KR19990064718A - 하수오니의 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하수오니를 처리하는 방법에 관한 것으로 특히 탈수 처리된 하수오니에 함수율 저감재를 첨가 혼합하여 시멘트 원료로 사용할 수 있는 건분화된 하수오니를 제조하는 하수오니의 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 함수율 60∼90 중량%의 하수오니에 함수율 저감재로서 ⅰ) 소각회; 및 ⅱ) 활성 생석회를 첨가 및 혼합하여 건분화된 하수오니를 제조하는 단계를 포함하는 하수오니의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 하수오니 처리 방법은 탈수된 하수오니를 하수 처리장 내에서 직접 건분화시킬 수 있을 뿐만 아니라 재활용 지역까지의 운반 과정에서 2 차 탈수로 인한 오염을 방지할 수 있으며, 취급이 용이하여 재활용을 위한 이송, 저장, 인출, 계량 등의 처리 공정이 용이하다. 또한 건분화된 하수오니를 시멘트 원료중 점토 원료로 사용하는 처리 방법은 하수오니를 안정적으로 처리할 수 있어서 하수오니를 매립이나 소각에 의해 처리할 때 발생되는 환경오염 또는 매립지 확보, 소각로 건설 등의 문제점을 크게 개선할 수 있다.
Description
[산업상 이용 분야]
본 발명은 하수오니를 처리하는 방법에 관한 것으로 특히 탈수 처리된 하수오니에 함수율 저감재를 첨가 혼합하여 시멘트 원료로 사용할 수 있는 건분화된 하수오니를 제조하는 하수오니의 처리 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
하수오니는 수질의 오염을 방지하기 위하여 하수에 포함되어 있는 오염물질을 제거하고 남은 고형 폐기물로서 전체 지정 폐기물의 절반 정도를 차지하는 물질이다. 따라서 이 폐기물의 효과적인 처리가 크게 대두되고 있다.
현재까지 하수오니의 처리는 주로 육상 매립과 해양 투기에 의존하고 있으나육상 매립은 향후 매립지의 고갈이 예상되고, 해양 투기는 해상 오염이라는 문제점이 있다. 이에 따라서 하수오니의 처리비용도 상승되고 있다. 또한 폐기물 처리법에서는 2001년부터 각종 오니류의 직매립을 금지하고 있어 대안 마련이 시급한 실정이다. 이에 대한 대안으로 하수오니를 소각하는 감량화 방안이 시도되고 있지만 소각 설비의 투자비 및 소각 운영비가 높고, 2 차 대기 오염이 나타나는 문제점이 있다. 또 다른 방안으로 하수오니의 퇴비화가 시도되고 있지만 오니 전량을 모두 소화하기에는 부적당하며, 근본적인 해결 방안이 되지 못하고 있다.
이러한 하수오니 처리의 문제점은 근본적으로 높은 함수율에 있다. 즉 하수오니를 일반적인 공법으로 탈수처리하여도 함수율이 약 60∼90 중량%이어서 취급, 운반 및 재활용 등에 제약을 받기 때문이다.
상기 탈수 처리된 하수오니의 함수율을 저감하는 방법은 하수오니에 특정한 처리재 조성물을 첨가, 혼합하거나 특정한 장치를 사용하는 것이 문헌에 알려져 있다. 상기 특정한 처리재 조성물을 사용하는 방법은 수산화칼슘 또는 산화칼슘 등을 탈수 하수오니에 첨가하여 건조 분말화 또는 고화처리하는 것으로서 고가의 재료를 사용하는 것이고, 특정한 장치를 사용하는 방법은 압축 탈수 또는 온열처리하는 것으로서 일반적으로 사용할 수 있도록 고안된 것이 아니라 아직은 처리비용의 측면에서 바람직한 것은 아니다. 또한 이들 방법은 탈수 하수오니의 함수율 저감에는 한계가 있으며, 매립을 전제로 한 탈수 방법이어서 함수율이 저감된 탈수 하수오니의 재활용 실적이 미미하다.
본 발명은 종래 기술을 고려하여 탈수처리된 하수오니를 함수율 저감재로서 산업부산물을 사용하여 경제적으로 하수오니를 처리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다른 본 발명의 목적은 함수율 저감 처리재를 간단한 혼합에 의하여 하수오니를 건분화시켜서 하수 오니의 악취를 감소시키고, 운반 및 재활용을 용이하게 할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은 건분화된 하수오니를 시멘트 원료로 사용하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 하수오니와 함수율 저감재를 혼합하기 위한 하수오니 혼합 처리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 나타낸 퍼그밀의 개략도이다.
도 3은 도 1의 B 부분을 확대하여 나타낸 공기주입 노즐이 저장호퍼에 부착된 형태를 나타내는 개략도이다.
도면 부호 a는 탈수처리된 하수오니이며, b는 함수율 저감재이며, 1은 퍼그밀이며, 2는 벨트 콘베이어이며, 3은 저장호퍼이며, 4는 교반기이며, 5는 인출스크류가 부착된 배출구이며, 6은 모터이며, 7은 공기주입관이며, 8은 통기구이며, 9는 공기주입 노즐이며, 10은 인출스크류이다 .
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여
함수율 60∼90 중량%의 하수오니에 함수율 저감재로서
ⅰ) 소각회; 및
ⅱ) 활성 생석회
를 첨가 및 혼합하여 함수율 30∼60 중량%의 건분화된 하수오니를 제조하는 단계를 포함하는 하수오니의 처리 방법을 제공한다.
또한 상기 함수율 30∼60 중량%의 건분화된 하수오니를 제조한 후에 건분화된 하수오니를 시멘트의 점토원료로 배합하는 단계를 더 포함하는 하수오니의 처리 방법도 제공한다.
상기 함수율 저감재는 ⅰ)의 소각회와 ⅱ)의 활성 생석회를 각각 첨가하거나 미리 건식 혼합하여 혼합물 형태로 첨가할 수 있다.
상기 함수율 저감재의 첨가량은 하수오니 100 중량부에 대하여 ⅰ)의 소각회 는 30∼100 중량부이고, 상기 ⅱ)의 활성 생석회는 20 중량부 이하인 것이 바람직하다.
상기 ⅰ)의 소각회는 30 메쉬 전통크기의 입도를 갖고, 화학성분 함량이 미연소 탄소 15 중량% 이하, 실리카 30∼60 중량%, 알루미나 15∼30 중량% 및 산화칼슘 3∼40 중량%인 것이 바람직하며, 상기 ⅱ)의 활성 생석회는 입도가 20 mm 이하이고, CaO 순도가 85 중량% 이상인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 하수오니와 함수율 저감재의 효율적인 혼합을 위하여
a) 하수오니 및 함수율 저감재를 투입하는 호퍼;
b) 함수율 저감재와 하수오니를 1 차 혼합하는 퍼그밀;
c) 1 차 혼합물을 저장호퍼로 이송하는 벨트 콘베이어;
d) 이송된 1 차 혼합물을 저장하고, 1 차 혼합물을 2 차 혼합하는 교반기가
부착된 저장호퍼;
e) 저장호퍼 하부에 위치하고 2 차 혼합물이 교반기 또는 저장호퍼의 내벽에
부착되거나 아치가 형성이 되지 않도록 저장호퍼 내로 연속적인 공기주입
을 하는 공기주입 노즐; 및
f) 저장호퍼 하부에 위치하고 2 차 혼합물을 배출하는 인출 스크류가 부착된
배출구
를 포함하는 하수오니의 혼합 처리 장치를 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
[작용]
본 발명은 함수율이 60∼90 중량%인 하수오니에 특정 소각회 30∼100 중량%와 활성 생석회 0∼20 중량%를 혼합한 함수율 저감재를 첨가, 혼합하여 하수오니의 함수율을 30∼60 중량%로 낮추어 취급이 용이한 건분화된 하수오니를 제조하여 하수오니를 처리하는 것이다.
상기 함수율이 60∼90 중량%인 하수오니는 일반적인 벨트프레스, 필터프레스 등의 탈수 장치에 의해 하수처리장에서 탈수처리된 하수오니이다.
상기 함수율 저감재에 있어서 소각회는 소량의 미연소 탄소와 실리카, 알루미나, 산화칼슘을 포함한 소각 잔재와 소각 집진분이 바람직하다. 이 소각회는 또 다른 산업 부산물로서 다공질의 미분말이다.
또한 생석회는 활성 생석회로서 물과 접촉하여 즉시 소화(slaking)될 수 있는 평균입도가 20 mm 이하이고, 연소(軟燒; soft burn) 또는 적소(適燒) 생석회가 바람직하며, 경소(硬燒; hard burn) 생석회는 물과 접촉한 후 소화될 때까지 상당한 시간이 소요되므로 바람직하지 않다.
이러한 함수율 저감재는 포함하고 있는 산화칼슘 성분이 하수오니의 수분과 접촉하여 수산화칼슘으로 소화(slaking) 되면서 수분을 고정하고, 반응열에 의하여 하수오니의 수분을 증발시켜서 함수율을 감소시킨다. 또한 함수율 저감재는 하수오니에 혼합되어 고형분을 증가시켜 하수오니의 함수율을 낮추어 주지만 특히 다공질이고 미분말이어서 하수오니의 수분을 빠른 속도로 흡습 및 흡수하면서 오니 표면에 흡착 및 도포(coating)되어 건분화가 되는 것이며, 이때 악취도 제거할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 도 1에 예시한 하수오니의 혼합 처리장치를 사용하여 하수오니와 함수율 저감재를 혼합하면 균일하고, 생산 측면에서 효율적인 혼합이 가능하다. 이 하수오니의 혼합 처리장치는 함수율 60∼90 중량%의 하수오니를 벨트 콘베이어 등으로 이송하여 함수율 저감재와 함께 퍼그밀(1)로 투입하고, 1 차로 강제 혼합 처리하며, 1 차 혼합물은 벨트 콘베이어(2)에 의해 저장호퍼(3)로 이송된다. 이 저장호퍼에는 내부에 교반기(4)가 부착되어 있고, 그 하부에는 공기주입 노즐(9)이 부착되어 있으며, 저장호퍼 아래에는 인출스크류(10)가 설치된 배출구(5)가 설비되어 있다. 즉 저장호퍼(3)로 이송된 1 차 혼합물은 호퍼내부의 교반기(4)에 의해 2 차 혼합이 이루어지고, 2 차 혼합물은 호퍼 하부의 배출구(5)로 낙하되어 인출스크류(10)에 의해 연속적인 배출이 이루어진다. 이때 호퍼 하부의 공기주입 노즐(9)에는 공기가 연속적으로 주입되어 2 차 혼합물이 교반기(4) 또는 저장호퍼(3)의 벽면에 부착되거나 아치형성되는 것을 방지하게 되며, 내부 공기의 흐름을 유도하여 하수오니를 부분적으로 건조하고, 악취제거를 촉진한다.
상기와 같은 방법으로 제조하여 건분화된 하수오니는 함수율이 30∼60 중량%로서 운반 취급 및 재활용이 용이하게 되고, 악취도 크게 감소된다.
또한 이 건분화된 하수오니는 시멘트 원료로 사용이 가능하며, 특히 점토 원료로의 사용이 가능하다. 이때 시멘트 원료로 사용하기 위한 특별한 설비가 필요없으며, 점토원료와 혼합 또는 대체 사용함으로서 안정적으로 하수오니를 처리할 수 있다. 상기 시멘트 원료로서의 배합양은 시멘트를 구성하는 총원료의 0.5∼10 중량% 까지 사용 가능하다.
하기 표 1은 시멘트 원료인 점토와 하수오니 고형분의 화학성분을 나타낸 것이다.
| 구분(중량%) | 강열감량 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | P2O5 | Cl |
| 점 토 | 4.7 | 65.4 | 17.0 | 5.2 | 1.8 | 0.9 | 0.2 | 3.2 | 1.6 | - | - |
| 하수오니 | 60.2 | 15.6 | 8.9 | 2.3 | 3.9 | 1.3 | 3.6 | 0.7 | 0.5 | 2.1 | 0.2 |
일반적으로 시멘트 원료는 석회석, 규석, 점토 및 철원료 등이 사용된다. 특히 하수오니는 고형분 중 염소와 인 함유량이 높은 것을 제외하고는 시멘트 원료중 실리카 및 알루미나를 주성분으로 하는 점토와 성분상 유사하기 때문에 시멘트 원료로의 이용이 가능하다. 따라서 본 발명과 같이 건분화 처리를 하여 시멘트 제조에 사용할 경우 품질 상의 문제없이 시멘트 원료 중 점토와 혼합 또는 대체하여 사용할 수 있는 것이다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
함수율이 82 중량%이고, 하기 표 2에 기재된 고형분의 화학성분을 나타내는 하수처리장에서 탈수처리된 하수 오니에 하기 표 2에 기재된 화학성분을 나타내는 입도가 30 메쉬 전통인 소각회 및 평균 입도가 1 mm인 활성 생석회를 하기 표 4의 배합기준에 따라 도 1의 혼합기에서 혼합하여 건분화된 하수오니를 제조하였다.
상기 혼합기에서는 함수율 저감재와 탈수처리된 하수 오니를 함께 퍼그밀(1)에 투입하였고, 이 퍼그밀(1)에서 1 차로 1 분 동안 강제 혼합 처리한 후, 이 1 차 혼합물을 벨트 콘베이어(2)에 의해 저장호퍼(3)로 이송시켰다. 이 저장호퍼(3)는 내부에 교반기(4)가 부착되어 있고, 그 하부에는 공기주입 노즐(9)이 3 개 부착되어 있으며, 저장호퍼(3) 아래에는 인출스크류(10)가 설치된 배출구(5)가 설비되어 있다.
이 저장호퍼(3)로 이송된 1 차 혼합물은 저장호퍼(3) 내부의 교반기(4)에 의해 다시 1 분 동안 2 차 혼합을 하고, 이 2 차 혼합물은 호퍼 하부의 배출구로 낙하시켜 배출구(5)의 인출스크류(10)에 의해 연속적으로 배출하였다. 이때 저장호퍼(3) 하부의 공기주입 노즐(9)에는 공기 주입관(7)을 통하여 공기가 연속적으로 주입되도록 하였다. 그 결과 2 차 혼합물이 교반기(4) 또는 저장호퍼(3)의 내벽에 부착되거나 아치가 형성되지 않았다.
상기 건분화된 하수오니를 30 분간 방치한 후 함수율 및 취기 강도를 측정하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
상기 함수율 측정은 105 ℃에서 항량 건조 후, 하기 수학식 1에 의해 계산 하였다.
[수학식 1]
또한 상기 취기 강도의 측정은 20 명의 건강한 남녀를 선발하여 하기 표 3에 나타낸 기준으로 평가 측정하였다.
| 구 분 | 탈수처리된 하수오니 | 소각회 | 활성 생석회 |
| 함수율(중량%) | 82.0 | 0 | 0 |
| 강열감량(중량%) | 60.57 | 11.52 | 0.63 |
| SiO2 | 15.80 | 53.77 | 1.30 |
| Al2O3 | 9.06 | 20.39 | trace |
| Fe2O3 | 2.32 | 4.27 | 0.34 |
| CaO | 3.92 | 4.94 | 95.15 |
| MgO | 1.35 | 1.42 | 1.25 |
| SO3 | 3.71 | 0.82 | 1.26 |
| K2O | 0.74 | 0.88 | trace |
| 취기 강도 | 실용적 의미 |
| 180 | 후각이 예민한 사람도 냄새를 감지할 수 없는 정도 |
| 200 | 보통의 사람이 냄새를 감지할 수 없는 정도 |
| 220 | 냄새 판별이 가능하지만 불만을 제기하지 않는 정도 |
| 250 | 냄새가 감지되지만 불만을 제기하는 정도가 5 명 이내 |
| 350 | 모든 사람이 불쾌감을 나타내고 불만을 제기하는 정도 |
| 배 합 량(kg) | 물 성 | |||
| 탈수처리된 하수오니 | 소각회 | 활성 생석회 | 함수율(중량%) | 취기 강도 |
| 100 | 0 | 0 | 82.0 | 350 |
| 100 | 30 | 0 | 65.0 | 250 |
| 100 | 50 | 0 | 56.0 | 200 |
| 100 | 70 | 0 | 49.4 | 200 |
| 100 | 100 | 0 | 41.9 | 200 |
| 100 | 20 | 10 | 62.9 | 250 |
| 100 | 40 | 10 | 54.9 | 200 |
| 100 | 60 | 10 | 48.4 | 200 |
| 100 | 90 | 10 | 41.0 | 200 |
| 100 | 10 | 20 | 62.0 | 250 |
| 100 | 30 | 20 | 53.0 | 200 |
| 100 | 50 | 20 | 45.0 | 200 |
| 100 | 80 | 20 | 39.3 | 200 |
실시예 2
상기 실시예 1에서 제조된 건분화된 하수오니 중 탈수처리된 하수오니 100 중량부, 소각회 50 중량부로 혼합된 하수오니를 하수오니 1로 하고, 탈수처리된 하수오니 100 중량부, 소각회 30 중량부, 활성 생석회 20 중량부로 혼합된 하수오니를 하수오니 2로 하여 이들을 건조 후 습식분석한 결과를 점토와 비교하여 표 5에 기재하였다.
| 구분(중량%) | 강열감량 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O |
| 점 토 | 4.7 | 65.4 | 17.0 | 5.2 | 1.8 | 0.9 | 0.2 | 3.2 |
| 하수오니 1 | 23.8 | 43.9 | 17.6 | 3.7 | 4.6 | 1.4 | 1.6 | 0.8 |
| 하수오니 2 | 21.0 | 28.3 | 11.7 | 2.4 | 30.8 | 1.4 | 1.7 | 0.6 |
상기 표에서와 같이 건분화된 하수오니의 화학성분은 SiO2와Al2O3를 주요 성분으로 하는 점토의 성분과 유사하여 점토 원료를 대체할 수 있으며, 하수오니 2와 같이 CaO 성분이 높은 경우에는 시멘트 주원료인 석회석(CaCO3)의 배합량을 줄여서 목표 조성의 시멘트를 제조할 수 있기 때문에 시멘트 원료로 대체 사용할 수 있다.
본 발명의 하수오니 처리 방법은 탈수된 하수오니를 하수 처리장 내에서 직접 건분화시킬 수 있을 뿐만 아니라 재활용 지역까지의 운반 과정에서 2 차 탈수으로 인한 오염을 방지할 수 있으며, 취급이 용이하여 재활용을 위한 이송, 저장, 인출, 계량 등의 처리 공정이 용이하다. 또한 건분화된 하수오니를 시멘트 원료의 점토 원료로 사용하는 처리 방법은 하수오니를 안정적으로 처리할 수 있어서 하수오니를 매립이나 소각에 의해 처리할 때 발생되는 환경오염 또는 매립지 확보, 소각로 건설 등의 문제점을 크게 개선할 수 있다.
Claims (7)
- 함수율 60∼90 중량%의 하수오니에 함수율 저감재로서ⅰ) 소각회; 및ⅱ) 활성 생석회를 첨가 및 혼합하여 함수율 30∼60 중량%의 건분화된 하수오니를 제조하는 단계를 포함하는 하수오니의 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 함수율 30∼60 중량%의 건분화된 하수오니를 제조한 후에 건분화된 하수오니를 시멘트의 점토원료로 배합하는 단계를 더 포함하는 하수오니의 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 함수율 저감재가 ⅰ)의 소각회와 ⅱ)의 활성 생석회를 건식 혼합하여 제조된 혼합물인 하수오니의 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 함수율 저감재의 첨가량은 하수오니 100 중량부에 대하여 ⅰ)의 소각회 가 30∼100 중량부이고, 상기 ⅱ)의 활성 생석회가 20 중량부 이하인 하수오니의 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 ⅰ)의 소각회는 30메쉬 전통크기의 입도를 갖고, 화학성분 함량이 미연소 탄소 15 중량% 이하, 실리카 30∼60 중량%, 알루미나 15∼30 중량% 및 산화칼슘 3∼40 중량%인 하수오니의 처리 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 ⅱ)의 활성 생석회는 평균입도가 20 mm이하이고, CaO 순도가 85 중량% 이상인 하수오니의 처리 방법.
- a) 하수오니 및 함수율 저감재를 투입하는 호퍼;b) 함수율 저감재와 하수오니를 1 차 혼합하는 퍼그밀;c) 1 차 혼합물을 저장호퍼로 이송하는 벨트 콘베이어;d) 이송된 1 차 혼합물을 저장하고, 1 차 혼합물을 2 차 혼합하는 교반기가부착된 저장호퍼;e) 저장호퍼 하부에 위치하고 2 차 혼합물이 교반기 또는 저장호퍼의 내벽에부착되거나 아치가 형성이 되지 않도록 저장호퍼 내로 연속적인 공기주입을 하는 공기주입 노즐; 및f) 저장호퍼 하부에 위치하고 2 차 혼합물을 배출하는 인출 스크류가 부착된배출구를 포함하는 하수오니의 혼합 처리 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990015865A KR19990064718A (ko) | 1999-05-03 | 1999-05-03 | 하수오니의 처리 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019990015865A KR19990064718A (ko) | 1999-05-03 | 1999-05-03 | 하수오니의 처리 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990064718A true KR19990064718A (ko) | 1999-08-05 |
Family
ID=54776081
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990064718A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100352833B1 (ko) * | 2001-05-16 | 2002-09-16 | 강호웅 | 오니를 이용한 시멘트 원료 제조방법 및 이로부터 제조된시멘트 원료 |
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-
1999
- 1999-05-03 KR KR1019990015865A patent/KR19990064718A/ko not_active Application Discontinuation
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