KR20230045761A - Solid waste - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고체 폐기물에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 열처리된 고체 폐기물에 관한 것이다.The present invention relates to solid waste, and more particularly to thermally treated solid waste.
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. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Various types of products are being developed and produced as the modern society becomes more sophisticated. In the production process of a product, such as a chemical process, a large amount of industrial waste is generated as well as the product. In addition, products produced and sold are also recovered as waste after the end of their lifespan. Therefore, in modern society where numerous products are produced and discarded, the amount of waste generated every year is considerable, and waste often contains compounds harmful to the human body. Accordingly, it is desirable to appropriately treat and discharge waste containing harmful compounds.
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. For example, harmful chlorine compounds may be generated as unwanted by-products in various product production processes, such as chemical processes, pulp processes, and incineration processes. They can be released in significant quantities to soil, water and air through various treatment processes.
폐기물 처리 방법으로 널리 알려진 방법으로는 소각, 매립, 플라즈마 처리, 고온 염기 반응, 아임계수 처리 등이 있다. Methods widely known as waste treatment methods include incineration, landfill, plasma treatment, high-temperature base reaction, and subcritical water treatment.
그러나 이와 같은 방법은 유해한 화합물들이 분해 후 재합성될 수 있어서 폐기물로부터 유해한 화합물을 효과적으로 제거할 수 없다.However, such a method cannot effectively remove harmful compounds from waste because harmful compounds can be re-synthesized after decomposition.
따라서, 폐기물로부터 유해한 화합물을 효과적으로 제거할 수 있는 공정에 대한 연구가 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for research on a process capable of effectively removing harmful compounds from waste.
본 발명은 유해 화합물이 효과적으로 제거된 고체 폐기물을 제공하고자 한다.The present invention is intended to provide solid waste from which harmful compounds are effectively removed.
본 발명의 일 실시상태는 1가 금속 함량이 7,000 ppm 이상이고, 독성 농도가 10,000 pg I-TEQ/g 이하인 고체 폐기물을 제공한다.An exemplary embodiment of the present invention provides solid waste having a monovalent metal content of 7,000 ppm or more and a toxic concentration of 10,000 pg I-TEQ/g or less.
본 발명은 유해 화합물이 효과적으로 제거된 고체 폐기물을 제공할 수 있다.The present invention can provide solid waste from which harmful compounds are effectively removed.
이하에서 구체적인 실시상태들에 대하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, specific exemplary embodiments will be described in more detail.
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.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
본 발명의 일 실시상태는 1가 금속 함량이 7,000 ppm 이상이고, 독성 농도가 10,000 pg I-TEQ/g 이하인 고체 폐기물을 제공한다.An exemplary embodiment of the present invention provides solid waste having a monovalent metal content of 7,000 ppm or more and a toxic concentration of 10,000 pg I-TEQ/g or less.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 고체 폐기물의 독성 농도가 9,000 pg I-TEQ/g 이하이다.In another embodiment of the present invention, the toxic concentration of the solid waste is 9,000 pg I-TEQ/g or less.
더욱 구체적으로 상기 고체 폐기물의 독성 농도는 0.1 pg I-TEQ/g 이상 또는 1 pg I-TEQ/g 이상이고, 8,700 pg I-TEQ/g 이하이다. More specifically, the toxic concentration of the solid waste is greater than or equal to 0.1 pg I-TEQ/g or greater than or equal to 1 pg I-TEQ/g and less than or equal to 8,700 pg I-TEQ/g.
상기 고체 폐기물의 독성 농도는 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 측정할 수 있다.The toxic concentration of the solid waste can be measured by high resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS).
본 발명에 따른 고체 폐기물의 독성 농도가 전술한 범위를 만족하는 경우, 고독성의 폐기물로부터 유해 화합물이 효과적으로 제거된 것임을 확인할 수 있다.When the toxic concentration of the solid waste according to the present invention satisfies the above-mentioned range, it can be confirmed that harmful compounds are effectively removed from the highly toxic waste.
상기 고체 폐기물에 포함되는 1가 금속 함량은 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 측정할 수 있다.The monovalent metal content contained in the solid waste can be measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
상기 1가 금속은 상기 슬러지에 포함되는 유해 염소 성분을 분해하는데 촉매 역할을 할 수 있다. 상기 수분이 제거된 슬러지의 1가 금속 함량이 높은 경우, 상기 슬러지에 포함되는 유해 염소 성분의 농도가 낮고, 1가 금속 함량이 낮은 경우, 상기 슬러지에 포함되는 유해 염소 성분의 농도가 높다.The monovalent metal may play a catalytic role in decomposing harmful chlorine components contained in the sludge. When the monovalent metal content of the water-removed sludge is high, the concentration of harmful chlorine components contained in the sludge is low, and when the monovalent metal content is low, the concentration of harmful chlorine components contained in the sludge is high.
본 발명에서는 상기 고체 폐기물에 포함되는 1가 금속 함량이 7,000 ppm인 것을 기준으로 하여, 상기 포함되는 1가 금속 함량이 7,000 ppm 이상일 때, 상기 고체 폐기물의 독성 농도가 10,000 pg I-TEQ/g 이하인 것으로, 슬러지로부터 유해 염소 성분의 함량을 효과적으로 낮춘 고체 폐기물을 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.In the present invention, based on the monovalent metal content contained in the solid waste is 7,000 ppm, when the monovalent metal content contained is 7,000 ppm or more, the toxic concentration of the solid waste is 10,000 pg I-TEQ / g or less As a result, it can be confirmed that solid waste having the content of harmful chlorine components effectively lowered from the sludge can be provided.
구체적으로, 상기 유해 염소 성분이 분해된다는 것은 전술한 유해 염소 화합물의 C-C 결합 또는 C-O 결합이 해리되는 것 또는 상기 유해 염소 화합물이 부분 또는 완전 탈염소화되는 것을 의미할 수 있다.Specifically, decomposition of the harmful chlorine component may mean dissociation of the C-C bond or C-O bond of the above-mentioned harmful chlorine compound or partial or complete dechlorination of the harmful chlorine compound.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 1가 금속은 Na 또는 K일 수 있다. 바람직하게 상기 1가 금속은 Na일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the monovalent metal may be Na or K. Preferably, the monovalent metal may be Na.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 고체 폐기물은 슬러지의 처리 공정에 의해 처리 후 배출되는 고체 형태의 슬러지를 의미한다.In one embodiment of the present invention, the solid waste refers to solid sludge discharged after treatment by a sludge treatment process.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 고체 폐기물은 슬러지의 처리 공정에 의해 처리된 것으로, 상기 슬러지의 처리 공정은 상기 슬러지를 300℃ 내지 1,000℃에서 열처리하는 단계를 포함한다.In one embodiment of the present invention, the solid waste is treated by a sludge treatment process, and the sludge treatment process includes heat-treating the sludge at 300 ° C to 1,000 ° C.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지의 처리 공정은 상기 열처리하는 단계 이전에 상기 슬러지의 함수율이 30wt% 이하가 되도록 슬러지의 수분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sludge treatment process may further include removing moisture from the sludge so that the water content of the sludge is 30 wt% or less before the heat treatment.
본 발명에 있어서, 함수율이란 슬러지에 포함된 수분을 백분율로 나타낸 값이며, {(슬러지의 함수 상태의 무게-슬러지의 건조 상태의 무게)/슬러지의 함수상태의 무게}X100로 계산할 수 있다.In the present invention, the moisture content is a value expressed as a percentage of the moisture contained in the sludge, and can be calculated as {(wet weight of the sludge - dry weight of the sludge) / weight of the sludge wet state} X100.
본 발명에 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.In the present invention, the sludge is a waste obtained in the field of chemical processing, and may have a mixed state of solid particles and moisture generated during the process. Specifically, the waste to be treated in the present invention is a solid precipitate generated while treating wastewater and wastewater generated during the process of manufacturing ethylene dichloride, vinyl chloride monomer, etc. from ethylene It may contain. In addition, the waste contains harmful chlorine components such as polychlorinated biphenyl, polychlorinated dibenzo-p-dioxin, polychlorinated dibenzofuran, and chlorophenol. It may be included at a concentration of about 1,000 ppm to 20,000 ppm. Here, the concentration of harmful chlorine components means the concentration of all chlorine present in the sludge, which can be measured using ion chromatography (IC).
특히, 본 발명에서는 상기와 같은 유해 염소 성분을 고농도로 포함하는 슬러지가 본 발명에 따른 슬러지의 처리 공정을 거침으로써 독성 성분의 제거가 효율적으로 이루어질 수 있다. 상기 유해 염소 성분은 유해 염소 화합물을 의미할 수 있다.In particular, in the present invention, toxic components can be efficiently removed by subjecting the sludge containing the harmful chlorine component at a high concentration as described above to the sludge treatment process according to the present invention. The harmful chlorine component may mean a harmful chlorine compound.
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. For example, the toxicity in general waste is less than 1,000 pg I-TEQ/g, most of which is less than 100 pg I-TEQ/g, and it is relatively easy to remove such low toxicity by various methods.
반면, 고독성 폐기물, 예컨대 30,000 pg I-TEQ/g 이상의 폐기물은 일반적인 방법으로는 제거가 용이하지 않다. On the other hand, highly toxic wastes, such as wastes of 30,000 pg I-TEQ/g or more, are not easily removed by general methods.
예컨대, 본 발명에서는 상기 슬러지가 독성 농도 64,000 pg I-TEQ/g 이상, 구체적으로 65,000 pg I-TEQ/g 내지 1,000,000 pg I-TEQ/g의 폐기물일 수 있다.For example, in the present invention, the sludge may be waste with a toxic concentration of 64,000 pg I-TEQ/g or more, specifically, 65,000 pg I-TEQ/g to 1,000,000 pg I-TEQ/g.
구체적으로, 상기 수분을 제거하는 단계에 의해 수분이 제거된 슬러지의 독성 농도가 64,000 pg I-TEQ/g 내지 1,000,000 pg I-TEQ/g일 수 있다.Specifically, the sludge from which moisture is removed by the step of removing moisture may have a toxic concentration of 64,000 pg I-TEQ/g to 1,000,000 pg I-TEQ/g.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지의 1가 금속 함량이 5,000 ppm 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 수분을 제거하는 단계에 의해 수분이 제거된 슬러지의 1가 금속 함량이 5,000 ppm 이상일 수 있다.In another exemplary embodiment of the present invention, the monovalent metal content of the sludge may be 5,000 ppm or more. Specifically, the monovalent metal content of the sludge from which moisture is removed by the step of removing moisture may be 5,000 ppm or more.
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.In the present specification, the toxic concentration (pg I-TEQ / g) is the sum of the product of the concentration of 17 toxic congeners of PCDD (polychlorinated dibenzodioxin) and PCDF (polychlorinated dibenzofuran) and the toxicity factor (I-TEF) is a value derived from
<식><expression>
독성 농도(I-TEQ) = Σ(PCDDi X I-TEFi) + Σ(PCDFi X I-TEFi)Toxic Concentration (I-TEQ) = Σ(PCDDi X I-TEFi) + Σ(PCDFi X I-TEFi)
상기 식에서 i는 독성 화합물 중의 염소의 개수를 의미한다.In the above formula, i means the number of chlorine in the toxic compound.
본 발명의 일 실시상태는 슬러지를 300℃ 내지 1000℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 슬러지의 처리 공정을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a sludge treatment process comprising the step of heat-treating the sludge at 300 ° C to 1000 ° C.
이하에서, 상기 슬러지의 처리 공정을 단계 별로 설명한다.Hereinafter, the sludge treatment process will be described step by step.
본 발명의 일 실시상태에 따른 슬러지의 처리 공정은 슬러지를 상기 슬러지의 함수율이 30wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 단계를 포함한다. A sludge treatment process according to an exemplary embodiment of the present invention includes removing moisture from the sludge so that the water content of the sludge is 30 wt% or less.
다른 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지의 처리 공정은 슬러지를 상기 슬러지의 함수율이 15wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 단계를 포함한다.In another exemplary embodiment, the sludge treatment process includes removing moisture from the sludge so that the water content of the sludge is 15 wt% or less.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지는 함수율이 70wt% 이상이다. In another embodiment of the present invention, the sludge has a water content of 70 wt% or more.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지는 함수율이 70wt% 이상 99wt% 이하이다.In another embodiment of the present invention, the sludge has a moisture content of 70 wt% or more and 99 wt% or less.
더욱 구체적으로 상기 슬러지는 함수율이 90wt% 이상 99wt% 이하이다.More specifically, the sludge has a moisture content of 90 wt% or more and 99 wt% or less.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 함수율이 70wt% 이상인 슬러지로부터 슬러지의 함수율이 30wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 단계를 포함한다. In another embodiment of the present invention, the step of removing moisture from the sludge having a water content of 70 wt% or more so that the water content of the sludge is 30 wt% or less.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 상기 슬러지의 함수율이 30wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 단계는 상기 슬러지를 탈수하는 단계; 및 상기 슬러지를 건조하는 단계를 포함한다. In one embodiment of the present invention, the step of removing moisture from the sludge such that the water content of the sludge is 30 wt% or less includes dewatering the sludge; and drying the sludge.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 탈수하는 단계는 상기 슬러지를 상기 슬러지의 함수율이 60wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 것이다. In one embodiment of the present invention, the step of dewatering the sludge is to remove moisture from the sludge so that the water content of the sludge is 60 wt% or less.
구체적으로, 상기 슬러지를 탈수하는 단계는 함수율이 70wt% 이상인 슬러지를 함수율이 60wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 것이다.Specifically, the step of dewatering the sludge is to remove moisture from the sludge having a moisture content of 70 wt% or more so that the moisture content is 60 wt% or less.
상기 슬러지를 탈수하는 단계는 가압 여과기(pressure filter), 디캔터(decanter) 또는 원심분리기(centrifuge)를 이용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The step of dewatering the sludge may be performed using a pressure filter, a decanter, or a centrifuge, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 건조하는 단계는 상기 슬러지를 탈수하는 단계에서 함수율이 60wt% 이하로 수분이 제거된 슬러지를 함수율이 30wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 것이다.In one embodiment of the present invention, the step of drying the sludge is to remove moisture from the sludge in which the moisture content is 60 wt% or less in the step of dewatering the sludge so that the moisture content is 30 wt% or less.
상기 슬러지를 건조하는 단계는 스크류 드라이어(screw dryer), 패들 드라이어(paddle dryer), 벨트 드라이어(belt dryer), 디스크 드라이어(disc dryer), 로터리 드라이어(rotary dryer) 또는 유동층 건조기(Fluidized Bed Dryer)를 이용하여 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The step of drying the sludge is a screw dryer, a paddle dryer, a belt dryer, a disc dryer, a rotary dryer, or a fluidized bed dryer. It can be performed using, but is not limited thereto.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 건조하는 단계는 로터리 킬른(rotary kiln)에서 수행될 수 있다.In another exemplary embodiment of the present invention, drying the sludge may be performed in a rotary kiln.
본 발명의 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 건조하는 단계는 컨벡션 오븐(convection oven)에서 수행될 수 있다. 상기 컨벡션 오븐에서 건조하는 것은 120℃ 내지 150℃에서 1시간 내지 3시간 수행될 수 있다.In another embodiment of the present invention, drying the sludge may be performed in a convection oven. Drying in the convection oven may be performed at 120° C. to 150° C. for 1 hour to 3 hours.
본 발명에 따른 슬러지의 처리 공정이 슬러지의 함수율이 30wt% 이하가 되도록 수분을 제거하는 단계를 포함함으로써 후술하는 열처리 단계 수행시 공정을 간소화할 수 있고 효율성을 향상시킬 수 있다.Since the sludge treatment process according to the present invention includes a step of removing moisture so that the water content of the sludge is 30 wt% or less, the process can be simplified and efficiency can be improved when performing the heat treatment step described later.
필요에 따라, 상기 수분을 제거하는 단계 이후에 상기 슬러지를 분쇄하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 그 후 특정 입경의 입자를 분리하기 위하여 분급 단계를 더 포함할 수 있다. If necessary, a step of grinding the sludge may be further included after the step of removing the moisture, and then a classification step may be further included to separate particles having a specific particle diameter.
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, 열처리 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 열처리 단계의 효율성을 더욱 높일 수 있다.When sludge-type waste is pulverized and produced in particle form, not only can it be controlled to have a relatively low moisture content compared to the state of the sludge-type waste as it is, but it is easy to control the moisture content and can be controlled to have a desired moisture content Therefore, it is advantageous for heat transfer to harmful compounds to be decomposed in the heat treatment step. In addition, by controlling the particles of the waste to be relatively uniform, it is possible to minimize heat transfer to harmful compounds due to non-uniform particle sizes in the sludge. In addition, based on the same mass, particle-type waste may have a larger surface area than sludge-type waste, and this large surface area becomes an element that facilitates heat transfer, further increasing the efficiency of the subsequent heat treatment step. can be raised
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. The grinding step may use a general method known to be used for grinding a material in the form of sludge, and may be performed, for example, using a general grinder. Specifically, a jaw crusher or the like can be used. In the classifying step, a known method of separating particles by size may be used, and a method using a sieve may be used.
본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 슬러지 처리 공정은 상기 슬러지를 300℃ 내지 1000℃에서 열처리하는 단계를 포함한다.The sludge treatment process according to an exemplary embodiment of the present invention includes heat-treating the sludge at 300 ° C to 1000 ° C.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 300℃ 내지 1000℃에서 열처리하는 단계는 불활성 분위기 또는 공기(air) 분위기에서 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heat treatment of the sludge at 300 ° C to 1000 ° C may be performed in an inert atmosphere or an air atmosphere.
다른 일 실시상태에 있어서, 상기 상기 슬러지를 300℃ 내지 1000℃에서 열처리하는 단계는 불활성 분위기에서 수행할 수 있다. 상기 불활성 분위기에는 질소가 적용될 수 있다.In another embodiment, the heat treatment of the sludge at 300 ° C to 1000 ° C may be performed in an inert atmosphere. Nitrogen may be applied to the inert atmosphere.
상기 열처리 단계의 온도가 300℃ 내지 1000℃ 범위 내일 경우, 유해 화합물 제거율이 높을 수 있다. 특히, 상기 열처리 단계의 온도가 상술한 범위보다 낮은 경우 충분한 유해 화합물 제거가 일어나지 않을 수 있고, 상기 열처리 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.When the temperature of the heat treatment step is within the range of 300 °C to 1000 °C, the removal rate of harmful compounds may be high. In particular, when the temperature of the heat treatment step is lower than the above range, sufficient removal of harmful compounds may not occur, and when the temperature of the heat treatment step is higher than the above range, the removal efficiency of harmful chlorine compounds is hardly improved. Only the amount used may greatly increase, which may deteriorate the economics of the overall process.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지를 300℃ 내지 1000℃에서 열처리하는 단계는 1시간 이상 15시간 이하로 열처리할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of heat-treating the sludge at 300 ° C to 1000 ° C may be heat-treated for 1 hour or more and 15 hours or less.
구체적으로 2시간 이상 14시간 이하일 수 있고, 바람직하게는 4시간 이상 12시간 이하로 열처리할 수 있다. 상기 열처리 단계의 수행 시간이 너무 짧은 경우에는 유해 화합물의 충분한 열처리가 이루어질 수 없고, 상기 열처리 단계의 수행 시간이 너무 긴 경우에는 에너지 사용량이 증가하는 것 대비 유해 화합물의 제거율의 상승 효과가 미미하다.Specifically, it may be 2 hours or more and 14 hours or less, preferably 4 hours or more and 12 hours or less. If the heat treatment step is conducted for too short a time, harmful compounds cannot be sufficiently heat treated, and when the heat treatment step is performed for too long, the effect of increasing the removal rate of harmful compounds is insignificant compared to the increase in energy consumption.
상기 열처리는 퍼니스(Furnace), 유동층 건조기(Fluidized Bed Dryer), 디스크 드라이어(disc dryer), 패들 드라이어(paddle dryer) 또는 로터리 킬른(rotary kiln)을 이용하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The heat treatment may be performed using a furnace, a fluidized bed dryer, a disc dryer, a paddle dryer, or a rotary kiln, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 슬러지의 처리 공정은 상기 슬러지를 300℃ 내지 1000℃에서 열처리하는 단계 단계 이후에 100℃ 이하에서 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the sludge treatment process may further include cooling the sludge at 100 ° C or less after the step of heat-treating the sludge at 300 ° C to 1000 ° C.
구체적으로 상기 열처리 단계 이후에 0℃ 이상 100℃ 이하에서 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다. Specifically, a step of cooling at 0° C. or higher and 100° C. or lower may be further included after the heat treatment step.
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. The cooling may be performed through a commonly used method, for example, a method using low-temperature water or cooling water, and rapid cooling is preferable to minimize resynthesis. For example, cooling may be performed by passing low-temperature water or cooling water using a circulator around a tube through which exhaust gas passes.
상기 냉각시키는 단계는 상기 열처리하는 단계와 같이 공기(air) 분위기에서 수행할 수 있다.The cooling step may be performed in an air atmosphere like the heat treatment step.
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.Hereinafter, examples and experimental examples will be described in more detail to specifically describe the present invention, but the present invention is not limited by these examples and experimental examples. Embodiments according to the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예 및 비교예.Examples and Comparative Examples.
실시예 1Example 1
염소계 물질을 포함하는 함수율이 95 wt%인 액상 슬러지를 준비하였다. Liquid sludge having a water content of 95 wt% containing chlorine-based materials was prepared.
상기 시료를 디캔터(decanter)로 탈수하여 시료의 함수율을 60 wt%로 수분을 제거하였다.The sample was dehydrated in a decanter to remove moisture to a moisture content of the sample of 60 wt%.
이후 스크류 드라이어(screw dryer)로 상기 시료를 건조하여 함수율이 15 wt%가 되도록 수분을 제거하였다.Thereafter, the sample was dried with a screw dryer to remove moisture so that the moisture content was 15 wt%.
이 때, 수분이 제거된 슬러지 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석한 결과 초기 독성 농도는 70,500 pg I-TEQ/g이고, 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과 Na 함량은 9,155 ppm이었다. At this time, as a result of analyzing the sludge sample from which the water was removed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS), the initial toxic concentration was 70,500 pg I-TEQ / g, and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) As a result, the Na content was 9,155 ppm.
함수율이 15 wt%인 시료 10g을 도가니에 넣은 후 열처리기(furnace)에 투입하였다. 열처리기의 온도를 350℃까지 1시간 동안 승온하였고, 이와 함께 열처리 장치에 질소 200ml/min를 투입하였다. 열처리기에서 4 시간 동안 열처리를 진행하여 고체 폐기물을 수득하였다.After putting 10 g of a sample having a moisture content of 15 wt% into a crucible, it was put into a furnace. The temperature of the heat treatment device was raised to 350° C. for 1 hour, and 200 ml/min of nitrogen was injected into the heat treatment device. Heat treatment was performed in a heat treatment machine for 4 hours to obtain solid waste.
고체 폐기물 시료로부터 Na 함량을 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과, 12,207ppm인 것을 확인하였다.As a result of analyzing the Na content from the solid waste sample by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), it was confirmed that it was 12,207 ppm.
열처리 후 고체 폐기물말 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석하여 독성 농도를 확인한 결과, 3.5 pg I-TEQ/g이었다.After heat treatment, the solid waste end sample was analyzed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS) to confirm the toxic concentration, which was 3.5 pg I-TEQ/g.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서 열처리를 12 시간 동안 진행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The heat treatment in Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed for 12 hours.
실시예 2의 수분이 제거된 슬러지 시료의 초기 독성 농도 및 Na 함량은 실시예 1에서와 같았다.The initial toxic concentration and Na content of the sludge sample from which water was removed in Example 2 were the same as in Example 1.
고체 폐기물 시료로부터 Na 함량을 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과, 12,207 ppm인 것을 확인하였다.As a result of analyzing the Na content from the solid waste sample by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), it was confirmed that it was 12,207 ppm.
열처리 후 고체 폐기물 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석하여 독성 농도를 확인한 결과, 1.3 pg I-TEQ/g이었다.After heat treatment, the solid waste sample was analyzed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS) to confirm the toxic concentration, which was 1.3 pg I-TEQ/g.
실시예 3Example 3
염소계 물질을 포함하는 함수율이 95 wt%인 액상 슬러지를 준비하였다. 상기 시료를 디캔터(decanter)로 탈수하여 시료의 함수율을 60 wt%로 수분을 제거하였다.Liquid sludge having a water content of 95 wt% containing chlorine-based materials was prepared. The sample was dehydrated in a decanter to remove moisture to a moisture content of the sample of 60 wt%.
이후 스크류 드라이어(screw dryer)로 상기 시료를 건조하여 함수율이 15 wt%가 되도록 수분을 제거하였다.Thereafter, the sample was dried with a screw dryer to remove moisture so that the moisture content was 15 wt%.
이 때, 수분이 제거된 슬러지 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석한 결과 초기 독성 농도는 67,100 pg I-TEQ/g이고, 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과 Na 함량은 6,505 ppm이었다.At this time, as a result of analyzing the sludge sample from which the water was removed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS), the initial toxic concentration was 67,100 pg I-TEQ / g, and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) As a result, the Na content was 6,505 ppm.
함수율 15 wt%인 시료 10g을 도가니에 넣은 후 열처리기(furnace)에 투입하였다. 열처리기의 온도를 350℃까지 1시간 동안 승온하였고, 이와 함께 열처리 장치에 질소 200ml/min를 투입하였다. 열처리기에서 4 시간 동안 열처리를 진행하여 고체 폐기물을 수득하였다.After putting 10 g of the sample with a moisture content of 15 wt% into a crucible, it was put into a heat treatment machine (furnace). The temperature of the heat treatment device was raised to 350° C. for 1 hour, and 200 ml/min of nitrogen was injected into the heat treatment device. Heat treatment was performed in a heat treatment machine for 4 hours to obtain solid waste.
고체 폐기물 시료로부터 Na 함량을 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과, 8,673 ppm인 것을 확인하였다.As a result of analyzing the Na content from the solid waste sample by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), it was confirmed that it was 8,673 ppm.
열처리 후 고체 폐기물 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석하여 독성 농도를 확인한 결과, 8,700 pg I-TEQ/g이었다.After heat treatment, the solid waste sample was analyzed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS) to confirm the toxic concentration, which was 8,700 pg I-TEQ/g.
비교예 1Comparative Example 1
염소계 물질을 포함하는 함수율이 95 wt%인 액상 슬러지를 준비하였다. Liquid sludge having a water content of 95 wt% containing chlorine-based materials was prepared.
상기 시료를 디캔터(decanter)로 탈수하여 시료의 함수율을 60 wt%로 수분을 제거하였다.The sample was dehydrated in a decanter to remove moisture to a moisture content of the sample of 60 wt%.
이후 스크류 드라이어(screw dryer)로 상기 시료를 건조하여 함수율이 15 wt%가 되도록 수분을 제거하였다.Thereafter, the sample was dried with a screw dryer to remove moisture so that the moisture content was 15 wt%.
이 때, 수분이 제거된 슬러지 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석한 결과 초기 독성 농도는 63,330 pg I-TEQ/g이고, 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과 Na 함량은 3,420 ppm이었다. At this time, as a result of analyzing the sludge sample from which the moisture was removed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS), the initial toxic concentration was 63,330 pg I-TEQ / g, and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) As a result, the Na content was 3,420 ppm.
함수율 15 wt%인 시료 10g을 도가니에 넣은 후 열처리기(furnace)에 투입하였다. 열처리기의 온도를 350℃까지 1시간 동안 승온하였고, 이와 함께 열처리 장치에 질소 200ml/min를 투입하였다. 열처리기에서 4 시간 동안 열처리를 진행하여 고체 폐기물을 수득하였다.After putting 10 g of the sample with a moisture content of 15 wt% into a crucible, it was put into a heat treatment machine (furnace). The temperature of the heat treatment device was raised to 350° C. for 1 hour, and 200 ml/min of nitrogen was injected into the heat treatment device. Heat treatment was performed in a heat treatment machine for 4 hours to obtain solid waste.
고체 폐기물로부터 Na 함량을 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과, 4,560 ppm인 것을 확인하였다.As a result of analyzing the Na content from the solid waste by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), it was confirmed that it was 4,560 ppm.
열처리 후 고체 폐기물 시료를 고분해능 가스크로마토 그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석하여 독성 농도를 확인한 결과, 31,300 pg I-TEQ/g이었다.After heat treatment, the solid waste sample was analyzed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS) to confirm the toxic concentration, which was 31,300 pg I-TEQ/g.
비교예 2Comparative Example 2
염소계 물질을 포함하는 함수율이 95 wt%인 액상 슬러지를 준비하였다. Liquid sludge having a water content of 95 wt% containing chlorine-based materials was prepared.
상기 시료를 디캔터(decanter)로 탈수하여 시료의 함수율을 60 wt%로 수분을 제거하였다. The sample was dehydrated in a decanter to remove moisture to a moisture content of the sample of 60 wt%.
이후 스크류 드라이어(screw dryer)로 상기 시료를 건조하여 함수율이 15 wt%가 되도록 수분을 제거하였다.Thereafter, the sample was dried with a screw dryer to remove moisture so that the moisture content was 15 wt%.
이 때, 수분이 제거된 슬러지 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석한 결과 초기 독성 농도는 54,100 pg I-TEQ/g이고, 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과 Na 함량은 320 ppm이었다. At this time, as a result of analyzing the sludge sample from which the moisture was removed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS), the initial toxic concentration was 54,100 pg I-TEQ / g, and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) As a result, the Na content was 320 ppm.
함수율 15 wt%인 시료 10g을 도가니에 넣은 후 열처리기(furnace)에 투입하였다. 열처리기의 온도를 350℃까지 1시간 동안 승온하였고, 이와 함께 열처리 장치에 질소 200ml/min를 투입하였다. 열처리기에서 4 시간 동안 열처리를 진행하여 고체 폐기물을 수득하였다.After putting 10 g of the sample with a moisture content of 15 wt% into a crucible, it was put into a heat treatment machine (furnace). The temperature of the heat treatment device was raised to 350° C. for 1 hour, and 200 ml/min of nitrogen was injected into the heat treatment device. Heat treatment was performed in a heat treatment machine for 4 hours to obtain solid waste.
고체 폐기물로부터 Na 함량을 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)으로 분석한 결과, 427 ppm인 것을 확인하였다.As a result of analyzing the Na content from the solid waste by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), it was confirmed that it was 427 ppm.
열처리 후 고체 폐기물 시료를 고분해능 가스크로마토그래피 질량 분석(HR-GCMS)로 분석하여 독성 농도를 확인한 결과, 78,900 pg I-TEQ/g이었다.After heat treatment, the solid waste sample was analyzed by high-resolution gas chromatography mass spectrometry (HR-GCMS) to confirm the toxic concentration, which was 78,900 pg I-TEQ/g.
실시예 및 비교예에 따른 고체 폐기물의 측정 결과를 하기 표 1에 기재하였다. The measurement results of solid waste according to Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
(ppm)Na content
(ppm)
(pg I-TEQ/g)toxic concentration
(pg I-TEQ/g)
상기 표 1에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 고체 폐기물의 1가 금속인 Na 함량이 7,000 ppm 이상일 때, 독성 농도가 10,000 pg I-TEQ/g 이하임을 확인하였다. 반면, 비교예 1 및 2에 따른 고체 폐기물은 1가 금속인 Na 함량이 7,000 ppm 미만이고, 독성 농도가 30,000 pg I-TEQ/g 이상의 고독성임을 확인하였다.According to Table 1, when the monovalent metal Na content of the solid wastes of Examples 1 to 3 according to the present invention was 7,000 ppm or more, it was confirmed that the toxic concentration was 10,000 pg I-TEQ / g or less. On the other hand, it was confirmed that the solid wastes according to Comparative Examples 1 and 2 had a monovalent metal Na content of less than 7,000 ppm and a toxic concentration of 30,000 pg I-TEQ/g or more.
Claims (11)
상기 슬러지의 처리 공정은 슬러지를 300℃ 내지 1,000℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 고체 폐기물.The method according to claim 1, wherein the solid waste is treated by a sludge treatment process,
The sludge treatment process is a solid waste comprising the step of heat-treating the sludge at 300 ° C to 1,000 ° C.
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|---|---|---|---|
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