KR970008689B1 - 제강전로 슬래그에 의한 하수 소화슬러지의 고화처리방법 - Google Patents

제강전로 슬래그에 의한 하수 소화슬러지의 고화처리방법 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

제강전로 슬래그에 의한 하수 소화슬러지의 고화처리방법
본 발명은 하수슬러지의 고화처리 방법에 관한 것으로 특히, 제강전로 슬래그에 의해 하수처리의 부산물로 발생하는 소화슬러지 케익을 고화처리하는 방법이다.
하수처리는 수처리 공정과 슬러리처리 공정으로 구성되며, 하수처리공장에서의 슬러지처리는 농축, 소화, 탈수공정을 거쳐 슬러지케익(pH가 약 7 내지 9, 함수율이 약 70 내지 80% 정도, VS/TS는 약 30 내지 40%) 상태로 처분하는 것이 일반적이다. 하수처리의 필수적인 최종산물로 다량 발생하는 하수슬러지는 우리나라의 경우 대부분 매립 처분되고 있다(1994년 기준 약 1,600톤/일).
그러나, 특히 우천시 슬러지케익이 다시 물을 흡수하게 됨으로 인해서 압축강도가 거의 상실되어 매립작업 자체가 불가능한 실정에 있으며, 또한, 매립후에도 중금속 등의 유출로 인한 이차오염을 유발하기 쉽다. 그래서 하수슬러지는 트랜치 매립과 같은 별도의 매립방법을 채택하는 경우도 있지만, 이 방법은 부지를 확보하는데 한계성이 있고, 소용비용이 과다하게 드는 문제점이 있다. 한편, 매립중에도 다량의 복토재가 필요하며 이를 안정적으로 확보하는 것이 긴요하다.
상기의 문제를 고려할 때 하수슬러지를 고화처리한 후 단독매립을 하거나 또는 위생매립지에서 중간 복토재로 활용하는 방안이 있다.
종래의 하수슬러지 고화처리법으로는 소각회와 고화제를 혼합하여 수일간 양생고화시키는 방법이 주로 일본에서 실용화되어 있고, 또 다른 방법으로는 하수슬러지에 생석회를 주성분으로 하는 고화제를 이용하여 고화처리하는 방법, 시멘트를 이용하여 고화처리하는 방법, 시멘트 로분진을 이용한 하수슬러지고화방법 등이 있으나, 이들 종래의 방법들은 고화제의 높은 비용으로 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 저렴한 비용으로 하수 소화슬러지를 고화처리할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용하는 고화제로 산업폐기물인 제강슬래그를 이용함으로써 폐기물 처리를 중복하지 않고, 위생매립시의 중간복토재로 하수슬러지를 활용하게 되어 환경오염 방지에 기여하는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 하수슬러지 100중량부에 대해, 고화제로 제강전로 슬래그 분말 약 10 내지 40중량부 및 보조고화제 약 5 내지 10중량부를 첨가하여 혼합하는 제1단계, 상기에서 얻어진 혼합물을 성형틀에서 일정한 성형압축비로 압축성형 후, 상온에서 1일 내지 28일간 기밀양생하는 제2단계로 이루어지는 하수슬러지의 고화처리방법이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1단계
본 발명은 일반 하수처리된 최종 소화슬러지케익 100중량부에 대해, 제강전로 슬래그 분말 약 10내지 40중량부를 첨가하고, 보조고화제 약 0 내지 10중량부를 첨가하여 혼합한다.
상기에서 소화슬러지는 일반적으로 하수를 하수처리장에서 표준활성슬러지법 등에 의해 수처리하고, 중력농축하고, 혐기성소화하고, 이어서 벨트프레스(belt press)에 의하여 탈수하는 것으로 유기물 함량이 약 30 내지 40중량부를 포함한다.
또한, 제철소등에서 산업폐기물로 발생하는 막대한 양의 각종 슬래그는 고로슬래그와 제강슬래그로 나눌 수 있고 이중 고로슬래그는 시멘트 제조용 혼합재료, 규산질 비료, 건축용 자재, 도로용 골재 등의 매립재로 주로 재사용되고 있으나, 제강슬래그의 경우는 약 60%를 매립하고 있는 실정이다. 상기의 본 발명에서 사용하는 제강전로 슬래그는 제강슬래그의 거의 대부분을 차지하고 있고, 이러한 제강전로 슬래그를 본 발명에서 사용하게 된다.
상기의 제강전로 슬래그는 파쇄기로 파쇄하여 #200체로 체거름한 분말을 첨가한다.
이러한 제강전로 슬래그의 성분조성은 다음 표 1과 같다.
[표 1]
상기의 본 발명에 따른 보조고화제로 생석회 또는 시멘트를 사용할 수 있다.
상기에서 생석회는 파쇄후 #200체로 체거름한 분말크기를 사용하고, 시멘트의 경우는 통상의 제품화된 분말상태로 사용할 수 있다.
제2단계
상기 제1단계에서 얻어진 혼합물을 성형틀에서 압축성형 후, 탈형하여 상온에서 약 1일 내지 28일간 기밀양생 고화한다.
상기의 본 발명에 의한 성형압축은 성형틀을 3층다짐(각층 15cm 높이에서 15회씩 낙하)으로 성형압축한다.
이렇게 성형압축된 것을 탈형하고, 이어서 상온에서 항온조건으로 약 1일 내지 28일간 양생 고화하여 고형체를 얻는 것으로 이루어진다.
상기의 양생고화한 고형체의 일축압축 강도는 매립지에서 최종 양생고화 고형체를 매립할 경우, 정지용 및 다짐용 장비로서 무한궤도식 불도우저가 이용되고 있으므로, 최종 고형체를 원활히 매립하기 위해서는 고형체의 최소일축압축강도가 0.4kg/cm2이상이 되도록 설정하였다.
상기의 본 발명에 의해 양생고화한 고형체는 단족매립하거나 또는 위생매립지에서 중간복토재료의 활용을 만족시킬 수 있고, 산업폐기물인 제강전로 슬래그를 활용할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하나 실시예에 의해 본 발명을 한정하지는 않는다.
[실시예 1]
하수소화슬러지를 탈수한 최종 슬러지케익 100중량부, 제강전로 슬래그를 파쇄하여 공시체(#200)로 체거름한 분말 10중량부, 생석회 10중량부를 혼합한 성형틀(ø5cm×10cm)에서 인가하고, 3층다짐(각층 15cm높이에서 15회씩 낙하)으로 압축성형후, 탈형하여 상온(20℃)에서 5일 내지 28일간 기밀양생 고화하였다.
상기의 실시예 1에 의해 5일, 7일, 14일, 28일간 양생고화된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 2에 나타냈다.
[표 2]
[실시예 2]
상기 제강전로 슬래그 분말 20중량부, 생석회 5중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 2에 의해 28일간 고화양생된 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 3에 나타냈다.
[표 3]
[실시예 3]
상기 제강전로 슬래그 분말 20중량부, 생석회 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 3에 의해 3일, 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 4에 나타냈다.
[표 4]
[실시예 4]
상기 제강전로 슬래그 분말 30중량부, 생석회 5중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 4에 의해 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 5에 나타냈다.
[표 5]
[실시예 5]
상기 제강전로 슬래그 분말 30중량부, 생석회 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 5에 의해 3일, 7일, 14일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 6에 나타냈다.
[표 6]
[실시예 6]
상기 제강전로 슬래그 분말 40중량부, 생석회 5중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 6에 의해 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 7에 나타냈다.
[표 7]
[실시예 7]
상기 제강전로 슬래그 분말 40중량부, 생석회 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 7에 의해 1일, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 8에 나타냈다.
[표 8]
[실시예 8]
상기 제강전로 슬래그 분말 10중량부, 시멘트 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 8에 의해 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 9에 나타냈다.
[표 9]
[실시예 9]
상기 제강전로 슬래그 분말 20중량부, 시멘트 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 9에 의해 7, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 10에 나타냈다.
[표 10]
[실시예 10]
상기 제강전로 슬래그 분말 30중량부, 시멘트 5중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 10에 의해 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 11에 나타냈다.
[표 11]
[실시예 11]
상기 제강전로 슬래그 분말 30중량부, 시멘트 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 11에 의해 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 12에 나타냈다.
[표 12]
[실시예 12]
상기 제강전로 슬래그 분말 40중량부, 시멘트 5중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 12에 의해 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 13에 나타냈다.
[표 13]
[실시예 13]
상기 제강전로 슬래그 분말 40중량부, 시멘트 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 실시예 13에 의해 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 14에 나타냈다.
[표 14]
[비교예 1]
상기 제강전로 슬래그 분말을 첨가하지 않고, 생석회 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 비교예 1에 의해 1일, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 15에 나타냈다.
[표 15]
[비교예 2]
상기 제강전로 슬래그 분말을 첨가하지 않고, 생석회 10중량부를 첨가혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
상기의 비교예 2에 의해 1일, 3일, 5일, 7일, 14일, 28일간 고화양생된 각 고형체 시료의 일축압축강도 및 pH를 측정하여 다음 표 16에 나타냈다.
[표 16]
침수후의 일축압축강도 변화 시험
본 발명에 의해 최종 양생고화후 얻어진 고형체의 침수후 강도 변화를 측정하기 위하여 양생 고형체를 1일간 침수시킨 후 일축압축강도를 측정하여 표 17에 나타냈다.
[표 17]
표 17에 나타난 바와 같이 본 발명에 의해 양생고화된 고형체의 경우 1일간 침수후에도 강도의 변화가 적은 것은 고형체의 내부가 압밀상태로 다져져 침수시 내부로 간극수가 침투하지 못하는 것으로 나타났다.
고형체로부터의 중금속 용출 시험
양생고화된 고형체는 물리화학적인 상황 변화시 중금속 및 유해물질을 용출시킬 가능성이 있으므로 하수슬러지에 함유량이 많고, 유해성이 있는 Cd, Cr6+, Pb, Cu의 중금속 원소에 대해서 폐기물공정시험법에 준해서 용출된 시료를 여과후 질산-황산으로 전처리하여 원자흡광도를 측정한 결과를 다음 표 18에 나타냈다.
[표 18]
상기 표 18에서 나타난 결과는 특정폐기물의 판정기준이 Cd 또는 그 화합물이 0.5mg/L이상, Cr6+또는 그 화합물이 1.5mg/L이상, Pb 또는 그 화합물이 3.0mg/L이상, Cu 또는 그 화합물이 3.0mg/L이상인 것을 고려한다면 본 발명에 의해 얻어진 양생고화 고형체는 중금속 용출에 의한 2차 오염은 발생하지 않는 것으로 나타났다.

Claims (3)

  1. 하수소화슬러지 100중량부에 대해, 고화제로 제강전로 슬래그 분말 10 내지 40중량부, 보조고화제 약 5 내지 10중량부를 첨가하여 혼합하는 제1단계, 상기에서 얻어진 혼합물을 성형틀에서 일정한 성형압축비로 압축성형후, 상온에서 1일 내지 28일간 기밀양생하는 제2단계로 이루어지는 하수슬러지의 고화처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 보조고화제는 생석회인 것을 특징으로 하는 하수슬러지의 고화처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 보조고화제는 시멘트인 것을 특징으로 하는 하수슬러지의 고화처리방법.
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