KR101836823B1 - Method for solidifying sewage sludge using fallen leaves - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 낙엽을 이용한 하수슬러지의 고화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 낙엽을 하수슬러지의 고화 보조제로 이용하여, 하수슬러지 고화물의 물성을 개선할 뿐만 아니라, 매립된 하수슬러지 고화물의 혐기성 분해를 촉진할 수 있는 하수슬러지의 고화 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for solidifying sewage sludge using fallen leaves, and more particularly, to a method for solidifying sewage sludge by using fallen leaves as a solidifying aid for sewage sludge, To a method of solidifying sewage sludge capable of promoting anaerobic decomposition.
정수장, 하수 종말 처리장 등의 물처리 공정에서는, 최종 잔재물로서 하수슬러지가 필연적으로 발생한다. 2014년 기준 전국의 하수처리장은 597개소이며, 하수슬러지 처리시설은 95개소이고, 하수슬러지 발생량은 연간 약 365만톤이다. 하수슬러지는 폐기물관리법상 일반폐기물로 분류되는 오니에 해당되며, 일반적으로 소각 처리 또는 고화 및 매립 처리되거나, 지렁이 부숙토, 퇴비화, 건조 연료화 등으로 활용된다. 하수슬러지의 처리 방법은, 법적 규제 사항, 하수처리시설 규모, 하수슬러지 발생량 및 지역특성, 경제성, 기술성, 환경성, 유지관리성 등을 종합적으로 고려하여 결정되며, 지역특성을 감안하여 적절한 재활용 방법이 채택되고 있다. 예를 들면, (1) 매립지 인근 지역은 고화 처리하여 매립 또는 복토재로 활용, (2) 소량 발생 및 농촌지역은 퇴비화, (3) 생활 폐기물 소각장에 여유가 있는 지자체는 혼합 소각, (4) 시멘트 회사 인근 지역은 시멘트 원료화, (5) 석탄화력 발전용 연료화 등의 방법이 사용되고 있다. In a water treatment process such as a water treatment plant or a sewage end treatment plant, sewage sludge is inevitably generated as a final residue. As of 2014, there are 597 sewage treatment plants in the nation, 95 sewage sludge treatment facilities, and sewage sludge production is about 3.65 million tons per year. Sewage sludge corresponds to sludge classified as general wastes in the Waste Management Act and is generally used for incineration, solidification and landfilling, composting, composting and drying fuel. The disposal method of sewage sludge is determined considering the legal regulations, the size of the sewage treatment facility, the amount of sewage sludge generated and the characteristics of the area, economy, technology, environment, maintenance and so on. . For example, (1) the area near the landfill is solidified to be used as a landfill or landfill; (2) small amounts are generated and composted in rural areas; (3) municipalities with sufficient room for municipal solid waste incineration; (5) Fueling for coal-fired power generation is being used in the vicinity of the company.
하수슬러지를 고화 처리하여 매립하는 방법은 하수슬러지와 고화제를 혼합하여, 하수슬러지의 수분을 물리 화학적인 작용으로 감소시켜, 수분 함수율을 75 중량% 이하로 조절한 다음 매립하는 방법으로서, 대량의 하수슬러지를 경제적으로 처리할 수 있는 방법이다. 하수슬러지의 고화에 사용되는 고화제 또는 고화보조제로는, 통상적으로 생석회, 시멘트, 소각로에서 발생하는 플라이애쉬, 건설폐기물 등이 사용되고 있으나, 이들은 분진이 발생되거나, 매립 후 하수슬러지의 분해를 방해하거나, 톤당 5만원 내지 7만원 정도의 고비용이 소요되는 단점이 있다. 또한, 통상적인 고화제 또는 고화보조제는 무기물로 이루어지므로, 혐기성 분해 효율을 저하시키는 단점이 있다.A method for solidifying sewage sludge by embedding sewage sludge with a solidifying agent to reduce water content of the sewage sludge by physicochemical action and regulating the water content to 75 wt% It is a method to economically treat sewage sludge. Examples of the solidifying agent or solidifying agent used for solidifying sewage sludge include fly ash, cement, fly ash generated from an incinerator, and construction waste. However, these are used for dust generation, obstruction of decomposition of sewage sludge after landfilling , And a high cost of about 50,000 to 70,000 won per ton is required. In addition, since the conventional solidifying agent or solidifying agent is made of an inorganic substance, there is a disadvantage in that the anaerobic decomposition efficiency is lowered.
본 발명의 목적은, 하수슬러지의 함수율 및 악취를 감소시키고, 하수슬러지를 경제적으로 고화시킬 수 있는 하수슬러지의 고화 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of solidifying sewage sludge which can reduce water content and odor of sewage sludge and can economically solidify sewage sludge.
본 발명의 다른 목적은, 하수슬러지 고화물의 물성을 개선할 뿐 만 아니라, 하수슬러지 고화물의 매립 후, 하수슬러지 고화물의 유기물 분해를 촉진할 수 있는 하수슬러지의 고화 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of solidifying sewage sludge capable of not only improving the physical properties of sewage sludge solidification products but also promoting the decomposition of organic matter in sewage sludge solidification products after the solidification of sewage sludge solidification products.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 하수슬러지 100 중량부, 고화제 10 내지 25 중량부 및 고화 보조제로서 낙엽 1 내지 15 중량부를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제를 양생하는 단계를 포함하는 하수슬러지의 고화 방법을 제공한다. 여기서, 상기 낙엽은 가로 x 세로 5 x 5 cm 이하의 크기로 분쇄되어 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 낙엽은 하수슬러지 고화물의 매립 작업 후, 하수슬러지 고화물의 분해를 촉진하여, 매립장을 안정화시키고, 메탄(CH4) 가스의 생성을 촉진하는 역할을 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a sludge sludge, comprising mixing 100 parts by weight of sewage sludge, 10 to 25 parts by weight of a solidifying agent and 1 to 15 parts by weight of a litter as a solidifying aid; And curing the mixed sewage sludge, the solidifying agent and the solidifying auxiliary agent. Here, it is preferable that the litter is used in a size of 5 x 5 cm or less. The litter also promotes the decomposition of sewage sludge solidified material after landfilling of the sewage sludge solidified material, stabilizes the landfill site, and promotes the generation of methane (CH 4 ) gas.
본 발명의 하수슬러지 고화 방법에 의하면, 하수슬러지의 함수율 및 악취를 감소시키고, 하수슬러지를 경제적으로 고화시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 하수슬러지의 고화 방법에 의하면, 하수슬러지 고화물의 물성을 개선할 뿐 만 아니라, 하수슬러지 고화물의 매립 후, 하수슬러지 고화물의 유기물 분해를 촉진할 수 있다.According to the sewage sludge solidification method of the present invention, the water content and odor of the sewage sludge can be reduced and the sewage sludge can be economically solidified. Further, according to the solidification method of the sewage sludge of the present invention, not only the physical properties of the sewage sludge solidification product can be improved, but also the decomposition of the organic matter in the sewage sludge solidification product can be promoted after the solidification of the sewage sludge solidification product.
도 1은 본 발명에 따른 하수슬러지 고화 방법이 적용될 수 있는 하수슬러지 고화 설비의 구성을 보여주는 도면.
도 2a 내지 2f는 본 발명 및 통상의 고화 보조제를 사용하여 하수슬러지를 고화시킨 결과를 보여주는 사진. 1 is a view showing the construction of a sewage sludge solidification facility to which a sewage sludge solidification method according to the present invention can be applied;
2A to 2F are photographs showing the result of solidifying sewage sludge using the present invention and a conventional solidifying auxiliary.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 하수슬러지의 고화 방법에 있어서는, 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제를 혼합하고 양생하여 하수슬러지를 고화시킨다. 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제를 혼합 과정에서는, 하수슬러지에 함유된 수분과 고화제 및 고화보조제가 흡수 발열 반응하고, 양생 과정에서 이온교환, 포졸란 반응, 탄산화반응 등이 일어난다. 본 발명에 사용되는 하수슬러지는 정수장, 하수 종말 처리장 등의 물처리 공정에서 발생하는 유기성 폐기물로서, 상기 하수슬러지의 함수율은 70 내지 85 중량%, 구체적으로는 75 내지 83 중량%, 예를 들면 80 중량%이다. In the method for solidifying sewage sludge according to the present invention, the sewage sludge is mixed with a solidifying agent and a solidifying auxiliary agent and cured to solidify the sewage sludge. In the process of mixing the sewage sludge with the solidifying agent and the solidifying agent, the water contained in the sewage sludge is absorbed and exothermically reacted with the solidifying agent and the solidifying auxiliary agent, and ion exchange, pozzolanic reaction and carbonation reaction occur during the curing process. The sewage sludge used in the present invention is an organic waste generated in a water treatment process such as a water treatment plant and a sewage end treatment plant. The water content of the sewage sludge is 70 to 85% by weight, specifically 75 to 83% by weight, for example, 80 Weight%.
본 발명에 사용되는 고화제는 하수슬러지에 함유된 수분과 수화 반응하여, 열을 발생시킴으로서, 하수슬러지의 수분을 증발시키고, 자유수를 결정수화하여 하수슬러지의 함수율을 감소시키는 역할을 한다. 상기 고화제로서 알루미나계 시멘트, 포틀란트 시멘트 등의 시멘트, 생석회(CaO), 황산알루미늄, 폐콘크리트 오니 건조물, 바이오매스 연소재(특허공개 10-2017-0029284호 참조), 하수슬러지 소각재 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 폐콘크리트 오니 건조물은 폐콘크리트를 잘개 부수어 물을 첨가하여 슬러리를 형성한 다음 건조한 것이다. 예를 들어, 하수슬러지의 수분과 생석회의 반응은 하기 반응식 1로 표현될 수 있다. The solidifying agent used in the present invention reacts with water contained in the sewage sludge to generate heat to evaporate water from the sewage sludge and crystallize the free water to reduce the water content of the sewage sludge. As the solidifying agent, cement such as alumina-based cement and potantan cement, calcium oxide (CaO), aluminum sulfate, dried concrete of waste concrete, biomass burned material (see Patent Document 10-2017-0029284), sewage sludge incineration ash They can be used alone or in combination. The waste concrete sludge dried by crushing waste concrete is formed by adding water to form a slurry and drying the waste concrete. For example, the reaction of moisture and quicklime in sewage sludge can be expressed by the following reaction formula (1).
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15.6 Kcal/moleCaO + H 2 O → Ca (OH) 2 + 15.6 Kcal / mole
상기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 하수슬러지의 수분과 생석회가 반응하면, 슬러지 중의 수분이 화합수 형태로 회수되며, 수화 반응으로 발생하는 열에 의해 수분이 증발된다. 하수 슬러지 100 중량부에 대하여, 상기 고화제의 사용량은 10 내지 25 중량부, 바람직하게는 10 내지 20 중량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 20 중량부이다. 상기 고화제의 사용량이 너무 작으면, 하수슬러지의 고화가 불충분하고, 너무 많으면, 고가의 고화제를 사용함에 따라, 하수슬러지 고화 처리의 경제성이 저하된다.As shown in Reaction Scheme 1, when moisture of the sewage sludge reacts with quicklime, moisture in the sludge is recovered in the form of a combined water, and water is evaporated by the heat generated by the hydration reaction. The amount of the solidifying agent is 10 to 25 parts by weight, preferably 10 to 20 parts by weight, more preferably 15 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of sewage sludge. If the amount of the solidifying agent is too small, the solidification of the sewage sludge is insufficient, and if the solidifying agent is used too much, the economical efficiency of the sewage sludge solidifying treatment is deteriorated.
하수슬러지의 고화 처리 공정에 사용되는 고화 보조제는 하수슬러지의 수분을 흡수하거나, 하수슬러지의 수분과 반응하거나, 하수슬러지의 악취를 저감하거나, 하수슬러지 고화물의 강도를 증가시킴으로써, 고화제의 사용 비율을 낮추어 고화 공정의 경제성을 향상시키기 위한 첨가제이다. 이러한 고화 보조제로는 연탄재, 제강 슬래그, 소각장에서 발생하는 바텀 애쉬, 플라이 애쉬 등의 소각재, 티탄 석고(산화티탄 제조 공정에서 부산되는 석고) 등의 석고, 슬러지 소각재, 제지 연소재 등의 수분 함량이 적은 분말이 사용될 수 있지만, 본 발명의 하수슬러지의 고화 방법에 있어서는, 고화 보조제로서 낙엽을 사용한다. The solidifying auxiliary used in the solidification treatment process of the sewage sludge can absorb the moisture of the sewage sludge, react with the moisture of the sewage sludge, reduce the odor of the sewage sludge, increase the strength of the sewage sludge solidified, It is an additive to improve the economical efficiency of the solidification process by lowering the ratio. These solidifying auxiliaries include moisture content of gypsum, sludge ash, paper mill, etc., such as briquette materials, steel slag, bottom ash generated from incinerators, ash such as fly ash, and titanium gypsum Although a small amount of powder can be used, in the method of solidifying sewage sludge of the present invention, leaves are used as a solidifying aid.
낙엽은 일조량, 강수량 등이 감소하거나, 기온이 낮아지는 가을철에, 나뭇잎이 노화되어, 엽록소가 분해되고, 양분이 나무 줄기 등으로 이동한 후, 나무 가지로부터 탈락한 노화된 나뭇잎을 말한다. 도심지의 가로수, 아파트단지, 공원 등에서 발생하는 가을철 낙엽은 일반 폐기물로 분류되어 있으며, 많은 시간과 비용을 들여 수거 및 폐기하고 있는 실정이다. 일부 낙엽은 퇴비, 부엽토 등으로 활용되기도 하지만, 건조된 낙엽은 바람에 날리고 화재 우려가 있으며, 배수로 맨홀을 막히게 하거나, 비가 오면 미끄럽고 청소하기도 어렵다. 수도권 지역에서 발생하는 폐기물을 처리하는 대규모 매립장에서는 낙엽을 무상으로 반입 받아, 매립장 내부 양묘장에서 퇴비화로 재활용하기도 하지만, 대부분의 도시 지역에서는 사실상 재활용이 어려운 실정이다. 이와 같이, 낙엽은 일반폐기물로서 경제적으로 입수할 수 있으므로, 이를 이용하면 하수슬러지의 고화를 경제적으로 수행할 수 있다. 본 발명에 사용되는 낙엽은 도심의 가로수에서 발생하는 낙엽일 수 있고, 예를 들면, 플라타너스, 은행나무, 느티나무, 포플러, 단풍나무, 자작나무, 메타세쿼이아, 감나무, 오동나무 등의 낙엽일 수 있다.Deciduous leaves are aged leaves that have fallen from tree branches after the leaves are aged, chlorophyll is decomposed, nutrients migrate to tree trunks, etc. in autumn when the amount of sunshine, precipitation decreases, or when temperature drops. Fallen leaves occurring in urban roads, apartment complexes, parks, etc. are classified as general waste, and they are collected and disposed of at a high cost and time. Some fallen leaves are used as compost, humus, etc. However, dry fallen leaves are likely to blow in the wind and cause a fire. It is difficult to clean the manhole by drainage, or slippery and clean when it rains. In large-scale landfills that treat wastes generated in the metropolitan area, the leaves are taken in free of charge and recycled from the nursery inside the landfill to compost. However, in most urban areas, recycling is difficult. As described above, since the fallen leaves are economically available as general wastes, the solidification of the sewage sludge can be economically performed. The deciduous leaves used in the present invention may be deciduous leaves occurring in the trees of the inner city, for example, leaves such as sycamore, gingko, zelkova, poplar, maple, birch, metasequoia, persimmon and paulownia .
줄기에 부착된 나뭇잎과 비교하여, 낙엽에는 질소, 인, 칼륨 성분은 작고, 상대적으로 칼슘 및 규소 성분이 많으며, 수분 함량이 적다. 낙엽에 질소, 인, 칼륨 성분이 적은 것은 이들이 가용성 물질로 존재하다가 낙엽기에 물과 함께 줄기 등으로 회수되기 때문이며, 칼슘 및 규소 성분이 많은 것은 이들이 수불용성의 물질로 되어 낙엽에 축적되기 때문이다. 결과적으로, 낙엽은 수분 함량이 적고, 식물에 불필요한 회분이 축적되지만, 나뭇잎과 유사하게 다량의 섬유질 및 유기질 성분을 포함한다. 따라서, 낙엽을 하수슬러지의 고화보조제로 사용하면, 낙엽이 하수슬러지의 함수율을 저하시키고, 악취를 저감시킬 뿐만 아니라, 낙엽의 칼슘 및 규소 성분이 하수슬러지의 고화를 촉진한다. 또한, 낙엽의 섬유질 성분이 고화 초기 하수슬러지의 흐름성과 유동성을 부여하면서도(흘러내림 방지), 고화가 진행되면 하수슬러지 고화물의 강도를 증가시키는 등 고화처리물의 물성을 개선한다. 이는, 흙벽돌의 제조 과정에서, 흙속에 짚을 썰어 넣어서, 벽돌의 조직을 치밀하게 하고 구조를 튼튼하게 하는 것과 동일한 원리이다(섬유보강콘크리트, 강섬유보강콘크리트 원리). 따라서, 낙엽이 포함된 하수슬러지 고화물은 다짐성이 우수하므로, 매립작업의 시공성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 낙엽은 수거된 그대로 사용될 수도 있으나, 필요에 따라, 가로 x 세로 5 x 5 cm 이하, 바람직하게는 4 x 4 cm 이하, 예를 들면 평균 3 x 3 cm 내지 4 x 4 cm의 크기로 분쇄(또는 파쇄)되어 사용될 수 있다. 본 발명의 하수슬러지 고화 방법에 사용될 수 있는 낙엽의 함수율은, 낙엽 전체 중량에 대하여, 3 내지 15 중량%, 바람직하게는 3 내지 12 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 중량%이다. 여기서, 상기 낙엽의 함수율이 너무 많으면, 하수슬러지의 고화 효율이 저하될 우려가 있다. 낙엽은 공기 건조되어 함수율이 낮을수록 바람직하나 보관상 너무 낮게 유지하기 어려운 문제가 있다.Compared with the leaves attached to the stem, the leaves have small nitrogen, phosphorus and potassium components, relatively high calcium and silicon contents, and low water content. The reason for the low nitrogen, phosphorus, and potassium content in leaves is that they exist as soluble substances and are recovered as water together with water in fallen leaves, and many calcium and silicon components are accumulated in deciduous leaves as water insoluble materials. As a result, litters have low water content and accumulate unnecessary ash in plants, but contain large amounts of fibrous and organic components similar to leaves. Therefore, when the fallen leaves are used as a solidifying aid for sewage sludge, the fallen leaves lower the water content of the sewage sludge and reduce the odor, and the calcium and silicon components of the fallen leaves promote the solidification of the sewage sludge. In addition, the fiber component of the fallen leaves improves the physical properties of the solidified material such as increasing the strength of the sewage sludge solidified material, while imparting the flowability and fluidity of the initial solidification sludge (prevention of flow down) and solidifying. This is the same principle as in the production of soil bricks, by slicing straw into the soil, making the structure of the bricks compact and strengthening the structure (fiber reinforced concrete, reinforced concrete concrete principle of steel fiber). Therefore, the sewage sludge solidified material containing the fallen leaves is excellent in the compaction property, so that the workability and stability of the landfilling operation can be improved. The leaves may be used as they are collected, but they may be pulverized to a size of 3 x 3 cm to 4 x 4 cm, for example, 5 x 5 cm or less, preferably 4 x 4 cm or less, Or crushed). The water content of the litter that can be used in the sewage sludge solidifying method of the present invention is 3 to 15% by weight, preferably 3 to 12% by weight, more preferably 3 to 10% by weight, based on the total weight of the litter. If the water content of the litter is too large, the solidification efficiency of the sewage sludge may be lowered. The leaves are air-dried so that the lower the water content, the more difficult it is to keep them too low.
또한, 하수슬러지 고화물에 포함된 낙엽은, 하수슬러지 고화물의 매립 또는 복토 작업 후, 하수슬러지 고화물의 혐기성 또는 호기성 분해(하수슬러지의 유기물 및 낙엽의 유기물 분해)를 촉진하여, 매립장을 조기 안정화시킬 뿐 만 아니라, 메탄(CH4) 가스 등 바이오가스의 생성을 촉진시키는 추가적인 역할을 한다. In addition, the litter contained in the sewage sludge solidification facilitates anaerobic or aerobic decomposition (decomposition of organic matter and deciduous organic matter in sewage sludge) of the sewage sludge solidified material after landfill or soil working of the sewage sludge solidified material, Not only stabilizes but also plays an additional role in promoting the production of biogas, such as methane (CH 4 ) gas.
본 발명에 따른 하수슬러지의 고화 방법에 있어서, 하수 슬러지 100 중량부에 대하여, 상기 낙엽의 사용량은 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 1.5 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 중량부이다. 여기서, 상기 낙엽의 사용량이 너무 작으면, 하수슬러지의 고화가 불충분하거나, 고화처리물의 물성 개선이 불충분하거나, 하수슬러지를 경제적으로 고화시킬 수 없거나, 하수슬러지 고화물의 유기물 분해가 불충분하게 될 우려가 있고, 상기 낙엽의 사용량이 너무 많으면, 하수슬러지의 처리량이 감소하여, 하수슬러지를 경제적으로 고화시킬 수 없다.In the method for solidifying sewage sludge according to the present invention, the used amount of the litter is 1 to 15 parts by weight, preferably 1.5 to 10 parts by weight, more preferably 2 to 5 parts by weight, relative to 100 parts by weight of sewage sludge . If the use amount of the litter is too small, the solidification of the sewage sludge is insufficient, the improvement of physical properties of the solidified material is insufficient, the sewage sludge can not be economically solidified, or the organic matter decomposition of the sewage sludge solidified material becomes insufficient If the amount of the used leaves is too large, the throughput of the sewage sludge decreases, and the sewage sludge can not be economically solidified.
본 발명에 따른 하수슬러지의 고화 방법에 있어서는, 낙엽 외에도 고화 보조제로서, 연탄재, 폐콘크리트 분말(파쇄분), 하수슬러지 소각재, 바이오매스 분진 등을 더욱 사용할 수 있다. 연탄재는 난방용 연탄을 사용한 후 발생되는 폐기물로서, 점토, 모래질(SiO2), 토사, 생석회(CaO) 등을 포함하므로, 하수슬러지와 혼합 시, 석회 성분인 CaO가 수분과 발열 반응하여, 수분을 흡수하고 하수슬러지를 고화시키며, 냄새를 제거하는 효과가 있다. 연탄재를 고화보조제로 사용하면, 폐기물인 연탄재를 이용하므로, 경제적으로 하수슬러지를 고화시킬 수 있고, 연탄재의 흙, 모래, 자갈 등 조골재 성분에 의해, 하수슬러지 고화물의 다짐성이 좋아지며, 매립장비인 블도저, 컴펙터 등 건설장비의 주행성과 시공성을 개선시킨다. In the method for solidifying sewage sludge according to the present invention, a briquette material, waste concrete powder (crushed powder), sewage sludge incineration ash, biomass dust, etc. may be further used as a solidifying auxiliary in addition to litter. Briquettes are wastes generated after using briquetting for heating, and they contain clay, sand (SiO 2 ), soil, quicklime (CaO), etc. Therefore, when mixed with sewage sludge, CaO as a lime component exothermically reacts with moisture, Absorbing, solidifying sewage sludge, and removing odor. When the briquette material is used as a solidifying additive, the waste sludge can be economically used because of the use of the briquette material, and the coarseness of the soil material, sand, and gravel of the briquette material improves the compaction of the sewage sludge, It improves the running ability and construction ability of the construction equipment such as the bored dozer and compacter.
폐콘크리트 분말은 건설 재료인 콘크리트의 파쇄시 발생하는 건설 폐기물이다. 일반적으로 콘크리트는 현장 타설(제조)시, 시멘트, 굵은골재, 잔골재, 혼화제, 물을 혼합하고, 수화 반응과 양생을 거쳐 약 100 ~ 400 ㎏/㎠의 압축강도를 가지는 건설재료이다. 건조된 폐콘크리트 미분말은 하수슬러지와 반응시 수분을 흡수하고 고화를 촉진하므로 고화보조제로 사용될 수 있다. 또한 폐콘크리트의 주성분인 골재 성분은 하수슬러지 고화물의 미끄럼 성질을 개선하고, 매립장에서 매립장비의 주행과 다짐작업에 안정성을 부여한다. 대규모 수도권 매립장 주변의 건설폐기물 중간 처리장에서 발생하는 폐콘크리트 파쇄분을 하수슬러지의 고화보조제로 활용하면, 원료 수급이 용이하고 비용이 무상이거나 경제적이며, 폐콘크리트 파쇄분의 화학적 성분은 시멘트의 주요 구성 성분인 SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO의 성분을 다량 함유하므로, 하수슬러지를 효과적으로 고화시킬 수 있다. 고화보조제로 유용한 폐콘크리트 파쇄분은 SiO2 함량 25 중량% 이상(예를 들면 25 내지 95 중량%), 분말도 2,300 cm2/g 이상(예를 들면 2,300 내지 10,000 cm2/g), 수분 함량 2 중량% 이하(예를 들면, 0.5 내지 2 중량%)인 것이 바람직하고, 폐콘크리트 파쇄분의 입자 크기는 20 ㎜ 이내, 바람직하게는 10 ㎜ 이내, 더욱 바람직하게는 5 ㎜ 이내, 예를 들면 1 내지 5 nmm이다. 본 발명에 있어서, 고화보조제로 폐콘크리트 파쇄분을 사용하여, 고화처리물의 물성을 개선하고, 매립장에서의 시공성과 안정성을 개선할 수 있다.Waste concrete powder is a construction waste generated when the concrete, which is a construction material, is crushed. Generally, concrete is a construction material having a compressive strength of about 100 ~ 400 ㎏ / ㎠ after mixing with cement, coarse aggregate, fine aggregate, admixture and water, and hydration reaction and curing at the time of casting (manufacturing). The dried waste concrete fine powder absorbs moisture when reacted with sewage sludge and promotes solidification, so that it can be used as a solidifying additive. In addition, the aggregate component, which is the main component of waste concrete, improves the slip properties of sewage sludge and cargo, and gives stability to the running and compaction of landfill equipment in the landfill. It is easy to supply raw materials, cost is free or economical, and the chemical composition of waste concrete crushing powder is the main constituent of cement. It can be used as a solidification aid of sewage sludge, Containing components of SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and CaO in a large amount, it is possible to effectively solidify the sewage sludge. Waste concrete crushing minute useful as solidifying adjuvant is SiO 2 content of 25 wt% or more (e.g. 25 to 95% by weight) Fineness 2,300 cm 2 / g or more (for example, 2,300 to 10,000 cm 2 / g), water content (For example, 0.5 to 2% by weight), and the particle size of the waste concrete crushing powder is within 20 mm, preferably within 10 mm, more preferably within 5 mm, for example, 1 to 5 nmm. In the present invention, it is possible to improve the physical properties of the solidified material and improve the workability and stability at the landfill by using waste concrete pulverized powder as a solidifying aid.
하수슬러지 소각재는, 탈수된 하수슬러지를 소각하여 발생되는 소각재(비산재 또는 최소량의 바닥재를 포함한 소각재)로서, 하수슬러지 내의 수분을 흡수할 수 있다. 하수슬러지 소각재의 바람직한 품질 기준은 SiO2 함량 10 중량% 이상, 분말도 2,500 cm2/g 이상, 수분 함량 2 중량% 이하이다. 바이오매스 분진은 팜껍질(PKS, Palm Kernel Shell) 고형연료와 유연탄 연료를 사용하는 바이오매스 발전소의 대기오염 방지 시설에서 포집된 비산재로서, 바이오매스 분진 90 내지 96 중량%와 포틀랜드 벌크시멘트 4 내지 10 중량%를 혼합하여 고화보조제로 사용할 수 있다. 이러한 바이오매스 분진 고화보조제의 품질 기준은 SiO2 함량 30 중량% 이상, CaO 함량 5 중량% 이상, 수분 함량 2 중량% 이하이다.The sewage sludge incineration ash can absorb moisture in the sewage sludge as an ash generated by incineration of the dehydrated sewage sludge (including fly ash or a minimum amount of bottom ash). A preferable quality standard of the sewage sludge incineration ash is a SiO 2 content of 10% by weight or more, a powder of 2,500 cm 2 / g or more, and a water content of 2% by weight or less. Biomass dust is a fly ash collected in an air pollution control facility of a biomass power station using PKS (Palm Kernel Shell) solid fuel and bituminous coal fuel. It contains 90 to 96% by weight of biomass dust and 4 to 10 % By weight can be mixed and used as a solidifying additive. The quality standard of the biomass dust settling aid is at least 30% by weight of SiO 2 , at least 5% by weight of CaO, and at most 2% by weight of water.
낙엽을 제외한 고화보조제, 특히 연탄재 및/또는 폐콘크리트 파쇄분의 사용량은, 하수 슬러지 100 중량부에 대하여, 5 내지 40 중량부, 바람직하게는 10 내지 30 중량부, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 중량부이다. 여기서, 상기 고화보조제의 사용량이 너무 작으면, 하수슬러지의 고화가 불충분하거나, 하수슬러지를 경제적으로 고화시킬 수 없으며, 상기 고화보조제의 사용량이 너무 많으면, 하수슬러지의 처리량이 감소하여, 하수슬러지를 경제적으로 고화시킬 수 없다.The amount of the solidification aid, particularly the granular material and / or the waste concrete crushing powder, other than the litter is preferably 5 to 40 parts by weight, more preferably 10 to 30 parts by weight, more preferably 15 to 25 parts by weight Wealth. If the use amount of the solidifying auxiliary agent is too small, the solidification of the sewage sludge is insufficient or the sewage sludge can not be economically solidified. If the amount of the solidifying auxiliary agent is too large, the throughput of the sewage sludge decreases, It can not be economically solidified.
본 발명에 따라, 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제를 혼합하고, 필요에 따라, 소정의 크기로 성형한 후, 양생하여 하수슬러지를 고화시키면, 함수율이 75 중량% 이하, 바람직하게는 60 중량% 이하인 하수슬러지 고화물을 생산할 수 있다. 상기 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제의 혼합은 통상의 혼합 장치, 예를 들면, 4축 햄머식 혼합기에 의하여 수행될 수 있고, 혼합된 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제의 양생은 예를 들면, 1 내지 2일 동안 자연 건조시켜 수행될 수 있다. 이때, 필요에 따라, 보일러와 같은 열원을 이용하여 하수슬러지와 고화제의 수분을 증발시켜 함수율을 감소시킬 수 있다. 또한, 하수슬러지의 혼합, 건조 등의 각 단계에서, 하수슬러지에서 발생하는 악취를 제거하기 위한 악취 배출 공정 또는 소취제 분사 공정이 더욱 수행될 수 있다. 본 발명에 따라 얻어진 하수슬러지 고화물은 함수율, 흐름성 또는 유동성이 적어 폐기물 매립장에서의 시공성이 우수하고, 매립장의 건조화를 개선하며, 매립장의 안정성을 개선한다. 또한 본 발명에 따라 얻어진 하수슬러지 고화물은 악취의 발생이 적고, 시간의 경과에 따라 분해되어 유용한 자원인 메탄가스를 생성한다.According to the present invention, when the sewage sludge is mixed with the solidifying agent and the solidifying auxiliary agent, and if necessary, the molded body is cured after curing to solidify the sewage sludge, the water content is 75 wt% or less, preferably 60 wt% Of sewage sludge can be produced. The mixing of the sewage sludge with the solidifying agent and the solidifying agent may be carried out by a conventional mixing device, for example, a four-axis hammer mixer, and the mixed sewage sludge and the curing of the solidifying agent and the solidifying agent, Lt; RTI ID = 0.0 > 1 < / RTI > to 2 days. At this time, the water content of the sewage sludge and the solidifying agent can be reduced by using a heat source such as a boiler, if necessary. Further, odor discharge process or deodorant spray process for removing odor generated in sewage sludge can be further performed at each stage of mixing, drying, etc. of sewage sludge. The sewage sludge solidification product obtained according to the present invention has low water content, flowability or fluidity, and thus has excellent workability in waste landfill, improves landfill drift, and improves landfill stability. Also, the sewage sludge solidification product obtained according to the present invention is less likely to generate odor, and decomposes with time to produce methane gas, which is a useful resource.
도 1은 본 발명에 따른 하수슬러지 고화 방법이 적용될 수 있는 하수슬러지 고화 설비의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하수슬러지 고화 방법이 적용될 수 있는 하수슬러지 고화 설비는 하수슬러지, 고화제 및 연탄재 등의 고화보조제가 반입되는 반입부(10); 상기 반입부(10)로부터 이송된 하수슬러지, 고화제 및 고화보조제를 혼합하는 혼합부(30); 상기 혼합부(30)로부터 이송된 하수슬러지 혼합물을 고화시키는 고화부(60); 및 하수슬러지의 고화물을 건조 및 양생시키는 건조부(80)를 포함한다. 상기 반입부(10)에는 고화처리를 위한 하수슬러지 투입구, 고화제 투입구 및 고화보조제 투입구가 설치되어 있다.1 is a view showing the construction of a sewage sludge solidification facility to which the sewage sludge solidification method according to the present invention can be applied. As shown in FIG. 1, the sewage sludge solidification facility to which the sewage sludge solidification method according to the present invention can be applied includes a carry-in
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of specific examples and comparative examples. The following examples illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
[실시예 1~2, 비교예 1~4] 하수슬러지의 고화 [Examples 1 to 2, Comparative Examples 1 to 4] Solidification of sewage sludge
하수슬러지 100 중량부에 대하여, 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 고화제 및 고화 보조제를 혼합하고, 1일 동안 자연 건조시켜 양생함으로써, 하수슬러지를 고화시켰다. 본 실시예 및 비교예에서 사용된 하수슬러지의 함수율은 78.07 중량%, 낙엽의 함수율은 8.98 중량%, 연탄재의 함수율은 1.71 중량%, 폐콘크리트 파쇄분의 함수율은 5.85 중량% 였다. 고화된 하수슬러지의 함수율을 하기 표 1에 함께 나타내었으며, 실시예 및 비교예의 하수슬러지 고화 결과를 보여주는 사진을 도 2a 내지 2f에 나타내었다. As shown in Table 1 below, 100 parts by weight of sewage sludge was mixed with a solidifying agent and a solidifying adjuvant, followed by natural drying and curing for 1 day to solidify the sewage sludge. The sewage sludge used in this Example and Comparative Example had a water content of 78.07% by weight, a litter moisture content of 8.98% by weight, a water content of the briquette material of 1.71% by weight, and a water content of waste concrete fractions of 5.85% by weight. The water content of the solidified sewage sludge is shown in the following Table 1, and the photographs showing the solidification results of the sewage sludge of Examples and Comparative Examples are shown in FIGS. 2A to 2F.
division
오니
건조물Waste concrete
Sour
Building
매스
연소재Bio
mass
Soft material
슬러지
소각재sewer
Sludge
Incinerator
파쇄분Waste concrete
Fracture
(중량%)Moisture content
(weight%)
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 고화 보조제로서 낙엽을 사용하면(실시예 1~2), 고화제 또는 다른 고화 보조제의 사용량을 감소시키면서도(비교예 1~4), 고화된 하수슬러지의 함수율을 동등 이상으로 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 매립작업 시 고화처리물의 물성을 개선하고, 매립장비의 작업성을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명에서 고화 보조제로 사용되는 낙엽은 하수슬러지 고화물의 매립 또는 복토 작업 후, 하수슬러지 고화물의 혐기성 또는 호기성 분해를 촉진하여, 매립장을 조기 안정화시킬 뿐 만 아니라, 메탄(CH4) 가스 등 바이오가스의 생성을 촉진시키는 추가적인 역할을 한다. As shown in Table 1, when the leaves were used as the solidifying adjuvant (Examples 1 and 2), the water content of the solidified sewage sludge was made equal to that of the solidifying agent (Comparative Examples 1 to 4) The physical properties of the solidified material can be improved and the workability of the embedding equipment can be improved. In addition, the leaves used as the solidification auxiliary agent in the present invention are sewage sludge and then embedded or-applied operation of the cargo, by promoting anaerobic or aerobic decomposition of the sewage sludge and the cargo, as well as to early stabilize the landfill, methane (CH 4) Gas and other biogas.
이상, 구체적인 실시예를 참조하여, 본 발명에 따른 하수슬러지 고화 방법을 설명하였으나, 본 발명은 상술한 구체적인 실시예에 한정되지 않고, 하기 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. Although the sewage sludge solidification method according to the present invention has been described above with reference to specific examples, the present invention is not limited to the specific examples described above, and various modifications are possible within the scope of the following claims.
Claims (6)
상기 혼합된 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제를 양생하는 단계를 포함하며,
상기 고화 보조제는 연탄재, 폐콘크리트 파쇄분 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 성분을 하수 슬러지 100 중량부에 대하여, 5 내지 40 중량부 더욱 포함하며, 상기 폐콘크리트 파쇄분은 SiO2 함량 25 중량% 이상, 분말도 2,300 cm2/g 이상, 수분 함량 2 중량% 이하이고, 폐콘크리트 파쇄분의 입자 크기는 10 ㎜ 이내이며,
상기 하수슬러지와 고화제 및 고화 보조제의 혼합 과정에서는, 하수슬러지에 함유된 수분과 고화제 및 고화보조제가 흡수 발열 반응하고, 양생 과정에서는 포졸란 반응이 일어나 하수슬러지가 고화되며,
상기 낙엽은 하수슬러지 고화물의 매립 작업 후, 하수슬러지 고화물의 분해를 촉진하여, 매립장을 안정화시키고, 메탄(CH4) 가스의 생성을 촉진하는 역할을 하는 것인, 하수슬러지의 고화 방법.100 parts by weight of sewage sludge, 10 to 25 parts by weight of a solidifying agent and 1 to 15 parts by weight of a litter as a solidifying aid; And
Curing the mixed sewage sludge, the solidifying agent and the solidifying agent,
The solidification auxiliary may further comprise 5 to 40 parts by weight of a component selected from the group consisting of briquettes, pulverized concrete fragments, and mixtures thereof, and the waste concrete crushing fraction comprises 25 parts by weight of SiO 2 %, The powder is not less than 2,300 cm 2 / g, the water content is not more than 2% by weight, the particle size of the waste concrete pulverized powder is within 10 mm,
In the mixing process of the sewage sludge with the solidifying agent and the solidifying assistant, the water contained in the sewage sludge is absorbed and exothermically reacted with the solidifying agent and the solidifying assistant, and the pozzolanic reaction occurs during the curing process to solidify the sewage sludge,
Wherein said litter has a role of promoting the decomposition of sewage sludge solidification product after landfilling the solidification of sewage sludge, stabilizing the landfill, and promoting the production of methane (CH 4 ) gas.
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| KR102266296B1 (en) | 2020-11-11 | 2021-06-18 | 충남대학교산학협력단 | Eco-friendly mulching material based on fallen leaves and juice extraction residue, and its manufacturing method |
| KR102266275B1 (en) | 2020-12-29 | 2021-06-18 | 충남대학교산학협력단 | Eco-friendly mulching material based on juice extraction residue, and its manufacturing method |
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| KR101735096B1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-05-12 | 주식회사 아이케이 | Sludge solidified agent and preparation method of solidified material using the same |
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