KR101348456B1

KR101348456B1 - 하수슬러지용 기능성 고화재

Info

Publication number: KR101348456B1
Application number: KR1020130051414A
Authority: KR
Inventors: 이상래; 강석화; 구자술; 유승엽; 이근재; 문남구; 손태환
Original assignee: 동양시멘트 주식회사
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-01-08
Also published as: KR20130073025A

Abstract

본 발명은 포틀랜드 시멘트, 생석회, 포졸란 물질 및 탈취제를 포함하는 하수슬러지용 기능성 고화재에 관한 것으로, 상기 하수슬러지용 기능성 고화재는 하수슬러지의 수분을 신속하게 제거하여 복토재(인공 토양)용으로 재활용 할 수 있도록 고화하며, 고화 및 복토용으로 사용 시 악취 유발물질이 쉽게 탈리되지 않도록 장기적인 안정성을 지니게 하며, 또한 고화물의 중금속 용출을 억제할 수 있기 때문에 하수슬러지 등을 양질의 매립용 복토재로 재활용하는 데에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

Description

하수슬러지용 기능성 고화재{Solidifying agent for sewage sludge}

본 발명은 하수슬러지용 기능성 고화재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하수슬러지의 수분을 신속하게 제거하여 복토재(인공 토양)용으로 재활용 할 수 있도록 고화하며, 고화 및 복토용으로 사용 시 악취 유발물질이 쉽게 탈리되지 않도록 장기적인 안정성을 지니게 하며, 또한 고화물의 중금속 용출을 억제할 수 있는 하수슬러지 기능성 고화재에 관한 것이다.

국내 하수슬러지는 국민들의 생활수준 및 제반여건의 향상으로 그 발생량이 2007년도 7,631 톤/일에서 2011년도에는 10,259 톤/일로 급속하게 늘어나고 있는 추세이다. 따라서 정부에서는 이의 심각성을 인지하고 하수슬러지 처리를 위해 각 시·도별 처리시설을 설치하여 처리계획을 수립하고 있다.

그러나 하수슬러지 처리계획 방법 중 하나인 해양배출(2010년 전체 하수슬러지의 68.5%)의 경우 런던협약에 의해 2012년부터 전면금지가 예정되어 있고, 소각과 매립의 경우는 환경부에서 다이옥신 등의 환경오염물질 발생에 대한 우려와 온실가스 발생억제 및 재활용촉진을 위해 꺼려하고 있다. 또한 하수슬러지의 재활용에 있어, 농림부에서는 슬러지에 포함된 유해물질이 농작물을 통해 인체에까지 해를 미칠 수 있다는 점을 들어 퇴비화에 반대하고 있다. 따라서 하수슬러지 처리 방법 중 복토재로의 재활용에 대한 기대가 커지고 있으나 이 또한 여러 가지 문제에 봉착해 있다.

하수슬러지의 구성성분은 대부분 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ 등과 같은 무기물질로 구성되어 있어 복토재로의 활용 가능하나, 일반적으로 스펀지형 구조를 이루고 있어 모세관력에 의한 수분함유로 탈수가 매우 어려워 복토재로의 활용에 대한 걸림돌이 되고 있고, 하수슬러지 내부에 함유된 수분과 유기물에 의한 병원균, 파리, 모기의 서식처를 제공함으로써 공중보건상 문제점이 유발될 가능성이 크고, 보다 큰 문제점은 침출수에 의한 지하수 오염과 악취 등의 2차 오염물질을 발생시킨다는 것이다.

상기와 같은 여러 가지 문제점을 해결하기 위해서는 함수량을 떨어뜨리고 자체 발열을 통한 살균이 가능한 고화재의 개발이 필수 불가결한 상황이다.

한편, 현재 사용되고 있는 고화재는 대부분 흡수 및 발열을 유도하는 CaO 계통의 알칼리성 재료 또는 FeSO₄ 계통의 산성 재료를 사용하고 있어 최근 들어 하수슬러지 처리에서 가장 문제 시 되고 있는 악취 저감 부분에는 취약한 실정이다.

함수율이 약 80% 정도인 하수슬러지의 악취를 분석해 보면, 50여종의 물질이 검출되는데, 이 중에서 비교적 농도가 높고, 최소 감지값이 낮은 물질을 대상으로 표 1에 나타내었다. 하기 표 1과 같이 황화합물과 알데하이드화합물, 질소화합물이 복합적으로 발생되고 있으며, 후각적으로는 이들의 복합취에 의한 냄새로 판단된다.

표 1에는 실제 발생되는 물질을 대상으로 악취 성분별 최소 감지값에 의한 기여율이 표현되어 있다. 이러한 기여율은 주 제거 대상물질을 선정하는 방법으로 단일물질에 의한 악취가 아닐 경우 탈취제 내부의 비율을 결정하는 주요한 자료가 된다. 산성 계통의 물질, 염기성 계통의 물질에 의한 혼합취가 주요 제거 대상이다.

No.	물질 명	농도 (ppm)	최소감지값 (ppm)	이론적 희석배수	악취기여율 (%)
1	황화수소	0.26	0.00041	634	0.5
2	메틸머캅탄	4.81	0.00007	68,714	51.1
3	디메틸 설파이드	3.09	0.003	1,030	0.8
4	디메틸 디설파이드	0.62	0.0022	282	0.2
5	아세트알데히드	0.51	0.0015	340	0.3
6	아크롤레인	0.32	0.0085	38	0.03
7	프로피온알데히드	0.16	0.001	160	0.1
8	벤즈알데히드	0.02	0.028	1	-
9	트리메틸아민	2	0.000032	62,500	46.5
10	암모니아	98	0.15	653	0.5

상기 표 1에 개시된 바와 같이 메틸머캅탄과 트리메틸아민이 주요악취 물질로 판단되지만, 작업장에서 작업환경을 고려하고, 악취 물질의 특성을 고려하면 산성 물질에서는 황화수소, 염기성물질에 대해서는 암모니아를 메틸머캅탄과 트리메틸아민의 발생량과 동일한 양으로 취급하는 것이 바람직할 것이다. 황화수소와 암모니아는 자체 휘발성이 크고, 수분 존재 하에서 온도, pH 등의 조건에 따라 발생량이 크게 달라지며, 무엇보다 후각적으로 심한 자극을 느낄 수 있는 물질이므로 악취 개선 여부를 판단하기 위해서는 반드시 제거되어야 한다.

또한, 일반적으로 하·폐수슬러지의 경우 처리수의 수질특성 및 수처리 공정상의 투입약품에 의하여 일부 중금속 성분을 함유할 수 있으며, 이를 기존의 생석회와 시멘트를 위주로 한 고화제를 이용하여 고화 처리시 pH의 증가에 따라 일부 중금속 성분의 용출 증가가 우려된다. 일반적으로 Cr 및 Cu의 경우 pH 증가에 따라 용해도가 증가하는데 Cr의 경우 약 pH 9, Cu의 경우 약 pH 10.5를 기점으로 pH가 증가할 수 록 용출증가의 우려가 있다.

이에, 본 발명의 목적은 하수슬러지를 고형화 시키고 악취를 저감하며 중금속 용출을 억제하는 하수슬러지용 기능성 고화재를 제공하여 하수슬러지 등을 양질의 매립용 복토재로 재활용하여 환경오염을 줄이는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 포틀랜드 시멘트 5 ~ 30 중량%; 생석회 10 ~ 30 중량%; 포졸란 물질 50 ~ 80 중량%; 및 탈취제 0.5 ~ 10 중량%를 포함하며, 상기 탈취제는 하기 화학식 1로 표시되는 칼슘-포스페이트 화합물에 금속 복합체를 담지한 것을 특징으로 하는 하수슬러지용 기능성 고화재를 제공한다:

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, x는 0 또는 1일 수 있다.

상기 포틀랜드 시멘트는 하수슬러지 수분과 접촉하여 1차 수화반응을 진행시키는 역할을 수행하며, 1종에서 5종까지의 포틀랜드 시멘트를 적용 용도에 따라 달리하여 사용할 수 있다. 이때, 포틀랜드 시멘트의 함량이 30 중량%를 초과하게 되면 하수슬러지와의 수화반응에 의하여 혼합 후 과다 경화되어 고화재의 투수계수가 감소하며, 포틀랜드 시멘트 함량이 5 중량% 미만이면 수화생성물의 감소로 인하여 고화재가 소요의 압축강도를 만족시키지 못하거나 물과의 접촉 시 재용출의 문제가 야기될 수 있다.

상기 생석회는 하수슬러지 수분과 접촉하여 반응초기에 수화반응에 의해 발생되는 고열과 체적팽창에 의한 모세관 공극 확대에 의해 하수슬러지의 수분을 증발시키며, 자유수를 결정하고 수화함으로써 단 시간 내에 하수슬러지를 건조시키는 역할을 수행한다. 이때, 생석회의 함량이 30 중량%를 초과하게 되면 물과의 격렬한 반응으로 인하여 고온으로 인한 혼합설비에 지장을 초래하거나 pH 증가에 의한 암모니아 발생이 증가되고, 생석회 함량이 10 중량% 미만이면 수분증발에 필요한 열량의 감소와 수화 생성물 발생량 감소로 하수슬러지의 고형화에 문제를 야기할 수 있다.

상기 포졸란(Pozzolan) 물질은 포틀랜드 시멘트와 하수슬러지 수분 간의 1차 수화반응에 의해 생성된 수화물과 화학적인 반응을 통해 시멘트와 같은 수경성을 발휘하게 되어 포졸란 반응에 의한 장기적인 수화반응을 지속시키는 역할을 수행하며, 제지애시, 플라이애시, 소각재, 고로슬래그미분말, 석탄회미분말, 화산재, 왕겨재, 규조토, 실리카흄 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 이때, 포졸란 물질의 함량이 80 중량%를 초과하게 되면 자체 수경성을 갖고 있지 못하여 경화가 지연되거나 고화물이 소요의 압축강도를 만족시키지 못하며, 포졸란 물질이 50 중량% 미만이면 시멘트 및 생석회의 비율증가로 하수슬러지와의 혼합 시 과다 경화되어 고화물의 투수계수가 감소되는 문제를 야기될 수 있다.

상기 탈취제는 도 6에 도시된 바와 같이 하수슬러지에서 발생되는 냄새 성분 예를들어 아민/암모니아류, 황화합물 등과 무기 지지체(칼슘-포스페이트) 및 냄새제거 물질(금속 복합체) 간의 반응을 통해 물리적 또는 화학적 흡착이 이루어지며, 탈착이나 재분해 등의 2차적 문제를 발생시키지 않는 환경 친화적인 성분이며, 더불어 pH가 중성계인 탈취제의 첨가로 고화물의 pH를 10 ~ 11로 유지함과 동시에 중금속을 배위결합함으로써 고화물 외부로의 용출을 억제하는 역할을 수행한다. 상기 탈취제의 함량이 상기 범위를 벗어나면 포틀랜드 시멘트, 생석회 및 포졸란의 함량변화에 의해 고화성능의 저하를 초래할 수 있으며, 고화재의 원가 상승을 초래 할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 탈취제는 칼슘-포스페이트 화합물 100 중량부에 대하여 금속 복합체 0.1 내지 20 중량부를 담지하는 것이 바람직하며, 상기 칼슘-포스페이트 화합물은 비화학량론적 하이드록시아파타이트(Nonstoichiometric hydroxyapatite) 구조일 수 있다. 이때, 상기 금속 복합체는 20 중량부를 초과하여 담지되지 않으며, 만약 20 중량부를 초과하여 담지하더라도 소재에 적용시 물성변화를 초래하는 문제가 야기될 수 있다.

상기 금속 복합체는 구리(Cu) 화합물, 망간(Mn) 화합물, 은(Ag) 화합물, 아연(Zn) 화합물, 백금(Pt) 화합물 및 몰리브텐(Mo) 화합물로 이루어진 군에서 선택된 둘 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리 화합물 및 망간 화합물 간의 복합체일 수 있다.

상기 탈취제는 정제수에 칼슘염과 인산염을 첨가하여 반응시켜 화학식 1로 표시되는 칼슘-포스페이트 화합물을 제조하는 단계(제1단계); 정제수에 칼슘-포스페이트 및 금속 복합체를 첨가하여 칼슘-포스페이트에 금속 복합체를 담지시키는 단계(제2단계); 및 상기 반응물을 여과하고 건조하는 단계(제3단계)를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 제1단계의 칼슘-포스페이트 화합물 제조 공정은 정제수 100 중량부에 대하여 칼슘염, 예를들어 질산칼슘 5 내지 30 중량부와 인산염, 예를들어 인산수소이나트륨 2 내지 25 중량부를 첨가하여 100℃까지 올려 교반하는 단계; 반응온도를 50 내지 80℃로 낮춘 후 수산화나트륨을 첨가하여 교반하는 단계; 및 상온으로 냉각한 후 여과 및 건조하는 단계를 포함한다.

상기 제2단계의 금속 복합체 담지 공정은 정제수 100 중량부에 대하여 칼슘-포스페이트 10 내지 60 중량부 및 금속 복합체 0.1 내지 12 중량부를 첨가하여 칼슘-포스페이트에 금속 복합체를 담지시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 고화재의 고형화 원리는 다음과 같다.

(1) 포틀랜드 시멘트의 Ettringite의 생성에 의한 고화작용

포틀랜드 시멘트에 물을 가하면 시멘트 중의 구성화합물과 물과의 반응, 소위 수화반응(水和反應)이 시작되며, 물과 접촉 즉시 시멘트 광물 중 C₃A(알루미네이트)와 석고(CaSO₄·2H₂O)의 반응으로 다량의 에트린자이트(Ettringite; 3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)를 생성한다. 에트린자이트는 아래 식과 같이 다량의 물을 결합수로 흡수하여 침상으로 미세하게 성장됨으로써, 고화재의 함수비를 저하시키고 동시에 압밀 등의 효과가 나타나 토립자의 이동을 구속하여 고화를 촉진시킨다.

3CaO·Al₂O₃ + 3CaSO₄ + 32H₂O → 3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O

(C₃A + 3CS + 32H → C₃A·3CS·32H)

(2) 수산화칼슘[Ca(OH)₂]의 응집·고결 작용

포틀랜드 시멘트와 생석회는 수화반응으로 다량의 수산화칼슘을 생성한다. 시멘트와 생석회 중의 CaO 성분은 아래 식과 같이 물과 반응하여 결정 형태의 수산화칼슘을 생성한다. 이렇게 생성된 수화물인 수산화칼슘, 규산칼슘 등에서 용출되는 Ca² ⁺이온이 슬러지 입자를 응집·고결시켜 소성지수를 저하시킴으로써 슬러지를 사질화시킨다.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

(3) 칼슘실리케이트 수화물 생성에 의한 경화의 증진

포틀랜드 시멘트와 생석회는 수화반응으로 다량의 수산화칼슘을 생성한다. 시멘트 중의 실리케이트 상(C₃S, C₂S)은 물과 반응하여 겔 형태 또는 미세 결정 형태의 칼슘실리케이트 수화물(calcium silicate hydrate : C-S-H)을 생성한다. 칼슘실리케이트 형성반응은 다음과 같다.

2(3CaO·SiO₂) + 6H₂O → 3CaO·2SiO₂·3H₂O + 3Ca(OH)₂

(2C₃S + 6H → C₃S₂H₃ + 3CH)

2(2CaO·SiO₂) + 4H₂O → 3CaO·2SiO₂·3H₂O + Ca(OH)₂

(2C₃S + 4H → C₃S₂H₃ + CH)

이와 같이 칼슘실리케이트는 수화에 거의 비슷한 물의 양을 요구하지만, 생성되는 수화물은 C₂S보다 C₃S가 약 2배 이상 수화물을 생성한다. 시멘트 수화가 완전하게 끝나면 약 60 중량%의 칼슘실리케이트와 30 중량%의 수산화칼슘으로 구성되며, 수화가 진행됨에 따라 조직이 치밀하게 되므로 입자간의 접합이 증가하고 강도가 증가한다.

(4) 포졸란(pozzolan) 반응에 의한 강도의 증진

제지애시와 같은 포졸란 물질은 자체적으로 갖고 있는 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃) 물질이 수경성을 갖고 있지 못하나, 미세하게 분쇄되어 수분이 있을 때, 상온에서 시멘트 수화물인 수산화칼슘과 화학적으로 반응하여 시멘트와 같이 수경성을 발휘하는 포졸란 활성을 가진다. 이와 같은 포졸란 특성은 시멘트 및 생석회의 수화반응에 의해 생성되는 수산화칼슘과 상온에서 서서히 화합하여, 불용성의 안정된 규산칼슘을 생성하여, 장기적으로 고화물의 내부공극을 밀실하게 하여 압축강도를 증진시킨다.

본 발명에 따른 하수슬러지용 기능성 고화재는 하수슬러지의 수분을 신속하게 제거하여 복토재(인공 토양)용으로 재활용 할 수 있도록 고화하며, 고화 및 복토용으로 사용 시 악취 유발물질이 쉽게 탈리되지 않도록 장기적인 안정성을 지니게 하며, 또한 고화물의 중금속 용출을 억제할 수 있기 때문에 하수슬러지 등을 양질의 매립용 복토재로 재활용하는 데에 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고화재를 포함한 복토재 시료의 시간에 따른 pH 변화를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 고화재를 포함한 복토재 시료의 시간에 따른 온도 변화를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 고화재를 포함한 복토재 시료의 시간에 따른 함수율 변화를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 고화재를 포함한 복토재 시료의 중금속 용출시험에 사용된 ICP 분석장비를 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 고화재에 포함된 탈취제에 의한 하수슬러지 중에 포함된 중금속과의 결합 원리를 나타낸 모식도이고,
도 6은 본 발명에 따른 고화재에 포함된 탈취제에 의한 하수슬러지 중에 포함된 냄새 성분 제거 원리를 나타낸 모식도이다.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1> 탈취제 제조

1. 칼슘- 포스페이트 제조

정제수 4L에 대하여 Ca(NO₃)₂ 494g, Na₂HPO₄ 392g을 투입한 후 교반하였다. 반응 온도를 100℃까지 올린 후 3시간 동안 교반을 통해 반응 시켰다. 그후, 반응온도를 80℃로 낮춘 후 NaOH 40g을 첨가하여 12시간 동안 교반하였다. 그후 상온으로 온도가 떨어지면 여과하면서 물 1L로 세정을 한 후, 생성물을 건조시켜 칼슘-포스페이트를 제조하였다.

2. 칼슘- 포스페이트에 금속 복합체 담지

정제수 3L에 대하여 상기 제조한 칼슘-포스페이트 1.5kg, 질산구리 5g, 염화망간 20g을 투입한 후 완전히 용해시켰다. 이때, 반응온도 50℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응이 종결된 후 여과 및 건조 공정을 통해 흰색의 고체 분말을 얻었다.

< 실시예 2> 고화재 A 제조

초고속 전단 옴니 믹서를 이용하여 포틀랜드 시멘트 10.0 중량%, 생석회 20.0 중량% 및 제지애시 70.0 중량%를 혼합하여 고화재A를 제조하였다. 이때 사용한 초고속 전단 옴니 믹서는 일본산 CHIYODA OMH-30NA를 사용하였고, 실내온도 20℃에서 3분간 350 RPM으로 혼합하였다. 이때, 사용된 원재료에 대한 특성은 표 2와 같다.

구 분	제조사	제품명	분말도	밀도
시멘트	동양시멘트	포틀랜드 1종	3397㎠/g	3.15g/㎤
생석회	태영EMC	생석회 특급	200MESH 이상	2.65g/㎤
제지애시	대한제지	-	3850㎠/g	2.80g/㎤

< 실시예 3> 고화재 B 제조

초고속 전단 옴니 믹서를 이용하여 포틀랜드 시멘트 10.0 중량%, 생석회 18.0 중량%, 제지애시 70.0 중량% 및 앞서 준비된 탈취제 2.0 중량%를 혼합하여 고화재B를 제조하였다. 이때 사용한 믹서와 혼합방법, 원재료 특성은 실시예 2와 같다.

< 실시예 4> 복토재 제조

본 실시예에 사용된 하수슬러지는 다음과 같다. 대구지역 달서천, 서부, 북부, 신천, 현풍, 성서 6개소의 하수처리장과 성서공단 폐수처리장에서 발생하는 오·폐수를 고도처리 또는 협기/무산소/호기 조합법으로 처리한 후 고분자 응집제를 이용하여 정화수와 분리한 후 하수처리장 침사지의 슬러지를 원심탈수기를 이용하여 함수율 80%로 탈수한 슬러지를 사용하였다. 이와 같이 처리하여 얻어진 농축슬러지 1000g을 용기에 담아 상기 실시예 2 및 실시예 3에서 제조한 고화재 500g씩을 상기 농축슬러지가 담긴 용기에 각각 넣고 10분간 혼합한 후 24시간 동안 자연건조시켜 고화된 복토재(A, B)를 제조하였다.

< 실험예 1> pH 실험

대조군으로서 하수처리장에서 호기성 미생물에 의해 처리된 농축슬러지 자체와, 앞선 실시예에서 준비된 복토재 시료(A, B) 10g씩을 50mL 비커에 취하여 증류수 25 mL를 넣어 잘 교반하고 30분 이상 방치한 다음 이러한 현탁액을 시료 용액으로 하고 유리전극을 넣어 pH 값을 측정하였으며, 그 결과는 도 1과 같다.

< 실험예 2> 온도 실험

고화재의 슬러지 혼합시 발생하는 발열 특성을 검토하기 위하여, 앞선 실시예에서 준비된 복토재 시료(A, B)의 시간에 따른 온도 변화를 측정하였으며, 그 결과는 도 2와 같다.

< 실험예 3> 함수율 실험

고화재의 건조 특성을 검토하기 위하여, 앞선 실시예에서 준비된 복토재 시료(A, B)의 시간에 따른 함수율을 측정하였으며, 그 결과는 도 3과 같이 복토재 시료(A, B)는 각각 함수율이 크게 감소한 것을 확인할 수 있었다.

< 실험예 4> 중금속 용출 실험

폐기물 공정 시험법에서 정해진 방법에 따라 중금속 용출 분석을 수행하였다. 이때, 분석장비는 도 4에 도시된 ICP 분석장비(Liberty Series Ⅱ, 베리안)를 사용하였다.

중금속 용출 실험 결과, 표 3과 같이 탈취제를 적용하지 않은 복토재 시료 A의 경우에는 기존 하수슬러지에 비해서 Cu 함량이 더 높은 농도가 검출되어 고화재에 의해서 용출이 일어나는 것을 확인할 수 있는 반면, 탈취제가 적용된 복토재 시료 B의 경우에는 탈취제의 영향으로 인해 Cu 함량 및 전체적인 중금속 농도가 낮게 검출되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 탈취제에 의한 중금속 결합 원리는 도 5와 같으며, 하기 표 3에서 n.d는 검출되지 않음을 의미한다.

항목	분석 성분(mg/L)
항목	Cr⁶ ⁺	Cu	Cd	Pb	As	Hg	CN
하수슬러지(대조군)	n.d	3.324	n.d	0.06	n.d	n.d	n.d
복토재 시료 A	n.d	4.130	n.d	0.09	n.d	n.d	n.d
복토재 시료 B	n.d	2.524	n.d	0.05	n.d	n.d	n.d

< 실험예 5> 탈취 특성 분석

탈취 특성을 분석하기 위하여, 5L 테드라백(Tedler bag)에 하수슬러지와 앞선 실시예에서 준비한 복토재 시료(A, B) 100g을 넣고 30분간 상온 방치한 후 검지관, GC-PFPD로 탈취 특성을 분석하였다.

그 결과, 하기 표 4와 같이 복토재 시료 A는 하수슬러지 적용시 암모니아 및 트리메틸아민 성분이 대조군보다 더 많이 검출되는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 복토재 시료 A 자체 pH가 높아서 하수슬러지 중에 녹아있던 질소 화합물들이 외부로 방출되어서 나타나는 현상이다. 한편, 복토재 시료 B의 고화재도 자체 pH가 복토재 시료 A와 유사하지만 탈취제를 함유하므로, 탈취제에 의해 이러한 냄새 성분들이 제거된 것을 확인할 수 있다. 이때, 표 4의 TMA는 트리메틸아민을 의미한다.

	H₂S		CH₃SH		NH₃		TMA
	농도 (ppm)	제거율 (%)	농도 (ppm)	제거율 (%)	농도 (ppm)	제거율 (%)	농도 (ppm)	제거율 (%)
하수슬러지 (대조군)	0.26	-	4.81	-	54	-	2	-
복토재 시료 A	0.15	42.31	2.56	46.78	200	over	5	over
복토재 시료 B	0.05	80.77	0.78	83.78	17	68.52	0.5	75

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

포틀랜드 시멘트 5 ~ 30 중량%; 생석회 10 ~ 30 중량%; 포졸란 물질 50 ~ 80 중량%; 및 탈취제 0.5 ~ 10 중량%를 포함하며, 상기 탈취제는 정제수에 Ca(NO₃)₂, Na₂HPO₄ 및 NaOH를 혼합하여 제조한 칼슘-포스페이트 화합물 100 중량부에 대하여 구리(Cu) 화합물과 망간(Mn) 화합물로 이루어진 금속 복합체 0.1 내지 20 중량부를 담지한 것을 특징으로 하는 하수슬러지용 기능성 고화재.
청구항 1에 있어서, 상기 포졸란 물질은 제지애시, 플라이애시, 소각재, 고로슬래그미분말, 석탄회미분말, 화산재, 왕겨재, 규조토, 실리카흄 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 하수슬러지용 기능성 고화재.
청구항 1에 있어서, 상기 칼슘-포스페이트 화합물은 정제수 4L에 Ca(NO₃)₂ 494g, Na₂HPO₄ 392g을 투입하여 교반하는 단계;
상기 교반 온도를 100℃까지 올린 후, 3시간 동안 교반하는 단계;
상기 교반 온도를 80℃로 낮춘 후, NaOH 40g을 첨가하여 12시간 동안 교반하는 단계; 및
상기 교반 온도가 상온으로 떨어지면 여과, 세정 및 건조하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 하수슬러지용 기능성 고화재.
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