활성제의 첨가량을 마이크로 에멀젼의 영역 밖과 경계면이 되도록 계산하여 혼합하여 실험을 수행하였다. 이 결과 마이크로 에멀젼 영역 밖에서는 슬러지의 함수율이 65∼70% 정도를 보였고, 경계면에서는 50∼61%를 보이고 있어 상기 실시예 3과 4에서 보여준 마이크로 에멀젼 영역안에서의 탈수실험으로 얻은 45∼50%와는 많은 차이를 보이고 있었다. 따라서, 마이크로 에멀젼이 슬러지의 탈수에 영향을 주는 것을 알수 있었다.

비교예 2

슬러지와 경유의 중량비를 1:5로 하고, 계면활성제(동남합성 제품 TWO-1015)를 2중량부 첨가하여 단순 에멀젼을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실행한 결과, 슬러지의 함수율이 78중량%로 낮았으며, 동일 조건하에서 메탄올을 추가로 첨가하였을 때에는 함수율이 69중량% 정도로 낮아졌으나, 상기 실시예와는 많은 차이를 나타내고 있었다.

상기 실시예 및 비교예를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의한 탈수 방법은 마이크로 에멀젼을 이용하여 슬러지 고형분으로부터 수분을 용이하게 제거할 수 있고 고형분과 제거된 마이크로 에멀젼이 쉽게 오일 및 계면활성제, 물로 분리될 수 있으며, 또한 탈수된 슬러지의 함수 감량효과가 매우 크고 최종 함수량이 50% 이하가 되기 때문에 슬러지의 소각시 자체 발열량만으로 연소가 가능하게 되어 별도의 보조연료가 필요없이 소각 효율을 높일 수 있다. 또한, 사용되었던 오일과 계면활성제를 재사용할 수 있기 때문에 경제적이다.

Claims (6)

1. 함수 슬러지 10∼50중량% 및 오일 50∼90중량%로 이루어진 혼합물 100중량부에 대하여, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 주 계면활성제 및 탄소수 3 내지 8의 알콜로부터 선택되는 보조 계면활성제로 이루어지는 계면활성제 6∼20중량부를 첨가하고, 10∼50℃의 온도에서 상기 혼합물을 1∼15분동안 500∼2,000rpm으로 교반하여 슬러지의 수분과 오일의 마이크로 에멀젼을 형성하고 이를 분리함으로써 함수 슬러지를 탈수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 4:1∼1:1의 주 계면활성제 대 보조 계면활성제의 비율로 이루어짐을 특징으로 하는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수 처리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 오일은, 등유 및 경유를 포함하는 연료용 오일, 폐윤활유로부터 얻는 정제유, 폐식용유, 윤활유, 절삭유, 가압유 및 열매체유로 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 보조 계면활성제가 프로판올, 부탄올, 펜탄올 및 헥산올로부터 이루어진 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 마이크로-에멀젼으로부터 수분을 제거하고 오일 및 계면활성제를 회수하여 재사용하는 것을 특징으로 하는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 방법에 의해 얻어진 슬러지 고형분의 함수량이 60%이하임을 특징으로 하는 마이크로 에멀젼을 이용한 함수 슬러지의 탈수처리방법.