KR101708399B1 - Solidified soil and method for prepairing thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to solidified soil and a method for preparing the same. According to the present invention, the solidified soil is prepared by sewage sludge being solidified by a solidification agent obtained by sodium hydroxide being mixed as an alkaline activator with a mixture in which paper-making sludge incineration ash is mixed with ferronickel slag, which is rarely recycled. As a result, the sewage sludge can be dried without extra energy consumption and through an exothermic reaction occurring as an alkali activation reaction, the moisture content of the sewage sludge can be reduced, and elution of harmful heavy metals can be suppressed by hydroxide formation from harmful heavy metals and strong chemical sterilization relating to pathogenic microorganisms contained in the sewage sludge. The solidified soil preparation method according to the present invention includes: a step of mixing and kneading the solidification agent and the sewage sludge; and a step of obtaining a solidified material by solidifying the mixed dough. Ferronickel slag powder obtained in a ferronickel preparation process, paper-making sludge incineration ash powder obtained by paper-making sludge incineration, and sodium hydroxide powder are mixed in the solidification agent.

Description

고화토 및 그 제조 방법{SOLIDIFIED SOIL AND METHOD FOR PREPAIRING THEREOF}SOLIDIFIED SOIL AND METHOD FOR PREPARING THEREOF [0002]
본 발명은 고화토 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용이 거의 이루어지지 않고 있는 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회를 혼합한 혼합물에 알칼리활성화제로 수산화나트륨을 혼합하여 얻은 고화제로 하수 슬러지를 고화시켜 고화토를 제조함으로써 별도의 에너지 소요 없이 알칼리활성화 반응으로 이루어지는 발열반응에 의해 하수 슬러지를 건조시키고 하수 슬러지의 수분함량 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 하수 슬러지에 함유된 병원성 미생물의 화학적인 강력한 멸균과 유해 중금속의 수산화물 형성으로 유해 중금속의 용출을 억제할 수 있는 고화토 및 그 제조 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a solidifying agent obtained by mixing sodium hydroxide as an alkali activator with a mixture of a ferronickel slag and a paper sludge incinerator which are hardly recycled, It is possible to dry the sewage sludge by the exothermic reaction of the alkali activation reaction without any extra energy and to reduce the water content of the sewage sludge and to make the chemical strong of the pathogenic microorganisms contained in the sewage sludge Which is capable of inhibiting dissolution of harmful heavy metals due to sterilization and formation of hydroxides of harmful heavy metals, and a production method thereof.
함수율이 높은 슬러지 케익은 종래에 해양투기에 의해 처리되어 왔으나, 2012년 부터 해양 배출이 전면 금지되면서 이에 대한 처리 방법이 긴급한 현안 문제로 부각되었다. 더욱이 슬러지 케익은 환경부에서 2003년 7월부터 고함수율 및 대량의 유기물 함량 때문에 매립지에 직매립을 금지하고 있으며, 폐기물 자원화의 정책에 따라 하수 슬러지의 필요성으로 2007년에는 슬러지의 수분함량을 75% 이하로 하고 1일 500톤까지 매립이 가능하도록 규정이 바뀌었지만 이 역시 매립가스를 회수하여 재이용하는 시설에 한해서 허용되었고, 발생량이 많은 수도권에서는 매입량이 크게 부족한 실정이다. 따라서, 일부 수도권 매립지에서는 고화제와 혼합하여 고형화한 후 파쇄하여 복토재로 이용하는 방법으로 슬러지를 반입시키고 있는 실정이다.Sludge cake with high water content has been treated by ocean dumping in the past. However, since the marine dumping is prohibited in 2012, the disposal method has become an urgent problem. In addition, sludge cake has been banned from the landfill by the Ministry of Environment since July 2003 due to high moisture content and large amount of organic matter. In accordance with the policy of waste resource reclamation, the need for sewage sludge has increased the water content of sludge to 75% And the landfill to 500 tons per day has been changed. However, this is also allowed only for facilities that recycle and reclaim landfill gas. Therefore, in some metropolitan area landfills, sludge is brought in by mixing with a solidifying agent, solidifying it, crushing it, and using it as a cover material.
이러한 슬러지의 발생량은 2012년 1일 10008톤에 이르며, 이는 총인처리기준의 강화로 이들을 처리하기 위한 시설의 증가로 더욱 크게 증가하게 될 것으로 예상되고 있으나, 현재 건조, 소각, 퇴비화 등의 방법 이외에 마땅한 처리 대안이 없는 실정이다.The amount of sludge generated will reach 10008 tons on 1, 2012, which is expected to increase further due to the increase in facilities to treat them by strengthening the total phosphorus treatment standard. However, There is no alternative treatment.
따라서, 이들의 문제점을 해결하기 위해서는 유기성 폐기물로부터 매립가스(LFG) 생산 및 발전을 통한 에너지 회수를 목표로 하고 있는 폐기물자원화 매립지의 유기성분으로 활용하는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 슬러지의 매립지 반입이 가능하도록 고형화한 후 복토재로 이용하는 방법이 최선의 방안으로 판단된다.Therefore, in order to solve these problems, it is desirable to utilize organic wastes as an organic component of waste reclaimed landfill, which is intended to recover energy through the production and power generation of LFG from organic wastes. For this purpose, And it is judged that the best method is to use it as a soil material.
슬러지의 고형화를 위해서 일반 시멘트 혹은 고가의 고형화제를 사용하는 것은 비경제적이며 바람직하지 않다. 따라서, 대한민국 등록특허 제10-064846호(산업폐기물을 이용한 연약지반 및 슬러지 처리용 고화제조성물), 대한민국 공개특허 제10-2013-0033532호(하수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 인공토양 제조방법) 및 대한민국 등록특허 제10-1185428호(하수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 인공토양 제조방법) 등에 개시된 바와 같이 슬러지를 고형화하기 위한 재료로서 폐기물로 발생되고 있는 소각회, 석탄회, 고로슬래그 등을 이용한 다수의 제품이 출시되어 이용되고 있다. 이들은 대부분 시멘트 원료로 적합한 주로 CaO의 함량이 40% 이상인 고로 슬래그를 원료로 사용하고 있다. 고로 슬래그를 이용하여 고화제를 제조하는 과정은 고온의 소성과정을 거치기 때문에 다량의 에너지를 소비하면서 대기중에 온난화 주범인 CO2를 배출하는 문제점을 갖는다.It is uneconomical and undesirable to use general cement or expensive solidifying agents to solidify the sludge. Accordingly, Korean Patent Registration No. 10-064846 (solidifying agent composition for soft soil and sludge treatment using industrial waste), Korean Patent Publication No. 10-2013-0033532 (sewage sludge solidifying agent and method for producing artificial soil using the same) and As disclosed in Korean Patent No. 10-1185428 (Sewage sludge solidifying agent and method for producing artificial soil using the same), a large number of products using waste incineration ash, coal fly ash, blast furnace slag, etc. as a material for solidifying sludge Have been introduced and used. Most of them use blast furnace slag with a content of CaO of 40% or more, which is most suitable for cement raw materials. The process of producing solidifying agent using blast furnace slag has a problem of discharging CO 2, which is a main cause of warming in the atmosphere, while consuming a large amount of energy because it is subjected to a high-temperature firing process.
대한민국 등록특허 제10-064846호 : 산업폐기물을 이용한 연약지반 및 슬러지 처리용 고화제조성물Korean Patent No. 10-064846: Solidifying composition for treating soft ground and sludge using industrial waste 대한민국 공개특허 제10-2013-0033532호 : 하수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 인공토양 제조방법Korean Patent Publication No. 10-2013-0033532: Sewage sludge solidifying agent and method for producing artificial soil using the same 대한민국 등록특허 제10-1185428호 : 하수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 인공토양 제조방법Korean Patent No. 10-1185428: Sewage sludge solidifying agent and method for producing artificial soil using the same
본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 재활용이 거의 이루어지지 않고 있는 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회를 혼합한 혼합물에 알칼리활성화제로 수산화나트륨을 혼합하여 얻은 고화제로 하수 슬러지를 고화시켜 고화토를 제조함으로써 별도의 에너지 소요 없이 알칼리활성화 반응으로 이루어지는 발열반응에 의해 하수 슬러지를 건조시키고 하수 슬러지의 수분함량 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 하수 슬러지에 함유된 병원성 미생물의 화학적인 강력한 멸균과 유해 중금속의 수산화물 형성으로 유해 중금속의 용출을 억제할 수 있는 고화토 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solidifying agent obtained by mixing sodium hydroxide as an alkali activator with a mixture of a ferronickel slag and a paper sludge incinerator which are hardly recycled, It is possible to dry the sewage sludge by the exothermic reaction of alkali activation reaction without any extra energy and to reduce the moisture content of the sewage sludge and to improve the chemical property of the pathogenic microorganisms contained in the sewage sludge It is intended to provide a solidified soil capable of inhibiting dissolution of harmful heavy metals due to strong sterilization and formation of hydroxides of harmful heavy metals and a method for producing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고화토의 제조 방법은, 고화제와 하수 슬러지를 혼합 반죽하는 단계와, 혼합 반죽을 고화시켜 고화물을 얻는 단계를 포함하되, 상기 고화제는 페로니켈 제조 과정에서 얻어진 페로니켈 슬래그 분말, 제지 슬러지를 소각시켜 얻은 제지 슬러지 소각회 분말 및 수산화나트륨 분말이 혼합된 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solidified soil, comprising the steps of mixing a solidifying agent and a sewage sludge, and solidifying the mixed dough to obtain a solidified material, The ferronickel slag powder obtained in the manufacturing process, the paper sludge incinerator powder obtained by incinerating paper sludge, and the sodium hydroxide powder are mixed.
또한, 본 발명에 따른 고화토의 제조 방법은, 상기 페로니켈 슬래그 분말과 제지 슬러지 분말은 페로니켈 슬래그 분말 : 제지 슬러지 분말 = 30 : 70 중량부로 혼합된 것을 특징으로 한다.In the method for producing a solidified soil according to the present invention, the ferronickel slag powder and the paper sludge powder are mixed with ferronickel slag powder: paper sludge powder = 30: 70 weight parts.
또한, 본 발명에 따른 고화토의 제조 방법은 상기 페로니켈 슬래그 분말, 제지 슬러지 소각회 분말 및 수산화나트륨 분말은 페로니켈 슬래그 분말 : 제지 슬러지 소각회 분말 : 수산화나트륨 분말 = 28.5 : 66.5 : 5.0 중량부로 혼합된 것을 특징으로 한다.The ferronickel slag powder, the paper sludge incinerator powder, and the sodium hydroxide powder are mixed with ferronickel slag powder: paper sludge incinerator powder: sodium hydroxide powder = 28.5: 66.5: 5.0 parts by weight .
또한, 본 발명에 따른 고화토의 제조 방법은, 상기 고화물을 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the method for producing a solidified soil according to the present invention is characterized by further comprising the step of pulverizing the solidified material.
또한, 본 발명에 따른 고화토는 상기의 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.The solidified soil according to the present invention is characterized in that it is produced by the above-mentioned method.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 고화토 및 그 제조 방법은 재활용이 거의 이루어지지 않고 있는 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회를 혼합한 혼합물에 알칼리활성화제로 수산화나트륨을 혼합하여 얻은 고화제로 하수 슬러지를 고화시켜 고화토를 제조함으로써 별도의 에너지 소요 없이 알칼리활성화 반응으로 이루어지는 발열반응에 의해 하수 슬러지를 건조시키고 하수 슬러지의 수분함량 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 하수 슬러지에 함유된 병원성 미생물의 화학적인 강력한 멸균과 유해 중금속의 수산화물 형성으로 유해 중금속의 용출을 억제할 수 있는 장점을 갖는다.According to the above-described constitution, the solidified soil and the method for producing the same according to the present invention are obtained by mixing sodium hydroxide as an alkali activator with a mixture of ferronickel slag and paper sludge incinerator mixed with little recycling, It is possible to dry the sewage sludge by the exothermic reaction of the alkali activation reaction without any extra energy and to reduce the water content of the sewage sludge and to make the chemical strong of the pathogenic microorganisms contained in the sewage sludge Sterilization and formation of hydroxides of harmful heavy metals have the advantage of inhibiting the elution of harmful heavy metals.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고화토의 제조 방법을 도시한 흐름도1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a solidified soil according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 고화토 및 그 제조 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the solidified soil according to the present invention and its production method will be described in detail with reference to the drawings and examples.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고화토의 제조 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart showing a method of manufacturing a solidified soil according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고화토의 제조 방법은, 고화제와 하수 슬러지를 혼합 반죽하는 단계(S10)와, 혼합 반죽을 고화시켜 고화물을 얻는 단계(S20) 및 고화물을 분쇄하는 단계(S30)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Referring to the drawings, a method of manufacturing a solidified soil according to an embodiment of the present invention includes a step (S10) of mixing a solidifying agent and a sewage sludge, a step (S20) of solidifying the mixed dough to obtain solidified material, (Step S30).
특히, 본 발명에서는 하수 슬러지를 고화시키기 위한 고화제는 페로니켈 제조 과정에서 얻어진 페로니켈 슬래그 분말, 제지 슬러지를 소각시켜 얻은 제지 슬러지 소각회 분말 및 수산화나트륨 분말이 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다.Particularly, in the present invention, the solidifying agent for solidifying the sewage sludge is characterized in that the ferronickel slag powder obtained in the ferronickel manufacturing process, the paper sludge incinerator powder obtained by incinerating the paper sludge, and the sodium hydroxide powder are mixed.
한편, 페로니켈(Ferronickel)의 제조시 발생되는 페로니켈 슬래그는 일반 고로 슬래그와 비교할 때 그 성분 조성이 매우 달러서 CaO의 함량이 1% 미만으로 CaO가 매우 부족하기 때문에 시멘트의 원료로 사용하기 어렵다. 또한, SiO2의 경우 고로슬래그에는 약 30% 이상 함유되어 있는 반면 페로니켈 슬래그는 50% 정도 함유되어 있어 페로니켈 슬래그는 아직까지는 일부 골재자원으로 활용되는 외에는 그 쓰임새가 거의 없는 실정이다.On the other hand, ferronickel slag produced in the production of ferronickel is very difficult to use as a raw material of cement because the composition of the ferronickel slag is very low compared to general blast furnace slag and the content of CaO is less than 1% . In addition, SiO2 contains about 30% or more of blast furnace slag, while ferronickel slag contains about 50% of ferroalloy slag. Therefore, ferronickel slag has little use except for some aggregate resources.
한편, 제지고정에서 배출되는 슬러지의 소각재에는 CaO 성분이 60% 이상으로 많이 함유되어 있어서 시멘트의 재료로 활용가능성이 있는 특징을 가지고 있다.On the other hand, the incineration ash of sludge discharged from papermaking has more than 60% of CaO content, which is a possibility of being used as a material of cement.
본 발명에 따른 고화토 제조 방법은 상기와 같이 재활용이 거의 이루어지지 않고 있는 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회를 혼합하여 페로니켈 슬래그에 부족한 CaO 성분을 보충시키고 과다하게 함유되어 있는 SiO2 성분을 상대적으로 감소시킨 혼합물에 알칼리활성화제로 수산화나트륨을 혼합함으로써 페로니켈 슬래그를 고화제로 재활용하여 자원낭비와 환경오염을 방지하고 하수 슬러지를 저렴한 비용으로 고화 처리할 수 있는 장점을 갖는다.
The method of manufacturing solidified soil according to the present invention is a method of producing solidified soil by mixing a ferronickel slag and a paper sludge incinerator which are not recycled as described above to supplement the CaO component insufficient for the ferronickel slag, By mixing the reduced mixture with sodium hydroxide as an alkali activator, the ferronickel slag can be recycled as a solidifying agent to prevent waste of resources and environmental pollution, and to solidify sewage sludge at low cost.
<실시예1 : 고화제의 제조>&Lt; Example 1: Preparation of solidifying agent >
분말도가 3000 ㎠/g 이상으로 한 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회를 건조한 상태에서 30:70의 중량부로 혼합한 후 페로니켈 슬래그와 소각회 혼합물에 건조 분말화된 NaOH를 100:5의 중량부로 배합하여 수분이 차단되는 용기에 담은 후 밀봉한다. 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회의 비표면적이 클수록 반응성은 높아지지만 분말도가 높아질수록 경제성이 저하되므로 너무 무리하게 분말도를 높여 비표면적을 필요이상으로 크게 하는 것은 바람직하지 않다.The ferronickel slag and the paper sludge incinerator having a powder viscosity of 3000 ㎠ / g or more were mixed in a dry weight of 30:70 by weight, and then the dry powdered NaOH was added to the ferronickel slag and the incinerator mixture at a weight ratio of 100: 5 And sealed in a container in which moisture is blocked. The greater the specific surface area of the ferronickel slag and the paper sludge incineration meeting, the higher the reactivity, but the higher the degree of powder, the lower the economical efficiency. Therefore, it is not desirable to increase the specific surface area by excessively increasing the powder surface.
이 혼합물의 혼합비율은 중량부로 페로니켈 슬래그 : 제지 슬러지 소각회 : NaOH 분말 = 28.5:66.5:5.0이다.The mixing ratio of the mixture is as follows: ferronickel slag: paper sludge incinerator: NaOH powder = 28.5: 66.5: 5.0.
상기 제지 슬러지는 통상 CaO 성분 함량이 60~70% 정도이며, 이렇게 얻어진 본 발명에 따른 고화제 조성물에는 대략적으로 SiO2 20~25%, CaO 50~55%, Al2O3 5~7%, Fe2O3, MgO 등의 성분이 함유된다. 상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 고화제의 성분은 일반적인 포틀랜드 시멘트의 성분과 비교할 때 SiO2(약 22%)는 약간 많고, CaO(약 64%)는 약간 부족한 구성을 나타내지만 충분히 포졸란 반응을 일으킬 수 있는 조건을 가진다.
The papermaking sludge usually has a CaO component content of about 60 to 70%. The solidifying composition according to the present invention contains about 20 to 25% of SiO 2 , 50 to 55% of CaO, 5 to 7% of Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and MgO. The composition of the solidifying agent according to the present invention prepared as described above shows a slightly larger amount of SiO 2 (about 22%) and a slightly insufficient amount of CaO (about 64%) as compared with that of common portland cement, It has conditions that can cause it.
<실시예2 : 고화토의 제조>&Lt; Example 2: Preparation of solidified soil >
상기 실시예1에서 제조된 고화제와 대략적인 함수율이 80% 정도인 하수 슬러지와 혼합 반죽하여 고화물을 제조하였다. 80%의 수분함량을 가진 하수 슬러지와 고화제를 혼합하여 잘 섞어주면서 충분히 교반하면 수분의 존재하에 알칼리활성화제가 페로니켈 슬래그와 제지 슬러지 소각회에 함유되어 있는 CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 등과 반응하면서 발열하게 된다. 이때 알칼리활성화제에 의해 형성되는 높은 pH로 인하여 페로니켈 슬래그 및 제지 슬러지 소각회로부터 용출되는 각 이온은 화학반응을 통하여 포졸란 반응이 진행되면서 새로운 물질을 구성하게 되는데 슬러지에 함유된 Si 등의 성분도 화학반응에 같이 참여하여 고화물을 형성한다.The solidifying agent prepared in Example 1 and the sewage sludge having an approximate water content of about 80% were mixed and kneaded to prepare a solidified product. Sewage sludge with a water content of 80% and a solidifying agent are mixed well and stirred sufficiently. When the alkali activator reacts with CaO, SiO2, Al2O3, and Fe2O3 contained in the ferronickel slag and paper sludge incinerator in the presence of water It becomes a fever. Because of the high pH formed by the alkali activator, each ion eluted from the ferronickel slag and paper sludge incineration circuit constitutes a new substance as the pozzolanic reaction progresses through the chemical reaction. The composition of the Si contained in the sludge is also chemically They participate in the reaction together to form solid bodies.
고화토 제조를 위한 혼합반응시간은 약 30분에서 1시간 정도가 적당하며 이때 반응에 의한 발열반응이 진행되어 약 50~80℃의 온도 증가를 보인다. 그러나, 수분함량이 많거나 혹은 낮을 때는 반응속도가 저하되면서 반응온도는 더 낮게 진행되고 강도 역시 저하된다. 따라서, 고형물과 수분량의 비는 중량비로 70 : 30 정도의 적절한 수분함량을 유지하는 것이 효율적이다.Mixing reaction time for the preparation of kaolinite is suitable from about 30 minutes to 1 hour. At this time, exothermic reaction by reaction progresses and temperature increases about 50 ~ 80 ℃. However, when the water content is high or low, the reaction rate is lowered and the reaction temperature is lowered and the strength is lowered. Therefore, it is effective to maintain an appropriate moisture content of about 70: 30 by weight ratio of the solid matter and the water content.
고화토의 제조를 위한 충분하고 적절한 혼합 및 반죽을 위해서는 도자기를 생산하기 위해 반죽하는 점토와 같이 고화제와 슬러지 혼합물에 대해 충분한 눌림이 반복되도록 하는 것이 고화제의 반응을 효과적으로 진행시켜 양질의 고화토를 제조할 수 있다. 만일 단순히 기계적으로 고화제와 슬러지를 혼합, 교반하게 되면 슬러지에 함유된 수분은 고화제를 구성하는 분말에 단순 흡수되는 상태가 되는데, 이 경우는 알칼리활성화제가 수분에 용해되어 높은 pH를 유지함으로써 슬래그-소각회 구성성분의 이온화 및 용출로 인한 화학반응조건을 형성하지 못하기 때문에 고화제의 기능이 효율적으로 발휘되지 않는다.For sufficient and proper mixing and kneading for the production of solidified soil, sufficient pressurization of the solidifying agent and sludge mixture, such as clay to be kneaded to produce pottery, is repeated, effectively promoting the reaction of the solidifying agent, Can be manufactured. If the solidifying agent and the sludge are mechanically mixed and agitated mechanically, the moisture contained in the sludge is simply absorbed into the powder constituting the solidifying agent. In this case, the alkali activating agent dissolves in water and maintains a high pH, - The function of the solidifying agent is not efficiently exerted because it does not form the chemical reaction conditions due to the ionization and elution of the components of the incinerator.
한편, 이렇게 제조된 고화물은 약 3일 이상의 기건 양생 후 적당한 정도로 파쇄하여 매립지 등의 고화토로 이용한다. On the other hand, the solidified product thus produced is crushed to a suitable degree after curing and curing for about 3 days or more, and used as a solidified soil such as a landfill.
하수 슬러지의 함수율이 80% 보다 낮게 건조된 슬러지의 경우는 혼합물과 슬러지 고형물의 건조 무게에 대하여 중량비로 약 30%에 해당되는 수분량이 공급되도록 부족한 수량을 혼합시에 가해줄 필요가 있다. 반대로 하수 슬러지의 함수율이 80%보다 높은 경우는 하수 슬러지와 혼합하는 고화제의 비율을 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 함수율이 90% 이상의 하수 슬러지는 거의 액상과 같은 형태이므로 이를 이용하기 위해서는 기계적 탈수를 통하여 함수율을 80~85% 이하로 낮출 필요가 있다.In the case of dried sludge whose water content of sewage sludge is lower than 80%, it is necessary to apply the insufficient quantity of water to the mixed sludge so that the water amount corresponding to about 30% by weight of dry weight of the mixture and sludge solid is supplied. Conversely, if the water content of the sewage sludge is higher than 80%, it is necessary to increase the proportion of the solidifying agent mixed with the sewage sludge. However, since sewage sludge having a water content of 90% or more is almost the same as a liquid phase, it is necessary to reduce the water content to 80 to 85% or less through mechanical dehydration.
함수율 80%의 탈수된 하수 슬러지 30 중량부와 고화제 70중량부로 1시간 반죽한 반죽을 몰드로 성형하여 제조한 시편에 대하여 실시한 압축강도는 1일째에 1.7kgf/, 3일째에 3.2kgf/, 28일째에는 17.4kgf/로 나타났다.The compressive strength was 1.7 kgf / day on the first day, 3.2 kgf / day on the third day, and 3.0 kgf / day on the third day. The compressive strength of the specimens prepared by molding the dough kneaded with 30 parts by weight of dehydrated sewage sludge having a water content of 80% And 17.4 kgf / day on the 28th day.
한편, 함수율 80%의 탈수된 하수 슬러지 30 중량부와 고화제 70중량부로 1시간 반죽한 반죽을 몰드로 성형하여 제조한 고화토의 수분함량은 1일째에 38%, 3일째에 31%, 28일째에는 26%로 나타났는데, 이는 알칼리활성반응시 화학반응에 의한 발열반응으로 고화토의 온도가 상승함에 따라 수분의 일부가 증발하면서 건조되었기 때문이다.
On the other hand, the moisture content of the solidified soil prepared by molding 30% by weight of dehydrated sewage sludge having a water content of 80% and 70% by weight of a solidifying agent for 1 hour was 38% at day 1, 31% at day 3, , Which is 26% due to the exothermic reaction caused by the chemical reaction during the alkali active reaction, and part of the water evaporated as the solidified soil temperature rises.
<실시예3 : 고화제와 하수 슬러지의 혼합 비율 비교>&Lt; Example 3: Comparison of mixing ratio of solidifying agent and sewage sludge >
고화제 : 함수율이 80% 하수 슬러지 = 50 : 50 중량비로 혼합하여 얻어진 고화물의 경우 1일째 압축강도는 1.7kgf/㎠를 나타냈고, 3일째 압축강도는 4.6kgf/㎠ 이상을 나타냈으며, 28일째 압축강도는 7.3kgf/㎠를 나타냈다.The compressive strength was 1.7kgf / ㎠ on the 1st day, the compressive strength was over 4.6kgf / ㎠ on the 3rd day and 28 Lt; 2 &gt;, the compressive strength was 7.3 kgf / cm &lt; 2 &gt;
고화제 : 함수율이 80% 하수 슬러지 = 40 : 60 중량비로 혼합하여 얻어진 고화물의 경우 1일째 압축강도는 1.1kgf/㎠를 나타냈고, 3일째 압축강도는 2.3kgf/㎠를 나타냈으며, 28일째 압축강도는 5.4kgf/㎠를 나타냈다.The compressive strength was 1.1kgf / ㎠ on the 1st day, 2.3kgf / ㎠ on the 3rd day, and the compressive strength was 2.3kgf / ㎠ on the 3rd day. The compressive strength was 5.4 kgf / cm 2.
고화제 : 함수율이 80% 하수 슬러지 = 30 : 70 중량비로 혼합하여 얻어진 고화물의 경우 1일째 압축강도는 0.6kgf/㎠으로 크게 저하되었고, 3일째 압축강도는 1.2kgf/㎠를 나타냈으며, 28일째 압축강도는 2.8kgf/㎠를 나타냈다.The compressive strength of the solidified material obtained by mixing the solidification agent with 80% water sludge = 30: 70 ratio by weight was significantly decreased to 0.6kgf / ㎠ at the 1st day, and the compressive strength was 1.2kgf / ㎠ at 3 days. Day, the compressive strength was 2.8 kgf / cm 2.
고화제 : 함수율이 80% 하수 슬러지 = 60 : 40 중량비로 혼합하여 얻은 고화물의 경우 1일째 압축강도는 2.4kgf/㎠, 3일째 압축강도는 5.8kgf/㎠, 28일째 압축강도는 58.7kgf/㎠를 나타냈다.The compressive strength was 58 kgf / ㎠ at the 1st day, the compressive strength was 5.8 kgf / ㎠ at the 3rd day, the compressive strength was 58.7 kgf / ㎠ at 28 days, Cm &lt; 2 &gt;.
또한, 고화제 : 함수율이 80% 하수 슬러지 = 70 : 30 중량비로 혼합하여 얻은 고화물의 경우 1일째 압축강도는 1.9kgf/㎠, 3일째 압축강도는 3.1kgf/㎠, 28일째 압축강도는 8.2kgf/㎠를 나타냈다.The compressive strength was 1.9 kgf / cm 2 on the first day, the compressive strength was 3.1 kgf / cm 2 on the first day, and the compressive strength was 8.2 kg on the 28th day in the case of the solidified material obtained by mixing the solidifying agent with 80% water sludge = 70: kgf / cm &lt; 2 &gt;.
한편, 고화제 : 함수율이 80% 하수 슬러지 = 70 : 30 중량부로 혼합하고 여기에 10중량부의 물을 혼입하여 제작한 고화물의 경우 1일째 압축강도는 3.2kgf/㎠, 3일째 압축강도는 10.3kgf/㎠, 28일째 압축강도는 75.4kgf/㎠를 나타냈다.
On the other hand, in the case of the solidified product prepared by mixing 10% by weight of water with the solidifying agent: water content of 80% sewage sludge = 70: 30 parts by weight, the compressive strength was 3.2 kgf / kgf / ㎠, and the compressive strength at day 28 was 75.4kgf / ㎠.
상기로부터 본 발명에 따른 고화토 제조 방법은 함수율 80% 정도의 하수 슬러지를 고화시키는 경우 고화제와 하수 슬러지의 혼합비율은 60 : 40 ~ 70 : 30 중량부의 비율 범위가 적당하며, 최적의 압축강도를 발현시키기 위해서는 고화제를 포함한 고형물의 건조 중량에 대하여 30중량부의 물이 혼합되는 것이 바람직하다.
From the above, it can be seen that when the sewage sludge having a moisture content of about 80% is solidified, the mixing ratio of the solidifying agent and the sewage sludge is suitably in the range of 60:40 to 70:30 parts by weight, It is preferable that 30 parts by weight of water is mixed with respect to the dry weight of the solids including the solidifying agent.
하수 슬러지의 함수율이 80%이므로 고화제와 하수 슬러지의 중량비로 50 : 50으로 혼합하면 이론적인 함수율은 40%로 계산되었으나 측정된 함수율은 혼합 직후 46.2%, 1일 째 37.8%, 3일째 32.5%를 나타냈다.Since the water content of sewage sludge was 80%, the theoretical water content was calculated as 40% when mixed with 50:50 by weight of solidifying agent and sewage sludge. However, the measured water content was 46.2% immediately after mixing, 37.8% on the first day, 32.5% Respectively.
고화제와 하수 슬러지를 60 : 40 중량비로 혼합하면 이론적인 함수율은 32%이지만 혼합 직후 37.4%, 1일 째 32.6%, 3일째 29.6%를 나타냈다.When the solidifying agent and sewage sludge were mixed at a weight ratio of 60:40, the theoretical water content was 32%, but 37.4% immediately after mixing, 32.6% on the first day and 29.6% on the third day.
고화제와 하수 슬러지를 혼합하면 고화제에 포함된 알칼리활성화제가 물과 화학반응을 일으키게 되면서 발열반응을 수반하게 되는데 이때 일부의 수분이 증발하게 되고, 수분의 일부는 Ca, Si, Al 등과 반응하오 수화물을 형성하면서 흡수, 소비된다. 이러한 과정을 통하여 칼슘실리게이트수화물 등의 형성과 포졸란 반응을 통하여 압축강도가 증가되는 시멘트의 특성 반응이 진행된다.
When the solidifying agent and the sewage sludge are mixed, the alkali activator contained in the solidifying agent is chemically reacted with water, accompanied by an exothermic reaction. At this time, a part of the water evaporates and a part of water reacts with Ca, Si, Al Absorbed and consumed while forming the hydrate. Through this process, the formation of calcium silicate hydrate and the pozzolan reaction proceeded the characteristic reaction of the cement with increasing compressive strength.
<실시예4 : 유해성 검사>&Lt; Example 4: Hazard test >
실제 S시에서 배출된 하수 슬러지에 대하여 폐기물공정시험법에 따라 중금속 용출시험을 실시한 결과 Cu 0.301mg/l, Pb 0.103mg/l, Cd 0.002mg/l, Cr+6 0.064mg/l를 나타냈다.The effluent sewage sludge discharged from the actual S was 0.301 mg / l of Cu, 0.103 mg / l of Cu, 0.002 mg / l of Cd and 0.064 mg / l of Cr + 6 as a result of heavy metal leaching test according to the waste process test method.
본 발명에 따른 고화토의 제조 방법에 따라 제조된 고화토의 경우 용출시험에 의하면 모두 불검출로 나타냈다. 이는 본 발명에 이용한 고화제의 알칼리활성반응으로 11이상으로 높게 유지되었던 pH로 인하여 중금속의 대부분이 수산화물로 고정되었으며, 또한 이때 용출되었던 이온들이 재결합하면서 치밀한 구조를 형성하는 포졸란반응 등을 통해 내부에 포획되었음을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의해 제조된 고화토는 중금속 용출에 비교적 안정하다고 볼 수 있다. In the case of the solidified soil prepared according to the method for producing solidified soil according to the present invention, all of the solidified soil was not detected in the dissolution test. This is because the pH of the solidifying agent used in the present invention was maintained at a level higher than 11 due to the pH of the solidifying agent, and most of the heavy metal was fixed to the hydroxide. In addition, the pozzolanic reaction, It can be seen that it was captured. Therefore, the solidified soil produced by the present invention can be considered to be relatively stable for heavy metal elution.
앞에서 설명된 고화토 및 그 제조 방법은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.The solidified soil and the method for producing the solidified soil described above are only one embodiment for carrying out the present invention and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is defined only by the matters set forth in the following claims, and the embodiments improved and changed without departing from the gist of the present invention are obvious to those having ordinary skill in the art to which the present invention belongs It will be understood that the invention is not limited thereto.

Claims (5)

  1. 고화제와 하수 슬러지를 혼합 반죽하는 단계와, 혼합 반죽을 고화시켜 고화물을 얻는 단계를 포함하되,
    상기 고화제는 페로니켈 제조 과정에서 얻어진 페로니켈 슬래그 분말, 제지 슬러지를 소각시켜 얻은 제지 슬러지 소각회 분말 및 수산화나트륨 분말이 혼합되고,
    상기 페로니켈 슬래그 분말과 제지 슬러지 분말은 페로니켈 슬래그 분말 : 제지 슬러지 분말 = 30 : 70 중량부로 혼합된 것을 특징으로 하는 고화토의 제조 방법.
    Mixing the solidifying agent and the sewage sludge, and solidifying the mixed dough to obtain a solidified product,
    The solidifying agent is a mixture of the ferronickel slag powder obtained in the ferronickel production process, the paper sludge incinerator powder obtained by incinerating the paper sludge, and the sodium hydroxide powder,
    Wherein the ferronickel slag powder and the paper sludge powder are mixed with ferronickel slag powder: paper sludge powder = 30: 70 weight part.
  2. 고화제와 하수 슬러지를 혼합 반죽하는 단계와, 혼합 반죽을 고화시켜 고화물을 얻는 단계를 포함하되,
    상기 고화제는 페로니켈 제조 과정에서 얻어진 페로니켈 슬래그 분말, 제지 슬러지를 소각시켜 얻은 제지 슬러지 소각회 분말 및 수산화나트륨 분말이 혼합되고,
    상기 페로니켈 슬래그 분말, 제지 슬러지 소각회 분말 및 수산화나트륨 분말은 페로니켈 슬래그 분말 : 제지 슬러지 소각회 분말 : 수산화나트륨 분말 = 28.5 : 66.5 : 5.0 중량부로 혼합된 것을 특징으로 하는 고화토의 제조 방법.
    Mixing the solidifying agent and the sewage sludge, and solidifying the mixed dough to obtain a solidified product,
    The solidifying agent is a mixture of the ferronickel slag powder obtained in the ferronickel production process, the paper sludge incinerator powder obtained by incinerating the paper sludge, and the sodium hydroxide powder,
    Wherein the ferronickel slag powder, the paper sludge incinerator powder, and the sodium hydroxide powder are mixed with ferronickel slag powder: paper sludge incinerator powder: sodium hydroxide powder = 28.5: 66.5: 5.0 parts by weight.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 고화물을 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고화토의 제조 방법.
    The method according to any one of claims 1 to 3,
    Further comprising the step of pulverizing the solidified material.
  4. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 고화토,A solidified soil characterized by being produced by the method of any one of claims 1 to 3,
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