KR100894425B1 - 정수슬러지의 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수슬러지를 로에 투입하여 500~600℃에서 가열한 다음, 냉각실에서 세리사이트를 투입하여 황산가스를 세리사이트의 알카리성분으로 중화시키면서 2~3시간 상온으로 냉각시켜, 건축재료에 사용되는 정수슬러지의 재생방법에 관한 것이다.

정수슬러지. 황산염. 세리사이트.

Description

정수슬러지의 재생방법{Method for the regeneration of water sludge}

본 발명은 숯을 대량으로 사용하여 정수시 발생되는 상수도 정수슬러지를 재활용함으로 숯의 재를 경제적으로 재활용하기 위하여 정수슬러지를 황산염으로 처리한 후 가열한 다음, 세리사이트로 처리하여 건축재료로 사용되는 정수슬러지의 재생방법에 관한 것이다.

경제발전과 생활의 향상은 다양한 패턴으로 발전되어 물의 사용을 증가시켰으며, 이에 따라 정수처리장 시설이 불가피하게 증가되어 왔다. 그로 인해, 정수처리시 발생되는 2차 부산물인 슬러지의 발생량도 점차적으로 증가되며, 정수슬러지 중의 대기 및 수질은 오염물질이 잔존하여, 이의 처리가 큰 환경문제로 대두되고 있다.

현재 정수슬러지의 처리는 해양투기나 매립등의 방법에 의존하고 있다. 그러나, 해양투기는 슬러지를 해양에 투기하기까지의 관리, 저장, 운반 등의 과정에서 많은 문제점이 발생되며, 폐기물의 해양투기가 런던협약에 의해 전세계적으로 금지 되었기 때문에 슬러지의 해양투기는 우리나라에서도 금지되어 있다.

한편, 다른 처리방법으로 건조후 단순 소각하는 방법이 있으나, 높은 소각비용과 소각후 발생되는 재(災)의 처리가 문제가 되고 있다. 이 재(災)는 보통 포틀랜드 시멘트 등의 고화제와 혼합하여 처리하는 방법도 있으나 그러면 그때 발생되는 폐기물의 부피가 커지기 때문에 국내의 실정과 같이 매립지가 부족한 상황에서는 적합하지 못하다.

따라서, 정수슬러지의 단순처리단계를 넘어서 적극적으로 활용하여 처리시 발생되는 2차 오염원을 줄이는 방법을 모색하는 것이 바람직하다.

경제적으로 최대한의 효과를 거둘 수 있도록 버려지는 정수슬러지를 건축재료로 재활용할 수 있는 방법을 안출하기에 이르렀다.

예를 들면, 국내등록특허공보 등록번호 제10-340121호에는 함수율 60~80% 의 정수슬러지를 로의 폐열을 이용 건조시킨 후, 광물성결합제, 카올린, 점토를 첨가하여 물을 공급하여 교반한 다음, 고압프레스로 성형한 후 건조한 다음, 로에서 1200~1320℃의 8시간 가열하여 제조된 점토벽돌, 보, 차도용 점토블록 및 그 제조방법이 기술되어 있으며,

동 공보 등록번호 제10-622394호에는 숯을 대량으로 사용하여 발생한 정수슬러지를 로타리 킬른에서 고온으로 가열한 다음, 시멘트, 물을 혼합교반한 후에, 성형틀에 투입하여 성형한 다음, 다시 고온에서 소성하여 제조하는 정수슬러지를 이용한 건축자재의 제조방법이 공개되어 있고,

동 공보 등록번호 제10-555879호에는 정수슬러지를 로타리 킬른에서 고온으로 가열한 다음, 엽장석, 광명단, 붕사, 붕산, 활석, 인산칼슘, 물을 혼합 교반한 후에, 성형틀에 투입하여 성형한 다음, 다시 고온에서 소성하여 제조하는 정수슬러지를 이용한 내열도기 제조방법 및 그 조성물이 알려져 있으며,

동 공보 등록번호 제10-152209호에는 정수슬러지에서 색소를 제거하는공정과, 알칼리를 가하여 얻은 잔류물을 과산화수소 수용액에 침지하여 단백질 제거하는 공정과, 산 수용액을 가하여 무기물을 제거하는 공정과, 유기용매를 가하여 염을 제거하는 공정을 거쳐 정수슬러지로부터 키틴질을 추출하는 방법이 공개되어 있고,

국내특허공보 공고번호 특1992-1519호에는 정수슬러지를 분쇄한 다음, 소석회를 첨가하여 제조하는 원정수슬러지를 이용한 규회석 비료 제조방법이 기재되어 있으며,

국내공개특허공보 공개번호 제10-2006-102873호에는 산화마그네슘, 황산제일철을 혼합하고, 다시 톱밥을 투입하여 건조한 후 양생하여 제조하는 슬러지를 이용한 수분 조절제 제조방법이 공개되어 있다.

본 발명은 숯을 대량으로 사용하여 정수시 발생된 상수도 정수 슬러지를 폐기시 각종 오염으로부터 환경을 오염시키는 문제를 해결함과 동시에 재활용함으로 숯의 재를 경제적으로 활용하며, 정수슬러지의 간단한 공정을 거쳐 건축재료로 재활용하고자 하는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.

본 발명은 숯을 대량으로 사용하여 정수시 발생된 상수도 정수 슬러지를 폐기하지 않고 재활용함으로 숯의 재를 경제적으로 활용하기 위하여, 정수슬러지를 로에 투입하여 500~600℃에서 가열한 다음, 냉각실에서 세리사이트를 투입하여 황산가스를 세리사이트의 알카리성분으로 중화시키면서 2~3시간 상온으로 냉각시켜, 정수슬러지를 재생하여 건축재료로 사용하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제해결수단인 것이다.

본 발명은 폐기되는 정수슬러지를 이용함으로서 생산 원가를 70% 수준으로 줄일 수 있어 경제적인 면에서 큰 효과가 있으며, 황산염 및 가열로 정수슬러지에 함유된 불순물을 제거하고, 이때 생성되는 황산가스를 세라이트의 알칼리성분으로 중화시켜 제조된 정수슬러지의 사용으로 원적외선 방사효율을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 정수슬러지를 로에 투입하 여 500~600℃에서 가열한 다음, 냉각실에서 세리사이트를 투입하여 황산가스를 세리사이트의 알칼리성분으로 중화시키면서 2~3시간 상온으로 냉각시켜, 건축재료에 사용되는 정수슬러지의 재생방법에 관한 것이다.

통상 정수슬러지의 80%가 사용된 활성탄과 응집제의 잔유물 및 기타물질로 조성되어 있으므로, 정수슬러지의 재활용에서 활성탄의 재생 또한 중요한 요인인 것이다.

본 발명은 정수슬러지의 활성탄 중에는 다량의 황산염이 포함되어 있으므로, 이를 재생공정에서 300~500℃부근에서 기체화된 황산포함 수증기를 얻을 수 있다. 탄화과정에서 발생된 황산가스 수증기를 재생(부활)공정에 보내면 알칼리성인 무기재료의 촉매인 세리사이트에 의해서 안정화된 재생(부활)작업을 할 수 있으며 황산 가스에 의해서 미세한 활성탄을 얻을 수 있다.

본 발명에서 정수슬러지를 가열로에 투입시켜, 가열건조로 자연의 공기흐름 반복과 재생(부활)처리시 발생되는 수증기를 이용하여 에너지를 절약했으며 충분한 시간을 줌으로써 건조의 경제적 효율성을 높였다.

본 발명의 정수슬러지의 재생공정에서는 LPG 나 LNG의 사용으로 친환경 에너지를 사용하여 대기 가스 오염 방지에 역점을 두었으며 현재 국내 에너지 가격으로도 합당한 경제력을 갖는다.

정수슬러지 재생공정중 로에 황산염의 투입에 의해 발생되는 황산화 가스를 알칼리성인 세리사이트의 중화공정에 도입시켜 정수슬러지에 함유된 활성탄의 미세 세공화를 재생(부활) 시켰다.

재생 정수슬러지의 입자가 35-80mesh의 성상을 갖도록 하며, 정수슬러지에 함유된 활성탄의 비교면적이 크고 세공성이 높으며 악취제거, 탈취제로서 흡착능력이 뛰어나야 한다.

황산가스 수증기 처리 기술로 인해서 처리비용을 현격하게 낮출 수 있어 경제적 효과를 극대화 할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 황산염은 황산알루미늄을 주로 사용한다.

본 발명에서는 알칼리 화합물 중에서도

를 갖고 육각판상의 결정구조를 갖는 세리사이트(0.3

) 분말을 수증기와 동시에 사용함으로써 재생(부활) 공정의 온도를 현격하게 낮출 수 있었다.

종래에는 재생(부활)공정의 일반적인 온도는 800~1000℃에서 행해 지던 것을 본 발명에서는 500~600℃의 낮은 온도에서 미세 구조 재생(부활)이 원활하게 행할 수 있었다.

이는 재생(부활) 탄성에 사용되는 에너지를 1/5로 줄일 수 있으며 공기의 정화능력. 악취제거, 탈취능력을 온도가 낮을수록 공기의 정화능력. 악취제거, 탈취능력이 양호하기 때문에 이중의 효과를 얻을 수 있었다. 이러한 이유에서 열효율과 공기의 정화능력. 악취제거, 탈취능력 개선에서 획기적인 경제적 효과를 가져왔다.

재생된 정수슬러지에 함유된 활성탄은 미크로공과 마이크로공의 중간 성질을 가지며 이는 다이옥신계나 환경호르몬 발생물질의 흡착등에서 흡착효과가 뛰어남을 알 수 있었다.

황산 가스 수증기 재생(부활)공정은 원가가 높아 수행에 어려움을 겪었는데 정수슬러지를 로에서 가열시킴으로서, 정수장슬러지에 함유된 황산염의 가열에 의해 발생하므로 이를 재사용하므로서, 원가를 낮출 수 있다.

본 발명의 정수슬러지의 황산 재생(부활) 처리법에서는 재생(부활)온도에 따른 재생(부활)효과가 중요한 요인인데 무기재료인 세리사이트를 촉매제로 활용하여 재생(부활)공정 온도를 현격하게 낮출 수 있었고, 이로 미세 탄화물의 결정 구조가 육각판상화하는 현상을 나타내어 비교면적이 크고 흡착 능력이 우수한 재생 활성탄이 함유된 재생된 정수슬러지를 얻을 수 있었다. 재생(부활) 공정의 온도가 낮아짐에 따라 재생(부활)공정 기계제작에서 원가를 현격히 낮출 수 있는 장점을 얻을 수 있다.

본 발명에 사용된 정수슬러지는 정수 공정을 거치면서 산처리 공정과 알칼리 처리 공정을 통해서 불순물이 액화되어 불순물이 물에 세척되어 건축재료로 사용해도 환경 오염의 염려가 없다.

일반 하수, 폐수 슬러지를 재생시 본 발명에 적용하면 복잡한 물질이 함유된 불순물에 의해서 건축재료로 사용하기에는 적합하지 않다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

정수슬러지 1,000kg을 500~600℃로 가열된 로에 투입시켜 3시간 동안 가열한 다음, 냉각기로 이송시켜 세리사이트 10kg을 투입하여, 2시간 냉각시켜 상온으로 유지시켜 정수슬러지를 처리하였다.

실시예 2

정수슬러지 1,000kg을 500~600℃로 가열된 로에 투입시켜 3시간 동안 가열한 다음, 냉각기로 이송시켜 세리사이트 30kg을 투입하여, 2시간 냉각시켜 상온으로 유지시켜 정수슬러지를 처리하였다.

실험예

상기 실시예 1에 의해 제조된 정수슬러지의 물리적 성질을 다음과 같이 실험하였다.

표1

시험항목	결과	시험방법
포름알데히드방산량 (mg/L)	불검출	KS M 7305-'97

표2

방 사 율 (5~ 20㎛)	방사 에너지(W/m)
0.899	3.63 ×

표3

시험항목	단위	시험결과	시험방법
톨루엔	㎎/㎡	불검출(검출한계 0.05)	GC 분석 (Headspace)
벤젠		불검출(검출한계 0.05)

표4

시험항목	단위	시료구분	결과치	시험방법
요오드흡착성능	㎎/g		150	KS M 1806 : 2003

Claims (1)

1. 정수슬러지의 재생방법에 있어서,

   정수슬러지 1,000kg을 500~600℃로 가열된 로에 투입시켜 3시간 가열한 다음, 냉각기로 이송시켜 세리사이트 10~30kg을 투입하여, 2시간 냉각시켜 상온으로 유지시켜 재생함을 특징으로 하는 정수슬러지의 재생방법.