KR20160075018A - Dehydration material manufacturing method of sludge with high water containing rate and dehydration material of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하수슬러지 등 고함수 슬러지를 탈수처리하기 위한 탈수재 제조방법 및 그에 의해 제조된 탈수재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러지와 혼합시 중화열을 급속하게 발생시키면서도 매우 안정된 상태로 보관 및 운송이 가능한 분체형태의 고함수 슬러지 탈수재 제조방법 및 그에 의해 제조된 탈수재에 관한 것이다.
The present invention relates to a dewatering method for dewatering high-function sludge such as sewage sludge and a dewatering material produced thereby. More particularly, the present invention relates to a dewatering method for dewatering high-function sludge such as sewage sludge, And to a dehydrated material produced by the method.
근래에 고함수 슬러지가 대량 발생되는 바, 예를 들어 하수슬러지는 하수종말처리장에서 생활하수를 정화하고 남는 미생물 등의 사체로 이루어진 유기성 슬러지로서 탈수기에 의한 탈수처리 후에도 함수율이 약 80~90%에 달하는 대표적인 고함수 물질로서, 종래에는 해양투기, 매립 등의 방법으로 처리되어 왔다.In recent years, a large amount of high-function sludge is generated. For example, sewage sludge is an organic sludge composed of a body such as a microorganism that purifies domestic wastewater at a sewage end treatment plant. Even after dehydration treatment by a dehydrator, the water content is about 80 to 90% Which is a typical high-function material, has conventionally been treated by methods such as marine dumping and landfilling.
일례로 현재 하루에 약 8,000t 이상 배출되고 있는 생활하수 슬러지는 2003년 7월부터 일반 쓰레기 매립장 처리가 금지되었고, 가장 처리하기가 용이했던 해양투기마저 런던 협약에 의해 2012년 1월 부터는 전면 금지되었다. For example, domestic sewage sludge, which is currently discharging more than 8,000 t a day, has been banned from general landfill sites since July 2003, and marine dumping, which was the easiest to deal with, was banned in January 2012 .
현재 수도권 매립지를 비롯한 대구, 세종시, 제주 등에서 하수슬러지를 고화처리하여 일일 및 중간 복토재로 사용할 수 있는 고화토를 제조하는 처리시설을 가동하고 있으며, 이와 관련하여 수분이 많은 슬러지의 고화 및 탈수 처리가 이루어지고 있으나 암모니아 가스 발생, 설비 가동성, 고화토의 품질 등의 측면에서 우수한 성능을 가진 탈수재의 개발이 시급히 필요한 실정이다.At present, the sewage sludge is solidified in Daegu, Sejong, and Jeju including the landfill in the metropolitan area. So, we are operating a treatment plant to produce solidified soil that can be used as daily and intermediate cover materials. In this regard, However, it is urgently required to develop dehydrated materials having excellent performance in terms of ammonia gas generation, facility operation, and quality of solidified soil.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 10-0838627호에서는 산성의 소각분진과 알칼리성의 제지분진을 혼합하는 1차 혼합단계와 황산과 황산제일철 7수화물을 혼합하는 2차 혼합단계와 3차 혼합단계를 거친 혼합물의 열을 제거하기 위한 냉각단계, 냉각단계를 거친 혼합물을 분말화하기 위한 분쇄단계와 분쇄단계를 거쳐 분말화된 산성분말에 생석회를 혼합하기 위한 4차 혼합단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 이는 강산성 분말 제조 시 황산의 특성 상 알칼리성 분체와 반응 시 고온의 열이 발생되기 때문에 별도의 냉각장치가 필요할 뿐만 아니라 밀폐된 분체 혼합기 내에서 고온의 중화열이 발생하여 폭발의 우려도 있고 이미 중화열이 발생되어 버렸기 때문에 고함수 슬러지의 탈수 시 중화열 발생이 미약하여 탈수 효과가 저하되는 문제점을 내포하고 있다.In order to solve these problems, Korean Patent Registration No. 10-0838627 discloses a method in which a primary mixing step of mixing an acidic incineration dust with an alkaline paper dust, a second mixing step of mixing sulfuric acid and ferrous sulfate heptahydrate, and a third mixing step A cooling step for removing heat of the coarse mixture, a fourth mixing step for mixing the quicklime to the powdered acidic powder via a pulverizing step and a pulverizing step for pulverizing the mixture through the cooling step . However, since the high-temperature heat is generated when the strong acidic powder is reacted with the alkaline powder due to the characteristics of sulfuric acid, a separate cooling device is required. In addition, there is a fear of explosion due to high temperature neutralizing heat in the closed powder mixer. And thus the generation of neutralizing heat is weak when dewatering the high-function sludge, thereby reducing the dehydration effect.
한편, 대한민국 등록특허 10-1091557에서는 알칼리성 분진 폐기물과 하수슬러지를 혼합하여 하수슬러지의 함수율을 낮추는 혼합단계와 상기 혼합물에 산성용액을 분사장치를 통해 분사 혼합하여 화학적 반응에 의해 혼합물을 안정화시키는 혼합반응단계를 거쳐 복토재를 제조하는 방법을 제시하고 있으나, 농황산의 경우 유기물과 강알칼리성 분체가 다량 함유되어 있는 상태의 혼합물에 직접 접촉될 경우 황화수소 가스가 다량 발생될 우려가 있으며 희황산의 경우에는 pH 저감 효과가 미비하고 희황산 중에 수분이 다량 존재하여 고화물이 다시 질어지고 함수율이 증가하는 문제점이 발생하게 되어 현장에서 실제 사용하는데 있어 많은 문제점이 있다.
On the other hand, Korean Patent Registration No. 10-1091557 discloses a method comprising mixing a mixture of an alkaline dust waste and a sewage sludge to lower the water content of the sewage sludge, injecting an acidic solution through the injector into the mixture to stabilize the mixture by chemical reaction, However, in the case of concentrated sulfuric acid, there is a possibility that a large amount of hydrogen sulfide gas is generated when the mixture is directly contacted with a mixture containing a large amount of organic substance and strong alkaline powder. In the case of dilute sulfuric acid, And there is a large amount of water in the dilute sulfuric acid, so that the solidification of the solidified material is re-grown and the water content increases. Thus, there are many problems in actual use in the field.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 중화열을 발생시키기 위한 강산성분체와 강알칼리성 분체를 포함하면서도 안정된 상태로 보관 및 운송이 가능한 분체형 탈수재 및 그 제조방법을 제공함에 있다. Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a powder-type dehydrating material capable of storing and transporting a strong acidic powder and a strong alkaline powder for generating neutralizing heat, .
본 발명의 다른 목적은 슬러지 내부에 존재하는 수분과 반응시 80 ℃ 이상의 충분한 중화열을 급속하게 발생시켜 슬러지의 수분을 효과적으로 탈수할 수 있는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 제조방법 및 그에 의해 제조된 탈수재를 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing a high-function sludge dehydrating material using neutralization heat capable of effectively dehydrating moisture of sludge by rapidly generating sufficient neutralizing heat at 80 DEG C or higher in reaction with water present in the sludge, It is in providing ashes.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 제조방법은 1) pH가 4.5~9.5인 중성 분체 100중량부에 대하여, 농도 50~98중량%인 황산 20~500중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 2) 상기 혼합물을 건조한 후 미분쇄하여 pH 1~4인 강산성 분체를 제조하는 단계; 및 3) 상기 강산성 분체 100중량부에 대하여, pH 11~13인 강알칼리성 분체 50~1,000중량부를 혼합하는 단계;를 포함한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method for producing a high-function sludge dehydrating material using neutralization heat, comprising the steps of: (1) mixing 100 parts by weight of a neutral powder having a pH of 4.5 to 9.5 with 20 to 500 By weight to form a mixture; 2) drying the mixture and finely pulverizing it to prepare a strong acidic powder having a pH of 1 to 4; And 3) mixing 50 to 1,000 parts by weight of a strongly alkaline powder having a pH of 11 to 13 with respect to 100 parts by weight of the strongly acidic powder.
또한 상기 2)단계에서 상기 혼합물의 수분 함량을 5중량% 이하로 건조하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the water content of the mixture is dried to 5 wt% or less in the step 2).
또한 상기 3)단계에서 상기 강알칼리성 분체의 수분 함량은 5중량% 이하인 것이 바람직하다. Also, in the step 3), the moisture content of the strongly alkaline powder is preferably 5% by weight or less.
또한 상기 강알칼리성 분체는 고칼슘 석탄재, 페트로 코크스 연소재, 제지 슬러지 소각재, 바이오매스 소각재, KR 분진, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회, 고로 슬래그 미분말, 제강 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말, 생석회 미분말 및 경소 백운석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. In addition, the above-mentioned strong alkaline powder can be used as a high alkaline powder, such as high calcium coal ash, petro coke burning material, paper ash ash, biomass incineration ash, KR dust, ash lime discharged from the desulfurization and dehumidification process of steelworks, fine blast furnace slag, steel slag fine powder, Fine powder and fine powder of dolomite, or a mixture of two or more thereof.
본 발명에 의한 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재는 pH 1~4인 강산성 분체 100중량부에 대하여, pH 11~13인 강알칼리성 분체 50~1,000중량부를 포함한다. The high-function sludge dehydrator according to the present invention comprises 50 to 1,000 parts by weight of a strongly alkaline powder having a pH of 11 to 13 with respect to 100 parts by weight of a strong acidic powder having a pH of 1 to 4.
또한 상기 강산성 분체 또는 강알칼리성 분체의 수분 함량은 5중량% 이하인 것이 바람직하다. The moisture content of the strongly acidic powder or strongly alkaline powder is preferably 5 wt% or less.
또한 상기 강알칼리성 분체는 고칼슘 석탄재, 페트로 코크스 연소재, 제지 슬러지 소각재, 바이오매스 소각재, KR 분진, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회, 고로 슬래그 미분말, 제강 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말, 생석회 미분말 및 경소 백운석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
In addition, the above-mentioned strong alkaline powder can be used as a high alkaline powder, such as high calcium coal ash, petro coke burning material, paper ash ash, biomass incineration ash, KR dust, ash lime discharged from the desulfurization and dehumidification process of steelworks, fine blast furnace slag, steel slag fine powder, Fine powder and fine powder of dolomite, or a mixture of two or more thereof.
본 발명에 따르면, 슬러지와 혼합시 중화열을 발생시키기 위해 강산성분체와 강알칼리성 분체를 포함하는 분체형 탈수재를 제공할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to provide a powder-type dehydrating material containing a strongly acidic powder and a strong alkaline powder in order to generate neutralizing heat when mixed with sludge.
특히, 강산성 분체와 강알칼리성 분체의 수분 함량이 5% 이하이므로 매우 안정화된 상태로 보관 및 운송할 수 있다.Particularly, since the moisture content of the strongly acidic powder and the strong alkaline powder is less than 5%, it can be stored and transported in a highly stabilized state.
또한 슬러지에 함유된 수분과 반응시 80 ℃ 이상의 충분한 중화열을 급속하게 발생시켜 슬러지의 수분을 효과적으로 탈수할 수 있다. In addition, when reacted with the water contained in the sludge, sufficient heat of neutralization at a temperature of 80 ° C or more is rapidly generated, thereby effectively dehydrating the water of the sludge.
따라서 현장에서 강산성 물질을 별도로 혼합할 필요가 없기 때문에 고화설비가 부식되지 않고 작업자가 안전하다.
Therefore, there is no need to mix strong acidic materials separately in the field, so solidification facilities are not corroded and workers are safe.
이하, 본 발명에 의한 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 및 이를 이용한 탈수재의 제조방법을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a high-function sludge dehydrating material using neutralization heat according to the present invention and a method for producing a dehydrating material using the same will be described in detail.
본 발명에 의한 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재는 pH가 4.5~9.5인 중성 분체 100중량부에 대하여, 농도 50~98중량%인 황산 20~500중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하는 1단계와;The high-function sludge dehydrating material using neutralization heat according to the present invention comprises a mixture of 20 to 500 parts by weight of sulfuric acid having a concentration of 50 to 98% by weight based on 100 parts by weight of the neutral powder having a pH of 4.5 to 9.5 to form a mixture;
상기 혼합물을 수분 함량 5중량% 이하로 건조한 후 미분쇄하여 pH가 1~4인 강산성 분체를 제조하는 2단계와; Drying the mixture to a moisture content of 5% by weight or less and finely pulverizing the mixture to prepare a strong acid powder having a pH of 1 to 4;
상기 2단계를 거쳐 제조된 강산성 분체 100중량부에 대하여, pH가 11~13이며 수분 함량 5중량% 이하인 강알칼리성 분체 50~1,000중량부를 혼합하는 3단계를 포함한다. Mixing the strong alkaline powder having a pH of 11 to 13 and a water content of 5% by weight or less with 50 to 1,000 parts by weight of 100 parts by weight of the strong acidic powder prepared through the two steps.
상기 중성 분체는 pH가 4.5~9.5이며 황산과 반응하여 새로운 화합물 형태로 전이되지 아니하고 황산과 반응하여 열이 발생되지 아니하며, 분체 표면 및 내부에 황산 성분을 충분히 흡수할 수 있는 상태로 존재할 수 있는 모든 분체 형태의 미분말, 소각재, 분진 형태의 물질이면 가능하다. The neutral powder has a pH of 4.5 to 9.5 and does not transfer to a new compound form by reaction with sulfuric acid, reacts with sulfuric acid to generate no heat, and is capable of fully absorbing sulfuric acid Powder type fine powder, incineration ash, dust-like substances are possible.
특히, pH가 4.5 미만의 물질로 비료 제조 공장에서 배출되는 인산석고와 티타늄 제조 공장에서 배출되는 황산철 등이 있으나 이들은 수분을 함유하고 있어 황산을 흡수할 수 없어 사용이 부적합하며 pH가 9.5를 초과할 경우 황산과 분체가 반응하여 중화열이 발생될 수 있으므로 반드시 pH가 4.5~9.5의 범위에 존재하고 황산을 충분히 흡수할 수 있는 수분함량 5중량% 이하인 분체 형태로 존재하는 물질을 사용해야 한다. Particularly, there are phosphoric acid gypsum discharged from a fertilizer manufacturing plant with a pH of less than 4.5 and iron sulfate discharged from a titanium manufacturing plant. However, since they contain moisture, they can not absorb sulfuric acid and are unsuitable for use. It is necessary to use a substance which exists in the form of powder having a pH of 4.5 to 9.5 and a water content of not more than 5% by weight which can sufficiently absorb sulfuric acid, because sulfuric acid reacts with powder to generate neutralizing heat.
예를 들면, 저칼슘 석탄재, 하수슬러지 소각재, 석회석 미분, 규사 미분, 흙 미분, 쇄석 골재 미분, 장석 미분, 정유공장에서 배출되는 폐촉매 미분 중에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물 등을 들 수 있다. For example, any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of low calcium coal ash, sewage sludge incineration ash, limestone fine powder, silica fine powder, soil fine powder, crushed stone aggregate fine powder, feldspar fine powder and waste catalyst fine powder discharged from refineries.
상기 황산은 농도 50~98중량%인 것으로 공업용 제품 및 폐황산 중 어느 하나이거나 둘을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 pH가 4.5~9.5인 중성 분체 100중량부에 대하여 20~500중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 20중량부 미만이면 pH가 저감되지 아니하여 pH 4 이하의 강산성 분체 제조가 곤란하여 500중량부를 초과할 경우 pH 저감 효과는 뛰어나나 경제성이 불리해지고 황산이 많이 함유되어 있는 슬러지 형태로 되어 이송, 건조 등 취급이 힘들어 진다. The concentration of the sulfuric acid is 50 to 98% by weight, and any one of industrial products and waste sulfuric acid or a mixture thereof can be used. It is also preferable to mix 20 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the neutral powder having a pH of 4.5 to 9.5. If the amount is less than 20 parts by weight, the pH can not be reduced, and it is difficult to prepare a strong acidic powder having a pH of 4 or less. When the amount is more than 500 parts by weight, the pH reduction effect is excellent. However, economical efficiency is deteriorated, It becomes difficult to handle such things.
또한, 상기 1단계 혼합물을 수분 함량 5중량% 이하로 건조한 후 미분쇄하여 pH가 1~4인 강산성 분체를 제조해야 바람직하다. 수분 함량 5중량%를 초과할 경우 강알칼리성 분체와 혼합 시 분체에 존재하는 수분에 의해 강산성 분체와 강알칼리 분체가 반응하여 중화열이 발생하며 이를 다시 냉각하는데 많은 시간이 소요되고 별도의 냉각장치를 설치해야 하는 등 많은 애로사항이 발생한다. 또한 중화열이 고함수 슬러지와 반응하기 전에 미리 발생되면 중화열에 의한 고함수 슬러지 탈수 효과가 현저히 급감한다. In addition, it is preferable that the above-mentioned first-step mixture is dried to a moisture content of 5% by weight or less and then pulverized to prepare a strongly acidic powder having a pH of 1 to 4. [ When the moisture content exceeds 5% by weight, the strong acidic powder reacts with the strong alkali powder due to the water present in the powder when mixing with the strong alkaline powder, so that the neutralized heat is generated and it takes much time to cool the powder again. And so on. In addition, if the neutralization heat is generated before reacting with the high-function sludge, the dehydration effect of the high-function sludge by the neutralization heat is drastically reduced.
상기 강알칼리성 분체는 고칼슘 석탄재, 페트로 코크스 연소재, 제지 슬러지 소각재, 바이오매스 소각재, KR 분진, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회, 고로 슬래그 미분말, 제강 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말, 생석회 미분말, 경소 백운석 미분말 중에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다. The strong alkaline powder is selected from the group consisting of high calcium coal ash, petro coke burning material, paper ash ash, biomass incineration ash, KR dust, Busan lime discharged from the desulfurization and deodorization process of steelworks, fine blast furnace slag, steel slag fine powder, desulfurized slag fine powder, , And a powdery dolomite fine powder, or a mixture of two or more thereof.
이들은 pH가 11~13이기 때문에 pH가 4이하인 강산성 분체와 혼합되어 있을 시 안정된 분체 형태로 존재하다가 고함수 슬러지의 수분과 접촉 시 급속하게 중화열을 발생시킬 수 있다. Since they have a pH of 11 to 13, they are present in a stable powder form when mixed with a strong acidic powder having a pH of 4 or less, and can rapidly generate neutralizing heat upon contact with the moisture of the high-function sludge.
상기 고칼슘 석탄재는 노내탈황방식을 갖는 화력 및 열병합 발전소에서 생성되는 것으로 석탄과 석회석을 혼합연소하기 때문에 석탄재에 다량의 CaO가 함유되게 된다.The high-calcium coal ash is produced from a thermal power and a cogeneration power plant having an in-furnace desulfurization system. Since coal and limestone are mixed and burned, a large amount of CaO is contained in coal ash.
상기 페트로 코크스 연소재는 페트로 코크스를 연료로 하는 보일러에서 노내 탈황을 위해 석회석을 혼소하는 과정에서 페트로 코크스에 포함되어있는 황 성분과 석회석이 고온에서 탈탄산 된 CaO 성분이 반응하여 CaO 및 CaSO4 형태로 생성된 분진과 같은 강알칼리 분체이다.In the Petro coke oven material, a mixture of sulfur and limestone contained in petro coke reacts with decarbonated CaO component at high temperature in the process of mixing limestone for furnace desulfurization in a boiler using petro coke as a fuel, thereby forming CaO and CaSO 4 It is a strong alkaline powder like dust produced by
상기 제지 슬러지 소각재는 종이제조공정 중 펄프의 사용량을 줄이고 종이의 품질을 제고하기 위하여 충진제(Filler)로 석회석 미분말을 사용하게 되는데 잉여 석회석 미분말이 슬러지 형태로 배출된 것을 보일러에서 소각하는 과정에서 석회석이 탈탄산된 CaO 함량이 높은 소각재가 발생하게 된다.The paper sludge ash is used as a filler to reduce the amount of pulp used during the paper manufacturing process and to improve the quality of paper. In the process of incineration of excess limestone powder in sludge form in the boiler, limestone A high decalcified CaO content is generated.
상기 바이오매스 소각재 또한 보일러에서 노내 탈황을 위해 석회석을 혼소하여 CaO 함량이 높으며, KR 분진 또한 제철소의 제강 및 정련의 공정 중 교반기(Impeller)를 용선 중에 담가서 이를 회전시켜 탈황제(생석회, 돌로마이트)를 혼합하여 탈황 반응을 촉진시키는 KR(Kanvara Reactor) 탈황방법에 의한 탈황공정 시 집진 된 부산물로, CaO 함량이 높아 pH 12.4의 강알칼리성 분말이다. The biomass incineration ash is also mixed with limestone in order to desulfurize the furnace in the boiler, so that the CaO content is high, and the KR dust is also mixed with the desulfurizing agent (quicklime, dolomite) by immersing the impeller in the steel making and refining process, Which is a strong alkaline powder with a pH of 12.4 because of its high content of CaO, which is a by-product collected during the desulfurization process by the KR (Kanvara Reactor) desulfurization method promoting the desulfurization reaction.
또한, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회도 CaO, Ca(OH)2 및 CaSO4 성분으로 강알칼리 분체이며 탈수재로의 역할이 가능하다. In addition, Busan lime discharged from the desulfurization and de-phosphorification process of the steelworks can also be a strong alkaline powder as a CaO, Ca (OH) 2 and CaSO 4 component, and can act as a dehydrating agent.
제철 및 제강 공정에서 배출되는 고로 슬래그 미분말, 제강 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말 등도 CaO 함량이 높으며 pH 11~13의 강알칼리성 분말이다.The blast furnace slag fine powder, steel making slag fine powder, and desulfurized slag fine powder discharged from steel making and steelmaking processes are also strongly alkaline powder having a high CaO content and a pH of 11 to 13.
상기 생석회 분말은 석회석을 고온에서 하소하여 탈 탄산 시킨 후 일정한 입자크기의 분말로 가공한 제품으로 시중에서 일반적으로 수득되는 것으로서 CaO 함량이 70% 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. The quicklime powder is a product obtained by calcining limestone at a high temperature and decarboxylating it and then processing it into a powder having a predetermined particle size. It is preferable to use a product having a CaO content of 70% or more, which is generally obtained in the market.
상기 경소백운석 분말은 백운석을 고온에서 하소하여 탈 탄산 시킨 후 일정한 입자크기의 분말로 가공한 제품으로 시중에서 일반적으로 수득되는 것으로서 CaO+MgO 함량이 70% 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다.The calcined dolomite powder is calcined dolomite at a high temperature to be decarbonated and then processed into a powder having a predetermined particle size. It is preferable that CaO + MgO content is 70% or more, which is generally obtained in the market.
상기 강알칼리 분체는 수분 함량이 반드시 5중량% 이하의 것을 사용해야 하는데 이는 수분 함량이 5중량%을 초과할 경우 강산성 분체와 혼합 시 분체에 존재하는 수분에 의해 강산성 분체와 강알칼리 분체가 반응하여 중화열이 발생하며 이를 다시 냉각하는데 매우 어려움이 있으며 또한 중화열이 고함수 슬러지와 반응하기 전에 미리 발생되면 중화열에 의한 고함수 슬러지 탈수 효과가 현저히 급감한다.When the water content exceeds 5% by weight, the strongly acidic powder and the strong alkali powder react with each other due to the water present in the powder when mixing with the strongly acidic powder, so that the neutralized heat is generated And it is very difficult to re-cool it. Also, when the neutralization heat is generated before reacting with the high-function sludge, the dehydration effect of the high-function sludge by the neutralization heat is drastically reduced.
또한, 상기 강알칼리 분체는 상기 강산성 분체 100중량부에 대하여 50~1,000중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 50중량부 미만일 경우 탈수재가 황산 성분이 다량 함유되어 있는 산성 분체 형태로 되어 고화토의 pH가 강산성을 나타내며 고함수 슬러지와 혼합 시 고화물의 반죽 질기가 질어져 혼합 및 이송 설비에 고착될 수 있을 뿐만 아니라 설비 부식을 야기 시킬 수 있다. 반대로 1,000중량부를 초과할 경우 pH가 강알칼리성을 나타내어 유기성 슬러지의 경우 다량의 암모니아 가스가 발생하며 상대적으로 강산성 분체의 혼입량이 적어져 중화열 발생 또한 미비하다. It is preferable that the strong alkaline powder is mixed with 50 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the strongly acidic powder. When the amount of the sludge is less than 50 parts by weight, the dehydrated material is in the form of an acidic powder containing a large amount of sulfuric acid components, and the pH of the solidified soil is strongly acidic. But it can cause equipment corrosion. On the other hand, when the amount of the organic sludge is more than 1,000 parts by weight, the pH is strongly alkaline. In the case of the organic sludge, a large amount of ammonia gas is generated, and the mixing amount of the strongly acidic powder is small.
상기 고함수 슬러지는 진흙 슬러지, 준설 슬러지, 레드머드, 하수 슬러지, 정수 슬러지, 공정오니, 유기성 폐수 슬러지, 무기성 폐수 슬러지 중에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
It is preferable that the high-function sludge is any one or a mixture of two or more selected from mud sludge, dredging sludge, red mud, sewage sludge, purified sludge, process sludge, organic wastewater sludge and inorganic wastewater sludge.
이하에서는 본 발명에 따른 고함수 슬러지 탈수재의 제조방법을 실시예와 비교예를 통해 성능을 비교, 분석하였다.
Hereinafter, the method of manufacturing the high-function sludge dehydrating material according to the present invention is compared and analyzed through the embodiments and the comparative examples.
실시예Example 1 One
먼저, pH 6.2인 규사 미분 10kg에 대하여 농도 95%의 황산을 10kg을 균질하게 혼합한 후 규사 미분이 황산을 충분히 흡수하면서 반응열이 발생하는지 여부를 관찰하기 위해서 2시간 동안 방치하였다. 반응열이 발생하지 않음을 확인 후 이를 가열판 위에 적치한 후 수분 함량이 0.6중량% 될 때까지 교반해 주면서 건조하였다. 이를 미분쇄하여 pH 2.3의 강산성 분체를 제조하였다. First, 10 kg of sulfuric acid having a concentration of 95% was mixed homogeneously with 10 kg of a silicic acid powder having a pH of 6.2, and then allowed to stand for 2 hours to observe whether or not the silicic acid powder absorbs sulfuric acid sufficiently to generate heat. After confirming that no reaction heat was generated, it was placed on a heating plate and dried while stirring until the water content became 0.6 wt%. To obtain a strongly acidic powder having a pH of 2.3.
상기 강산성 분체 10kg에 대하여, pH 12.4이며 수분 함량 0.1중량%인 제지 슬러지 연소재 30kg과 pH 12.7이며 수분 함량 0.1중량%인 생석회 10kg을 균질하게 혼합하여 탈수재를 제조하였다.To 10 kg of the strongly acidic powder, 30 kg of paper sludge having a pH of 12.4 and a moisture content of 0.1 wt%, 10 kg of a calcium oxide having a pH of 12.7 and a moisture content of 0.1 wt% were homogeneously mixed to prepare a dehydrated material.
다음으로 함수율이 83.2%인 하수슬러지 100kg에 대하여, 위와 같이 제조된 탈수재 50kg을 혼합 후 양생하여 고화토를 제조하였다.
Next, to 100 kg of sewage sludge having a water content of 83.2%, 50 kg of the dehydrated material prepared as above was mixed and cured to prepare a solidified soil.
실시예Example 2 2
먼저, pH 5.6인 하수슬러지 소각재 10kg에 대하여 농도 95%의 황산을 10kg을 균질하게 혼합한 후 하수슬러지 소각재가 황산을 충분히 흡수하면서 반응열이 발생하는지 여부를 관찰하기 위해서 2시간 동안 방치하였다. 반응열이 발생하지 않음을 확인 후 이를 가열판 위에 적치한 후 수분 함량이 0.3중량% 될 때 까지 교반해 주면서 건조하였다. 이를 미분쇄하여 pH 2.1의 강산성 분체를 제조하였다. First, 10 kg of sulfuric acid with a concentration of 95% was homogeneously mixed with 10 kg of sewage sludge having a pH of 5.6, and then allowed to stand for 2 hours in order to observe whether or not the reaction heat occurred while the sulfuric acid was sufficiently absorbed by the sewage sludge ash. After confirming that no reaction heat was generated, it was placed on a heating plate and dried while stirring until the water content became 0.3 wt%. To obtain a strongly acidic powder having a pH of 2.1.
상기 강산성 분체 10kg에 대하여, pH 12.4이며 수분 함량 0.1중량% 인 제지 슬러지 연소재 30kg과 pH 12.7이며 수분 함량 0.1중량%인 생석회 미분말 10kg을 균질하게 혼합하여 탈수재를 제조하였다.To 10 kg of the strongly acidic powder, 30 kg of a paper sludge softener having a pH of 12.4 and a moisture content of 0.1 wt% was mixed with 10 kg of a fresh lime fine powder having a pH of 12.7 and a water content of 0.1 wt% to prepare a dehydrated material.
다음으로 함수율이 83.2%인 하수슬러지 100kg에 대하여, 위와 같이 제조된 탈수재 50kg을 혼합 후 양생하여 고화토를 제조하였다.
Next, to 100 kg of sewage sludge having a water content of 83.2%, 50 kg of the dehydrated material prepared as above was mixed and cured to prepare a solidified soil.
비교예Comparative Example 1 One
먼저, pH 5.6인 하수슬러지 소각재 5kg에 대하여 pH 12.4이며 수분 함량 0.1중량%인 제지 슬러지 연소재 5kg을 균질하게 혼합하였다. 이렇게 혼합된 분체 10kg에 대하여 농도 94%의 황산을 10kg을 혼합하였다. 혼합 분체가 황산을 충분히 흡수하면서 반응열이 발생하는지 여부를 관찰하였다. 황산과 혼합과 동시에 중화열이 격하게 발생하여 1분이 경과한 후 110를 나타내었다. First, 5 kg of the papermaking sludge ash having a pH of 12.4 and a moisture content of 0.1 wt% was homogeneously mixed with 5 kg of the sewage sludge ash having a pH of 5.6. 10 kg of this mixed powder was mixed with 10 kg of sulfuric acid having a concentration of 94%. It was observed whether or not reaction heat was generated while the mixed powder sufficiently absorbed sulfuric acid. It was mixed with sulfuric acid and at the same time, it showed 110 after 1 minute elapsed due to the generation of neutralizing heat.
이 혼합물을 20까지 냉각하기 위하여 12시간 동안 방치한 후 이를 미분쇄하여 pH 3.8의 강산성 분체를 제조하였다. The mixture was allowed to stand for 12 hours in order to cool to 20, and then pulverized to prepare a strongly acidic powder having a pH of 3.8.
상기 강산성 분체 10kg에 대하여, pH 12.4이며 수분 함량 0.1중량%인 제지 슬러지 연소재 30kg과 pH 12.7이며 수분 함량 0.1중량%인 생석회 미분말 10kg을 균질하게 혼합하여 탈수재를 제조하였다.To 10 kg of the strongly acidic powder, 30 kg of a paper sludge softener having a pH of 12.4 and a moisture content of 0.1 wt% was mixed with 10 kg of a fresh lime fine powder having a pH of 12.7 and a water content of 0.1 wt% to prepare a dehydrated material.
다음으로 함수율이 83.2%인 하수슬러지 100kg에 대하여, 위와 같이 제조된 탈수재 50kg을 혼합 후 양생하여 고화토를 제조하였다.
Next, to 100 kg of sewage sludge having a water content of 83.2%, 50 kg of the dehydrated material prepared as above was mixed and cured to prepare a solidified soil.
시간경과에 따라 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에 의해 제조된 고화토의 수분 함유량 및 탈수재와 혼합하여 30분 경과 후 온도를 아래 표 1에 나타내었다. 고화토의 수분 함유량 측정은 폐기물공정시험방법에 의해 실시하였다. 표 1에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 경우 탈수재가 슬러지와 혼합되는 즉시 발열반응이 일어나고 혼합 후 3시간 이내인 초기에 함수율이 급격히 저감되어 급속 탈수에 매우 효과적임을 알 수 있다. 또한 시간이 경과함에 따라 수화물 생성 및 자연건조에 의해 서서히 함수율은 줄어드는 결과를 보여주고 있다. Table 1 below shows the moisture content of the solidified soil prepared by Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 and the temperature after 30 minutes of mixing with the dehydrated material according to the passage of time. The moisture content of the solidified soil was measured by the waste process test method. As can be seen in Table 1, in the case of Examples 1 and 2, the exothermic reaction occurs immediately after the dehydrating agent is mixed with the sludge, and the water content is rapidly reduced within 3 hours after mixing, which is very effective for rapid dehydration. Also, as the time passes, the water content gradually decreases due to the formation of hydrate and natural drying.
반면, 비교예 1은 동일한 양의 황산이 투입되었음에도 불구하고 초기에 함수율이 급속히 낮아지지 않고 반응열 또한 낮은 이유는 강알칼리 분체인 제지 슬러지 소각재가 혼합된 상태에서 황산이 투입되었기 때문에 초기에 과도한 1차 중화열이 이미 발생되어 2차 중화열 발생은 미흡한 것으로 판단된다. 이는 분체에 황산을 혼합하여 강산성 분체를 제조할 때 중화열 발생을 최소화시켜 고함수 슬러지와 혼합 시 중화열을 극대화 시키는 것이 매우 효과적임을 의미한다. On the other hand, in Comparative Example 1, even though the same amount of sulfuric acid was added, the water content did not rapidly decrease and the reaction heat was low at the beginning because sulfuric acid was added in a mixed state of the paper sludge ash, which is a strong alkali powder, And it is considered that the secondary neutralization heat generation is insufficient. This means that it is very effective to maximize the neutralization heat when mixing with high function sludge by minimizing the generation of neutralization heat when the strong acid powder is mixed with the powder.
따라서, 본 발명에서와 같이 pH가 4.5~9.5인 중성 분체에 황산을 투입하고 이를 건조하여 미분쇄한 후에 강알칼리성 분체와 혼합되어야 고함수 슬러지가 투입 시 높은 중화열을 발생시킴으로써 탈수 효과를 극대화 할 수 있으며, 고화토 제조 현장에서도 별도의 황산 및 산성물질의 추가 투입이 없어 설비 부식 및 작업자의 화상 안전 문제도 해결된다.Therefore, as in the present invention, sulfuric acid is added to the neutral powder having a pH of 4.5 to 9.5, which is then mixed with the alkaline powder after being dried and pulverized to generate high neutralizing heat when the high-function sludge is added, In addition, there is no need to add additional sulfuric acid or acidic substances in the manufacturing site of the gypsum soil, which can solve plant corrosion and operator's image safety.
또한 강산성 분체와 강알칼리성 분체가 혼합되어 있는 안정된 상태로 탈수재가 운송, 이송 및 혼합되기 때문에 취급하는데 있어 매우 용이하다. In addition, since the dehydrated material is transported, transported and mixed in a stable state in which strong acidic powder and strong alkaline powder are mixed, it is very easy to handle.
(℃)(° C)
Claims (7)
2) 상기 혼합물을 건조한 후 미분쇄하여 pH 1~4인 강산성 분체를 제조하는 단계; 및
3) 상기 강산성 분체 100중량부에 대하여, pH 11~13인 강알칼리성 분체 50~1,000중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 제조방법.
1) mixing 20 to 500 parts by weight of sulfuric acid having a concentration of 50 to 98% by weight with respect to 100 parts by weight of the neutral powder having a pH of 4.5 to 9.5 to form a mixture;
2) drying the mixture and finely pulverizing it to prepare a strong acidic powder having a pH of 1 to 4; And
3) mixing 50 to 1,000 parts by weight of the strongly alkaline powder having a pH of 11 to 13 with 100 parts by weight of the strongly acidic powder.
상기 2)단계에서 상기 혼합물의 수분 함량을 5중량% 이하로 건조하는 것을 특징으로 하는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the water content of the mixture is dried to 5 wt% or less in the step 2).
상기 3)단계에서 상기 강알칼리성 분체의 수분 함량은 5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the water content of the strongly alkaline powder is 5 wt% or less in the step 3).
상기 강알칼리성 분체는 고칼슘 석탄재, 페트로 코크스 연소재, 제지 슬러지 소각재, 바이오매스 소각재, KR 분진, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회, 고로 슬래그 미분말, 제강 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말, 생석회 미분말 및 경소 백운석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재 제조방법.
The method according to claim 1,
The strong alkaline powder is selected from the group consisting of high calcium coal ash, petro coke burning material, paper ash ash, biomass incineration ash, KR dust, Busan lime discharged from the desulfurization and deodorization process of steelworks, fine blast furnace slag, steel slag fine powder, desulfurized slag fine powder, And a mixture of two or more selected from the group consisting of light dolomite fine powders.
pH 11~13인 강알칼리성 분체 50~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 탈수재.
With respect to 100 parts by weight of the strongly acidic powder having a pH of 1 to 4,
and 50 to 1,000 parts by weight of a strongly alkaline powder having a pH of 11 to 13.
상기 강산성 분체 또는 강알칼리성 분체의 수분 함량은 5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재.
6. The method of claim 5,
Wherein the water content of the strongly acidic powder or the strongly alkaline powder is 5 wt% or less.
상기 강알칼리성 분체는 고칼슘 석탄재, 페트로 코크스 연소재, 제지 슬러지 소각재, 바이오매스 소각재, KR 분진, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회, 고로 슬래그 미분말, 제강 슬래그 미분말, 탈황 슬래그 미분말, 생석회 미분말 및 경소 백운석 미분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 중화열을 이용한 고함수 슬러지 탈수재.
6. The method of claim 5,
The strong alkaline powder is selected from the group consisting of high calcium coal ash, petro coke burning material, paper ash ash, biomass incineration ash, KR dust, Busan lime discharged from the desulfurization and deodorization process of steelworks, fine blast furnace slag, steel slag fine powder, desulfurized slag fine powder, And a mixture of two or more selected from the group consisting of a powdery dolomite fine powder and a mixture of two or more thereof.
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