KR20110086518A - 함수성 폐기물의 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래보다 더 용이하게 수행할 수 있는 오염성분 함유수 기타 함수성 폐기물의 처리방법을 제공한다.
본 발명의 함수성 폐기물의 처리방법에 따르면 함수성 폐기물에 생석회를 가하여 수분을 저감시키는 수분저감공정과, 상기 공정에서 생성한 소석회를 가열하여 생석회를 재생시키는 재생공정을 가지며, 상기 수분저감공정에서의 생석회의 수화열 또는/및 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 하였다. 상기 수분저감공정에서 생성한 소석회의 수분을 증발시키는 마이크로파 가열공정을 가지며 그 후에 재생공정으로 옮겨가도록 해도 좋다.
본 발명의 함수성 폐기물의 처리방법에 따르면 함수성 폐기물에 생석회를 가하여 수분을 저감시키는 수분저감공정과, 상기 공정에서 생성한 소석회를 가열하여 생석회를 재생시키는 재생공정을 가지며, 상기 수분저감공정에서의 생석회의 수화열 또는/및 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 하였다. 상기 수분저감공정에서 생성한 소석회의 수분을 증발시키는 마이크로파 가열공정을 가지며 그 후에 재생공정으로 옮겨가도록 해도 좋다.
Description
본 발명은 함수성 폐기물의 처리방법에 관한 것이다.
종래 현상 폐액 등의 폐액(廢液), 소각로의 배기가스 처리수, 사업장 등의 폐수, 매립지 침출배수, 매립토양의 세정배수 등에 포함되는 방향족계 화합물, 유기염소 화합물, 농약, 다이옥신, PCB, 수용성 폴리머 등, 질산 이온 등의 난분해성 물질의 전기화학적 산화분해에 관한 출원이 있었다.(특허문헌1)
본 출원은 폐기물 처리후 매립지로부터의 침출 배수, 현상 폐액, 화학공장의 배수를 비롯한 폐액 또는 배수 중의 상기 난분해성 화합물은 종래 널리 이용되고 있는 생물처리법, 응집법으로는 충분히 처리하기 어렵다는 점을 감안하여, 높은 전류 밀도로 전기 분해를 하여 현상 폐액 등의 폐액 등을 전기 화학적으로 산화 분해하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 난분해성 물질을 함유하는 폐액 또는 배수를 전해장치 내로 도입하여 높은 전류밀도로 전기분해하며, 폐액 또는 배수에 차아할로겐산과 활성산소를 생성시켜서 강력한 산화 분해작용을 주고 전해 처리수 중의 차아할로겐산은 유기물 등에 접촉시켜서 시간이 경과 함에 따라 분해하여 히드록시 라디칼 등의 활성산소를 생성해서 난분해성 화합물을 산화 분해할 수 있다.
그러나 이러한 전기분해에 의한 배수처리(오염성분을 저감한다)는 제어가 상당히 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 종래보다 더 용이하게 수행할 수 있는 오염성분 함유수와 그 밖의 함수성 폐기물의 처리방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 기술적 수단을 강구하고 있다.
(1) 본 발명의 함수성 폐기물의 처리방법은, 함수성 폐기물에 생석회(生石灰)를 공급하여 수분을 저감시키는 수분저감공정과, 상기 공정에서 생성된 소석회(消石灰)를 가열하여서 생석회를 재생시키는 재생공정을 가지며, 상기 수분저감공정에서의 생석회의 수화열 또는/및 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 한 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 함수성 폐기물(「고형분」이 주체인 경우나 「수분」이 주체인 경우 등이 있다)로서 화학공장이나 액정제조공장 등의 공업배수의 오염성분 함유수, 공장이나 주유소 철거지의 A중유, 등유 등에 의한 기름 오염 토양이나 그 삼출수, 매실 조미 가공 폐액(높은 COD와 높은 식염농도를 가진다), 돼지·닭의 분뇨, 그 밖의 가축의 분뇨, 가정의 음식물 쓰레기, 패스트푸드점이나 그 밖의 음식점의 잔반 등을 예시할 수 있다.
특히 상기 오염성분 함유수의 오염성분의 예로서 용매, 기타 유기화합물(예를 들면 DMSO, DMAc, DMF, MEA)이나, A중유나 경유 등의 기름 방울을 들 수 있다. 또한 상기 오염성분의 표시 지표로서 COD, TOC, n-핵산 추출물질, 암모니아태 질소, 질산태 질소 등을 예시할 수 있다.
이 함수성 폐기물의 처리방법은 함수성 폐기물에 생석회를 공급하여 수분을 저감시키는 수분저감공정을 가지고 있기 때문에 생석회는 소석회로 화학 변화하여 자발적으로 발열하면서 함수성 폐기물은 상기 발열에 의해 수분이 증발하여 저감하게 된다.
구체적으로는 이 수분저감공정에서는 생석회가 수화(水和)하여 소석회로 화학변화 ＜CaO＋H2O→Ca(OH)２＋63ｋJ/몰＞하고, 이 수화열에 의해 함수성 폐기물의 수분이 증발되어 수분이 저감된다. 즉 생석회가 수화하여 소석회로 변화될 때의 자발적인 발열 반응을 함수성 폐기물의 수분의 증발에 이용한다. 상기 함수성 폐기물의 수분은 대체로 거의 없어지도록 저감해 두는 것이 다음에 이어질 공정에서의 열효율상 바람직하다.
그리고 상기 수분저감공정에서 생성된 소석회를(예를 들면 공기 중의 유산소 분위기하에서) 가열하여 생석회를 재생하는 재생공정을 가지고 있어서 생석회→소석회(수분저감공정), ⇒소석회→생석회재생공정）, ⇒생석회→소석회(수분저감공정), ⇒소석회→생석회(재생공정)…로 생석회를 반복해서 재생·재이용할 수 있어 재활용으로 러닝코스트를 억제할 수 있다.
그리고 또한 수분저감공정에서의 생석회의 수화열이나 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 하고 있으며, 구체적으로는 수분저감공정에서의 생석회의 수화열을 오염성분의 열분해에 이용하거나 혹은 재생공정에서의 생석회의 재생시에 가열하는 열량을 오염성분의 열분해에 이용하고 있어서 전해법에 의한 처리들에 비해서 비교적 간단한 방법으로 오염성분을 분해할 수 있다.
여기서 소석회의 융점(분해온도)은 580℃이기 때문에 상기 재생공정에서는 580℃이상, 예를 들면 650~1000℃ 정도로 가열하면 소석회가 분해되어서 산소와 결합하여 생석회로 재생된다. 또한 이때 함수성 폐기물의 오염성분, 즉 COD성분, TOC성분, n-핵산 추출물질, 암모니아태 질소, 질산태 질소 등은 분해되어 저감시켜지는 것으로 이해할 수 있다. 이 오염성분 중 특히 유기물은 650℃ 이상으로 가열되면 거의 완전히 분해시켜지는 것으로 생각할 수 있다(환경부하물질이 분해된다). 이로 인해 자연에 대한 산업폐기물 등의 부하물을 가급적 폐출하지 않는 제로·이미션(zero emission)를 통하여 환경보전에 기여할 수 있다.
(2)상기 수분저감공정에서 생성한 소석회의 수분을 증발시키는 마이크로파 가열공정을 거친 후에 재생공정으로 이동되도록 해도 좋다.
상기 마이크로파 가열은 전자레인지의 원리가 되는 것으로, 물에 예를 들면 2.45GHz의 마이크로파를 조사해서 흡수시켜 가열해 증발시킬 수 있다(마이크로파 건조). 이에 의해 재생공정에서의 가열 에너지를 저감해서 비용 절약을 할 수 있다.
(3)상기 함수성 폐기물에 흡수 담지체를 접촉시키도록 해도 좋다.
상기 흡수 담지체로서 활성탄, 벤토나이트, 식물섬유 부스러기(나무 부스러기, 톱밥 등)를 예시할 수 있으며 이것에 예를 들어 기름 방울 등의 오염성분을 흡수·흡착시킬 수 있다. 즉 생석회의 수화열 발생작용에 의해 초기수분의 증발기능을 흡수 담지체에 오염성분의 흡착기능을 갖게 할 수 있다.
(4)상기 함수성 폐기물에 전해수를 함유시키도록 해도 좋다.
이와 같이 구성하면 오염성분 함유수가 이상한 냄새나 악취를 발생하는 것이라 하더라도 이들 냄새성분을 전해수 중의 차아염수산이나 ·OH라디칼의 산화작용에 의해 분해해서 경감 내지 소거할 수 있다.
즉 상기 함수성 폐기물에 전해수를 첨가하거나 또는 함수성 폐기물 자체를 전기분해하면, 차아염소산이나·OH라디칼의 작용으로 오염성분이 세분화되어 악취성분이 분해되어 가게 되고, 그리고 나서 수분저감공정으로 보냄으로써 처리중 이상한 냄새의 발생을 억제 내지 방지할 수 있다.
(5)상기 수분저감공정 중 또는 나중에 함수성 폐기물의 수분을 분리하여 상기 수분 중에 용해되는 무기물을 재이용하도록 해도 좋다.
상기 무기물로서 예를 들면 식염을 예시할 수 있다.
이렇게 구성하면 함수성 폐기물, 예를 들면 오염성분 함유수, 예를 들어 매실 조미가공 폐액은 높은 COD(예를 들면 10~20만ppm이상)이며, 또한 고농도의 식염농도(예를 들면 1~20%이상)이지만, 소석회 및 고형분과 수분을 예를 들어 막으로 분리함에 따라 수분 중에 용해되는 무기성분을 분리할 있어 매실 조미가공 폐액 등에 포함된 식염을 고농도의 물로서 추출할 수 있다. 이 고농도 식염수를 예를 들면 전기분해함으로써 차아염소산을 포함한 기능성 물(상기 전해수로서나 기타 물 처리로도 이용가능)을 얻을 수 있다.
(6) 본 발명은 그 외에 다음과 같은 특징을 갖는다.
<1> 드라이 처리
본 발명에서는 수분저감공정에서 함수성 폐기물에 생석회를 공급하여 수분을 저감시키도록 하고 있어서 함수성 폐기물을 젖은 상태가 아닌 드라이한 상태로 할 수 있어 핸들링이 쉬우며 함수성 폐기물을 감용화(減容化)할 수 있으며 또한 악취가 발생되기 어렵다.
상기 수분저감공정에서는 함수성 폐기물과 생석회의 혼합비율을 조정함으로써 무수분(無水分) 또는 무수분에 가까운 상태가 되도록 처리할 수 있다.
<2> 생석회와 함수성 폐기물의 배합비율
생석회와 함수성 폐기물 중 수분이 몰비로 1:1의 비율이 되도록 조정하면 산화칼슘(생석회)과 물(함수성 폐기물 중 수분) 전부로 수산화 칼슘(소석회)으로 화학 변화하지만, 화학 변화시에 큰 반응열(수화열)이 발생함으로써 수분이 증발하기 때문에 물의 비율은 몰 비율로 1:1 보다 많게 설정하는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면 생석회에 의해 몰 비율로 1:1 이상의 수분을 함유하는 함수성 폐기물을 처리하는 것이 가능하다.
상기 생석회와 함수성 폐기물의 배합비율은 화학반응시 (= 수분저감공정에서의 처리시)의 발열량을 예측해서 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들면 생석회에 대한 함수성 폐기물의 배합량을 수분저감공정에서의 발열 정도가 대략 100℃가 되도록 조정하면 수분의 증발·저감에 대해서 생석회의 배합량(필요량)이 비용면에서 매우 우수한 것이 될 수 있다.
<3> 고농도 배수의 오염성분의 처리
함수성 폐기물(「수분」이 주체인 경우)이 오염성분(예를 들면 식품산업의 조미액이나 용매 등의 유기성분)을 상당히 많이 포함할 경우, 예를 들면 COD로 10~20만ppm 이상의 배수(매실 조미 가공 폐액 등)는 전기분해법에 의한 처리로는 지나치게 고농도라서 처리가 매우 곤란(COD가 충분하게는 저하되지 않다)하지만, 본 발명에서는 수분저감공정에서 생석회의 수화성(수분을 흡수한다) 및 수화열(수분을 증발시킨다)을 이용해 수분을 저감시켜 재생 공정에서 소성(소석회의 분해온도 이상으로 가열해서 물질의 성질을 변화시킨다)하도록 하고 있기 때문에 오염성분의 함유비율이 높은 경우라도 처리 가능하면서 전기분해의 경우와 같은 미묘한 전기적인 제어(전류값 제어, 전압값 제어, 피처리수의 유량관리나 pH관리 등)를 필요로 하지 않는 비교적 단순한 순서로 처리를 할 수 있으며, 그리고 재생공정에서 소석회의 분해온도(융점 580℃)이상의 고온(예를 들어 700℃ 이상)에 노출시키기 때문에 COD성분은 모두 산화 분해되게 되며 오염성분 중 유기성분은 거의 완전히 산화분해되서 이산화 탄소와 물로 변화할 것으로 생각된다.
이와 같이 고농도의 배수라도 COD성분이 거의 완전하게 처리되는 것은 종래에는 생각할 수 없었던 것으로 수분저감공정에서 증발한 수분을 액화해서 재생하는 것과 조합시키면 고농도의 배수를 청정도가 높은 물로 변환할 수 있다. 즉 COD 등의 오염 평가지표가 높은 고농도 배수·폐액·배액으로부터 저농도 배수에 이르기까지 광범위한 대상을 단순한 순서로 처리해서 재생할 수 있다.
<4> 우동, 메밀국수, 기타 국수 종류를 삶고 남은 물 등의 처리
우동, 메밀국수, 기타 국수 종류를 삶고 남은 물이나 먹다 남긴 국물에는 전분 가루(유기물) 등이 포함되어 COD값이 높고, 음식점이 상기 폐기 국물을 하천이나 하수로 방류하여 그로 인한 환경부하가 문제가 되고 있지만, 이 우동 조각 등을 포함한 폐액을 함수성 폐기물로 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 전분 등이 혼재한 상태가 되며 이것을 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 소성(燒成)하면 하천 등 방류할 필요가 없어져 환경부하를 경감할 수 있다.
<5> 소주 등 짜내고 난 찌꺼기나 식염첨가 알코올 음료의 처리
소주를 제조할 때 다량으로 배출되는 찌꺼기는 매립에 이용되고 있지만 그 흐물흐물한 성상으로 인해 지반의 유동화 문제를 일으키는 경우가 있다. 또한 판매를 중지한 폐 알코올 음료나 반품 알코올 음료는 다량의 식염을 첨가하여서 음용할 수 없게 하면 주세가 환급되는데, 이 식염 알코올 음료를 어떻게 처리하는지가 문제가 되고 있었다.
그래서 이 소주 찌꺼기나 식염첨가 알코올 음료를 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수·탈 알코올이 되어서 소석회와 섬유질 또는 식염 등이 혼재한 상태가 되고, 이것을 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 소성함으로써 매립이나 하천 방류가 필요가 없어져 환경부하를 경감할 수 있다.
<6> 마요네즈, 케첩 등의 폐기물의 처리
패스트푸드점이나 음식점에서는 마요네즈, 케첩, 아이스크림, 드레싱 등의 폐기물이 대량으로 나오지만 이들을 함수성 폐기물로서 처리하면, 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 유지분(油脂分)이 혼재한 상태가 되고, 이를 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 소성하면 유지분이 연소되며 이 여열(남은 열)을 폐열 이용함으로써 연료로 기능하게 할 수 있다.
<7> 스크러버의 순환수 처리
스크러버의 순환수에는 조류(藻類)가 번식해 시간 경과에 따라 악취가 발생하지만, 이 폐 순환수를 함수성 폐기물로 처리하면, 수분저감공정 후에 탈수되어 소석회와 조류의 식물섬유가 혼재한 상태가 되며, 이것을 예를 들면 700℃ 이상으로 재생공정에서 소성하면서 수분저감공정에서 증발한 물을 포집·액화해서 재이용한다.
<8> 「고형분」이 주체인 경우의 처리
두부의 제조과정에서 대두에서 두유를 짜내고 남은 찌꺼기인 비지는 식물섬유, 칼슘, 단백질, 탄수화물, 칼륨이 풍부한 건강식품이지만 품질의 열화가 빠르고 오래 보존할 수 없기 때문에 대부분이 산업폐기물로 처분되고 있는 것이 현실이다. 이 비지를 함수성 폐기물로 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 혼재한 상태가 되며, 이것을 예를 들어 700℃ 이상으로 재생공정에서 소성하면 섬유성분 등이 연소하고 이 여열(남은 열)을 폐열 이용함으로써 연료로 기능하게 할 수 있다. 또한 이로 인해 산업폐기물로 처분할 필요가 없어져 제로·이미션(zero emission)에 의해 환경보전에 기여하게 된다.
<9> 페인트의 잔폐액 처리
페인트의 잔폐액(殘廢液) 등과 같은 고형분이 많은 배수를 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 유기성분 등이 혼재한 상태가 되며, 이것을 예를 들어 700℃ 이상으로 재생공정에서 소성하면 유기성분 등이 연소함으로써 조연제로 이용할 수 있다.
<10> 가축의 분뇨·동물 분뇨의 처리
함수성 폐기물이 돼지, 닭, 소의 분뇨 등 가축의 분뇨나 동물원의 동물 분뇨 등과 같이 함수성이 원래 낮은 경우(「고형분」이 주체인 경우), 수분저감공정에서 흡수 내지 증발시켜 한층 더 드라이한 상태(악취가 거의 발생하지 않게 된다)로 할 수 있고, 이어지는 재생공정에서 소석회의 분해온도(융점 580℃)이상의 고온(예를 들면 700℃ 이상)이 되도록 가열함으로써, 분뇨를 소성하여 재(灰)에 가까운 상태로 하면서 소석회를 생석회로 재생할 수 있다.
<11> 균류나 바이러스류의 번식의 억제
본 발명에서는 수분저감공정에서 함수성 폐기물을 탈수할 수 있기 때문에폐기물 중의 각종 균류 등의 번식이 억제되어 탈취·제균할 수 있다.
<12> 동물 사체의 처리
동물의 사체에 물을 첨가해서 믹서로 재단하고, 이것을 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 혼재한 상태가 되며, 이것을 재생공정에서 예를 들어 700℃ 이상으로 소성한다. 수분저감공정에 있어서 함수성 폐기물을 탈수할 수 있기 때문에 폐기물 중의 부패 균류의 번식이 억제되게 되며 악취에 고생하지 않고 처리할 수 있다.
<13> 저감한 수분의 재이용
전술한 바와 같이 수분저감공정에서 증발시킨 물을 포집하여 냉각해서 액화함에 따라 재이용할 수 있다. 특히 공장배수와 같이 처리량이 대량인 경우에는 대기중에 방출하지 않고 이와 같이 액화하여 공업용수로 재이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 액정제조공장의 공장배수(DMSO 등의 유기용매를 포함한다)를 수분저감공정에서 처리하고 여기서 포집해 액화한 물의 수질을 분석하면 증류수와 동등한 정도로 청정도가 높은 것이었다. 이 물을 한층 더 역침투막 등으로 처리함으로써 초순수(超純水)로 재생할 수 있다.
<14> 재생공정에서의 유기물의 오염성분
재생공정에 있어서 생석회를 재생시키기 위한 소석회의 분해온도(융점 580℃) 이상의 고온(예를 들면 700℃ 이상)으로 가열시, 소석회나 용기에 부착되어 있는 오염성분에서 유래된 유기성분이 산화해서 열량을 방출함으로써 가열 에너지를 절약할 수 있으면서 오염성분은 거의 완전하게 산화 분해된다. 여기서 수분저감공정에서 발생하는 열이나 재생공정에서의 열을 이용해서 다른 것을 가열할 수도 있다.
<15> 오염 토양의 처리와 생석회의 분리
기름 등으로 인한 오염 토양에 전해수를 공급하여 차아염소산이나·OH라디칼의 작용에 의해 오염성분을 세분화 또는 분해시켜 이 수분을 포함한 오염 토양(함수성 폐기물)을 수분저감공정으로 보내고, 이어서 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 처리한 후의 최종 생성물에 대하여 다음과 같이 생석회와 토양의 흙 성분을 분리할 수 있다.
즉 흙의 부피비중이 1.8임에 대하여 생석회의 부피비중은 1.06이기 때문에 이 비중차이를 이용하여, 바람을 가함으로써 쌍방의 유동성 차이를 이용해서 흙과 생석회를 분리한다. 그리고 흙은 토양으로 다시 메워지고 생석회는 다음 처리에 재이용한다. 그리고 상기 흙 속에 생석회가 혼재되었다 하더라도 토양 개량제로 활용할 수 있다.
<16> 수분저감공정 후의 소석회와 무기성분의 분리
수분저감공정 후에 아래와 같이 하여서 소석회와 오염성분 중의 무기성분을 분리할 수 있다. 즉 소석회의 비중(겉보기 비중 0.40~0.55)과 다른 무기성분, 예를 들면 식염의 밀도(2.16 g/cm3）의 차이를 이용하여, 미세 분말화하여 바람을 가함으로써 쌍방의 유동성의 차이를 이용해서 이들을 분리할 수 있으며, 소석회로부터 분리된 식염은 전기분해 등에 재이용할 수 있다.
<17> 조가비 등의 소성
함수성 폐기물이 조가비(굴, 바지락, 대합 기타) 등과 같이 탄산칼슘을 포함한 경우, 재생공정에서 900℃ 이상으로 가열하면 탄산칼슘(융점 825℃)이 산화칼슘(= 생석회)으로 화학 변화하기 때문에 생석회를 처음 양에서 증량할 수 있다. 또한 함수성 폐기물에 조가비 등과 같이 탄산칼슘을 함유하는 물질을 의도적으로 섞어서 처리할 수도 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 구성으로 이루어져 다음과 같은 효과를 갖는다.
전해법에 따른 처리들에 비해 비교적 간단하고 용이한 수법으로 오염성분을 분해할 수 있어서 종래보다도 쉽게 수행할 수 있는 함수성 폐기물의 처리방법을 제공할 수 있다.
다음은 본 발명의 실시형태를 설명한다.
(제1 실시형태)
본 실시형태의 함수성 폐기물의 처리방법은 함수성 폐기물에 생석회를 가하여 수분을 저감시키는 수분저감공정과, 상기 공정에서 생성한 소석회를 가열하여서 생석회를 재생시키는 재생공정을 갖는다. 그리고 상기 수분저감공정에서의 생석회의 수화열이나 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 한다.
상기 함수성 폐기물은 「고형분」이 주체인 경우나 「수분」이 주체인 경우 들이 있으며, 화학공장이나 액정제조공장 등의 공업배수 등의 오염성분 함유수, 공장이나 주유소 철거지의 A중유·등유 등으로 인한 기름 오염토양이나 그 삼출수, 매실 조미가공 폐액(높은 COD와 높은 식염 농도를 가진다), 돼지나 닭의 분뇨, 기타 가축 분뇨, 가정의 음식물 쓰레기, 패스트푸드점 기타 음식점의 남은 음식 등을 처리할 수 있다. 상기 오염성분 함유수의 오염성분으로서 용매 기타 유기화합물(예를 들면 DMSO, DMAc, DMF, MEA)이나 A중유나 경유 등의 유적(기름 방울)을 처리할 수 있다. 또한 상기 오염성분의 표시 지표로서 COD, TOC, n-핵산 추출물질, 암모니아태 질소, 질산태 질소 등을 예시할 수 있다.
이 함수성 폐기물의 치리 방법은 함수성 폐기물에 생석회를 가하여 수분을 저감시키는 수분저감공정을 가지기 때문에 생석회는 소석회로 화학 변화해서 자발적으로 발열하면서 함수성 폐기물은 상기 발열에 의해 수분이 증발하여 저감되게 된다.
구체적으로 이 수분저감공정에서는 생석회가 수화하여 소석회로 화학변화＜CaO＋H2O→Ca(OH)２＋63ｋJ/몰＞하며, 이 수화열에 의해 함수성 폐기물의 수분이 증발하여 수분이 저감된다. 즉 생석회가 수화해서 소석회로 변화할 때의 자발적인 발열반응을 함수성 폐기물의 수분 증발에 이용하고 있다. 상기 함수성 폐기물의 수분은 대체로 거의 없어지도록 저감해 두는 것이 다음으로 이어지는 공정에서의 열효율상 바람직하다.
그리고 상기 수분저감공정에서 생성한 소석회를 (예를 들면 공기중의 유산소 분위기하에서) 가열해서 생석회를 재생하는 재생공정을 갖기 때문에, 생석회→소석회(수분저감공정), ⇒소석회→생석회(재생공정), ⇒생석회→소석회(수분저감공정), ⇒소석회→생석회(재생공정)…로 생석회를 반복해서 재생·재이용할 수 있어 재활용에 의해 러닝·코스트를 억제할 수 있다.
그리고 또한 수분저감공정에서의 생석회의 수화열이나 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 하며, 구체적으로는 수분저감공정에서의 생석회의 수화열을 오염성분의 열분해에 이용하거나 혹은 재생공정에서의 생석회의 재생시에 가열하는 열량을 오염성분의 열분해에 이용하고 있어서 전해법에 의한 처리들에 비해 비교적으로 간단한 수법으로 오염성분을 분해할 수 있어 종래보다도 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
여기서 소석회의 융점(분해온도)은 580℃이어서 상기 재생공정에서는 580℃ 이상, 예를 들면 650~1000℃ 정도로 가열하면 소석회가 분해되어 산소와 결합하여 생석회로 재생된다. 또한 이때 함수성 폐기물의 오염성분, 즉 COD성분, TOC성분, n-핵산 추출물질, 암모니아태 질소, 질산태 질소 등은 분해해서 저감시켜질 것으로 생각된다. 이 오염성분 중 특히 유기물은 650℃ 이상으로 가열되면 거의 완전하게 분해시켜질 것으로 생각된다(환경부하물질이 분해된다). 이로 인해 자연에 대한 산업폐기물 등의 부하물을 가능한 배출하지 않는 제로·이미션(zero emission)를 통해 환경보전에 기여할 수 있다.
(제2실시형태)
본 실시형태에서는 상기 수분저감공정에서 생성한 소석회의 수분을 증발시키는 마이크로파 가열공정을 가지며, 그 후에 재생공정으로 이동하도록 한다. 상기 마이크로파 가열은 전자레인지 원리가 되는 것으로, 물에 예를 들면 2.45GHz 인 마이크로파를 조사해서 흡수시켜 가열하여 증발시킬 수 있다 (마이크로파 건조). 이에 의해 재생공정에서의 가열 에너지를 저감해서 비용절약을 할 수 있는 이점이 있다.
(제3 실시형태)
본 실시형태에서는 상기 함수성 폐기물에 흡수 담지체를 접촉시키도록 한다. 상기 흡수 담지체로서 활성탄, 벤토나이트, 식물섬유 부스러기(나무 부스러기, 톱밥 등)를 사용할 수 있고, 이것에 기름 방울 등의 오염성분을 흡수·흡착시킬 수 있다. 이와 같이 하면 수화열 발생작용을 가진 생석회에 초기 수분의 증발기능을 갖게 하여 상기 활성탄·벤토나이트(생석회보다도 흡수량이 많고 무기 이온 등의 흡착능력이 높다)등의 흡수 담지체에 오염성분의 흡착기능을 갖게 할 수 있고 재생공정에서는 이들을 함께 예를 들면 700℃이상으로 소성(燒成)하게 된다.
(제4 실시형태)
본 실시형태에서는 상기 함수성 폐기물에 전해수를 함유시키도록 하며, 오염성분 함유수가 이상한 냄새나 악취를 발생하는 것이라 하더라도 이들 악취성분을 전해수 중의 차아염소산이나·OH라디칼의 산화작용에 의해 분해하여 경감 내지 소거할 수 있다는 이점이 있다.
즉 상기 함수성 폐기물에 전해수를 첨가하거나 혹은 함수성 폐기물 자체를 전기분해하면, 차아염소산이나·OH라디칼의 작용에 의해 오염성분이 세분화되어 악취성분이 분해되어가고, 이후 수분저감공정으로 보냄으로써 처리중 이상한 냄새의 발생을 억제 또는 방지할 수 있다.
(제5 실시형태)
본 실시형태에서는 상기 수분저감공정 중 또는 나중에 함수성 폐기물의 수분을 분리하여 상기 수분 중에 용해되는 무기물을 재이용하도록 하고 있으며, 상기 무기물로서 식염을 예시할 수 있다.
이와 같이 하면 함수성 폐기물, 예를 들면 오염성분 함유수, 예를 들면 매실 조미 가공 폐액은 높은 COD(예를 들면 10~20만ppm이상)이며, 또한 고농도의 식염농도(예를 들면 1~20%이상)를 갖지만, 소석회 및 고형분과 수분을 예를 들면 막으로 분리함으로써 수분 중에 용해되는 무기성분을 분리할 수 있고, 매실 조미 가공 폐액 등에 포함되어 있는 식염을 고농도수로 추출할 수 있다. 이 고농도 식염수를 예를 들면 전기분해함에 따라 차아염소산을 포함하는 기능성 물(상기 전해수로서나 다른 물 처리에 이용가능)을 얻을 수 있다.
(제6 실시형태)
그 외에도 다음과 같은 특징을 갖는다.
<1>드라이 처리
본 실시형태에서는 수분저감공정에서 함수성 폐기물에 생석회를 가하여 수분을 저감시키도록 하고 있기 때문에, 함수성 폐기물을 젖은 상태가 아닌 드라이한 상태로 할 수 있어, 핸들링이 쉬우면서 함수성 폐기물을 감용화(減容化)할 수 있으며 또한 악취가 발생하기 어려운 것이 된다.
이 수분저감공정에서는 함수성 폐기물과 생석회의 혼합비율을 조정하는 것으로 무수분(無水分) 내지 무수분에 가까운 상태가 되도록 처리할 수 있다.
<2> 생석회와 함수성 폐기물의 배합비율
생석회와 함수성 폐기물 중 수분이 몰 비율로 1:1의 비율이 되도록 조정하면 산화칼슘(생석회)과 물(함수성 폐기물 중의 수분) 전부로 수산화 칼슘(소석회)으로 화학 변화되지만, 화학변화시에 큰 반응열(수화열)이 발생하여 수분이 증발하기 때문에 물의 비율은 몰비율로 1:1보다도 많이 설정하는 것이 바람직하다. 바꿔 말하면 생석회에 의해 몰 비율로 1:1 이상의 수분을 함유하는 함수성 폐기물 처리가 가능하다.
상기 생석회와 함수성 폐기물의 배합비율은 화학반응시(= 수분저감공정에서의 처리시)의 발열량을 예측해서 조정하는 것이 바람직하다. 예를 들면 생석회에 대한 함수성 폐기물의 배합량을 수분저감공정에서의 발열 정도가 거의 100℃가 되도록 조정하면 수분의 증발·저감에 대하여 생석회의 배합량 (필요량)이 비용면에서 우수한 것으로 할 수 있다.
<3> 고농도 배수(액체가 주체인 함수성 폐기물)의 오염성분의 처리
함수성 폐기물이 오염성분(예를 들면 식품산업의 조미액이나 용매 등의 유기성분)을 많이 포함할 경우, 예를 들면 COD로 10~20만ppm이상의 배수(매실 조미가공 폐액 등)는 전기분해법에 의한 처리로는 지나치게 농도가 높기 때문에 처리가 상당히 힘들지만(COD가 충분하게 저하되지 않는다), 이 실시형태에서는 수분저감공정에서 생석회의 수화성 (수분을 흡수한다) 및 수화열 (수분을 증발시킨다)을 이용해 수분을 저감시켜 재생공정에서 소성(소석회의 분해온도 <융점 580℃>이상에 가열해서 물질의 성질을 변화시킨다)하도록 하고 있어 오염성분의 함유비율이 높은 경우라도 처리가 가능하면서 전기분해의 경우와 같은 미묘한 전기적인 제어(전류값 제어, 전압값 제어, 피처리수의 유량관리나 pH관리 등)를 필요로 하지 않는 비교적으로 단순한 순서로 처리를 할 수 있으며, 그리고 재생공정에서 소석회의 분해온도이상의 고온(예를 들면 700℃ 이상)에 노출시키기 때문에 COD성분은 모두 산화 분해되고 오염성분 중에 유기성분은 거의 완전 산화 분해되어서 이산화탄소와 물로 변화되는 것으로 생각된다.
이와 같이 고농도의 배수도 COD성분이 거의 완전히 처리되는 것은 종래에는 생각할 수 없던 것으로 수분저감공정에서 증발한 수분을 액화해서 재생하는 것과 조합시키면 고농도의 배수를 청정도가 높은 물로 변환할 수 있다. 즉 COD 등의 오염 평가지표가 높은 고농도 배수·폐액·배액에서 저농도 배수에 이르기까지 광범위한 대상을 단순한 순서로 처리해서 재생할 수 있는 이점이 있다.
<4> 우동, 메밀국수, 기타 국수 종류를 삶은 물 등의 처리
우동, 메밀국수, 기타 국수 종류를 삶고 남은 물이나, 먹다 남은 국물에는 전분가루(유기물)등이 포함되어 COD값이 높은 것으로서 음식점이 상기 폐액을 하천이나 하수에 방류함에 따라 환경부하가 문제가 되고 있는데, 이 우동 조각 등을 포함한 폐액을 함수성 폐기물로서 처리하면, 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 전분 등이 혼재한 상태가 되며, 이것을 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 소성하면 하천 등으로의 방류의 필요가 없어져 환경부하를 경감할 수 있다.
<5> 소주 등을 짜낸 찌꺼기나 식염첨가 알코올 음료의 처리
소주 제조시에 다량으로 배출되는 짜내고 남은 찌꺼기는 매립에 이용되고 있지만 (해양투기될 때도 있다), 그 흐물흐물한 성상으로부터 지반의 유동화 문제를 일으키는 경우가 있다. 또한 판매가 중지된 폐 알코올 음료나 반품 알코올 음료는 다량의 식염을 첨가해서 음용할 수 없게 하면 주세가 환급되지만, 이 식염첨가 알코올음료를 어떻게 처리할지가 문제되고 있다.
그래서 이 소주의 짜낸 찌꺼기나 식염첨가 알코올음료를 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수·탈(脫)알코올 되어서 소석회와 섬유질 또는 식염 등이 혼재한 상태가 되며, 이것을 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 소성함으로써 매립이나 하천 방류 등의 필요가 없어져 환경부하를 경감할 수 있다.
<6> 마요네즈, 케첩 등의 폐기물의 처리
패스트푸드점이나 음식점에서는 마요네즈, 케첩, 아이스크림, 드레싱 등의 폐기물이 대량으로 나오지만 이것들을 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어 소석회와 유지분이 혼재한 상태가 되고 이것을 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 소성하면 유지분이 연소하고 이 여열(남은 열)을 폐열 이용함으로써 연료로서 기능하게 할 수 있다.
<7> 스크러버의 순환수 처리
스크러버의 순환수에는 조류(藻類)가 번식해서 시간 경과에 따라 악취가 발생하지만 이 폐순환수를 함수성 폐기물로서 처리하면, 수분저감공정 후에 탈수되어 소석회와 조류의 식물섬유가 혼재한 상태가 되며, 이것을 예를 들면 700℃ 이상으로 재생공정에서 소성하면서 수분저감공정에서 증발한 물을 포집·액화하여 재이용한다.
<8> 「고형분」이 주체인 경우의 처리
두부의 제조과정에서 대두에서 두유를 짜내고 남은 찌꺼기인 비지는 식물섬유, 칼슘, 단백질, 탄수화물, 칼륨이 풍부한 건강식품이지만 품질의 열화가 빠르고 오래 보존할 수 없기 때문에 대부분이 산업 폐기물로 처분되고 있는 것이 현실이다. 이 비지를 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 혼재한 상태가 되며, 이것을 예를 들면 700℃ 이상으로 재생공정에서 소성하면 섬유성분 등이 연소하고 이 여열(남은 열)을 폐열 이용함으로써 연료로서 기능하게 할 수 있다. 또한 이로 인해 산업 폐기물로서 처분할 필요가 없어져 제로·이미션(zero emission)에 의해 환경보전에 기여할 수 있다.
<9> 페인트의 잔폐액의 처리
페인트의 잔폐액 등과 같이 고형분이 많은 배수를 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 유기성분 등이 혼재한 상태가 되며, 이것을 예를 들면 700℃ 이상으로 재생공정에서 소성하면 유기성분 등이 연소함으로써 조연제(助燃劑)로 이용할 수 있다.
<10> 가축 분뇨·동물 분뇨의 처리
함수성 폐기물이 돼지·닭·소의 분뇨 등 가축 분뇨나, 동물원의 동물 분뇨 등과 같이 함수성이 원래 낮은 경우 (「고형분」이 주체인 경우), 수분저감공정에서 흡수 내지 증발시켜서 한층 더 드라이한 상태(악취가 거의 발생하지 않게 된다)로 할 수 있고, 이어지는 재생공정에서 소석회의 분해온도(융점 580℃)이상의 고온 (예를 들면 700℃ 이상)이 되도록 가열함으로써 분뇨를 소성하여 재에 가까운 상태로 만들면서 소석회를 생석회로 재생할 수 있다.
<11> 균류나 바이러스류의 번식의 억제
본 실시형태에서는 수분저감공정에서 함수성 폐기물을 탈수할 수 있어서 폐기물 중의 각종 균류 등의 번식을 억제할 수 있어 탈취·제균이 가능하다.
<12> 동물 사체의 처리
동물의 사체에 물을 첨가해서 믹서로 재단하고, 이것을 함수성 폐기물로서 처리하면 수분저감공정 후에 탈수되어서 소석회와 혼재한 상태가 되며 이것을 재생공정에서 예를 들면 700℃이상으로 소성한다. 수분저감공정에서 함수성 폐기물을 탈수할 수 있기 때문에 폐기물 중의 부패 균류의 번식을 억제할 수 있어 악취로 고생하는 일이 없이 처리할 수 있다.
<13> 저감한 수분의 재이용
(전술한 바와 같이 ) 수분저감공정에 있어서 증발시킨 물을 포집하여 냉각해서 액화함으로써 재이용할 수 있다. 특히 공장배수와 같이 처리량이 대량일 경우에는 대기 중으로 방출하지 않고 이렇게 액화하여 공업용수로 재이용하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 액정제조공장의 공장배수(DMSO 등의 유기용매를 포함한다)를 수분저감공정에서 처리하고, 여기서 포집하여 액화한 물의 수질을 분석하면 증류수와 동등한 정도로 청정도가 높은 것이었다. 이 물을 한층 더 역침투막(逆浸透膜) 등으로 처리함에 따라 초순수로 재생할 수 있다.
<14> 재생공정에서의 유기물의 오염성분
재생공정에 있어서 생석회를 재생시키기 위한 소석회의 분해온도(융점 580℃)이상의 고온 (예를 들면 700℃ 이상)으로 가열시 소석회나 용기에 부착된 오염성분 유래의 유기성분이 산화하여 열량을 방출함에 따라 가열 에너지를 절약할 수 있으면서 오염성분은 거의 완전히 산화 분해된다. 여기서 수분저감공정에서 발생하는 열이나 재생공정에서의 열을 이용해서 다른 것을 가열할 수도 있다.
<15> 오염 토양의 처리와 생석회의 분리
기름 등의 오염 토양에 전해수를 도달하게 하여 차아염소산이나·OH라디칼의 작용에 의해 오염성분을 세분화 내지 분해시키고, 이 수분을 포함한 오염 토양(함수성 폐기물)을 수분저감공정으로 보내고, 이어서 재생공정에서 예를 들면 700℃ 이상으로 처리한 후의 최종생성물에 대해서 다음과 같이 하여서 생석회와 토양의 흙 성분을 분리할 수 있다.
즉 흙의 부피비중이 1.8임에 대해 생석회의 부피비중은 1.06이므로 이 비중차이를 이용해 바람을 가하여 쌍방의 유동성의 차이를 이용해서 흙과 생석회를 분리한다. 그리고 흙은 토양에 다시 메우고 생석회는 다음 처리에서 재이용한다. 또한 상기 흙 속에 생석회가 혼재되어 있다 하더라도 토양 개량제로 활용할 수 있다.
<16> 수분저감공정 후의 소석회와 무기성분의 분리
수분저감공정 후에, 아래와 같이 하여 소석회와 오염성분 중의 무기성분을 분리할 수 있다. 즉 소석회의 비중(겉보기 비중 0.40~0.55)과 다른 무기성분, 예를 들면 식염의 밀도(2.16g/㎤)의 차이를 이용하여, 미세 분말화해서 바람을 가하여 쌍방의 유동성 차이를 이용해 이들을 분리할 수 있으며 소석회로부터 분리한 식염은 전기분해 등에 재이용할 수 있다.
<17> 조가비 등의 소성
함수성 폐기물이 조가비(굴, 바지락, 대합 기타) 등과 같이 탄산 칼슘을 포함할 경우 재생공정에서 900℃이상으로 가열하면 탄산 칼슘(융점 825℃)이 산화칼슘(=생석회)으로 화학 변화하기 때문에, 생석회를 처음 양에서 증량할 수 있다. 또한 함수성 폐기물에 조가비 등과 같이 탄산 칼슘을 함유하는 물질을 의도적으로 섞어서 처리할 수도 있다.
전해법에 의한 처리들에 비해 비교적 간단한 수법으로 오염성분을 분해할 수 있고, 종래보다 용이하게 수행할 수 있어서 여러 가지의 함수성 폐기물의 처리 용도로 적용할 수 있다.
또한 병원의 감염성 폐기물(혈액이나 수술에 의해 절제된 장기)이나 감염성 의료기구(시린지(syringe), 카테터(catheter), 기타 치료나 수술에서 사용되는 일회용 플라스틱제 기구 등), 동물의 피(도살장에서 대량으로 배출되어 위생상의 문제가 염려된다), 어패류의 찌꺼기 등 생체 기인 관련의 각종 물질도 함수성 폐기물로서 멸균·살균하여 안전성이 높은 상태로 처리할 수 있다.
그리고 양조장의 쌀뜨물, 가정의 음식물 쓰레기 등도 매우 적합하게 처리할 수 있다.
Claims (5)
- 함수성 폐기물에 생석회를 가하여 수분을 저감시키는 수분저감공정과, 상기 공정에서 생성한 소석회를 가열하여서 생석회를 재생시키는 재생공정을 가지며, 상기 수분저감공정에서의 생석회의 수화열 또는/및 재생공정에서의 가열에 의해 오염성분을 열분해시키도록 한 것을 특징으로 하는 함수성 폐기물의 처리방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수분저감공정에서 생성한 소석회의 수분을 증발시키는 마이크로파 가열공정을 가지며 그 후에 재생공정으로 옮겨가도록 한 함수성 폐기물의 처리방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 함수성 폐기물에 흡수 담지체를 접촉시키도록 한 함수성 폐기물의 처리방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 함수성 폐기물에 전해수를 함유시키도록 한 함수성 폐기물의 처리 방법.
- 상기 수분저감공정 중 또는 나중에 함수성 폐기물의 수분을 분리하여 상기 수분 중에 용해되는 무기물을 재이용하도록 한 함수성 폐기물의 처리방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment |