KR101285369B1 - A method for preparing banking material using waste resources - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐자원의 고화에 의한 인공토양의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 호소 및 하천준설 슬러지와 정수 슬러지, 폴리실리콘 슬러지, 바텀애쉬, 포졸란 물질인 소각재, 산화칼슘, 그리고 재생골재 부산물인 폐토사 혹은 레드머드를 소정 비율로 혼합하고 고화하여 천연의 흙과 동일한 수준이거나 그 이상의 품질을 가진 인공토양을 구성함으로써, 폐자원을 경제적으로 환경 친화적인 토양으로 용이하게 제조가 가능하여 토사가 부족한 건축 및 토목공사나 토양 개량 등에 재활용할 수 있는 인공토양을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing artificial soil by solidification of waste resources, which will be described in more detail in the case of appeal and stream dredging sludge and purified water sludge, polysilicon sludge, bottom ash, incineration ash, calcium oxide, and recycled aggregate by-products. By mixing and solidifying phosphorus waste sand or red mud in a certain ratio to form artificial soil with the same or better quality than natural soil, waste resources can be easily manufactured into economically and environmentally friendly soil. The present invention relates to a method of manufacturing artificial soil that can be recycled for construction, civil engineering, or soil improvement.
각종 건설공사에는 여러 형태의 건설 재료들이 사용되는 데, 그 중에서도 가장 필수적이며 많은 양이 소모되는 것으로 성토재(盛土材)가 있다. 성토재는 현재거의 모든 건설 및 토목 분야에서 천연 재료인 흙이 이용되고 있는 데, 일반적으로 건설공사에 있어 흙은 silt, 점토, 모래, 자갈 등이 모두 포함된 것이다. 성토(盛土)는 토목, 건축, 도로, 조경 공사 등 건축 현장의 전반에서 이루어지고 있으며 이에 이용되는 성토재는 노체, 노상, 동상방지, 설비, 기초, 보조 기층 및 기층, 부지 시설, 부지 조성 등 다양한 용도로 사용된다. 성토 공사에 소요되는 성토재료를 육상 토취장에서 개발하여 사용할 경우 토취장 개발과 관련된 민원과 환경 파괴 문제가 대두되므로 점점 육상 토취장의 허가와 개발이 어려워지고 있으며 성토재료로 널리 활용되는 모래는 하천 골재 채취 및 석산 개발의 제한 등 환경 규제가 확대됨에 따라 대규모 물량의 확보가 어려워 이에 따른 성토공사비의 단가가 지속적으로 상승되고 있다. Various types of construction materials are used in various construction works, among which is the most essential and consuming a large amount of landfill material (盛 土 材). Soil is currently used as a natural material in almost all construction and civil engineering fields. In general, soil includes silt, clay, sand and gravel. The soil is made in the entire construction site such as civil engineering, architecture, road, and landscaping, and the soil material used for this is used for various purposes such as roadbed, roadbed, frostbite prevention, facilities, foundation, auxiliary bases and bases, site facilities, site construction, etc. Used for the purpose. If the landfill materials required for the landfill construction are developed and used at the land pit, the civil complaints and environmental destruction problems related to the land pit are raised, and it is becoming more difficult to permit and develop the land pit. Due to the expansion of environmental regulations such as the restriction of the development of quarries, it is difficult to secure large-scale shipments, resulting in the cost increase of landfill construction costs.
이를 해결하기 위해서 정부에서는 절토, 기존 흙에 시멘트 혹은 고화제를 혼합하여 사용하거나 처음부터 성토용 시멘트 블록, 콘크리트 블록 형태로 이용하는 방법, 폐콘크리트, 폐아스팔트, 제강 슬래그, 폐주물사 등의 건설 폐기물을 천연 흙과 일정 분량으로 혼합하여 사용하는 방법이 강구되고 있지만, 환경 훼손, 유해 물질 용출에 의한 2차 환경오염, 경제성, 물류비용으로 인해 성토재 수급에 어려움이 있다. 그러므로 기존의 천연 흙 소재를 대체 또는 동등한 물성을 보이는 성토재의 개발이 시급하다 할 수 있다. In order to solve this problem, the government uses natural materials such as cutting cement, cement or hardener in the form of soil, or using cement blocks and concrete blocks in the form of soil from the outset, waste concrete, waste asphalt, steel slag and waste foundry sand. Although a method of mixing and mixing soil with a certain amount has been devised, it is difficult to supply sedimentary materials due to environmental damage, secondary environmental pollution due to dissolution of harmful substances, economic feasibility, and logistics costs. Therefore, it is urgent to develop landfill material that replaces existing natural soil material or shows equivalent physical properties.
한편, 폐자원인 슬러지의 경우 대부분 매립 또는 소각되고 있는데, '폐기물 및 그 밖의 물질의 투기에 의한 해양오염방지에 관한 협약'(Convention on the Prevention of Marine Pollution by Dumping of Wastes and Other Matter 1972, London convention)에 의하여 2012년부터 dredged material, sewage sludge와 같은 폐기물의 해양 투기(marine dumping)가 전면 금지되면서 막대한 해양 투기 물량이 전량 육상에서 매립 처리되어야 할 처지에 놓여 있다. 이럴 경우 매립지 감소와 2차 토양오염에 따른 매립부지 선정 문제가 대두될 우려가 있다. On the other hand, waste sludge, which is mostly landfilled or incinerated, is `` Convention on the Prevention of Marine Pollution by Dumping of Wastes and Other Matter 1972, London ''. Under the Convention, the marine dumping of wastes such as dredged material and sewage sludge has been banned since 2012, and the huge amount of dumping of marine dumps is required to be landfilled on land. In this case, landfill site selection problems due to landfill reduction and secondary soil pollution may arise.
따라서 불연성 또는 가연성 슬러지의 소각, 퇴비화, 재활용을 비롯한 다양한 기술 개발과 함께 슬러지나 준설토, 점토 퇴적물 등을 주로 인공토양으로 재활용하는 주된 연구 대상이 되고 있다.Therefore, with the development of various technologies including incineration, composting, and recycling of non-combustible or combustible sludge, it is the main research subject to recycle sludge, dredged soil, clay sediment, etc. mainly as artificial soil.
일반적으로 정수 슬러지는 국내 정수장에서 상수원으로부터 취수된 수의 탁도 유발 물질을 응집 보조제인 Alum(sodium 또는 potassium)과 PAC(polyaluminum chloride), 알카리화제인 소석회, 분말 활성탄으로 제거하는 과정에서 침전되어 발생되는 진흙 상태의 물질로서 많은 양의 수분, 점토, 모래, 유기물질 및 응집제로 구성되어 있다. 성분상의 구성 비율은 SiO2와 Al2O3이 각각 30~60%, 20~35%, Fe2O3 가 2~6%이며 유기물 함량은 6~30% 정도이다. 정수 슬러지의 문제점은 일반 점토에 비해 많은 유기물 함량, 수분 함량과 공극률이 크므로 단순하게 탈수에 의존할 경우 토양으로 재활용되었을 때 일정한 강도와 지지력을 얻기 힘들며 매우 세립질로서 토질공학적인 보수력, 보비력, 통기성, 배수성이 좋지 않은 점이다. 또, 인산흡수 계수가 높으므로 수산화알루미늄의 불활성화가 반드시 필요하므로 대부분 매립되었다. 그러나 이와 같은 처리 방법은 높은 함수율로 인해 매립장의 안전을 저해하고 발생되는 침출수에 의해 주변 토양 및 지하수가 오염되는 문제가 발생될 수 있다. 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 정수 슬러지를 유용한 토양으로 재활용하기 위한 기술 개발이 속속 제안되고 있다(한국등록특허 10-0242766호 및 한국등록특허 10-0274532호). In general, purified sludge is precipitated by removing water turbidity-inducing substances from domestic water treatment plants with coagulation aids such as Alum (sodium or potassium), PAC (polyaluminum chloride), alkaline agents such as slaked lime and powdered activated carbon. It is a mud state and consists of a large amount of water, clay, sand, organic matter and flocculant. The composition ratio of the component phase is 30 to 60%, 20 to 35% for SiO 2 and Al 2 O 3 , 2 to 6% for Fe 2 O 3 , and the organic content is about 6 to 30%. The problem of water purification sludge is that the organic matter, water content and porosity are much higher than that of ordinary clay, so it is difficult to obtain constant strength and support when recycled into soil if it is simply dehydrated. It is a poor breathability and drainage. In addition, since the phosphoric acid absorption coefficient is high, inactivation of aluminum hydroxide is necessary, so most of it was buried. However, such a treatment method may cause a problem of impairing the safety of the landfill due to the high water content and contamination of the surrounding soil and groundwater by the leachate generated. In order to solve the above problems, the development of technology for recycling purified water sludge into useful soil has been proposed one after another (Korean Patent No. 10-0242766 and Korean Patent No. 10-0274532).
그러나 흙과 정수 슬러지를 배합하게 되면 함수율은 감소되지만 정수 슬러지의 점토성으로 인해 수분이 우기(雨期)시에 흙과 정수 슬러지 입자 표면에 재흡착되는 문제점이 있다.However, when the soil and the purified sludge are mixed, the water content is decreased, but due to the clay property of the purified sludge, there is a problem in that the moisture is resorbed on the surface of the soil and the purified sludge particles during the rainy season.
석탄재(coal ash)는 화력 발전소 등에서 무연탄 혹은 유연탄(미분탄 형태)의 연소 공정 후에 잔류되는 재(ash)로 정의된다. 국내 대부분 화력 발전소의 미분탄 연소 과정에서 발생되고 있으며 그 이외에도 제철소, 제지공장, 폐기물 소각로, 열병합 발전소 등 다양한 산업 현장에서 발생되고 있다. 석탄재의 주요 성분은 석탄의 종류, 산지, 연소 조건에 따라 달라지지만 SiO2가 가장 많은 부분을 차지하며 CaO, Al2O3, Fe2O3 등으로 구성되어 있다. 연소 조건에 따라 미연 탄소(unburnt carbon)가 대략적으로 약 8~10% 정도 포함되어 있다. 통상적으로 석탄재는 연소되는 석탄에 따라 달라지지만 연소 전 중량 100%에 대하여 약 10 ~ 20% 정도 발생된다. 배출되는 석탄재의 평균 입경 크기가 약 100 ㎛ 이하일 경우 fly ash로 그 보다 큰 경우 bottom ash(매립석탄재)로 구분된다. 석탄재는 일반폐기물로 재활용될 수 있음에도 불구하고 재활용률은 매우 낮은데 그 이유는 첫째, 석탄재에 염화물(염분)이 다량 포함되어 있어 시멘트 재료로 활용되었을 때 철근의 표면 부식을 일으키며, 둘째 석탄재의 다공성으로 인해 자체 강도가 낮을 뿐만 아니라 흡수율이 높아 콘크리트 골재로 재활용될 경우 강도 저하 및 동결융해에 약한 단점이 있기 때문이다. 또, 석탄재는 석탄에서 유래되는 As, Ba, Cd, Cr, Tl, Se, Mo, Hg 등 다양한 중금속 원소가 포함되어 있으므로 적절한 처리를 거치지 않고 저장되거나 폐기될 경우 빗물 혹은 지표수(지하수)에 의해 용출되어 생태계에 악영향을 미칠 수 있다. 그러므로 막대한 발생량에 비해 거의 재활용이 없는 상태로 대부분 매립되고 있다. Coal ash is defined as ash remaining after the combustion process of anthracite or bituminous coal (pulverized coal) in a thermal power plant. It is generated in the pulverized coal combustion process of most coal-fired power plants in Korea, as well as in various industrial sites such as steel mills, paper mills, waste incinerators, and cogeneration plants. The main components of coal ash depend on the type of coal, production area and combustion conditions, but SiO 2 accounts for the largest portion, and CaO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 And the like. Depending on the combustion conditions, unburnt carbon contains approximately 8-10%. Typically, coal ash varies depending on the coal burned, but occurs about 10 to 20% with respect to 100% by weight before combustion. If the average particle size of coal ash discharged is less than about 100 ㎛, it is classified as fly ash and if it is larger, it is classified as bottom ash. Although coal ash can be recycled as general waste, the recycling rate is very low. First, coal ash contains a large amount of chloride (salin), which causes surface corrosion of rebar when used as cement material. Second, due to the porosity of coal ash This is because not only its own strength is low but also its absorption rate is high, so it is weak in strength reduction and freeze-thawing when recycled into concrete aggregate. In addition, coal ash contains various heavy metal elements such as As, Ba, Cd, Cr, Tl, Se, Mo, and Hg derived from coal, so when it is stored or disposed of without proper treatment, it is eluted by rainwater or surface water (ground water). Can adversely affect the ecosystem. Therefore, most of the landfills with little recycling compared to the huge amount generated.
석탄재 중에서 플라이애쉬(fly ash)는 시멘트 원료, 점토 대체재, 성토재, 토지 개량재, 경량 골재 등 다양한 원료로 활용되고 있다. 바텀애쉬(Bottom ash)는 콘크리트 제품에서 인공 골재 또는 천연 골재의 대체재, 경량 건자재의 제조에 활용되고 있다(한국등록특허 제10-0550268호 등). Among the ash, fly ash is used as a variety of raw materials, such as cement raw materials, clay substitutes, landfills, land improvement materials, lightweight aggregates. Bottom ash (Bottom ash) is used in the manufacture of substitutes for artificial aggregates or natural aggregates, lightweight building materials in concrete products (Korea Patent No. 10-0550268, etc.).
제지슬러지 소각재는 제지공장에서 발생되는 슬러지(paper mill sludge)와 나무껍질을 소각하는 공정에서 발생되는 부산물이다. 제지 슬러지는 함수율이 65~75% 정도이고 섬유를 비롯한 유기 물질은 14%, 무기 물질은 36% 정도이다. 제지공장에서 배출되는 제지슬러지는 유기물의 부패로 인하여 토양 오염이 심각하므로 대부분 소각 처리된다. Paper sludge incineration is a by-product of the paper mill sludge from paper mills and the process of incineration of bark. Paper sludge has a water content of 65-75%, 14% of organic matter including fibers, and 36% of inorganic matter. Paper sludge discharged from paper mills is incinerated because most of the soil contamination is caused by organic decay.
폴리실리콘 슬러지(polysilicon sludge)는 다결정실리콘(polycrystalline silicon)의 절삭 공정에서 발생되는 부산물이다. 태양에너지 산업의 발달과 더불어 태양 전지판의 주요 소재로 활용되는 폴리실리콘의 생산과 함께 산업 폐기물인 슬러지의 발생량이 급격하게 증가하는 상태이지만 적절한 폐기 및 재활용 방안을 찾지 못하고 있으며 폐기 처분 장소의 부족과 폐기 비용의 증가로 인해 또 다른 환경 문제를 일으키고 있다.Polysilicon sludge is a by-product generated in the cutting process of polycrystalline silicon. With the development of the solar energy industry, the production of polysilicon, which is used as the main material of solar panels, and the production of sludge, which is an industrial waste, are rapidly increasing, but there is no suitable disposal and recycling method. Increasing costs are creating another environmental problem.
폐석회는 대리석, 방해석, 선석(霰石), 빙주석(氷洲石), 석회석, 백암, 난각, 패각, 산호 등을 가공 처리하여 생석회(CaO), 소석회(Ca(OH)2), 탄산석회(탄산칼슘, CaCO3), 소다회(무수 탄산나트륨, Na2CO3) 등을 생산하는 과정에서 발생되는 석회 잔류물을 통칭하는 개념으로 폐석회는 강알칼리성으로 인해 지정 폐기물에 가깝고, 높은 pH로 인해 다량의 암모니아 가스를 발생시키므로 악취 때문에 복토재 및 성토재로 개발되지 못하고 있다. 또한 석회질 비료, 보도블록, 벽돌, 시멘트 원료로 일부 활용되고 있지만 높은 함수율, 규격 미달, 시설 투자비로 인해 재활용 기술은 사업화되지 못했다.Waste lime is processed by processing marble, calcite, berth, ice tin, limestone, white rock, eggshell, shell, coral, etc., and made quicklime (CaO), slaked lime (Ca (OH) 2 ), lime carbonate ( The concept of lime residue produced in the process of producing calcium carbonate, CaCO 3 ), and soda ash (anhydrous sodium carbonate, Na 2 CO 3 ), etc., waste lime is close to the designated waste due to strong alkalinity, and due to high pH Since it generates ammonia gas, it has not been developed as a cover material or a fill material because of bad smell. It is also used as a part of lime fertilizer, sidewalk block, brick, and cement, but recycling technology has not been commercialized due to high water content, substandard size, and facility investment cost.
폐석고는 배연탈황 공정(화력발전소 탈황설비에서 발생), 인산, 불산, 붕소, 티타늄 제조 공정에서 대량 부생되는 데 폐석고의 경우 pH가 2~3에 이를 정도로 매우 강한 산성이며 중금속 및 방사성 원소 등 유해불순물을 함유하고 있어서 방치될 경우 지하수 오염을 비롯한 환경오염이 발생할 수 있다. 폐석고의 재활용을 위해서는 유해 금속 성분의 제거, 중화, 하소, 조립 등의 여러 단계의 공정이 필요하다.Waste gypsum is produced in large quantities by flue gas desulfurization process (from desulfurization facility in thermal power plant), phosphoric acid, hydrofluoric acid, boron, and titanium.In the case of waste gypsum, acid is strong enough to reach pH 2-3 and harmful impurities such as heavy metals and radioactive elements. If left untreated, environmental pollution, including groundwater contamination, may occur. The recycling of waste gypsum requires several steps: removal, neutralization, calcination and assembly of hazardous metals.
레드머드(red mud)는 Bauxite 광물에서 Bayer 공정에 의해 수산화알루미늄(Al(OH)3) 및 알루미나(Al2O3)를 제조하는 과정에서 부생되는 폐기물이다. Bayer 공정(Bayer process)은 Bauxite를 고온에서 수산화나트륨에 용해시킨 후 Gibbsite(Al(OH)3)를 종정으로 하여 Na[Al(OH)4]를 제조하고 이를 가수분해 및 하소(calcination)하여 알루미나(Al2O3)로 제조하는 방법이다. 레드머드는 알루미나 톤당 약 2톤 이상으로 발생되며 대략적인 입도 분포는 5 ~ 20 ㎛ 정도이다. 주성분은 Fe2O3, Al2O3, SiO2, Na2O, TiO2, CaO 등이고 이중 Fe2O3와 Al2O3가 전체의 65% 이상을 차지하고 있다. 레드머드는 알루미나 제조 공정상 NaOH와 함께 부생되므로 특성 상 pH 12 이상의 강알카리성을 띄고 있으며 건축 및 토목 재료로 활용되었을 때 백화 현상이 발생되어 더 이상 처리되지 못하고 사실상 방치되고 있다. 레드머드를 재활용되기 위해서는 수산화나트륨(NaOH)과 Bauxite에서 유래된 K2O에 대한 중화처리가 필요하다. Red mud is a by-product of the process of producing aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ) by the Bayer process from Bauxite minerals. Bayer process dissolves Bauxite in sodium hydroxide at high temperature and then prepares Na [Al (OH) 4 ] with Gibbsite (Al (OH) 3 ) as the termination, and hydrolyzes and calcinates it to alumina. It is a method of manufacturing with (Al 2 O 3 ). Red mud occurs at more than about 2 tonnes per tonne of alumina and has an approximate particle size distribution of 5 to 20 µm. The main components are Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , Na 2 O, TiO 2 , CaO, etc. Among them, Fe 2 O 3 and Al 2 O 3 account for more than 65% of the total. Red mud is a by-product with NaOH in the alumina manufacturing process, and thus has strong alkalinity of pH 12 or more. To recycle red mud, neutralization of sodium hydroxide (NaOH) and K 2 O from Bauxite is required.
폐콘크리트의 재활용 과정에서 발생되는 폐콘크리트 미분말은 건설폐기물에 속하는 것으로서, 건설폐재류를 중간처리하는 과정에서 발생시킨 무기성 건설 슬러지는 토양오염을 일으키지 않는 범위에서 수분함량이 70%이하일 경우 탈수, 건조를 거쳐 성토 및 복토용으로 재활용될 수 있으며 부피 기준으로 토사와 50% 이상으로 혼합된 후 이용된다. 폐콘크리트와 건설 슬러지는 여타 슬러지에 비해 매우 높은 재활용율이 높지만, 대부분 대지 조성재, 기초 매립재, 노반재, 아스팔트 혼합재, 시멘트 원료로 이용되며 자원 재활용 및 원가 절감 효과, 골재의 수급 부족에 불구하고 콘크리트 골재 제조와 성토재와 같은 부가가치가 높은 단계의 재활용에는 미치지 못하고 있다.The waste concrete fine powder generated during the recycling of waste concrete belongs to the construction waste.Inorganic construction sludge generated during the intermediate treatment of construction wastes is dehydrated if the moisture content is less than 70% within the range that does not cause soil pollution. It can be dried and recycled for fill and cover, and is used after being mixed with more than 50% of the soil by volume. Waste concrete and construction sludge have a much higher recycling rate than other sludges, but most of them are used as land composition materials, foundation landfills, roadbeds, asphalt mixtures and cement raw materials. It does not reach the high value-added level of recycling such as concrete aggregate production and fill material.
이와 같이, 종래의 슬러지, 준설토, 점토 퇴적물 등을 인공 토양으로 재활용하기 위한 방법들은 다음과 같은 문제점이 있다. 1) 고화제로 cement를 사용하게 되면 반응 조건이 강알칼리화되어 암모니아 발생이 급격히 일어나며 이에 따라 악취 발생, 악취 발생에 따른 재활용 처리 조작 및 운용상에 불편한 점이 있으며, 2) 암모니아 발생을 억제하기 위해서 강산의 첨가에 따른 중화 조작이 필수 불가결하며, 3) 포졸란성 물질과 폐자원만 이용될 경우 재활용 인공 토양의 강도 발현이 충분히 되지 않으며 포졸란, 고화제, 고화 촉진제 등 여러 화합물의 발열 반응이 동반되어야 충분한 수분 증발과 건조가 일어날 수 있다. As such, conventional methods for recycling sludge, dredged soil, clay sediment, and the like into artificial soil have the following problems. 1) When cement is used as a solidifying agent, the reaction conditions are strongly alkalinized and ammonia is generated rapidly. Accordingly, there is an inconvenience in the operation and operation of recycling treatment due to odor generation and odor generation, and 2) strong acid to suppress ammonia generation. 3) Neutralization operation is indispensable due to the addition of. 3) When only pozzolanic materials and waste resources are used, the strength of recycled artificial soil is not sufficiently developed, and the exothermic reaction of various compounds such as pozzolanic, solidifying agent and solidification accelerator is sufficient. Moisture evaporation and drying may occur.
또한, 석탄재, 소각재, 플라이애쉬, 무기성 슬러지, 건설폐재류 등 각종 산업 폐기물을 이용해 재활용 성토재를 개발하는 재활용기술은 많이 개시되어 있으나(한국등록특허 제10-981358호) 대부분의 기술이 목적하는 용도로의 공학적 특성만을 만족시키는데 치중하고 있으며, 주변 환경을 고려한 생태학적 재활용 성토재, 특히 작물의 생육이 용이하고 유해물질 오염 우려가 없으며, 인간이 안심하고 섭취할 수 있는 농작물을 재배할 수 있을 정도의 재활용 성토재 개발 기술은 미흡한 실정이다.
In addition, there are many recycling technologies for developing recycled landfill materials using various industrial wastes such as coal ash, incineration ash, fly ash, inorganic sludge, construction wastes, etc. (Korea Patent No. 10-981358). It focuses on satisfying only engineering characteristics for its purpose, and it is ecologically recyclable soil material considering the surrounding environment, especially crops are easy to grow, there is no risk of contamination of harmful substances, and enough crops can be grown for humans to consume safely. The technology for developing reclaimed landfill materials is insufficient.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 문제점으로 지적되고 있는 pH 조절에 의한 악취 발생 억제, 수분의 충분한 감소를 통한 물성 안정화를 해결하기 위하여 다양한 노력을 경주한 결과, 폐자원에 아황산 펄프폐액과 강알칼리계 분말을 동시에 투입하게 되면 혼합물에서 발생하는 반응열을 통하여 폐자원에 포함되어 있는 수분을 증발시키고 암모니아 발생을 효과적으로 억제하여 악취를 제거할 수 있어서 폐자원을 재활용하여 경제적이고 간단한 방법으로 친환경적인 인공토양을 제조할 수 있다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.The present inventors have made various efforts to solve odor generation by pH control and stabilization of physical properties through sufficient reduction of moisture, which is pointed out as a problem of the prior art as described above. When the powder is added at the same time, the heat of reaction generated from the mixture can evaporate the moisture contained in the waste resources and effectively suppress the generation of ammonia to remove the odors. The present invention was completed by knowing that it can be manufactured.
따라서 본 발명의 목적은 폐자원인 호소 또는 하천 준설 슬러지와 정수 슬러지를 재활용하여 경제적이고 친환경적으로 인공토양을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing artificial soil economically and eco-friendly by recycling waste dredging or river dredging sludge and purified water sludge.
또한 본 발명의 다른 목적은 지력이 약해지거나 토성이 변하여 원래의 지력을 회복하기가 어려운 토양을 성질을 개량하는 일반 객토용도로도 활용할 수 있을 뿐만 아니라 산업용 건축 및 토목재료로 이용할 수 있는 재활용 인공토양의 제조방법을 제공하는데 있다.
In addition, another object of the present invention is not only can be utilized as general land use to improve the properties of the soil is difficult to recover the original intelligence due to weakened or changed Saturn, recycled artificial soil that can be used as industrial construction and civil engineering materials To provide a method of manufacturing.
상기와 같은 과제 해결을 위하여, 본 발명은 호소 및 하천준설 슬러지 중 선택된 하나 이상의 슬러지와 정수 슬러지를 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 1차 혼합단계; 상기 제1 혼합물과 폴리실리콘 슬러지를 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합하여 제2혼합물을 제조하는 2차 혼합단계; 상기 제2혼합물에 바텀애쉬를 혼합하되 상기 제1혼합물 : 폴리실리콘 슬러지 : 바텀애쉬가 1:(0.5~1.5):(2~4) 의 중량비가 되도록 혼합하여 제3혼합물을 제조하는 3차 혼합단계: 제3혼합물에 제지슬러지 소각재를 혼합하되 제3혼합물 100중량부에 대해 제지슬러지 소각재를 10~40 중량부로 더 혼합하여 제4혼합물을 제조하는 4차 혼합단계; 제4혼합물에 산화칼슘을 제4혼합물 100 중량부 대비 10~40 중량부로 더 혼합하고 0.5~1일 동안 양생시켜 제5혼합물을 제조하는 5차 양생단계; 상기 제5혼합물과 폐토사 혹은 레드머드를 1:0.001~0.5의 중량비로 혼합하여 인공토양인 제6혼합물을 얻는 6차 혼합단계; 그리고 여기에 아황산 펄프 폐액을 혼합하되 폐토사 혹은 레드머드 100 중량부 대비 20~2000 중량부로 혼합하는 단계를 포함하는 폐자원의 고화에 의한 인공토양의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises a first mixing step of producing a first mixture by mixing one or more selected sludge and purified sludge of the sludge and stream dredging sludge in a weight ratio of 1: 0.5 ~ 1.5; A second mixing step of preparing a second mixture by mixing the first mixture and polysilicon sludge in a weight ratio of 1: 0.5 to 1.5; The bottom ash is mixed with the second mixture, but the third mixture is prepared by mixing the first mixture: polysilicon sludge: bottom ash in a weight ratio of 1: (0.5 to 1.5): (2 to 4). Step: mixing the paper sludge incineration material with the third mixture, but further mixing the paper sludge incinerator with 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the third mixture to prepare a fourth mixture; A fifth curing step of preparing a fifth mixture by further mixing 10 to 40 parts by weight of calcium oxide to 100 parts by weight of the fourth mixture and curing for 0.5 to 1 day; A sixth mixing step of mixing the fifth mixture with waste soil or red mud at a weight ratio of 1: 0.001 to 0.5 to obtain a sixth mixture as an artificial soil; And there is provided a method for producing artificial soil by solidifying waste resources comprising the step of mixing the sulfurous acid pulp waste solution 20 to 2000 parts by weight relative to 100 parts by weight of waste soil or red mud.
또한 본 발명은 a) 호소 및 하천준설 슬러지와 정수 슬러지가 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합된 제1혼합물 : 폴리실리콘 슬러지 : 바텀애쉬가 1:(0.5~1.5):(2~4) 의 중량비로 혼합된 제3혼합물 100중량부, b) 제지슬러지 소각재 10!40중량부, c) 산화칼슘이 상기 a)와 b)의 합 100중량부에 대해 10~40 중량부가 혼합된, 상기 a)+b)+c)의 혼합물과 폐토사 혹은 레드머드가 1:0.001~0.5의 중량비로 혼합되고, 또 아황산 펄프 폐액이 상기 폐토사 혹은 레드머드 100 중량부 대비 20~2000 중량부로 혼합된 것을 포함하는 인공토양을 제공한다.
In another aspect, the present invention is a) the first mixture of the appeal and stream dredging sludge and purified sludge in a weight ratio of 1: 0.5 ~ 1.5: polysilicon sludge: bottom ash 1: (0.5 ~ 1.5): (2 ~ 4) 100 parts by weight of the third mixture mixed in a weight ratio, b) 10! 40 parts by weight of papermaking sludge incinerator, c) calcium oxide is mixed 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of a) and b) A mixture of) + b) + c) and waste earth sand or red mud are mixed at a weight ratio of 1: 0.001 to 0.5, and the sulfite pulp waste liquid is mixed at 20 to 2000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the waste earth sand or red mud. Provide artificial soil.
상기와 같은 본 발명의 제조방법은 기존의 슬러지와 석탄재 등의 폐자원을 재활용하면서 특정의 포졸란 물질과 경화제 조성을 적절하게 구성함으로서 천연 토양에 못지 않은 친환경적인 인공토양을 경제적이고도 간단하게 제조할 수 있는 것이다.The production method of the present invention as described above can economically and simply produce environmentally friendly artificial soil no less than natural soil by appropriately configuring specific pozzolanic substances and hardeners while recycling waste resources such as existing sludge and coal ash. will be.
또한, 본 발명에 따라 제조된 인공토양은 물리적 특성이 일반 흙과 유사하여 토사가 부족한 건설 현장이나 공유수면 매립, 도로 및 제방 축조, 연약 지반 개량, 항만부지 매립용, 산업단지 부지 매립용, 저지대 매립재, 해저지질 개선용, 인공 갯벌 조성용, 폐광산 복구재, 폐염전 매립용, 해안습지 조성용, 습지 표토재, 일반 토목 공사의 되메우기 및 채움재, 위생 매립자의 중간, 일일, 수시 복토재 혹은 녹생토 원료, 토양 개량제 등으로 재활용될 수 있도록 폐기물을 자원화할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the artificial soil produced according to the present invention is similar to the general soil physical properties are lacking soil soil construction site or common water surface reclamation, road and embankment construction, soft ground improvement, harbor site reclamation, industrial complex site reclamation, lowland Landfill, seabed lipid improvement, artificial tidal flat, waste mine reclaim, waste salt reclamation, coastal wetland formation, wetland topsoil, backfilling and filling materials for general civil works, sanitary landfill intermediate, daily, occasional cover or green soil raw materials, There is an effect that resources can be recycled to be recycled as a soil improver.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 호소 및 하천준설 슬러지와 정수 슬러지, 폴리실리콘 슬러지, 바텀애쉬, 그리고 포졸란 물질, 경화성 물질 및 폐토사로 인공토양을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing artificial soils from lake and dredged sludge and purified sludge, polysilicon sludge, bottom ash, and pozzolanic materials, curable materials and waste soils.
폐자원을 이용하여 인공토양을 제조하기 위해서는 폐자원의 발생 단계에서 동반되는 수분의 함유량을 줄이면서 이를 경제적으로 고화시키는 기술이 필요하다.In order to manufacture artificial soil using waste resources, a technology for economically solidifying them while reducing the content of moisture accompanying the generation stage of waste resources is required.
고화처리는 높은 함수율 슬러지에 고화제를 첨가한 후 슬러지의 workability, 중금속 원소의 고정화, 압축 강도, 투수성 등 토질 역학적 특성을 개선하여 성토재를 비롯한 건축 및 토목용 부재로 적합한 재료를 제조하는 공정이다. Solidification treatment is a process to manufacture materials suitable for building and civil engineering parts including landfill materials by improving the soil mechanical properties such as workability of the sludge, immobilization of heavy metal elements, compressive strength, and permeability after adding solidifying agent to high water content sludge. .
본 발명에서는 이러한 기초에서 출발하여 준설토 및 여러 형태의 슬러지(하수, 상수, 호소)에 고화제, 고화보조제, 포졸란성 물질을 첨가하여 폐자원을 복구재, 매립재, 채움재, 복토재, 토양 개량제, 녹생토 등으로 활용하기 위한 방법을 제안한다. In the present invention, starting from such a foundation, waste material is recovered by adding a hardening agent, a solidification aid, and a pozzolanic substance to dredged soil and various types of sludge (sewage, water supply, and appeal). We propose a method for use as green soil.
본 발명에서는 각종 폐자원의 활용방안을 연구하여 인공토양에 이용할 폐자원의 특성을 고려하고 각종 첨가 혼합성분들의 각 특성들도 다양하게 연구하여 본 발명에 따른 인공토양 제조를 위해 활용할 수 있는 성분들을 분석하고, 본 발명에서 폐자원의 고화 처리에 이용되는 성분을 특성에 따라 A, B, C, D, E, F로 분류하여 이를 토대로 본 발명을 구성한다. In the present invention, to study the utilization of various waste resources to consider the characteristics of the waste resources to be used for artificial soil, and to study the various properties of the various additives mixed ingredients various components that can be utilized for the production of artificial soil according to the present invention In the present invention, the components used in the solidification treatment of waste resources in the present invention are classified into A, B, C, D, E, and F according to their properties, and thus, the present invention is constituted based on this.
여기서, A는 재활용 대상 폐자원이다.Here, A is a waste material to be recycled.
B는 주로 CaO와 SiO2이 고용체로 형성된 포졸란성 물질(pozzolanic material)이며 A에 포함되어 있는 자유 수분과 반응하여 대부분 Ca(OH)2 또는 칼슘 알루미노실리케이트 계열 수화물을 형성한다. 급격한 수화 반응으로 인해 수분 발산이 동반되며 재활용 폐자원의 수분 함량 감소, D 화합물에서 공급되는 SO4 2 - 이온과 반응하여 경화체(trisulfate 또는 monosulfate계열의 칼슘 알루미노실리케이트 화합물, ettringite)를 형성한다. 슬러지가 성토재 등 인공 토양으로 재활용될 경우 강도 발현과 음이온의 치환효과에 따라 폐자원에 포함되어 있는 중금속 원소의 고정화에도 역할을 하게 된다. B is a pozzolanic material mainly formed of solid solution of CaO and SiO 2 and reacts with free water contained in A to form Ca (OH) 2 or calcium aluminosilicate series hydrate. Due to the rapid hydration reaction, water dissipation is accompanied and water content of recycled waste resources is reduced, and it reacts with SO 4 2 - ions supplied from the D compound to form a hardened material (trisulfate or monosulfate calcium aluminosilicate compound, ettringite). When the sludge is recycled to artificial soil such as sediment, it also plays a role in the immobilization of heavy metal elements contained in the waste resources according to the strength expression and anion substitution effect.
C는 CaO(시멘트가 이용되면 SiO2, Al2O3이 공급되기도 함)로 주로 구성되어 있으며 폐자원의 고화 반응에 가장 중요한 Ca(OH)2 공급원이다. Ca(OH)2는 CaO의 수화에 의해 생성되며 D에서 공급되는 SO4 2 -와 반응에 의해 경화되어 고화체(성토재)를 형성한다. B와는 달리 높은 CaO의 함량으로 인해 고화제의 주요 성분이다. C는 폐자원 A의 수분에 의해 수화되면서 급속한 발열을 일으키며 수분 함유량을 낮게 만드는 재료이다. 또한, C는 세립질의 폐자원을 급속하게 안정화하며 중금속 원소를 고정화시킨다. C is mainly composed of CaO (if cement is used, SiO 2 , Al 2 O 3 may be supplied) and is the most important Ca (OH) 2 source for solidification of waste resources. Ca (OH) 2 is produced by hydration of CaO and is cured by reaction with SO 4 2 - supplied from D to form a solid (floor material). Unlike B, due to the high content of CaO is a major component of the hardener. C is a material that causes rapid heat generation and low water content as it is hydrated by waste water A. In addition, C rapidly stabilizes the fine waste material and immobilizes heavy metal elements.
D는 폐자원의 경화 반응에서 중요한 성분인 ettringite의 생성에서 SO4 2 -를 공급하며 폐자원(슬러지)과 B 성분의 발열 반응을 촉진한다. SO42 - 이온의 공급으로 인해 CaO 또는 Ca(OH)2의 용해도가 증가되어 단기간 고화체(성토재)의 강도는 상승되지만 Al2O3 함량이 높을 경우 용해도 감소로 인해 고화 지연 현상이 나타날 수 있다. D supplies SO 4 2 - in the production of ettringite, an important component in the curing reaction of waste resources, and promotes the exothermic reaction of waste resources (sludge) and component B. The supply of SO4 2 - ions increases the solubility of CaO or Ca (OH) 2 , which increases the strength of the solids (filling material) for a short period of time. However, when the Al 2 O 3 content is high, the solidification delay may occur.
E 성분은 A, B 성분과 C 성분의 반응에 의해 조성되는 높은 pH를 중성으로 하기 위한 pH 조절제이다. 만약 슬러지의 재활용은 대부분 높은 알카리성 상태에서 반응이 진행되는 데 이 경우 슬러지에 포함되어 있는 유기물의 분해가 촉진되어 악취가 발생된다. 그러므로 중성 조건으로 pH를 되돌려서 최종 제조되는 재활용 인공 토양의 pH를 중성에 가깝도록 하여 악취 발생, 악취 발생에 따른 복토 및 성토 조성 공사에서의 악취발생 방지를 위해 pH 조절제가 첨가된다. 기타 성분으로 분류된 E는 A, B, C, D와는 다른 작용을 하게 되는 데, 수분의 재흡착을 방지하기 위해 계면활성제, 악취 발생을 억제하기 위한 탈취제, 중금속 유출을 방지하기 위한 킬레이트제, 슬러지의 플록을 형성하기 위한 응집제 등이 사용될 수 있다.E component is a pH adjuster for neutralizing the high pH comprised by reaction of A, B component, and C component. If the sludge is recycled, the reaction proceeds in a high alkaline state, and in this case, decomposition of organic matter contained in the sludge is promoted and odor is generated. Therefore, the pH control agent is added in order to return the pH to the neutral condition to bring the pH of the recycled artificial soil to be close to neutral to prevent odor generation, odor generation due to odor generation, and prevention of odor occurrence in the construction of the fill. E, which is classified as other component, has a different action from A, B, C, and D. It is a surfactant to prevent resorption of moisture, a deodorant to suppress odor generation, a chelating agent to prevent heavy metal leakage, Flocculants for forming flocs of sludge and the like can be used.
이러한 성분의 분류를 토대로 하여 각 성분의 특성을 고려하여 본 발명에 따른 인공토양의 제조에 응용하였다.Based on the classification of these components, considering the characteristics of each component was applied to the manufacture of artificial soil according to the present invention.
본 발명에서 바텀애쉬는 석탄재의 바텀애쉬를 의미한다.Bottom ash in the present invention means a bottom ash of coal ash.
본 발명에 따른 제조방법을 하나의 구현 예로서 설명하면 다음과 같은 방법이 전형적인 예가 될 수 있다. If the manufacturing method according to the present invention is described as an embodiment, the following method may be a typical example.
먼저 수분을 제외한 고형분의 주성분이 점토질인 함수율 20~40중량%의 호소 및 하천준설 슬러지 중 하나 이상과 상수도시설 부산물인 함수율 40~60중량%의 정수 슬러지를 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 1차 혼합단계를 거친다. First, one or more of the water content of 20-40% by weight of water and dredging sludge, the main component of solids excluding water, and the purified water sludge of water content of 40-60% by weight, which is a by-product of tap water, are mixed at a weight ratio of 1: 0.5-1.5. The first mixture is prepared to produce a first mixture.
별도의 혼합기로 폴리실리콘 제조 공정으로부터 발생되는 부산물인 실리콘 슬러지를 상기 제1혼합물과 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합하여 제2혼합물을 제조하는 2차 혼합단계를 거친다.A separate mixer is subjected to a second mixing step of preparing a second mixture by mixing the silicon sludge as a by-product generated from the polysilicon manufacturing process in a weight ratio of 1: 0.5 to 1.5.
상기 1차 혼합단계와 2차 혼합단계를 거친 제1혼합물 및 제2혼합물에 압축강도 향상과 단립화를 부여하기 위해 석탄 화력발전소 연소부산물인 염분이 제거된 바텀애쉬를 혼합하되 상기 제1혼합물 : 폴리실리콘 슬러지 : 바텀애쉬가 1:(0.5~1.5):(2~4)의 중량비가 되도록 혼합하여 통기성, 투수성, 보습성이 좋은 사질양토와 같은 단립화된 제3혼합물을 제조하는 3차 혼합단계를 거친다.Mixing the bottom ash, which is a combustion byproduct of coal-fired power plant combustion by-products, to give the first mixture and the second mixture which have undergone the first mixing step and the second mixing step to improve compressive strength and provide granulation, the first mixture comprising: Polysilicon sludge: tertiary ash to be blended in a weight ratio of 1: (0.5 to 1.5): (2 to 4) in order to produce an isolated third mixture such as sand loam having good breathability, permeability and moisture retention Go through the mixing step.
상기 3차 혼합단계를 거친 제3혼합물의 수분을 조절하기 위해 흡수성 물질이면서 포졸란 물질인 제지슬러지 소각재를 제3혼합물 100 중량부 대비 10~40중량부로 더 혼합하여 제4혼합물을 제조하는 4차 혼합단계를 거친다.In order to control the moisture of the third mixture after the third mixing step, the fourth mixture is further prepared by mixing 10% to 40 parts by weight of the paper sludge incinerator, which is an absorbent material and a pozzolanic material, to 100 parts by weight of the third mixture. Go through the steps
상기 제4혼합물의 입자 상호간 결속력을 증대시키고 일축 압축강도를 증진시키기 위한 경화성 물질로 산화칼슘을 상기 제4혼합물 100 중량부 대비 10~40 중량부로 더 혼합하여 경화성 물질의 수화반응을 이용해 0.5~1일 동안 양생시켜 제5혼합물을 제조하는 5차 양생단계를 거친다. As a curable material for increasing the binding force between particles of the fourth mixture and enhancing the uniaxial compressive strength, calcium oxide is further mixed in an amount of 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the fourth mixture, and then 0.5 to 1 using a hydration reaction of the curable material. It undergoes a fifth curing step to cure for 5 days to produce a fifth mixture.
상기 5차 양생단계를 거친 제5혼합물에 폐토사 혹은 레드머드를 각각 1:0.001~0.5 중량비로 혼합하여 목적하는 인공토양인 제6혼합물을 제조하는 6차 혼합단계를 거친다.Waste soil or red mud is mixed with the fifth mixture that has undergone the fifth curing step in a weight ratio of 1: 0.001 to 0.5, respectively, to undergo a sixth mixing step of preparing a sixth mixture of a desired artificial soil.
상기와 같은 본 발명의 제조방법을 공정별로 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the manufacturing method of the present invention as described above in more detail by process as follows.
1차 혼합단계는 일반적으로 호소를 정비하여 저수용량을 복원하거나, 하천을 정비하거나, 수로를 정비하고 오염수역을 정화하는 과정에서 발생되는 함수율이 20~40중량%인 호소 및 하천준설 슬러지 중 선택된 하나 이상의 (수분을 제외한 고형분 중 유기물 함량 : 10~20중량%)와 함수율이 40~60중량%인 정수 슬러지(수분을 제외한 고형분 중 유기물 함량 : 30~50중량%)를 1:0.5~1.5중량비로 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 단계이다. 이렇게 제조된 제1혼합물은 재활용 인공토양의 중요한 재료로 이용될 수 있으며 점토(clay)와 실트(silt) 성분이 다수를 차지하고 있다. 혼합물, 그 자체로는 통기성과 투수성이 불량하여 그대로 성토재 또는 복토재로 사용할 경우 땅속에서 혐기성 분해를 일으켜 토양오염을 유발하게 된다. 여기서 이렇게 2종의 슬러지를 혼합사용하는 이유는 분해에서 발생되는 유해 가스의 발생량을 감소시킬 수 있고 상대적으로 유기물 함량이 줄어들어 고화가 용이하며 적은 양의 알루미노실리케이트계 부산물과 CaO로 쉽게 함수비율을 조절할 수 있기 때문이다.The first mixing stage is typically selected from those of the lake and dredging sludges with a water content of 20 to 40% by weight in the process of restoring low water capacity, restoring rivers, repairing waterways and purifying contaminated water. 1: 0.5 to 1.5 weight ratio of one or more (organic content in solids except water: 10 to 20% by weight) and purified sludge (water content in solids except water: 30 to 50% by weight) with a water content of 40 to 60% by weight Mixing to obtain a first mixture. The first mixture thus prepared can be used as an important material for recycled artificial soils and is composed of clay and silt components. The mixture itself is poorly breathable and permeable, and if used as landfill or cover soil as it is, it causes anaerobic decomposition in the soil, causing soil pollution. The reason for using the two types of sludge is to reduce the amount of harmful gases generated from decomposition and to reduce the amount of organic matter, so that it is easy to solidify, and the water content can be easily adjusted with a small amount of aluminosilicate-based by-products and CaO. Because it can be adjusted.
2차 혼합단계는 태양광 반도체 소자인 폴리실리콘을 제조하는 일련의 공정으로부터 발생되는 부산물인 실리콘 슬러지를 1:0.5~1.5중량비로 혼합하여 제2혼합물을 제조하는 단계이다. 이렇게 제조된 제2혼합물은 보수성이 약하고 투수성이 가소성, 전단강도가 크다. 여기서 2종의 슬러지를 혼합 사용하는 이유는 상기 1차 혼합단계에서 얻어진 혼합물의 강도 발현을 위한 CaCO3을 공급하기 위한 것이다.In the second mixing step, a second mixture is prepared by mixing silicon sludge, which is a by-product generated from a series of processes for manufacturing polysilicon, which is a solar semiconductor device, in a ratio of 1: 0.5 to 1.5 by weight. The second mixture thus prepared has poor water retention, high water permeability, and high shear strength. The reason for using the two kinds of sludge mixed here is to supply CaCO 3 for the strength expression of the mixture obtained in the first mixing step.
3차 혼합단계는 상기 제1혼합물과 제2혼합물을 동일한 중량 비율로 혼합하여 토양의 공학적 특성을 상호 보완하며, 압축강도와 단립화를 촉진시키기 위하여 평균 입경이 비교적 큰 염분이 제거된 바텀애쉬를 혼합하되 일정비율, 즉 상기 제1혼합물 : 폴리실리콘 슬러지 : 바텀애쉬가 1:(0.5~1.5):(2~4) 의 중량비가 되도록 혼합하여 통기성, 투수성, 보습성 및 가소성이 향상되고 압축강도가 증대된 제3혼합물을 제조하는 혼합단계이다. 여기서 제2혼합물이 너무 적거나 너무 많이 첨가되면 CaCO3의 특성상 최적 응결 시간과 강도에 도달되지 못하는 문제가 있다. 응결 촉진제 또는 응결 지연제로 작용될 가능성이 있다. 또한 바텀애쉬가 너무 소량이면 강도 발현에 소요되는 시간이 길어지며 발열 반응에 의한 수분 감소량이 적은 문제가 있고, 너무 과량이면 빠른 경화로 인해 급속한 발열 현상이 나타나며 제조된 경화체의 수송, 이동, 저장, 혼합이 곤란해지는 문제가 있다. In the third mixing step, the first and second mixtures are mixed at the same weight ratio to complement the engineering characteristics of the soil, and to remove the bottom ash having a relatively small average particle size to promote compressive strength and granulation. Mix, but in a certain ratio, that is, the first mixture: polysilicon sludge: bottom ash is mixed so that the weight ratio of 1: (0.5 ~ 1.5): (2 ~ 4) to improve breathability, water permeability, moisture retention and plasticity and compression Mixing step of preparing a third mixture of increased strength. If the second mixture is added too little or too much, there is a problem that the optimum setting time and strength cannot be reached due to the properties of CaCO 3 . There is a possibility of acting as a coagulation accelerator or coagulation retardant. In addition, if the amount of bottom ash is too small, the time required for the development of strength is long, and there is a problem in that the amount of water decrease due to the exothermic reaction is small. If the amount is too large, rapid exotherm occurs due to rapid curing, and the transportation, transport, storage, There is a problem that mixing becomes difficult.
4차 혼합단계는 3차 혼합단계를 거친 제3혼합물의 수분을 조절하기 위해 흡수성 물질이면서 포졸란성 물질인 제지슬러지 소각재를 상기 제3혼합물 100 중량부 대비 10~40 중량부로 더 혼합하여 제4혼합물을 제조하는 혼합단계이다. 상기 제지슬러지 소각재(Paper sludge ash)는 펄프 슬러지와 폐목재를 약 800~1000℃에서 소각한 후 발생된 것으로 Al2O3, CaO, SiO2, Fe2O3이 전체 성분의 90% 이상을 차지하고 있는 대표적인 포졸란성 물질(Pozzolanic material)이다. 4차 혼합단계에서 제4혼합물은 수화 반응과 고화에 의해 발열이 시작되어 수증기 증발에 의한 수분 함량 감소가 일어나며 발열에 의해 가열된 고화물의 온도가 25 ℃에 도달되었을 때 함수율은 25중량%이하, 바람직하게는 3~15중량%가 되도록 하는 것이 최종 제조되는 인공 토양의 pH 조절을 위한 조절제 첨가량 선정과 개별 재료의 혼합을 위한 유동성 확보 측면에서 바람직하다. 즉, 상기 수분함량보다 과량이 될 경우 장비에 인공 토양이 부착되어 작업 효율이 떨어지게 된다.In the fourth mixing step, the fourth mixture is further mixed with 10 to 40 parts by weight of the paper sludge incineration material, which is an absorbent material and a pozzolanic material, in order to control the moisture of the third mixture which has been subjected to the third mixing step to 100 parts by weight of the third mixture. To prepare a mixing step. Paper sludge incineration (Paper sludge ash) is generated after incineration of pulp sludge and waste wood at about 800 ~ 1000 ℃ Al 2 O 3 , CaO, SiO 2 , Fe 2 O 3 90% or more of the total Representative Pozzolanic material (Pozzolanic material) occupies. In the fourth mixing step, the fourth mixture begins to generate heat by hydration reaction and solidification, and the water content decreases due to vapor evaporation. When the temperature of the solidified substance heated by exotherm reaches 25 ° C, the moisture content is 25% by weight or less. Preferably, 3 to 15% by weight is preferable from the viewpoint of selecting the amount of adjusting agent for pH adjustment of the artificial soil to be manufactured and securing fluidity for mixing the individual materials. In other words, if the excess water content is more than the artificial soil is attached to the equipment is less efficient work.
5차 양생단계는 상기 제4혼합물의 입자 상호간 결속력을 증대시키고 일축압축강도를 증진시키기 위한 경화성 물질로 산화칼슘을 상기 제4혼합물 100 중량부 대비 10~40 중량부로 더 혼합하여 경화성 물질의 수화반응을 이용해 0.5~1일 동안 양생시켜 제5혼합물을 제조하는 단계이다. 상기 산화칼슘(CaO)은 일반적으로 탄산칼슘(CaCO3)의 분해에 의해 생성되며 물에 용해될 경우 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생성되고 용액은 염기성을 띤다. 본 발명에서 산화칼슘의 함량은 80% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 5차 양생단계에서는 상기의 혼합물이 혼합에 의해 수화반응, 포졸란 반응, 흡수발열 반응을 거치며 안정화되는 단계이다.In the fifth curing step, a hydration reaction of the curable material is further performed by mixing calcium oxide with 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the fourth mixture as a curable material for increasing the binding force between particles of the fourth mixture and increasing the uniaxial compressive strength. By curing for 0.5 to 1 days to prepare a fifth mixture. The calcium oxide (CaO) is generally produced by decomposition of calcium carbonate (CaCO 3 ), and when dissolved in water, calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) is produced and the solution is basic. In the present invention, the calcium oxide content is preferably 80% or more. In the fifth curing step, the mixture is stabilized through hydration reaction, pozzolanic reaction, and exothermic reaction by mixing.
6차 혼합단계는 양생단계를 거친 제5혼합물에 폐토사 혹은 레드머드를 1:0.001~0.5의 중량비로 혼합하여 목적하는 인공토양인 제6혼합물을 제조하는 단계이다. 폐토사는 건설폐재류를 재활용한 토사류에 해당되어 그 자체로 재활용 성토재의 원료가 될 수 있지만, 강알카리성으로 인해 적절한 중화를 거치지 않으면 재활용 인공 토양으로 활용되었을 때 알칼리성 용출수가 발생될 수 있다. 레드머드 역시 알루미나 제조 공정상 NaOH와 함께 부생되므로 특성상 강알카리성을 띄고 있어 알칼리성 용출수가 발생할 수 있다. 이러한 폐토사나 레드머드의 경우 위와 같이 강알칼리성 폐기물이라는 점 등으로 인해 재활용이 거의 되지 못하고 친환경적 처리가 곤란하여 이를 재활용하는 측면에서 인공토양 소재로 적용하는 것은 환경상으로나 경제적으로 매우 유익하다. 따라서 이 단계에서 폐토사 혹은 레드머드를 산성물질인 아황산 펄프폐액와 혼합하되 폐토사 혹은 레드머드 100 중량부 대비 20~2000 중량부로 혼합하여 수소이온농도(pH)가 7~8 범위로 조절되도록 한다. 상기 아황산 펄프폐액은 제지 펄프의 제조 과정에서 아황산 또는 중아황산 이온에 의한 목재 구조의 리그닌 구조 파괴와 용출 과정에서 발생되는 흑갈색 점성 액체로서 펄프 1 톤당 약 7톤 정도 폐액으로 배출된다. 폐액의 주요 구성 성분은 아황산 또는 중아황산의 Ca, Mg, Na, NH4 +염, lignosulfonic acid 염, 잔류된 펄프 등이다. 펄프 폐액은 아황산 이온의 영향으로 pH 1 ~ 4 범위로서 강산성을 띈다. 본 발명에서 아황산 펄프 폐액이 이용된 것은 1차적으로 강알카리성 상태의 폐토사 또는 혼합물의 중화에 목적이 있으며 또한 포함되어 다량의 lignosulfonic acid 염의 구조에 기인된 중금속 원소의 킬레이트 화합물 형성 능력, 분산성에 의한 슬러지 구성 성분의 분산성 향상과 수분 재흡착 방지 효과에 있다.The sixth mixing step is to prepare a sixth mixture, which is a desired artificial soil, by mixing waste soil or red mud in a weight ratio of 1: 0.001 to 0.5 to the fifth mixture after the curing step. Waste soils are soils recycled from construction wastes, and can be used as raw materials for recycled soils. However, due to strong alkalinity, alkaline effluent can be generated when used as recycled artificial soil without proper neutralization. Red mud is also a by-product with NaOH in the alumina manufacturing process, and thus has strong alkalinity, which may cause alkaline elution water. In the case of such waste soil or red mud, it is hardly recycled due to the strong alkaline waste as described above, and it is difficult to be environmentally friendly, so applying it as an artificial soil material in terms of recycling it is very environmentally and economically beneficial. Therefore, in this step, the waste soil or red mud is mixed with an acidous sulfurous acid pulp waste solution, but 20 to 2000 parts by weight based on 100 parts by weight of waste soil or red mud to adjust the hydrogen ion concentration (pH) in the range 7 to 8. The sulfurous acid pulp liquor is a dark brown viscous liquid generated during lignin structure destruction and elution of wood structures by sulfurous acid or bisulfite ions in the manufacturing process of paper pulp and is discharged as waste liquid about 7 tons per ton pulp. The main components of the waste liquor are the Ca, Mg, Na, NH 4 + salts, lignosulfonic acid salts and residual pulp of sulfurous or bisulfite. The pulp waste liquor has a strong acidity in the pH range of 1 to 4 under the influence of sulfite ions. The use of the sulfurous acid pulp waste solution in the present invention is primarily aimed at neutralizing the waste soil or mixture in a strong alkaline state, and also includes the ability to form chelate compounds of heavy metal elements due to the structure of a large amount of lignosulfonic acid salts, and sludge due to dispersibility. It is effective in improving dispersibility of components and preventing re-adsorption of moisture.
따라서 본 발명에서는 상기 폐토사를 pH 1 ~ 4 범위의 아황산 펄프 폐액과 혼합하여 중화 처리를 하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable that the waste soil is mixed with the sulfurous acid pulp waste solution in the pH range of 1 to 4 to neutralize.
이러한 본 발명에 따른 인공토양의 제조방법은 기존의 슬러지와 석탄재 등의 폐자원을 재활용하면서 특정의 포졸란 물질과 경화제 조성을 적절하게 구성함으로서 고화시켜서 최적화함으로써 천연 토양에 못지 않은 친환경적인 인공토양을 경제적이고도 간단하게 제조할 수 있는 것이다.The manufacturing method of artificial soil according to the present invention is economical and eco-friendly artificial soil not only natural soil by optimizing by solidifying by appropriately configuring specific pozzolanic material and hardener composition while recycling the existing waste resources such as sludge and coal ash. It can be manufactured simply.
본 발명에 따라 제조된 인공토양은 a) 호소 및 하천준설 슬러지 중 선택된하나 이상의 슬러지와 정수 슬러지가 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합된 제1혼합물 : 폴리실리콘 슬러지 : 바텀애쉬가 1:(0.5~1.5):(2~4) 의 중량비로 혼합된 제3혼합물 100 중량부, b) 제지슬러지 소각재 10~40 중량부, c) 산화칼슘이 상기 a)와 b)의 합 100중량부에 대해 10~40 중량부가 혼합된, 상기 a)+b)+c)의 혼합물과 폐토사 혹은 레드머드가 1:0.001~0.5의 중량비로 혼합되고 아황산 펄프 폐액이 상기 폐토사 혹은 레드머드 100 중량부 대비 20~2000 중량부로 혼합된 것으로 구성된다.Artificial soil prepared according to the present invention is a) one or more sludge selected from the appeal and dredging sludge and purified water sludge mixed in a weight ratio of 1: 0.5 ~ 1.5: polysilicon sludge: bottom ash 1: (0.5 1.5): 100 parts by weight of the third mixture mixed at a weight ratio of (2 to 4), b) 10 to 40 parts by weight of paper sludge incineration ash, c) calcium oxide to 100 parts by weight of the sum of a) and b). 10 to 40 parts by weight of the mixture of a) + b) + c) and waste earth or red mud is mixed in a weight ratio of 1: 0.001 to 0.5 and the sulfurous acid pulp waste is 20 to 100 parts by weight of the waste soil or red mud And 2000 parts by weight of the mixture.
이러한 본 발명에 따른 인공토양은 수분을 제외한 유기물 함량이 30~50 중량%로 제조될 수 있다.Artificial soil according to the present invention may be prepared in an organic content of 30 to 50% by weight, except for moisture.
상기 단계를 거쳐 제조된 인공 토양은 물리적 특성이 일반 흙과 유사하여 토사가 부족한 건설 현장이나 공유수면 매립, 도로 및 제방 축조, 연약 지반 개량, 항만부지 매립용, 산업단지 부지 매립용, 저지대 매립재, 해저지질 개선용, 인공 갯벌 조성용, 폐광산 복구재, 폐염전 매립용, 해안습지 조성용, 습지 표토재, 일반 토목 공사의 되메우기 및 채움재, 위생 매립자의 중간, 일일, 수시 복토재 혹은 녹생토 원료, 토양 개량제 등으로 재활용될 수 있다.The artificial soil manufactured through the above steps has similar physical properties to general soils, so that the construction site or common water reclaimed land, road and embankment construction, soft ground improvement, harbor site reclamation, industrial site reclamation, low land reclaimed material lacking soil soil To improve seabed geology, to construct artificial tidal flats, to recover waste mines, to reclaim wastewater, to construct coastal wetlands, to cover wetlands, to fill up and fill up general civil engineering works, as a medium, daily, occasional cover or green soil material of sanitary landfills, and soil improvers. And the like can be recycled.
특히, 이렇게 본 발명에 따라 제조된 인공토양은 도로기층용, 도로보조기층용, 콘크리트 및 콘크리트 제품용, 아스팔트 콘크리트용, 동상방지층 및 차단층용, 하수관거용 잔골재, 노상 및 노체용, 되메우기 및 뒷채움용, 복토용, 성토용 등 토건분야에서 순환 골재 품질 기준을 만족하는 인공 토양으로 활용할 수 있는 것이다.In particular, the artificial soil thus produced in accordance with the present invention is for road foundation, road auxiliary layer, concrete and concrete products, asphalt concrete, frostbite prevention layer and barrier layer, sewage pipes aggregate, roadbed and roadbed, backfill and backfill, It can be used as an artificial soil that satisfies the circulating aggregate quality standards in the civil engineering field such as cover and fill.
이하 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의거 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to Examples.
실시예 1 ~ 6Examples 1-6
다음 표 1의 조성으로 인공토양을 제조하되 호소 및 하천준설 슬러지와 정수 슬러지를 1:1로 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고, 별도로 폴리실리콘 슬러지를 1차 혼합물 대비 1:1로 준비하고 상기 제1혼합물, 제2화합물, 바텀애쉬를 각각 1:1:3 비율로 혼합하여 제3혼합물을 제조한다. 제3혼합물에 포졸란성 물질인 제지슬러지 소각재를 혼합하여 제4혼합물을 제조한다. 제4혼합물에 경화성 물질로 산화칼슘을 비율대로 혼합하여 양생시켜 제5혼합물을 제조한다. 양생단계를 거친 제5혼합물과 폐토사 혹은 레드머드를 혼합하여 제6혼합물을 제조하며 최종 인공 토양 조성물을 제조한다. Next, the artificial soil is prepared by the composition of Table 1, but the first mixture is prepared by mixing the sludge and the river dredging sludge with the purified sludge in a 1: 1 ratio, and separately preparing the polysilicon sludge at a ratio of 1: 1 compared to the primary mixture. The first mixture, the second compound, and the bottom ash are mixed in a ratio of 1: 1: 3, respectively, to prepare a third mixture. A fourth mixture is prepared by mixing the paper sludge incineration material, which is a pozzolanic substance, with the third mixture. The fourth mixture is cured by mixing calcium oxide in a proportion with a curable material in proportion to prepare a fifth mixture. A fifth mixture is prepared by mixing the fifth mixture and the waste soil or red mud after the curing step to prepare a final artificial soil composition.
다음 표 1에서 단위는 중량이다. In Table 1, the unit is weight.
비교예 1 ~ 6Comparative Examples 1 to 6
상기 실시예와 동일한 비율로 하되 다음 표 2의 조성으로 인공 토양 조성물을 제조하였으며 조성에 따라 일부 성분을 제외하거나 상기 최적 범위를 벗어난 조건으로 비교 대상의 인공토양을 제조하였다.The artificial soil composition was prepared in the same ratio as in the above example, but the composition of Table 2 below, except for some components according to the composition or manufactured artificial soil for comparison under conditions outside the optimum range.
실험예Experimental Example
상기 표 1의 조성으로 인공토양을 제조한 실시예 1~6의 인공토양에 대해 물성시험을 실시하였다. 그 결과는 각각 다음 표 3 내지 표 5에 나타내었다. A physical property test was performed on the artificial soils of Examples 1 to 6, which prepared artificial soils according to the composition of Table 1. The results are shown in Tables 3 to 5, respectively.
표 3에서 기준치로 제시된 값은 국토해양부 순환골재 품질기준 및 폐기물 관리법, 토목공사 표준일반시방서의 값을 참조하였다. 미국의 경우 복토재에 대하여 RCRA (Resource Conversation & Recovery Act) Subtitle D에서 규정된 값이 있으며 국내의 경우 복토재와 성토재는 거의 동등하게 규정되었으므로 이를 준용하였다(Interstate Technology & Regulating Council, Technical and Regulating Guidance for Design, Installation, and Monitoring of Alternative Final Landfill Cover ALT-2, Washington, D.C., 2003). 일본의 경우 최근 국토교통성 도시국 도시안전과에서 제시한 택지조성용 성토재의 물성값이 준용되었다(迅速な復復興に資する再生資材の宅地造成盛土への活用に向けた基本的考え方, http://www.mlit.go.jp/report/press/toshi01_hh_000002.html). In Table 3, the reference values are referred to the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs Quality Standards, Waste Management Act, and Standards of Civil Engineering Standards. In the U.S., there is a value specified in the RCRA (Resource Conversation & Recovery Act) Subtitle D for cover materials. , Installation, and Monitoring of Alternative Final Landfill Cover ALT-2, Washington, DC, 2003). In Japan, the property values of landfill materials proposed by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Urban Safety Division, have recently been applied. (Http: // www. mlit.go.jp/report/press/toshi01_hh_000002.html).
표 3에서 제시된 물성치의 시험 방법은 KS 규격에 해당되는 것과 ASTM 규격, 미국 SSA (Soil Science Society of America) 규격, 일본 JGS(일본지반공학회) 및 JIS 규격을 각각 표기하였다. 표 4에서 PQL(practical quantitation limit)의 경우 미국 EPA 먹는 물 기준으로 이는 규제치는 아니지만 지하수에서 가장 낮은 농도로 정의되는 값이며 성토재, 복토재의 경우 특성상 지하수 오염을 유발할 수 있으므로 제시된 값을 참조하였다(Protocol for Conducting Environmental Compliance Audits of Facilities Regulated under Subtitle D of RCRA, http://www.epa.gov/compliance/resources/ policies/ incentives/auditing/apcol-rcrad.pdf). 또한 일본 토양오염대책법에 따른 제2종 용출량 기준이 본 발명 인공 토양 조성물의 환경 위해서 판별을 위해서 준용되었다(土壤汚染策法施行規則 http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H14/H14F18001000029.html). 표 5에서 제시된 CB TEC(Consensus Based Threshold Effect Concentration)는 Burton 이 발표한 논문에서 인용된 것으로 전세계 퇴적물의 품질 기준에서 문턱 효과 농도에 대하여 전문가들의 합의된 수치이다. 이는 성토재 또는 복토재로 본 발명의 인공 토양 조성물이 활용될 때 토양 오염을 고려할 수 있는 기준 값으로 준용하였다(G.A. Burton, Jr., Sediment Quality Criteria in use Around the World, Limnology, 3, 65-75 (2002))
Test methods for the physical properties shown in Table 3 correspond to KS standards, ASTM standards, US SSA (Soil Science Society of America) standards, Japan JGS (Japan Geotechnical Society) and JIS standards respectively. In Table 4, PQL (practical quantitation limit) is based on U.S. EPA drinking water, which is not regulated but is defined as the lowest concentration in groundwater, and in the case of landfill and cover soil, groundwater contamination may occur due to its characteristics. for Conducting Environmental Compliance Audits of Facilities Regulated under Subtitle D of RCRA, http://www.epa.gov/compliance/resources/ policies / incentives / auditing / apcol-rcrad.pdf). In addition, the second type of elution standard according to the Japan Soil Pollution Control Act was applied mutatis mutandis for the environmental hazard determination of the artificial soil composition of the present invention (土壤 汚染 策 法 施行 規則 http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H14 /H14F18001000029.html). The Consensus Based Threshold Effect Concentration (CB TEC) presented in Table 5 is cited in a paper published by Burton and is the agreed value of experts for threshold effect concentrations in the quality criteria for sediments worldwide. This is applied mutatis mutandis as a reference value that can consider soil contamination when the artificial soil composition of the present invention as a fill material or cover material (GA Burton, Jr., Sediment Quality Criteria in use Around the World, Limnology, 3, 65-75 ( 2002))
(국토해양부 순환골재 품질 기준(2009.8), 폐기물 관리법, 토목공사 표준일반시방서)Lower than 100 cm from the top of the stack
(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Quality Standard of Recycled Aggregate (2009.8), Waste Management Act, Standard Specification for Civil Engineering)
국토교통성Japan
Ministry of Land, Infrastructure and Transport
RCRA Subtitle D
(40 CFR § 258)
및 US ECOS(Environmental Council of the States)
ITRCUS EPA (Resource Conservation & Recovery Act)
RCRA Subtitle D
(40 CFR § 258)
And the US Environmental Council of the States (ECOS)
ITRC
ASTM D 1557KS F 2312,
ASTM D 1557
ASTM D 4318KS F 2303,
ASTM D 4318
ASTM D 1140KS F 2301, 2309
ASTM D 1140
Permeability coefficient (cm / sec)
(45 cm 성토시)<10 -6
(At 45cm fill)
(15 cm 성토시)<10 -5 cm / s
(At 15cm fill)
ASTM D 5084KS F 2322,
ASTM D 5084
ASTM D 4972KS F 2103,
ASTM D 4972
ASTM D 2216KS F 2312,
ASTM D 2216
(유기이물질)Foreign substance content (%)
(Organic foreign matter)
(ppm, 양생 후 조성물 표면)Ammonia Generation
(ppm, composition surface after curing)
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(300 ppm)NIOSH
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(300 ppm)
(ppm, 양생 후 조성물 표면)H 2 S generation
(ppm, composition surface after curing)
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(100 ppm)NIOSH
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(100 ppm)
PQL
(practical quantitation limit), mg/LUS EPA
PQL
(practical quantitation limit), mg / L
토양오염대책법시행규칙 제24조 및 동규칙별표4
(mg/L)Japan
Enforcement Rule of the Soil Pollution Control Act Article 24 and Schedule 4
(mg / L)
(폐기물공정시험기준 : 2011)Test Methods
(Waste process test standard: 2011)
(Consensus Based Threshold Effect Concentration)CB TEC
(Consensus Based Threshold Effect Concentration)
비교 실험예Comparative Experimental Example
상기 표 2의 조성으로 인공토양을 제조한 비교예 1~6의 인공토양에 대해 물성시험을 실시하였다. 실험은 국토해양부에서 제정한 순환골재 품질기준과 폐기물관리법에서 규정한 지정폐기물 함유 유해물질 용출기준, 토양환경보전법 시행규칙에 따라 시행하였으며, 그 결과는 각각 다음 표 6 내지 표 8에 나타내었다.
A physical property test was performed on the artificial soils of Comparative Examples 1 to 6, which prepared artificial soils with the composition of Table 2. The experiments were conducted in accordance with the circulating aggregate quality standards established by the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, the effluent standards for designated hazardous substances containing wastes, and the Enforcement Rules of the Soil Environment Conservation Act. The results are shown in the following Tables 6 to 8.
(국토해양부 순환골재 품질 기준(2009.8), 폐기물 관리법, 토목공사 표준일반시방서)Lower than 100 cm from the top of the stack
(Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, Quality Standard of Recycled Aggregate (2009.8), Waste Management Act, Standard Specification for Civil Engineering)
국토교통성Japan
Ministry of Land, Infrastructure and Transport
RCRA Subtitle D
(40 CFR § 258)
및 US ECOS(Environmental Council of the States)
ITRCUS EPA (Resource Conservation & Recovery Act)
RCRA Subtitle D
(40 CFR § 258)
And the US Environmental Council of the States (ECOS)
ITRC
ASTM D 1557KS F 2312,
ASTM D 1557
ASTM D 4318KS F 2303,
ASTM D 4318
ASTM D 1140KS F 2301, 2309
ASTM D 1140
Permeability coefficient (cm / sec)
(45 cm 성토시)<10 -6
(At 45cm fill)
(15 cm 성토시)<10 -5 cm / s
(At 15cm fill)
ASTM D 5084KS F 2322,
ASTM D 5084
ASTM D 4972KS F 2103,
ASTM D 4972
ASTM D 2216KS F 2312,
ASTM D 2216
(유기이물질)Foreign substance content (%)
(Organic foreign matter)
(ppm, 양생 후 조성물 표면)Ammonia Generation
(ppm, composition surface after curing)
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(300 ppm)NIOSH
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(300 ppm)
(ppm, 양생 후 조성물 표면)H 2 S generation
(ppm, composition surface after curing)
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(100 ppm)NIOSH
Immediately Dangerous To Life or Health Concentration
(100 ppm)
PQL
(practical quantitation limit), mg/LUS EPA
PQL
(practical quantitation limit), mg / L
토양오염대책법시행규칙 제24조 및 동규칙별표4
(mg/L)Japan
Enforcement Rule of the Soil Pollution Control Act Article 24 and Schedule 4
(mg / L)
(폐기물공정시험기준 : 2011)Test Methods
(Waste process test standard: 2011)
(Consensus Based Threshold Effect Concentration)CB TEC
(Consensus Based Threshold Effect Concentration)
상기 표 3 내지 표 8의 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 인공토양의 경우 순환 골재의 품질 기준(표 3), 중금속용출시험(표 4), 토양오염우려기준 시험(표 5) 결과 모두 기준치 이내임을 알 수 있고, 미국 EPA의 음용수 및 일본 국토교통성의 토양오염 기준치를 통과하였다. 또한 비교예의 실험결과(표 6 내지 표 8)에 비해 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.Looking at the results of Tables 3 to 8, in the case of artificial soil manufactured according to the embodiment of the present invention, the quality standards of circulating aggregate (Table 3), heavy metal dissolution test (Table 4), soil pollution concern standards test (Table 5 ) The results were all within the standard values and passed the US EPA's drinking water and Japan's soil pollution standards. In addition, it can be seen that the excellent properties compared to the experimental results (Table 6 to Table 8) of the comparative example.
따라서 상기 본 발명의 방법에 따라 제조된 폐자원의 고화에 의한 인공토양은 매립시설의 성토용으로 바람직하게 활용될 수 있으며, 그 외에도 자연상태의 양질의 토사와 혼용하여 매립시설 내 제한된 지역의 토지개량제로 활용할 수 있는 것으로 확인되었다.Therefore, the artificial soil by solidification of the waste resources produced according to the method of the present invention can be preferably used for the filling of the landfill facility, in addition to the land of the limited area in the landfill facility mixed with high-quality soil in the natural state It was confirmed that it can be used as an improvement agent.
Claims (6)
상기 제1 혼합물과 폴리실리콘 슬러지를 1:0.5~1.5의 중량비로 혼합하여 제2혼합물을 제조하는 2차 혼합단계;
상기 제2혼합물에 바텀애쉬를 혼합하되 상기 제1혼합물 : 폴리실리콘 슬러지 : 바텀애쉬가 1:(0.5~1.5):(2~4) 의 중량비가 되도록 혼합하여 제3혼합물을 제조하는 3차 혼합단계;
제3혼합물에 제지슬러지 소각재를 혼합하되 제3혼합물 100 중량부에 대해 제지슬러지 소각재를 10~40 중량부로 더 혼합하여 제4혼합물을 제조하는 4차 혼합단계;
제4혼합물에 산화칼슘을 제4혼합물 100 중량부 대비 10~40 중량부로 더 혼합하고 0.5~1일 동안 양생시켜 제5혼합물을 제조하는 5차 양생단계; 및
상기 제5혼합물과 폐토사 혹은 레드머드를 1:0.001~0.5의 중량비로 혼합하여 인공토양인 제6혼합물을 얻는 6차 혼합단계; 그리고
아황산 펄프 폐액을 혼합하되 폐토사 혹은 레드머드 100 중량부 대비 20~2000 중량부로 혼합하는 단계
를 포함하는 폐자원의 고화에 의한 인공토양의 제조방법.
A first mixing step of preparing a first mixture by mixing at least one sludge selected from the lake and the dredging sludge and the purified sludge in a weight ratio of 1: 0.5 to 1.5;
A second mixing step of preparing a second mixture by mixing the first mixture and polysilicon sludge in a weight ratio of 1: 0.5 to 1.5;
The bottom ash is mixed with the second mixture, but the third mixture is prepared by mixing the first mixture: polysilicon sludge: bottom ash in a weight ratio of 1: (0.5 to 1.5): (2 to 4). step;
Mixing the paper sludge incinerator with the third mixture, but further mixing the paper sludge incinerator with 10 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the third mixture to prepare a fourth mixture;
A fifth curing step of preparing a fifth mixture by further mixing 10 to 40 parts by weight of calcium oxide to 100 parts by weight of the fourth mixture and curing for 0.5 to 1 day; And
A sixth mixing step of mixing the fifth mixture with waste soil or red mud at a weight ratio of 1: 0.001 to 0.5 to obtain a sixth mixture as an artificial soil; And
Mixing the sulfurous acid pulp waste solution but 20 to 2000 parts by weight compared to 100 parts by weight of waste soil or red mud
Method of manufacturing artificial soil by solidification of waste resources comprising a.
The method of claim 1, wherein in the fourth mixing step, the fourth mixture begins to generate heat by the hydration reaction and the solidification, so that the water content decreases due to vapor evaporation, and the moisture content when the temperature of the solidified by the exotherm reaches 25 ° C. A method for producing artificial soil, characterized in that less than 25%.
The method of claim 1, wherein the mixing of the fifth mixture and the waste soil or red mud mixture in the sixth mixing step is carried out in the pH range of 7 to 8.
The method of claim 1, wherein the sulfurous acid pulp waste solution is characterized in that the pH range of 1-4.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021156767A1 (en) * | 2020-02-03 | 2021-08-12 | Khalifa University of Science and Technology | Artificial soil compositions and related methods |
| KR102492810B1 (en) | 2022-04-01 | 2023-01-26 | 추연문 | Construction methods and production facilities of safe eco-friendly construction materials(filler material and ground improvement material) using low carbon green cement |
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- 2013-01-25 KR KR20130008511A patent/KR101285369B1/en active IP Right Grant
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