KR20030091847A - 폐수 슬러지를 이용한 생태복원용 복토재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수 및 폐수처리장 및 정수처리장 등에서 발생되는 폐기물 중의 하나인 폐수 슬러지를 재활용해 잔디 등과 같은 식물의 생육을 돕는 생태복원용 복토재의 제조방법에 관한 것이다.

즉, 악성폐기물 중의 하나인 하, 폐수 슬러지 단독 혹은 하, 폐수 슬러지와 기존 마사토를 각각 일정량씩 혼합하여 하천생태복원용 복토재를 제조하는 것이다.

Description

폐수 슬러지를 이용한 생태복원용 복토재 제조방법 {The manure manufacturing-process for ecology restoration by using wastewater-sluge }

본 발명은 하수 및 폐수처리장 및 정수처리장 등에서 발생되는 폐기물 중의 하나인 폐수 슬러지를 재활용해 잔디 등과 같은 식물의 생육을 돕는 생태복원용 복토재의 제조방법에 관한 것이다.

현재 이용되고 있는 하천 생태복원용 토양은 주로 굵은 모래가 종종 포함되어 있는 마사토를 사용하고 있는데, 이러한 마사토는 하천복원용으로 설치되는 콘크리트 구조물에 의하여 수분의 흡수와 함께 더욱 빠른 토양의 건조현상으로 식물의 생육이 불완전함은 물론 현시대에서 절실히 요구하는 재활용촉진 등과 같은 환경친화성의 의미는 전혀 가지고 있지 못하고 있는 실정이다.

한편, 폐수 슬러지는 각종 산업현장에서 배출되는 폐수를 일차적으로 정수처리장 혹은 폐수처리장 등을 통해 처리하는 과정에서 걸러낸 찌꺼기에 해당되는 것으로서, 전국적으로 막대한 량이 배출됨은 물론 그 슬러지 처리에 따른 막대한 예산과 환경파괴가 수반되고 있다.

즉, 1999년 12월 기준 전국에서 발생하는 슬러지는 년평균 약 330만톤으로서 공단폐수처리 슬러지가 10만톤, 농공단지 폐수처리 슬러지가 7천톤, 하수처리 슬러지가 147만톤, 기타 배출업소에서 180만톤으로 집게되고 있다. 아울러 이들의 처리방법으로는 매립 26.4%, 소각 22.8%, 재활용 12.8%, 해양투기 38.1%로서 해양투기에 의존하는 비율이 가장 높으며, 매립, 소각, 재활용 순으로 처리되고 있다.

이중 소각의 경우에는 실제 하수처리장의 경우에는 0.8%가량이며, 나머지는 배출업소에서 소각되는 양으로 추정되고 있다. 정부에서는 2003년부터 년차적으로 하·폐수처리과정에서 발생하는 슬러지류의 직접매립을 금지할 예정에 있으나 그렇게 되면 해양투기가 증가하게 되겠지만 이 또한 장래에 금지될 계획에 있으므로 새로운 처리방안의 도출이 절실한 시점에 와 있다. 폐기물관리법에서는 슬러지의 처리 및 처분방법으로 소각, 고형화, 퇴비화, 복토제 또는 토지개량제 등의 방법을 제시하고 있다.

일반적인 하·폐수처리공정에서는 그 처리공정에 따라 오니류가 필연적으로 발생하게 되며, 이들 오니류에 포함된 오염물질의 농도도 처리공정의 효율증대에 비례하여 점차 고농도화되어 가고 있다. 양적인 면에서도 정부의 맑은 물 공급대책에 따라 하수처리율은 증가되고 있으며, 또한 각 배출업체에서도 배출허용기준의 강화에 따라 오니류의 양도 증가추세에 있다.

특히 염색폐수 처리과정에서 발생하는 슬러지는 그 양이 많고, 또한 그 처리방법으로는 현재까지 모두 해양투기를 하고 있어서 해양의 오염문제 뿐만 아니라 많은 염색업체로 하여금 슬러지 처리비용을 부담하고 있다. 대표적으로 대구 비산염색공단의 경우 월 슬러지 발생량은 12천톤으로 그 처리비용은 월 약 3억원 이상이 소요되며 공단 입주업체를 제외한 일반업체까지 포함하면 슬러지의 양과 처리비용은 더욱 증가할 것으로 판단된다.

뿐만 아니라 최근까지도 하·폐수처리장에서 발생하는 슬러지류의 처리는 탈수하여 직접 매립하거나 해양투기에 의존하여 왔으나 매립의 경우는 매립지의 확보가 어려우며, 매립장에서 슬러지의 매립작업시 작업성이 나쁘고 슬러지에 함유되어 있는 각종 유해 중금속이 토양에 잔류하게 되어 지하수 및 지표수를 오염시키며 침출수량의 증가를 초래하게 된다. 해양투기의 경우는 국제적인 차원에서 공유해상을 보호하기 위하여 금지될 단계에 있으므로 새로운 방법을 강구하지 않으면 안되게 되었다. 이러한 추세에 따라 최근에는 정부적의 재활용 차원에서 다양한 용도로의 사용을 시도하고 있다.

아울러 상기 하·폐수처리장에서 발생하는 슬러지의 주성분은 무기성분과 유기성분으로 이루어져 있으므로 소각시 유기성분이 휘발, 즉 가스화하는 성질이 있으며, 무기성분의 대부분은 토분으로 구성되어 있다. 이러한 슬러지류는 처리시 톤당 일정한 경비를 지불하고 있으므로 다른 경제적인 처리공법이 요구되고 있다. 이미 선진국에서는 슬러지류를 감량화 및 안정화시키는 방법으로써 소각처리가 일반화되어 있으나 그 부산물인 소각재의 처리방법에 대한 연구는 진행 중에 있다.

우리 나라에서도 장기적으로 보면 하·폐수처리 슬러지는 소각하는 방법으로 전환될 것으로 생각하며 이렇게 될 경우 발생하는 소각재에 대한 활용기술의 개발이 급선무라 할 수 있다.

또, 우리나라의 폐기물관리법에서는 각종 하·폐수 처리시설에서 발생되는 슬러지를 시설규모에 따라 한정된 기간을 설정하여 다음과 같이 관리 및 처리하고자 하고 있다. 사업장에서 발생하는 일반폐기물중 유기성 슬러지(유기성물질의 함량이 40%이상)는 소각하거나, 수분함량이 75% 이하로 탈수·건조한 후 관리형 매립시설에 매립하도록 되어 있으나 앞으로는 소각, 고형화, 퇴비화, 매립지복토재, 토지개량제등으로 처리 및 사용하도록 규정하고 있다. 따라서 새로운 방법이 강구되지 않으면 안될 시점에 와 있다.

이에 본 발명에서 환경파괴와 처리에 따른 막대한 비용낭비를 초래하는 하는 악성폐기물 중의 하나인 폐수 슬러지를 하천복원용 토양으로 사용하거나 기존 토양과 함께 혼합하여 사용함으로서, 악성 폐기물인 폐수 슬러지의 재활용 발판을 도모함은 물론 복토의 품질향상(영양과 수분 등), 제조원가절감 등의 부대 효과까지 제공되는 그 복토 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위하여 본원에서는 하기의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명키로 한다.

<실시예>

1. 하수 및 폐수 슬러지 재료

하수 및 폐수 슬러지는 대구비산염색공단의 폐수처리장에서 일정량의 폐수 슬러지(수분80%)를 수거하여 사용한 후 수분의 건조를 방지하기 위해 즉시 냉장 보관하였다.

2. 대상식물

생육상태를 실험하기 위한 대상식물은 하천복원시 주로 많이 식재하는 잔디를 대상으로 하였다.

3. 잔디의 생육실험

·실험용기 : 500ml 용기 2개

·실험온도 : 실온 유지

·식종방법 :

- 하나의 용기에는 기존의 마사토를 다른 하나의 용기에는 하,폐수 슬러지를 각각 곱게 부수고 평평하게 다진 후 각각의 용기에 잔디씨를 파종하였다.

- 파종 후 수분의 보습을 위해 비닐로 각각 밀폐를 실시하였다.

- 밀폐는 발아할 때까지 하여야 한다.

4. 종래의 마사토와 슬러지를 이용한 생태복원용 복토재의 물성비교

4.1 복토재의 삼성분석 결과

기존 마사토의 삼성분 분석결과는 하기의 표 1과 같다.

<표 1> 기존 마사토의 삼성분 분석결과표

(단위 : %)

구 분	수분	휘발분	무기물
대구 동촌지역	25.0	2.7	72.3
경산 자인지역	17.2	3.9	79.8

4-2 슬러지를 이용한 복토재의 삼성분석 결과

비산염색공업단지의 폐수처리장에서 수거한 폐수 슬러지의 삼성분석결과는 하기의 표 2와 같다.

<표 2> 대체 생태복원용 복토재의 삼성분 분석결과

(단위 : %)

구 분	수분	휘발분	무기물
염색 슬러지	80.0	12.7	7.3

5. 용출실험

1) 용출실험은 하기의 도표 1에서 도시된 바와 같이,

① 기존 마사토와 폐수 슬러지의 시료에 대하여 가능한 한 균질한 시료를 얻을 수 있도록 채취하도록 하고,

② 실험실로 이동하여 곧 바로 수분을 측정하며,

③ 시료를 균일하게 파쇄하고,

④ 염산으로 pH를 5.8∼ 6.3으로 조절한 용출액을 준비하며,

⑤ 고체시료와 용출액을 1:10의 비율로 삼각플라스크에 넣은 다음,

⑥ 교반기를 이용하여 6시간 동안 용출한다.

⑦ 용출액은 정치한 후 상등액만 여과한다.

⑧ 각 항목별로 분석한다.

<도표 1> 생태복원용 복토재의 용출실험과정

2) 위 용출실험 결과

① 기존 마사토

<표 3> 기존 마사토의 용출실험 결과

(단위 : mg/l)

구 분	용출농도	허용기준
Cr	ND	1.5(Cr+6으로)
Cu	ND	3
Pb	ND	3
Cd	ND	0.3
Fe	8.632	-
Ca	4.571	-
Mn	0.008	-

② 폐수 슬러지

<표 4> 폐수 슬러지의 용출실험 결과

(단위 : mg/l)

구 분	용출농도	허용기준
Cr	ND	1.5(Cr+6으로)
Cu	0.130	3
Pb	ND	3
Cd	ND	0.3
Fe	5.850	-
Ca	2.846	-
Mn	0.030	-

③ 용출실험결과 평가

기존 마사토와 폐수 슬러지에 대한 용출실험결과 두가지 모두 허용기준치 이하인 극미량의 유해물질만 검출되었음을 알 수 있음을 볼 때 복토재로 사용하여도 무방한 것으로 나타났다.

6. 잔디의 생육도 조사

기존 마사토와 폐수 슬러지에 대한 잔디의 생육도를 35일간 조사한 결과 하기의 사진(그림 1) 및 도표 2와 같이 나타났다.

<그림 1> 잔디의 생육도 측정 사진

<도표 2> 잔디생육도 측정 결과

7. 종합평가

이상과 같이 기존 마사토와 폐수 슬러지를 이용하여 다양한 형태의 물성을 분석하여 기존의 마사토와 함께 잔디생육도에 대한 비교평가를 실시한 결과기존 마사토류는 구입하기는 용이하지만 수분의 보습능력이 낮아 잔디의 생육이 어려운 것에 비하여 폐수 슬러지는 기존의 마사토 보다 우수한 잔디의 생육속도를 나타내었는바, 이것을 토대로 슬러지를 이용하여 하천 등에 생태계의 복원이 가능하다는 것이 검증되었다. 따라서 현재는 물론 장래에도 많은 지역에서 하천복원사업이 지속적으로 일어날 전망이기 때문에 지금까지 슬러지 처리비로 지불하고 있는 막대한 슬러지 처리비의 경감은 물론 폐기물인 슬러지를 다시 재활용할 수 있는 밑거름이 되는 등 상당히 기대되는 바가 크다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 폐수 슬러지를 이용한 복도재는 위 실시예를 통한 실험결과에서 알 수 있듯 기존 마사토에 비해 식물의 생육에 보다 높은 효과가 있고, 유해성분 또한 기준치이하로서 토양오염우려도 없음은 물론 특히, 막대한 비용을 들여 폐기처리(소각, 매립 등)하였던 폐기물(폐수 슬러지)를 생태복원용으로 다시 재활용할 수 있는 상당한 효과가 기대되는 아주 획기적인 발명이다.

Claims (1)

1. 악성폐기물 중의 하나인 하, 폐수 슬러지 단독 혹은 하, 폐수 슬러지와 기존 마사토를 각각 일정량씩 혼합하여 하천생태복원용 복토재를 제조하는 것을 특징으로 한 폐수 슬러지를 이용한 생태복원용 복토 제조방법.