KR20110098536A - Dredging sludge solidified agent and menufacturing method of mixed soil usign the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 준설슬러지 고화재 및 준설혼합토 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소각잔재에 다량 함유된 CaO의 흡수 및 발열작용을 이용하여 준설슬러지의 함수율을 저감시키고, 탈취 및 미생물이 멸균되는 준설슬러지 고화재 및 이를 이용한 준설혼합토 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 준설슬러지 고화재는 산화칼슘(CaO) 함량이 20%~70%인 소각잔재 100중량부에 대하여, 상기 산화칼슘 함량이 0.1~5%인 플라이애시(fly ash) 5~50중량부를 포함한다. The present invention relates to a dredged sludge solidified material and a dredged mixed soil manufacturing method, more specifically, by using the absorption and exothermic action of CaO contained in a large amount of incineration residue to reduce the water content of the dredging sludge, deodorization and sterilization of microorganisms sterilization The present invention relates to a sludge solidified material and a dredged mixed soil manufacturing method using the same.
Dredging sludge solidified material according to the present invention is based on 100 parts by weight of incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20% to 70%, 5 to 50 weight of fly ash having a calcium oxide content of 0.1 to 5% Contains wealth.
Description
본 발명은 준설슬러지 고화재 및 매립/성토용 준설혼합토 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소각잔재에 다량 함유된 CaO의 흡수 및 발열작용을 이용하여 준설슬러지의 함수율을 저감시키고, 이를 저지대농경지 매립/성토재로 활용하거나 슈퍼제방을 구축하는 등으로 활용하는 준설슬러지 고화재 및 이를 이용한 준설혼합토 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a dredged sludge solidified material and a method of manufacturing a dredged mixed soil for landfill / embankment, and more specifically, by using the absorption and exothermic action of CaO contained in a large amount of incineration residues to reduce the water content of dredged sludge, lowland agricultural land The present invention relates to a dredged sludge solidified material used as a landfill / fill material or to construct a super dike, and a method of manufacturing dredged mixed soil using the same.
우리나라는 최근 2001년에서 2006년까지 항로유지준설을 포함하는 준설작업으로 인한 준설량이 지속적으로 증가하여 2006년에 최대를 이루고 그 이후 급감하였으나 년간 약 1,300~22,400만m3 범위로 이러한 준설토의 처리로 매년 수백억 예산이 소요되고 있다. 이 시기 동안 전국적으로 약 729,151,000 m3의 준설이 수행되었으며 대부분 육상 투기장으로 처분되었으며(약 89%), 외해투기는 평균 4.6%, 준설토의 유효 재활용은 매우 낮다. 한편 2008년 한 해 동안 부산앞바다 기타해역과 3개 지정해역에 버려진 준설토는 1천 55만 9천 톤으로 2007년도 398만 9천 톤에 비해 2.6배나 증가하였다. 한편 최근에는 홍수와 가뭄 대처, 수질개선과 생태하천 조성, 강 중심의 지역발전과 일자리 창출 등을 목표하는 4대강 살리기 사업에 대한 환경영향평가가 마무리됨에 따라 16개 보를 중심으로 하여 공사가 시작(2009. 11. 10)되었으며, 낙동강 달성보와 구미보, 합천보 그리고 영산강 승촌보 등 4개 보에 대한 공사가 시작되었다. 이와 더불어 하천준설과 정비사업 등 일반공사도 곧 시작(2009. 11. 16)되고, 곧 순차적으로 모든 공사가 시작되어 2년 뒤인 2012년 모든 사업이 마무리 될 계획이다. 4대강 살리기의 마스터플랜(2009)에 의하면 총 준설물량은 약 5.7억이며, 이중 골재(모래)는 약 2.6억로 46%에 해당하고 54%에 달하는 3.1억의 준설슬러지가 발생할 것으로 추정된다. 골재로서의 가치가 있는 2.6억m3의 모래는 환경적인 문제가 없다면 선별작업을 거쳐서 직접 판매할 수 있으나, 준설슬러지의 경우에는 응집제를 투입하여 응집 침전에 의한 처리 후 탈수한 후 준설토 처리장에 매립하여야 한다. 이런 준설슬러지에 관한 법적인 규제사항을 보면 준설슬러지가 환경적으로 안전할 경우 "건설폐기물 재활용촉진에 관한 법률 시행규칙 별표1의2" 및 "폐기물관리법 시행규칙 별표17"에 따라 수분함량이 70% 이하가 되도록 탈수, 건조하여 성토재, 보조기층재, 도로 기층재 및 매립시설 복토용, 농지, 저지대 등에 재활용 할 수 있다. Korea is the last in 2001 to continue to increase the amount of dredging due to dredging operations, including maintenance fairway dredged up in 2006 to handle these dredged to achieve the maximum in 2006. Since then plummeted, but year around 1,300 to 22,400 10 000 m 3 range Tens of billions of dollars are spent each year. Nationwide, the dredging was done about 729,151,000 m 3 during this time was mostly athletics arena disposal (approximately 89%), offshore dumping an average of 4.6%, the effective recycling of dredged is very low. In 2008, the dredged soil dumped in other offshore and three designated waters off Busan was 1,557,000 tons, an increase of 2.6 times that of 398,900 tons in 2007. Recently, as the environmental impact assessment for the Four Rivers Restoration Project aimed at coping with floods and droughts, water quality improvement and ecological river creation, river-centered regional development and job creation, construction began with 16 reports. On November 10, 2009, construction of the four beams of Nakdong River, Gumibo, Hapcheonbo, and Yeongsan River Seungchonbo began. In addition, general construction such as river dredging and maintenance projects will begin soon (2009. 11. 16), and all construction will begin in sequence, and all projects will be completed in 2012, two years later. According to the Master Plan of Four Rivers Restoration (2009), the total dredging volume is about 5.7 million, and the aggregate (sand) is estimated to be 2.6 billion, which is 46% and 54% of dredging sludge will occur. Sand of 2.6 with a value as an aggregate eok m 3 is an environmental without problems through the selection operation, but can be sold directly, in the case of dredging sludge by introducing the flocculating agent to be embedded in the dredged treatment after dehydration and then treatment with a coagulating sedimentation do. According to the legal regulations on dredging sludge, if the dredging sludge is environmentally safe, the water content is 70% according to the 「Enforcement Regulation Annex 1-2 of the Construction Waste Recycling Promotion Act」 and “Enforcement Regulation Annex 17 of the Waste Management Act”. It can be dehydrated and dried so that it can be recycled to fill soil, auxiliary base material, road base material and landfill facility, farmland, lowland.
한편, 준설슬러지가 "폐기물관리법 시행규칙 별표1" 및 "토양환경보전법 시행규칙 별표3"의 기준치를 초과하는 경우는 "폐기물관리법 시행규칙 별표5"에 따라 고화재로 고형화처리 하거나 수분함량 85% 이하로 안정화 처리하여 지정폐기물 매립가능한 관리형 매립시설에 매립하여야 한다.On the other hand, if the dredging sludge exceeds the criteria of "Exhibit 1 of the Enforcement Regulations of the Waste Management Act" and Exhibit 3 of the Enforcement Regulations of the Soil Environment Conservation Act, "the dredging sludge may be solidified or solidified by fire in accordance with the Enforcement Regulations of the Waste Management Act. It should be stabilized and buried in a managed landfill facility that can be disposed of designated wastes.
이런 실정에서 준설토를 재활용하는 기술이 연구되고 있는데, 이들 기술은 표 1과 같이 대부분은 석회석을 주원료로 하여 생산되는 포틀랜드 시멘트를 준설토와 혼합하여 사용하는 기술들이다.In this situation, technologies for recycling dredged soil have been studied. These techniques are technologies in which Portland cement, which is produced mainly from limestone, is mixed with dredged soil, as shown in Table 1.
체적비 13~19.9%Vegetable Bubble,
13-19.9% by volume
4, 6, 8, 10%cement
4, 6, 8, 10%
100-600 kPa
4(대기양생)6.6 (aquatic curing)
4 (air cure)
E50=22~167qu(TC)
구속압=50~300kPaE 50 = 82.857q u (UC)
E 50 = 22-167q u (TC)
Restraint Pressure = 50 ~ 300kPa
1,2,3%cement
1,2,3%
0.9~1.6%Vegetable Bubble,
0.9-1.6%
6~18 %cement
6-18%
1,2,3 %cement
1,2,3%
EPS:3~4%Cement: 2%, restraint pressure = 50kPa
EPS: 3 ~ 4%
E50=20~40qu(TC)
구속압=50~300kPaE 50 = 22q u (UC)
E 50 = 20 ~ 40q u (TC)
Restraint Pressure = 50 ~ 300kPa
8, 12, 16, 20%cement
8, 12, 16, 20%
(No reinforcement)
8, 12, 16, 20%cement
8, 12, 16, 20%
포틀랜드 시멘트 및 석회는 석회석(CaCO3, CaO·CO2)의 CO2 분해를 위한 하소공정에서 약 0.55톤, 소성 공정에서 화석 연료의 연소 시 약 0.40톤의 이산화탄소를 배출되므로 결국 1톤의 시멘트 및 생석회를 생산할 때마다 약 1톤의 이산화탄소가 배출되는 재료로 대기 중 CO2 농도와 시멘트 생산량은 매우 상관성이 높다. 2009년 덴마크 코펜하겐에서 열린 기후 온난화 방지를 위한 국제적 협의에서 우리 정부는 중장기 국정과제로 온실가스 배출량을 오는 2020년까지 기준전망(Business as Usual) 대비 30% 감축하는 자발적 목표를 국내외적으로 공표했다.Portland cement and lime is CO 2 of limestone (CaCO 3, CaO · CO 2 ) About 0.55 tons of carbon dioxide is emitted in the calcining process for decomposition, and about 0.40 tons of carbon dioxide is burned when burning fossil fuel in the firing process, and thus, about 1 ton of carbon dioxide is produced every
이와 관련하여 향후 온실가스 감축은 시멘트 및 석회 업계의 가장 큰 현안으로 등장할 것이며 생산량을 50% 이상이나 감축해야할 것으로 예견된다. 따라서 지금까지 국외와 국내를 막론하고 사용된 시멘트를 이용한 준설토 재활용 기술로는 4대강 살리기 사업을 통하여 준설될 엄청난 량의 준설토를 재활용하기 위해서는 막대한 경제적인 비용을 지불해야 함을 물론 친환경적인 사업을 위하여 막대한 양의 CO2를 배출하고 자연환경을 훼손하는 문제를 동반하게 된다.In this regard, future greenhouse gas reductions will emerge as the biggest issue in the cement and lime industry, with production expected to be reduced by more than 50%. Therefore, the recycling of dredged soil using cement used both in Korea and abroad so far requires huge economic costs to recycle the dredged soil that will be dredged through the Four Rivers Restoration Project. It is accompanied by a huge amount of CO 2 emissions and damage to the natural environment.
따라서 준설슬러지를 재활용하기 위하여 필수적으로 투입되는 생석회, 시멘트 및 황산철을 전혀 사용하지 않는 새로운 개념의 고화재 및 이를 이용한 준설슬러지의 재활용 기술이 요구되고 있다. Therefore, there is a need for a new concept of solidified fire which does not use quicklime, cement and iron sulfate, which are essential to recycle dredging sludge, and a technology for recycling dredging sludge using the same.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소각잔재에 다량 함유된 CaO의 흡수 및 발열작용을 이용하여 준설슬러지의 함수율을 저감시키고, 이를 저지대농경지 매립/성토재로 활용하거나 슈퍼제방을 구축하는 등으로 활용하는 준설슬러지 고화재 및 이를 이용한 준설혼합토 제조방법을 제공함에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to reduce the water content of dredged sludge by absorbing and exothermic action of CaO contained in a large amount of incineration residues, and utilized as landfill / soil material for lowland agricultural land The present invention provides a dredged sludge solidified fire used for building a super levee or a dredged mixed soil using the same.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 준설슬러지 고화재는 산화칼슘(CaO) 함량이 20%~70%인 소각잔재 100중량부에 대하여, 상기 산화칼슘 함량이 0.1~5%인 플라이애시(fly ash) 5~50중량부를 포함한다. In order to solve the above technical problem, the dredged sludge solidified material according to the present invention is fly ash having a calcium oxide content of 0.1 to 5% based on 100 parts by weight of the incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20% to 70%. (fly ash) 5 to 50 parts by weight.
또한 상기 소각잔재는 석탄재, 제지 슬러지 소각잔재, 바이오매스 소각잔재, 하수슬러지 소각잔재, RDF(Refuse Derived Fuel) 소각잔재 및 RPF(Refuse Plastic Fuel) 소각잔재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the incineration residue is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of coal ash, paper sludge incineration residue, biomass incineration residue, sewage sludge incineration residue, RDF (Refuse Derived Fuel) incineration residue and RPF (Refuse Plastic Fuel) incineration residue. Is preferably.
또한 상기 소각잔재는 비표면적이 2,500~6,000㎠/g인 것이 바람직하다. In addition, the incineration residues preferably have a specific surface area of 2,500 to 6,000 cm 2 / g.
또한 상기 플라이애시는 미연소 탄소 함유량이 8% 이상인 것이 바람직하다. In addition, the fly ash preferably has an unburned carbon content of 8% or more.
또한 준설슬러지가 고화되어 생성된 고화물이 재슬러리화되는 것을 방지하기 위하여 강도발현제가 더 포함되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that a strength expression agent is further included in order to prevent the dredged sludge from solidifying the solidified product.
또한 상기 강도발현제는 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the strength expression agent is preferably a mixture of fine slag powder and sulfate stimulant.
또한 상기 슬래그 미분말은 고로슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the slag fine powder is preferably any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of blast furnace slag fine powder, stainless steel slag fine powder and copper smelting fine powder.
또한 상기 황산염 자극제는 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘 및 황산나트륨 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the sulfate stimulant is preferably any one selected from calcium sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate and sodium sulfate or a mixture of two or more thereof.
또한 상기 강도발현제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 5~50중량부 혼입되는 것이 바람직하다. In addition, the strength expression agent is preferably mixed 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
또한 준설슬러지가 조속히 고화되도록 촉진하기 위하여 고화촉진제가 더 포함되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to further include a solidification accelerator in order to facilitate dredging sludge to solidify as soon as possible.
또한 상기 고화촉진제는 칼슘알루미네이트 시멘트, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the solidification accelerator is preferably any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of calcium aluminate cement, calcium sulfur aluminate cement, alumina cement and cemented carbide.
또한 상기 고화촉진제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 혼입되는 것이 바람직하다. In addition, the solidification accelerator is preferably mixed with 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
또한 상기 고화재 또는 준설슬러지가 고화되어 생성된 고화물을 제조 또는 이송하는 과정에서 제조설비에 고착되는 것을 방지하기 위하여 고착방지제가 더 포함되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to further include an anti-sticking agent to prevent the solidified material or dredging sludge from being fixed to a manufacturing facility in the process of manufacturing or transporting the solids produced by solidification.
또한 상기 고착방지제는 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말 및 화강석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것인 것이 바람직하다. In addition, the anti-sticking agent is preferably any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of limestone fine powder, feldspar fine powder, silica fine powder and granite fine powder.
또한 상기 고착방지제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것이 바람직하다. In addition, the anti-sticking agent is preferably mixed 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
본 발명에 의한 준설혼합토 제조방법은 1) 상술한 고화재를 제조하는 단계; 2) 준설슬러지 100중량부에 대하여, 상기 고화재 5~100중량부를 혼합하는 단계; 및 3) 상기 준설슬러지와 고화재의 혼합물을 양생하는 단계;를 포함한다. Dredged mixed soil manufacturing method according to the present invention comprises the steps of 1) preparing the solidified material; 2) mixing 5 to 100 parts by weight of the solidified material with respect to 100 parts by weight of dredging sludge; And 3) curing the mixture of the dredging sludge and the solidified material.
또한 상기 3)단계는 상기 혼합물을 상온양생 또는 가열양생하여 수행되는 것이 바람직하다. In addition, step 3) is preferably carried out by room temperature curing or heating curing the mixture.
또한 상기 3)단계는 상기 혼합물의 함수율이 60%이하가 될 때까지 수행되는 것이 바람직하다. In addition, step 3) is preferably performed until the water content of the mixture is less than 60%.
본 발명에 따르면, 소각잔재에 다량 함유된 CaO를 이용하여 준설슬러지의 함수율을 저감시키는 효과가 있다. According to the present invention, there is an effect of reducing the water content of the dredged sludge by using CaO contained in a large amount in the incineration residue.
특히, CaO의 발열 작용으로 수분이 증발하는 효과도 있다. In particular, the exothermic effect of CaO has the effect of evaporating moisture.
또한 다공성인 소각잔재와 플라이애시에 존재하는 미연소 탄소가 암모니아가스를 흡착하여 탈취하는 효과도 있다.In addition, porous incineration residue and unburned carbon present in fly ash have an effect of adsorbing and deodorizing ammonia gas.
또한 초기에 pH 12 이상으로 유지시켜 준설슬러지에 포함되어 있는 미생물을 멸균하는 효과도 있다. In addition, it is also effective to sterilize the microorganisms contained in the dredging sludge by initially maintaining the pH 12 or more.
도 1a는 발생 당시 준설 슬러지의 외관을 나타낸 사진이며 도 1b는 본 발명에 의한 준설 혼합토 공시체 외관 사진이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 준설혼합토의 일축압축강도를 나타낸 것이다.
도 3은 준설 슬러지에 본 발명에 의한 고화재를 혼합한 고화물의 전자현미경사진이다. Figure 1a is a photograph showing the appearance of the dredging sludge at the time of occurrence, Figure 1b is a photograph of the appearance of dredged mixed soil specimen according to the present invention.
2a to 2c show the uniaxial compressive strength of the dredged mixed soil prepared by Examples 1 to 3, respectively.
3 is an electron micrograph of a solidified material in which the solidified material according to the present invention is mixed with dredging sludge.
이하, 본 발명에 의한 준설슬러지 고화재 및 이를 이용한 준설혼합토의 제조방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the dredging sludge solidified material according to the present invention and the preparation method of the dredging mixed soil using the same will be described in detail.
먼저, 본 발명에 의한 준설슬러지 고화재의 구성성분 및 작용을 설명한다. First, the components and actions of the dredging sludge solidified material according to the present invention will be described.
본 발명에 의한 준설슬러지 고화재는 산화칼슘(CaO) 함량이 20%~70%인 소각잔재와, 산화칼슘 함량이 0.1~5%미만인 플라이애시를 포함한다. The dredged sludge solidified material according to the present invention includes an incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20% to 70%, and a fly ash having a calcium oxide content of less than 0.1 to 5%.
소각잔재에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다. Calcium oxide contained in a large amount in the incineration residue reacts with water to be absorbed, exothermic, and expand to form calcium hydroxide. The reaction scheme is as follows.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6 mol-1 CaO + H 2 O-> Ca (OH) 2 +15.6 mol -1
통상 소각잔재는 콘크리트 혼화재료로 재활용됨에도 불구하고, 위와 같이 산화칼슘이 다량 함유된 소각잔재는 흡수, 발열 및 팽창 특성이 있어 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능하다. Although incineration residues are generally recycled to concrete admixtures, incineration residues containing a large amount of calcium oxide are incapable of being used as concrete admixtures because of their absorption, heat generation, and expansion characteristics.
따라서 본 발명은 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능한 소각잔재들을 이용하는 것이다. Therefore, the present invention is to use incineration residues that can not be utilized as a concrete admixture.
즉, 함수율이 높은 준설슬러지와, 산화칼슘이 다량 함유된 소각잔재를 혼합하면, 위의 반응으로 수산화칼슘이 생성되면서 준설슬러지의 수분이 저감되는 것이다. 또한 역시 위의 반응으로 발생되는 열이 준설슬러지의 수분을 증발시키기 때문에 더욱 더 준설슬러지의 함수율을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.That is, when the dredging sludge having a high water content and the incineration residue containing a large amount of calcium oxide are mixed, the moisture of the dredging sludge is reduced while calcium hydroxide is produced by the above reaction. In addition, since the heat generated by the above reaction evaporates the moisture of the dredging sludge, it is possible to further reduce the water content of the dredging sludge.
한편, 산화칼슘이 20%이상 함유된 소각잔재는 석탄재, 바이오매스 소각잔재, 제지슬러지 소각잔재, 하수슬러지 소각잔재, RDF 소각잔재 및 RPF 소각잔재 등이다. Incineration residues containing 20% or more of calcium oxide are coal ash, biomass incineration residue, paper sludge incineration residue, sewage sludge incineration residue, RDF incineration residue and RPF incineration residue.
상기 소각잔재의 비표면적은 2,500~6,000/g인 것이 바람직하다. 상기 소각잔재의 비표면적이 2,500/g 미만일 경우 미립분이 부족하여 준설슬러지의 고화시 함수율 저감효과가 저하되고, 비표면적이 6,000/g 초과일 경우 고화재의 이송시 겉보기 밀도가 낮아져 계량 및 이송 중에 비산되고 설비 가동성이 저하된다. It is preferable that the specific surface area of the said incineration residue is 2,500-6,000 / g. If the specific surface area of the incineration residues is less than 2,500 / g, the amount of fine particles is insufficient, and the water content reduction effect is reduced when the dredging sludge is solidified, and when the specific surface area is more than 6,000 / g, the apparent density is lowered during the conveyance of the solidified material during weighing and conveying. It scatters and facility operability falls.
석탄재는 발전소에서 많이 생성되는데, 특히, 노내 탈황방식을 갖는 발전소에서 생성되는 석탄재가 산화칼슘의 함유량이 높다. 노내 탈황방식의 경우, 석탄과 석회석을 혼합연소하기 때문에 석탄재에 다량의 Free CaO가 함유되게 된다. Coal ash is produced in many power plants. In particular, coal ash produced in a power plant having a desulfurization method in a furnace has a high content of calcium oxide. In the furnace desulfurization method, coal and limestone are mixed and burned, so the coal ash contains a large amount of free CaO.
이와 달리 별도의 탈황설비를 갖는 발전소에서 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 5% 미만이다. In contrast, coal ash produced in power plants with separate desulfurization facilities has less than 5% calcium oxide.
별도의 습식 탈황설비를 갖춘 발전소 석탄재와 노내 탈황방식에 의한 발전소 석탄재의 차이점을 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the difference between coal ash in power plants with separate wet desulfurization equipment and coal ash in power plants by furnace desulfurization.
-연소효율이 높아 경제적 발전소 운전, 석탄재 발생비율 감소 및 고품질석탄재 배출About 1350
-High combustion efficiency for economic power plant operation, reduction of coal ash generation rate and high quality coal ash discharge
-탈탄산반응 온도범위이면서 질산화물 배출 감소About 850
-Nitrogen emission reduction while decarbonation temperature range
Free CaO 성분이 높다.Due to limestone mixing
High free CaO component.
발생전량 재활용Peak season with concrete admixture
Recycle all generation
장거리 운송을 통한 폐기물처리장 매립Clay substitute cement raw material,
Landfill of waste disposal site through long distance transportation
- 작업성개선
- 단위수량 감소(내구성, 강도 향상)
- 수화열 감소(구조물 크랙 방지)-Increased long-term strength with pozzolanic activity
- Improved workability
-Reduced unit quantity (durability, improved strength)
-Reduced heat of hydration (structure crack prevention)
- 단위수량 증가(강도, 내구성 하락)
- 수화열 증가(구조물 크랙발생)
- 작업성 하락-Free CaO exothermic reaction
-Unit quantity increase (strength, durability decline)
-Increased heat of hydration (structure cracking)
-Reduced workability
즉, 노내 탈황방식으로 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 다량 함유되어 있으나, 별도의 탈황장치를 갖춘 설비에서 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 매우 적은 양이 함유되어 있다. 따라서 상술한 바와 같이, 별도의 탈황장치를 갖춘 설비에서 생성되는 석탄재는 산화칼슘이 미량 함유되어 있어 콘크리트 혼화재료로서 재활용이 가능한 것이다. That is, the coal ash produced by the furnace desulfurization method contains a large amount of calcium oxide, but the coal ash produced in a facility equipped with a separate desulfurization device contains a very small amount of calcium oxide. Therefore, as described above, the coal ash produced in the facility equipped with a separate desulfurization device contains a small amount of calcium oxide can be recycled as a concrete admixture.
다시 말하면, 본 발명의 고화재에 이용되는 소각잔재는 CaO함량이 많은 노내 탈황방식으로 생성되는 석탄재이다. In other words, the incineration residue used in the solidified fire of the present invention is a coal ash produced by the desulfurization method with a high CaO content.
또한 상기 플라이애시는 산화칼슘 함량이 5%미만으로서, 수분을 흡수하는 성질이 소각잔재에 비해 상대적으로 작다. In addition, the fly ash is less than 5% calcium oxide content, the water absorption properties are relatively small compared to the incineration residues.
한편 시멘트 혼화재료로 사용하기 위한 플라이애시의 KS규격이 미연소 탄소 함유량 5%이하이므로, 이에 적합하지 않아 시멘트 혼화재료로 사용이 불가능한 플라이애시, 즉, 발생당시 미연소 탄소 함유량 12%이상인 플라이애시 또는 정제 후 선별된 미연소 탄소 함유량 8% 이상인 조립분 플라이애시를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 플라이애시에 함유된 미연소 탄소는 다공성이어서 준설슬러지의 고화시 발생되는 암모니아 가스 및 중금속을 흡착하는 성질을 갖는다. Meanwhile, since the KS standard of fly ash for use as cement admixture is less than 5% of unburned carbon content, it is not suitable for use as a cement admixture, that is, fly ash with more than 12% of unburned carbon content at the time of occurrence. Or it is preferable to use a granulated fly ash having an unburned carbon content of 8% or more selected after purification. The unburned carbon contained in the fly ash has a property of adsorbing ammonia gas and heavy metal generated during solidification of the dredged sludge.
따라서 본 발명의 고화재는 콘크리트 혼화재료로 재활용이 불가능한 소각잔재와 플라이애시를 주원료로 사용하는 것이다. Therefore, the solidified material of the present invention is to use the incineration residue and fly ash as the main raw material that can not be recycled as a concrete mixed material.
상기 소각잔재와 플라이애시의 혼합비율은 소각잔재 100중량부에 대하여 플라이애시 5~50중량부가 바람직한데, 플라이애시의 혼입량이 5중량부 미만이면 암모니아 및 중금속 흡착성능이 떨어지고, 50중량부 초과이면 준설슬러지의 함수율 저감효과가 저하된다. The mixing ratio of the incineration residue and fly ash is preferably 5 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration residue, but when the amount of fly ash is less than 5 parts by weight, the adsorption performance of ammonia and heavy metals is lowered. The water content reduction effect of dredging sludge is reduced.
또한 본 발명에 의한 고화재는 준설슬러지가 고화되어 생성된 고화물이 재슬러리화되는 것을 방지하기 위하여 강도발현제가 더 포함되는데, 상기 강도발현제는 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the solidified material according to the present invention further comprises a strength expression agent in order to prevent the dredged sludge solidified and the resulting solids resludge, the strength expression agent is preferably a mixture of fine slag powder and sulfate stimulant.
또한 상기 슬래그 미분말은 고로슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물이고, 상기 황산염 자극제는 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘 및 황산나트륨 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the slag fine powder is any one selected from the group consisting of blast furnace slag fine powder, stainless steel slag fine powder and copper smelting fine powder, or a mixture of two or more thereof, and the sulphate stimulant is either one selected from calcium sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate and sodium sulfate. It is preferable that it is a mixture of the above.
상기 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 수화반응에 따른 초기 재령에서의 강도발현은 다량의 에트링가이트(ettringite)를 골격으로 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔은 에트링가이트를 감싸며 재령이 경과함에 따라 생성량이 지속적으로 증가하고 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트링가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 높은 강도발현을 한다. The strength expression at the early age according to the hydration reaction of the fine slag powder and the sulphate stimulant is achieved by the C-S-H gel produced simultaneously with a large amount of ettringite. In addition, CSH gel wraps Ettlingite, and as the age of the aging continues to increase, the CSH gel fills the voids of the hardened paste tightly, forming a dense network type network with Ettlingite, and continuously expressing high strength. Do it.
상기 강도발현제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 5~50중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 상기 강도발현제의 혼입량이 5중량부 미만이면 수화물 생성량이 부족하여 재슬러리화현상이 발생할 수 있고, 50중량부 초과이면 수화물이 과량 생성되어 강도는 크게 증가되나 너무 단단하여 흙 대체제인 인공 복토재로 사용할 수가 없다. The strength expression agent is preferably mixed 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue. If the amount of the strength expression agent is less than 5 parts by weight, the amount of hydrate produced may be insufficient, and reslurrying may occur. If the amount is more than 50 parts by weight, the amount of hydrate is excessively increased and the strength is greatly increased. Can't use it.
또한 본 발명에 의한 고화재는 칼슘알루미네이트 시멘트, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트 등의 고화촉진제가 더 혼입될 수 있다. 상기 고화촉진제가 더 혼입되면 준설슬러지가 조속히 고화되어 고화물의 강도를 단시간내에 발휘하여 복토재로 활용이 가능해진다. In addition, the solidifying material according to the present invention may further contain a solidification accelerator such as calcium aluminate cement, calcium sulfur aluminate cement, alumina cement and cemented carbide. When the solidification accelerator is further mixed, the dredging sludge is solidified as soon as possible, thereby exhibiting the strength of the solids within a short time, and thus making it possible to use it as a cover material.
또한 본 발명에 의한 고화재에는 고착방지제로서 석회석, 장석, 규석, 화강석 미분말 등을 더 혼합할 수 있다. 이는 고화재 또는 준설슬러지가 고화되어 생성된 고화물을 제조 또는 이송하는 과정에서 제조설비에 고착되는 것을 방지하여 생산성을 높이기 위한 것이다. In addition, in the solidified material according to the present invention, limestone, feldspar, silica, granite fine powder, and the like may be further mixed as an anti-sticking agent. This is to increase productivity by preventing the solidified material or dredging sludge is fixed to the manufacturing equipment in the process of manufacturing or transporting the solids produced by solidification.
상기 고착방지제의 혼입량은 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 10~100중량부를 혼입한다. 만약, 고착방지제의 혼입량이 소각잔재 100중량부에 대하여 10중량부 미만이면 고착방지효과가 없고, 100중량부를 초과하면 함수율 저감효과가 저하된다.
The amount of the anti-sticking agent is mixed in an amount of 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue. If the amount of the anti-sticking agent is less than 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the incineration residue, there is no anti-sticking effect, and if it exceeds 100 parts by weight, the water content reduction effect is lowered.
이하에서는 본 발명에 의한 준설혼합토 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method for preparing dredged mixed soil according to the present invention will be described.
먼저, 상술한 고화재를 제조한 다음, 준설슬러지 100중량부에 대하여 고화재 5~100중량부를 균일하게 혼합한다. 고화재를 5중량부 미만으로 혼합하면 함수율이 충분히 저감되지 않아 복토재로서 사용이 불가능하고, 100중량부를 초과하여 혼합하면 함수율이 너무 낮아져 고화물이 비산되고 복토작업이 곤란해진다. First, the above-mentioned solidified material is manufactured, and then 5-100 parts by weight of the solidified material is uniformly mixed with respect to 100 parts by weight of the dredging sludge. If the solidified material is mixed at less than 5 parts by weight, the moisture content is not sufficiently reduced, so that it cannot be used as a cover material. If it is mixed at more than 100 parts by weight, the water content is too low, and solids are scattered and covering work becomes difficult.
마지막으로 상기 준설슬러지와 고화재의 혼합물을 함수율이 70%이하가 될 때까지 상온양생 또는 가열양생한다.
Finally, the mixture of the dredging sludge and solidified material is cured at room temperature or heated until the moisture content is 70% or less.
실시예Example 1 One
먼저, 노내 탈황방식으로 산화칼슘 함량이 42%인 석탄재 100중량부에 대하여, 미연소 탄소 함유량이 11%이고 산화칼슘 함량이 0.6인 플라이애쉬 20중량부와, 강도발현제로서 고로슬래그 미분말 60중량%와 황산칼슘 40중량%로 이루어진 혼합물 20중량부와, 고화촉진제로서 칼슘알루미네이트 시멘트 3중량부와, 고착방지제로서 석회석 20중량부를 균일하게 혼합하여 고화재를 제조하였다. First, 20 parts by weight of fly ash having an unburned carbon content of 11% and a calcium oxide content of 0.6% with respect to 100 parts by weight of coal ash having a calcium oxide content of 42% by furnace desulfurization, and 60 blast furnace slag fine powders as a strength expression agent 20 parts by weight of a mixture consisting of% and 40% by weight of calcium sulfate, 3 parts by weight of calcium aluminate cement as a solidifying accelerator, and 20 parts by weight of limestone as a fixing agent were uniformly mixed to prepare a solidified material.
다음으로 함수율이 100%인 준설슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화재 10중량부를 혼합하여 상온양생하여 준설혼합토를 제조하였다.
Next, with respect to 100 parts by weight of the dredging sludge having a water content of 100%, by mixing 10 parts by weight of the solidified material prepared as above to prepare a dredging mixed soil by room temperature curing.
실시예Example 2 2
함수율이 100%인 준설슬러지 100중량부에 대하여, 상기 실시예1과 동일한 고화재를 15중량부를 혼합하여 상온양생하여 준설혼합토를 제조하였다.
With respect to 100 parts by weight of the dredging sludge having a water content of 100%, 15 parts by weight of the same solid material as in Example 1 was mixed to cure at room temperature to prepare a dredged mixed soil.
실시예Example 3 3
함수율이 100%인 준설슬러지 100중량부에 대하여, 상기 실시예1과 동일한 고화재를 20중량부를 혼합하여 상온양생하여 준설혼합토를 제조하였다.
With respect to 100 parts by weight of the dredging sludge having a water content of 100%, 20 parts by weight of the same solid material as in Example 1 was mixed to cure at room temperature to prepare a dredged mixed soil.
준설혼합토의 성능시험방법 및 결과Performance test method and result of dredged mixed soil
아래 표 3에 나타낸 바와 같이 함수량 측정은 KS F 2306 방법에 의해 실시하고 압축강도와 투수시험은 KS F 2343, KS F 2322 방법에 의해 실시하였다.As shown in Table 3 below, the water content was measured by the KS F 2306 method, and the compressive strength and permeability test were performed by the KS F 2343 and KS F 2322 methods.
(1) 함수량 변화(1) water content change
시간경과에 따라 상기 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 준설혼합토의 함수율을 아래 표 4에 나타내었다. 표 4에서 확인되는 바와 같이, 고화재 혼합 전 준설슬러지의 함수율이 100%였으나, 시간이 지남에 따라 함수비가 급격히 저감된다는 것을 알 수 있다. 이와같이 함수율이 큰 폭으로 저감되는 것은 상술한 바와 같이, 고화재가 준설슬러지와 혼합되는 즉시 발열반응이 일어나고 수화반응이 동시에 진행되기 때문이다. 또한 시간이 경과함에 따라 수화물 생성 및 자연건조에 의해 급격히 함수율은 줄어드는 결과를 보여주고 있다. 실시예 1의 1일양생 결과만 제외하고, 실시예2와 실시예3의 경우 1일 양생만으로 준설혼합토를 성토재 등으로 재활용하기에 적합한 개량이 이루어 졌음을 알 수 있다. 자연 양생 3일 이후에 성토재로 활용한다면 보다더 취급이 용이할 뿐 아니라 압축강도 증가에도 기여할 것으로 기대된다.The moisture content of the dredged mixed soil prepared by Examples 1 to 3 according to time is shown in Table 4 below. As confirmed in Table 4, the water content of the dredging sludge before mixing the solid fire was 100%, it can be seen that the water content is rapidly reduced over time. As described above, the moisture content is greatly reduced because the exothermic reaction occurs immediately after the solidified material is mixed with the dredging sludge and the hydration reaction proceeds simultaneously. In addition, the moisture content is rapidly reduced by the formation of hydrate and natural drying over time. Except for the results of the daily curing of Example 1, it can be seen that in the case of Example 2 and Example 3, an improvement suitable for recycling the dredged mixed soil as a fill material, etc. was achieved only by the daily curing. If it is used as fill material after 3 days of natural curing, it is expected to not only be easier to handle but also to increase the compressive strength.
도1a은 준설 슬러지의 배출당시 외관을 나타낸 것이고, 도 1b는 실시예 2에 의해 고화된 준설 혼합토 공시체 외관을 나타낸 것이다. 준설토 고화체의 색깔이 천연 황토색과 유사해 발생당시 준설토와 비교할 때 성토재로 활용하더라도 지역 주민이나 기술자들에게 심리적인 거부감을 크게 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.Figure 1a shows the appearance at the time of discharge of dredged sludge, Figure 1b shows the appearance of the dredged mixed soil specimen solidified by Example 2. The color of dredged soil solids is similar to natural ocher, so even if it is used as landfill material when compared with dredged soil at the time of occurrence, it is expected to greatly reduce psychological rejection among local residents and engineers.
(2) (2) 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change
첨부된 도 2a 내지 도 2c는 각각 실시예 1 내지 실시예 3에 의해 제조된 준설혼합토의 일축압축강도의 변화를 나타낸 것이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 양생 7일에 실시예 1은 1.45kgf/cm2, 실시예 2는 3.61kgf/cm2, 실시예 3은 4.37kgf/cm2로 증가하는 결과를 보였다. 이는 복토재 및 성토재의 강도 기준인 0.5kgf/cm2 및 1.0kgf/cm2를 크게 상회하는 값이며, 연약지반 개량재, 차수재, 뒷채움재 등 다양한 지반용 재료로도 활용할 수 있는 강도 발현을 보였다. 이것은 고화재와 혼합시 흡수발열반응에 의해 수분절감 및 준설슬러지의 표면 개질이 일어나 입자의 단결화를 이루어 압밀 촉진 효과를 얻을 수 있고 CaO와 SiO2 성분에 의해 칼슘실리케이트 반응이 유도되어 압축강도를 확보할 수 있는 고화반응이 일어나 강도를 증진시키기 때문이다. 이에 더하여 고화재의 흡수성에 의해 준설슬러지의 함수율이 상대적으로 낮아지며 고화재의 흡수성 및 이온교환, 포졸란 및 탄산화 반응에 의해 미립자인 점토, 콜로이드 성분이 단립화되고 이에 따라 입도분포가 변화하여 양질토로 개량되어 일축압축강도가 증가된다. 2A to 2C show changes in the uniaxial compressive strength of the dredged mixed soil prepared by Examples 1 to 3, respectively. As can be seen through the seven days of curing, Example 1 was 1.45kgf / cm 2 , Example 2 was 3.61kgf / cm 2 , Example 3 was shown to increase to 4.37kgf / cm 2 . This is much higher than 0.5kgf / cm 2 and 1.0kgf / cm 2 , which are the strength standards of cover and fill materials, and showed strength expression that can be used for various ground materials such as soft ground improvement material, water repellent material, and backfill material. . When mixed with solidified materials, it can reduce moisture and surface dredging sludge due to absorption heat generation reaction, resulting in the consolidation of particles by the consolidation of particles, and the calcium silicate reaction is induced by CaO and SiO 2 to increase the compressive strength. This is because the solidification reaction that can be secured occurs to increase the strength. In addition, the moisture content of dredged sludge is relatively lowered by the absorbency of solidified materials, and the clay and colloidal components, which are particulates, are separated by the absorbent and ion exchange, pozzolanic, and carbonation reactions of solidified materials. Thus, uniaxial compressive strength is increased.
도 3은 실시예 3에 의해 제조된 준설혼합토의 미세구조를 나타낸 것이다. 본 발명에 의해 제조된 준설혼합토는 침상결정의 에트린가이트와 벌집형 C-S-H gel의 반응생성물이 다수 관찰되고 있다.
Figure 3 shows the microstructure of the dredged mixed soil prepared by Example 3. In the dredged mixed soil prepared by the present invention, a large number of reaction products of acetrite and honeycomb CSH gel of needle crystals have been observed.
(3) 침수 전후의 (3) before and after immersion 일축압축강도의Uniaxial compressive strength 변화 change
본 발명에 의해 제조된 준설혼합토를 매립지의 일일복토재로 사용할 경우, 소요의 강도를 가져야 함과 동시에 우리나라의 기후 특성인 폭우, 폭설 등의 침수에 의한 재슬러리화 현상과 강도감소 현상이 발생하지 않아야 할 것이다. 따라서 본 실험에서는 7일간 양생한 준설혼합토에 대해서 1일 침수 전후의 일축압축강도 변화를 조사하였다.When the dredged mixed soil prepared by the present invention is used as daily cover material of landfill, it should not only have the required strength, but also the reslurrification phenomenon and the strength reduction phenomenon caused by the flooding of heavy rain, heavy snow, etc. something to do. Therefore, in this experiment, the change of uniaxial compressive strength of the dredged mixed soil cured for 7 days was investigated before and after 1 day inundation.
침수 전 후의 일축압축강도의 변화를 아래 표 5에 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 의해 제조된 준설혼합토는 -0.07kg/kg/cm2, 실시예 2에 의해 제조된 준설혼합토는 -0.10kg/cm2, 실시예 3에 의해 제조된 준설혼합토는 -0.18kg/cm2 강도 변화율이 나타났다. The change in uniaxial compressive strength before and after immersion is shown in Table 5 below. As can be seen through this, dredged mixed soil prepared by Example 1 is -0.07kg / kg / cm 2 , dredged mixed soil prepared by Example 2 is -0.10kg / cm 2 , prepared by Example 3 The dredged mixed soils showed -0.18kg / cm 2 intensity change rate.
이상의 결과에서 알 수 있듯이 고화재의 혼합비별 준설혼합토의 침수 전후의 일축압축강도 변화가 비교적 적은 감소율을 보였는데 이것은 준설슬러지가 고화처리에 의해 수화물을 생성하면서 치밀한 결정구조로 바뀌어 침수가 되어도 뚜렷한 수분의 흡수현상이 발생하지 않는 것으로 판단된다. 따라서 본 발명에 의해 제조된 준설혼합토를 매립지에 사용할 경우, 적설에 의한 침수에 재슬러리화나 강도저하 현상은 미미하여 이를 저지대농경지 매립/성토재로 활용하거나 슈퍼제방을 구축하는 등으로 활용하여도 우천 시 차량 및 장비의 작업에 큰 지장을 주지 않을 것으로 예상된다. As can be seen from the above results, the change in uniaxial compressive strength before and after immersion of dredged mixed soils by the mixing ratio of solidified materials showed a relatively small reduction rate. It seems that absorption does not occur. Therefore, when the dredged mixed soil manufactured according to the present invention is used in landfills, reslurrying or deterioration of strength due to flooding due to snowfall is insignificant. It is not expected to interfere with the operation of the equipment and the equipment.
고화재 투입에 따른 초기 재령에서의 강도발현은 강도발현제가 다량의 에트린가이트를 골격으로 이와 동시에 생성된 C-S-H겔에 의해 이루어진다. 또한 C-S-H겔이 경화된 페이스트의 공극을 밀실하게 채우게 되어 에트린가이트와 치밀한 네트워크식 망상구조를 형성하면서 지속적으로 높은 강도발현을 한다. 따라서 고화물의 용도에 따라 강도발현제의 함량을 높인다면 복토재뿐 아니라 성토재, 차수재, 뒷채움재 등 다양한 지반용 재료로도 활용할 수 있는 강도를 발현할 수 있다. Strength expression at early age following solid fire input is achieved by the C-S-H gel in which the strength-expressing agent is formed simultaneously with a large amount of ethringite. In addition, the C-S-H gel fills the voids of the hardened paste tightly, forming a dense networked network structure with ettringite and continuously expressing high strength. Therefore, if the content of the strength-expressing agent is increased according to the use of the solidified, it can express the strength that can be utilized not only for the cover material but also for various ground materials such as the fill material, the order material, and the backfill material.
(4) (4) pHpH 변화 change
준설슬러지와 고화재의 혼합물의 자연 양생일에 따른 pH변화를 표 6에 나타내었다. 실험결과 강알칼리에서 준설슬러지의 물리적 변화가 끝난 시점인 4~5일부터 pH8.9~9.1정도로 약알칼리성으로의 변화를 보여 pH로 인한 주변 환경오염을 최소화할 수 있을 것으로 판단되고 특정 중금속 구리 용출의 억제인자로 작용할 것으로 사료된다. The pH change according to the natural curing date of the mixture of dredging sludge and solidified material is shown in Table 6. As a result of the experiment, strong alkali was changed from pH 4 ~ 5 from pH 4 to 5, when the physical change of dredged sludge was finished, and it was considered that it could minimize the environmental pollution caused by pH. It is thought to act as an inhibitor.
본 발명에 의한 고화재는 초기에는 CaO가 물과 반응해 Ca(OH)2로 전이되면서 고화물이 강알칼리 상태를 나타내지만 양생공정이 진행되면서 Ca(OH)2가 플라이애시 및 슬래그 미분말의 수화반응에 점차 소비되어 pH가 저하되면서 약알칼리 상태로 변화되는 것으로 사료된다.
In the solidified material according to the present invention, the CaO reacts with water and is transferred to Ca (OH) 2 , and the solids exhibit a strong alkali state. However, as the curing process proceeds, the hydration of Ca (OH) 2 fly ash and fine slag powder is performed. It is thought to gradually change to a weak alkali state as the pH is lowered gradually.
(5) 중금속 용출(5) heavy metal elution
아래 표 7은 실시예 1에 의해 제조되는 준설혼합토의 중금속 용출실험 결과를 나타낸 것이다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이 대부분의 중금속이 용출되지 않았으며 우리나라의 폐기물용출시험법에 적용시 납과 수은, 비소는 미량 검출되었지만 환경 기준치를 만족하는 것으로 나타났다. 이는 수화반응에서 생성되는 수화물에 의해 고착되어 결정구조 내로 중금속이 치환 또는 고정되기 때문이다. 따라서 이 모든 실험에서의 용출농도는 판정기준치보다 훨씬 낮은 수치를 나타내거나 불검출되어 준설슬러지를 고화 처리하여 매립지의 일일복토재로 사용하여도 중금속 용출로 인한 2차 오염은 우려되지 않을 것으로 판단된다.
Table 7 below shows the heavy metal dissolution test results of the dredged mixed soil prepared by Example 1. As can be seen from this, most of heavy metals were not eluted, and when applied to the waste dissolution test method in Korea, trace amounts of lead, mercury, and arsenic were detected, but the environmental standards were satisfied. This is because the heavy metal is substituted or fixed into the crystal structure by being fixed by the hydrate generated in the hydration reaction. Therefore, the dissolution concentration in all these experiments is much lower than the standard value or is not detected. Therefore, even if the dredging sludge is solidified and used as daily cover material of landfill, secondary pollution due to heavy metal leaching is not considered to be a concern.
용출방법Hazardous Substances
Dissolution Method
(KSLP)Waste Dissolution Test Method
(KSLP)
(TCLP)US EPA
(TCLP)
(6) 매립시 복토재의 안정성 평가를 위한 소형 모형시험 평가(6) Small model test evaluation to evaluate the stability of cover material in landfill
소형 모형실험은 실제 매립시 복토재의 성능발휘를 알아보기 위한 실험으로 지름10cm, 높이15cm의 원통을 제작하여 하부 4cm 부분에 밸브를 설치 상부 11cm의 공간에 고화 준설슬러지를 넣은 후 해수를 10, 20, 25, 30, 35, 40, 45%의 비율로 조절하여 혼합한 뒤 28일 후에 압축시험기로 축하중을 가하여 강도를 산정하고 축하중 재하 시 아래로 흘러나오는 유출수의 COD, pH, 중금속함유량시험 및 유기물 함량을 측정하였다.Small model test is to test performance performance of cover material at the time of actual landfill. A cylinder with diameter of 10cm and height of 15cm is made, and a valve is installed at the lower 4cm part. After mixing, adjust the ratio at 25, 30, 35, 40, and 45%, and after 28 days, apply the condensation test with a compression tester to calculate the strength and test the COD, pH, and heavy metal content of the effluent flowing down. And organic matter content was measured.
그 결과, pH, 유기물, 중금속 용출, BOD 및 COD와 같은 환경공학적 실험결과 pH는 7.7로서 약알칼리성을 나타내었고, 중금속 용출량은 (Cd, Cu, Pb, Cr, Zn)은 0.00102~0.3427 사이로 폐기물관리법 시행규칙 침출수배출허용기준을 만족하였다. 도한 BOD 및 COD의 경우에도 폐기물관리법 시행규칙에 규정된 150mg/L 및 70mg/L값을 모두 만족하는 값을 보였다.
As a result, environmental engineering experiments such as pH, organic matter, heavy metal elution, BOD and COD showed weak alkalinity with pH of 7.7, and heavy metal elution was (Cd, Cu, Pb, Cr, Zn) between 0.00102 and 0.3427. Enforcement Rule The leachate discharge limit was met. In addition, BOD and COD also satisfies the 150 mg / L and 70 mg / L values specified in the Waste Management Act.
(7) 매립시 복토재의 침하량 평가를 위한 (7) To evaluate the settlement of cover material at landfill 토조시험Earthwork Test
토조시험은 높이 105cm, 폭 42cm, 길이 78cm인 토조를 이용하여 실제 매립시 복토재의 침하량을 분석하였다. 최대 500kg까지 재하하여 시간에 따른 하중과 침하량 관찰하였다. 토조시험 결과 값은 80시간 이내에 거의 모든 침하가 이루어진다는 것을 알 수 있었다. 이것은 다시 말해 본 발명에 의해 제조된 준설혼합토는 침하가 길지 않아 매립 복토재로 사용하기에 적합하다는 것이다.
Soil test was conducted to analyze the settlement amount of cover material at the time of landfill using 105 cm high, 42 cm wide and 78 cm long. Up to 500kg was loaded to observe the load and settlement over time. The results of the soil test showed that almost all settlements occurred within 80 hours. In other words, dredged mixed soil prepared by the present invention is not suitable for use as a landfill cover material because the settlement is not long.
모든 실험결과 본 발명에 의해 제조되는 준설혼합토는 복토재 및 해양매립재로 활용가능성이 크다고 할 수 있다. 이의 결과치를 아래의 표 7에 요약하여 나타내었다.
As a result of all the experiments, the dredged mixed soil produced by the present invention can be said to be highly applicable as a cover material and landfill material. The results are summarized in Table 7 below.
3일 이후 : pH 9 ~10 3 days after discharge: pH 11 ~ 12
After 3 days: pH 9-10
COD 40 이하(기준치 70 mg/L)
COD 40 or less (reference value 70 mg / L)
Claims (18)
Dredging sludge characterized in that it comprises 5 to 50 parts by weight of fly ash having a calcium oxide content of 0.1 to 5% with respect to 100 parts by weight of incineration residue having a calcium oxide (CaO) content of 20 to 70%. fire.
상기 소각잔재는 석탄재, 제지 슬러지 소각잔재, 바이오매스 소각잔재, 하수슬러지 소각잔재, RDF(Refuse Derived Fuel) 소각잔재 및 RPF(Refuse Plastic Fuel) 소각잔재로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 1,
The incineration residue is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of coal ash, paper sludge incineration residue, biomass incineration residue, sewage sludge incineration residue, RDF (Refuse Derived Fuel) incineration residue and RPF (Refuse Plastic Fuel) incineration residue. Dredge sludge solidified fire, characterized in that.
상기 소각잔재는 비표면적이 2,500~6,000㎠/g인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 2,
The incineration residue is dredged sludge solidified material, characterized in that the specific surface area of 2,500 ~ 6,000 ㎠ / g.
상기 플라이애시는 미연소 탄소 함유량이 8% 이상인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 1,
The fly ash dredged sludge solidified material, characterized in that the unburned carbon content is 8% or more.
준설슬러지가 고화되어 생성된 고화물이 재슬러리화되는 것을 방지하기 위하여 강도발현제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 1,
A dredging sludge solidified fire further comprising a strength expression agent to prevent the dredged sludge solidified from being solidified.
상기 강도발현제는 슬래그 미분말과 황산염 자극제의 혼합물인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 5,
The strength expression agent is dredged sludge solidified material, characterized in that the mixture of fine slag powder and sulfate stimulant.
상기 슬래그 미분말은 고로슬래그 미분말, 스테인리스슬래그 미분말 및 동제련슬래그 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 6,
The slag fine powder is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of blast furnace slag fine powder, stainless steel slag fine powder and copper smelting slag fine powder.
상기 황산염 자극제는 황산칼슘, 황산알루미늄, 황산마그네슘 및 황산나트륨 중 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 6,
The sulfate stimulator is dredge sludge solidified material, characterized in that any one selected from calcium sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate and sodium sulfate or a mixture of two or more.
상기 강도발현제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 5~50중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 6,
Dredging sludge solidified material, characterized in that the strength expression agent is mixed 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
준설슬러지가 조속히 고화되도록 촉진하기 위하여 고화촉진제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 1,
Dredging sludge solidified material, characterized in that it further comprises a solidification accelerator in order to facilitate the dredging sludge solidified quickly.
상기 고화촉진제는 칼슘알루미네이트 시멘트, 칼슘설퍼알루미네이트 시멘트, 알루미나 시멘트 및 초속경 시멘트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 10,
The solidification accelerator is any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of calcium aluminate cement, calcium sulfur aluminate cement, alumina cement and cemented carbide cement.
상기 고화촉진제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 11,
The solidification accelerator dredging sludge solidified material, characterized in that mixed 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
상기 고화재 또는 준설슬러지가 고화되어 생성된 고화물을 제조 또는 이송하는 과정에서 제조설비에 고착되는 것을 방지하기 위하여 고착방지제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 1,
Dredging sludge solidified material, characterized in that the solidified material or dredged sludge is further solidified to prevent adhesion to the manufacturing equipment in the process of manufacturing or transporting the solids produced by solidification.
상기 고착방지제는 석회석 미분말, 장석 미분말, 규석 미분말 및 화강석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 13,
The anti-sticking agent is dredged sludge solidified material, characterized in that any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of limestone fine powder, feldspar fine powder, silica fine powder and granite fine powder.
상기 고착방지제는 상기 소각잔재 100중량부에 대하여 10~100중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 준설슬러지 고화재.
The method of claim 14,
Dredging sludge solidified material, characterized in that the anti-sticking agent is mixed 10 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the incineration residue.
2) 준설슬러지 100중량부에 대하여, 상기 고화재 5~100중량부를 혼합하는 단계; 및
3) 상기 준설슬러지와 고화재의 혼합물을 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 준설혼합토 제조방법.
1) preparing a solidified material according to any one of claims 1 to 15;
2) mixing 5 to 100 parts by weight of the solidified material with respect to 100 parts by weight of dredging sludge; And
3) curing the mixture of the dredge sludge and solidified material; dredging mixed soil manufacturing method comprising a.
상기 3)단계는 상기 혼합물을 상온양생 또는 가열양생하여 수행되는 것을 특징으로 하는 준설혼합토 제조방법.
The method of claim 16,
Step 3) is a method for producing dredged mixed soil, characterized in that the mixture is carried out at room temperature curing or heating curing.
상기 3)단계는 상기 혼합물의 함수율이 60%이하가 될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 준설혼합토 제조방법. The method of claim 16,
Step 3) is a method of producing dredged mixed soil, characterized in that performed until the water content of the mixture is less than 60%.
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