KR102299686B1 - Composition for treating exhaust gas and method of treating exhaust gas using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배가스 처리 조성물 및 이를 이용한 배가스 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배가스 내 산성가스 제거와 동시에, 배가스 및 배가스 처리에 따라 발생하는 비산재에 포함된 중금속의 용출을 억제할 수 있는 배가스 처리 조성물 및 이를 이용한 배가스 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment composition and an exhaust gas treatment method using the same, and more particularly, an exhaust gas treatment capable of suppressing the elution of heavy metals contained in fly ash generated according to the flue gas and flue gas treatment at the same time as the acid gas removal in the flue gas It relates to a composition and an exhaust gas treatment method using the same.
산업 폐기물, 생활 쓰레기 및 연료 등의 소각처리를 위한 소각 설비는 소각설비, 연소가스 냉각설비, 연소가스 처리설비 및 비산재(ash)처리 설비 등으로 이루어져 있으며, 소각에 의해 발생하는 유해물질의 발생을 최소화하기 위해 시스템을 구비하고 있다. 도 1은 종래의 폐기물 소각설비의 구성을 예시적으로 나타낸 것으로, 산업 폐기물, 생활 쓰레기 및 연료 등이 소각되는 소각로(10) 상기 소각로에서 배출되는 배가스의 열을 회수하는 폐열보일러(20), 상기 배가스에 포함된 산성가스를 제거하기 위한 반응기(30) 상기 반응기 내 비산재 등을 포집하는 집진기(40) 및 처리된 산성가스 및 비산재가 제거된 배가스가 배출되는 스택(50)과 포집된 비산재에 포함된 중금속을 제거하기 위한 혼련설비(60)가 구비되어 있다. Incineration facilities for incineration of industrial wastes, household wastes and fuels consist of incineration facilities, combustion gas cooling facilities, combustion gas treatment facilities and fly ash treatment facilities. A system is in place to minimize it. 1 exemplarily shows the configuration of a conventional waste incineration facility, an
구체적으로, 상기 산업 폐기물 등을 소각, 용융 또는 소성할 때 발생하는 배가스 안에는 소각되는 상기 폐기물 등에서 유래하는 염화수소(HCl), 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 및 다이옥신 등의 가스성분 및 납(Pb), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr(VI)), 비소(As) 및 셀레늄(Se) 등의 중금속 물질이 포함되어 폐기물 등이 소각될 때 발생하는 비산재에 농축되어 함유된다.Specifically, gas components such as hydrogen chloride (HCl), sulfur oxide (SOx), nitrogen oxide (NOx) and dioxin derived from the incinerated waste, etc., and lead Heavy metals such as (Pb), cadmium (Cd), chromium (Cr(VI)), arsenic (As), and selenium (Se) are contained and concentrated in fly ash generated when waste is incinerated.
상기 폐기물 소각시 발생되는 배가스 중의 염화수소 및 황산화물 등의 산성가스 처리에는 소석회나 탄산수소나트륨 등의 알칼리 물질에 의해 산성 가스를 처리한 후, 집진기에서 비산재를 포집한 후 스택에서 배출된다. 한편, 집진기로 집진된 비산재는 유해한 납, 카드뮴 등의 중금속을 함유하며, 이들 유해 중금속을 안정화 처리한 후에 매립 처분되고 있다.In the treatment of acid gas such as hydrogen chloride and sulfur oxide in the waste gas generated during the incineration of the waste, the acid gas is treated with an alkali material such as slaked lime or sodium bicarbonate, and then the fly ash is collected in the dust collector and discharged from the stack. On the other hand, the fly ash collected by the dust collector contains harmful heavy metals such as lead and cadmium, and after stabilizing these harmful heavy metals, they are disposed of in landfills.
집진기에서 포집되는 비산재는 납, 구리, 카드뮴과 같은 유해 중금속을 다량 함유하므로 매립시 재용출될 위험성이 있다. 예를 들어 도시 폐기물의 소각 시 발생되는 비산재에는 납, 카드뮴, 수은, 크롬, 구리 등 유해 중금속 다량 포함하고 있으므로 매립시 수질 또는 토양으로 중금속이 용출되어 심각한 환경 오염을 유발할 수 있다.Fly ash collected in the dust collector contains a large amount of harmful heavy metals such as lead, copper and cadmium, so there is a risk of re-eluting during landfill. For example, fly ash generated during incineration of municipal waste contains a large amount of hazardous heavy metals such as lead, cadmium, mercury, chromium, and copper, so heavy metals are leached into water or soil during landfill, which can cause serious environmental pollution.
중금속은 pH에 따라 용해도의 차이가 큰 특성을 나타내는데, 소각 시 발생하는 염화수소 및 황산화물 등의 산성가스를 포집하기 위하여 배기경로에 알칼리 물질을 분사하기 때문에 미반응분이 잔존하게 되며, 포집된 비산재는 pH 12이상의 고알칼리성인 경우가 많다. 상기와 같은 조건하에서 납과 같은 중금속은 토양에 용출되기 쉽다. Heavy metals exhibit a large difference in solubility depending on pH. Since alkali substances are sprayed into the exhaust path to collect acid gases such as hydrogen chloride and sulfur oxides generated during incineration, unreacted components remain, and the collected fly ash It is often highly alkaline with a pH of 12 or higher. Under the above conditions, heavy metals such as lead are easily leached into the soil.
소각 처리된 비산재에서 중금속의 용출을 억제하기 위해 현재는 집진기의 후단에 혼련성형기를 설치하고 별도의 중금속 포집제를 사용하여 소각 처리된 비산재를 고형화 또는 안정화시켜 폐기물로 매립하여 처리하고 있다. 하지만 상기 방법은 혼련성형기라는 별도의 고가의 설비와 이의 설치에 필요한 부지가 필요한 문제점이 있으므로 이를 해결할 필요성이 대두되고 있다.In order to suppress the elution of heavy metals from the incinerated fly ash, a kneading machine is installed at the rear end of the dust collector, and a separate heavy metal collecting agent is used to solidify or stabilize the incinerated fly ash, then landfill it as waste. However, since the method requires a separate expensive facility called a kneading molding machine and a site required for its installation, the need to solve the problem is emerging.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산업 폐기물, 생활 쓰레기 및 연료 등의 소각처리를 위한 소각 설비에서 발생하는 배가스 중의 산성가스를 효율적으로 제거함과 동시에 비산재에 포함된 유해한 중금속을 안정적으로 포집할 수 있는 배가스 내 산성가스 및 중금속의 동시 처리기술을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problems, while efficiently removing acidic gas in flue gas generated from incineration facilities for incineration treatment of industrial waste, household waste and fuel, and at the same time stably removing harmful heavy metals contained in fly ash It is intended to provide a technology for the simultaneous treatment of acid gas and heavy metals in the waste gas that can be collected.
본 발명의 일 측면에 따르면, 산성가스 포집제; 및 중금속 용출 억제제 및 pH 조절제 중에서 선택되는 1종 이상;을 포함하는 배가스 처리 조성물이 제공된다.According to an aspect of the present invention, an acid gas collector; and at least one selected from a heavy metal elution inhibitor and a pH adjuster; is provided an exhaust gas treatment composition comprising.
상기 산성가스 포집제는 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 90중량% 포함되고, 상기 중금속 용출 억제제는 조성물 총 중량에 대하여 0.4 내지 10중량% 포함되며, 상기 pH 조절제는 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 35중량% 포함될 수 있다.The acid gas scavenger is included in an amount of 60 to 90% by weight based on the total weight of the composition, the heavy metal elution inhibitor is included in an amount of 0.4 to 10% by weight based on the total weight of the composition, and the pH adjusting agent is included in an amount of 5 to 35% by weight based on the total weight of the composition. % may be included.
상기 산성가스 포집제는 소석회 및 탄산수소나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. The acid gas collector may be at least one selected from the group consisting of slaked lime and sodium hydrogen carbonate.
상기 중금속 용출 억제제는 트리폴리인산나트륨(Sodium tripolyphosphate) 육메타인산나트륨(Sodium hexametaphosphate), 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라나트륨(EDTA4Na), 황산제일철, 황산제이철, 이미노숙신산 나트륨염(Imminosuccinic acid sodium salt), 메타인산나트륨 (Sodium hexametaphosphate) 및 디티오카르바메이트 유도체로 구성되는 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The heavy metal elution inhibitor is sodium tripolyphosphate (Sodium hexametaphosphate), ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium (EDTA4Na), ferrous sulfate, ferric sulfate, iminosuccinic acid sodium salt (Imminosuccinic acid sodium salt), meta It may be at least one selected from the group consisting of sodium hexametaphosphate and dithiocarbamate derivatives.
상기 pH 조절제는 산화칼슘, 수산화 칼슘, 수산화 나트륨, 산화마그네슘 및 수산화칼륨으로 구성되는 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. The pH adjusting agent may be at least one selected from the group consisting of calcium oxide, calcium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium oxide, and potassium hydroxide.
상기 배가스 처리 조성물은 습도 조절제 습도 조절제 0.1 내지 5중량%를 추가로 포함할 수 있다.The flue gas treatment composition may further include 0.1 to 5% by weight of a humidity control agent and humidity control agent.
상기 습도 조절제는 제올라이트, 염화칼슘, 철분, 염화나트륨 및 실리콘다이옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The humidity control agent may be at least one selected from the group consisting of zeolite, calcium chloride, iron, sodium chloride and silicon dioxide.
상기 배가스 내 비산재의 중금속 농도는 8000ppm 이하일 수 있다.The heavy metal concentration of the fly ash in the flue gas may be 8000 ppm or less.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 소각로에서 폐기물을 소각하는 단계; 반응기에서 상기 소각에 의해 발생되는 배가스를 상기 배가스 처리 조성물로 처리하여, 배가스 내 산성가스를 제거하고, 중금속 용출을 억제하는 단계; 및 상기 반응기에서 처리된 가스를 집진기를 통과시킨 후 대기로 배출하는 단계를 포함하는 배가스의 처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, incineration of waste in an incinerator; treating the flue gas generated by the incineration in a reactor with the flue gas treatment composition, removing acid gas in the flue gas, and suppressing the elution of heavy metals; and discharging the gas treated in the reactor to the atmosphere after passing it through a dust collector.
본 발명에 따르면 소각로 시스템에서 발생하는 각종 산성가스 제거 및 비산재의 중금속 용출 억제를 동시에 수행할 수 있어, 혼련성형기와 같은 별도의 고가의 설비와 이의 설치에 필요한 부지를 요하지 않는 장점이 있다.According to the present invention, since it is possible to simultaneously remove various acid gases generated in the incinerator system and suppress the elution of heavy metals from fly ash, there is an advantage in that it does not require a separate expensive facility such as a kneading machine and a site necessary for its installation.
또한, 소각로 시스템 내에서 배출되는 폐기물이 환경기준에 부합하여, 지정 폐기물이 아닌 일반 폐기물로의 처리를 가능하게함으로써 처리 비용을 절감할 수 있다. In addition, the waste discharged from the incinerator system meets environmental standards, and it can be treated as general waste rather than designated waste, thereby reducing treatment costs.
또한, 매립 시 중금속의 재용출을 방지할 수 있고 폐기물의 양을 효과적으로 감소시킬 수 있다.In addition, re-elution of heavy metals during landfill can be prevented and the amount of waste can be effectively reduced.
도 1은 종래의 폐기물 소각설비의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는 pH에 따른 중금속의 용해도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 소각설비의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.1 shows an exemplary configuration of a conventional waste incineration facility.
2 is a graph showing the solubility of heavy metals according to pH.
3 is an exemplary view showing the configuration of a waste incineration facility according to an embodiment of the present invention.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to various examples. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명은 배가스 처리 조성물 및 이를 이용한 배가스 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배가스 내 산성가스 제거와 동시에, 배가스 및 배가스 처리에 따라 발생하는 비산재에 포함된 중금속의 용출을 억제할 수 있는 배가스 처리 조성물 및 이를 이용한 배가스 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment composition and an exhaust gas treatment method using the same, and more particularly, an exhaust gas treatment capable of suppressing the elution of heavy metals contained in fly ash generated according to the flue gas and flue gas treatment at the same time as the acid gas removal in the flue gas It relates to a composition and an exhaust gas treatment method using the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 산성가스 포집제; 및 중금속 용출 억제제 및 pH 조절제 중에서 선택되는 1종 이상;을 포함하는 배가스 처리 조성물 이 제공된다.According to an aspect of the present invention, an acid gas collector; and at least one selected from a heavy metal elution inhibitor and a pH adjuster; is provided an exhaust gas treatment composition comprising.
산성가스 포집제는 배가스 중의 산성가스(Sox, HCl 등)를 포집하기 위한 알칼리 물질로서, 특별하게 한정하는 것은 아니나, 소석회 및 탄산수소나트륨(NaHCO3)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 다만, 탄산수소나트륨을 사용하는 경우, 이산화탄소와 수분으로 기화하여 탄산나트륨으로 변화되면서 질량이 25 내지 30% 감소되어, 반건식에서 사용하는 소석회에 비해 배출되는 비산재의 배출량이 현저히 감소하므로, 탄산수소나트륨을 사용하는 것이 보다 바람직하다.The acid gas collector is an alkali material for collecting acid gas (Sox, HCl, etc.) in the flue gas, and is not particularly limited, but at least one selected from the group consisting of slaked lime and sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) may be used. can However, when sodium bicarbonate is used, the mass is reduced by 25 to 30% as it is vaporized with carbon dioxide and moisture and changed to sodium carbonate, and the amount of fly ash discharged compared to the slaked lime used in the semi-dry type is significantly reduced. It is more preferable to use
탄산수소나트륨은 탄산나트륨 제조 시 중간물질로 생성되는 백색의 단사정계 결정을 가진 물질로, 가열 시 하기 나타낸 바와 같이, 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성되면서 탄산나트륨(Na2CO3)으로 변환되어 배출가스 중의 황산화가스, 염화가스 및 불화가스 등의 환경오염을 유발시키는 물질과 결합하여 산성가스를 제거하는데 효과적이다. 이때, 열에 의해 변환된 탄산나트륨은 미세한 다공성 물질이 되는데 이는 비표면적을 증가시켜 산성가스와의 반응성을 증가시킨다.Sodium bicarbonate is a material with white monoclinic crystals produced as an intermediate material during the production of sodium carbonate. When heated, as shown below, carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) are generated while sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) ), it is effective in removing acid gas by combining with substances that cause environmental pollution such as sulfur dioxide, chlorinated gas and fluorinated gas in the exhaust gas. At this time, the sodium carbonate converted by heat becomes a fine porous material, which increases the specific surface area and thus increases the reactivity with the acid gas.
NaHCO3 → Na2CO3+H2O+CO2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2
Na2CO3 + HCl → 2NaCl++H2O+CO2 Na 2 CO 3 + HCl → 2NaCl++H 2 O+CO 2
Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4++H2O+CO2 Na 2 CO 3 + H2SO 4 → Na 2 SO 4 ++H 2 O+CO 2
상기 산성가스 포집제는 조성물 총 중량을 기준으로, 60 내지 90중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 60내지 85 중량% 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 60 내지 75중량% 포함될 수 있다. 60중량% 미만인 경우 산성가스 제거효과가 미미하고, 90중량% 초과인 경우 처리 비용이 상승하여 바람직하지 않다. The acid gas scavenger may be included in an amount of 60 to 90% by weight, preferably 60 to 85% by weight, and more preferably 60 to 75% by weight, based on the total weight of the composition. If it is less than 60% by weight, the acid gas removal effect is insignificant, and if it is more than 90% by weight, the treatment cost increases, which is not preferable.
중금속 용출 억제제는 배가스 중금속, 특히 배가스 내 비산재에 포함된 중금속과 킬레이트 반응을 일으켜, 중금속의 용출을 억제하기 위해 투입되는 물질로서, 특별하게 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 트리폴리인산나트륨(Sodium tripolyphosphate), 육메타인산나트륨(Sodium hexametaphosphate), 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라나트륨(EDTA4Na), 황산제일철, 황산제이철, 이미노숙신산 나트륨염(Imminosuccinic acid sodium salt), 메타인산나트륨 (Sodium hexametaphosphate) 및 디티오카르바메이트 유도체로 구성되는 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 한편, 디티오카르바메이트 유도체로는 예를 들어, 소듐 디메틸 디티오카르바메이트 (Sodium dimethyl dithiocarbamate) 등을 사용할 수 있다.The heavy metal elution inhibitor is a material that is input to suppress the elution of heavy metals by causing a chelate reaction with heavy metals in the flue gas, particularly heavy metals contained in fly ash in the flue gas, but is not particularly limited, for example, sodium tripolyphosphate (Sodium tripolyphosphate) ), sodium hexametaphosphate, tetrasodium ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA4Na), ferrous sulfate, ferric sulfate, iminosuccinic acid sodium salt, sodium hexametaphosphate and dithiocarp. At least one selected from the group consisting of barmate derivatives may be used. Meanwhile, as the dithiocarbamate derivative, for example, sodium dimethyl dithiocarbamate may be used.
상기 중금속 용출 억제제는 조성물 총 중량을 기준으로, 0.4 내지 10중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 3 내지 10 중량% 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 5 내지 10중량% 포함될 수 있다. 0.4중량% 미만으로 포함되는 경우, 중금속 용출 억제 효과가 미미할 수 있다. 다만, 과량 투입시 전체적인 비용이 증가하여 가격 경쟁력이 떨어지고, 또한, 최적의 중금속 용출 억제 효율을 위한 pH 범위를 벗어날 수 있는 문제가 있으므로, 그 상한은 10중량%인 것이 바람직하다.The heavy metal dissolution inhibitor may be included in an amount of 0.4 to 10% by weight, preferably 3 to 10% by weight, and more preferably 5 to 10% by weight, based on the total weight of the composition. When included in less than 0.4% by weight, the effect of inhibiting the elution of heavy metals may be insignificant. However, since the overall cost increases when an excessive amount is added, the price competitiveness is lowered, and there is a problem in that the pH range for the optimum heavy metal elution suppression efficiency may be exceeded, and the upper limit thereof is preferably 10% by weight.
pH 조절제는 배가스 내 비산재의 적절한 pH 조절을 통해 비산재 중의 중금속의 용출을 억제하는 기능을 수행한다. 상기 pH 조절제는 산화칼슘, 수산화 칼슘, 수산화 나트륨, 산화마그네슘 및 수산화칼륨으로 구성되는 그룹에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.The pH adjuster functions to suppress the elution of heavy metals in the fly ash through the proper pH adjustment of the fly ash in the flue gas. The pH adjusting agent may be one or more selected from the group consisting of calcium oxide, calcium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium oxide and potassium hydroxide.
한편, pH 조절제는 조성물 총 중량에 대하여, 5 내지 35중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 30 중량% 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 15 내지 30중량% 포함될 수 있다. 중금속의 종류에 따라 적절한 pH 영역이 존재하므로, 처리하고자 하는 중금속에 따라 알칼리의 농도를 적절하게 선택함으로써 중금속 용출을 효율적으로 억제할 수 있다. 다만, 중금속 제거 효율이 가장 우수한 범위가 되도록 pH 조절제는 비산재의 pH를 9 내지 11로 조절하는 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 배가스 내 비산재에는 다양한 중금속이 포함될 수 있으며, 도 2에 표시된 바와 같이, 중금속의 용해도는 pH에 따라 큰 차이를 나타낸다. 이러한 중금속 중 특히 문제가 되는 물질은 납(Pb), 카드뮴(Cd) 및 구리(Cu)이므로, 상기 납, 카드뮴 및 구리에 대한 용해도가 가장 낮은 pH인 9 내지 11의 범위로 비산재의 pH를 제어하는 것이 바람직하다. On the other hand, the pH adjusting agent may be included in 5 to 35% by weight, preferably in 10 to 30% by weight, and more preferably in 15 to 30% by weight, based on the total weight of the composition. Since an appropriate pH range exists depending on the type of heavy metal, elution of the heavy metal can be effectively suppressed by appropriately selecting the concentration of alkali according to the heavy metal to be treated. However, it is preferable that the pH adjuster be included in an amount to adjust the pH of the fly ash to 9 to 11 so that the heavy metal removal efficiency is in the best range. Fly ash in the flue gas may contain various heavy metals, and as shown in FIG. 2 , the solubility of heavy metals shows a large difference according to pH. Among these heavy metals, especially problematic substances are lead (Pb), cadmium (Cd) and copper (Cu), so the pH of the fly ash is controlled in the range of 9 to 11, which is the lowest pH for lead, cadmium and copper. It is preferable to do
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 배가스 처리 조성물은 습도 조절제 0.1 내지 5%를 추가로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.1내지 2중량% 포함할 수 있다. 상기 습도 조절제를 추가로 포함함으로써, 산성가스 및 중금속 처리효율을 더욱 향상시킬 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the exhaust gas treatment composition may further include 0.1 to 5% of a humidity control agent, preferably 0.1 to 2% by weight. By further including the humidity control agent, it is possible to further improve the acid gas and heavy metal processing efficiency.
한편, 상기 습도 조절제는 특별하게 한정하는 것은 아니나. 제올라이트, 염화칼슘, 철분, 염화나트륨 및 실리콘다이옥사이드 등에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.On the other hand, the humidity control agent is not particularly limited. At least one selected from zeolite, calcium chloride, iron, sodium chloride and silicon dioxide may be used.
한편, 본 발명에 따른 배가스 처리 조성물은 산업 폐기물, 생활 쓰레기 및 연료 등의 소각처리를 위한 소각 설비에서 배출되는 배가스의 처리에 제한없이 사용이 가능하나. 생활 폐기물, 바이오 매스 등으로부터 배출되는 배가스의 처리에 보다 적합하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 배가스 처리 조성물은 배가스 내 포함된 중금속 농도가 8000ppm 이하(단. 0은 제외)인 배가스에 더욱 적합하게 사용될 수 있다. 보다 상세하게, 생활 폐기물, 바이오 매스 등으로부터 배출되는 배가스에 포함되는 주요 중금속의 농도는 납 5000ppm 이하, 구리 2000ppm 이하, 카드뮴 350ppm 이하이며, 본 발명의 배가스 처리 조성물은 상기와 같은 중금속 농도를 갖는 배가스에 보다 호적하게 사용될 수 있다. 중금속 농도가 8000ppm을 초과하는 경우, 이를 제거하기 위해 필요한 중금속 용출 억제제의 함량이 크게 증가하여 경제성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, the flue gas treatment composition according to the present invention can be used without limitation in the treatment of flue gas discharged from incineration facilities for incineration treatment of industrial waste, household waste and fuel. It can be used more suitably for the treatment of flue gas discharged from municipal waste, biomass, and the like. In particular, the flue gas treatment composition according to the present invention may be more suitably used for flue gas in which the concentration of heavy metals contained in the flue gas is 8000 ppm or less (except for 0). In more detail, the concentration of major heavy metals contained in the flue gas discharged from municipal waste, biomass, etc. is 5000 ppm or less lead, 2000 ppm copper or less, and 350 ppm or less cadmium, and the flue gas treatment composition of the present invention is an exhaust gas having a heavy metal concentration as described above. can be used more suitably for When the heavy metal concentration exceeds 8000 ppm, the content of the heavy metal elution inhibitor required to remove it is greatly increased, which may cause a problem of lowering economic efficiency.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 배가스 처리 조성물을 이용하여 배가스를 처리방법이 제공되며, 구체적으로, 소각로에서 폐기물을 소각하는 단계; 반응기에서 상기 소각에 의해 발생되는 배가스를 상기 배가스 처리 조성물로 처리하여, 배가스 내 산성가스를 제거하고, 중금속 용출을 억제하는 단계; 및 상기 반응기에서 처리된 가스를 집진기를 통과시킨 후 대기로 배출하는 단계를 포함하는 배가스의 처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for treating flue gas using the above flue gas treatment composition, specifically, incinerating waste in an incinerator; treating the flue gas generated by the incineration in a reactor with the flue gas treatment composition, removing acid gas in the flue gas, and suppressing the elution of heavy metals; and discharging the gas treated in the reactor to the atmosphere after passing it through a dust collector.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 소각설비의 구성을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 3을 참조하여 설명하면, 산업 폐기물, 생활 쓰레기 및 연료 등의 폐기물을 소각로(10)에서 소각하는 단계가 수행된 후, 상기 소각으로 발생한 배가스를 반응기(30)에 통과시켜, 배가스에 포함된 산성가스 및 중금속을 제거하는 단계가 수행된다. 이때, 상기 소각로에서 배출되는 배가스의 열은 폐열보일러(20) 회수하여 소각로(10)에 재공급될 수 있다. 3 is an exemplary view of the configuration of a waste incineration facility according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , incineration of waste such as industrial waste, household waste and fuel in the
한편, 상기 반응기(30)는 특별하게 한정되지 않으나, 반건식 반응기(Semi-dry reactor)인 것이 바람직하다. 탄산수소나트륨은 고온에서 열분해 되어 비표면적이 증가하여 산성가스와의 반응 효율이 높다. 즉, 탄산수소나트륨의 효율을 높이려면 소각설비에 투입한 후 충분한 반응 시간(retention time)이 확보되어야 열분해되어 산성가스와 충분히 반응할 수 있으므로, 반응시간을 장시간 유지할 수 있는 반건식 반응기를 사용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the
상기 반응기(30)의 전단 또는 후단에 배가스 처리 조성물(70)이 공급되고, 상술한 바와 같이, 배가스에 포함된 각종 산성가스 제거 및 비산재의 중금속 용출 억제가 동시에 수행된다. 이에 따라, 본 발명은 종래와는 상이하게 혼련성형기와 같은 별도의 고가의 설비와 이의 설치에 필요한 부지를 요하지 않으며, 혼련성형기가 설치되지 않은 소각설비에서도 용이하게 적용이 가능하다.The exhaust
상기 반응기(30)에서 산성가스가 제거되고 중금속 용출이 억제된 비산재를 포함하는 처리가스는 집진기(40)에서 비산재를 수집한 후, 스택(50)을 통해 배출된다. The acid gas is removed from the
이와 같이, 본 발명에 따르면 소각로 시스템에서 발생하는 각종 산성가스 제거 및 비산재의 중금속 용출 억제를 동시에 수행할 수 있어, 혼련성형기와 같은 별도의 고가의 설비와 이의 설치에 필요한 부지를 요하지 않는다. As such, according to the present invention, it is possible to simultaneously perform removal of various acid gases generated in the incinerator system and suppression of the elution of heavy metals from fly ash, so that a separate expensive facility such as a kneading molding machine and a site necessary for its installation are not required.
또한, 소각로 시스템 내에서 배출되는 폐기물이 환경기준에 부합하여, 지정 폐기물이 아닌 일반 폐기물로의 처리를 가능하게함으로써 처리 비용을 절감할 수 있고, 매립 시 중금속의 재용출을 방지할 수 있으며, 폐기물의 양을 효과적으로 감소시킬 수 있다.In addition, the waste discharged from the incinerator system meets the environmental standards, enabling treatment as general waste rather than designated waste, thereby reducing treatment costs, preventing re-elution of heavy metals during landfilling, and can effectively reduce the amount of
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples are provided to explain the present invention in more detail, and the present invention is not limited thereto.
실시예Example
실시예 1Example 1
탄산수소나트륨 70g, 수산화나트륨 및 산화 마그네슘 24g, 육메타인산나트륨 및 황산제일철 6g을 혼합기(믹서기)에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.70 g of sodium hydrogen carbonate, 24 g of sodium hydroxide and magnesium oxide, sodium hexametaphosphate and 6 g of ferrous sulfate were placed in a mixer (mixer) and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
실시예2Example 2
탄산수소나트륨 67g, 수산화나트륨 및 산화 마그네슘 23g, 육메타인산나트륨 및 황산제일철 10g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.67 g of sodium hydrogen carbonate, 23 g of sodium hydroxide and magnesium oxide, and 10 g of sodium hexametaphosphate and ferrous sulfate were placed in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
실시예3Example 3
탄산수소나트륨 66g, 수산화나트륨 및 산화 마그네슘 28g, 육메타인산나트륨 및 황산제일철 6g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다. 66 g of sodium hydrogen carbonate, 28 g of sodium hydroxide and magnesium oxide, and 6 g of sodium hexametaphosphate and ferrous sulfate were placed in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
실시예4 Example 4
탄산수소나트륨 62g, 수산화나트륨 및 산화마그네슘 32g, 육메타인산나트륨 및 황산제일철 5g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.62 g of sodium bicarbonate, 32 g of sodium hydroxide and magnesium oxide, sodium hexametaphosphate and 5 g of ferrous sulfate were placed in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
실시예5Example 5
탄산수소나트륨 70g, 산화마그네슘 24g, 트리폴리인산나트륨 6g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다. 70 g of sodium hydrogen carbonate, 24 g of magnesium oxide, and 6 g of sodium tripolyphosphate were placed in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
실시예6Example 6
탄산수소나트륨 67g, 산화마그네슘 23g, 트리폴리인산나트륨 10g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 제조한다.67 g of sodium hydrogen carbonate, 23 g of magnesium oxide, and 10 g of sodium tripolyphosphate are put in a mixer and mixed for 5 minutes.
비교예 1Comparative Example 1
배가스 처리 조성물을 투입하지 않았다.The flue gas treatment composition was not introduced.
비교예 2Comparative Example 2
탄산수소나트륨 85g, 수산화나트륨 및 산화마그네슘 15g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.85 g of sodium hydrogen carbonate, 15 g of sodium hydroxide and magnesium oxide were put in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
비교예 3Comparative Example 3
탄산수소나트륨 79g, 수산화나트륨 및 산화마그네슘 21g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.79 g of sodium hydrogen carbonate, 21 g of sodium hydroxide and magnesium oxide were put in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
비교예 4Comparative Example 4
탄산수소나트륨 74g, 수산화나트륨 및 산화마그네슘 26g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.74 g of sodium hydrogen carbonate, 26 g of sodium hydroxide and magnesium oxide were put in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
비교예 5Comparative Example 5
탄산수소나트륨 92g, 트리폴리인산나트륨 8g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.92 g of sodium hydrogen carbonate and 8 g of sodium tripolyphosphate were put in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
비교예 6Comparative Example 6
탄산수소나트륨 85g, 육메타인산나트륨 15g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다.85 g of sodium bicarbonate and 15 g of sodium hexaphosphate were placed in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
비교예 7Comparative Example 7
탄산수소나트륨 60g, 산화마그네슘 20g, 황산제일철 20g을 혼합기에 넣고 5분간 혼합하여 배가스 처리 조성물을 제조하였다. 60 g of sodium hydrogen carbonate, 20 g of magnesium oxide, and 20 g of ferrous sulfate were placed in a mixer and mixed for 5 minutes to prepare an exhaust gas treatment composition.
실험예Experimental example
1. 배가스 처리 조성물의 pH 측정1. pH measurement of flue gas treatment composition
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 2 내지 7의 조성물 50g과 물500g을 혼합하여 1시간 교반 후 시료의 pH를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.50 g of the compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 7 and 500 g of water were mixed, stirred for 1 hour, and the pH of the sample was measured, and the results are shown in Table 1.
2. 중금속 용출 실험2. Heavy metal dissolution experiment
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 2 내지 7의 조성물을 이용하여 소각로에서 배출된 배가스를 처리하고, 집진기에 포집된 비산재 200g과 정제수(약 pH 5.8)를 비산재: 정제수=1:10의 비율로 2000ml 삼각플라스크에 넣어 혼합하여 시료액을 조제하였다. 이후, 시료액을 상온 및 상압 조건에서 진탕기(진탕 횟수: 분당 200회, 진폭 5cm)를 이용하여 6시간 진탕한 다음 1.0um이하의 유리섬유 여지로 여과하여 여과액의 중금속을 측정한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다. The flue gas discharged from the incinerator was treated using the compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 to 7, and 200 g of fly ash collected in the dust collector and purified water (about pH 5.8) were mixed with fly ash: purified water = 1:10 in a ratio of A sample solution was prepared by mixing in a 2000 ml Erlenmeyer flask. After that, the sample solution was shaken for 6 hours using a shaker (shaking frequency: 200 times per minute, amplitude 5cm) under normal temperature and pressure conditions, and then filtered through a glass fiber filter of 1.0 μm or less to measure heavy metals in the filtrate. The results are shown in Table 1.
상기 표 1을 참조하면, 중금속 용출 억제제가 포함되지 않은 비교예 2 내지 4는 실시예 1 내지 6에 비하여 다량의 납, 구리 및 카드뮴이 검출되었으며, pH 조절제를 포함하지 않은 비교예 5 및 6은 중금속 용출 억제 효과가 매우 열위한 것을 확인할 수 있다. 한편, 비교예 7을 참조하면, 중금속 용출 억제제를 과량으로 포함하는 경우, 오히려, 중금속 용출 억제 효과가 저하되는 것을 확인할 수 있다.이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Referring to Table 1, Comparative Examples 2 to 4, which did not contain the heavy metal elution inhibitor, detected a large amount of lead, copper, and cadmium compared to Examples 1 to 6, and Comparative Examples 5 and 6 that did not include a pH adjuster It can be seen that the effect of inhibiting the elution of heavy metals is very poor. On the other hand, referring to Comparative Example 7, when the heavy metal elution inhibitor is included in excess, it can be confirmed that the heavy metal elution inhibitory effect is rather reduced. The scope is not limited thereto, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims.
10: 소각로
20: 폐열보일러
30: 반응기
40: 집진기
50: 스택
60: 혼련성형기
70: 배가스 처리 조성물10: Incinerator
20: waste heat boiler
30: reactor
40: dust collector
50: stack
60: kneading machine
70: flue gas treatment composition
Claims (9)
상기 습도 조절제는 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량% 포함되며,
상기 습도 조절제는 염화칼슘, 철분, 염화나트륨 및 실리콘다이옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상이고,
상기 pH 조절제는 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 30중량% 포함되어 배가스 내 비산재의 pH를 9 내지 11로 제어하는 것인 배가스 처리 조성물.
acid gas scavenger; heavy metal dissolution inhibitors; pH adjusters; and a humidity control agent;
The humidity control agent is included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition,
The humidity control agent is at least one selected from the group consisting of calcium chloride, iron, sodium chloride and silicon dioxide,
The pH adjusting agent is included in 10 to 30% by weight based on the total weight of the composition to control the pH of the fly ash in the flue gas to 9 to 11 flue gas treatment composition.
상기 산성가스 포집제는 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 90중량% 포함되고,
상기 중금속 용출 억제제는 조성물 총 중량에 대하여 0.4 내지 10중량% 포함되는 배가스 처리 조성물.
According to claim 1,
The acid gas scavenger is included in an amount of 60 to 90% by weight based on the total weight of the composition,
The heavy metal elution inhibitor is an exhaust gas treatment composition comprising 0.4 to 10% by weight based on the total weight of the composition.
상기 산성가스 포집제는 소석회 및 탄산수소나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 배가스 처리 조성물.
According to claim 1,
The acid gas collecting agent is at least one type of flue gas treatment composition selected from the group consisting of slaked lime and sodium hydrogen carbonate.
상기 중금속 용출 억제제는 트리폴리인산나트륨(Sodium tripolyphosphate) 육메타인산나트륨(Sodium hexametaphosphate), 에틸렌디아민테트라아세트산 테트라나트륨(EDTA4Na), 황산제일철, 황산제이철, 이미노숙신산 나트륨염(Imminosuccinic acid sodium salt), 메타인산나트륨 (Sodium hexametaphosphate) 및 디티오카르바메이트 유도체로 구성되는 그룹에서 선택되는 1종 이상인 배가스 처리 조성물.
According to claim 1,
The heavy metal elution inhibitor is sodium tripolyphosphate (Sodium hexametaphosphate), ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium (EDTA4Na), ferrous sulfate, ferric sulfate, iminosuccinic acid sodium salt (Imminosuccinic acid sodium salt), meta One or more kinds of flue gas treatment composition selected from the group consisting of sodium phosphate (Sodium hexametaphosphate) and dithiocarbamate derivatives.
상기 pH 조절제는 산화칼슘, 수산화 칼슘, 수산화 나트륨, 산화마그네슘 및 수산화칼륨으로 구성되는 그룹에서 선택되는 1종 이상인 배가스 처리 조성물.
According to claim 1,
The pH adjusting agent is at least one selected from the group consisting of calcium oxide, calcium hydroxide, sodium hydroxide, magnesium oxide and potassium hydroxide.
상기 배가스 내 비산재의 중금속 농도는 8000ppm 이하인 배가스 처리 조성물.
According to claim 1,
The heavy metal concentration of the fly ash in the flue gas is 8000 ppm or less flue gas treatment composition.
반응기에서 상기 소각에 의해 발생되는 배가스를 제1항 내지 제5항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 배가스 처리 조성물로 처리하여, 배가스 내 산성가스를 제거하고, 중금속 용출을 억제하는 단계; 및
상기 반응기에서 처리된 가스를 집진기를 통과시킨 후 대기로 배출하는 단계를 포함하는 배가스의 처리방법.incinerating waste in an incinerator;
Treating the flue gas generated by the incineration in the reactor with the flue gas treatment composition according to any one of claims 1 to 5 and 8, removing the acid gas in the flue gas, and suppressing the elution of heavy metals; and
Exhaust gas treatment method comprising the step of discharging the gas treated in the reactor to the atmosphere after passing through a dust collector.
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