KR100848944B1 - The sanitary landfill cover use of seawage sludge and Function waste, and Prepared method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수처리장에서 발생되는 탈수 슬러지(수분함량 80 내지 85%)를 활용한 쓰레기 매립장의 복토재에 관한 것으로, 특히 하수슬러지에 산업 폐기물을 혼합하여 위생 매립지의 복토재로 사용하기 위한 하수슬러지 및 기능성 폐기물을 이용한 쓰레기 매립장 복토재 및 그 제조방법을 개시한다.The present invention relates to a cover material of a landfill using dewatered sludge (water content of 80 to 85%) generated in a sewage treatment plant. In particular, sewage sludge and functionalities for mixing industrial waste into sewage sludge and using it as a cover material for sanitary landfills. Disclosed is a landfill cover material using waste and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따른 복토재는 하수슬러지 100중량부에 대해 폐인산석고 40내지 60중량부, 표면개질 제강슬래그 10내지 20중량부, 생석회 5내지 30중량부를 정량 혼합하여 얻어지며, 중요한 것은 하수슬러지에 폐인산석고를 우선적으로 정량 혼합한 후 혼합된 하수슬러지에 표면개질 제강슬래그, 생석회순으로 폐기물을 정량 혼합하여야 본 발명에 따른 복토재가 얻어진다.The cover material according to the present invention is obtained by quantitatively mixing 40 to 60 parts by weight of waste phosphate gypsum, 10 to 20 parts by weight of surface modified steelmaking slag, and 5 to 30 parts by weight of quicklime, based on 100 parts by weight of sewage sludge. Prior to the quantitative mixing of the gypsum, the waste material according to the present invention is obtained by quantitatively mixing the wastes in the order of surface modified steelmaking slag and quicklime in the mixed sewage sludge.
이와 같은 본 발명에 따르면, 하수슬러지에 토질역학적인 복토재로서의 목적에 부합되는 것과 동시에 복토재 생성시 발생되는 악취를 최소할 수 있으며, pH 12 정도를 유지함으로서 병원성미생물의 사멸을 유도하여 작업자에게 위생적인 작업환경을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to meet the purpose as a soil cover material in sewage sludge, and at the same time to minimize the odor generated when the cover material is produced, by maintaining the pH of about 12 to induce the death of pathogenic microorganisms to hygiene to workers Can provide a working environment.
하수슬러지, 폐인산석고, 표면개질 제강슬래그, 생석회, 복토재 Sewage sludge, waste phosphate gypsum, surface modified steel slag, quicklime, cover material
Description
도 1은 본 발명에 따른 하수슬러지 및 기능성 폐기물을 혼합하여 복토재를 제조하는 과정을 일괄적으로 나타낸 블록도.1 is a block diagram collectively showing a process for producing a cover material by mixing sewage sludge and functional waste in accordance with the present invention.
본 발명은 하수처리장에서 발생되는 탈수 슬러지(수분함량 80 내지 85%)를 활용한 쓰레기 매립장의 복토재에 관한 것으로, 특히 하수슬러지에 산업 폐기물을 혼합하여 위생 매립지의 복토재로 사용하기 위한 하수슬러지 및 기능성 폐기물을 이용한 쓰레기 매립장 복토재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cover material of a landfill using dewatered sludge (water content of 80 to 85%) generated in a sewage treatment plant. In particular, sewage sludge and functionalities for mixing industrial waste into sewage sludge and using it as a cover material for sanitary landfills. It relates to a waste landfill cover material using waste and a method of manufacturing the same.
우리나라에서 발생되는 하수슬러지의 양은 약 6,645 ton/day로, 발생된 하수슬러지의 대부분은 매립과 해양투기에 의존하고 있는 실정이다. 매립의 경우 매립지의 확보가 어렵고 슬러지의 매립작업 시 작업성이 나쁘고 슬러지에 함유되어 있는 각종 유해 중금속이 토양에 잔류하게 되어 지하수 및 지표수를 오염시키며 침출수량의 증가를 초래하게 된다.The amount of sewage sludge produced in Korea is about 6,645 ton / day, and most of the sewage sludge generated is dependent on landfill and dumping at sea. In the case of landfill, it is difficult to secure landfill, poor workability during the landfill operation of sludge, and various harmful heavy metals contained in the sludge remain in the soil, contaminating groundwater and surface water, leading to an increase in the amount of leachate.
이러한 이유로 최근에는 하수슬러지의 재활용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 슬러지의 재활용 방법으로는 크게 유기물을 이용하는 기술과 무기물을 이용하는 기술로 구분할 수 있다. 이 중 유기물의 이용 기술로는 열분해, 액화, 고체 연료화, 퇴비화 등이 있으며, 무기물의 재활용 기술로는 경량골재, 벽돌, 용융슬래그, 복토재 활용 등으로 재활용이 가능하다.For this reason, research on the recycling of sewage sludge has been actively conducted in recent years. The sludge recycling method can be largely classified into a technology using organic material and a technology using inorganic material. Among them, the use of organic materials includes pyrolysis, liquefaction, solid fuelization, and composting, and the recycling technology of inorganic materials can be recycled using light aggregate, brick, molten slag, and cover material.
특히, 상기와 같은 유용한 처리방법 중 하나인 복토재 활용은 좁은 국토로 매립지 확보 및 복토를 위한 흙의 안정적인 확보에 어려움이 예상되는 국내 현실을 감안한다면 흙을 대체할 대용 복토재의 개발 및 실용화는 기존 매립지의 수명 연장 및 환경오염 방지측면과 경제적인 측면에서 매우 중요한 의미를 지닌다. 또한 이상적인 슬러지의 재활용을 위해서는 인체 및 환경에 영향을 미치지 않아야한다는 전제조건이 충족된다면 경제적 측면과 환경적인 측면에서 슬러지의 재활용은 매우 중요한 과제라 할 수 있다.In particular, the use of cover material, which is one of the above useful treatment methods, is a narrow country, and considering the domestic reality that it is difficult to secure landfill and stable soil for cover, development and commercialization of substitute cover material to replace soil is an existing landfill. Has a very important meaning in terms of extending the life span and preventing environmental pollution and economical aspects. In addition, if the prerequisite that ideal sludge recycling should not affect the human body and the environment is met, recycling of sludge is very important in terms of economic and environmental aspects.
이와 같은 요구로 최근에는 하수처리장에서 발생된 하수슬러지에 각종 고화제를 첨가하여 고형화 시킴으로써 하수슬러지를 복토재로서 재활용할 수 있도록 한 기술이 제안된 바 있다.Recently, a technique has been proposed to recycle sewage sludge as a cover material by adding various solidifying agents to the sewage sludge generated in the sewage treatment plant and solidifying it.
그 중, 대한민국 공개특허공보 제2000-25028호는 하수슬러지에 특수 고화제로서 석고, 생석회, 시멘트 등를 혼합하고 500℃ 이하로 가열한 후 대기중에서 냉각시킨 것을 매립토로 사용하는 기술에 대해 개시하고 있다.Among them, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2000-25028 discloses a technique of mixing gypsum, quicklime, cement, and the like into sewage sludge as a special solidifying agent, heating it to 500 ° C. or lower, and cooling it in the air as landfill. .
그러나, 이러한 종래 기술에 따르면 고화제로서 시멘트, 생석회를 사용하는 기존 방식의 경우 슬러지와 첨가제 혼합·양생과정에서 발열반응이 일어나며 PH 상 승으로 인한 암모늄이온이 암모니아 가스로 전환되어 심한 악취가 발생되는 문제가 있으며, 또한 고화처리를 위한 부지확보 등의 문제가 있다.However, according to the conventional technology, in the conventional method using cement and quicklime as a solidifying agent, exothermic reaction occurs during the mixing and curing of sludge and additives, and ammonium ions due to a rise in pH are converted into ammonia gas, which causes severe odor. There is a problem, and there is also a problem such as securing the site for the solidification treatment.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 하수슬러지에 토질역학적인 복토재로서의 목적에 부합되는 것과 동시에 복토재 생성시 발생되는 악취를 최소화할 수 있으며, pH 12 정도를 유지함으로서 병원성미생물의 사멸을 유도하여 작업자에게 위생적인 작업환경을 제공할 수 있는 하수슬러지 및 기능성 폐기물을 이용한 쓰레기 매립장 복토재 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, to meet the purpose as a soil cover material in the sewage sludge and at the same time to minimize the odor generated when the cover material is produced, by maintaining a pH of about 12 pathogenic microorganisms The purpose of the present invention is to provide waste landfill cover material using sewage sludge and functional waste and its manufacturing method that can induce the death of workers and provide a sanitary working environment.
또한 본 발명은, 슬러지의 함수율을 낮출 수 있으면서 동시에 암모니아 악취 발생을 최소화할 수 있고, 유해물질이 용출되지 않아 인체에 무해하고, 수일 동안 풍건 방치할 필요 없이 바로 현장투입이 가능하여 복토재로서의 활용성을 높일 수 있는 하수슬러지 및 기능성 폐기물을 이용한 쓰레기 매립장 복토재 및 그 제조방법을 제공하는 데에 다른 목적이 있다. In addition, the present invention can lower the water content of the sludge and at the same time minimize the generation of ammonia odor, harmless to the human body because no harmful substances are eluted, and can be applied immediately on-site without the need to leave air-dried for several days, so that it can be utilized as a cover material. Another purpose is to provide a landfill cover material using sewage sludge and functional waste that can raise the waste and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 하수슬러지 100중량부에 대해 폐인산석고 40내지 60중량부, 표면개질 제강슬래그 10내지 20중량부, 생석회 5내지 30중량부를 정량 혼합시켜 구성한 것을 특징으로 하는 하수슬러지 및 기능성 폐기물을 이용한 쓰레기 매립장 복토재를 제공한다.As a specific means for achieving the above object, the present invention is composed of 40 to 60 parts by weight of waste phosphate gypsum, 10 to 20 parts by weight of surface modified steelmaking slag, 5 to 30 parts by weight of quicklime, based on 100 parts by weight of sewage sludge. It provides a landfill cover material using sewage sludge and functional waste.
여기에서 상기 복토재는, 또한 본 발명은, 하수슬러지에 폐인산석고를 우선 적으로 정량 혼합하는 폐인산석고 혼합단계와, 상기 혼합된 하수슬러지에 표면개질 제강슬래그, 생석회 순으로 폐기물을 정량 혼합하는 폐기물 혼합단계를 거쳐 제조되어질 수 있다.Here, the cover material, the present invention, the waste phosphate gypsum mixing step of preferentially quantitatively mixing the waste phosphate gypsum in sewage sludge, and the quantitative mixing of waste in the order of surface modified steelmaking slag, quicklime in the mixed sewage sludge It can be manufactured through a waste mixing step.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
본 발명에 적용된 쓰레기 매립장 복토재는 하수슬러지에 폐인산석고, 표면개질된 제강슬래그, 생석회를 적정 비율 혼합하여 얻어진다. 구체적으로, 하수슬러지 100중량부에 대하여 폐인산석고 40내지 60중량부, 표면개질된 제강슬래그 10내지 20중량부, 생석회 5내지 30중량부를 정량 투입한 후 혼합함으로써 얻어진다. 여기서, 상기 표면개질 제강슬래그라 함은 1N 염산용액 500mL에 제강슬래그 300g을 반응조에 투입하여 온도 60℃를 유지하면서 2내지 3시간정도를 200rpm으로 충분히 교반한 후 하층의 침전된 개질 슬래그를 2내지3회 증류수를 이용하여 세척하고 건조한 것을 지칭한다.The landfill cover material applied to the present invention is obtained by mixing waste gypsum, surface-modified steelmaking slag and quicklime in an appropriate ratio. Specifically, 40 to 60 parts by weight of waste gypsum phosphate, 10 to 20 parts by weight of surface-modified steelmaking slag, and 5 to 30 parts by weight of quicklime are obtained by quantitatively mixing with respect to 100 parts by weight of sewage sludge. Here, the surface-modified steelmaking slag is prepared by putting 300g of steelmaking slag into a 500 mL of 1N hydrochloric acid solution and sufficiently stirring at 200 rpm for 2 to 3 hours while maintaining a temperature of 60 ° C. Refers to washing with three distilled water and drying.
본 발명에서 상기와 같이 하수슬러지 100중량부에 대해 폐인산석고를 40내지 60중량부로 첨가하는 이유로는, 40미만으로 첨가 시 함수율이 높아져 장비 기동에 문제가 생기게 되고 60초과 시에는 혼합재의 점성력이 떨어져 크랙으로 인한 압축강도 발현과 투수계수에 문제를 야기시키기 때문이다. The reason for adding 40 to 60 parts by weight of waste phosphate gypsum with respect to 100 parts by weight of sewage sludge as described above in the present invention is that the water content increases when added to less than 40, causing problems in starting the equipment, and when the viscosity exceeds 60, This can cause problems in the expression of compressive strength and permeability due to falling cracks.
또한, 상기 표면개질 제강슬래그의 첨가는 폐인산석고 첨가 후 피막층이 형성되어 악취 발생을 억제 및 지연 시키고 슬러지 내에 여분의 암모니아 이온을 이온교환 시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 이러한 표면개질 제강슬래그는 하수슬러지 100중량부에 10내지 20을 첨가함으로써 암모니아 가스 전환으로 인한 악취발생 을 최대로 억제하는 최소의 중량부로 첨가하기 위함이다.In addition, the addition of the surface-modified steelmaking slag is to form a coating layer after the addition of the waste gypsum phosphate to suppress and delay the occurrence of odor and to ion-exchange extra ammonia ions in the sludge, such surface-forming steelmaking slag is sewage sludge The reason is to add 10 to 20 parts by weight to the minimum part by weight to minimize the odor generated by the ammonia gas conversion.
더하여, 생석회를 첨가하면 고열 및 발열반응이 일어나 하수슬러지를 건조시키고 고화반응으로 인한 강도와 투수계수를 증진시킬 수 있다. 이 때, 중량부 5 내지 30으로 생석회를 첨가하는데 이는 적절한 함수 제어를 위한 최적 다짐비라 할 수 있으며, 함수 조절, 강도 발현을 목적으로 한다.In addition, the addition of quicklime can cause high heat and exothermic reactions to dry sewage sludge and increase the strength and permeability coefficients from solidification. At this time, the quicklime is added in 5 to 30 parts by weight, which is an optimal compaction ratio for proper function control, and aims at controlling the function and expressing strength.
또한 이에 부가하여, 석회의 용해에 의하여 고알칼리성을 띠게 되는 간극수에는 점토광물중의 실리카 혹은 알루미나 성분이 이온화되어 간극수중의 칼슘과의 사이에 화학반응을 일으켜 규산석회 산화물이나 알루민산 석회수화물 등의 켈상의 수화물을 생성한다. 이러한 생성 화합물이 결합제가 되어 슬러지가 고결된다. 이러한 초기 포졸란 반응에 의해 수화물은 또한층 칼슘 이온을 제공받아 장기적으로 결정광물을 생성하여 고결의 진행에 따라 장기적으로 강도가 증가한다.In addition, the gap water, which is highly alkaline due to the dissolution of lime, ionizes silica or alumina components in clay minerals, and chemically reacts with the calcium in the gap water, such as lime silicate oxide and aluminate lime hydrate. Produces a hydrate on keel. This product compound becomes a binder and the sludge solidifies. By the initial pozzolanic reaction, the hydrate is also provided with calcium ions in the layer to form crystal minerals in the long term, and the strength increases in the long term as the solidification progresses.
상기와 같이 첨가되는 폐인산석고, 표면개질 제강슬래그, 생석회의 조성성분 및 비율은 하수슬러지의 유기물함량, 수분함량에 따라 적절하게 조절함이 바람직하다.The composition and proportion of waste phosphate gypsum, surface-modified steelmaking slag and quicklime added as described above are preferably adjusted according to the organic matter content and the water content of sewage sludge.
따라서, 하수슬러지에 상기와 같은 무기물을 혼합하면 수분함량이 조절되어 최종적으로 함수율 30내지 40±5 %, 압축강도 1.0 내지 5.0㎏/㎠의 복토재가 생산 되어진다. Therefore, when the inorganic material is mixed with the sewage sludge, moisture content is controlled to finally produce a cover material having a water content of 30 to 40 ± 5% and a compressive strength of 1.0 to 5.0㎏ / ㎠.
이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
<실시예><Example>
하수슬러지 100중량부에 대하여 폐인산석고 40내지 60중량부, 표면개질된 제 강슬래그 10내지 20중량부, 생석회 5내지 30중량부를 정량 투입한 후 혼합한다.40 to 60 parts by weight of waste gypsum phosphate, 10 to 20 parts by weight of surface-modified steel slag, and 5 to 30 parts by weight of quicklime, are mixed with 100 parts by weight of sewage sludge.
이 때, 상기 사용되는 조성물 중 하수슬러지는 60% 내지 70%가 유기물이며, 무기물중에서는 SiO2가 17.78%로 가장 높은 비율을 차지하고 있으며 다음으로 Al2O3 7.42%, P2O5 3.81% 순으로 포함되어 있다. 그리고, 상기 생석회는 CaO가 68.84%로 가장 높게 나타났고, SiO2가 7.20%를 차지하고 있다. 폐인산석고의 경우 CaO가 37.17%, SiO2가 2.59%로서 이 두 화학조성물이 전체 약 39.76%를 차지하고 있으며, 전체 함량의 약 53%는 황산염(Sulfate, SO4)이 차지하고 있다.At this time, the sewage sludge of the composition used is 60% to 70% of the organic matter, SiO 2 in the inorganic material occupies the highest ratio of 17.78%, Al 2 O 3 7.42%, P 2 O 5 3.81% In order. In the quicklime, CaO was the highest at 68.84% and SiO 2 was 7.20%. In the case of waste phosphate, 37.17% of CaO and 2.59% of SiO 2 account for 39.76% of the two chemical compositions, and about 53% of the total content of sulfate is made up of sulfate (SO 4 ).
본 발명의 하수슬러지, 폐인산석고, 표면개질 제강슬래그, 생석회를 혼합하여 고화시키는 반응의 원리는 아래와 같이 수화 및 고화반응이 주로 관여한다.The principle of the reaction of solidifying the sewage sludge, waste phosphate gypsum, surface-modified steelmaking slag, and quicklime of the present invention is mainly related to hydration and solidification reactions as follows.
1) 수화반응1) Hydration reaction
Cao + H2O -> Ca(OH)2 + 278kcal/kg CaoCao + H 2 O-> Ca (OH) 2 + 278 kcal / kg Cao
(생석회) (소석회)(Quick lime) (quick lime)
상기와 같은 수화 반응에 의하여 생석회 1㎏당 약 320g의 물을 흡수하고 약 280㎉의 열을 방출하여 수분 450g의 수분을 증발시켜 고열과 고압이 발생하게 되며, 이때 발생되는 고열과 고압은 함께 반응하는 하수슬러지 내부로 쉽게 침투하여 단 시간내에 하수슬러지를 건조시키며, 하수슬러지 내의 미생물 살균과 유기물을 안정시키는 역할을 수행한다.By the above hydration reaction, absorbs about 320g of water per 1kg of quicklime and releases about 280 열 of heat to evaporate water of 450g of water to generate high heat and high pressure. It easily penetrates into sewage sludge, dries sewage sludge within a short time, and plays a role of stabilizing microorganisms and organic matter in sewage sludge.
2) 고화반응에서 나타나는 주요 화합물은 Alite(3CaO·SiO2)나 Belite(2CaO·SiO2)로 불리우는 규산 칼슘 화합물과 하수슬러지내의 Al2O3와 결합하여 Tobermorite 혹은 Aluminate로 불리우는 간극질을 형성하게 되고, 이수석고(CaSO4·2H2O)를 형성한다. 또 Alite(3CaO·SiO2)나 Belite(2CaO·SiO2)로부터 생성되는 규산 칼슘 수화물(C-S-H)과 수산화 칼슘, 간극상 물질과 석고가 반응하여 Ettringite와 Mono sulfate 수산화물이 생성되고 여분의 황산이온과 암모니아이온의 결합으로 황산암모늄을 형성하여 인공 복토재의 불투수성 증대, 악취 발생억제 및 압축강도(지내력)를 향상시키는 역할을 한다.2) The main compounds in solidification reaction are calcium silicate compound called Alite (3CaO · SiO 2 ) or Belite (2CaO · SiO 2 ) and Al 2 O 3 in sewage sludge to form gaps called Tobermorite or Aluminate. And dihydrate gypsum (CaSO 4 .2H 2 O). Further Alite (3CaO · SiO 2) or Belite (2CaO · SiO 2) calcium silicate hydrate (CSH) and calcium hydroxide, the clearance phase material and the gypsum reaction Ettringite and Mono sulfate hydroxide generated and excess sulfate ions originating from the Formation of ammonium sulfate by the combination of ammonia ions plays a role of increasing the impermeability of artificial cover material, suppressing odor generation and improving compressive strength (bearing strength).
① 규산칼슘 화합물의 수화① Hydration of calcium silicate compound
3CaO·SiO2 + (3 - m+n) H2O -> mCaO·SiO2·nH2O+(3-m)Ca(OH)2 3CaOSiO 2 + (3-m + n) H 2 O-> mCaOSiO 2 nH 2 O + (3-m) Ca (OH) 2
2CaO·SiO2 + (2 - m+n) H2O -> mCaO·SiO2·nH2O+(2-m)Ca(OH)2 2CaOSiO 2 + (2-m + n) H 2 O-> mCaOSiO 2 nH 2 O + (2-m) Ca (OH) 2
m : 1.6 ~ 1.7m: 1.6 to 1.7
n : 2.0 ~ 2.6n: 2.0 to 2.6
② 간극상 물질의 수화② Hydration of gap material
- EttringiteEttringite
3CaO·Al2O3 + 3(CaSO4·2H2O) + 26~28H2O -> 3CaO·Al2O3·3CaSO4·30~32H2O 3CaO · Al 2 O 3 + 3 (CaSO 4 · 2H 2 O) + 26 ~ 28H 2 O -> 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 30 ~ 32H 2 O
- Mono sulfateMono sulfate
2(3CaO·Al2O3) + 3CaO·Al2O3·3CaSO4·30~>32H2O + H2O(ℓ) ->2 (3CaOAl 2 O 3 ) + 3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 30 ~> 32H 2 O + H 2 O (ℓ) ->
2(3CaO·Al2O3·CaSO4·11~12H2O) 2 (3CaO · Al 2 O 3 · CaSO 4 · 11 ~ 12H 2 O)
3) 악취제거3) Eliminate Odor
하수 슬러지는 80% 내지 85%의 높은 함수율을 가지고 있는데 함수율 1% 미만의 폐인산석고와 혼합과정에서 폐인산석고가 슬러지 공극사이로 침투하여 슬러지의 함수율을 줄여준다. 또한 수분을 포함한 인산석고는 팽창하면서 공극을 막게 되며, 이때 혼합물의 자연함수량이 변화하고 하수슬러지 표면에 CaSO4(무수석고), Fluoroapatite〔Ca10(PO4)6F2〕, Hydroxyapatite〔Ca10(PO4)6(OH)2〕등 불용성칼슘의 형성과 고화과정에서 Ettringite와 Mono sulfate 수산화물의 형성으로 혼합물의 공극을 막아주며, 슬러지 표면층에 피막을 형성하고 여분의 SO4 2- (황산이온) 슬러지에 존재하는 NH4 +(암모늄이온)와 결합하여 황산암모늄〔(NH4)2SO4〕을 형성하면서 암모니아 이온과 결합되어 석회 투입 시 pH가 높게 상승하더라도 암모니아 가스로 의 전환을 저해하는 역할을 하게 되어 악취가 저감된다.Sewage sludge has a high water content of 80% to 85%, and waste phosphate gypsum with less than 1% water content penetrates into the sludge pores during mixing, thereby reducing the water content of the sludge. In addition, the phosphate gypsum containing water expands to block pores, and the natural content of the mixture changes and CaSO 4 (anhydrous gypsum), Fluoroapatite [Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 ], Hydroxyapatite [Ca 10] (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] to prevent the mixture from forming voids in the formation and solidification process of Ettringite and Mono sulfate hydroxides, to form a film on the surface of the sludge layer and to provide extra SO 4 2- (sulphate ions). ) Is combined with NH 4 + (ammonium ion) present in the sludge to form ammonium sulfate [(NH 4 ) 2 SO 4 ], which is combined with ammonia ions to inhibit conversion to ammonia gas even if the pH rises Odor is reduced by playing a role.
본 발명의 효과는 다음의 시험결과를 통해 더욱 명확히 뒷받침 될 수 있다.The effect of the present invention can be more clearly supported by the following test results.
<실험예>Experimental Example
대전의 한 하수종말 처리장에서 발생하는 하수슬러지 100중량부에 대하여 폐인산석고 40내지 60중량부, 표면개질된 제강슬래그 10내지 20중량부, 생석회 5내지 30중량부를 정량 투입한 후 혼합하였다. 이 때, 하수슬러지에 폐인산석고를 우선적으로 정량 혼합한 후, 상기 혼합된 하수슬러지에 표면개질 제강슬래그, 생석회순으로 폐기물을 정량 혼합하였다. 40 to 60 parts by weight of waste phosphate gypsum, 10 to 20 parts by weight of surface-modified steelmaking slag, and 5 to 30 parts by weight of quicklime were mixed and mixed with 100 parts by weight of sewage sludge generated at a sewage treatment plant in Daejeon. At this time, the phosphate gypsum was preferentially mixed into the sewage sludge, and the waste was then quantitatively mixed in the order of surface modified steelmaking slag and quicklime into the mixed sewage sludge.
<비교예 1>Comparative Example 1
하수슬러지 100중량부에 폐실리카 50중량부, 생석회 30중량부로 정량 혼합하여 비교실험을 실시하였다.100 parts by weight of sewage sludge was quantitatively mixed with 50 parts by weight of waste silica and 30 parts by weight of quicklime, and a comparative experiment was conducted.
<비교예 2>Comparative Example 2
하수슬러지 100중량부에 폐인산석고 60중량부, 생석회 20중량부로 정량 혼합하여 비교실험을 실시하였다. A comparative experiment was conducted by quantitatively mixing 60 parts by weight of waste phosphate gypsum and 20 parts by weight of quicklime in 100 parts of sewage sludge.
상기와 같이 다양한 배합비로 균일하게 혼합된 혼합물을 일반 상온에서의 시간경과에 따른 물성치의 변화량을 측정한 후 이들 결과를 비교하여 보았다.As described above, the mixtures uniformly mixed at various mixing ratios were measured, and their results were compared after measuring changes in physical properties over time at normal room temperature.
1) 일축압축강도1) uniaxial compressive strength
본 발명에서 제안된 배합비에 기초한 복토재의 일축압축강도, 함수율, pH 시험결과는 아래 <표 1>과 같다. Uniaxial compressive strength, moisture content, and pH test results of the cover material based on the compounding ratio proposed in the present invention are shown in Table 1 below.
상기 표 1의 실험결과에 나타난 바와 같이 일축압축강도 시험결과 1일부터 7일 강도까지 1.30 내지 4.94㎏/㎠로 강도권고치인 0.5㎏/㎠ 이상을 만족하는 값을 나타내었다.As shown in the experimental results of Table 1, the results of the uniaxial compressive strength test showed values satisfying the strength recommended value of 0.5 kg / cm 2 or more from 1.30 to 4.94 kg / cm 2 from 1 to 7 days of strength.
2) 투수계수2) Permeability coefficient
본 발명에서 제안된 배합비에 기초한 복토재의 투수계수 시험결과는 아래 <표 2>와 같다. Permeability coefficient test results of the cover material based on the compounding ratio proposed in the present invention is shown in Table 2 below.
투수계수의 경우 국내의 하수슬러지를 재활용한 복토재의 투수계수에 대한 특별한 규정사항은 없으나, 국내 수도권 매립지 기반시설 조성사업의 복토층에 대한 투수계수의 설계적용조건을 5×10-5㎝/s로 제시하였다. 투수계수 시험결과 본 발명기술의 배합비에서 3.18×10-7로 매립장 복토재로서의 조건을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.In case of permeability coefficient, there is no special requirement for permeability coefficient of cover soil recycled from domestic sewage sludge, but the design application condition of permeability coefficient for cover layer of domestic metropolitan landfill infrastructure construction project is 5 × 10 -5 ㎝ / s. Presented. Permeability coefficient test results showed that the mixing ratio of the present invention satisfies the conditions as a landfill cover material at 3.18 × 10 −7 .
3) 악취측정 결과3) Odor measurement result
하수슬러지에 폐인산석고, 표면개질 제강슬래그, 생석회를 상기한 배합비로 혼합한 후 시간경과에 따른 악취발생정도를 비교해 보았다. 그 결과는 아래 <표 3>과 같다.Waste phosphate gypsum, surface modified steel slag, and quicklime were mixed with sewage sludge at the above mixing ratios. The results are shown in Table 3 below.
위의 표 3에서 보이는 바와 같이 본 발명에 의한 첨가제 배합의 경우, 암모니아 농도가 표면에서 20내지 50ppm정도로 현저히 낮고 투수계수 및 일축압축강도도 상당히 뛰어난 것으로 나타났다.As shown in Table 3 above, in the case of the additive formulation according to the present invention, the ammonia concentration was significantly low, such as 20 to 50 ppm on the surface, and the permeability coefficient and uniaxial compressive strength were also excellent.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 하수슬러지에 토질역학적인 복토재로서 의 목적에 부합되는 것과 동시에 복토재 생성시 발생되는 악취를 최소할 수 있으며, pH 12 정도를 유지함으로서 병원성미생물의 사멸을 유도하여 작업자에게 위생적인 작업환경을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to meet the purpose as a soil cover material in sewage sludge, and at the same time to minimize the odor generated when the cover material is produced, by maintaining the pH of about 12 to induce the death of pathogenic microorganisms to workers Can provide a hygienic working environment.
또한, 함수량이 30내지 40±5%정도로서 일축압축강도 1.0내지 5.0㎏/㎠을 지녀 차량과 장비의 작업성을 확보할 수 있고, 유해물질이 용출되지 않아 인체에 무해하고, 수일 동안 풍건 방치할 필요 없이 바로 현장투입이 가능하여 복토재로서의 활용성을 높일 수 있다. 결과적으로, 자원을 절약하고 환경을 보호할 수 있는 대안으로서 충분한 가치를 지니고 있다 할 것이다.In addition, the water content is 30 to 40 ± 5%, and has a uniaxial compressive strength of 1.0 to 5.0㎏ / ㎠, which ensures the workability of vehicles and equipment.It is harmless to the human body because no harmful substances are eluted, It is possible to add the field immediately without the need to increase the utility as cover material. As a result, it is worthwhile as an alternative to saving resources and protecting the environment.
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