KR20220040108A - 폐기물 처리 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄산칼슘의 열분해 과정에서 부생하는 이산화가스 기체를 폐기물의 처리 과정 중 열분해 분위기 조성을 위해 사용함으로써 전체적인 에너지 사용량을 저감할 수 있고, 부가적으로 탄산칼슘의 열분해 결과 생성된 산화칼슘을 폐기물의 첨가제로 활용함으로써 처리 과정 중 폐기물의 응집화를 억제할 수 있는 폐기물 처리 방법 및 상기 방법을 구현하기 위한 폐기물 처리 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 유해 염소 화합물을 포함하는 폐기물을 효율적 및 경제적으로 처리할 수 있는 방법과 상기 방법을 구현하기 위한 시스템에 관한 것이다.
염소(Chloride)는 농약, 살충제, 플라스틱(PVC, PVDC 또는 테플론 등), 난연제 등 다양한 제품 분야에서 사용되는 화학 물질이며, 산업 분야에서 이러한 제품들을 제조하기 위한 공정은 염소 화합물을 포함하는 폐기물의 배출을 반드시 수반한다. 다만, 배출되는 폐기물에 포함될 수 있는 염소 화합물은 인체에 유해성을 갖는 경우가 많고, 다이옥신과 같은 다환성 유기 염소 화합물은 특히 인체에 큰 유해성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서, 염소 화합물을 포함하는 제품을 제조하는 공정에서, 폐기물 내에 포함될 수 있는 염소 화합물을 적절히 처리하여 배출할 필요가 있으며, 관련된 방법에 대한 연구가 활발한 상황이다.
일반적으로 폐기물 처리 방법으로 알려진 방법으로는 소각, 매립, 플라즈마 처리, 고온 염기 반응, 아임계수 처리 등이 있다. 소각의 경우 유기 염소 화합물의 농도가 높은 폐기물을 유기 염소 화합물 농도가 낮은 다른 폐기물과 혼합하여, 소각 설비에 투입하고, 소각시킴으로써 폐기물 내 유기 염소 화합물을 처리한다. 소각 방법의 장점은 폐기물의 부피를 크게 낮출 수 있고, 사용된 에너지 일부를 회수할 수 있다는 점이나, 소각 단계에서 다이옥신과 같은 화합물들이 원활히 제거되지 못하거나 이후 재합성될 수 있고, 소각 설비의 크기에 한계가 있어 다량의 폐기물 처리가 어려우며, 특히 최근 대기 환경 보호에 대한 사회적 요구가 증가함에 따라 높아진 기준을 쉽게 충족하지 못한다는 문제점이 있다. 매립 역시 간단하다는 이유로 일반적으로 많이 사용되는 방법이나, 다이옥신과 같은 화합물들은 열화학적으로 안정적이기 때문에 매립되는 경우 분해되지 못하고, 지방 등에 잘 녹아 생물체 안에 축적되어 최종적으로는 인체로 유입될 수 있다는 문제점이 있다.
나머지의 플라즈마 처리, 고온 염기 반응, 아임계수 처리 등 역시 고농도의 다이옥신을 처리할 수 없고, 설비 운용에 소모되는 비용이 높으며, 분해된 다이옥신이 재합성되는 문제점이 있다. 또한 다이옥신을 제거하는 방법으로 말단 공정에서 활성탄 흡착, 백필터, 스크러빙 등을 사용하는 방법 역시 있으나, 다이옥신이 화학적으로 분해되는 것이 아닌, 물리적으로 다이옥신을 제거하는 것이기 때문에 다이옥신의 총량에는 큰 변화가 없고, 제거의 효율 역시 낮다는 문제점이 있다. 따라서, 높은 효율과 낮은 비용으로 유해 염소 화합물의 배출량을 저감할 수 있는 폐기물 처리 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
한편, 이산화탄소는 지구 온난화 현상의 원인인 온실 가스 중 가장 큰 비중을 차지하기 때문에, 탄소배출권과 같은 이산화탄소 배출에 대한 강한 규제가 점차적으로 도입되고 있다. 따라서, 이산화탄소를 활용하여 다른 화합물을 제조하거나, 혹은 기존 공정에서 사용되는 기체를 이산화탄소로 대체하는 등, 부산물로 생성되는 이산화탄소를 활용하는 기술에 대한 요구 역시 증가하고 있다.
이산화탄소를 발생시키는 공정 중 대표적인 공정은 탄산칼슘으로부터 산화칼슘을 제조하는 공정이다. 산화칼슘(CaO, 생석회, Quick Lime)은 폐기물의 고온 소각 공정이나 제철/제강 공정에서 황(S)이나 인(P)계 화합물을 제거하는 용도의 첨가제로 이용되는 등 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 탄산칼슘(CaCO3, 석회석, Limestone)을 반응식 (1)과 같이 열분해하여 제조될 수 있다. 이 때 이산화탄소가 부생기체로 생성된다.
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) ……(1)
상기 반응식 (1)은 평형반응으로 평형상태에서 CO2 분압이 대기 중의 CO2 분압(~0.3mmHg)보다 높아지는 550℃ 이상의 온도에서는 CO2를 대기 중으로 방출하기 시작하며, 898℃ 이상에서는 CO2의 평형 분압이 대기압 760mmHg보다 높아지므로 반응이 매우 빠르게 일어난다. 이 때, 반응식 (1)의 반응을 통하여 배출되는 이산화탄소는 600~1200℃ 이상의 고온이므로, 공정에서 배출되는 이산화탄소를 다른 공정에 투입할 때 그 이송거리가 비교적으로 길더라도 기체 온도를 비교적 높게 유지하기 용이하다. 따라서, 이와 같은 공정에서 발생하는 이산화탄소 기체를 다른 공정, 구체적으로는 폐기물 처리 공정에 적용할 경우, 추가적인 에너지 공급 없이 폐기물 처리 공정을 효율적 및 경제적으로 수행할 수 있을 것으로 예상된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탄산칼슘의 열분해 공정에서 부산물로 얻어지는 이산화탄소를 폐기물 처리 공정에 적용함으로써 에너지 사용량을 절감할 수 있고, 부가적으로는 탄산칼슘의 열분해 공정에서 얻어지는 산화칼슘 일부를 폐기물의 첨가제로 사용함으로써 효율적으로 유해 염소 화합물의 배출량을 저감할 수 있는 폐기물 처리 방법 및 상기 방법을 구현하기 위한 폐기물 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 탄산칼슘을 열처리하여 산화칼슘과 이산화탄소 기체를 얻는 단계(S1), 폐기물을 분쇄하는 단계(S2), 분쇄된 폐기물로부터 수분을 제거하는 단계(S3) 및 수분이 제거된 폐기물을 S1 단계에서 얻어진 이산화탄소 분위기 하에서 열분해하는 단계(S4)를 포함하는 것인 폐기물 처리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 탄산칼슘을 열분해하여 산화칼슘과 이산화탄소 기체를 생성하며, 생성된 산화칼슘을 이송하기 위한 산화칼슘 이송 라인 및 이산화탄소를 이송하기 위한 이산화탄소 이송 라인을 구비하는 열분해부, 폐기물을 분쇄하기 위한 분쇄부, 상기 분쇄부와 연결되어 분쇄된 폐기물 내 수분을 제거하기 위한 탈수부 및 상기 탈수부와 연결되어 수분이 제거된 폐기물을 열분해하기 위한 폐기물 처리부를 포함하고, 상기 열분해부의 이산화탄소 이송 라인은 상기 폐기물 처리부와 연결되어 폐기물 처리부로 이산화탄소 기체가 이송되도록 하는 것인 폐기물 처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 폐기물 처리 방법을 이용할 경우, 탄산칼슘의 열분해 공정에서 부산물로 수득되는 이산화탄소를 직접 폐기물의 열분해 분위기 조성에 사용함으로써 열분해 단계 및 전체적인 폐기물 처리 공정에서 사용되는 에너지 사용량을 감축할 수 있다.
또한, 탄산칼슘의 열분해 공정에서 생성물로 얻어지는 산화칼슘 중 일부를 폐기물 내 첨가제로 사용할 경우, 폐기물의 거대입자화 현상을 억제할 수 있고, 이를 통해 폐기물 처리의 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 분쇄부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 탈수부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 폐기물 처리부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부, 폐기물 처리부 및 소각부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 분쇄부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부, 폐기물 처리부 및 회수부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 분쇄부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 탈수부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 폐기물 처리부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부, 폐기물 처리부 및 소각부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 분쇄부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이며, 구체적으로는 열분해부, 분쇄부, 탈수부, 폐기물 처리부 및 회수부를 포함하며, 열분해부의 산화칼슘 이송 라인이 분쇄부와 연결된 경우의 폐기물 처리 시스템을 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
폐기물 처리 방법
본 발명은 탄산칼슘을 열처리하여 산화칼슘과 이산화탄소 기체를 얻는 단계(S1), 폐기물을 분쇄하는 단계(S2), 분쇄된 폐기물로부터 수분을 제거하는 단계(S3) 및 수분이 제거된 폐기물을 S1 단계에서 얻어진 이산화탄소 분위기 하에서 열분해하는 단계(S4)를 포함하는 것인 폐기물 처리 방법을 제공한다.
폐기물을 열분해하여 유해한 물질을 제거하는 공정에서는, 산소와 폐기물 내 유해 성분 사이의 반응을 억제하기 위하여 저산소 분위기 하에서 열분해 단계를 수행하는 데, 저산소 분위기 조성을 위해서는 질소나 아르곤, 헬륨과 같은 기체를 사용하는 것이 일반적이다. 다만 이러한 종류의 기체들은 다른 공정에서 얻어지는 것들이 아니기 때문에, 별도로 구매하여 사용하여야 하고, 열분해가 수행되는 온도로 조성된 분위기를 가열하기 위해서 추가적인 에너지가 사용되어야 한다. 반면, 여러 공정에서 부산물로 쉽게 생성되는 이산화탄소는 앞선 질소, 아르곤 또는 헬륨과 같은 기체를 대체할 수 있으면서도, 높은 온도를 가진 채로 수득되기 때문에, 이를 폐기물 처리 과정에 적용할 경우, 에너지 사용량과 공정 운전 비용을 모두 낮출 수 있다. 본 발명의 발명자는 이에 착안하여 탄산칼슘의 열분해 공정에서 발생하는 이산화탄소를 폐기물 처리 공정에 활용하고자 하였으며, 그 결과 본 발명을 완성하였다.
이하에서, 본 발명의 폐기물 처리 방법을 단계 별로 설명한다.
탄산칼슘 열분해 단계(S1)
본 발명에서는 탄산칼슘의 열분해 공정에서 부산물로 수득되는 이산화탄소를 폐기물 처리 과정에서의 열분해 분위기 조성을 위한 매개체로 사용하고, 생성물로 수득되는 산화칼슘 일부를 폐기물 처리 과정에서 폐기물과 혼합되는 첨가제로 사용하는 것이 기술적 특징이며, 이에 탄산칼슘을 열분해하는 단계가 본 발명의 페기물 처리 방법에 포함된다.
본 단계에서 사용되는 탄산칼슘은 칼슘 양이온과 탄산 음이온이 결합하여 생성되는 화합물로, 상온에서 백색의 고체 물질로 존재한다. 상기 탄산칼슘은 공기와의 접촉이 없는 상태에서 600℃ 이상의 온도로 가열될 경우 산화칼슘과 이산화탄소로 분해되며, 특히, 가열의 온도가 약 900℃ 이상일 경우, 열분해 반응에서의 이산화탄소 평형 분압이 대기압보다 높아져 격렬하게 분해된다. 탄산칼슘이 분해되어 생성된 산화칼슘은 고체 상태로 수득되며, 이산화탄소의 경우 기체 상태로 수득된다. 이 과정에서 수득되는 이산화탄소의 온도는 열분해가 수행되는 300 내지 900℃와 적어도 유사하거나, 대체로 높기 때문에, 별도의 가열 없이 후술하는 열분해 단계, 즉 S4 단계에서의 분위기 조성을 위한 매개체로 사용될 수 있으며, 특히 이후의 S4 단계가 수행되는 공정 설비로 이송되기까지의 물리적 거리가 멀더라도 충분히 S4 단계에서 필요로 하는 온도에 도달될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 본 단계를 통해 얻어지는 이산화탄소를 열분해 단계에서 사용함으로써, 이산화탄소 분위기를 조성하기 위해 상온이나 저온의 이산화탄소를 주입한 후 가열하여 열분해를 수행하는 경우 대비 에너지 사용량을 줄일 수 있다.
한편, 본 단계에서 이산화탄소와 함께 수득되는 산화칼슘은 폐기물과 혼합되는 첨가제로 기능할 수 있다. 구체적으로, 상기 S1 단계에서 얻어진 산화칼슘은 S2 내지 S4 단계 중 선택되는 1 이상의 단계에서 폐기물과 혼합되는 것일 수 있다. 상기 산화칼슘과 폐기물의 혼합이 수행되는 단계에 따라, 산화칼슘의 역할 및 기능이 상이할 수 있고, 이에 따라 산화칼슘은 S2 내지 S4 단계 중 2 이상의 단계에서 폐기물과 혼합되는 것일 수도 있다.
산화칼슘이 수행할 수 있는 첫 번째 기능은 분쇄 단계에서 폐기물에 혼합되어 폐기물의 거대입자화 문제를 억제하는 것이다. 화학 공정에서는 배출되어야 할 유해 염소 화합물이 물 등에 직접 용해되거나 고체 상태에서 물과 혼합된 폐수 상태로 존재하기 때문에, 보다 효율적인 폐기물 처리를 위해 폐수로부터 우선적으로 물을 제거하는 것이 일반적이다. 따라서, 폐수에 응집제를 투입하여 고체 상태의 폐기물을 응집시키고, 여액의 폐수는 별도 배출하는 과정이 폐기물 처리 공정 중 전단에서 일반적으로 수행되며, 이 경우 여액의 폐수가 배출되고 잔존하는 고체 상태의 폐기물 내에는 응집제 성분이 잔존하게 된다. 다만, 잔존하는 응집제 성분은 이후에 폐기물의 분쇄 과정에서 폐기물의 분쇄를 어렵게 하며, 구체적으로는 전단력에 의해 폐기물 입자가 더 크게 뭉쳐지도록 하는 거대입자화의 문제점을 야기한다.
이러한 문제점이 예상되는 경우에, 응집제를 포함하는 폐기물에 산화칼슘을 투입하게 되면 폐기물에 혼입된 후 분쇄될 때 폐기물 내 수분과 첨가제가 일시적으로 결합하여 딱딱해지는 현상(하드닝)을 유도할 수 있고, 이는 폐기물 입자끼리 뭉치는 현상을 방지하여 거대입자화 현상을 억제할 수 있다. 또한 딱딱해진 폐기물은 분쇄가 조밀하고 고르게 수행될 수 있으며, 나아가 폐기물 내 수분으로 인해 분쇄 과정 중 발생할 수 있는 분진 발생량 역시 억제될 수 있다.
한편, 분쇄 단계에서 앞서 설명한 산화칼슘의 역할을 수행하기 위한 첨가제로 산화칼슘이 아닌 다른 산화물, 예컨대 1족 금속의 산화물을 사용하는 것을 고려할 수 있으나, 알칼리 금속의 산화물은 물에 대한 용해도가 상대적으로 높아 폐기물 내 수분에 직접 용해될 수 있고, 그 결과 폐기물의 온도 상승을 유발하여 본 발명의 분쇄 단계에 적용되기에 적절하지 않다. 나아가 1족 금속의 산화물은 폐기물 내 염소와 직접 반응하여 1족 금속의 염화물, 예컨대 염화나트륨 또는 염화칼륨 등을 형성할 수 있으며, 이는 녹는점/끓는점 이하의 온도에서도 설비 부식을 야기할 수 있다. 따라서, 본 발명의 발명자는 분쇄 단계에서 첨가되기에 적합한 산화칼슘을 형성할 수 있으면서도, 열분해 분위기를 조성하는 이산화탄소를 함께 생성할 수 있는 탄산칼슘의 열분해 단계를 본 발명의 폐기물 처리 방법에 채용한 것이다.
또한, 본 발명에서의 폐기물이 거대응집화의 문제점을 가질 것으로 예상되는 경우, 폐기물에 포함되는 응집제는 폴리알루미늄클로라이드, 염화철, 황화철, 염화알루미늄 및 고분자계 응집제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다. 상기 고분자계 응집제는 폴리아크릴아미드계 고분자, 폴리(메트)아크릴로일옥시에틸 트리메틸 암모늄 클로라이드계 고분자, 폴리아크릴아미드 프로필 트리메틸 암모늄 클로라이드계 고분자, 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드계 고분자, 폴리아미딘 및 폴리(메트)아크릴로옥시에틸벤질 디메틸암모늄 클로라이드계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상일 수 있다. 상기 나열한 응집제들은 폐수 처리 공정에서 일반적으로 사용되는 응집제들이며, 앞서 설명한 분쇄 단계에서 거대입자화 현상을 야기하는 것일 수 있다.
본 발명에서 산화칼슘이 수행할 수 있는 두 번째 기능은 수분 제거 단계 또는 열분해 단계에서 폐기물에 혼합되어 열분해 과정에서 발생되는 부생 기체를 흡착하는 것이다. 폐기물의 열분해가 수행되기 이전에 산화칼슘이 폐기물에 혼합되는 경우, 열분해 과정 중 발생하는 부생 기체가 산화칼슘에 흡착될 수 있으며, 분해되지 못한 유기 염소 화합물이 기화되기 전 방출되는 것이 억제될 수 있다. 또한, 부생 기체에 염화수소와 같은 할로겐화 수소가 포함될 수 있고, 할로겐화 수소와 직접 반응함으로써 할로겐화 칼슘을 형성하여 유해한 할로겐화 수소의 직접 방출을 지연시킬 수 있다.
본 단계에서 생성되어 폐기물과 혼합되는 산화칼슘의 양은 산화칼슘이 혼합되는 단계와는 무관하게, 폐기물 질량을 기준으로 하여 0.1 내지 10%, 바람직하게는 0.1 내지 5%, 특히 바람직하게는 1 내지 5%일 수 있다. 산화칼슘의 양이 너무 적은 경우, 앞서 설명한 산화칼슘의 기능이 원활히 발휘될 수 없고, 산화칼슘의 양이 너무 많은 경우, 투입되는 산화칼슘의 양 대비 응집 저해 효과 개선이나, 부생 기체 흡착 효과가 미미하여 비경제적이다.
폐기물 분쇄 단계(S2)
본 발명의 폐기물 처리 방법에서는 앞선 S1 단계에서 탄산칼슘이 분해되는 것과는 별개로, 폐기물의 처리 과정이 진행되며, 가장 우선적으로 페기물의 분쇄가 진행된다.
본 단계에서 폐기물을 분쇄하여 입자 형태로 제조하는 이유는, 표면적을 넓게 하여 이후 열분해 단계에서의 열전달 효율을 극대화하기 위함이며, 본 단계에서 분쇄를 거쳐 입자 형태로 제조된 폐기물의 입경은 10mm 이하, 바람직하게는 1 내지 5mm, 특히 바람직하게는 1 내지 3mm일 수 있다. 폐기물의 입경이 이보다 크도록 분쇄 단계를 수행하게 되면, 이후 열분해 단계에서의 충분한 열전달이 이루어지지 않아 폐기물 내 유해 화합물의 분해가 원활하게 수행되지 않을 수 있으며, 폐기물의 입경이 너무 작은 경우에는 분쇄 비용이 증가하고, 무게 대비 보관 부피가 크며, 분진이 다량 발생할 수 있다.
한편, 본 단계에서 분쇄의 대상이 되는 폐기물은 함수율이 30 내지 70 중량%인 슬러지 형태일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 폐수로부터 폐기물이 얻어질 수 있으며, 응집제 투입 이후 여액을 분리하더라도 일부 수분은 폐기물 입자와 혼합된 상태로 잔존할 수 있다. 따라서, 상기 폐기물은 고체 폐기물 입자와 물이 혼합된 슬러지 형태일 수 있고, 그 함수율은 통상적인 30 내지 70 중량%일 수 있다.
또한 상기 폐기물은 1 내지 10 중량%의 염소를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 염소는 유무기 염소를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에서 목적하는 것은 유해한 유기 염소 화합물을 포함하는 폐기물을 처리하는 것이며, 응집제 투입 및 여액 제거를 거친 폐기물은 상술한 범위의 염소 함량을 갖는 것이 통상적이다. 특히, 상기 염소는 폐기물 내 다염소화 바이페닐(polychlorinated biphenyl), 다염소화 디벤조-p-다이옥신(polychlorinated dibenzo-p-dioxin), 다염소화 디벤조퓨란(polychlorinated dibenzofuran), 클로로페놀(chlorophenol)와 같은 화합물의 형태로 존재하는 것일 수 있다. 이외에, 상기 폐기물은 유무기 탄소 함량이 5 내지 20 중량%, 유무기 산소 함량이 10 내지 55 중량%, 유무기 철 함량이 5 내지 15 중량%, 유무기 알루미늄 함량이 1 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
상기 분쇄의 방법으로는 슬러지 형태의 물질을 분쇄하기 위해 사용될 수 있는 것으로 알려진 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대 일반적인 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있다.
수분 제거 단계(S3)
앞선 분쇄 단계를 거쳐 입자 형태로 제조된 폐기물은 상대적으로 높은 함수율을 갖고 있으며, 수분 제거 단계를 거쳐 함수율을 낮춰야 할 필요가 있다. 이는 수분을 다량 포함하는 폐기물을 그대로 열분해하게 되면 열분해 과정 중 폐기물 내 할로겐 화합물에 의하여 발생할 수 있는 할로겐화수소가 수분 존재 하에서 강산화되어 설비를 부식시키는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 예컨대, 폐기물 내 염소 화합물이 존재하는 경우, 열분해 과정 중 염화수소가 발생할 수 있는데, 이 과정 중 수분이 존재하게 되면 염화수소가 수분에 용해되어 강산에 해당하는 염산을 형성하고, 형성된 염산은 열분해 등이 수행되는 설비와 직접 접촉하여 설비의 부식을 야기할 수 있다.
본 단계에서의 수분 제거는 다른 성분의 분해나 제거 없이 수분만이 원활히 제거될 수 있는 60 내지 130℃에서 수행될 수 있다. 본 단계를 이보다 높은 온도 범위에서 수행할 경우, 수분 제거와 함께 유기 염소 화합물의 염소가 함께 제거될 수 있는데, 본 단계에서 염소가 제거될 경우 물 분자와 결합하여 강산이 되어 건조 설비 등에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 본 단계를 거친 폐기물에서의 함수율은 0.01 내지 10 중량%일 수 있다. 함수율이 0.01 중량%보다 낮으면 수분 제거에 지나치게 많은 에너지와 시간이 소비되어 효율적이지 못하고, 함수율이 10 중량%보다 높으면 수분 제거에 의한 효과가 미미하다. 본 단계에서는 염소 성분의 제거 없이 수분만이 선택적으로 제거되므로, 본 단계를 거친 폐기물의 염소 농도는 본 단계 이전과 비교하여 높아진 것일 수 있다.
본 단계에서의 수분 제거는 분쇄의 경우와 마찬가지로, 상술한 온도 범위에서의 수분 제거에 사용되는 것으로 알려진 통상의 방법 또는 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
열분해 단계(S4)
앞선 단계에서 분쇄 및 수분 제거된 폐기물은 이후 열분해 단계를 거치며, 열분해 단계에서 폐기물 내 유해 화합물이 제거될 수 있다.
본 단계에서의 열분해는 앞선 S1 단계에서 얻어진 이산화탄소 분위기 하에서 수행될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, S1 단계에서 얻어진 이산화탄소를 그대로 본 단계에서의 분위기 조성을 위한 매개체로 사용함으로써, 열분해 단계에서 추가로 공급되어야 하는 열에너지를 최소화할 수 있다. 본 발명에서의 이산화탄소 분위기는 분위기를 조성하는 기체 중 90% 이상이 이산화탄소인 분위기를 의미하며, 산소를 기준으로 할 때 산소의 농도가 2% 이하, 바람직하게는 1% 이하인 분위기를 의미할 수 있다.
본 단계 중 열분해가 앞서 설명한 이산화탄소 분위기 하에서 수행되는 이유는 이산화탄소 분위기 조건에서는 폐기물 내 유해 염소 화합물의 C-Cl 결합이 깨지는 탈염소 반응 또는 유해 염소 화합물의 자체적인 분해 반응이 원활하게 일어날 수 있는 반면, 산소가 2% 초과하여 존재하는 조건에서는 산소가 폐기물 내 유기물 및 유해 염소 화합물과 반응하여 또 다른 유해 염소 화합물을 형성하거나, 분해된 유해 염소 화합물이 재합성되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
본 단계에서의 열분해의 온도 조건은 250 내지 650℃일 수 있고, 바람직하게는 300 내지 400℃ 일 수 있다. 열분해의 온도가 상술한 범위보다 낮은 경우 충분한 유해 화합물 제거가 일어나지 않을 수 있고, 열분해의 온도가 상술한 범위보다 높은 경우에는 유해 염소 화합물의 제거 효율 향상은 거의 없는 반면, 에너지 사용량만 크게 증가하여 전체적인 공정의 경제성이 악화될 수 있다. 한편 S1 단계에서 생성된 후, 본 단계에서 이용되는 이산화탄소는 생성 당시 온도가 600 내지 900℃ 일 수 있으므로, 이송 과정에서 앞서 설명한 바람직한 열분해 온도로 냉각될 수 있고, 이송 과정에서 냉각이 충분히 이루어지지 않은 경우라면 본 단계에서 상온의 이산화탄소나 질소, 또는 불활성 기체를 추가로 주입하여 이산화탄소 분위기를 조성할 수 있다.
본 단계에서의 열분해 수행 시간은 0.5 내지 12시간일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 6시간일 수 있다. 열분해의 수행 시간이 너무 짧은 경우에는 유해 화합물의 충분한 열분해가 이루어질 수 없고, 열분해의 수행 시간이 너무 긴 경우에는 에너지 사용량이 증가하는 것 대비 유해 화합물의 제거율의 상승 효과가 미미하다.
부생 가스 처리 단계
본 발명의 폐기물 처리 방법은 상기 열분해에서 발생하는 부생 가스를 소각하는 단계(S5)를 더 포함하거나, 상기 열분해에서 발생하는 부생 가스를 다시 S4 단계에서 건조된 폐기물과 함께 열분해하는 것일 수 있다.
열분해 단계에서 발생하는 부생 가스에는 미처 분해되지 못한 유해 염소 화합물이 잔존할 수 있으며, 이러한 부생 가스를 추가 처리함으로써 공정으로부터 배출되는 유해 염소 화합물의 양을 더욱 저감할 수 있다.
예컨대, 상기 부생 가스를 소각할 수 있다. 상기 소각은 산소 분위기하에서 수 행 될 수 있으며, 열분해가 수행된 온도보다 더 높은 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 부생 가스를 다시 건조된 폐기물이 열분해되는 열처리로 등으로 투입하여 추가 열분해시킬 수 있다.
폐기물 처리 시스템
본 발명은 앞서 설명한 폐기물 처리 방법과 함께, 상기 폐기물 처리 방법을 구현하기 위한 페기물 처리 시스템을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 탄산칼슘을 열분해하여 산화칼슘과 이산화탄소 기체를 생성하며, 생성된 산화칼슘을 이송하기 위한 산화칼슘 이송 라인 및 이산화탄소를 이송하기 위한 이산화탄소 이송 라인을 구비하는 열분해부, 폐기물을 분쇄하기 위한 분쇄부, 상기 분쇄부와 연결되어 분쇄된 폐기물 내 수분을 제거하기 위한 탈수부 및 상기 탈수부와 연결되어 수분이 제거된 폐기물을 열분해하기 위한 폐기물 처리부를 포함하고, 상기 열분해부의 이산화탄소 이송 라인은 상기 폐기물 처리부와 연결되어 폐기물 처리부로 이산화탄소 기체가 이송되도록 하는 것인 폐기물 처리 시스템을 제공한다.
일 예로, 본 발명이 제공하는 폐기물 처리 시스템은 도 1 내지 3에서 나타낸 바와 같이, 열분해부(1), 분쇄부(2), 탈수부(3) 및 폐기물 처리부(4)를 포함하도록 구성될 수 있다.
열분해부(1)는 앞서 설명한 본 발명의 폐기물 처리 방법에서, S1 단계가 수행될 수 있는 영역으로, 상기 열분해부로 탄산칼슘이 투입되고, 열분해부 내에서 분해된 후, 생성된 이산화탄소와 산화칼슘은 각각 이산화탄소 이송 라인(12) 및 산화칼슘 이송 라인(13)을 통해 이송된다. 상기 열분해부는 열분해부 내로 탄산칼슘을 투입하기 위한 탄산칼슘 투입 라인(11)과 생성된 이산화탄소를 배출하기 위한 이산화탄소 이송 라인(12) 및 산화칼슘을 배출하기 위한 산화칼슘 이송 라인(13)을 구비한 것일 수 있다.
상기 열분해부는 탄산칼슘의 열분해 반응을 수행될 수 있는 것이어야 하며, 구체적으로는 탄산칼슘의 열분해 반응이 수행되는 온도인 600 내지 900℃에서 작동될 수 있는 가열로 등일 수 있다.
분쇄부(2)는 앞서 설명한 본 발명의 폐기물 처리 방법에서, S2 단계가 수행될 수 있는 영역으로, 분쇄부로 폐기물(21)이 투입된 후, 분쇄되어 입자 형태로 제조될 수 있다. 상기 분쇄부는 폐기물을 분쇄할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 통상의 분쇄 장치를 본 발명의 분쇄부로 사용할 수 있다. 한편, 상기 분쇄부에서 분쇄되어 입자 형태로 제조된 분쇄된 폐기물(31)은 이후 탈수부로 투입된다.
탈수부(3)로 투입되는 분쇄된 폐기물(31)은 상대적으로 높은 함수율을 갖고 있으며, 탈수부에서 분쇄된 폐기물 내 수분이 제거될 수 있다. 즉, 본 발명의 폐기물 처리 방법에서 S3 단계가 탈수부에서 수행될 수 있다. 상기 탈수는 60 내지 130℃에서 수행되는 것이며, 이에 따라 상기 탈수부는 상술한 온도 범위에서 수분을 용이하게 제거할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고, 예컨대 오븐 등을 본 발명의 탈수부로 적용할 수 있다. 상기 탈수부에서 제거된 수분(32)은 별도로 배출되고, 수분이 제거된 폐기물(41)은 폐기물 처리부(4)로 이송된다.
상기 폐기물 처리부(4)는 폐기물 내 유해 염소 화합물의 제거가 수행되는 영역으로, 본 발명의 폐기물 처리 방법에서 S4 단계가 수행되는 영역이다. 구체적으로, 상기 폐기물 처리부에서는 이산화탄소 분위기 하에서의 열분해가 수행되며, 본 발명의 폐기물 처리 시스템에서는 폐기물 처리부에서의 이산화탄소 분위기 조성을 위해 열분해부의 이산화탄소 이송 라인(12)이 폐기물 처리부와 연결된다. 상기 이산화탄소 이송 라인을 통해 열분해부에서 생성된 이산화탄소 기체가 폐기물 처리부로 투입되며, 이산화탄소 분위기가 조성될 수 있다. 상기 폐기물 처리부에서는 열분해 결과 유해 화합물을 일부 포함할 수 있는 부생 가스(41)와 유해 화합물이 제거된 무해 폐기물(42)이 생성되며, 각각 다른 경로로 배출된다.
한편, 앞서 설명한 열분해부에서의 산화칼슘 이송 라인은 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부 중 선택되는 1 이상과 연결되어 폐기물과 산화칼슘이 혼합되도록 하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 산화칼슘 이송 라인은 도 1에 도시된 바와 같이 분쇄부와 연결될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 탈수부와 연결될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 폐기물 처리부와 연결될 수 있다.
상기 산화칼슘 이송 라인을 통해 이송된 산화칼슘은 분쇄부, 탈수부 및/또는 폐기물 처리부 내의 폐기물와 혼합되며, 혼합되어 앞서 설명한 기능들을 수행한다. 산화칼슘은 상온에서 고체로 존재하기 때문에, 산화칼슘 이송 라인은 고체 이송에 적합한 수단일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 폐기물 처리 시스템은 앞서 설명한 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부에 더하여, 소각부(5)를 더 포함할 수 있다. 상기 소각부는 폐기물 처리부에서 배출되는 부생 가스(41)를 수용한 후, 소각하여 부생가스 내 잔존하는 유해 화합물을 추가로 제거하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 소각부는 기체 소각에 사용될 수 있는 것으로 알려진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 소각로를 본 발명의 소각부에 적용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 폐기물 처리 시스템은 앞서 설명한 열분해부, 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부에 더하여, 회수부(6)를 더 포함할 수 있다. 상기 회수부는 폐기물 처리부에서 배출되는 부생가스를 수용한 후, 다시 폐기물 처리부로 투입(61)함으로써, 부생가스 내 잔존하는 유해 화합물이 추가로 열분해될 수 있게 하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 회수부는 기체를 수용하고 이송하기 위한 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이들 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예 1
에틸렌을 염소화하는 공정에서 발생된 폐수에 응집제로 폴리알루미늄클로라이드를 투입한 후, 여액을 제거하여 슬러지 형태의 폐기물 100 중량부를 얻었으며, 폐기물 내 염소 함량을 연소 IC로 측정하였다. 이와 별도로, 탄산칼슘을 열분해하여 생성된 산화칼슘을 폐기물 100 중량부 대비 1 중량부로 폐기물과 혼합한 뒤, 분쇄하였다. 상기 분쇄는 실온에서 분쇄기로 10초 분쇄 - 5초 휴지를 3회 반복하여 수행하였으며, 분쇄된 폐기물을 120℃에서 1시간 동안 탈수하여 수분을 제거하였다. 수분이 제거된 폐기물을 소성로에 투입한 후, 앞서 탄산칼슘 열분해 결과 생성된 이산화탄소를 함께 투입하여 이산화탄소 분위기를 조성한 후, 400℃에서 1시간 동안 열분해하였다. 열분해 이후 폐기물에 잔존하는 염소 함량을 측정하였다.
실시예 2
실시예 1에서 산화칼슘을 분쇄 이후, 탈수 이전에 투입하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 처리 전 폐기물 내 염소 함량과 처리 후 폐기물 내 염소 함량을 확인하였다.
실시예 3
실시예 1에서 산화칼슘을 탈수 이후, 열분해 이전에 투입하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여 처리 전 폐기물 내 염소 함량과 처리 후 폐기물 내 염소 함량을 확인하였다.
비교예 1
실시예 1에서 탄산칼슘을 열분해하는 것 없이 폐기물을 분쇄, 탈수 및 열분해하였다는 점을 제외하고는 동일하게 실시하여, 처리 전 폐기물 내 염소 함량과 처리 후 폐기물 내 염소 함량을 확인하였다.
실험예 - 실시예 및 비교예에서의 염소 제거율 확인
상기 실시예 및 비교예에서 처리 전후의 폐기물의 염소 함량을 연소 IC로 확인하였으며, 하기 표 1로 정리하였다.
| 처리 전 염소 함량(ppm) | 처리 후 염소 함량(ppm) | 염소 제거율(%) | |
| 실시예 1 | 27254 | 1984 | 92.72 |
| 실시예 2 | 30016 | 2763 | 90.79 |
| 실시예 3 | 28757 | 2889 | 89.95 |
| 비교예 1 | 28178 | 5972 | 78.81 |
구체적으로, 연소 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography, IC) 전용 도가니에 10 내지 30mg의 시료를 무게를 측정하여 넣고, 초연제인 WO3 분말로 시료 전체를 덮은 뒤, 장비에 투입하여 Ar/O2 기체 분위기에서 100℃로 산화시켰다. 이 때 발생한 휘발성 산물을 과산화수소 기반의 수용성 흡수 용액에 포집한 후, 생성된 이온을 IC의 이온 교환 칼럼으로 분리한 후, IC 분석을 시행하였다.
상기 결과로부터, 본 발명의 페기물 처리 방법을 이용할 경우, 염소 제거 효율이 더 높음을 확인하였으며, 특히 산화칼슘을 분쇄 전 투입한 실시예 1에서 염소 제거율이 가장 높음을 확인하였다.
1: 열분해부
11: 탄산칼슘 투입 라인
12: 이산화탄소 이송 라인
13: 산화칼슘 이송 라인
2: 분쇄부
21: 폐기물
3: 탈수부
31: 분쇄된 폐기물
32: 수분
4: 폐기물 처리부
41: 수분이 제거된 폐기물
42: 무해 폐기물
43: 부생가스
5: 소각부
6: 회수부
61: 재투입 부생가스
11: 탄산칼슘 투입 라인
12: 이산화탄소 이송 라인
13: 산화칼슘 이송 라인
2: 분쇄부
21: 폐기물
3: 탈수부
31: 분쇄된 폐기물
32: 수분
4: 폐기물 처리부
41: 수분이 제거된 폐기물
42: 무해 폐기물
43: 부생가스
5: 소각부
6: 회수부
61: 재투입 부생가스
Claims (15)
- 탄산칼슘을 열처리하여 산화칼슘과 이산화탄소 기체를 얻는 단계(S1);
폐기물을 분쇄하는 단계(S2);
분쇄된 폐기물로부터 수분을 제거하는 단계(S3); 및
수분이 제거된 폐기물을 S1 단계에서 얻어진 이산화탄소 분위기 하에서 열분해하는 단계(S4); 를 포함하는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S1 단계에서 얻어진 산화칼슘은 S2 내지 S4 단계 중 선택되는 1 이상의 단계에서 폐기물과 혼합되는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S2 단계의 폐기물은 함수율이 30 내지 70 중량%인 슬러지 형태를 갖는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S2 단계의 폐기물은 폴리알루미늄클로라이드, 염화철, 황화철 및 고분자계 응집제로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 응집제를 포함하며,
1 내지 10 중량%의 염소를 포함하는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 산화칼슘은 폐기물 질량의 0.1 내지 10%로 혼합되는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S2 단계에 분쇄된 폐기물의 입경은 10mm 이하인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S3 단계는 60 내지 130℃에서 수행되는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S4 단계는 산소 농도가 2% 이하인 이산화탄소 분위기 하에서 수행되는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 S4 단계는 250 내지 650℃에서 수행되는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 열분해에서 발생하는 부생 가스를 소각하는 단계(S5);를 더 포함하는 것인 폐기물 처리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 열분해에서 발생하는 부생 가스를 다시 S4 단계에서 건조된 폐기물과 함께 열분해하는 것인 폐기물 처리 방법.
- 탄산칼슘을 열분해하여 산화칼슘과 이산화탄소 기체를 생성하며, 생성된 산화칼슘을 이송하기 위한 산화칼슘 이송 라인 및 이산화탄소를 이송하기 위한 이산화탄소 이송 라인을 구비하는 열분해부;
폐기물을 분쇄하기 위한 분쇄부;
상기 분쇄부와 연결되어 분쇄된 폐기물 내 수분을 제거하기 위한 탈수부; 및
상기 탈수부와 연결되어 수분이 제거된 폐기물을 열분해하기 위한 폐기물 처리부;를 포함하고,
상기 열분해부의 이산화탄소 이송 라인은 상기 폐기물 처리부와 연결되어 폐기물 처리부로 이산화탄소 기체가 이송되도록 하는 것인 폐기물 처리 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 열분해부의 산화칼슘 이송 라인은 분쇄부, 탈수부 및 폐기물 처리부 중 선택되는 1 이상과 연결되어 폐기물과 산화칼슘이 혼합되도록 하는 것인 폐기물 처리 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 폐기물 처리부와 연결되어 발생하는 부생 가스를 소각하기 위한 소각부를 더 포함하는 것인 폐기물 처리 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 폐기물 처리부는 발생하는 부생 가스를 다시 폐기물 처리부로 투입하기 위한 회수부를 구비하는 것인 폐기물 처리 시스템.
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| KR1020200122907A KR20220040108A (ko) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 폐기물 처리 방법 및 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102540977B1 (ko) * | 2022-05-18 | 2023-06-14 | 한국지질자원연구원 | 전자 폐기물 처리 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110129845A (ko) | 2011-11-15 | 2011-12-02 | 주식회사 세종플랜트 | 다이옥신 처리방법 및 그 처리 설비 구조 |
| KR20140039647A (ko) | 2012-09-24 | 2014-04-02 | 주식회사 이지 | 활성탄 재순환을 통한 다이옥신 저감 설비 및 활성탄 공급기 |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| KR20140039647A (ko) | 2012-09-24 | 2014-04-02 | 주식회사 이지 | 활성탄 재순환을 통한 다이옥신 저감 설비 및 활성탄 공급기 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102540977B1 (ko) * | 2022-05-18 | 2023-06-14 | 한국지질자원연구원 | 전자 폐기물 처리 방법 |
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