KR20220151416A

KR20220151416A - 슬러지의 처리 공정

Info

Publication number: KR20220151416A
Application number: KR1020210058637A
Authority: KR
Inventors: 주본식; 류현욱; 조만기; 김정규; 김웅수; 박운정; 서광원
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2021-05-06
Filing date: 2021-05-06
Publication date: 2022-11-15

Abstract

본 발명은 슬러지를 탈수하는 단계; 상기 슬러지를, 불활성 분위기 및 350 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 열분해하는 열분해 단계; 및 상기 열분해 단계에서 발생한 가스를 연소하는 연소 단계를 포함하는 슬러리 처리 공정에 관한 것이다.

Description

슬러지의 처리 공정{TREATMENT PROCESS OF SLUDGE}

본 발명은 슬러지의 처리 공정에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 슬러지의 처리 과정 중 배출되는 유해 화합물의 양을 최소화할 수 있는 처리 공정에 관한 것이다.

현대 사회가 고도화됨에 따라 다양한 종류의 제품들이 개발 및 생산되고 있다. 화학 공정과 같은 제품의 생산 과정에서는 제품뿐 아니라, 많은 양의 산업 폐기물이 생성된다. 또한, 생산되어 판매되는 제품 역시 수명을 다한 후 폐기물로 회수된다. 따라서, 수 많은 제품들이 생산되고 폐기되는 현대 사회에서 매년 발생하는 폐기물의 양은 상당하며, 특히 폐기물은 인체에 유해한 화합물들을 포함하는 경우가 많다. 이에, 유해한 화합물들을 포함하는 폐기물을 적절히 처리하여 배출하는 것이 바람직하다.

예컨대 화학 공정, 펄프 공정, 소각 공정 등 다양한 제품의 생산 공정에서 원치 않는 부산물로 유해 염소 화합물이 생성될 수 있다. 이들은 다양한 처리 과정을 거치더라도 상당량이 토양, 물, 대기 중으로 방출될 수 있다.

폐기물 처리 방법으로 널리 알려진 방법으로는 소각, 매립, 플라즈마 처리, 고온 염기 반응, 아임계수 처리 등이 있다.

소각의 경우, 폐기물의 부피를 크게 낮출 수 있고, 사용된 에너지 일부를 회수할 수 있다는 점에서 일반적으로 선호되는 방법이기는 하나, 소각 단계에서 유해 화합물들이 원활히 제거되지 못하거나 이후 재합성될 수 있으며, 유해 화합물이 기화하여 대기중으로 방출됨으로써 대기를 오염시킨다. 특히, 소각은 최근 대기 환경 보호에 대한 사회적 요구가 증가함에 따라 높아진 기준을 쉽게 충족하지 못한다는 문제점이 있다. 매립의 경우, 간단하다는 이유로 많이 사용되는 방법이나, 유해 화합물들은 열화학적으로 안정적이기 때문에 매립되는 경우 분해되지 못하고, 토양을 오염시키거나, 지방 등에 잘 녹아 생물체 안에 축적되어 먹이사슬에 악영향을 초래하고, 최종적으로는 인체로 유입될 수 있다는 문제점이 있다.

플라즈마 처리, 고온 염기 반응, 아임계수 처리 등도 역시 고농도의 유해 화합물들을 처리할 수 없고, 설비 운용에 소모되는 비용이 높으며, 분해된 유해 화합물들이 재합성되는 문제점이 있다. 또한 유해 화합물들을 제거하는 방법으로 말단 공정에서 활성탄 흡착, 백필터(bag filter), 스크러빙 등을 사용하는 방법도 있으나, 유해 화합물들이 분해되는 것이 아닌, 물리적으로 유해 화합물들을 제거하는 것이기 때문에 유해 화합물들의 총량에는 큰 변화가 없고, 제거의 효율 역시 낮다는 문제점이 있다.

따라서, 화학적으로 유해 화합물을 최대한 분해할 수 있으면서도, 유해 화합물들의 재합성이 억제될 수 있고, 복잡한 설비를 요하지 않아 간단하게 수행할 수 있는 처리 공정에 대한 연구가 필요하다.

한국 출원공개공보 제10-2011-0129845호 한국 출원공개공보 제10-2014-0039647호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유해 화합물을 온전히 분해시킬 수 있으면서도, 유해 화합물의 재합성을 억제하여 유해 화합물의 제거 효율을 극대화할 수 있는 슬러지의 처리 공정을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시상태는

슬러지를 탈수하는 단계;

상기 슬러지를, 불활성 분위기 및 350 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 열분해하는 열분해 단계; 및

상기 열분해 단계에서 발생한 가스를 연소하는 연소 단계

를 포함하는 슬러지의 처리 공정을 제공한다.

일 실시상태에 따르면, 상기 슬러지를 탈수하는 단계는 함수율이 95 wt% 이상인 슬러지로부터 함수율이 50 wt% 내지 60 wt%인 슬러지를 형성하는 단계이다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 슬러지는 유해 염소 성분을 1,000 ppm 내지 20,000 ppm의 농도로 포함한다.

본 발명의 실시상태들에 따른 슬러지의 처리 공정에 따르면, 가스 상으로 배출되는 유해 화합물까지도 고온 연소 및 필요한 경우 후 공정을 통하여 완전 분해 및 제거함으로써 슬러지 내 유해 화합물의 분해를 최대화하고 유해 화합물의 배출량을 극단적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 슬러지의 처리 공정의 순서의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 슬러지의 처리 공정 중 스크러버를 예시한 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.

본 발명의 일 실시상태는

슬러지를 탈수하는 단계;

상기 열분해 단계에서 발생한 가스를 연소하는 연소 단계

를 포함하는 슬러지의 처리 공정을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지는 화학 공정 분야에서 얻어지는 폐기물로서, 고체 입자와 공정 중 발생하는 수분 등이 혼합된 상태를 가질 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서의 처리 대상이 되는 폐기물은 에틸렌으로부터 에틸렌 디클로라이드(Ethylene dichloride), 염화 비닐 단량체(Vinyl chloride monomer) 등을 제조하는 공정 중 발생되는 폐액 및 폐수를 처리하면서 생성된 고형의 침전물을 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 폐기물은 다염소화 바이페닐(polychlorinated biphenyl), 다염소화 디벤조-p-다이옥신(polychlorinated dibenzo-p-dioxin), 다염소화 디벤조퓨란(polychlorinated dibenzofuran), 클로로페놀(chlorophenol)과 같은 유해 염소 성분을 1,000 ppm 내지 20,000 ppm 정도의 농도로 포함한 것일 수 있다. 여기서, 유해 염소 성분의 농도는 슬러지에 존재하는 모든 염소의 농도를 의미하며, 이는 이온 크로마토그래피(Ion chromatography, IC)를 이용하여 측정할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 상기와 같은 유해 염소 성분을 고농도로 포함하는 슬러지에서, 후술하는 열분해 및 연소 단계를 거침으로써 독성 제거가 효율적으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 일반 폐기물에서의 독성은 1,000 pg I-TEQ/g 이하, 대부분은 100 pg I-TEQ/g 이하이며, 이와 같은 저독성은 다양한 방법으로 제거하는 것이 비교적 용이하다. 반면, 고독성 폐기물, 예컨대 30,000 pg I-TEQ/g 이상의 폐기물은 일반적인 방법으로는 제거가 용이하지 않다. 예컨대, 본 발명에서는 상기 탈수된 슬러지가 독성 농도 30,000 pg I-TEQ/g 이상, 구체적으로 30,000 pg I-TEQ/g 내지 1,000,000 pg I-TEQ/g의 폐기물일 수 있다. 본 발명에서는 고독성 폐기물에서 후술하는 열분해 및 연소 단계를 통하여 효율적으로 독성 제거를 할 수 있다. 본 발명의 실시상태들에 따르면, 상기 탈수된 슬러지에 포함된 독성을 기준으로, 고독성 폐기물에서의 독성 제거율은 바람직하게는 91.5% 이상, 더욱 바람직하게는 92% 이상일 수 있다.

본 명세서에서, 상기 독성 농도(pg I-TEQ/g)는 독성을 가지고 있는 PCDD(polychlorinated dibenzodioxin)와 PCDF(polychlorinated dibenzofuran)의 동류물 17 종의 농도와 독성 펙터(I-TEF)의 곱의 합으로 도출한 값이다.

<식>

독성 농도(I-TEQ) = Σ(PCDDi X I-TEFi) + Σ(PCDFi X I-TEFi)

상기 식에서 i는 독성 화합물 중의 염소의 개수를 의미한다.

상기 폐기물은 유기물과 무기물을 중량 기준으로 3:7 내지 7:3, 구체적으로 4:6 내지 6:4, 예컨대 1:1로 포함하는 것일 수 있다.

이하에서, 본 발명의 실시상태들에 따른 처리 공정을 단계 별로 설명한다.

탈수 단계(S1)

본 발명의 일 실시상태에 따른 슬러지 처리 공정은 슬러지를 탈수하는 단계를 포함한다.

일 예에 따르면, 상기 슬러지를 탈수하는 단계는 함수율이 95wt% 이상인 슬러지로부터 함수율이 50 wt% 내지 60 wt%인 슬러지를 형성하는 단계이다. 이와 같이 함수량이 조절됨으로써, 건조 등의 추가의 공정 없이 탈수 직후의 슬러지는 후술하는 열분해 단계에 투입될 수 있다. 이에 의하여, 공정 시간 및 에너지 투입량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 건조 등의 추가의 공정 없이 탈수 직후의 슬러리를 열분해하는 경우, 공정 간소화 및 장비 수 감소가 가능하며, 이에 따라 장비 투자비가 크게 감소될 수 있다. 또한, 장비 및 공정이 간소화될 경우, 실제 공정 운영면에서 관리포인트가 줄게 되어 인력 및 시간 활용에 유리한 점이 크다.

상기 탈수 단계를 수행한 슬러지의 함수율이 60 wt%를 초과하는 경우, 액상 슬러지 형태로 존재하기 때문에 열분해 장치와 같은 장비 내에 투입하는데 어려움이 있으며, 열분해 공정을 수행하는 경우 과도한 시간 또는 에너지 비용이 소요되므로, 열분해 공정을 수행하기 어렵다. 슬러지의 함수율이 50 wt% 내지 60 wt%인 경우 일정 이상의 함수율을 가지면서도 고상의 형태를 가질 수 있으므로, 공정 측면에서 유리하다. 구체적으로, 탈수 단계를 통하여 상기 범위의 함수율을 갖는 슬러지를 형성함으로써 공정 안정성 및 효율성을 향상시키는데 기여할 수 있다.

탈수를 위하여 필요한 방법을 채용할 수 있으며, 예컨대 필터 프레스(filter press) 또는 디켄터(decanter)를 이용하여 함수율 50 wt% 내지 60 wt%의 반고형의 물질을 회수할 수 있다.

필요에 따라, 상기 탈수 단계 이후에 상기 슬러지를 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 그 후 특정 입경의 입자를 분리하기 위하여 분급 단계를 더 포함할 수 있다.

슬러지 형태의 폐기물을 분쇄하여 입자 형태로 제조하는 경우, 슬러지 형태의 폐기물 그대로의 상태에 비하여 상대적으로 낮은 함수율을 갖도록 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 함수율을 제어하기 용이하고, 원하는 함수율을 갖도록 제어할 수 있으므로, 열분해 및 연소 단계에서 분해되어야 할 유해 화합물로의 열전달에 유리하다. 또한, 폐기물의 입자를 상대적으로 균일하게 제어함으로써, 슬러지 내의 불균일한 입자 크기로 인한 유해 화합물로의 열전달 방해를 최소화할 수 있다. 또한, 동일 질량을 기준으로 할 때, 입자 형태의 폐기물은 슬러지 형태의 폐기물보다 더 넓은 표면적을 가질 수 있고, 이러한 넓은 표면적은 열전달이 원활하게끔 할 수 있는 요소가 되어 이후의 열분해 및 연소 단계의 효율성을 더욱 높일 수 있다.

상기 분쇄 단계는 슬러지 형태의 물질을 분쇄하기 위해 사용될 수 있는 것으로 알려진 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대 일반적인 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있다. 구체적으로 조오 크러셔(jaw crusher) 등을 이용할 수 있다. 상기 분급 단계는 입자를 크기별로 분리하는 방식으로 공지된 것을 사용할 수 있으며, 체를 사용한 방법이 이용될 수 있다.

열분해 단계(S2)

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 전술한 탈수 단계(S1)를 거친 후, 상기 슬러지를, 불활성 분위기 및 350 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 열분해하는 열분해 단계(S2)를 수행한다.

상기 열분해 단계는 불활성 분위기 하에서 수행된다.

상기 열분해 단계가 불활성 분위기 하에서 수행되는 경우, 350 ℃ 내지 500 ℃의 온도 및 불활성 분위기 조건에서는 슬러지 내 유해 염소 화합물의 C-Cl 결합이 깨지는 탈염소 반응과 함께, 유해 염소 화합물의 일부 분해 및 완전 분해가 원활하게 일어날 수 있다.

상기 불활성 분위기는 특정 기체에 제한을 두지 않으며, 예컨대 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 퍼지하거나(purging) 진공 상태를 유지함으로써 불활성 분위기를 형성할 수 있다.

이 중 특히 질소 가스를 적용할 경우, 상대적으로 저렴한 질소를 이용할 수 있어 경제적이며, 분위기 조성이 용이하다는 이점이 있다.

상기 열분해 단계의 온도 조건은 350℃ 내지 500℃일 수 있고, 바람직하게는 350℃ 내지 450℃ 일 수 있다. 상기 열분해 단계의 온도가 상술한 범위 내일 경우, 후술하는 연소 단계와의 연계적 관점에서 최종적인 유해 화합물 제거율이 더 높을 수 있다. 특히, 상기 열분해 단계의 온도가 상술한 범위보다 낮은 경우 충분한 유해 화합물 제거가 일어나지 않을 수 있고, 상기 열분해 단계의 온도가 상술한 범위보다 높은 경우에는 유해 염소 화합물의 제거 효율 향상은 거의 없는 반면, 에너지 사용량만 크게 증가하여 전체적인 공정의 경제성이 악화될 수 있다.

상기 열분해 단계의 수행 시간은 1 시간 내지 6 시간일 수 있고, 바람직하게는 2 시간 내지 6 시간일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 3 시간 내지 5 시간일 수 있다. 상기 열분해 단계의 수행 시간이 너무 짧은 경우에는 유해 화합물의 충분한 열분해가 이루어질 수 없고, 상기 열분해 단계의 수행 시간이 너무 긴 경우에는 에너지 사용량이 증가하는 것 대비 유해 화합물의 제거율의 상승 효과가 미미하다.

연소 단계(S3)

상기 열분해 단계에서는 슬러지 내 유해 화합물이 분해되어 기체를 형성하며, 형성된 기체 성분 중 일부는 여전히 유해성을 가질 수 있다. 따라서, 기체 상태의 유해 화합물을 추가적으로 연소시켜 제거할 필요가 있다. 본 단계에서의 연소를 통해 잔존하는 기상의 유해 화합물은 이산화탄소나 물과 같은 무해한 저분자 화합물로 전환될 수 있다.

상기 연소 단계에서는 전술한 열분해 단계에서 발생한 가스 이외에 공기 또는 산소를 함께 투입하는 것이 바람직하다.

일 실시상태에 따르면, 상기 연소 단계에서의 온도는 900℃ 내지 1,200℃일 수 있으며, 바람직하게는 1,000℃ 내지 1,200℃일 수 있다. 연소 단계에서의 온도가 상기 범위의 하한 보다 낮은 경우에는 잔존하는 기상 유해 화합물이 충분히 산화될 수 없으며, 상기 범위의 상한 보다 높은 경우에는 연소에 사용되는 에너지량이 과도하여 전체적인 처리 공정의 경제성을 악화시킬 수 있다.

상기 연소 단계의 시간은 5분 내지 60분, 바람직하게는 15분 내지 30분 일 수 있다. 상기 연소 단계의 시간이 너무 짧은 경우에는 충분한 산화가 수행될 수 없고, 너무 긴 경우에는 온도의 경우와 마찬가지로 연소에 사용되는 에너지량이 과도하여 전체적인 처리 공정의 경제성을 악화시킬 수 있다.

냉각 단계(S4)

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따른 슬러지의 처리 공정은 상기 연소 단계에서 연소되어 발생한 연소 가스를 냉각하는 단계(S4)를 더 포함할 수 있다. 전술한 열분해 단계(S2) 및 연소 단계(S3)를 거치더라도 완전히 분해 및 제거되지 못한 유해 화합물이 잔존할 수 있으며, 일부만 분해된 유해 화합물은 이후 다시 유해 화합물로 재합성될 수 있다. 따라서, 이와 같은 재합성을 방지하기 위해서는 미분해 유해 화합물이 잔존할 수 있는 연소 가스를 냉각시켜, 재합성에 필요한 에너지를 제거하는 것이 바람직하다.

상기 냉각은 일반적으로 사용되는 방법, 예컨대 저온의 물 또는 냉각수를 이용하는 방법을 통해 수행될 수 있으며, 재합성을 최대한 억제하기 위해 급속 냉각인 것이 바람직하다. 예컨대, 배기가스가 지나가는 튜브의 주변에 순환기(circulator)를 사용하여 저온의 물 또는 냉각수가 지나도록 함으로써 냉각을 수행할 수 있다.

후처리 단계(S5)

일 실시상태에 따른 슬러지의 처리 공정은, 전술한 냉각 단계 이후에 여전히 미량의 유해 가스와 산성 가스가 남아 있는 경우, 이를 제거하기 위한 후처리 단계(S5)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 슬러지의 처리 공정은 상기 냉각 단계에서 냉각된 연소 가스를 스크러버에 통과시키는 스크러빙 단계(S5-1) 및/또는 상기 냉각 단계에서 냉각된 연소 가스를 집진기에 통과시키는 집진 단계(S5-2)를 더 포함할 수 있다. 상기 스크러빙 단계(S5-1) 및 상기 집진 단계(S5-2)는 어느 하나만 포함되거나, 둘 모두 포함될 수 있다.

상기 후처리 단계를 통하여 대부분의 유해 화합물이 제거될 수 있다.

상기 스크러빙 단계(S5-1)에서 사용되는 스크러버는 유기 가스를 제거하기 위한 유기 용매 스크러버와 산성 가스를 제거하기 위한 염기 용액 스크러버 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 연소 가스는 유기 용매 스크러버를 통과한 뒤 염기 용액 스크러버를 통과하는 것일 수 있다. 상기 유기 용매 스크러버로는 톨루엔 스크러버를 사용할 수 있으며, 염기 용액 스크러버로는 수산화나트륨 스크러버를 사용할 수 있다. 상술한 스크러버를 사용할 때 유해 화합물 제거 효과가 극대화될 수 있다.

상기 집진 단계(S5-2)에서 사용되는 집진기는 백필터 등을 포함하는 것일 수 있다.

상기 후처리 단계에서, 상기 스크러빙 단계(S5-1)와 상기 집진 단계(S5-2)가 모두 포함되는 경우, 그 순서는 특별히 제한되지 않으며, 냉각된 연소 가스를 집진기에 통과시킨 후, 스크러버에 통과시키거나, 냉각된 연소 가스를 스크러버에 통과시킨 후 집진기에 통과시킬 수 있다. 유해 가스의 제거 관점에서 스크러버와 집진기 중 집진기에 먼저 통과시키는 것이 더 바람직할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 슬러지의 처리 공정의 순서의 모식도이다. 도 1에 따르면, 슬러지를 탈수한 후, 열분해 단계 및 연소 단계를 거친 후 냉각, 스크러버, 백필터와 같은 후처리 단계가 수행된다. 열분해 단계에는 N₂ 가스와 같은 불활성 분위기가 조성되는 것이 바람직하고, 연소 단계에서는 공기 또는 산소가 투입될 수 있다. N₂ 가스와 같은 캐리어 가스는 열분해 장치에 직접 투입될 수도 있고, 열분해 장치에 시료가 투입되는 경로에 투입될 수도 있다. 연소 단계에서 사용되는 공기 또는 산소는 연소 장치에 직접 투입될 수도 있고, 열분해 장치에서 발생한 기체가 연소 장치로 이동하는 경로 중에, 즉 열분해 장치와 연소 장치의 사이에 투입될 수도 있다.

도 2는 냉각 단계 이후 스크러버가 수행되는 예시를 도시한 것이다. 도 2에 따르면 톨루엔 스크러버를 2회 시행한 후, 수산화나트륨 스크러버을 1회 시행할 수 있다.

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 및 비교예

시료 준비 및 전처리 공정

염소계 물질을 포함하는 액상 슬러지를 탈수하여 함수율이 약 55 wt%인 시료를 준비하였다. 시료의 초기 독성 농도는 96,335 pg I-TEQ/g이었다.

시료는 단단하게 뭉쳐있는 흙과 같은 형상이었으며, 유기물과 무기물의 중량 비율이 거의 1 : 1로 거의 유사한 수준이었다.

실시예 1

연소 장치의 온도를 타겟 온도인 1100℃로 승온하였다. 탈수 시료 10g을 도가니에 넣은 후 열분해기에 투입하였다. 이어서, 열분해기에 N₂를 1시간 이상 퍼징(purging)하여 불활성 분위기를 조성하였다. 이어서, 열분해기의 온도를 400℃까지 1시간 동안 승온하였고, 이와 함께 열분해 장치와 연소 장치 사이에 공기(air)를 투입하였다. 열분해기에서 2시간 동안 열분해를 진행하고, 배출되는 열분해 가스는 연소 장치(1100℃, 시작전 미리 승온)로 이동하게 하여 공기와 함께 고온에서 연소되도록 하였다. 열분해 및 연소가 끝난 후 발생되는 배가스가 냉각장치를 거치도록 한 후, 톨루엔 스크러버(도 2와 같이 2단으로 사용) 및 NaOH 스크러버를 통과시킨 후 외부로 배출하였다. 이 때, 톨루엔 스크러버에는 유해 염소 화합물이, NaOH 스크러버에는 산성가스(HCl, Cl₂) 및 일부 수용성 가스가 포집된다. 톨루엔 스크러버 내 톨루엔을 농축한 후 염소화합물을 추출(분리 정제 포함)하고, HR-GCMS(고해상도 가스크로마토그래피 질량분석)을 통하여 독성 농도를 확인하였다.

비교예 1

열분해 이후 연소 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 2

열분해를 350℃에서 수행한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 3

열분해를 250℃에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 2

열분해기의 온도를 350℃으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 3

열분해기의 온도를 500℃으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 4

열분해기의 온도를 400℃까지 승온한 후의 열분해 시간을 2시간 대신 6시간으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 5

연소 온도를 900℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교예 4

열분해를 불활성 분위기가 아닌, 공기(air) 분위기에서 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 6

슬러지의 함수율을 55 wt%가 아닌 64 wt%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 실시한 결과, 독성 제거율을 하기 표 1에 기재하였다. 열분해 후 남은 폐고체에서 잔존 독성을, 연소 후 배출되는 가스에서 잔존 독성을 확인하였으며, 이를 시스템 전체를 기준으로 하여 잔존 독성을 평가하였다. 구체적으로, 시스템 전체의 독성 농도는 고체 잔존 독성 농도와 기체 잔존 독성 농도를 합산하여 계산하였으며, 독성 제거율은 최초 독성 농도 96,335 pg I-TEQ/g를 기준으로 하여 계산하였다.

실험 No.	열분해 후		연소 후	시스템 전체
실험 No.	폐고체 독성농도 (pg I-TEQ/g)	폐고체 독성 제거율 (%)	연소 후 배가스 독성농도 (pg I-TEQ/g)	독성농도 (pg I-TEQ/g)	독성 제거율 (%)
실시예 1	243	99.7	7036	7279	92.4
비교예 1	1433	98.5	9670^*	11103	88.5
비교예 2	1062	98.8	65035^**	66097	31.4
비교예 3	7291	92.4	1197	8488	91.1
실시예 2	770.83	99.2	269.97	1040.2	98.9
실시예 3	9.64	99.9	377.59	387.23	99.6
실시예 4	192.71	99.8	343.31	536.02	99.4
실시예 5	578.12	99.4	1452.54	2030.66	97.9
비교예 4	11177.1	88.4	421.07	11598.13	88.0
실시예 6	7611	92.1	567	8179	91.5

비교예 1 및 비교예 2는 연소가 수행되지 않았으므로, “연소 후 배가스 독성 농도”(^* 및 ^**로 표시된 수치)는 열분해 후 배가스 독성 농도를 의미함.

상기 표 1에 기재한 바와 같이, 실시예 1에서는 약 55 wt%의 함수율을 갖는 탈수 시료를 열분해 및 연소를 수행함으로써 92% 이상의 독성 제거율을 달성할 수 있었다. 그러나, 연소 단계를 수행하지 않은 비교예 1 및 2는 시스템 전체 독성 제거율이 크게 낮았으며, 열분해 온도를 낮게 설정한 비교예 3 및 열분해 분위기를 불활성 분위기가 아닌 공기에서 수행한 비교예 4도 역시 독성 제거율이 좋지 못한 결과를 나타내었다. 또한, 함수율이 약 64%인 슬러리를 대상으로 한 실시예 6에 비하여 함수율이 55 wt%인 실시예 1에서의 독성 제거율이 높았다.

Claims

슬러지를 탈수하는 단계;
상기 슬러지를, 불활성 분위기 및 350 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 열분해하는 열분해 단계; 및
상기 열분해 단계에서 발생한 가스를 연소하는 연소 단계
를 포함하는 슬러지의 처리 공정.
청구항 1에 있어서, 상기 슬러지를 탈수하는 단계는 함수율이 95wt% 이상인 슬러지로부터 함수율이 50 wt% 내지 60 wt%인 슬러지를 형성하는 것인 슬러지의 처리 공정.
청구항 1에 있어서, 상기 열분해 단계는 불활성 가스를 퍼지하거나 진공 상태를 유지함으로써 형성된 불활성 분위기 하에서 수행되는 것인 슬러지의 처리 공정.
청구항 1에 있어서, 상기 열분해 단계는 1 시간 내지 6 시간 수행되는 것인 슬러지의 처리 공정.
청구항 1에 있어서, 상기 연소 단계는 900℃ 내지 1,200℃의 온도에서 수행되는 것인 슬러지의 처리 공정.
청구항 1에 있어서, 상기 슬러지의 처리 공정은 상기 연소 단계에서 연소된 가스를 냉각하는 단계를 더 포함하는 슬러지의 처리 공정.
청구항 6에 있어서, 상기 슬러지의 처리 공정은 상기 냉각 단계에서 냉각된 연소 가스를 스크러버에 통과시키는 스크러빙 단계 및 상기 냉각 단계에서 냉각된 연소 가스를 집진기에 통과시키는 집진 단계 중 적어도 한 단계를 더 포함하는 슬러지의 처리 공정.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈수된 슬러지의 독성 농도는 30,000 pg I-TEQ/g 이상인 의 독성 것인 슬러지의 처리 공정.
청구항 8에 있어서, 상기 탈수된 슬러지에 포함된 독성을 기준으로, 상기 연소 단계 후의 독성 제거율은 91.5% 이상인 것인 슬러지의 처리 공정.