KR20220139126A - 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법 - Google Patents
소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220139126A KR20220139126A KR1020210045363A KR20210045363A KR20220139126A KR 20220139126 A KR20220139126 A KR 20220139126A KR 1020210045363 A KR1020210045363 A KR 1020210045363A KR 20210045363 A KR20210045363 A KR 20210045363A KR 20220139126 A KR20220139126 A KR 20220139126A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- washing
- incineration ash
- heavy metal
- removal
- recycling
- Prior art date
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 173
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 135
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims abstract description 43
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 171
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 155
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 75
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 67
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 57
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 45
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 38
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 38
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 24
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 22
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 9
- PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 5-aminoisoindole-1,3-dione Chemical compound NC1=CC=C2C(=O)NC(=O)C2=C1 PXRKCOCTEMYUEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N phenolphthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2C(=O)O1 KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007922 dissolution test Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 2
- -1 0.060 ~ 0.075 M Chemical compound 0.000 description 1
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSPIHGBHKVISFI-UHFFFAOYSA-N Diphenylcarbazide Chemical compound C=1C=CC=CC=1NNC(=O)NNC1=CC=CC=C1 KSPIHGBHKVISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010027439 Metal poisoning Diseases 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- VDQQXEISLMTGAB-UHFFFAOYSA-N chloramine T Chemical compound [Na+].CC1=CC=C(S(=O)(=O)[N-]Cl)C=C1 VDQQXEISLMTGAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000020971 citrus fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 208000008127 lead poisoning Diseases 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- KMZJQQHWMFWLEK-UHFFFAOYSA-N pyrazol-3-one;pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1.O=C1C=CN=N1 KMZJQQHWMFWLEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/20—Agglomeration, binding or encapsulation of solid waste
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B11/00—Obtaining noble metals
- C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
- C22B11/042—Recovery of noble metals from waste materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/30—Incineration ashes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
본 발명을 지원한 연구과제는 “반건식반응탑 유래 소각재 재활용을 위한 중금속제거기술개발”사업이며, 본 발명은 대성자원개발(주)이 주관기관으로 창원대학교산학력협단이 연구기관으로 2020.2.1 ~ 2020.7.31(6개월)까지 연구가 진행된 결과물에 해당한다. 또한, 본 발명을 지원한 연구과제는 “소각재의 특성분석을 통한 재활용 검토연구” 사업이며, 본 발명은 대성자원개발(주)이 주관기관으로 창원대학교산학력협단이 연구기관으로 2020.1.1 ~ 2020.7.31(7개월)까지 연구가 진행된 결과물에 해당한다. 본 발명은 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소각재의 중금속과 염소화합물 제거방법에 있어서, 소각재의 전처리 단계; 및 산성용액을 통해 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 제지소각재를 산에 접촉시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 소각재 중의 중금속 및 염소화합물 제거 방법으로서, 중금속 및 염소화합물을 제거한 이후 보조제를 첨가하여 소각재를 고화제로 재활용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명을 지원한 연구과제는 “반건식반응탑 유래 소각재 재활용을 위한 중금속제거기술개발”사업이며, 본 발명은 대성자원개발(주)이 주관기관으로 창원대학교산학력협단이 연구기관으로 2020.2.1 ~ 202.7.31(6개월)까지 연구가 진행된 결과물에 해당한다. 또한, 본 발명을 지원한 연구과제는 “소각재의 특성분석을 통한 재활용 검토연구” 사업이며, 본 발명은 대성자원개발(주)이 주관기관으로 창원대학교산학력협단이 연구기관으로 2020.1.1 ~ 202.7.31(7개월)까지 연구가 진행된 결과물에 해당한다.
2015년 제지공정에서 발생한 폐기물은 약 255만 톤으로 제지슬러지, 폐합성수지, 그리고 소각재 각각 1442만 톤, 544만 톤, 566만 톤으로 나타난다1). 제지슬러지는 다른 폐기물과 비교하여 발생량 대비 부피가 상대적으로 크기 때문에 대부분 매립, 해양배출, 그리고 소각 처리하였으나 2014년 폐기물 해양배출이 전면 금지됨에 따라 제지슬러지 처리 및 재활용에 대한 관심이 급격히 높아지고 있다.
최근 제지업계는 제지공정에서 발생한 폐기물의 감량 및 자원화 방법으로 폐기물 (제지슬러지와 폐합성수지)의 약 43%를 소각 연료로 사용하여 제지공정에 소요되는 열에너지를 공급하고 있으며, 이에 따라 제지슬러지와 폐합성수지의 배출량은 줄어드는 반면 소각재의 발생량은 증가할 것으로 예상된다. 환경부의 전국폐기물 통계조사에 따르면 2018년 소각시설에서 배출되는 소각재는 10,134톤/일으로 이 중 약 46%(4,568톤/일)만을 재활용하고 나머지는 매립되었다. 2018년 기준 전국 폐기물의 재활용률이 87.1%인데 반해 소각재의 재활용률은 현저히 낮다. 또한, 우리 정부는 제 3차 국가 폐기물 관리 종합계획에서 2021년까지 매립률을 1%로 줄이겠다는 목표를 세웠으며 소각재도 이에 대한 대비가 필요한 실정이다.
제지업계는 자원순환기본법에 따른 폐기물처분 부담금을 최소화하기 위해 소각재 감량과 소각재의 재활용을 위한 노력을 하고 있다. 소각재는 도로건설의 경량 골재, 아스팔트 또는 콘트리트 채움재, 건설자재, 그리고 고화제 등 다양한 용도로 재활용되고 있다. 그리고 제지소각재는 고화작용에 중요한 역할을 하는 CaO를 포함하고 있어 고화제로 활용하기 적합하다. 그러나, 제지소각재는 Pb, As 등의 중금속을 고농도로 함유하고 있으며 이는 폐기물관리법상의 폐기물 재활용 기준을 초과하는 수준이다. 또한, 제지소각재의 재활용을 위해서는 염소 (Cl: Chloride)의 용출농도가 250mg/L 이하여야 하나 제지의 표백 공정에 주로 사용되는 염소계 표백제로 인해 제지소각재의 Cl 함량이 높게 나타나는 특성이 있다. 특히, 비산재는 바닥재에 비해 중금속과 Cl의 농도가 높아 재활용이 어렵다. 제지소각재의 재활용을 위해서는 중금속과 Cl를 제거하여 재활용 기준을 만족하도록 해야 한다.
중금속 고형화와 제거 기술은 재활용하고자 하는 물질에 포함된 중금속을 처리하여 환경적·인체적 위해를 줄일 수 있다. 우리나라는 중금속 폐광산이나 제련소 주변의 중금속 오염이 심각한 토양의 중금속 고형화연구가 활발히 진행되었다. 그러나 중금속 고형화는 근본적인 제거가 아닌 용출을 방지하는 방법이기 때문에 시간이 지나면 중금속이 용출되어 나오는 한계점이 있다. 실제로 Yun et al. 은 제강슬래그를 이용하여 논 토양에 있는 Cd, Pb, Zn, 그리고 As 중금속을 안정화하였으나, Fe는 30일 이후, Pb와 Cd는 최초시점부터, As는 16일 이후에 재용출 된다고 보고했다. 또한, 비소, 구리, 납 등의 다중 중금속으로 오염된 경우 1종의 안정화제로는 고형화가 어렵다.
또한 제지슬러지는 함수율이 높고 유기물 함량이 높아 토양오염을 유발하므로 매립을 지양하는 추세이다. 또한, 다른 폐기물과 비교하여 발생량 대비 부피가 상대적으로 커 대부분 소각 처리하고 있다. 소각 이후 발생하는 소각재는 미연소물질과 금속 등 불연성물질의 함량이 높아진다. 특히, 구리, 카드뮴, 납, 비소, 수은, 크롬 등의 중금속과 염소화합물은 미량의 농도가 토양과 수계에 노출되어도 환경 및 인체에 영향을 미치기 때문에 소각재는 재활용되지 못하고 전량 매립되는 실정이다. 소각재는 고화제, 아스팔트 또는 콘크리트 채움재, 건설자재 등으로 재활용이 가능하지만, 중금속 용출농도가 폐기물관리법에 재활용 기준을 만족하지 못하는 경우 재활용이 불가능하다. 따라서 소각재에 포함된 중금속의 처리가 필수적이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제지소각재는 표백 공정에 주로 사용하는 염소계 표백제로 인해 염소화합물의 농도가 높아 중금속뿐만 아니라 염소화합물을 함께 제거해야 하며, 본 발명의 실시예에 따르면, 소각재의 재활용을 위해 중금속과 함께 수용성·불용성 염화물까지 용해시킬 수 있는 다양한 산성용액을 사용하여 중금속과 염소화합물의 용출기준을 폐기물 관리법에 만족하도록 처리하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 중금속을 포함한 제지소각재의 산성용액과 최적화된 제거방법을 통해 고화제에 중요한 역할을 하는 CaO에 큰 영향을 끼치지 않고 소각재에 포함된 중금속을 재활용이 가능한 수준으로 제거할 수 있는, 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 소각재의 중금속과 염소화합물 제거방법에 있어서, 소각재의 전처리 단계; 및 산성용액을 통해 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 제거하는 단계 후에 세척된 소각재에 보조제를 첨가하여 고화제로 재활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 산성용액은 옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 산성용액은, 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M, 구연산 0.20 ~ 0.30 M 및 염산 0.20 ~ 0.30 M 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한상기 산성용액과 상기 소각재의 비율은 8 ~ 12 : 1인 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 제거하는 단계는, 옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 2종 이상이 혼합된 혼합용액으로 세척하거나, 어느 하나의 산성용액으로 세척 후 순차적으로 또 다른 하나의 산성용액으로 순차세척하여, 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 혼합용액 세척은 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M의 혼합용액을 소각재와 8 ~ 12 : 1의 비율로 세척하는 것이고, 상기 순차세척은 EDTA 0.060 ~ 0.075 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척한 후, 옥살산 0.20 ~ 0.30 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척하거나 또는, 옥살산 0.20 ~ 0.30 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척한 후, EDTA 0.060 ~ 0.075 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 전처리 단계는, 제지공장의 반건식반응탑에서 채취한 후, 이물질을 제거하고 분쇄하여 특정입경 범위로 균일화하여 건조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제거하는 단계 전에, 상기 산성용액 단일, 혼합 용액, 세척방법 별로 상기 소각재를 세척한 후, 중금속별 제거 효율을 분석하는 단계; 및 산성용액 단일, 혼합용액, 세척방법 별 제거효율을 중금속 별로 데이터베이스화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 소각재 내의 중금속 성분을 기반으로 산성용액과, 세척방법을 선정하여, 선정된 산성용액과 세척방법으로 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 중금속과 염소화합물이 제거된 소각재 내에 75 ~ 80%의 CaO이 함유된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 소각재의 중금속과 염소화합물을 제거하기 위한 시스템에 있어서, 제지공장에서 소각재를 채취하여, 이물질을 제거하고 분쇄하여 특정입경 범위로 균일화하여 건조하는 전처리부; 상기 소각재의 중금속 성분에 기반하여 산성용액을 선정하는 산성용액 선정부; 선정된 산성용액을 통해 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 중금속 제거부; 및 세척된 소각재에 보조제를 첨가하여 고화제로 재활용하는 재활용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 선정된 2종 이상의 산성용액의 혼합방법과 세척방법을 선정하는 세척방법 선정부를 더 포함하고, 상기 산성용액은 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M, 구연산 0.20 ~ 0.30 M 및 염산 0.20 ~ 0.30 M 중 적어도 어느 하나이고, 상기 세척방법은, 옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 2종 이상이 혼합된 혼합용액으로 세척하거나, 어느 하나의 산성용액으로 세척 후 순차적으로 또 다른 하나의 산성용액으로 세척하는 순차세척인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 산성용액 단일, 혼합 용액, 세척방법 별로 상기 소각재를 세척한 후, 중금속별 제거 효율을 분석하는 제거율 산출부; 및 산성용액 단일, 혼합용액, 세척방법 별 제거효율을 중금속 별로 데이터베이스화하는 데이터베이스;를 더 포함하고, 상기 산성용액 선정부는 상기 데이터베이스의 데이터와 상기 소각재의 중금속 성분을 기반으로 산성용액을 선정하고 세척방법 선정부는 세척방법을 선정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제지소각재는 표백 공정에 주로 사용하는 염소계 표백제로 인해 염소화합물의 농도가 높아 중금속뿐만 아니라 염소화합물을 함께 제거해야 하며, 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법에 따르면, 소각재의 재활용을 위해 중금속과 함께 수용성·불용성 염화물까지 용해시킬 수 있는 다양한 산성용액을 사용하여 중금속과 염소화합물의 용출기준을 폐기물 관리법에 만족하도록 처리할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법에 따르면, 중금속을 포함한 제지소각재의 산성용액과 최적화된 제거방법을 통해 고화제에 중요한 역할을 하는 CaO에 큰 영향을 끼치지 않고 소각재에 포함된 중금속을 재활용이 가능한 수준으로 제거할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거 과정을 나타낸 모식도,
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 단일 세척용액별 제지소각재와의 혼합비율, 농도, 세척시간 표,
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 EDTA, 옥살산 단일, 혼합, 순차 1, 순차 2 각각에 대한 제지소각재와의 혼합비율, 농도, 세척시간 표,
도 5는 본 발명의 실험예에 적용된 함량과 용출농도 분석에 사용된 ICP-OES의 분석조건 표,
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 단일 용액 세척 후 중금속 함량 비교표,
도 7은 도 6에서의 단일 용액 세척 후 중금속별 제거율 그래프,
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법을 이용한 세척 후 중금속 함량 비교표,
도 9는 도 8에서의 다양한 세척방법을 이용한 세척 후 중금속별 제거율 그래프,
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재 중금속 용출량 비교표,
도 11은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재 중금속 용출량의 저감효율 비교 그래프,
도 12는 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재의 화학적 구성 표를 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거 과정을 나타낸 모식도,
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 단일 세척용액별 제지소각재와의 혼합비율, 농도, 세척시간 표,
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 EDTA, 옥살산 단일, 혼합, 순차 1, 순차 2 각각에 대한 제지소각재와의 혼합비율, 농도, 세척시간 표,
도 5는 본 발명의 실험예에 적용된 함량과 용출농도 분석에 사용된 ICP-OES의 분석조건 표,
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 단일 용액 세척 후 중금속 함량 비교표,
도 7은 도 6에서의 단일 용액 세척 후 중금속별 제거율 그래프,
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법을 이용한 세척 후 중금속 함량 비교표,
도 9는 도 8에서의 다양한 세척방법을 이용한 세척 후 중금속별 제거율 그래프,
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재 중금속 용출량 비교표,
도 11은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재 중금속 용출량의 저감효율 비교 그래프,
도 12는 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재의 화학적 구성 표를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거방법과 제거시스템의 구성 및 기능에 대해 설명하고, 후에는 본 발명의 실험예에 대해 설명하도록 한다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소각재 재활용을 위한 중금속 제거 과정을 나타낸 모식도를 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 소각재의 중금속과 염소화합물을 제거하기 위한 시스템은, 전처리부, 산성용액 선정부, 세척장법 선정부, 데이터베이스, 중금속 제거부, 재활용부 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전처리부는 제지공장에서 소각재를 채취하여, 이물질을 제거하고 분쇄하여 특정입경 범위로 균일화하여 건조하도록 구성된다.
제거율 산출부는 산성용액 단일, 혼합 용액, 세척방법 별로 소각재를 세척한 후, 중금속별 제거 효율 분석하도록 구성된다. 그리고 데이터베이스에는 산성용액 단일, 혼합용액, 세척방법 별 제거효율을 중금속 별로 저장되게 된다.
그리고 산성용액 선정부는 데이터베이스의 데이터와 소각재의 중금속 성분을 기반으로 최적의 산성용액을 선정하고, 세척방법을 선정하도록 구성된다.
그리고 중금속 제거부는 선정된 산성용액과 세척방법으로 소각재를 세척하여 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하도록 구성된다.
그리고 재활용부는 세척된 소각재에 보조제를 첨가하여 고화제로 재활용하도록 구성된다.
이하에서는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 소각재에 전처리 단계를 진행하게 된다. 이러한 전처리 단계는, 제지공장의 반건식반응탑에서 채취한 후, 이물질을 제거하고 분쇄하여 특정입경 범위로 균일화하여 건조하게 된다.
그리고 산성용액 단일, 혼합 용액, 세척방법 별로 소각재를 세척한 후, 중금속별 제거 효율 분석하게 된다. 그리고 산성용액 단일, 혼합용액, 세척방법 별 제거효율을 중금속 별로 데이터베이스화하게 된다.
그리고 제거대상이되는 소각재 내의 중금속 성분을 기반으로 산성용액과, 세척방법을 선정하여, 선정된 산성용액과 세척방법으로 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하게 된다.
그리고 제거하는 단계 후에 세척된 소각재에 보조제를 첨가하여 고화제로 재활용하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 산성용액은 옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
옥살산은 카르복실산의 일종으로 다이카보르복실산 중에서는 가장 간단한 형태이다. 분자식은 C2H2O4로, 표백제의 주성분이며, 강한 환원제로 녹 제거나 희토류 추출용으로 사용된다.
에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA)은 유기화합물의 일종으로, 화학식은 C10H16N2O8이다. 여섯 자리 리간드로 작용할 수 있으며 금속 이온과 결합하여 카이랄성을 가진 킬레이트 화합물을 만들며, Pb2+와 강한 친화성을 가지기 때문에 납중독 치료제로 이용되어 왔다. 또한, 금속 이온을 제거하는데 효율적이여서 식용유 부패 방지를 위해 사용할 수도 있다.
구연산은 감귤류의 과일에서 주로 발견되는 약한 유기산이며, 화학식은 C6H8O7이다. 일반적으로 구연산은 금속이온과 결합 후 킬레이트를 형성하여 금속표면에 형성되는 산화물 및 미네랄 제거에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
염산은 염화 수소 수용액으로, 대표적인 강산이다. 부식성이 매우 강해 대부분의 금속을 부식시키며, 화학식은 HCl이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 산성용액은, 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M, 구연산 0.20 ~ 0.30 M 및/또는 염산 0.20 ~ 0.30 M의 농도를 갖는다.
그리고 산성용액과 소각재의 비율은 8 ~ 12 : 1이다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 세척방법은 옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 2종이 혼합된 혼합용액으로 세척하거나, 어느 하나의 산성용액으로 세척 후 순차적으로 또 다른 하나의 산성용액으로 세척하는 순차세척하여, 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 혼합용액으로 세척은 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M의 혼합용액을 소각재와 8 ~ 12 : 1의 비율로 세척하는 것으로 구성될 수 있다.
또한 순차세척은 EDTA 0.060 ~ 0.075 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척한 후, 옥살산 0.20 ~ 0.30 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척하는 것(순차 1)이나, 또는 옥살산 0.20 ~ 0.30 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척한 후, EDTA 0.060 ~ 0.075 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척하는 것(순차 2)일 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따라 중금속과 염소화합물이 제거된 소각재 내에는 75 ~ 80%의 CaO이 함유된 것을 특징한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실험예와 실험결과 데이터에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 본 실험에 사용된 소각재는 원추사분법을 이용해 A 제지 공장의 반건식반응탑에서 채취했다. 이후 폐기물공정시험기준의 시료 채취 (ES 06130c)에 따라 작은 돌멩이 등의 이물질을 제거하고 입경이 5mm 이상인 것은 분쇄하여 500μm 표준체 (C810035, Chunggye, Korea)로 걸러 시료의 입경을 0.5mm~5mm로 균일화하였다. 시료 채취 과정을 끝낸 소각재는 그늘진 곳에서 7~10일간 풍건하고 밀봉하여 보관하였다가 중금속 제거 실험 직전에 꺼내어 사용하였다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 단일 세척용액별 제지소각재와의 혼합비율, 농도, 세척시간 표를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 소각재에 포함된 중금속 제거를 위해 산 용액은 Ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA)(99.0%, Reagents Duksan, KOR), 옥살산(Oxalic acid, OA)(99.5%, Reagents Duksan, KOR), 염산(Hydrochloric acid)(HA)(37%, Aldrich, USA), 구연산(Citric acid)(CA)(99.5%, Reagents Duksan, KOR)을 사용하였다. 산 용액의 농도는 0.25M으로 고정하되, 물에 대한 용해도가 낮은 EDTA는 0.068M로 설정하였다. 소각재와 산 용액을 1:10 (wt : vol)으로 혼합하고 3시간 동안 교반하여 중금속을 제거하였으며, 산 용액에 의한 중금속 제거 효과인지 검증하기 위해 대조군으로 증류수를 이용한 중금속 제거를 수행하였다. 단일용액(Single solution)의 소각재 중금속 제거를 통해 중금속의 종류별로 제거 효과가 우수한 산 용액을 선별하였다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 EDTA, 옥살산 단일, 혼합, 순차 1, 순차 2 각각에 대한 제지소각재와의 혼합비율, 농도, 세척시간 표를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 선정된 산 용액은 EDTA와 OA로, Single solution, Mixed solution, 그리고 순차 1 (제1단계:EDTA, 제2단계: 옥살산), 순차 2 (제1단계: 옥살산, 제2단계: EDTA) 세척방법을 적용하여 소각재의 중금속 제거효율이 가장 우수한 방법을 선정하였다. 소각재와 세척용액의 혼합조건은 전체 혼합비가 1:10 (wt : vol)으로 동일하도록 설정하고, 혼합용액(Mixed solution)과 순차(Sequence) 세척실험의 경우 소각재와 단일 산 용액의 혼합비를 1:5 (wt : vol)로 설정하였다. 다양한 세척방법 중 EDTA와 OA를 단계적으로 적용한 순차 1과 2는 순차적 두단계에 걸쳐 실험이 수행되므로 단계별 세척시간을 1.5시간으로 조정하여 총 세척시간이 3시간이 되도록 하였다.
이하에서는 본 발명의 실험예에 따른 중금속 함량 및 용출농도 분석에 대해 설명하도록 한다. Cu, Pb, As, 그리고 Cd의 함량은 환경부 고시 토양오염공정시험기준 금속류-유도결합플라스마-원자발광분광법 (ES07400.2c)에 의거하여 시료속 유기물 등의 불순물을 제거하기 위해 시료 3g을 1mL의 증류수로 적신 후, 염산 21mL를 첨가한 후, 질산 7mL를 가하여 잘 저어 유기물이 산화되도록 하였다(ES07400.2c) 분해가 끝난 후 0.45μm 여과지로 여과한 용액에 0.5M 질산을 가해 100mL로 채워 시료 용액으로 하고 ICP-OES(Optima 2100DV, PerkinElmer, USA)로 시료의 함량을 측정하였다. Hg 함량은 환경부 고시 토양오염공정시험기준 수은-열적 분해 아말감 원자흡수분광광도법 (ES07405.2a)에 의거하여0.01~1g의 시료를 용기에 담고 건조, 열분해를 통해 원자화된 수은을 분리하고 다시 고온으로 가열하여 원자화된 수은을 흡광셀에 넣어 측정하였다. 6가 Cr(Cr6+)의 함량은 환경부 고시 토양오염공정시험기준 자외선/가시선 분광법 (ES 07408.1b)에 따라 시료 25g을 250mL 분해플라스크에 분해용액 50mL, 염화마그네슘(무수) 0.4g과 인산완충용액(0.1M) 0.5mL를 넣고 5분간 교반 후, 0.45μm 여과지로 걸러 질산(5M)으로 여과용액의 pH를 7.5 ± 05로 맞춰 전처리한 용액 95mL를 디페닐카르바지드용액 (0.5%) 2mL를 넣어 흔들어 섞고 황산(20%)으로 검액의 pH를 2.0 ± 05로 맞춘 후 용액의 일부를 10mm 흡수셀에 넣어 UV-visible Spectroscopy System (Agilent 8453, Agilent Technologies, USA)를 이용하여 측정하였다.
도 5는 본 발명의 실험예에 적용된 함량과 용출농도 분석에 사용된 ICP-OES의 분석조건 표를 도시한 것이다. Cu, Cd, Pb, As, 그리고 Cr6+의 용출농도의 경우, 소각재의 용출시험을 통해 얻은 용출용액의 농도를 측정하였다. 용출시험은 소각재 100g 이상을 pH가 5.8~6.3인 정제수와 1:10(wt:vol)의 비로 2,000mL 삼각 플라스크에 넣어 매분 당 200회, 진폭이 4~5cm인 진탕기를 사용하여 6시간 동안 진탕한 다음 2,000rpm에서 20min 동안 고액분리하여 상등수로 용출용액을 제조하였다. 용출용액 20mL를 질산-염산법 (ES06150.c)으로 전처리한 후 ICP-OES (Optima 2100DV)를 이용해 중금속농도를 측정하였다. 함량과 용출농도 분석에 사용된 ICP-OES의 분석 조건은 도 5와 같다.
중금속 외에 CN과 Cl의 용출농도는 소각재의 용출시험을 통해 얻은 용출용액을 분석하였다. CN의 용출농도는 환경부고시 폐기물공정시험기준 시안-자외선/가시선 분광법 (ES 06351.1)에 의거하여 분석하였다. 전처리로 용출용액 적당량을 취하고 정제수를 넣어 약 250mL로 한 다음 지시약으로 페놀프탈레인·에틸알코올용액(0.5% wt/vol)을 2~3방울 넣고 인산 또는 수산화나트륨용액 (2% wt/vol)을 사용하여 중화하고 2~3mL/min의 속도로 90mL까지 증류한 후 남은 용액에 정제수를 가해 100mL로 하였다. 전처리한 시료 20mL를 50mL 용기에 넣고, 페놀프탈레인·에틸알코올용액 (0.5% wt/vol) 1방울을 넣어 아세트산(8+1)으로 중화한 후 인산염완충용액(pH 6.8) 10mL, 클로라민T용액 (1% wt./vol) 0.25mL, 피리딘·피라졸론혼 합액 15mL, 그리고 정제수를 넣어 50mL로 맞춘 용액을 10mm 흡수셀에 넣어 측정하였다.
Cl의 용출농도는 환경부 고시 수질오염공정시험기준 음이온류-이온크로마토그래피 (ES 04350.1b)에 의거하여 용출용액을 이온크로마토그래피(938 Advanced IC, Metrohm, CHE)에 1~3mL/min의 속도로 흘려주어 측정하였다.
X선 형광분석법 (XRF: X-ray Fluorescence Spectrometer)은 고체에 포함된 여러 가지 금속산화물을 정성·정량할 수 있는 방법이다. 중금속 제거 전·후의 소각재에 함유된 CaO의 함량변화를 파악하기 위해 XRF (EPSILON 4, PANalytical, NLD)를 이용하여 20deg/min, 40kV 그리고 95mA의 조건에서 성분분석 하였다.
이하에서는 단일용액 세척에 따른 소각재의 중금속 함량변화 결과에 대해 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 단일 용액 세척 후 중금속 함량 비교표를 도시한 것이다. 도 7은 도 6에서의 단일 용액 세척 후 중금속별 제거율 그래프를 도시한 것이다.
즉, 다양한 단일 용액 각각으로 세척한 후 소각재의 중금속 함량을 도 6에 나타냈다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실험에 사용한 소각재의 중금속 함량은 Pb (944.70mg/kg) > Cu (902.40mg/kg) > Cd (17.48mg/kg) > As (6.72mg/kg) > Hg (0.10mg/kg)의 순서로 높게 나타났고 Cr6+은 검출되지 않았다. Pb, Cu, 그리고 As는 제지공정에서 발생하는 폐기물 중 폐합성수지를 단독으로 혹은 제지슬러지와 혼합하여 소각할 경우 높게 나타난다. 본 발명의 실험에서 사용된 소각재 내의 As 함량은 Pb와 Cu에 비해 낮아 보이지만, Kim et al이 제지산업에서 발생한 소각재의 특성을 비교한 연구에서 제지슬러지만을 소각한 경우 소각재의 As 함량이 0.76mg/kg임을 감안하면 높은 수치이다. 모든 단일 산성용액은 소각재의 Pb 함량을 감소시켰으며, 세척 후 단일 산성용액 별 소각재의 Pb 함량은 증류수 > 구연산(CA) > 염삼(HCl) > 옥살산(OA) > EDTA의 순서로 나타났다. Cu의 경우, 증류수 > HCl > CA > EDTA > OA의 순서로 나타났다. 소각재에 포함된 중금속 중 함량이 높은 Pb와 Cu의 경우, 각각 EDTA와 OA를 활용하여 제거하는 것이 가장 효과적이라고 판단된다. As함량의 경우에는 증류수 
CA 
HCl > EDTA > OA 순으로 나타난 것으로 보아, As는 EDTA와 OA를 제외한 단일 산성용액으로는 제거되지 않는 것을 확인하였다. Hg 함량은 HCl > 증류수
OA 
EDTA > CA 순으로, Hg의 제거에 CA가 가장 효과적이었으나 소각재의 Hg 함량이 매우 낮아서 세척에 따른 중금속 제거 효과를 비교하기 어려웠다. Cd의 함량은 증류수 > CA > HCl > EDTA > OA의 순서로 나타났다. 따라서, 소각재에 포함된 중금속 중에서 함량이 높은 Pb와 Cu뿐만 아니라, 상대적으로 함량이 낮은 As와 Cd의 경우에도 EDTA 또는 OA를 활용하여 제거하는 것이 효과적이다.
본 발명의 실험예에서는, 단일 산성용액 별 중금속 제거 효과를 면밀히 고찰하고자 단일 산성용액의 종류에 따른 중금속의 제거효율을 도7에 나타내었다. 증류수는 모든 중금속에서 가장 낮은 제거효율을 보였다. OA는 Cu, As와 Cd에서 각각 21.75%, 19.64%, 9.04%로 단일 산성용액 중 가장 우수한 제거효율을 보였고, EDTA는 Pb의 제거효율이 20.61%로 가장 높았다. CA는 Hg(20%)를 제외한 나머지 중금속의 제거효율이 10% 미만이었으며, HCl은 모든 중금속의 제거효율이 10% 미만이었다. 다만 소각재의 Hg 함량이 0.1mg/kg으로 매우 낮아 제거효율의 정확한 비교가 어렵다. 결과적으로 Pb의 제거효율이 가장 높은 EDTA와 Cu, As, 그리고 Cd의 제거효율이 가장 높은 OA를 이용하여 단일 산성용액, 혼합용액, 순차 1,2의 다양한 세척방법을 적용하여 중금속 제거 실험을 진행하였다
앞선 실험에서 중금속 제거 전과 후 소각재의 중금속 함량을 비교하여 여러 가지 산성 용액의 중금속 제거 효과와 효율을 확인한 결과 Pb 제거에는 EDTA가 Cu, As, 그리고 Cd 제거에는 OA의 효과가 우수한 것을 확인하였다. 본 발명의 실험예에서는, EDTA와 OA를 단일용액, 혼합용액, 그리고 순차세척의 다양한 세척방법을 적용하여 중금속 제거 실험을 수행하였다.
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법을 이용한 세척 후 중금속 함량 비교표를 도시한 것이다. 그리고 도 9는 도 8에서의 다양한 세척방법을 이용한 세척 후 중금속별 제거율 그래프를 도시한 것이다.
즉, 도 8에 단일 산성용액 중 우수한 중금속 제거 효과를 보인 EDTA와 OA를 단일용액, 혼합용액, 그리고 순차 1, 순차 2 세척방법으로 중금속을 제거한 후 소각재에 포함된 중금속 함량을 분석한 결과를 나타냈다.
Pb의 함량은 OA(820.01mg/kg) > EDTA (750.02mg/kg) > 순차 1(534.60mg/kg) > 순차 2 (516.96mg/kg) > 혼합용액(480.03mg/kg) 순으로 높게 나타났다. 혼합용액과 순차 세척방법이 단일 용액보다 Pb의 제거에 효과적이었으며 혼합용액의 Pb 제거 효과가 가장 뛰어났다. 혼합용액과 순차 세척방법이 단일용액보다 중금속 제거 효과가 좋은 것으로 보아 혼합용액과 순차 세척방법에서 EDTA와 OA의 시너지 효과가 있는 것으로 판단된다. EDTA과 유기산을 혼합할 경우 두 용액의 킬레이트 작용뿐만 아니라 유기산이 용액의 pH를 산성으로 만들어 중금속 탈착을 촉진하여 중금속의 제거에 시너지 효과가 있는 것으로 확인된다.
Cu의 함량은 EDTA(790.10mg/kg) > OA(706.09mg/kg) > 순차 1 (670.00mg/kg) > 순차 2(648.40mg/kg) > 혼합용액(620.01mg/kg) 순으로 Cu도 마찬가지로 단일용액보다 혼합용액과 순차 세척방법의 중금속 제거 효과가 좋은 것으로 나타났으며 혼합용액의 중금속 제거효과가 가장 뛰어남을 알 수 있었다. Cu는 EDTA보다 OA에 의한 제거 효과가 더 우수하며, Pb와 마찬가지로 EDTA와 OA의 시너지 효과에 의해 혼합용액의 제거 효과가 가장 우수한 것으로 판단된다. As의 중금속 함량은 EDTA(6.32mg/kg) > OA (5.40mg/kg) > 순차 1 (5.38mg/kg) > 순차 2(4.92mg/kg) > 혼합용액(4.81mg/kg) 순으로 혼합용액에 의한 제거 효과가 가장 좋았으며 세척방법에 따른 Cu의 제거효과와 경향이 같았다. Cu와 As 제거의 경향성이 유사한 것은 OA가 As를 흡착하는 Cu, Fe, 그리고 Mg 등의 원소를 용해해 간접적으로 As를 제거하기 때문이다. Hg는 순차 2에 의한 제거 효과가 가장 높았지만 중금속 제거 전 소각재의 Hg 함량이 0.10mg/kg으로 미량이므로 중금속 제거 효과를 단언하기 어렵다. 세척 후 Cd의 함량은 15.40~16.10mg/kg의 범위로 나타나 세척방법에 따른 중금속 제거효과의 차이가 뚜렷하지 않았다.
세척방법에 따른 중금속의 제거효율을 도 9에 도시된 바와 같이, 혼합용액은 Hg와 Cd를 제외한 모든 중금속에서 가장 높은 효율 (Pb = 4919%, Cu = 3129%, As = 2842%)을 보였다. 이는 EDTA와 OA를 동시에 혼합하여 세척했을 때 중금속 제거에 시너지 효과가 나타난 것으로 보인다. 혼합용액, 순차 1, 그리고 순차 2에 의한 Cd의 제거효율은 각각 11.33%, 11.90%, 10.64%로 유사하게 나타났다. 순차 2의 Hg 제거효율은 20%로 모든 시료 중 가장 우수했으나 원시료의 Hg 함량이 0.10mg/kg으로 매우 미량의 수치를 나타내어 0.01mg/kg의 차이에도 제거효율의 차이가 큰 것으로 나타나 세척방법에 따른 Hg 제거효율의 차이가 무의미하다고 판단된다.
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재 중금속 용출농도 비교표를 도시한 것이다. 그리고 도 11은 본 발명의 실험예에 따른 다양한 세척방법으로의 세척 전후의 제지소각재 중금속 용출량의 저감효율 비교 그래프를 도시한 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이 Pb의 중금속 용출농도는 OA(2.70mg/L) > EDTA(0.73mg/L) > 순차 1 (0.63mg/L) > 순차 2(0.61mg/L) > 혼합용액(0.54mg/L) 순으로 나타났으며, 중금속 함량 분석결과와 같이 혼합용액이 가장 우수한 용출농도의 감소 효과를 보였다. 마찬가지로 Cu의 중금속 용출농도는 OA(0.18mg/L) 
EDTA (0.18mg/L) > 순차 1(0.03mg/L) 
순차 2 (0.03mg/L) 
혼합용액(0.02mg/L)의 순서로, 혼합용액이 가장 효과가 좋았다. As, Hg, Cd, 그리고 Cr6+의 용출농도는 세척방법과 상관없이 중금속 제거 후 모든 소각재에서 검출되지 않았다.
세척방법에 따른 중금속의 용출농도 감소율을은 도 11에 도시된 바와 같이, 혼합용액 세척에 따른 Pb와 Cu의 용출농도 감소율은 각각 85.16%와 90.91%로, 다른 세척방법과 비교하여 가장 높은 용출농도 감소율을 보였다. 순차 1과 순차 2를 비교했을 때, Pb의 용출농도 감소율은 각각 82.69%와 83.24%로 두 세척방법에 따른 Pb의 제거효율은 유사했으며, Cu의 용출농도 감소율은 86.36%로 동일했다. As, Hg, 그리고 Cd의 용출농도는 모든 세척방법에 따른 중금속 제거 이후 검출되지 않았다. 결론적으로 세척방법에 따른 중금속 함량 제거효율 분석실험과 동일하게 EDTA와 OA의 혼합용액 세척 이후 소각재의 중금속 제거 효과가 가장 우수함을 알 수 있다.
소각재를 재활용하기 위해서는 중금속, CN, 그리고 Cl의 용출농도가 폐기물관리법 시행규칙에서 제시하는 기준을 만족해야 한다. 도 12는 소각재 재활용 기준의 충족 여부를 검토하기 위해 중금속과 함께 CN과 Cl의 함량과 용출농도, CaO의 함량을 분석하였으며, 폐기물관리법의 기준(Legal standards)과 비교한 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 소각재에 포함된 6종의 중금속 용출농도는 Cr6+을 제외하고 모두 재활용 기준을 초과하였다. CN의 용출농도는 중금속 제거 전과 후 모든 소각재에서 검출되지 않았다. Cl의 함량은 16.74%로 상당히 높았으며 Cl의 용출농도는 1,261.36mg/L로 재활용 기준을 초과하였다.
다양한 세척방법을 적용하여 중금속을 제거한 소각재의 중금속과 CN의 용출농도는 대부분 소각재 재활용을 위한 기준을 만족하였다. 다만, OA를 이용한 단일용액 세척 이후 소각재에서 Pb가 재활용 기준치 이상으로 검출되었다. 소각재 내 Cl 함량은 모든 세척방법에 의해 88% 이상 제거되었으며, Cl의 용출농도는 검출되지 않았다. 이는 물에 용해되어 제거되는 대부분의 염소 뿐만 아니라, 산성 용액은 불용성 염화물을 용해시킬 수 있기 때문인 것으로 판단된다. 소각재의 CaO의 함량은 70%였으며 세척방법에 상관없이 세척 후 소각재 내의 CaO 함량은 77~79% 수준으로 7~9% 정도가 증가했다. 세척 이후 소각재의 CaO 함량이 증가한 것은 세척과정에서 중금속과 Cl이 제거되어 CaO의 상대적 함량이 증가한 것으로 보인다. 결과적으로 OA를 제외한 단일용액, 혼합용액, 순차 세척방법을 통한 중금속 제거는 소각재 내 중금속, CN, 그리고 Cl의 용출농도가 재활용 기준을 모두 만족하게 했으며, 다양한 세척방법 중 EDTA와 OA의 혼합용액이 가장 우수한 중금속 제거 효과를 보였다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
Claims (14)
- 소각재의 중금속과 염소화합물 제거방법에 있어서,
소각재의 전처리 단계; 및
산성용액을 통해 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제거하는 단계 후에 세척된 소각재에 보조제를 첨가하여 고화제로 재활용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 산성용액은
옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 3항에 있어서,
상기 산성용액은,
옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M, 구연산 0.20 ~ 0.30 M 및 염산 0.20 ~ 0.30 M 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 산성용액과 상기 소각재의 비율은 8 ~ 12 : 1인 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 제거하는 단계는,
옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 2종 이상이 혼합된 혼합용액으로 세척하거나, 어느 하나의 산성용액으로 세척 후 순차적으로 또 다른 하나의 산성용액으로 순차세척하여, 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 혼합용액 세척은 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M의 혼합용액을 소각재와 8 ~ 12 : 1의 비율로 세척하는 것이고,
상기 순차세척은 EDTA 0.060 ~ 0.075 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척한 후, 옥살산 0.20 ~ 0.30 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척하거나 또는,
옥살산 0.20 ~ 0.30 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척한 후, EDTA 0.060 ~ 0.075 M로 상기 소각제와 4 ~ 6 : 1 비율로 세척하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 전처리 단계는,
제지공장의 반건식반응탑에서 채취한 후, 이물질을 제거하고 분쇄하여 특정입경 범위로 균일화하여 건조하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 6항에 있어서,
상기 제거하는 단계 전에,
상기 산성용액 단일, 혼합 용액, 세척방법 별로 상기 소각재를 세척한 후, 중금속별 제거 효율을 분석하는 단계; 및
산성용액 단일, 혼합용액, 세척방법 별 제거효율을 중금속 별로 데이터베이스화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 소각재 내의 중금속 성분을 기반으로 산성용액과, 세척방법을 선정하여, 선정된 산성용액과 세척방법으로 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 중금속과 염소화합물이 제거된 소각재 내에 75 ~ 80%의 CaO이 함유된 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법.
- 소각재의 중금속과 염소화합물을 제거하기 위한 시스템에 있어서,
제지공장에서 소각재를 채취하여, 이물질을 제거하고 분쇄하여 특정입경 범위로 균일화하여 건조하는 전처리부;
상기 소각재의 중금속 성분에 기반하여 산성용액을 선정하는 산성용액 선정부;
선정된 산성용액을 통해 상기 소각재를 세척하여 상기 소각재 내의 중금속과 염소화합물을 제거하는 중금속 제거부; 및
세척된 소각재에 보조제를 첨가하여 고화제로 재활용하는 재활용부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템.
- 제 12항에 있어서,
선정된 2종 이상의 산성용액의 혼합방법과 세척방법을 선정하는 세척방법 선정부를 더 포함하고,
상기 산성용액은 옥살산 0.20 ~ 0.30 M, EDTA 0.060 ~ 0.075 M, 구연산 0.20 ~ 0.30 M 및 염산 0.20 ~ 0.30 M 중 적어도 어느 하나이고,
상기 세척방법은, 옥살산, EDTA, 구연산 및 염산 중 2종 이상이 혼합된 혼합용액으로 세척하거나, 어느 하나의 산성용액으로 세척 후 순차적으로 또 다른 하나의 산성용액으로 세척하는 순차세척인 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템.
- 제 13항에 있어서,
상기 산성용액 단일, 혼합 용액, 세척방법 별로 상기 소각재를 세척한 후, 중금속별 제거 효율을 분석하는 제거율 산출부; 및
산성용액 단일, 혼합용액, 세척방법 별 제거효율을 중금속 별로 데이터베이스화하는 데이터베이스;를 더 포함하고,
상기 산성용액 선정부는 상기 데이터베이스의 데이터와 상기 소각재의 중금속 성분을 기반으로 산성용액을 선정하고 세척방법 선정부는 세척방법을 선정하는 것을 특징으로 하는 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210045363A KR102507097B1 (ko) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210045363A KR102507097B1 (ko) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220139126A true KR20220139126A (ko) | 2022-10-14 |
| KR102507097B1 KR102507097B1 (ko) | 2023-03-06 |
Family
ID=83599637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210045363A KR102507097B1 (ko) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102507097B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS508943B1 (ko) | 1970-10-21 | 1975-04-08 | ||
| JPS5235276B1 (ko) | 1971-07-20 | 1977-09-08 | ||
| JPS5913026B2 (ja) | 1976-05-17 | 1984-03-27 | シャープ株式会社 | 複写枚数設定装置 |
| JPH09314087A (ja) | 1996-04-15 | 1997-12-09 | Daiken Enterp:Kk | 重金属強制溶出方法と焼却灰再利用化装置 |
| KR102025350B1 (ko) * | 2019-02-18 | 2019-09-25 | 윤석환 | 비산재 처리방법 및 이의 용도 |
-
2021
- 2021-04-07 KR KR1020210045363A patent/KR102507097B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS508943B1 (ko) | 1970-10-21 | 1975-04-08 | ||
| JPS5235276B1 (ko) | 1971-07-20 | 1977-09-08 | ||
| JPS5913026B2 (ja) | 1976-05-17 | 1984-03-27 | シャープ株式会社 | 複写枚数設定装置 |
| JPH09314087A (ja) | 1996-04-15 | 1997-12-09 | Daiken Enterp:Kk | 重金属強制溶出方法と焼却灰再利用化装置 |
| KR102025350B1 (ko) * | 2019-02-18 | 2019-09-25 | 윤석환 | 비산재 처리방법 및 이의 용도 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102507097B1 (ko) | 2023-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sthiannopkao et al. | Utilization of pulp and paper industrial wastes to remove heavy metals from metal finishing wastewater | |
| Hong et al. | Extraction of heavy metals from MSW incinerator fly ash using saponins | |
| Potgieter-Vermaak et al. | Comparison of limestone, dolomite and fly ash as pre-treatment agents for acid mine drainage | |
| Van Herck et al. | Evaluation of the use of a sequential extraction procedure for the characterization and treatment of metal containing solid waste | |
| Papassiopi et al. | Removal of heavy metals from calcareous contaminated soils by EDTA leaching | |
| Manskinen et al. | Total and extractable non-process elements in green liquor dregs from the chemical recovery circuit of a semi-chemical pulp mill | |
| Erdem et al. | Hexavalent chromium removal by ferrochromium slag | |
| Schlumberger et al. | Recovery of high purity zinc from filter ash produced during the thermal treatment of waste and inerting of residual materials | |
| Hsiau et al. | Extractabilities of heavy metals in chemically-fixed sewage sludges | |
| Coudert et al. | Demonstration of the efficiency and robustness of an acid leaching process to remove metals from various CCA-treated wood samples | |
| RU2151435C1 (ru) | Способ очистки загрязненных почв, содержащих вредные вещества | |
| Tong et al. | Investigation of controlling factors on toxic metal leaching behavior in municipal solid wastes incineration fly ash | |
| Ji et al. | Heavy metal pollution of soils in the site of a retired paint and ink factory | |
| Kulkarni et al. | Critical analysis and valorization potential of battery industry sludge: Speciation, risk assessment and metal recovery | |
| US20040024281A1 (en) | Method for stabilization of material or waste to reduce metals and fluoride leaching potential | |
| Wang et al. | Study on the reduction of chlorine and heavy metals in municipal solid waste incineration fly ash by organic acid and microwave treatment and the variation of environmental risk of heavy metals | |
| Eckbo et al. | The effects of soil organic matter on leaching of hexavalent chromium from concrete waste: Batch and column experiments | |
| Tang et al. | Comprehensive evaluation of the effectiveness on metals recovery and decontamination from MSWI fly ash by an integrating hydrometallurgical process in Guangzhou | |
| Smičiklas et al. | Environmental safety aspects of solid residues resulting from acid mine drainage neutralization with fresh and aged red mud | |
| US20130060076A1 (en) | Method to reduce pcb content and/or lead tclp solubility | |
| Lundtorp et al. | On-site treatment and landfilling of MSWI air pollution control residues | |
| US20060217585A1 (en) | Method for stabilization of arsenic bearing waste or material | |
| KR20220139126A (ko) | 소각재 재활용을 위한 중금속 제거시스템 및 제거방법 | |
| Waersted et al. | The effect of water exchange on the leaching of alum shale | |
| JP2019209250A (ja) | 焼却灰の処理剤及び焼却灰の処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |