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실용기술 상세정보 게시판
제목 제철부산물을 이용한 하수슬러지의 건조·고형화 기술
대등제목 Drying and solidification method of the sewage sludge using the by-product from steel plant
국적 한국
회사명 (주)포스코건설(http://www.poscoenc.com)
대표자 박득표
주소 경상북도 포항시 남구 괴동동 568-1 포항 우체국 사서함 30호
대표전화 054-280-3114
담당부서 토목환경사업본부
담당자 강석주
전화번호 032-263-8513
팩스 054-280-3651
이메일 webmaster@poscoenc.com
요약
  • 기술의 개요 및 원리
  • 현재 하수슬러지처리 방법중 슬러지 고형화 처리법의 경우 생석회와 시멘트가 주성분인 고화제를 사용하여 슬러지를 고화후 매립장의 복토재로 사용하는 바, 기존의 슬러지 처리 방법중에서 가장 저렴한 비용(처리수수료 약 29,400원/톤)으로 처리가 되고 있다.
    • 현재 하수슬러지처리 방법중 슬러지 고형화 처리법의 경우 생석회와 시멘트가 주성분인 고화제를 사용하여 슬러지를 고화후 매립장의 복토재로 사용하는 바, 기존의 슬러지 처리 방법중에서 가장 저렴한 비용(처리수수료 약 29,400원/톤)으로 처리가 되고 있다.
  • 처리과정에서 강알카리성 고화제의 사용에 따른 pH상승으로 악취발생 및 일부 중금속성분 용출농도 증가 우려와 생산된 고화물의 복토재 이외의 처분대안 곤란 등이 지적되어 왔다. 또한 기존의 건조방식의 경우에는 처리후의 감량효과는 우수하나 과다한 열량소요로 인하여 운영비가 고가이고, 처리후의 건조물 처분방안이 제한된다는 단점을 가지고 있다.
    • 처리과정에서 강알카리성 고화제의 사용에 따른 pH상승으로 악취발생 및 일부 중금속성분 용출농도 증가 우려와 생산된 고화물의 복토재 이외의 처분대안 곤란 등이 지적되어 왔다. 또한 기존의 건조방식의 경우에는 처리후의 감량효과는 우수하나 과다한 열량소요로 인하여 운영비가 고가이고, 처리후의 건조물 처분방안이 제한된다는 단점을 가지고 있다.
  • 본 기술은 하수슬러지와 고화제를 당사의 슬러지 혼합방법으로 혼합하여 슬러지를 입자화한 후, 슬러지 건조·성형장치에서 최소한의 열을 공급하여 고화물에서 발생하는 악취 제거와 급속 안정화 및 pellet화 하고, pellet 화된 고화물을 수직양생 사이로에서 열원설비의 폐열을 이용한 강제 공기순환에 의하여 고화물을 양생, 안정화(추가적인 함수율 저감 및 악취제거, 압축강도 중가, 중금속 용출 억제) 하므로써 고화물의 악취발생 및 중금속용출 문제를 해결하면서, 이때 필요한 열량은 같은 조건에서의 단순건조 방식에 비하여 적은 열량으로 처리가 가능토록 하였다. 생산된 고화물의 활용방안도 기존의 복토재 이외의 시멘트자원화, 토지개량제 등으로 재활용이 가능하게 하였다.
    • 본 기술은 하수슬러지와 고화제를 당사의 슬러지 혼합방법으로 혼합하여 슬러지를 입자화한 후, 슬러지 건조·성형장치에서 최소한의 열을 공급하여 고화물에서 발생하는 악취 제거와 급속 안정화 및 pellet화 하고, pellet 화된 고화물을 수직양생 사이로에서 열원설비의 폐열을 이용한 강제 공기순환에 의하여 고화물을 양생, 안정화(추가적인 함수율 저감 및 악취제거, 압축강도 중가, 중금속 용출 억제) 하므로써 고화물의 악취발생 및 중금속용출 문제를 해결하면서, 이때 필요한 열량은 같은 조건에서의 단순건조 방식에 비하여 적은 열량으로 처리가 가능토록 하였다. 생산된 고화물의 활용방안도 기존의 복토재 이외의 시멘트자원화, 토지개량제 등으로 재활용이 가능하게 하였다.
효과

고화제 대체

  • 본 기술에서는 기존의 생석회와 시멘트를 주성분으로 하는 고화제를 제철부산물인 스텐레스 슬래그를 주성분으로 대체하였다. 스텐레스 슬래그는 잠재수경성을 가지고 있어 알카리 자극제의 첨가로 OH-ion이 존재하는 상태에서 경화되어 슬러지가 고화처리 되며, 이때에 최소한의 열을 공급하여 함수율 약 40%의 고화물 pellet을 생산하고 이를 후단의 silo에 투입하여 강제 공기순환 양생공정을 통하여 고화물을 양생,안정화 시킨다. 본 공정에서는 고화제 사용량도 기존 사용량(약45%)의 절반정도인 약 20% 이하로 투입하여 처리할 수 있도록 하였다.

악취저감

  • 악취발생 저감을 위하여 기존의 생석회, 시멘트를 주성분으로 하는 강 알카리성 고화제를 제철부산물인 슬래그를 주 성분으로 한 약알카리성 고화제를 사용하므로써 pH 증가를 최소화 하였으며, 고화에 필요한 최소한의 pH증가와 이로 인해 발생되는 NH3는 상기에서 검토된 적정조건 (pH, 온도, CO2 접촉, 교반강도 등)을 고려한 Kiln-Type의 고화물 건조·성형장치(그림6. 슬러지 고화물 건조·성형장치)를 이용하여 처리한 결과 처리전 700 ~ 800ppm에서 처리후 30ppm 이하로 저감이 가능 하였다.
  • 본 Kiln-Type의 고화물 안정화 장치에서 처리된 고화물은 함수율 약 40%, φ 2~8㎜의 pellet 형태로 생산되어, 필요시 이를 SILO에 저장하여 강제 공기순환방식으로 양생시킬 경우, 기존 고화처리 방법에서의 자연양생시 고화물의 외부 야적시 발생하는 환경상의 제반 문제점의 해결 및 고화물의 재활용용도에 맞는 추가적인 함수율의 저감과 강도조건을 갖출 수 있는 효과가 있다.

중금속 용출농도 저감

  • 기존의 시멘트와 생석회를 주성분으로 한 고화제로 고화후 야적하여 자연양생 (3일간)하는 방법과 제철부산물인 슬래그로 고화후 본 고화물 건조·성형장치에서 처리하여 pellet 화된 고화물을 수직양생 사이로에서 양생한 고화물의 중금속 용출특성을 비교한 결과, 본 후자 방식으로 처리한 고화물에서 중금속 용출이 억제되는 것으로 확인되었다.
  • 이는 전자의 경우 3일 양생후 pH 12.4 이었으나 후자의 경우 pH 10.3 정도로 약 알카리성의 제철부산물인 슬래그를 이용하므로서 pH상승을 최소화 하였으며, silo 내의 강제 공기순환 양생과정에서 고화물 건조·성형장치의 열원 공급 장치의 배가스중 CO2 를 일부 순환시켜 silo 내 고화물과 접촉 시키므로서 고화물의 pH를 더욱 낮추어 중금속의 용출을 억제하는 것으로 판단된다.
  • 중금속 용출 억제효과

에너지 사용량 절감

  • 단순 건조 방식은 슬러지 1kg(함수율 80%)을 30%로 건조할 경우 0.71kg의 수분증발을 위하여 약 880㎉ (효율 0.5 적용)의 열량이 필요하나, 본 방식의 경우 고화물 건조·성형장치에서 함수율 40%까지 건조에 약 660㎉ (효율 0.5 적용)와 silo에서의 폐열을 이용한 강제 공기순환 양생시의 소요동력을 열량으로 환산시 약20㎉를 합한 약 680㎉의 열량이 소요되어 단순 건조방식 대비 약22%의 에너지 절감효과도 기대된다.
특징
  • 본 처리기술의 현장 적용을 위하여 제작한 PILOT 설비(처리용량100㎏/hr, 그림6.)로 test를 수행한 결과, 처리후 슬러지의 중량은 58%, 부피는 56%로 감량 되었다. 기존 고화방식과 비교하여 악취 발생의 경우 NH3가 약 700 ~ 800ppm 정도 발생하였으나 본 방식의 적용시 30ppm이하로 저감되었으며, 생산된 고화물의 CBR, 일축압축강도 및 중금속 용출농도 등은 개선 되었다.
  • 화물의 재활용 면에서 기존의 단순고화물의 경우 매립장 복토재 이외의 재활용방안이 곤란하고, 단순 건조방식의 경우에도 시멘트자원화 방안 이외의 재활용 방안이 곤란하나, 본 처리시스템의 경우 표3.에 제시된 바와 같이 생산된 고화물의 물성치가 개선되어 폭 넓은 재활용이 가능하다. 생산된 고화물을 시멘트 자원화하는 경우에도 성분조성 및 취급의 용이성으로 시멘트사의 위탁 처리비가 단순건조물에 비하여 저렴한 비용으로 처리가 가능한 것으로 확인되었다.
용도

본 슬러지 처리기술의 경우 각종 수처리 발생슬러지의 처리에 폭넓게 적용이 가능하고 현재는 생산된 고화물의 재활용에 있어 주로 복토재나 시멘트 자원화방법으로 일부 제한적이나, 외국의 경우 토지개량제등으로 폭넓게 재활용하고 있고 국내에서도 현재 이에 대한 검토가 활발히 진행되고 있어 처리비용은 더욱 낮아질 전망이며, 슬러지 처리분야에 폭 넓은 적용이 가능할 것으로 예상된다.

공정도

하수 슬러지 고화,건조처리 공정도

적용실적

기존의 단순고화방식의 경우 당사에서 수도권매립지에 건설한 600톤/일 시설이 가동중이며, 본 처리시스템의 경우 처리용량 100㎏/hr의 pilot plant 를 제작 가동중에 있다.

첨부파일 31C3A0530240.pdf
조회수 2532
등록일 2005-11-25

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