KR880002400B1 - 폐기물을 용용처리하는 방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
제 1 도는 본 발명의 폐기물의 용용처리방법을 실시하기 위한 용용로의 일례를 나타낸 약도적 분해도 이다.
제 2 도는 본 발명의 한 실시예를 설명하기 위한 공정도로서, 피처리 폐기물로서 소각재를 이용하고 폐 플라스틱을 혼합해서 용용처리하는 예를 나타낸다.
제 3 도는 본 발명의 또 다른 실시예의 원리를 설명하기 위한 조성도로서, 융점이 1300℃ 이하에서 용용처리 가능한 범위의 조성을 나타낸다.
본 발명은 상수오니(上水汚泥 : sewage sludge), 하수오니 및 도시오물 소각재 등의 폐기물을 용용처리하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하수오니 등의 수처리 오니는 소각후 용용처리 되어 고체의 슬러그 형태로 회수된다. 도시오물등의 생(生)오물을 포함하는 폐기물도 또한, 마찬가지로 소각용용되어 고체의 슬러그 형태로 회수되는 이외에, 스토커형 로(stoket type furnace)와 가운데에서 한번 소각되어 소각재로된 후에 용용처리되어 고체의 슬러그 형태로 회수된다. 이와같은 폐기물로 부터 호수된 슬러그는 도로공사용골재, 건축용골재 및 운동장, 테니스코트 및 화원에 있어서의 폐개구의 재료로서 재사용되고있다. 본 발명은 이와 같이 각 가정에서의 폐기물 및 산업 폐기물을 재사용할 때에 행해지는 용용처리방법이 일반적으로 이용될 수 있다. 그러나 이와 같은 상수오니, 하수오니 및 도시 오물 소각재 등의 폐기물의 용용처리는 낮은 비용으로 행할 필요가 있다.
종래, 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 폐기물은 조연수단(助然手段)을 구비한 용융로에서 용융처리되고 있다. 이러한 용융처리에 있어서는 일반적으로 조연재로서 오일이 사용되어 왔다. 처리될 수처리 오니 및 도시오물 소각재가 갖고 있는 고유 열량만으로는 오니 및 소각재와 같은 폐기물의 용용처리에 필요로하는 열량에 도달하지 않기 때문이고, 또는 충분한 처리 속도를 얻을 수가 없기 때문이다. 따라서, 용융처리에 충분한 열량을 얻고, 또한 충분한 처리속도를 얻기 위해서는 다량의 오일을 사용할 필요가 있다. 그러나, 오일이 고가이고, 자원으로서도 유한하며, 특히 석유 쇼크 이후에 있어서는 오일 등의 석유로부터 얻어진 제품은 극히 고가이고 입수가 곤란한 등의 문제점이 있었다. 따라서, 종래의 용융처리 방법에 있어서는 극히 고가인 오일을 대량으로 사용하기 때문에 상수오니, 하수오니 및 도시오물 소각재 등의 폐기물의 용융처리를 위한 비용이 극히 높아진다는 결점이 있었다.
특히, 상수오니 등의 융점이 비교적 높은 수처리 오니에 있어서는, 용융처리할때에 대량의 조연재를 필요로 하며, 또한 용융로의 내부 온도가 극히 높아지므로 용융로를 형성하는 내화벽 등의 용융재료의 내구성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
그리하여 폐기물에, 융점강하제를 혼합하여 융점을 저하시킴으로써 이들의 문제점을 해결하려는 시도가 실시되어 왔다. 그러나 현재 상업적으로 입수 가능한 융점 강하제는 극히 고가이며, 이 때문에 수처리 오니 등의 폐기물의 단위량에 대한 용융처리 비용이 많이 든다는 결점이 있다. 그외에, 심한 경우에는 처리되어야 할 폐기물보다도 다량의 융점 강하제를 가하지 않으면 안될 경우도 있으므로, 용융처리를 위한 설비가 극히 대량으로 드는 결점도 있었다. 그리고 각 가정에서의 폐기물 및 산업폐기물 등의 도시오물에는 생오물이외에 처리가 불가능하거나 또는 극히 처리가 곤란한 플라스틱이 함유되어 있는 것이 통례이다. 이와 같은 플라스틱은 처리 불가능하거나 또는 처리 가능하더라도 극히 그의 처리가 곤란했었다. 따라서 이와 같은 폐기물에 함유된 플라스틱의 처리를 경제적으로 실시할 수 있는 것이 극히 바람직하다.
본 발명의 주 목적은 오일의 소비량을 감소시키거나 불필요하게 함으로써 처리 비용을 비약적으로 저감시킬 수 있는 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 폐기물을 용융처리하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 시판되고 있는 고가의 융점 강하제를 사용하지 않고 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 폐기물의 융점을 강하시키는 융용처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 광범위한 태양에 따라, 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물을 용융처리하는 방법에 있어서, 이 피처리 폐기물에 분상(粉狀), 입상(粒狀) 또는 괴상(塊狀) 또는 이들의 혼합물 형태의 조연물을 혼합해서 용융하는 단계를 추가로 포함하는 용융처리방법이 제공된다. 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 조연물로서는 석탄, 분탄, 코오크스, 나무조각, 고지(古紙), 건류물 등의 그 자체가 칼로리를 갖는 물질이 사용될 수 있다. 이와같은 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 조연물을 혼합함으로써 고가인 오일 소비량을 비약적으로 저감하거나 오일의 사용을 불필요하게 할 수 있으며, 이것에 의해 폐기물의 용융처리 비용을 극히 효과적으로 저감시킬 수가 있다.
본 발명의 다른 태양에 따라, SiO2가 40 내지 60%, Al2O3가 5 내지 25%, FeO, CaO, K2O 및 Na2O를 포함하는 그룹 중에서 선택된 물질로 이루어진 물질이 15 내지 55%인 조성을 갖도록 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 조연물에 가해서 첨가제가 혼합된 단계를 추가로 포함하는 용융처리방법이 제공되며, 이것에 의해 융점이 강하되는 동시에 슬러그의 유동성이 증대되어 오일 소비량을 한층 더 저감시킬 수 있으며, 또한 용융로의 내구성을 비약적으로 향상시킬 수도 있다. 특히, 융점이 비교적 높은 수처리 오니에 있어서는 한층 더 큰 효과를 나타낸다. 또한 첨가제로서는 시판되고 있는 고가의 융점이 강하제를 사용하지 않고 폐기물 소각재, 산화철 및/또는 산화철을 주성분으로 하는 물질은 어느 것이라도 사용될수가 있고, 더우기 이러한 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질은 제품의 쇼트 피이닝 또는 조선 또는 파이프 관계의 녹제거 등에 의해 극히 저렴한 가격으로 입수할 수가 있다. 따라서 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 용융처리 비용을 극히 효과적으로 저감하는 것이 가능하다.
본 발명의 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조로하여 다음의 상세한 설명으로 부터 보다 한층 더 명확해질 것이다.
제 1 도에는 본 발명의 용융처리 방법에서 사용되는 용융로의 한 예가 설명된다.
원통상의 외관(1) 및, 외관(1)과 동축으로 같은 원통상의 내관(2)가 설치되어 있다. 이 외관(1) 및 내관(2)와의 사이에 규정된 공간이 도너스상의 저유실(貯油室) (3)을 구성한다. 이 저유실(3)의 상부에는 두개의 호퍼(hopper) (11,12)가 설치되어 있으며 한쪽의 호퍼(11)에서는, 예를들면 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물 A가 투입되고 다른 한쪽의 호퍼(12)에서는 후술하는 바와 같이 댜양한 조연물 또는 첨가제가 투입되도록 구성되어 있다. 외관(1)에는 롤러 또는 외관회전 수단(1a)가 부착되어 있고, 상(床) (4)의 위에서 원 궤도에 따라 회전하도록 되어 있다. 또한, 저유실(3)의 하부와 연결되어 내관(2)의 하부에 주연소실(주연소실) (5)가 형서되어 있다. 주연소실(5)의 상부에는 즉 내관(2)의 중앙 천정부에는, 버너(6)이 설치되어 있다. 주연소실(5)의 하부에는, 이차 연소실(7)이 설치되어 잇다. 이차 연소실(7)의 한쪽 측벽에는 버너(8)이 부착되어 있으며, 버너(8)이 부착된 측벽과 반대측의 방향에는 가스를 배출하기 위한 가스도관(9)가 연결되어 있다. 또한 주연소실(7)의 하부에는 용융처리에 의해 얻어진 슬러그를 배출하기 위한 슬러그 배출도관(10)이 연결되어 있다.
이상과 같이 구성된 제 1 도의 용융로에 있어서는, 수처리 외니 또는 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물 A는 예를 들면 콘베이어(conveyor)등에 의해 이동되어서, 호퍼(11)내에 투입된다. 호퍼(11) 내에 투입된 피처리 폐기물 A는, 순차적으로 저유실(3)내에 저유된다. 반면에 호퍼(12)에는, 후술된 바와 같이 다양한 조연물 또는 첨가제 B가 단독으로 또는 임의로 혼합되어 투입되고 순차 저유실(3) 내에 저유된다. 그러나 상술한 바와 같이 저유실(3)은 도너스상의 공간으로 구성되며, 더우기 저유실(3)을 구성하는 외관(1)은 롤러(1a)등에 의해 회전되기 때문에 저유실(3) 내에 저유된 피처리 페기물 A와 조연물 또는 첨가제 B는, 외관(1)의 회전에 의해 분산되고 저유실(3) 내에서 균일하게 혼합된 채로 강하한다. 이 용융로에 있어서는, 제 1 도에 약도적으로 나타낸 바와 같은 구조를 갖고 있기 때문에, 저유실(3) 내에서 강하된 혼합물 AB는 경사각을 이루면서 주연소실(5) 내에 공급된다. 이와 같이 경사각을 이루어서 주연소실(5) 내에 공급된 혼합물 AB의 용융처리를 행할 때에는 주연소실(5) 내의 돌출된 버너(6)에 의하여 우선 피처리 폐기물 A에 함유된 유기물이 연소된다.
이 연소에 의해 분해 가스가 발생하는 동시에, 분해 가스 및 폐기물 연소에 의해 발생하는 열량이 주연소실(5) 내에 발생한다. 이 유기물의 연소에 의해 발생된 열량은 방사전열(放射傳熱)에 의해, 피처리 폐기물 A에 잔류된 무기물에 대해서 부여되며, 이것에 의해 피처리 폐기물 A의 잔류 부분이 용융되어서, 순차적으로 이차 연소실(7)의 방향으로 낙하하게 된다. 또한, 유기물의 연소에 의해 발생된 분해가스도 연소실(7)내에 도입되어 그의 이차 연소실(7) 내부에서 연소용 공기에 의해 완전 연소 된다. 완전 연소에 의해 생기는 배기 가스는, 가스도관(9)를 통해서 배출된다. 필요한 경우, 배기 가스의 열량이 회수된후, 연돌(煙突)에 도입된다. 반면에 용융처리된 슬러그는 슬러그 배출도관(10)에서 취출된다. 이 용융로에 있어서는 피처리 폐기물 A와, 조연물 또는 첨가제 B가, 저유실(3) 내에서 회전하면서 혼합된다. 따라서 새로운 혼합장치를 설치할 필요도 없이, 효율 좋고 균일하게 피처리 폐기물 A와 조연물 또는 첨가제 B를 혼합할 수가 있다.
또한, 혼합비율에 있어서는 저유실(3) 내부에 부입된 피처리 폐기물 A 및 조연물 또는 첨가제 B의 투입량을 변화시키는 것만으로, 임의로 변화시킬 수 있다. 이상과 같이 설명된 제 1 도의 용융로를 이용하여, 다음에 상세하게 설명된 본 발명의 각 실시예가 실시된다.
본 발명의 제1의 실시예는 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물에 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 분탄 또는 코오크스 등의 조연물을 혼합해서 용융하는 단계를 구비한다. 본 실시예에 있어서 피처리 페기물로서는, 상수오니 또는 상수오니 또는 하수오니 등의 수처리 오니 또는 도시오물 소각재가 사용될 수 있다. 또한, 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 조연물로서 석탄, 분탄, 코오크스 또는 미분화된 하수오니 등이 사용될 수 있다. 그러나, 본 제1의 실시예에 있어서, 조연물은 이들에 제한되지 않는다. 즉, 분상, 입상, 또는 괴상 또는 이들의 혼합믈 형태로서 그 자체가 칼로리를 갖는 물질이면 어떠한 물질도 사용할 수 있다. 이러한 이유는, 본 제1의 실시예는 소위 휘염(輝炎) 효과를 이용하기 때문이다. "휘염효과"는, 조연물의 미립자가 상술한 바와 같은 주연소실(제 1 도를 참조)에 있어서 유기물의 연소가스중에 존재하는 경우에, 조연물의 미립자가 부유 연소되어, 이들에 의해서 유기물의 연소 열량이 피처리 폐기물의 잔류부분에 극히 효율좋게 방사전열에 의하여 전열된다는 효과이다. 따라서, 본 실시예에 있어서 사용될 수 있는 조연물질로서는 "휘염효과"를 나타낸는 것, 즉 그 자체가 칼로리를 갖는 물질이며, 미분 형상인 물질이면 어떠한 물질이라도 좋은 것이라고 이해될 것이다.
다음에, 본 제1의 실시예의 용융처리방법에 대하여 구체적인 실험예를 설명한다.
[실시예 1]
피처리 폐기물로서 도시오물 소각재를 이용하고, 조연물로서 분탄을 이용하며, 제1도에 도시된 용융로에 의해 용융처리하고 용융로의 운전상태를 조사한 제1표는 피처리 폐기물로서 도시오물 소각재의 조성과, 조연물로서의 분탄의 조성을 나타낸다. 제2표는, 제1표는 나타낸 도시오물 소각재에, 제1표에 나타낸 분탄을 첨가율 0, 첨가율 0.2 및 첨가율0.48의 비율로써 혼합한 경우의 용융로의 운전상태를 나타낸 다.
제2표로 부터 명백하게 알수 있듯이, 조연물로서의 분탄이 가해지지 않는 경우, 즉 첨가율 0의 경우에는 연료비가 0.187kg-오일/kg재인 것에 대하여, 첨가율이 0.2의 경우에는 0.154kg-오일/kg 재이며, 여기에 첨가율이 0.48의 경우에는 연료비는 0.030kg-오일/kg재이었다. 즉, 첨가율 0.48의 경우에 있어서는, 조연물로서의 분탄이 가해지지 않는 경우 비해서 연료비는 6분의 1이하로 억제된다. 이 결과로 부터 조연물로서의 분탄의 첨가율이 증대함에 따라 고가 연료의 소비량이 극히 작게됨을 이해할 수 있다. 따라서, 동량의 소각재를 처리하는데 필요한 용융처리 비용을 효과적으로 저감하는 것이 가능하다.
[실시예 2]
피처리 폐기물로서 하수오니를 사용하고, 조연물로서 분탄을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 제 1 도에 도시된 용융로를 사용해서 용융처리를 행한다. 제3표는 하수오니의 조성과, 사용된 분탄 조성을 나타낸다. 또한 제4표는, 분탄이 첨가되지 않는 조건, 즉 첨가율 0의 경우, 첨가율 0.05의 경우 및 첨가율 0.10의 경우의 용융로의 운전상태를 나타낸다.
제4표로 부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이 하수오니에 대해서 조연물로서 분탄이 가해지지 않은 경우 즉 첨가율 0의 경우에는 연료비가0.082kg-오일/kg, 무수 고체인 것에 대해서, 분탄의 첨가율이 0.05의 경우에는 연료비는0.069kg-오일/kg, 무소 고체이며, 첨가율 0.10의 경우에는 연료비는 0.036kg-오일/kg, 무소 고체이다. 따라서 하수오니의 용융처리의 비용을 크게 저감할 수 있다.
다음에 본 발명의 제1의 실시예를 변형하여 후술한 제2의 실시예에 유리하게 이용되는 용융처리방법을 설명한다. 여기서는 분상, 양상(양상) 또는 괴상 또응 이들의 혼합물의 형태의 조연물로서, 폐플라스틱, 나무조각, 고지(고지), 건류물 또는 폐 타이어 등이 사용된다. 이 변형에는 제2도의 공정을 참조하여 설명함에 의해 한층 더 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 제2도를 참조로하여, 피처리 폐기물로서 수집된 도시오물(A)로 부터 분리가능한 플라스틱 분이 폐 플라스틱(b)로서 제거된다. 폐 플라스틱(b)가 제거된 도시오물(a)는, 스토커형 로(21)에 공급되어서 소각 처리에 의해 소각재로 된다. 반면에, 폐 플라스틱(b)는 파쇄기(22)에서 일차 파쇄 처리된 다음 호퍼(23)에 공급된다. 다음에, 일차 파쇄된 처리물은 자력을 이용함에 의해, 그의 내부에 함유되어 있는 철분이 호퍼(24)에 제거 회수된다. 철분이 제거된 일차 파쇄 처리물은 플라스틱 파쇄기(25)에 공급되어서 이차 파쇄처리된다. 그후, 상기 이차 파쇄된 처리물은 공급 호퍼(26)에 회수되어 저유된다.
상술한 스토커형 로(21)에서 소각처리 되어 얻어진 소각재와, 상술한 공급 호퍼(26)으로 부터 일정량으로 공급된 폐 플라스틱(b)의 파쇄 처리물이 용융로(27)에 혼합 공급되어 용융처리 된다. 이 용융로(27)은 제 1 도에 도시된 용융로와 동일한 것이다.
또한 스토커형 로(21)로 부터의 소각 잔사와 공급 호퍼(26)으로 부터의 폐 플라스틱을 용융로(27)에 공급할 경우에는, 용융로(27)에 공급하기 전에 별도의 혼합처리 하여도 좋고, 공급에 따라 동시에 혼합하여도 좋으며 또는 각각 공급하고 용융로(27)의 내부에서 자동적으로 혼합되도록 하여도 좋다. 즉, 용융로(27) 내부에서 용융처리하는 시점에 있어서, 소각 잔사와 폐 플라스틱이 혼합되어도 좋다. 또한 폐 플라스틱의 파쇄처리는, 일차 파쇄만으로도 좋다. 즉, 이차 파쇄는 반드시 해야할 필요는 없다. 요컨데 폐 플라스틱기의 단체(單體)의 전부가 100mm 이하의 직경이면 좋다. 특히 바람직하게는 이차 파쇄처리를 행함에 의해서 폐 플라스틱의 단체 전부가 보다 확실하게 파쇄처리 된다. 또한, 수집된 도시오물로 부터 플라스틱 분을 제거하는 경우에는, 인위적으로 또는 공업적으로 간단하게 분리할 수 있는 정도의 플라스틱 분만을 제거하는 것만으로도 좋으며, 반드시 수집된 도시오물에 함유된 모든 플라스틱 분을 제거할 필요는없다. 다움에 그의 변혀예를 구체적인 실험예에 따라 설명한다.
[실시예 3]
제5표는 실시예 3에서 사용된 폐프라스틱 및 혼합재의 상상을 나타낸다. 제5표에 기재된 폐 플라스틱 및 혼합재를 사용해서 용융처리한 결과는 제6표에 나타냈다. 제6표로 부터 명백하게 알 수 있듯이, 실험예에서는 보조 연료로서의 오일의 사용량은 소각재 1톤당으로 환산하면 251/0.426=58.71이다. 이것에 재해서 동일한 소각재를 1톤 처리하는 경우, 종래의 용융처리방법 즉 보조연료로서 오일만을 사용하는 경우에는, 130내지1501의 오일이 필요하게 된다. 따라서, 제5표에 기재한 폐 플라스틱을 혼합 사용하는 것에 의해 연료비를 약 2분의 1 내지 3분의 1로 저감하는 것이 가능하다. 또한 함수율이 40%인 소각재에 있어서도 상술한 실시예 3과 동일한 조건에서 실험한 결과, 1톤 당 처리에 필요한 오일의 양은 60.51임을 알았다. 이것으로부터 함수율의 대소에 관계없이, 폐 플라스틱을 혼합함에 의해 보조연료로서 오일의 사용량을 극히 작게 할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 다른 실험에 따라서 소각재에 대한 폐 프라스틱의 혼합율을 35%로 하면. 보조연료로서의 오일의 사용량이 0이 되고, 혼합재의 보유열량만으로 용융처리가 가능함을 알 수 있다.
이상의 실험예로 부터 명백하게 알 수 있는 바와같이, 도시오물의 소각재 등에 폐 플라스틱을 혼합함으로써, 보조연료로서 오일의 사용량을 효과적으로 저감할 수 있음을 이해할 수 있다. 또한 그의 변형 예로서는, 종래 처리 불가능하여, 이로 인해 해안 등에 대립해서 처리되는 폐 플라스틱을 도시오물 소각재의 용융처리에 사용함으로써 폐 플라스틱을 유효하게 재사용할 수 있다. 즉, 도시오물 등과 같은 소각재의 용융처리의 처리 비용을 저히시킬 뿐 아니라, 처리 불가능한 폐 플라스틱의 처리를 한꺼번에 달성 할 수 있다. 따라서, 폐기물의 대사용의 효율을 한층 높일 수 있고, 사회 경제에 매우 큰 공헌을 할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
다음에, 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 전에 제2의 실시예에서 채택되는 원리를 설명한다.
본 명세서의 서두에 기술한 바와 같이, 종래, 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 퍼처리 폐기물을 용융처리함에 있어서, 융점 강하제를 혼합해서 용융처리 하는 것이 실시되었다. 융점 강하제를 사용함에 의해, 퍼처리 폐기물의 융점을 감소시키고, 용융처리에 필요한 보조연료를 저감시킴과 동시에, 용융로내 온도를 하강 시켜서 용융로의 내구성을 향상시키기 때문이다. 그러나, 시판되는 융점 강하제는 극히 효과가 있기 때문에, 용융처리의 비용을 상승시키는 문제점이 존재하고 있다. 이와같은 상황하에서 본원 발명자들은 다음에 상세하게 설명한 바와 같이 여러가지 실험을 행한 결과. 하기의 조성을 갖도록 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물의 조성을 조정함에 의해 피처리 폐기물의 융점을 효과적으로 감소시킴을 밝혀냈다: SiO2 40% 내지 60%, Al2O35 내지 25%, 물질55 내지 15%; 여기서 물질은 FeO, CaO, K2O 및 Na2O 를 함유한 그룹중에서 선택된 물질로 이루어진 것이다. 즉, 수처리 오니 및 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물에 적당한 물질을 혼합함으로써 상술한 조성으로 조정하고, 피처리 폐기물을 융점 저하시킬 수있다. 이의 피처리 폐기물의 융점으로 강하시킬 수 있는 조성의 범위는, 제 3 도에 나타낸 조성도에 있어서, 사선(斜線)으로 표시된 영역으로서 나타냈다. 제 3 도의 이 영역이외의 조성을 갖는 퍼처리 폐기물은 1300℃에서는 용융처리 불가능해진다.
이상과 같이, 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 용융처리를 할 경우, 상술한 조성으로 되도록 성분을 조정하는 것에 의해, 융점 강하를 꾀하는 것이 가능하다. 이와같이 성분 조정을 꾀하기 위해 가해진 물질을 본 명세거에 있어서는“첨가제
”로 명명한다.
이하, 상술한 원리를 제공하기 위한 하기의 실험예를 설명한다.
[실험예 1]
상수오니를 탈수처리함으로써 수득된 탈수 케이크를 용융하는 경우에 있어서, 탈수케이크와 하수오니의 소각재가 용융로에 혼합 공급돠어서 용융처리된다. 또한 한수오니의 소각재로서는, 하수를 활성 오니에 의해 생물 처리한 후에 탈수처리하고, 이에 의해 수득된 탈수 케이크를 유동층로 등의 소각장치에서 소각처리하고, 그후 사이클론 등에 의해 분리해서 회수된 재분이 사용된다. 또한, 탈수 케이크와 소각재를 혼합하는경우, 용융로에 공급하기 전에 각각 혼합처리 하여도 좋고, 용융로에 공급할 경우에 혼합하여도 좋으며, 또는 각각 따로 공급하여, 용융로의 로상(爐狀)의 회전에 의해 용융로 내에서 혼합해도 좋음을 지적해 둔다.
제7표는, 피처리 폐기물로서 A의 정수장으로 부터의 상수오니의 탈수 케이크에 대해서, B 하수처리장으로 부터의 하수오니의 탈수 케이크 소각재, 또는 C 하수처리장으로 부터의 하수오니이 탈수 케이크 소각재를 각각 개별적으로 혼합하여 머플로(muffle furnace)에 공급하여 10분간 유지시키는 경우의 용융처리 상태를 나타낸다. 단, 이 설험에 있어서, 소각재로소 각각의 탈수 케이크를 가열로에서 800℃에서 4시간 유지시켜서 회분으로 하고, 이것을 유발(乳鉢)에서 24메쉬 이하로 분쇄처리하여 시료로 한다. 또한, 제7표에 있어서 용융상태의 판정시호응 제8표에 기재된 시준에 의한 것이다. 그러나, 상술한 제7표의 각 시료의 재분당의 조성은 제9표에 나타냈다.
제7표 내지 제9표의 결과로 부터 명백하게 알 수 있듯이, A상수오니 만으로는 1400℃까지 온도를 상승시켜도 용류에 도달하지 않으나, B 하수처리장으로 부터의 하수오니의 탈수 케이크 소각재 또는 C 하수처리장으로 부터의 하수오니 탈수 케이크 소각재 30% 이상 혼합함으로써 1300℃에서, 또한 50% 이상 혼합하는 것에 의해 1250℃에서 각각 용류에 도달한다. 소각재르 혼합하는 것에 의해, 피처리 폐기물로서의 상수오니의 성분이 제 3 도에 나타낸 조성 범위로 조정되기 때문에 이와같이 대폭적인 융점 강하가 달성된다.
[실험예 2]
실험예 2에있어서는, 피처리 폐기물로서 상수오니를 탈수처리해서 수득된 탈수 케이크가 사용되며, 첨가제로서 산화철을 주성분으로 하는 물질이 사용된다. 이 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질은 제품의 쇼트피이닝 또는 조선 또는 파이프 관계의 녹제거 등에 의해 얻을 수 있는 폐기물질로서 수득된 것이다. 즉, 피처리 폐기물로서 상수오니의 탈수 케이크는 이들의 폐기물질을 혼합하는 것에 의해 용융로에서 용융처리한다. 또한, 탈수 케이크와 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 뮬질을 혼합하는 경우에는, 용융로에 공급하기 전에 별도 혼합처리하거나 공급에 수반해서 혼합하거나 또는 각각 용융로에 공급하여 용융로 상의 회전에 의해 용융로 내에서 혼합해도 좋음을 지적해 둔다. 용융처리는 상술한 실험예 1과 마찬가지로 머플로에서 10분간 유지시킴으로써 수행한다. 또한, 비교예로서 종래 부터 사용된 융점 강하제[「플럭스 Mz」의 상품명의 제품으로서 판매되고 있다.]를 사용한 결과가 제10표에 기재되어 있다. 이「플럭스 Mz」는 소다재(Na2CO3)를 주성분으로 하여 약 40 내지 50%를 함유하고, 그외에, 붕소(B), CaO등을 함유한다. 또한, 제10표에 있어서 기술한 용융처리상태의 판정기호는 제8표에 기재된 판정기호와 동일하다.
제10표로 부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 본 실험예2에 있어서는, 상수오니만으로는, 1300℃에서 용융상태에도 도달하지 않으나, 산화제이철을 10% 이상, 또는 사산화삼철을 8% 이상, 각각 혼합하는 것에 의해서 1300℃에까지 용류에 도달한다. 따라서, 어떠한 융점 강하제라도 첨가하지 않는 경우에 비하여, 산화철 또는 사산화삼철을 혼합함으로써, 대폭적인 융점 강하를 달성할 수 있다. 또한, 제10표로 부터 명백한 바와 같이, 시판되는 고가의 융점 강하제인「플럭스 Mz」및 산화제이철 또는 사산화삼철이 완전히 동등한 효과를 발휘하고 있음이 이해될 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이, 상기 산화제이철 및 사산화삼철은 제품의 쇼트피이닝 또는 조선 또는 파이프 관계의 녹제거 등에 의해 폐기물질로서 입수할 수 있는 것이다. 따라서 극히 저렴하게 입수할 수 있는 폐기물질을 이용함으로써 시판되고 고가의 융점 강하제와 완전히 동등한 효과를 달성할 수가 있다. 또한 본 실시예 2에 있어서는 산화제이철 및 사산화삼철을 이용함으로써 피처리 폐기물로서의 상수오니의 탈수 케이크이 융점을 강하할 수가 있었으나, 이것은 산화제이철 및 사산화삼철을 혼합함으로써 상술한 제 3 도의 조성으로 조정되었기 때문임을 주의하지 않으면 안된다. 즉, 본 실험예 2에서 사용된 상수오니의 탈수 케이크는 물질 성분이 제 3 도의 사선으로 표시된 영역보다도 작기 때문에 산화제이철 또는 사산화삼철을 혼합함으로써, 제 3 도의 사선으로 표시된 영역으로 성분 조정된 것이다. 따라서, 본 실험에 2와 같이 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질을 첨가제로서 사용하는 것은 피처리 폐기 물질의 물질 성분이 농도가 제 3 도에 도시된 영역보다도 더 작을 때에만 효과가 있다고 생각된다.
[실험예 3]
실험예 3에서는 피처리 폐기물로서 상수오니를 탈수처리하여 수득된 탈수 케이크가 사용되고, 첨가제로서 탈수 케이크와 하수오니와의 소각재 및 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질의 쌍방이 혼합되어 사용되고 있다. 또한 하수오니의 소각재는 상술한 실험예 1과 동일한 방법으로 수득된다. 또한, 용융철방법에 있어서도 실험예 1 및 실험예 2에서 기술한 방법과 동일하다. 상이한 것은 첨가제로서 하수오니 탈수케이크의 소각재와, 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질의 쌍방이 혼합된 것이다. 제11표는, A정수장으로 부터 상수오니의 탈수 케이크에 대하여, B 하수처리장에서의 하수오니의 탈수 케크 소각재를, 1 대 1이 비율로 혼합하고, 이 혼합물에 대하여 산화제2철(Fe2O3), 사산화삼철(FE3O4) 및 시판용 융점 강하제를 각각 따로 혼합하여 머플로에 공급하여 10분간 유지시킨 결과를 나타낸다. 또한, 제12표는 A 정수장으로 부터의 상수오니의 탈수 케이크의 성분과, B 하수처리장으로 부터의 하수오니의 탈수케이크의 회분당 성분을 나타낸다. 또한, 제11표의 용융상태의 판정기호는 제8표에 기재된 기호와 동일하다.
제11표 및, 제12표에서 명백한 바와 같이, A 정수장의 상수오니와 B 하수처리장의 하수오니를 1 대 1의 비율로 혼합하고, 추가로 산화제2철(Fe2O3) 및 사산화삼철(Fe3O4)을 1300℃에서 5% 이상 첨가하므로써, 피처리 폐기물은 제 3 도에 사선으로 표시된 영역의 조성을 갖게 되므로 극히 용이하게 용융상태에 도달됨을 이해할 수 있다. 마찬가지로 제11표에 나타낸 비교예에서 명백한 바와 같이 시판용 융점 강하제와 거의 같은 효과를 나타낼 수 있음도 이해할 수 있을 것이다.
이상과 같이, 예를 들면 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물에, 처리된 피처리 폐기물과 이질의 폐기물 또는 산화철 등을 혼합하여, 상술한 바와 같은 특성의 조성으로 성분을 조성하므로써, 피처리 폐기물의 용융처리에 필요한 오일의 양을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 융점을 강하시키는 것은, 용융로내의 조로온도(操爐溫度)를 저하시킴을 의미하며, 따라서 용융로의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시예는 상술한 원리에 근거하여, 피처리 폐기물의, 상술한 제1의 실시예 및 그 변형으로 사용된 조연물과 함께 상술한 바와 같이 성분 조정을 실시하는 단계를 추가로 포함한 용융 처리방법이다. 즉, 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물에, 분상, 양상 또는 파쇄된 형태의 조연물과, 상술한 첨가제를 혼합하므로써 제 3 도의 사선으로 표시된 영역의 조성으로 성분을 조정하여 용융처리하는 방법이다. 조연물로서는 제1의 실시예 및 그 변형에에서 기술한 바와같이, 분탄, 코오크스, 또는 폐 플라스틱 또는 폐 타이어 등을 사용할 수 있다. 또한, 첨가제로서는 상술한 실험예 1내지 3에서 분명한 바와 같이, 처리된 피처리 폐기물과는 이질의 폐기물 소각재, 산화철을 주성분으로 하는 물질 등의 여러가지 물질을 사용할 수 있다. 또한, 산화철, 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질은 제품의 쇼트ㅌ피이닝 또는 조선 또는 파이프 관계의 녹제거 등에 의해 입수한 폐기물질이어도 좋다. 추가로, 이같은 첨가제의 혼합은, 조연물의 혼합과 동시에 실시하여도 좋고, 또는 조연물의 혼합후에 실시하여도 좋다.
본 제2의 실시예는, 수처리 오니 또는 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물에, 분상,입상 또는 괴상 또는 이들 혼합물 형태의 조연물이 혼합되어 있기 때문에, 용융로 내에서의 유기물 연소에 따른 연소열의 전열이 효과적으로 높아지며, 따라서, 용융처리에 필요한 오일의 양을 비약적으로 저하시킬 수 있음과 동시에, 피처리 폐기물 자체가 제 3 도에 사선으로 표시된 영역으로 성분 조성되도록 첨가제가 혼합되어 있으므로 융점이 강하하고 슬러그의 유동성이 증대하며, 따라서 용융처리에 필요한 오일의 양을 더 한층 감소시킬 수 잇다. 즉, 제1의 실시예 및 그 변형예에 비하여, 제2의 실시예에서는 보조연료로서 필요한 오일의 양을 한층 감소시킬 수 있다. 또한, 피처리 폐기물의 융점이 성분 조정에 따라 강하하면, 용융처리 온도가 감소하기 때문에 용융로의 조로온도를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 제2의 실시예는 피처리 폐기물에 조연제를 가하는 상술한 제1의 실시예 및 그 변형에와, 상술한 각 실험예로 확증한 성분조성을 위해 첨가제를 첨가하는 2개의 기술사상이 결함된 것이다. 이같은 2개의 기술사상이 결합된 제2의 실시예가 각각의 기술에 근거하는 효과의 총합 효과를 나타내게 됨을 당입자라면 극히 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
[표 1]
도시 오물 소각재의 분탄혼합에 의한 용융처리의 경우
[표 2]
주)첨가율-도시오물 소각재에 대한 분탄의 첨가중량을 나타냄.
[표 3]
하수오니의 분탄 혼합에 의한 용융처리의 경우
수분 22%
재분 22.5%
저위발열량 3760kcal/kg-ds
о분탄 수분
실시예 1과 동일
[표 4]
주)첨가율 하수오니에 대한 분탄의 첨가중량을 나타냄.
[표 5]
폐 플라스틱 및 혼합재성상
[표 6]
운전결과
[표 7]
주)혼합비율은 재분의 중량 %로써 나타냄
[표 8]
[표 9]
[표 10]
주) 첨가비율은 모 상수오니 재분 100에 대한 중량%를 나타냄.
[표 11]
주) 첨가율은 A상수 오니재분과 B하수오니 재분의 총합 100에 대한 중량%를 나타냄.
[표 12]
Claims (12)
- 수처리 오니와 도시오물 소각재 등의 피처리 폐기물을 용융처리하는 방법에 있어서, 상기 피처리 폐기물에 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 그 자체가 칼로리를 갖는 조연물을 혼합하여 용융하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합물 형태의 상기 조연물로서 석탄, 분탄 또는 코오크스가 사용되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, SiO2가 40 내지 60%, Al2O3가 5 내지 25%, FeO, CaO, K3O 및 Na2O를 함유하는 그룹중에서 선택된 물질로 이루어진 물질이 15 내지 55%인 조성비를 갖도록, 상기 피처리 폐기물에 첨가제가 혼합되는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 피처리 폐기물은 수처리 오니이며, 상기 첨가제로서 폐기물 소각재가 사용되는 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 첨가제로서, 폐기물 소각재 외에도 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질이 추가로 혼합되는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 첨가제로서, 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질이 사용되는 방법.
- 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 산화철 또는 산화철을 주성분으로 하는 물질로서 폐기물이 사용되는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 피처리 폐기물이 상수오니 이고 상기 첨가제가 하수오니인 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 피처리 폐기물이 하수오니이고 상기 첨가제가 상수오니인 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 피처리 폐기물 및 상기 첨가제는 서로에 대해 상이한 조성을 가진 두개의 하수오니를 포함하는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 분상, 입상 또는 괴상 또는 이들의 혼합을 형태의 상기 조연물로서, 폐 플라스틱 또는 폐 타이어가 사용되는 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 피처리 폐기물은 도시오물로 부터 분리가능한 플라스틱을 제거하여 소각한 후 얻어진 소각 잔사이며, 상기 폐 플라스틱 으로서는 상기 도시오물로 부터 제거된 플라스틱이 사용되는 방법.
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