KR101174992B1

KR101174992B1 - 슬러지 고화 조성물

Info

Publication number: KR101174992B1
Application number: KR1020100061463A
Authority: KR
Inventors: 김정민
Original assignee: 김정민
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2012-08-17
Also published as: KR20120000927A

Abstract

본 발명은 현지의 모래와 흙 45～50중량부, 슬러지 30중량부, 시멘트 10～20중량부, 물 10～20중량부 혼합물에 대하여, 상기 시멘트 첨가 중량에 대한 규산칼륨 1～2.5중량부, 시멘트 혼화제용 폴리머 1～2.5중량부, 명반 0.1～0.2중량부, 염화나트륨 0.1～0.2중량부 비율로 혼합된 3～5중량부의 고화제가 혼합구성됨을 특징으로 하는 슬러지 고화 조성물을 제공하여, 고함수분과 슬러지의 유해물질이 유출되지 않도록 현지토양과 친환경소재를 혼합된 조성물로 고화처리시킴과 동시에 경화속도를 촉진시키며, 안정성과 내구성과 다양한 색상으로 시공성을 개선시켜 도로 포장이나, 산책로,임도, 자전거도로, 보조기층,연약지반,농로,축사지반,주변마당, 건축내장제, 흙콘크리트,흙벽돌,보도블럭, 호안블럭과 같은 다양한 곳에 응용이 가능하도록 하는 유용한 발명인 것이다.

Description

슬러지 고화 조성물{the sludge solidify composition}

본 발명은 슬러지를 주재료로 고화 처리하는 조성물로 도로포장이나 블럭과 같은 친환경 구조물에 이용하는 슬러지 고화 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 고함수분과 슬러지의 유해물질이 유출되지 않도록 현지토양과 친환경소재를 혼합된 조성물로 고화처리시킴과 동시에 경화속도를 촉진시키며, 안정성과 내구성과 다양한 색상으로 시공성을 개선시켜 도로 포장이나, 산책로,임도, 자전거도로, 보조기층,연약지반,농로,축사지반,주변마당, 건축내장제, 흙콘크리트,흙벽돌,보도블럭, 호안블럭과 같은 다양한 곳에 응용이 가능하도록 하는 슬러지 고화 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

슬러지는 크게 하수종말처리장에서 연간 130만톤 이상이 발생하나, 거의 해양투기처리하는 실정이다.

또한, 최근 4대강 개발의 하상처리과정에서 발생하는 슬러지 역시 적정한 활용방법이 모색되지 않고 있다.

일반적으로 발생하는 하수 슬러지는 해양투기 외에 건조시켜 소각과 같은 단순처리비용은 감당되지 않아 이를 시멘트와 같은 고화제로 혼합처리하는 방식이 있으나, 코스트가 높고 매립지의 부족현상으로 이와 같은 처리도 마땅치 않은 실정이다.

상기와 같이 종말처리장이나, 하천 퇴적슬러지를 이용해 고화처리시키는 문헌기술로 국내 특허공개 2000-0075373호에서는 식수 및 생활하수에서 발생되는 슬러지를 포틀랜트시멘트로 제조하는 방식으로 점토질원료를 슬러지로 이용하는 방식으로 수처리 슬러지를 석회질, 기타 부원료와 혼합해 분쇄시켜 1,500℃까지 가열해 생산한 크링커에 석고를 혼합분쇄하여 포틀랜드시멘트를 생산하는 방식으로 고열로 가열하는 과정에서 유해성분이 무해성분으로 정화되는 것을 특징으로 하는 기술이다. 또한, 국내 등록특허 10-0544462 호에서는 하수슬러지 고화용 혼화제에 관한 것으로 하수슬러지고화처리를 위한 혼화제로 스테인레스강제조시 정련과정에서 발생하는 스테인레스정련로 슬래그 분말 100중량부당 황산나트륨 0.1-5중량%로 구성되는 하수슬러지 고화용 혼화제에 관한 기술이 있다. 또 다른 기술로는 하?폐수슬러지를 고형화시키는 고화제와 이를 이용해 제조되는 복토재로 국내 등록특허 제10-0812828호에서는 시멘트,생석회,석고,슬래그 및 플라이애시로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 무기질물성과 마그네슘계 분말과,알루미늄계분말로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택되는 금속성물질과 ,고 흡수성실리카겔 일부,규조토,탈크,지오라이트,산성백토군중의 하나 이상의 담체를 포함하는 것을 특징으로 하는 하?폐수슬러지를 고형화시키는 파라픽스 고화제에 관한 기술이 제공된다. 또 다른 기술로는 국내 특허등록 제10-05550340호에서는 석탄비산제 일부, 0가 철분과 고화제로 염화나트륨,염화칼륨,염화마그네슘,염화칼슘,염화알루미늄,염화제2철,염화암모늄,탄소,구연산.비이온계 계면활성제,황산나트륨으로 조성되는 고화제와 그를 이용한 고형화 슬러지 제조방법이 제공되고 있다.

상기와 같이 종전 각종 슬러지를 고화처리시키는 고화제 및 고화처리된 슬러지를 이용방안에 있어서, 본 발명에서는 종전 슬러지 고화처리 기술중 경화?응결속도를 촉진하기 위한 다짐과 압축 가압과 같은 전처리에 따른 작업시간의 촉박을 지연시키며, 여러 가지 무기화학물질을 혼합함에 따른 처리비용의 과다와, 각종 유해물질이 유출되지 않도록 하는 슬러지 고화 조성물에 의하여 안정성과 내구성과 다양한 색상으로 시공성을 개선시켜 도로 포장이나, 산책로,임도, 자전거도로, 보조기층,연약지반,농로, 축사지반,주변마당, 건축내장제, 흙콘크리트,흙벽돌,보도블럭,호안블럭과 같은 다양한 곳에 응용이 가능하도록 하는 슬러지 고화 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 점을 감안하여 본 발명에서는 슬러지 고화 조성물로서 현지의 모래와 흙 45～50중량부, 슬러지 30중량부, 시멘트 10～20중량부, 물 10～20중량부 혼합물에 대하여, 상기 시멘트 첨가 중량에 대한 규산칼륨 1～2.5중량부, 시멘트 혼화제용 폴리머 1～2.5중량부, 명반 0.1～0.2중량부, 염화나트륨 0.1～0.2중량부 비율로 혼합된 3～5중량부의 고화제를 혼합한 슬러지 고화 조성물을 제조 제공하여 다짐,압축,강압이 용이하게 하고, 수용성 유기 화학물을 사용하여 물 혼합 비율을 높이고, 현지토양을 혼합하는 조성물로 인하여 운반작업비를 절감하고 다양한 색상표현이 가능하도록 하는 슬러지 고화 조성물을 제공함에 있다.

이상의 본 발명에 따르면 그동안 해양투기 외에 건조시켜 소각과 같은 단순처리비용이나, 시멘트와 같은 고화제로 혼합처리하는 코스트가 높은 처리방식에 비하여, 본 발명에 따른 슬러지고화 조성물은 일정 양생 기간이 경과 후에는 하수슬러지의 주요 오염원인 납(Pb),수은(Hg),카드륨(Cd), 6가크롬(Cr⁶ ⁺)이 폐기물공정시험기준에 따라 검출되지 않는 조선을 만족하면서, 고화제 코스트가 낮아 비용부담이 낮고,물에 풀리지도 않아 대규모 도로포장 조성물이나 블럭이나 호안블럭,블럭,벽돌과 같은 구조물로 이용할 수 있고 특히, 현지 토양을 이용하는 것으로 원부재료 구매비나 물류비가 절감되며, 무기염료를 사용해 다양한 색상으로도 시공이 간편하게 이루지는 효과가 친환경적인 토목공사에 유용하게 이용되도록 한 것이다.

도 1은 본 발명 슬러지 고화 조성물로 시험생산된 구조물 도면 대용 사진
도 2는 본 발명 슬러지 고화 조성물로 생산된 시편의 20일간의 침수시켜 폐기물공정시험기준을 측정하기 위한 도면 대용 시험사진

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,본 발명에서는 고화제 혼합비를 높여 의 경화?응결속도가 빠르도록 하는 점을 감안하여, 다짐,압축,강압이 용이하게 하고, 수용성 유기 화학물을 사용하여 물 혼합 비율을 높이고, 현지토양을 혼합하는 조성물로 인하여 운반작업비를 절감하고 다양한 색상표현이 가능하도록 하는 슬러지 고화 조성물에 관한 것으로 이하 첨부된 도면에 의하여, 본 발명의 일실시 구성을 알아보면 다음과 같다.

[실시예 1]

슬러지 고화 조성물로서 현지의 모래와 흙 45～50중량부, 슬러지 30중량부, 시멘트 10～20중량부, 물 10～20중량부 혼합물에 대하여, 상기 시멘트 첨가 중량의 규산칼륨 1～2.5중량부, 시멘트 혼화제용 폴리머 1～2.5중량부, 명반 0.1～0.2중량부, 염화나트륨 0.1～0.2중량부 비율로 혼합된 3～5중량부의 고화제가 혼합된 슬러지 고화 조성물을 제조하는 것이다.

상기와 같이 제조된 슬러지 고화조성물에 있어서, 시멘트 혼화제용 폴리머(polymer)는 폐수나 슬러지속에 함유된 입자들의 응집작용을 촉진하여 덩어리지게 하는 응집제로 사용하는 유기화합물로 용제인 물에 잘 분산 용해되는 물 혼합 비율을 높이는 효과를 내게 한 것이다.

또, 상기 수화첨가제중 명반은 수처리제로 가격이 저렴하고 무독성이며 플록이 가벼운 이점이 있는 무기응집제로 사용되는 것이다.

본 발명의 수화첨가제는 염화나트륨은 고화처리대상물에 염의 생성을 촉진시켜 조기 강성을 촉진하는 작용을 하도록 한 것이다.

규산칼륨은 용접봉(welding rod), 비누와 세제, 도료 등의 분야에서 사용되는 수용액 상태로, 높은 용해성과 다른 성분과의 상용성 때문에 액상 세제와 거품이 잘 나는 비누에 적합하며, 피막은 백화현상(effloresce)이 없어서 도료, 코팅제, 바인더로 사용시 이상적이며, 오물을 효과적으로 분산시키고 재오염을 방지하며, 콘크리트의 견고화와 먼지발생 방지효과와 콘크리트 표면의 구멍을 막아 오일이나 기타 액체가 덜 투과되는 특성으로 석재(masonry) 시공시 구멍이 없고 습기를 견디는 표면을 만드는데 유용하게 한 것이다.

이상과 같이 본 발명에 이용된 채택된 고화제 모두는 수용성으로 폐수나 슬러지속에 함유된 입자들의 응집작용을 촉진하여 덩어리지게 하는 응집 역할과 물에 잘 분산 용해되는 물 혼합 비율을 높이는데 따른 것이다.

상기 고화제의 첨가비율은 각기 최소 첨가비로 그 이상의 혼합비는 응결속도나 강도면에 우수성을 보였으나, 슬러지 고화 조성물을 이루는 고화제의 코스트를 감안해 최소 응결시간 24시간의 경과일수와 28일의 최대 양생 시간을 감안하여 건축구조물에 필요한 구조강도와 응결성을 감안한 최소 비율로 첨가하는 것이 바람직함을 알았다.

슬러지 고화제 조성물중 시멘트의 첨가비도 최소첨가량으로 28일간 양생후 20일간 물에 침수시킨 결과 풀어지지 않는 최소비율을 기준으로 삼은 것이다.

참고로 본 발명에 따른 슬러지 시료는 영산강 상류인 지석강에서 채취한 것이며, 도 1과 같이 영산강 슬러지를 이용해 블럭(10),봉재(20)와 같은 구조물을 시험 생산하였다.

응결은 24시간이 소요되었으며,28일간의 표준 양생 기간을 거친 후, 시편을 20일간의 침수시킨 결과 첨부된 도 2와 같이 물에 풀어지지 않고 원형상태를 유지함을 알 수 있었다.

또한, 20일간의 시료 침출수에 대한 폐기물공정시험 기준에 따른 한국화학시험연구원에 의뢰한 시험 결과 납(Pb),수은(Hg),카드륨(Cd), 6가크롬(Cr⁶ ⁺)이 검출되지 않았음을 알 수 있었다.

또한, 상기 조성물중 현지의 모래와 흙의 중량비가 슬러지 첨가량보다 적은 블럭(30)과 봉재(40)는 28일의 양생 기간을 거치더라도 구조강도가 떨어져 물에 풀려 구조물의 원부재료로 부적합함을 알 수 있었다.

따라서, 현지의 모래와 흙의 중량비에 대한 슬러지의 혼합비는 45～50중량부:30중량부가 적합함을 알 수 있었다.

10;40:블럭 20;30:봉재

Claims

현지의 모래와 흙 45～50중량부, 슬러지 30중량부, 시멘트 10～20중량부, 물 10～20중량부 혼합물에 대하여, 상기 시멘트 첨가 중량에 대한 규산칼륨 1～2.5중량부, 시멘트 혼화제용 폴리머 1～2.5중량부, 명반 0.1～0.2중량부, 염화나트륨 0.1～0.2중량부 비율로 혼합된 3～5중량부의 고화제가 혼합구성됨을 특징으로 하는 슬러지 고화 조성물.