KR101200278B1 - Sewage sludge solidified agent and menufacturing method of artificial soil usign the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수슬러지 고화재 및 인공토양 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소각잔재에 다량 함유된 CaO의 흡수 및 발열작용을 이용하여 하수슬러지의 함수율을 저감시키고, 탈취 및 미생물이 멸균되는 하수슬러지 고화재 및 이를 이용한 인공토양 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 하수슬러지 고화재는 산화칼슘(CaO) 함량이 20%~70%인 소각잔재 100중량부에 대하여, 상기 산화칼슘 함량이 0.1~5%인 플라이애시(fly ash) 5~50중량부를 포함한다. The present invention relates to a method for producing sewage sludge solidified material and artificial soil, and more particularly, by reducing the water content of sewage sludge by absorbing and exothermic action of CaO contained in a large amount of incineration residues, and deodorizing and sterilizing microorganisms. Sludge solidified fire and an artificial soil manufacturing method using the same.
Sewage sludge solidified material according to the present invention is based on 100 parts by weight of incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20% to 70%, 5 to 50 weight of fly ash having a calcium oxide content of 0.1 to 5% Contains wealth.
Description
본 발명은 하수슬러지 고화재 및 인공토양 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소각잔재에 다량 함유된 CaO의 흡수 및 발열작용을 이용하여 하수슬러지의 함수율을 저감시키고, 탈취 및 미생물이 멸균되는 하수슬러지 고화재 및 이를 이용한 인공토양 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing sewage sludge solidified material and artificial soil, and more particularly, by reducing the water content of sewage sludge by absorbing and exothermic action of CaO contained in a large amount of incineration residues, and deodorizing and sterilizing microorganisms. Sludge solidified fire and an artificial soil manufacturing method using the same.
함수율이 높은 하수슬러지는 대표적인 환경오염물질로서, 종래에는 해양투기, 매립 등의 방법으로 처리되어 왔으며, 현재 그 오염물질들에 의해 오염된 환경을 복원시키는 여러 가지 방안이 현재 마련되고 있는 실정이다.Sewage sludge with high moisture content is a representative environmental pollutant, and has been conventionally treated by ocean dumping, landfilling, and the like, and various methods for restoring the environment contaminated by the pollutants are currently being prepared.
일례로 하루 6,000t 이상 배출되고 있는 생활하수 슬러지는 2003년 7월부터 일반 쓰레기 매립장 처리가 금지되었고, 가장 처리하기가 용이했던 해양투기마저 런던 덤핑 조약으로 2011년까지만 제한적으로 허용되고 있다.For example, sewage sludge discharged more than 6,000 tons per day has been banned from landfills since July 2003, and even the most easily disposed of dumping at sea is a London dumping treaty.
특히 국토가 좁은 우리나라는 주위환경의 오염을 방지시키고 슬러지에서 발생하는 침출수에 환경이 오염되지 않도록 효율적이고 안전한 처리방법이 시급히 모색되어야 한다.In particular, Korea, which has a narrow territory, should urgently seek efficient and safe treatment methods to prevent pollution of the surrounding environment and to prevent contamination of the leachate from sludge.
현재 수도권 매립지를 비롯한 전국의 지자체에서는 고함수 슬러지를 고화처리하여 복토재, 성토재, 연약지반 개량재, 차수재, 뒷채움재 등 다양한 지반용 재료로 사용할 수 있는 인공토양을 제조하는 처리시설을 준비하고 있으며, 이와 관련하여 수분이 많은 슬러지의 고화처리가 효율적으로 이루어지면서 생산성, 경제성의 측면에서 우수한 고화재의 개발이 긴요한 실정이다.Currently, local governments around the country, including metropolitan landfills, are preparing treatment facilities for solidifying high-function sludge to produce artificial soils that can be used as various ground materials such as cover soil, fill soil, soft ground improvement material, draft material, and backfill material. In this regard, as the solidification treatment of the sludge with moisture is efficiently carried out, it is important to develop an excellent solidified material in terms of productivity and economic efficiency.
종래의 하수슬러지 고화재의 연구는 생석회, 시멘트 등의 강알칼리성 재료를 주로 사용함에 따라 냄새 및 재슬러리화 문제점을 야기하였을 뿐만 아니라 이를 보완하기 위해 고가의 황산 및 황산철 등의 산성재료를 추가 투입하여 암모니아 방출 저감을 꾀하였으나 투입되는 원재료의 가격이 높아 경제성이 부족하다. 또한, 상술한 재료의 특성에 의한 결함을 보완하기 위해 처리장치의 건조 및 양생을 통해 문제를 해결하려 시도하였으나 처리 자체가 고비용을 유발하는 구조를 가지고 있고 가열 양생 플랜트의 원활한 가동이 어려운 실정이다.Conventional research on sewage sludge solidified fires has caused problems of odor and reslurrying due to the use of strongly alkaline materials such as quicklime and cement, and additionally added expensive acidic materials such as sulfuric acid and iron sulfate to supplement them. In order to reduce ammonia emission, the price of raw materials to be added is high and economic efficiency is insufficient. In addition, attempts to solve the problem through the drying and curing of the treatment apparatus to compensate for the defects due to the characteristics of the material described above, but the treatment itself has a structure that causes a high cost and it is difficult to smoothly operate the heating curing plant.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소각잔재에 다량 함유된 CaO의 흡수 및 발열작용을 이용하여 하수슬러지의 함수율을 저감시키고, 탈취 및 미생물이 멸균되는 하수슬러지 고화재 및 이를 이용한 인공토양 제조방법을 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to reduce the water content of sewage sludge by absorbing and exothermic action of CaO contained in a large amount of incineration residues, sewage sludge deodorization and microorganisms are sterilized It is to provide a solid fire and artificial soil manufacturing method using the same.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 하수슬러지 고화재는 산화칼슘(CaO) 함량이 20%~70%인 소각잔재 100중량부에 대하여, 상기 산화칼슘 함량이 0.1~5%인 플라이애시(fly ash) 5~50중량부를 포함한다. In order to solve the above technical problem, sewage sludge solidified material according to the present invention is fly ash having a calcium oxide content of 0.1 to 5% based on 100 parts by weight of the incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20% to 70%. (fly ash) 5 to 50 parts by weight.
또한 상기 소각잔재는 석탄재, 바이오매스 소각잔재, 하수슬러지 소각잔재, 제지 슬러지 소각잔재, RDF(Refuse Derived Fuel) 소각잔재 및 RPF(Refuse Plastic Fuel) 소각잔재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the incineration residue is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of coal ash, biomass incineration residue, sewage sludge incineration residue, paper sludge incineration residue, RDF (Refuse Derived Fuel) incineration residue and RPF (Refuse Plastic Fuel) incineration residue. Is preferably.
또한 상기 소각잔재는 비표면적이 2,500~6,000㎠/g인 것이 바람직하다. In addition, the incineration residues preferably have a specific surface area of 2,500 to 6,000 cm 2 / g.
또한 상기 플라이애시는 미연소 탄소 함유량이 8% 이상인 것이 바람직하다. In addition, the fly ash preferably has an unburned carbon content of 8% or more.
또한 하수슬러지가 고화되어 생성된 고화물이 재슬러리화되는 것을 방지하기 위하여 강도발현제가 더 포함되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that a strength expression agent is further included in order to prevent re-slurrying of solids produced by solidifying sewage sludge.
또한 상기 강도발현제는 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the strength expression agent is preferably a mixture of fine slag powder and sulfate stimulant.
또한 상기 슬래그 미분말은 고로슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the slag fine powder is preferably any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of blast furnace slag fine powder, stainless steel slag fine powder and copper smelting fine powder.
또한 상기 황산염 자극제는 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘 및 황산나트륨 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. It is preferable that the sulfate stimulant is any one selected from calcium sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate and sodium sulfate, or a mixture of two or more thereof.
또한 상기 강도발현제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 5~50중량부 혼입되는 것이 바람직하다. In addition, the strength expression agent is preferably mixed 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
또한 하수슬러지가 조속히 고화되도록 촉진하기 위하여 고화촉진제가 더 포함되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to further include a solidification accelerator in order to promote the sewage sludge to solidify as soon as possible.
또한 상기 고화촉진제는 칼슘알루미네이트 시멘트, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the solidification accelerator is preferably any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of calcium aluminate cement, calcium sulfur aluminate cement, alumina cement and cemented carbide.
또한 상기 고화촉진제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 혼입되는 것이 바람직하다. In addition, the solidification accelerator is preferably mixed with 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
또한 상기 고화재 또는 하수슬러지가 고화되어 생성된 고화물을 제조 또는 이송하는 과정에서 제조설비에 고착되는 것을 방지하기 위하여 고착방지제가 더 포함되는 것이 바람직하다. In addition, in order to prevent the solidified material or sewage sludge solidified in the manufacturing process in the process of manufacturing or transporting the solids produced by the solidification is preferably further included an anti-sticking agent.
또한 상기 고착방지제는 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말 및 화강석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것인 것이 바람직하다. In addition, the anti-sticking agent is preferably any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of limestone fine powder, feldspar fine powder, silica fine powder and granite fine powder.
또한 상기 고착방지제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것이 바람직하다. In addition, the anti-sticking agent is preferably mixed 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
본 발명에 의한 인공토양 제조방법은 1) 상술한 고화재를 제조하는 단계; 2) 하수슬러지 100중량부에 대하여, 상기 고화재 5~100중량부를 혼합하는 단계; 및 3) 상기 하수슬러지와 고화재의 혼합물을 양생하는 단계;를 포함한다. Artificial soil manufacturing method according to the present invention comprises the steps of 1) preparing the solidified material; 2) mixing 5 to 100 parts by weight of the solidified material with respect to 100 parts by weight of sewage sludge; And 3) curing the mixture of the sewage sludge and the solidified material.
또한 상기 3)단계는 상기 혼합물을 상온양생 또는 가열양생하여 수행되는 것이 바람직하다. In addition, step 3) is preferably carried out by room temperature curing or heating curing the mixture.
또한 상기 3)단계는 상기 혼합물의 함수율이 60%이하가 될 때까지 수행되는 것이 바람직하다. In addition, step 3) is preferably performed until the water content of the mixture is less than 60%.
본 발명에 따르면, 소각잔재에 다량 함유된 CaO를 이용하여 하수슬러지의 함수율을 저감시키는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of reducing the water content of sewage sludge by using CaO contained in a large amount in the incineration residue.
특히, CaO의 발열 작용으로 수분이 증발하는 효과도 있다. In particular, the exothermic effect of CaO has the effect of evaporating moisture.
또한 다공성인 소각잔재와 플라이애시에 존재하는 미연소 탄소가 암모니아가스를 흡착하여 탈취하는 효과도 있다.In addition, porous incineration residue and unburned carbon present in fly ash have an effect of adsorbing and deodorizing ammonia gas.
또한 초기에 pH 12 이상으로 유지시켜 하수슬러지에 포함되어 있는 미생물을 멸균하는 효과도 있다. In addition, it is also effective to sterilize the microorganisms contained in the sewage sludge by initially maintained at pH 12 or more.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 인공토양을 압축하여 형성된 공시체의 사진이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 인공토양의 일축압축강도를 나타낸 것이다.
도 3a는 고화재를 혼합하기 전의 하수슬러지의 전자현미경사진이고, 도 3b는 실시예 3에 의해 제조된 인공토양의 전자현미경사진이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 인공토양의 투수계수를 나타낸 것이다. 1 is a photograph of the specimen formed by compressing the artificial soil produced by the present invention.
2a to 2c show the uniaxial compressive strength of the artificial soil prepared by Examples 1 to 3, respectively.
Figure 3a is an electron micrograph of the sewage sludge before mixing the solid fire, Figure 3b is an electron micrograph of the artificial soil prepared by Example 3.
4A to 4C show the permeability coefficients of the artificial soils prepared by Examples 1 to 3, respectively.
이하, 본 발명에 의한 하수슬러지 고화재 및 이를 이용한 인공토양의 제조방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the sewage sludge solidified material according to the present invention and a manufacturing method of artificial soil using the same will be described in detail.
먼저, 본 발명에 의한 하수슬러지 고화재의 구성성분 및 작용을 설명한다. First, the components and actions of the sewage sludge solidified material according to the present invention will be described.
본 발명에 의한 하수슬러지 고화재는 산화칼슘(CaO) 함량이 20%~70%인 소각잔재와, 산화칼슘 함량이 0.1~5%미만인 플라이애시를 포함한다. The sewage sludge solidified material according to the present invention includes an incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20% to 70%, and a fly ash having a calcium oxide content of less than 0.1 to 5%.
소각잔재에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다. Calcium oxide contained in a large amount in the incineration residue reacts with water to be absorbed, exothermic, and expand to form calcium hydroxide. The reaction scheme is as follows.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6㎉ mol-1 CaO + H 2 O-> Ca (OH) 2 + 15.6㎉ mol -1
통상 소각잔재는 콘크리트 혼화재료로 재활용됨에도 불구하고, 위와 같이 산화칼슘이 다량 함유된 소각잔재는 흡수, 발열 및 팽창 특성이 있어 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능하다. Although incineration residues are generally recycled to concrete admixtures, incineration residues containing a large amount of calcium oxide are incapable of being used as concrete admixtures because of their absorption, heat generation, and expansion characteristics.
따라서 본 발명은 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능한 소각잔재들을 이용하는 것이다. Therefore, the present invention is to use incineration residues that can not be utilized as a concrete admixture.
즉, 함수율이 높은 하수슬러지에 산화칼슘이 다량 함유된 소각잔재를 혼합하면, 위의 반응으로 수산화칼슘이 생성되면서 하수슬러지의 수분이 저감되는 것이다. 또한 역시 위의 반응으로 발생되는 열이 하수슬러지의 수분을 증발시키기 때문에 더욱더 하수슬러지의 함수율을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.That is, when the incineration residue containing a large amount of calcium oxide is mixed with the sewage sludge having a high water content, the water of the sewage sludge is reduced while calcium hydroxide is produced by the above reaction. In addition, since the heat generated by the above reaction evaporates the water of sewage sludge, it is possible to further reduce the water content of the sewage sludge.
한편, 산화칼슘이 20%이상 함유된 소각잔재는 석탄재, 제지슬러지 소각잔재, 바이오매스 소각잔재, 하수슬러지 소각잔재, RDF 소각잔재 및 RPF 소각잔재 등이다. On the other hand, incineration residues containing more than 20% of calcium oxide are coal ash, paper sludge incineration residue, biomass incineration residue, sewage sludge incineration residue, RDF incineration residue and RPF incineration residue.
상기 소각잔재의 비표면적은 2,500~6,000㎠/g인 것이 바람직하다. 상기 소각잔재의 비표면적이 2,500㎠/g 미만일 경우 미립분이 부족하여 하수슬러지의 고화시 함수율 저감효과가 저하되고, 비표면적이 6,000㎠/g 초과일 경우 고화재의 이송시 겉보기 밀도가 낮아져 계량 및 이송 중에 비산되고 설비 가동성이 저하된다. It is preferable that the specific surface area of the said incineration residue is 2,500-6,000 cm <2> / g. When the specific surface area of the incineration residue is less than 2,500 cm 2 / g, the fine particles are insufficient to reduce the moisture content reduction effect when solidifying sewage sludge, and when the specific surface area is more than 6,000 cm 2 / g, the apparent density is lowered during the transfer of the solid material It is scattered during transportation and equipment operability is lowered.
석탄재는 발전소에서 많이 생성되는데, 특히, 노내 탈황방식을 갖는 발전소에서 생성되는 석탄재가 산화칼슘의 함유량이 높다. 노내 탈황방식의 경우, 석탄과 석회석을 혼합연소하기 때문에 석탄재에 다량의 Free CaO가 함유되게 된다. Coal ash is produced in many power plants. In particular, coal ash produced in a power plant having a desulfurization method in a furnace has a high content of calcium oxide. In the furnace desulfurization method, coal and limestone are mixed and burned, so the coal ash contains a large amount of free CaO.
이와 달리 별도의 탈황설비를 갖는 발전소에서 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 5% 미만이다. In contrast, coal ash produced in power plants with separate desulfurization facilities has less than 5% calcium oxide.
별도의 습식 탈황설비를 갖춘 발전소 석탄재와 노내 탈황방식에 의한 발전소 석탄재의 차이점을 표 1에 나타내었다. Table 1 shows the differences between coal ash in power plants with separate wet desulfurization equipment and coal ash in power plants by furnace desulfurization.
-연소효율이 높아 경제적 발전소 운전, 석탄재 발생비율 감소 및 고품질석탄재 배출About 1350 ℃
-High combustion efficiency for economic power plant operation, reduction of coal ash generation rate and high quality coal ash discharge
-탈탄산반응 온도범위이면서 질산화물 배출 감소About 850 ℃
-Nitrogen emission reduction while decarbonation temperature range
Free CaO 성분이 높다.Due to limestone mixing
High free CaO component.
발생전량 재활용Peak season with concrete admixture
Recycle all generation
장거리 운송을 통한 폐기물처리장 매립Clay substitute cement raw material,
Landfill of waste disposal site through long distance transportation
- 작업성개선
- 단위수량 감소(내구성, 강도 향상)
- 수화열 감소(구조물 크랙 방지)-Increased long-term strength with pozzolanic activity
- Improved workability
-Reduced unit quantity (durability, improved strength)
-Reduced heat of hydration (structure crack prevention)
- 단위수량 증가(강도, 내구성 하락)
- 수화열 증가(구조물 크랙발생)
- 작업성 하락-Free CaO exothermic reaction
-Unit quantity increase (strength, durability decline)
-Increased heat of hydration (structure cracking)
-Reduced workability
즉, 노내 탈황방식으로 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 다량 함유되어 있으나, 별도의 탈황장치를 갖춘 설비에서 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 매우 적은 양이 함유되어 있다. 따라서 상술한 바와 같이, 별도의 탈황장치를 갖춘 설비에서 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 미량 함유되어 있어 콘크리트 혼화재료로서 재활용이 가능한 것이다. That is, the coal ash produced by the furnace desulfurization method contains a large amount of calcium oxide, but the coal ash produced in a facility equipped with a separate desulfurization device contains a very small amount of calcium oxide. Therefore, as described above, the coal ash produced in the facility equipped with a separate desulfurization device contains a small amount of calcium oxide can be recycled as a concrete admixture.
다시 말하면, 본 발명의 고화재에 이용되는 소각잔재는 CaO함량이 많은 노내 탈황방식으로 생성되는 석탄재이다. In other words, the incineration residue used in the solidified fire of the present invention is a coal ash produced by the desulfurization method with a high CaO content.
또한 상기 플라이애시는 산화칼슘 함량이 5%미만으로서, 수분을 흡수하는 성질이 소각잔재에 비해 상대적으로 작다. In addition, the fly ash is less than 5% calcium oxide content, the water absorption properties are relatively small compared to the incineration residues.
한편 시멘트 혼화재료로 사용하기 위한 플라이애시의 KS규격이 미연소 탄소 함유량 5%이하이므로, 이에 적합하지 않아 시멘트 혼화재료로 사용이 불가능한 플라이애시, 즉, 발생당시 미연소 탄소 함유량 12%이상인 플라이애시 또는 정제 후 선별된 미연소 탄소 함유량 8% 이상인 조립분 플라이애시를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 플라이애시에 함유된 미연소 탄소는 다공성이어서 하수슬러지의 고화시 발생되는 암모니아 가스 및 중금속을 흡착하는 성질을 갖는다. Meanwhile, since the KS standard of fly ash for use as cement admixture is less than 5% of unburned carbon content, it is not suitable for use as a cement admixture, that is, fly ash with more than 12% of unburned carbon content at the time of occurrence. Or it is preferable to use a granulated fly ash having an unburned carbon content of 8% or more selected after purification. The unburned carbon contained in the fly ash is porous and has a property of adsorbing ammonia gas and heavy metal generated during solidification of sewage sludge.
따라서 본 발명의 고화재는 콘크리트 혼화재료로 재활용이 불가능한 소각잔재와 플라이애시를 주원료로 사용하는 것이다. Therefore, the solidified material of the present invention is to use the incineration residue and fly ash as the main raw material that can not be recycled as a concrete mixed material.
상기 소각잔재와 플라이애시의 혼합비율은 소각잔재 100중량부에 대하여 플라이애시 5~50중량부가 바람직한데, 플라이애시의 혼입량이 5중량부 미만이면 암모니아 및 중금속 흡착성능이 떨어지고, 50중량부 초과이면 하수슬러지의 함수율 저감효과가 저하된다. The mixing ratio of the incineration residue and fly ash is preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration residue, but when the amount of fly ash is less than 5 parts by weight, the adsorption performance of ammonia and heavy metals is lowered. The water content reduction effect of sewage sludge is reduced.
또한 본 발명에 의한 고화재는 하수슬러지가 고화되어 생성된 고화물이 재슬러리화되는 것을 방지하기 위하여 강도발현제가 더 포함되는데, 상기 강도발현제는 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the solidified material according to the present invention further comprises a strength expression agent in order to prevent the sewage sludge solidified and the resulting solids resludge, the strength expression agent is preferably a mixture of fine slag powder and sulfate stimulant.
또한 상기 슬래그 미분말은 고로슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이고, 상기 황산염 자극제는 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘 및 황산나트륨 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the slag fine powder is any one selected from the group consisting of blast furnace slag fine powder, stainless steel slag fine powder and copper smelting fine powder, or a mixture of two or more thereof, and the sulphate stimulant is either one selected from calcium sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate and sodium sulfate. It is preferable that it is a mixture of the above.
상기 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 수화반응에 따른 초기 재령에서의 강도발현은 다량의 에트링가이트(ettringite)를 골격으로 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔은 에트링가이트를 감싸며 재령이 경과함에 따라 생성량이 지속적으로 증가하고 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트링가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 높은 강도발현을 한다. The strength expression at the early age according to the hydration reaction of the fine slag powder and the sulphate stimulant is achieved by the C-S-H gel produced simultaneously with a large amount of ettringite. In addition, the CSH gel surrounds Etringite. As the age elapses, the amount of the CSH gel continuously increases and the CSH gel tightly fills the pores of the cured paste, forming a dense network network structure with etringing, .
상기 강도발현제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 5~50중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 상기 강도발현제의 혼입량이 5중량부 미만이면 수화물 생성량이 부족하여 재슬러리화현상이 발생할 수 있고, 50중량부 초과이면 수화물이 과량 생성되어 강도는 크게 증가되나 너무 단단하여 흙 대체제인 인공 복토재로 사용할 수가 없다. The strength expression agent is preferably mixed 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue. If the amount of the strength expression agent is less than 5 parts by weight, the amount of hydrate produced may be insufficient, and reslurrying may occur. If the amount is more than 50 parts by weight, the amount of hydrate is excessively increased and the strength is greatly increased. Can't use it.
또한 본 발명에 의한 고화재는 칼슘알루미네이트 시멘트, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트 등의 고화촉진제가 더 혼입될 수 있다. 상기 고화촉진제가 더 혼입되면 하수슬러지가 조속히 고화되어 고화물의 강도를 단시간내에 발휘하여 복토재로 활용이 가능해진다. In addition, the solidifying material according to the present invention may further contain a solidification accelerator such as calcium aluminate cement, calcium sulfur aluminate cement, alumina cement and cemented carbide. When the solidification accelerator is further mixed, sewage sludge solidifies as soon as possible, thereby exhibiting the strength of the solids in a short time, and thus making it possible to use it as a cover material.
또한 본 발명에 의한 고화재에는 고착방지제로서 석회석, 장석, 규석, 화강석 미분말 등을 더 혼합할 수 있다. 이는 고화재 또는 하수슬러지가 고화되어 생성된 고화물을 제조 또는 이송하는 과정에서 제조설비에 고착되는 것을 방지하여 생산성을 높이기 위한 것이다. In addition, in the solidified material according to the present invention, limestone, feldspar, silica, granite fine powder, and the like may be further mixed as an anti-sticking agent. This is to increase the productivity by preventing the solidified material or sewage sludge is fixed to the manufacturing equipment in the process of manufacturing or transporting the solids produced by solidification.
상기 고착방지제의 혼입량은 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 10~100중량부를 혼입한다. 만약, 고착방지제의 혼입량이 소각잔재 100중량부에 대하여 10중량부 미만이면 고착방지효과가 없고, 100중량부를 초과하면 함수율 저감효과가 저하된다.
The amount of the anti-sticking agent is mixed in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue. If the amount of the anti-sticking agent is less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration residue, there is no anti-sticking effect, and if it exceeds 100 parts by weight, the water content reduction effect is lowered.
이하에서는 본 발명에 의한 인공토양 제조방법을 설명한다. Hereinafter will be described the artificial soil manufacturing method according to the present invention.
먼저, 상술한 고화재를 제조한 다음, 하수슬러지 100중량부에 대하여 고화재 5~100중량부를 균일하게 혼합한다. 고화재를 5중량부 미만으로 혼합하면 함수율이 충분히 저감되지 않아 복토재로서 사용이 불가능하고, 100중량부를 초과하여 혼합하면 함수율이 너무 낮아져 고화물이 비산되고 복토작업이 곤란해진다. First, the above-mentioned solidified material is manufactured, and then 5-100 parts by weight of the solidified material is uniformly mixed with respect to 100 parts by weight of sewage sludge. If the solidified material is mixed at less than 5 parts by weight, the moisture content is not sufficiently reduced, so that it cannot be used as a cover material. If it is mixed at more than 100 parts by weight, the water content is too low, and solids are scattered and covering work becomes difficult.
마지막으로 상기 하수슬러지와 고화재의 혼합물을 함수율이 60%이하가 될 때까지 상온양생 또는 가열양생한다.
Finally, the mixture of sewage sludge and solidified material is cured at room temperature or heated until the moisture content is 60% or less.
실시예Example 1 One
먼저, 노내 탈황방식으로 산화칼슘 함량이 42%인 석탄재 100중량부에 대하여, 미연소 탄소 함유량이 11%이고 산화칼슘 함량이 0.6인 플라이애쉬 20중량부와, 강도발현제로서 고로슬래그 미분말 60중량%와 황산칼슘 40중량%로 이루어진 혼합물 20중량부와, 고화촉진제로서 칼슘알루미네이트 시멘트 3중량부와, 고착방지제로서 석회석 20중량부를 균일하게 혼합하여 고화재를 제조하였다. First, 20 parts by weight of fly ash having an unburned carbon content of 11% and a calcium oxide content of 0.6% with respect to 100 parts by weight of coal ash having a calcium oxide content of 42% by furnace desulfurization, and 60 blast furnace slag fine powders as a strength expression agent 20 parts by weight of a mixture consisting of% and 40% by weight of calcium sulfate, 3 parts by weight of calcium aluminate cement as a solidifying accelerator, and 20 parts by weight of limestone as a fixing agent were uniformly mixed to prepare a solidified material.
다음으로 함수율이 80%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화재 30중량부를 혼합하여 상온양생하여 인공토양을 제조하였다. 도 1은 실시예 1에 의해 제조된 인공토양으로 공시체를 제작한 것을 나타낸 것이다.
Next, with respect to 100 parts by weight of sewage sludge having a water content of 80%, by mixing 30 parts by weight of the solidified material prepared as described above to produce room temperature curing artificial soil. Figure 1 shows that the specimen prepared by the artificial soil prepared in Example 1.
실시예Example 2 2
함수율이 80%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 상기 실시예1과 동일한 고화재를 40중량부를 혼합하여 상온양생하여 인공토양을 제조하였다.
With respect to 100 parts by weight of sewage sludge having a water content of 80%, 40 parts by weight of the same solidified material as in Example 1 was mixed at room temperature to prepare artificial soil.
실시예Example 3 3
함수율이 80%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 상기 실시예1과 동일한 고화재를 50중량부를 혼합하여 상온양생하여 인공토양을 제조하였다.
With respect to 100 parts by weight of sewage sludge having a water content of 80%, 50 parts by weight of the same solidified material as in Example 1 was mixed at room temperature to prepare artificial soil.
인공토양의 성능시험방법 및 결과Performance Test Method and Result of Artificial Soil
아래 표 2에 나타낸 바와 같이 함수량 측정은 KS F 2306 방법에 의해 실시하고 압축강도와 투수시험은 KS F 2343, KS F 2322 방법에 의해 실시하였다.
As shown in Table 2 below, the water content was measured by the KS F 2306 method, and the compressive strength and permeability tests were performed by the KS F 2343 and KS F 2322 methods.
(1) 함수량 변화(1) water content change
시간경과에 따라 상기 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 인공토양의 함수율을 아래 표 3에 나타내었다. 표 3에서 확인되는 바와 같이, 고화재 혼합 전 하수슬러지의 함수율이 80%였으나, 시간이 지남에 따라 함수비가 급격히 저감된다는 것을 알 수 있다. 함수율이 큰 폭으로 저감되는 것은 상술한 바와 같이, 고화재가 하수슬러지와 혼합되는 즉시 발열반응이 일어나고 수화반응이 동시에 진행되기 때문이다. 또한 시간이 경과함에 따라 수화물 생성 및 자연건조에 의해 서서히 함수율은 줄어드는 결과를 보여주고 있다. 자연 양생 3일 이후에 복토재로 활용시 취급이 용이할 뿐 아니라 압축강도 증가에도 기여할 것으로 기대된다.
The moisture content of the artificial soil prepared by Examples 1 to 3 according to time is shown in Table 3 below. As confirmed in Table 3, the water content of the sewage sludge before the solidified material mixture was 80%, it can be seen that the water content is rapidly reduced over time. The moisture content is greatly reduced because, as described above, the exothermic reaction occurs immediately after the solidified material is mixed with the sewage sludge and the hydration reaction proceeds simultaneously. In addition, the water content gradually decreases due to hydrate formation and natural drying over time. After 3 days of natural curing, it is expected to not only be easy to handle but also to increase the compressive strength.
(2) (2) 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change
첨부된 도 2a 내지 도 2c는 각각 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 인공토양의 일축압축강도의 변화를 나타낸 것이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 양생 7일에, 실시예 1은 3.74kgf/cm2, 실시예 2는 7.02kgf/cm2, 실시예 3은 8.91kgf/cm2로 증가하는 결과를 보였다. 이는 복토재 및 성토재의 강도 기준인 0.5kgf/cm2 및 1.0kgf/cm2를 크게 상회하는 값이며, 연약지반 개량재, 차수재, 뒷채움재 등 다양한 지반용 재료로도 활용할 수 있는 강도 발현을 보였다. 이것은 고화재와 혼합시 흡수발열반응에 의해 수분절감 및 하수슬러지의 표면 개질이 일어나 입자의 단결화를 이루어 압밀 촉진 효과를 얻을 수 있고 CaO와 SiO2 성분에 의해 칼슘실리케이트 반응이 유도되어 압축강도를 확보할 수 있는 고화반응이 일어나 강도를 증진시키기 때문이다. 이에 더하여 고화재의 흡수성에 의해 하수슬러지의 함수율이 상대적으로 낮아지며 고화재의 흡수성 및 이온교환, 포졸란 및 탄산화 반응에 의해 미립자인 점토, 콜로이드 성분이 단립화되고 이에 따라 입도분포가 변화하여 양질토로 개량되어 일축압축강도가 증가된다. 2A to 2C show changes in the uniaxial compressive strength of artificial soils prepared by Examples 1 to 3, respectively. As can be seen through the 7 days of curing, Example 1 was 3.74kgf / cm 2 , Example 2 was 7.02kgf / cm 2 , Example 3 was shown to increase to 8.91kgf / cm 2 . This is much higher than 0.5kgf / cm 2 and 1.0kgf / cm 2 , which are the strength standards of cover and fill materials, and showed strength expression that can be used for various ground materials such as soft ground improvement material, water repellent material, and backfill material. . When mixed with solidified materials, this results in water reduction and surface modification of sewage sludge due to absorption heat generation, resulting in unity of particles, resulting in consolidation promoting effect, and calcium silicate reaction induced by CaO and SiO 2 components to increase compressive strength. This is because the solidification reaction that can be secured occurs to increase the strength. In addition, the water content of sewage sludge is relatively lower due to the absorbency of the solidified material, and the clay and colloidal components, which are fine particles are separated by the absorbent and ion exchange, pozzolanic and carbonation reaction of the solidified material, and the particle size distribution is changed accordingly to improve the quality soil. Uniaxial compressive strength is increased.
도 3a는 고화재와 혼합되기 전 하수슬러지의 미세구조를 나타낸 것이고, 도 3b는 실시예 3에 의해 제조된 인공토양의 미세구조를 나타낸 것이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 고화 전 하수슬러지는 입자모양이 명확하게 관찰되지 않고 함유된 수분배출이 어려운 스펀지형 구조로 되어 있는데 반해 본 발명에 의해 제조된 인공토양은 침상결정의 에트린가이트와 벌집형 C-S-H gel의 반응생성물이 다수 관찰되고 있다.
Figure 3a shows the microstructure of the sewage sludge before mixing with the solidified material, Figure 3b shows the microstructure of the artificial soil prepared by Example 3. As can be seen through this, the sewage sludge before solidification has a sponge-like structure in which the particle shape is not clearly observed and the moisture contained therein is difficult to discharge, whereas the artificial soil prepared by the present invention is composed of acetrite of acicular crystal and Many reaction products of honeycomb CSH gels have been observed.
(3) 침수 전후의 (3) before and after immersion 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change
본 발명에 의해 제조된 인공토양을 매립지의 일일복토재로 사용할 경우, 소요의 강도를 가져야 함과 동시에 우리나라의 기후 특성인 폭우, 폭설 등의 침수에 의한 재슬러리화 현상과 강도감소 현상이 발생하지 않아야 할 것이다. 따라서 본 실험에서는 7일간 양생한 인공토양에 대해서 1일 침수 전후의 일축압축강도 변화를 조사하였다.When the artificial soil manufactured by the present invention is used as a daily cover material for landfills, it must have the required strength and at the same time, the reslurrification phenomenon and the strength reduction phenomenon caused by the inundation such as heavy rain and heavy snow, which are the climatic characteristics of Korea, should not occur. something to do. Therefore, in this experiment, the uniaxial compressive strength changes before and after 1 day immersion were investigated for artificial soils cured for 7 days.
침수 전 후의 일축압축강도의 변화를 아래 표 4에 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 의해 제조된 인공토양은 -0.26kg/kg/cm2, 실시예 2에 의해 제조된 인공토양은 -0.41kg/cm2, 실시예 3에 의해 제조된 인공토양은 -0.93kg/cm2 강도 변화율이 나타났다. The change in uniaxial compressive strength before and after immersion is shown in Table 4 below. As can be seen through this, the artificial soil prepared by Example 1 is -0.26kg / kg / cm 2 , and the artificial soil prepared by Example 2 is -0.41kg / cm 2 , which is prepared by Example 3 Artificial soils showed a change rate of -0.93 kg / cm 2 .
이상의 결과에서 알 수 있듯이 고화재의 혼합비별 인공토양의 침수 전후의 일축압축강도 변화가 비교적 적은 감소율을 보였는데 이것은 하수슬러지가 고화처리에 의해 수화물을 생성하면서 치밀한 결정구조로 바뀌어 침수가 되어도 뚜렷한 수분의 흡수현상이 발생하지 않는 것으로 판단된다. 따라서 본 발명에 의해 제조된 인공토양을 매립지에 사용할 경우, 적설에 의한 침수에 재슬러리화나 강도저하 현상은 미미하여 매립지의 복토재로 활용하여도 우천 시 차량 및 장비의 작업에 큰 지장을 주지 않을 것으로 예상된다. As can be seen from the above results, the change in uniaxial compressive strength before and after immersion of artificial soils by the mixing ratio of solidified materials showed a relatively small reduction rate. It seems that absorption does not occur. Therefore, when the artificial soil prepared by the present invention is used in landfill, reslurrying or strength reduction phenomenon due to flooding due to snowfall is insignificant. do.
고화재 투입에 따른 초기 재령에서의 강도발현은 강도발현제가 다량의 에트린가이트를 골격으로 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트린가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 높은 강도발현을 한다. 따라서 고화물의 용도에 따라 강도발현제의 함량을 높인다면 복토재뿐 아니라 성토재, 차수재, 뒷채움재 등 다양한 지반용 재료로도 활용할 수 있는 강도를 발현할 수 있다.
Strength expression at early age following solid fire input is achieved by CSH gel in which the strength-expressing agent simultaneously forms a large amount of ethringite. In addition, the CSH gel hardly fills the voids of the cured paste to form a dense networked network with ettringite, and continuously expresses high strength. Therefore, if the content of the strength-expressing agent is increased according to the use of the solidified, it can express the strength that can be utilized not only for the cover material but also for various ground materials such as the fill material, the order material, and the backfill material.
실시예4Example 4
먼저, 노내 탈황방식으로 산화칼슘 함량이 42%인 석탄재 100중량부에 대하여, 미연소 탄소 함유량이 11%이고 산화칼슘 함량이 0.6인 플라이애쉬 20중량부와, 고화촉진제로서 칼슘알루미네이트 시멘트 3중량부와, 고착방지제로서 석회석 20중량부를 균일하게 혼합하여 고화재를 제조하였다. First, 20 parts by weight of fly ash having an unburned carbon content of 11% and a calcium oxide content of 0.6% with respect to 100 parts by weight of coal ash having a calcium oxide content of 42% by furnace desulfurization, and 3 weights of calcium aluminate cement as a solidification accelerator Parts and 20 parts by weight of limestone as a sticking inhibitor was uniformly mixed to prepare a solidified material.
다음으로 함수율이 80%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화재 30중량부를 혼합하여 상온양생하여 인공토양을 제조하였다. Next, with respect to 100 parts by weight of sewage sludge having a water content of 80%, by mixing 30 parts by weight of the solidified material prepared as described above to produce room temperature curing artificial soil.
즉, 상기 실시예 1과 비교하였을 때, 강도발현제를 혼입하지 않았다는 차이점이 있다. That is, when compared with Example 1, there is a difference that the strength expression agent is not mixed.
상기 실시예 4의 7일 재령에서 압축강도는 1.87kgf/cm2로 복토재 및 성토재의 강도 기준인 0.5kgf/cm2 및 1.0kgf/cm2를 상회하나 강도발현제가 혼입된 실시예 1 내지 실시예 3에 비해 강도는 다소 저하되는 값을 보였다.
Example 7 an example in the age compressive strength of 1.87kgf / cm 2 to the reference intensity of boktojae and seongtojae 0.5kgf / cm 2 and a strength higher than 1.0kgf / cm 2 I incorporation of Examples 1 to 4 Compared to 3, the strength was slightly decreased.
(4) 투수특성(4) Permeability characteristics
도 4a 내지 도 4c는 각각 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 인공토양의 투수계수를 나타낸 것이다. 하수슬러지에 대하여 고화재의 혼입율을 30%(실시예1), 40%(실시예2), 50%(실시예3)로 상승시킬 때 압축강도의 증가 현상을 보듯이 투수계수 역시 같은 조건에서 재령 7일에서 실시예1은 1.62× 10-6, 실시예2는 2.12 ×10-8, 실시예3은 1.01×10-8로 각각 점차 낮아지는 결과를 보였다. 복토재의 투수성에 관한 국내 기준을 살펴보면 폐기물 관리법에서는 복토재에 대해서 포설 두께만을 규정하고 있을 뿐 특별한 기준은 제시하고 있지 않으나 미국의 뉴저지주 Middlesex country의 경우는 매립자 복토재의 투수계수를 1×10-3cm/sec ~ 1×10-7cm/sec로 제시하고 있는 것을 비춰볼 때 본 발명에 의해 제조된 인공토양은 매립지 일일 및 중간 복토재로서의 투수기능을 충분히 가질 것으로 판단된다.
4A to 4C show the permeability coefficients of the artificial soils prepared by Examples 1 to 3, respectively. Permeability coefficient is also increased under the same conditions as the compressive strength is increased when the mixing ratio of solidified fire to the sewage sludge is increased to 30% (Example 1), 40% (Example 2), 50% (Example 3). At 7 days of age, Example 1 gradually decreased to 1.62 × 10 −6 , Example 2 to 2.12 × 10 −8 , and Example 3 to 1.01 × 10 −8 , respectively. If you look at the national standard for permeability of cover material, the waste management law only specifies the thickness of the cover material, but it does not provide any specific standard. However, in the Middlesex country of New Jersey, the permeability coefficient of landfill cover is 1 × 10 -3. In view of what is presented in cm / sec to 1 × 10 −7 cm / sec, the artificial soil prepared by the present invention is considered to have a sufficient permeability function as a landfill daily and intermediate cover material.
(5) (5) pHpH 변화 change
하수슬러지와 고화재의 혼합물의 자연 양생일에 따른 pH변화를 표 5에 나타내었다. 실험결과 강알칼리에서 하수슬러지의 물리적 변화가 끝난 시점인 4~5일부터 pH8.9~9.1정도로 약알칼리성으로의 변화를 보여 pH로 인한 주변 환경오염을 최소화할 수 있을 것으로 판단되고 특정 중금속 구리 용출의 억제인자로 작용할 것으로 사료된다. The pH change according to the natural curing date of the mixture of sewage sludge and solidified materials is shown in Table 5. As a result of the experiment, strong alkali was changed from
본 발명에 의한 고화재는 초기에는 CaO가 물과 반응해 Ca(OH)2로 전이되면서 고화물이 강알칼리 상태를 나타내지만 양생공정이 진행되면서 Ca(OH)2가 플라이애시 및 슬래그 미분말의 수화반응에 점차 소비되어 pH가 저하되면서 약알칼리 상태로 변화되는 것으로 사료된다.
In the solidified material according to the present invention, the CaO reacts with water and is transferred to Ca (OH) 2 , and the solids exhibit a strong alkali state. However, as the curing process proceeds, the hydration of Ca (OH) 2 fly ash and fine slag powder is performed. It is thought to gradually change to a weak alkali state as the pH is lowered gradually.
(5) 악취(암모니아) 제어(5) Odor control (ammonia)
하수슬러지에서는 유기물의 분해로 인한 냄새가 주로 발생하는데 pH가 상승하게 되면 미생물의 활동이 줄어들고 슬러지내의 유기물 분해도 중지되어 이로 인한 하수슬러지 고유의 냄새는 줄어들게 된다. 하지만 생석회와 하수슬러지가 혼합될 때에는 심한 악취가 발생하게 되는데, 이는 특히 pH가 상승함에 따라 급속히 방출되는 암모니아 가스로 석회 안정화 공정에서 가장 큰 문제점으로 대두되고 있다. Sewage sludge mainly produces odors due to the decomposition of organic matter. As the pH rises, the activity of microorganisms decreases and the decomposition of organic matter in the sludge is also stopped, resulting in the inherent odor of sewage sludge. However, when the quicklime and sewage sludge are mixed, severe odor is generated, which is the biggest problem in the lime stabilization process with ammonia gas which is rapidly released as the pH rises.
이는 중성영역에서 용해성 암모늄 이온 상태로 존재하는 암모니아가 pH의 상승과 더불어 비이온성 암모니아 가스로 방출되기 때문이다. This is because the ammonia present in the soluble ammonium ion state in the neutral region is released as the nonionic ammonia gas with the rise of pH.
본 발명에 의한 고화재의 악취제어 능력을 평가하기 위해 실시예 3에 의해 제조되는 인공토양과, 종래의 일반적인 인공토양 제조방법인 아래의 비교예1에 의해 제조되는 인공토양을 시험한 결과를 아래 표 6에 나타냈다.
In order to evaluate the odor control ability of the solidified fire according to the present invention, the artificial soil prepared by Example 3 and the artificial soil prepared by Comparative Example 1 below, which is a conventional general artificial soil manufacturing method, are tested. Table 6 shows.
비교예1Comparative Example 1
함수율이 80%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 플라이애시 20중량부, 생석회 10중량부, 시멘트 20중량부를 혼합하여 상온양생하여 인공토양을 제조하였다.
With respect to 100 parts by weight of sewage sludge having a water content of 80%, 20 parts by weight of fly ash, 10 parts by weight of quicklime, and 20 parts by weight of cement were mixed to prepare room temperature and artificial soil.
실시예 3에 의해 하수슬러지와 고화재의 혼합 직후 표면 평균 180ppm, 내부 평균 220ppm 정도의 암모니아 악취가 감지되었으며 시간이 지날수록 점차적으로 감소하는 경향을 보여 6시간 후에는 표면은 평균 10ppm, 내부 평균 30ppm 이하 내외로 감소하였다. According to Example 3, ammonia odors of about 180 ppm of surface and 220 ppm of internal ammonia were detected immediately after mixing of sewage sludge and solidified fire, and gradually decreased over time. After 6 hours, the surface was 10 ppm of average and 30 ppm of internal average. It decreased to about below.
비교예1에서는 초기에는 표면 및 내부에서 검지관 측정범위인 1,000ppm에 가까운 결과를 나타내었고, 그 이후 점차적으로 감소하여 72시간 후에 표면은 80ppm, 내부는 120ppm으로 나타나 본 발명에 의한 인공토양의 악취저하 성능을 확인할 수 있었다. 이것은 본 발명에 의한 고화재에 포함되는 미연소 탄소 등 미세 다공성 입자에 기인한 물리적인 흡착기작을 통해 제어되는 것으로 사료된다.
In Comparative Example 1, the result was initially close to 1,000 ppm, which is the detection range of the detection tube on the surface and the inside, and gradually decreased thereafter, after 72 hours, the surface was 80 ppm and the interior was 120 ppm, resulting in odor of the artificial soil according to the present invention. The degradation performance was confirmed. This is thought to be controlled through a physical adsorption mechanism due to microporous particles such as unburned carbon contained in the solidified material of the present invention.
(6) 중금속 용출(6) heavy metal elution
아래 표 7은 실시예 1에 의해 제조되는 인공토양의 중금속 용출실험 결과를 나타낸 것이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이 대부분의 중금속이 용출되지 않았으며 우리나라의 폐기물용출시험법에 적용시 납과 수은, 비소는 미량 검출되었지만 환경 기준치를 만족하는 것으로 나타났다. 이는 수화반응에서 생성되는 수화물에 의해 고착되어 결정구조 내로 중금속이 치환 또는 고정되기 때문이다. 따라서 이 모든 실험에서의 용출농도는 판정기준치보다 훨씬 낮은 수치를 나타내거나 불검출되어 하수슬러지를 고화 처리하여 매립지의 일일복토재로 사용하여도 중금속 용출로 인한 2차 오염은 우려되지 않을 것으로 판단된다.
Table 7 below shows the heavy metal elution test results of the artificial soil prepared by Example 1. As can be seen from this, most of heavy metals were not eluted, and when applied to the waste dissolution test method in Korea, trace amounts of lead, mercury, and arsenic were detected, but the environmental standards were satisfied. This is because the heavy metal is substituted or fixed into the crystal structure by being fixed by the hydrate generated in the hydration reaction. Therefore, the dissolution concentration in all these experiments is much lower than the standard value or is not detected. Therefore, secondary pollution due to heavy metal leaching will not be a concern even if the sewage sludge is solidified and used as daily cover material for landfill.
(7) 매립시 복토재의 안정성 평가를 위한 소형 모형시험 평가(7) Small model test evaluation to evaluate the stability of cover material in landfill
소형 모형실험은 실제 매립시 복토재의 성능발휘를 알아보기 위한 실험으로 지름10cm, 높이15cm의 원통을 제작하여 하부 4cm 부분에 밸브를 설치 상부 11cm의 공간에 고화 하수슬러지를 넣은 후 해수를 10, 20, 25, 30, 35, 40, 45%의 비율로 조절하여 혼합한 뒤 28일 후에 압축시험기로 축하중을 가하여 강도를 산정하고 축하중 재하 시 아래로 흘러나오는 유출수의 COD, pH, 중금속함유량시험 및 유기물 함량을 측정하였다.Small model test is to test performance performance of cover material during actual landfill. A cylinder of diameter 10cm and height 15cm is made, and a valve is installed at the lower 4cm part, and solidified sewage sludge is put in the upper 11cm space. After mixing, adjust the ratio at 25, 30, 35, 40, and 45%, and after 28 days, apply the condensation test with a compression tester to calculate the strength and test the COD, pH, and heavy metal content of the effluent flowing down. And organic matter content was measured.
그 결과, pH, 유기물, 중금속 용출, BOD 및 COD와 같은 환경공학적 실험결과 pH는 7.7로서 약알칼리성을 나타내었고, 중금속 용출량은 (Cd, Cu, Pb, Cr, Zn)은 0.00102~0.3427 사이로 폐기물관리법 시행규칙 「침출수배출허용기준」을 만족하였다. 도한 BOD 및 COD의 경우에도 폐기물관리법 시행규칙에 규정된 150mg/L 및 70mg/L값을 모두 만족하는 값을 보였다.
As a result, environmental engineering experiments such as pH, organic matter, heavy metal elution, BOD and COD showed weak alkalinity with pH of 7.7, and heavy metal elution was (Cd, Cu, Pb, Cr, Zn) between 0.00102 and 0.3427. The Enforcement Rule, Leachate Emission Standard, was satisfied. In addition, BOD and COD also satisfies the 150 mg / L and 70 mg / L values specified in the Waste Management Act.
(8) 매립시 복토재의 침하량 평가를 위한 (8) To evaluate the settlement of cover material at landfill 토조시험Earthwork Test
토조시험은 높이 105cm, 폭 42cm, 길이 78cm인 토조를 이용하여 실제 매립시 복토재의 침하량을 분석하였다. 최대 500kg까지 재하하여 시간에 따른 하중과 침하량 관찰하였다. 토조시험 결과 값은 80시간 이내에 거의 모든 침하가 이루어진다는 것을 알 수 있었다. 이것은 다시 말해 본 발명에 의해 제조된 인공토양은 침하가 길지 않아 매립 복토재로 사용하기에 적합하다는 것이다.
Soil test was conducted to analyze the settlement amount of cover material at the time of landfill using 105 cm high, 42 cm wide and 78 cm long. Up to 500kg was loaded to observe the load and settlement over time. The results of the soil test showed that almost all settlements occurred within 80 hours. In other words, the artificial soil produced by the present invention is not settled long enough to be used as a landfill cover material.
모든 실험결과 본 발명에 의해 제조되는 인공토양은 복토재 및 해양매립재로 활용가능성이 크다고 할 수 있다. 이의 결과치를 아래의 표 8에 요약하여 나타내었다. As a result of all experiments, the artificial soil produced by the present invention can be said to be highly applicable as cover soil and landfill material. The results are summarized in Table 8 below.
(양생후 3시간, 혼합물 표면 10cm)30ppm or less
(3 hours after curing, 10 cm of mixture surface)
3일 이후 : pH 9 ? 10.5 After ejecting? Day 3: pH 11.5? 12
After 3 days: pH 9? 10.5
COD 40 이하(기준치 70 mg/L)BOD 10 or less (baseline 150 mg / L)
COD 40 or less (reference value 70 mg / L)
Claims (18)
상기 플라이애시는 미연소 탄소 함유량이 8중량% 이상인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
It includes 5 to 50 parts by weight of fly ash having a calcium oxide content of 0.1 to 5% by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20 to 70% by weight.
The fly ash sewage sludge solidified material, characterized in that the unburned carbon content is 8% by weight or more.
상기 소각잔재는 석탄재, 바이오매스 소각잔재, 하수슬러지 소각잔재, 제지 슬러지 소각잔재, RDF(Refuse Derived Fuel) 소각잔재 및 RPF(Refuse Plastic Fuel) 소각잔재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 1,
The incineration residue is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of coal ash, biomass incineration residue, sewage sludge incineration residue, paper sludge incineration residue, RDF (Refuse Derived Fuel) incineration residue and RPF (Refuse Plastic Fuel) incineration residue. Sewage sludge solidified fire, characterized in that.
상기 소각잔재는 비표면적이 2,500~6,000㎠/g인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 2,
The incineration residue is sewage sludge solidified material, characterized in that the specific surface area of 2,500 ~ 6,000 ㎠ / g.
하수슬러지가 조속히 고화되도록 촉진하기 위하여 고화촉진제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 1,
Sewage sludge solidified material further comprises a solidification accelerator for promoting the sewage sludge to solidify as soon as possible.
상기 고화촉진제는 칼슘알루미네이트 시멘트, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 10,
The solidification accelerator is sewage sludge solidified material, characterized in that any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of calcium aluminate cement, calcium sulfur aluminate cement, alumina cement and cemented carbide cement.
상기 고화촉진제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 11,
The solidification accelerator is sewage sludge solidified material, characterized in that mixed 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
상기 고화재 또는 하수슬러지가 고화되어 생성된 고화물을 제조 또는 이송하는 과정에서 제조설비에 고착되는 것을 방지하기 위하여 고착방지제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 1,
Sewage sludge solidified material further comprises an anti-sticking agent to prevent the solidified material or sewage sludge solidified in the manufacturing equipment in the process of manufacturing or transporting the solids produced by solidification.
상기 고착방지제는 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말 및 화강석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
The method of claim 13,
The anti-sticking agent is sewage sludge solidified material, characterized in that any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of limestone fine powder, feldspar fine powder, silica fine powder and granite fine powder.
상기 고착방지제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지 고화재.
15. The method of claim 14,
The anti-sticking agent is sewage sludge solidified material, characterized in that mixed 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
2) 하수슬러지 100중량부에 대하여, 상기 고화재 5~100중량부를 혼합하는 단계; 및
3) 상기 하수슬러지와 고화재의 혼합물을 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공토양 제조방법.
1) preparing a solidified material according to any one of claims 1 to 3, 10 to 15;
2) mixing 5 to 100 parts by weight of the solidified material with respect to 100 parts by weight of sewage sludge; And
3) curing the mixture of the sewage sludge and solidified material; artificial soil manufacturing method comprising a.
상기 3)단계는 상기 혼합물을 상온양생 또는 가열양생하여 수행되는 것을 특징으로 하는 인공토양 제조방법.
17. The method of claim 16,
Step 3) is artificial soil manufacturing method characterized in that the mixture is carried out at room temperature curing or heating curing.
상기 3)단계는 상기 혼합물의 함수율이 60중량%이하가 될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 인공토양 제조방법. 17. The method of claim 16,
Step 3) is the artificial soil production method, characterized in that carried out until the water content of the mixture is less than 60% by weight.
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