KR100486629B1 - 수성 오니의 탈수, 탈취방법 및 그로부터 수득되는 재생토양 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수성 오니를 연료의 사용없이 제강분진과 혼합, 처리하여 수성 오니를 탈취시키고, 재생토양으로서 사용할 수 있도록 하는 수성 오니의 탈수, 탈취방법 및 그로부터 수득되는 재생토양에 관한 것으로서, 수성 오니의 처리에 있어서, (1) 수성 오니를 함수율 60 내지 90중량%로 탈수시키는 1차탈수단계; (2) 상기 1차탈수단계에서 탈수된 수성 오니 100중량부에 제강분진 40 내지 70중량부 및 생석회 10 내지 30중량부를 혼합기에서 1 내지 5분간 혼합시키는 원료혼합단계; 및 (3) 상기 원료혼합단계에 의하여 수득된 생성물을 체질(sieving) 및 운반이나 보관 등이 용이하도록 하는 후처리단계;들을 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 수성 오니의 탈수, 탈취방법 및 그로부터 수득되는 재생토양에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 수성 오니를 연료의 사용없이 제강분진과 혼합, 처리하여 수성 오니를 탈취시키고, 재생토양으로서 사용할 수 있도록 하는 수성 오니의 탈수, 탈취방법 및 그로부터 수득되는 재생토양에 관한 것이다.
오니(sludge) 상태의 폐기물은 통상 다량의 수분을 함유하므로, 그 처리를 위해 먼저 폐수 처리제 또는 활성 오니 사용과 침강 농축, 기계적 탈수 또는 열 건조에 의한 탈수 등 각종 처리장치에서 처리하여 함수율 60 내지 90%의 탈수오니로 만들어 거의 전량(약 97%)을 재활용하지 못하고, 육지매립 또는 해역배출을 통해 처리하고 있는 실정이다.
또한, 제강공장에서 배출되는 제강분진도 지정 폐기물로 되어 있어 처리에 많은 문제점을 야기하고 있다.
폐기물처리법에 의하면 2003년 6월 30일 이후에는 직매립은 금지되게 되며,
해역 배출 역시 점차적으로 금지될 예정이어서, 매립에 의한 처리는 한계에 다다르게 되었다.
한편, 다양한 오니처리방법들이 개발되고 있다.
그러나, 오니를 자원으로서 재활용하지 못하는 주된 이유로는 첫째, 악취로 인한 대기 환경 및 작업 능률 저하의 문제; 둘째, 높은 함수율로 인한 저장 및 원료투입의 문제; (3) 악취로 운반의 문제점 등을 들 수 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 1996-810호에는 피혁공장 폐수처리과정에서 발생한 폐수처리 오니를 2주에서 3주 정도 야적시켰다가 압착기를 통해 압착하여 완전탈수시킨 뒤 일차분쇄하여 가열통에 넣어 가열시키면 완전 건조되면서 냄새가 제거되고 입자가 굳어지면서 강도가 강해지게 되고, 이를 이차분쇄기에 넣어 모래와 흙의 입자크기로 분쇄하여 경량토사를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 이 방법은 야적 동안에 심한 악취가 발생하며, 일차 및 이차분쇄 그리고 가열통에서의 완전건조를 위한 가열 등 에너지 소모가 많다는 단점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 공개번호 1998-33485호에는 하수오니의 처리방법으로서, 하수오니를 하수처리장내에서 수증기 건조방식에 의해 수분함량 15 내지 35중량%로 건조한 후, 시멘트를 구성하는 총원료의 0.5 내지 10중량%의 범위에서 시멘트 제조용 원료들과 배합하거나, 또는 상기 건조된 오니를 시멘트 제조공정에서 보조연료로 사용하는 것에 대해 기술하고 있다. 그러나, 이 방법 역시 수증기 건조시 에너지 소모가 많고 회수열원도 열량이 2,000㎉/㎏ 미만으로 대체연료로 부적합한 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 1998-47617호에는 슬러지 및 분진의 고형화 및 재오니 방지방법으로서, 자연적인 현상, 인간의 생활활동 및 산업체의 생산활동에 따라 발생되는 하수슬러지, 상수슬러지, 제지슬러지, 도금슬러지, 제철슬러지, 제강슬러지, 광산슬러지, 준설슬러지 등의 슬러지와 제철분진, 제강분진, 석탄분진 등의 분진에 자연토, 현지토, 산토, 모래, 점토, 아스팔트, 시멘트, 소석회, 생석회, 벤토나이트, 제오라이트 등의 자연재료, 폐석회, 폐주물사, 폐사, 고아미, 광재, 분진, 화력발전소 및 소각로의 저회 또는 비회 등의 폐재료, Beestar, Ashstar, Ecostar, 크롬리그닌, 아크릴아미드, 요소, 우레탄 등의 화학약제 등과 같은 고화제 중 어느 하나 또는 여러개를 혼합하여 슬러지 및 분진의 고형화와 안정화를 기하고 재오니가 되는 것을 방지하는 슬러지 및 분진의 안정적인 처리방법에 대하여 기술하고 있다. 그러나, 이 기술은 슬러지를 매립이 가능하도록 고형화 및 중간처리하는 것에 불과하며, 처리에 사용되는 물질들이 일정치 않아 처리된 오니를 재활용하지 못하는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 1998-86390호에는 유기질 함유 오니를 적당히 탈수, 탈취처리 후의 고체형분을 시멘트원료로 유효하게 이용하기 위하여 시멘트원료를 가열해서 얻어지는 생석회를 포함하는 중간공정품을 시멘트 소성계의 서스펜션에열기의 최하단의 사이클론으로부터 분리하고, 이를 탈수재로서 유기질 함유 오니에 혼합해서 탈수하고, 탈수 후의 고체형분을 시멘트원료에 혼합하는 것에 의해 유기질 함유 오니를 처리하는 방법이 기술되어 있다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 1999-64718호에는 하수오니의 처리방법으로
서, 함수율 60 내지 90중량%의 하수오니에 함수율 저감재로서 소각회 및 활성 생석회를 첨가 및 혼합하여 건분화된 하수오니를 제조하는 단계를 포함하는 처리방법을 기술하고 있다. 그러나, 이 방법은 주요 자원의 하나인 활성 생석회를 다량으로 사용하여야 하는 등 경제적인 문제점이 있다.
또한, 본 발명에서 원료의 하나로 사용되는 제강분진 역시 폐기물로서 재활용도가 높지 않다. 제강분진은 집진기로 집진된 건조분말분진으로 함수율이 1% 이내이며, 산화철(Fe2O3)이 30 내지 60중량%로 구성되어 시멘트 철원료로 적합하기는 하나, 첫째, 사용시 이송 및 저장의 문제; 둘째, 투입시 먼지 비산 문제로 인한 투입곤란; 셋째, 원료 혼합시 혼합곤란; 등의 문제가 있어 역시 자원화가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 함수량이 높은 수성 오니를 효과적으로 처리하며, 에너지 소모가 없고, 매립이 아닌 자원으로서의 재활용도를 높일 수 있는 수성 오니의 처리방법의 개발 필요성은 여전히 높다.
본 발명의 목적은 수성 오니를 연료의 사용없이 제강분진과 혼합, 처리하여 수성 오니를 탈취시키고, 재생토양으로서 사용할 수 있도록 하는 수성 오니의 처리방법 및 그로부터 수득되는 재생토양을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 수성 오니의 탈수, 탈취방법은, 수성 오니의 처리에 있어서, (1) 수성 오니를 함수율 60 내지 90중량%로 탈수시키는 1차탈수단계; (2) 상기 1차탈수단계에서 탈수된 수성 오니 100중량부에 제강분진 40 내지 70중량부 및 생석회 10 내지 30중량부를 혼합기에서 1 내지 5분간 혼합시키는 원료혼합단계; 및 (3) 상기 원료혼합단계에 의하여 수득된 생성물을 체질(sieving) 및 운반이나 보관 등이 용이하도록 하는 후처리단계;들을 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 수성 오니의 탈수, 탈취방법은, 수성 오니의 처리에 있어서, (1) 수성 오니를 함수율 60 내지 90중량%로 탈수시키는 1차탈수단계; (2) 상기 1차탈수단계에서 탈수된 수성 오니 100중량부에 제강분진 40 내지 70중량부 및 생석회 10 내지 30중량부를 혼합기에서 1 내지 5분간 혼합시키는 원료혼합단계; 및 (3) 상기 원료혼합단계에 의하여 수득된 생성물을 체질(sieving) 및 운반이나 보관 등이 용이하도록 하는 후처리단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 (1)의 1차탈수단계는 함수율이 높은 채취상태의 수성 오니를 함수율 60 내지 90중량%로 탈수시키는 단계로서, 탈수의 방법으로는 통상의 기계적 압착 등 공지된 방법이 사용될 수 있다. 본 발명은 1차탈수단계에서의 탈수방법 등에 제한되는 것은 아니며, 이후의 단계들에서 처리하기 위하여 적절한 함수율인 60 내지 90중량%의 함수율을 갖도록 수성 오니를 적절히 물리적으로 탈수시키는 것으로 충분하다. 생석회 및 제강분진과의 혼합시 수화반응에 의거 열을 발생하여 수분저감 즉, 탈수 현상이 나타나게 되며, 또한 혼합으로 인하여 오니가 제강분진에 함유되어 있는 산화철이 오니의 수분과 혼합될 때, 산화철이 오니 자체의 수분을 흡수하여 중화반응을 일으켜서, 수분저감 및 탈취효과를 높여주는 기능을 하며, 수분의 저감은 대략 함수율 20 내지 30중량%의 수준으로 되며, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 정도의 조성을 갖는다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 하수오니를 채취하는 곳에 따라 달라질 수 있으나, 큰 차이는 없으며, 이산화규소와 산화알루미늄이 주성분으로 존재한다.
| 구 분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | Cl | 기타 |
| 하수오니 | 16.8 | 19.7 | 2.1 | 3.5 | 1.5 | 3.6 | 0.6 | 0.5 | 0.2 | 잔량 |
상기 (2)의 원료혼합단계에서는 상기 1차탈수단계에서 탈수된 수성 오니 100중량부에 제강분진 40 내지 70중량부 및 생석회 10 내지 30중량부를 혼합하는 단계로서, 이 단계에서의 원료들의 혼합에 의해 탈수 및 탈취가 가능하게 된다. 즉, 상기 제강분진은 제강공정 중에 부산물로 수득되는 것으로서, 700 내지 1,000Cal/g의 열량이 포함되며, 수분이 1% 미만이므로 수분을 흡수하여 수분저감 및 탈취효과를 높여주는 기능을 하며, 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 정도의 조성을 갖는다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 제강분진을 채취하는 곳에 따라 달라질 수 있으나, 큰 차이는 없으며, 산화철이 주성분으로 존재한다.
| 구 분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | Cl | 기타 |
| 제강분진 | 6.5 | 7.8 | 52.2 | 3.7 | - | 0.7 | 0.7 | 0.2 | 3.7 | 잔량 |
상기 제강분진은 함수율이 극히 낮아, 상기한 수성 오니와 혼합되는 경우, 그 자체로서 수성 오니 중의 수분을 흡수하여 그 혼합물의 취급을 용이하게 한다. 또한, 상기 제강분진 중의 철성분은 시멘트의 철원료로 사용될 수 있으며, 그에 따라 본 발명에 따라 수득되는 재생토양은 시멘트 원료와의 혼합에 의해 시멘트 원료로 사용하기에 적절하다. 또한, 생석회는 상기 수성 오니에의 첨가시 수분과 반응하여 수화열을 발생시키며, 그에 의해 탈수 및 탈취가 이루어질 수 있도록 기능하며, 시멘트 원료로서의 재활용이나 또한 농지 등의 객토용으로 재활용하기에 적절하도록 재생토양화시키는 기능을 한다. 함수율 60 내지 90중량%의 상기 수성 오니 100중량부에 대하여 상기 제강분진이 40중량부 미만으로 너무 적게 혼합되면 오니에서 나는 악취를 중화시키는데 충분하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 70중량부를 초과하여 너무 많이 첨가되는 경우에는 제강분진 자체의 이취를 풍기게 되는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 함수율 60 내지 90중량%의 상기 수성 오니 100중량부에 대하여 상기 생석회가 10중량부 미만으로 포함되는 경우, 탈수, 탈취효과가 충분하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 30중량부를 초과하는 것은 특별한 효과 상의 개선없이 비경제적이라는 문제점이 있을 수 있다. 여기에서 사용되는 상기 혼합기는 당업자에게는 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 통상의 기계적 혼합기가 사용될 수 있다. 또한, 상기 혼합시간이 1분 미만인 경우, 특히 생석회가 고르게 혼합되지 않아 탈수, 탈취가 충분히 이루어지지 않게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 5분을 초과하는 것은 현저한 효과 상의 차이 없이 혼합시간의 증가에 따른 생산성의 감소라는 문제점이 있을 수 있다.
이후, (3)의 후처리단계에서 상기 원료혼합단계에 의하여 수득된 생성물을 체질(sieving) 및 운반이나 보관 등이 용이하도록 하는 것으로 본 발명이 완성된다.
본 발명의 상기 (2)의 원료혼합단계에서 오니, 제강분진 및 생석회는 어떠한 순서로도 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 상기 수성 오니에 제강분진을 선혼합한
후, 생석회를 후혼합할 수 있다.
또한, 오니를 함수율 30중량% 미만으로 건조 소각한 잔재물에도 제강분진을 혼합하는 것이 가능하다.
상기 (2)의 원료혼합단계에서 석회석을 10 내지 30중량부 더 포함시킬 수 있다. 상기 석회석은 CaCO3 성분이 50% 이상 함유되는 것이 바람직하며, 시멘트 원료에서 강도의 증가를 가져오는 효과가 있다. 상기 석회석의 함량은 시멘트 원료의 강도를 고려하여 상기 범위이내에서 적절히 혼합될 수 있다.
상기 (2)의 원료혼합단계에서 제철분진, 플라이애쉬, 바탐애쉬 또는 이들의 혼합물을 10 내지 50중량부 더 포함시킬 수 있다.
상기 (2)의 원료혼합단계에서 제철분진, 플라이애쉬, 바탐애쉬 또는 이들의 혼합물을 10 내지 50중량부 더 포함시킬 수 있다. 상기 제철분진은 제철공정에서 수득되는 분진으로서, 대개 제철공장의 연도를 통해 방출되는 연기 중에 포함되었던 성분이 연도의 중간에 달라붙어 수거되는 것으로서, 주성분이 탄소이며, 시멘트 원료에서 강도의 증가를 가져오는 효과가 있다. 상기 플라이애쉬는 소각로의 연도에서 회수되는 것으로서, 주성분이 탄소이며, 바탐애쉬는 소각로의 소각구에서 잔류하는 회분으로서, 이들 플라이애쉬와 바탐애쉬는 시멘트 원료에서 강도의 증가를 가져오는 효과가 있다. 상기 플라이애쉬 또는 바탐애쉬의 함량은 시멘트 원료의 강도를 고려하여 상기 범위이내에서 적절히 혼합될 수 있다. 상기 플라이애쉬 또는 바탐애쉬의 함량은 시멘트 원료의 강도를 고려하여 상기 범위이내에서 적절히 혼합될 수 있다.
상기 제철분진, 플라이애쉬, 바탐애쉬 등은 Al2O3가 12% 이상 함유되는 것이 바람직하게 사용된다.
상기 (2)의 원료혼합단계에서는 제지슬러지, 도금슬러지, 광산슬러지, 제강슬러지, 제철슬러지 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 슬러지 및 그의 소각분진류 및 그 회(ash)가 1 내지 50중량부의 양으로 더 포함될 수 있다. 이들 슬러지들 및 슬러지들의 소각분진류 및 회 역시 부산물로서 통상 매립 등에 의해 폐기처리되는 산업부산물들로서, 슬러지들은 상기 수성 오니와 동일 또는 유사한 것으로서, 그리고 상기 슬러지들의 소각분진류 및 회는 상기 제철분진, 플라이애쉬, 바탐애쉬 또는 이들의 혼합물들과 동일 또는 유사한 것으로서, 각각 더 보충되어 함께 사용될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
상기 (2)의 원료혼합단계에서 석고, 폐석고, 폐석회 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 석고첨가물을 5 내지 30중량부 더 포함시킬 수 있다. 상기 석고, 폐석고 또는 폐석회는 수분을 잘 흡수할 뿐만 아니라 탈취성질을 가지고 있어 본 발명의 조성물에서 흡수율 조절 및 탈취흡수 기능을 한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.
이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국
한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예 1 내지 10 및 참조예 1 내지 5
하기 표 4에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 하여 본 발명에 따라 함수량 80중량%의 수성 오니 100㎏을 기준으로 처리하였으며, 처리 후의 생성물의 함수율과 취기등급을 역시 표 4에 나타내었다. 여기에서, 취기등급은 하기 표 3의 취기등급 기준표에 의거, 성인 남녀 50인을 대상으로 관능시험에 의거하여 평가하였으며, 평가결과는 평균적인 의미의 기준으로 나타내었다.
| 취기등급 | 등급 판정 기준 |
| A | 냄새를 감지할 수 없는 정도 |
| B | 냄새는 감지되나 판별 불능으로 불쾌하지 않음 |
| C | 냄새판별은 가능하나 불쾌하지 않음 |
| D | 냄새판별되며, 불쾌감 느낌 |
| E | 냄새가 불쾌하며 고통을 느낌 |
| 구 분 | 제강분진(㎏) | 생석회(㎏) | 함수율(중량%) | 취기등급 | |
| 탈수오니(중량부) | 실시예 1 | 20 | 20 | 49.0 | C |
| 실시예 2 | 30 | 20 | 41.8 | B | |
| 실시예 3 | 30 | 30 | 32.5 | A | |
| 실시예 4 | 40 | 10 | 45.6 | B | |
| 실시예 5 | 40 | 20 | 37.5 | A | |
| 실시예 6 | 40 | 30 | 28.9 | A | |
| 실시예 7 | 50 | 10 | 39.3 | B | |
| 실시예 8 | 50 | 20 | 22.6 | A | |
| 실시예 9 | 60 | 10 | 30.4 | A | |
| 실시예 10 | 70 | 10 | 19.2 | A | |
| 참조예 1 | 0 | 0 | 73.5 | E | |
| 참조예 2 | 10 | 0 | 70.2 | E | |
| 참조예 3 | 20 | 10 | 58.5 | D | |
| 참조예 4 | 30 | 0 | 61.4 | C | |
| 참조예 5 | 40 | 0 | 52.8 | B |
상기 표 4에 나타난 바에 의하면, 본 발명의 방법에 따라 처리한 재생토양의 경우가 그렇지 않은 참조예들에 비해, 함수율과 취기등급의 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다. 특히, 취기등급에서 불쾌감을 전혀 느끼지 않을 정도의 탈취가 가능함을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 의하면 화석연료를 사용하지 않고, 폐기물인 수성 오니와 제강분진을 활용하여 물리적, 화학적 혼합에 의해, 특히 생석회의 수화열을 이용, 탈취처리 및 수분저감으로 오니의 운반 문제 및 처리 문제가 해결되며, 시멘트 원료용 등으로 재활용이 가능한 재생토양을 제공하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (4)
- 수성 오니의 처리에 있어서,(1) 수성 오니를 함수율 60 내지 90중량%로 탈수시키는 1차탈수단계;(2) 상기 1차탈수단계에서 탈수된 수성 오니 100중량부에 제강분진 40 내지 70중량부 및 생석회 10 내지 30중량부를 혼합기에서 1 내지 5분간 혼합시키는 원료혼합단계; 및(3) 상기 원료혼합단계에 의하여 수득된 생성물을 체질(sieving) 및 운반이나 보관 등이 용이하도록 하는 후처리단계;들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 수성 오니의 탈수, 탈취방법.
- 삭제
- 제1항의 방법에 의해 수득되는 시멘트 원료용 재생 토양.
- 삭제
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|---|---|---|---|---|
| KR101086708B1 (ko) | 2009-04-08 | 2011-11-24 | 이강선 | 오니의 악취 발생 억제 처리 방법 |
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