폐정수슬러지 알루미늄 추출을 통한 재생응집제 제조에 관한 연구

김정섭,김준표,신동훈,최장승,김경호 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

대구지역의 경우 성서, 서대구 산업단지에 공업용수를 공급하는 정수장을 포함해 6개소의 정수장에서 한해 평균 4만톤의 정수슬러지가 발생되고 있다. 2012년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 124 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.4 톤/일이 대구소재 성서ㆍ서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 죽곡 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 대구광역시에서 발생되는 모든 폐 정수슬러지는 연간 15억 원의 처리비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어서 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 정수슬러지는 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립ㆍ해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 그러나 런던협약의 발효로 슬러지의 해양투기가 금지되고 매립의 경우에도 부지문제 등의 부수적인 문제점들이 발생하여 이에 대한 해결책이 필요하다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 폐정수슬러지를 재생응집제로 제조하여 산업단지 공단을 비롯한 기업에 재이용 하고자 한다.

A-27 : 정수슬러지의 활성처리를 통해 제조한 흡착제의 H2S 흡착특성연구

박영성,박종주,길태형,박상규 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

우리나라의 정수처리장에서 발생하는 정수슬러지는 2008년말 기준 1일 평균 1,800톤에 달하고 있으며, 정수장의 증설 및 상수도 보급율의 증가, 고도정수처리시설의 도입등으로 정수슬러지의 발생은 계속 증가되고 있다. 이들의 처리는 대부분 매립과 해양투기에 의존해 왔으나 기존 매립장의 포화에 따른 새로운 부지확보의 어려움, 침출수배출에 따른 민원발생등의 문제를 안고 있으며, 런던협약에 따라 2007년부터 해양투기가 금지됨에 따라 새로운 정수슬러지처리의 필요성이 고조되면서 친환경적이고 경제성있는 정수슬러지 재활용기술개발이 시급히 요청되고 있다. 본 연구에서는 정수슬러지를 활용한 악취저감용 흡착소재개발을 위해 정수슬러지를 대상으로 탄화, 스팀활성처리, 약품활성처리등 다양한 조건으로 슬러지흡착제를 제조하였으며, BET분석, SEM등을 이용한 물성분석과 회분식의 흡착평형실험을 통한 소재별 흡착특성을 고찰하였다. 실험결과, 정수슬러지는 탄화 및 스팀활성화과정을 통해 기공의 확대와 함께 비표면적이 증가되는 것을 알 수 있었고, 약품처리할 경우 정수슬러지 내부구조상에 약품의 함침으로 기공이 막히는 현상이 일어나 비표면적이 감소하는 것을 알 수 있었다. SEM분석을 통하여 건조된 정수원슬러지는 단단하면서 치밀한 표면구조를 보이지만, 탄화슬러지는 느슨하면서 헝클어진 표면구조를 나타내고, 석회석이 첨가된 경우에는 슬러지성분과 석회석이 물리적으로 혼합되어 표면에 산재해 있는 것으로 나타났다. 정수슬러지를 스팀이나 약품으로 활성처리할 경우 악취(황화수소)에 대한 흡착능이 10 ~ 35% 범위에서 향상되는 것으로 나타났으며, 전체적으로 활성탄대비 70 ~ 90%에 해당되는 비교적 양호한 평형흡착능을 갖는 것을 알 수 있었다.

폐정수슬러지 알루미늄 추출을 통한 재생응집제 제조에 관한 연구

김정섭,김준표,신동훈,최장승,김경호 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

대구지역의 경우 성서, 서대구 산업단지에 공업용수를 공급하는 정수장을 포함해 6개소의 정수장에서 한해 평균 4만톤의 정수슬러지가 발생되고 있다. 2012년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 124 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.4 톤/일이 대구소재 성서・서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 죽곡 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 대구광역시에서 발생되는 모든 폐 정수슬러지는 연간 15억 원의 처리비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어서 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 정수슬러지는 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립・해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 그러나 런던협약의 발효로 슬러지의 해양투기가 금지되고 매립의 경우에도 부지문제 등의 부수적인 문제점들이 발생하여 이에 대한 해결책이 필요하다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 폐정수슬러지를 재생응집제로 제조하여 산업단지 공단을 비롯한 기업에 재이용 하고자 한다.

정수슬러지의 활성처리를 통해 제조한 흡착제의 H2S 흡착특성연구

박영성,박종주,길태형,박상규 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

우리나라의 정수처리장에서 발생하는 정수슬러지는 2008년말 기준 1일 평균 1,800톤에 달하고 있으며, 정수장의 증설 및 상수도 보급율의 증가, 고도정수처리시설의 도입등으로 정수슬러지의 발생은 계속 증가되고 있다. 이들의 처리는 대부분 매립과 해양투기에 의존해 왔으나 기존 매립장의 포화에 따른 새로운 부지확보의 어려움, 침출수배출에 따른 민원발생등의 문제를 안고 있으며, 런던협약에 따라 2007년부터 해양투기가 금지됨에 따라 새로운 정수슬러지처리의 필요성이 고조되면서 친환경적이고 경제성있는 정수슬러지 재활용기술개발이 시급히 요청되고 있다. 본 연구에서는 정수슬러지를 활용한 악취저감용 흡착소재개발을 위해 정수슬러지를 대상으로 탄화, 스팀활성처리, 약품활성처리등 다양한 조건으로 슬러지흡착제를 제조하였으며, BET분석, SEM등을 이용한 물성분석과 회분식의 흡착평형실험을 통한 소재별 흡착특성을 고찰하였다. 실험결과, 정수슬러지는 탄화 및 스팀활성화과정을 통해 기공의 확대와 함께 비표면적이 증가되는 것을 알 수 있었고, 약품처리할 경우 정수슬러지 내부구조상에 약품의 함침으로 기공이 막히는 현상이 일어나 비표면적이 감소하는 것을 알 수 있었다. SEM분석을 통하여 건조된 정수원슬러지는 단단하면서 치밀한 표면구조를 보이지만, 탄화슬러지는 느슨하면서 헝클어진 표면구조를 나타내고, 석회석이 첨가된 경우에는 슬러지성분과 석회석이 물리적으로 혼합되어 표면에 산재해 있는 것으로 나타났다. 정수슬러지를 스팀이나 약품으로 활성처리할 경우 악취(황화수소)에 대한 흡착능이 10 ~ 35% 범위에서 향상되는 것으로 나타났으며, 전체적으로 활성탄대비 70 ~ 90%에 해당되는 비교적 양호한 평형흡착능을 갖는 것을 알 수 있었다.

폐정수슬러지를 이용한 재생응집제 제조에 관한 연구

김정섭,윤복영,김준표,김경호 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

2013년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 98 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.2%가 대구소재 성서ㆍ서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 J 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 발생되는 모든 정수슬러지는 비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 정수슬러지부터 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립ㆍ해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 정수슬러지로부터 알루미늄을 회수하는 방법들을 연구하여 기존 응집제와 총인 제거효율이 유사한 재생응집제로 제조하여 공공하폐수처리장과 산업단지 소재 기업들에 적용하고자 한다.

정수슬러지를 이용한 알루미늄 회수 재생응집제 제조에 관한 연구

김정섭,최성은,신동훈,최장승,김준표,김경호 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.05

2013년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 104.5 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.2%가 대구소재 성서・서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 J 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화 되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 발생되는 모든 정수슬러지는 비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 정수슬러지부터 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립・해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 정수슬러지로부터 알루미늄을 회수하는 방법들을 연구하여 기존 응집제와 총인 제거효율이 유사한 재생응집제로 제조하여 공공하폐수처리장과 산업단지 소재 기업들에 적용하고자 한다.

폐정수슬러지를 이용한 재생응집제 제조에 관한 연구

김정섭,윤복영,김준표,김경호 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

2013년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 98 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.2%가 대구소재 성서・서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 J 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 발생되는 모든 정수슬러지는 비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 정수슬러지부터 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립・해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 정수슬러지로부터 알루미늄을 회수하는 방법들을 연구하여 기존 응집제와 총인 제거효율이 유사한 재생응집제로 제조하여 공공하폐수처리장과 산업단지 소재 기업들에 적용하고자 한다.

총인 제거에 있어서 정수 및 하수 슬러지중의 알루미늄 재이용

서정인,윤호석,조관훈 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

정수 및 하수 처리공정에서 사용되는 응집제에 다량으로 함유된 알루미늄은 슬러지의 형태로 배출되고 있다. 이들 슬러지에 있어서 알루미늄의 함량은 정수 슬러지가 100 ~ 140 g/kg(건조중량), 총인 처리 과정에서 발생되는 하수 슬러지(이하에서는 총인 슬러지로 표기함)에는 190 g/kg(건조중량)함유된 것으로 보고되고 있다. 정수 슬러지의 경우는 시멘트 소성로의 부원료, 건설자재의 원료로 대부분 재활용되고 있고 나머지는 매립 처분되고 있다. 그러나 총인 슬러지의 경우는 대부분 매립 처분되고 있는 실정이다. 정수 슬러지의 경우는 재활용 비율이 높지만, 슬러지에 함유된 알루미늄의 재이용에 대한 사회적 관심은 지극히 낮은 실정이며, 총인 슬러지에 함유된 알루미늄에 대해서는 더욱 심각한 상황이다. 이와 같이 정수 및 총인 슬러지에 함유된 알루미늄에 대한 가치가 제대로 인식되지 못하고 있는 이유는 알루미늄이 지각에 풍부하게 존재하고 있는 금속 원소이면서 가격이 저렴할 뿐만 아니라 인체에 무해하다는 인식이 강하기 때문일 것이다. 그러나 최근에는 알루미늄의 과다하게 축적된 토양에서는 식물의 생육이 원활하지 못하며, 식물의 생육에 있어서 알루미늄이 저해 요소로 작용할 수 있다고 보고되었다. 결국 슬러지 중의 알루미늄은 주변의 환경이 산성의 상태로 유지될 경우 자연 생태계로 용출될 수 밖에 없기 때문에 생태계에 미치는 영향은 간과할 수 없다고 생각된다. 따라서 본 연구에서는 정수 및 하수의 총인 처리 과정에서 배출되는 슬러지에 함유된 알루미늄을 부영양화의 원인 물질로 인지되어 그 제거에 많은 시간과 비용의 투입이 이루어지고 있는 총인의 제거에 유용하게 이용할 수 있는 시스템을 제안하고자 한다. 시스템의 주요 내용은 다음과 같다. (1) 정수 농축 슬러지를 이용한 하수 처리과정에서 발생되는 반류수에 함유된 고농도의 총인 제거, (2) 정수 농축 슬러지를 탈수한 케이크를 산 추출법으로 통해 응집제를 회수하여 총인 처리에서 이용, (3) 총인 농축 슬러지를 이용한 반류수에 함유된 고농도의 총인 제거 등이다. 결국 이러한 방법을 통해 계(System)외로 유출되는 알루미늄의 양을 최소화시켜 생태계의 건전성을 도모하고자 한다.

정수슬러지를 이용한 알루미늄 회수 재생응집제 제조에 관한 연구

김정섭,신동훈,최성은,김준표,최장승,김경호 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

2013년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 104.5 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.2%가 대구소재 성서ㆍ서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 J 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화 되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 발생되는 모든 정수슬러지는 비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 정수슬러지부터 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립ㆍ해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 정수슬러지로부터 알루미늄을 회수하는 방법들을 연구하여 기존 응집제와 총인 제거효율이 유사한 재생응집제로 제조하여 공공하폐수처리장과 산업단지 소재 기업들에 적용하고자 한다.

정수슬러지를 활용하여 제조한 흡착제의 H2S 흡착특성연구

박영성,유영국,박상규 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

고도의 산업발달과 그에 따른 경제규모의 팽창은 방대한 양에 달하는 각종 유해물질의 발생을 가져왔으며 결국 이에 대한 처리능력의 한계와 함께 심각한 환경오염문제를 야기하고 있다. 특히, 악취 및 VOC 등은 규제가 강화됨에 따라 좀 더 엄격한 관리가 요구되고 있다. 이중에서 폐기물 매립장, 석유화학공업, 도시가스 제조업, 암모니아공업, 하수처리장 등 광범위하고 다양한 곳에서 발생하고 있는 황화수소(H2S)는 달걀 썩는 냄새가 나는 무색의 유독한 기체로 인체의 위장이나 폐에 흡수되어 질식, 폐 질환, 중추신경마비 등을 일으키는 위해성이 큰 기체로 분류되고 있어 이의 효율적인 처리방안 모색이 당면한 과제로 부각되고 있으며, 또한, 우리나라의 정수처리장에서 발생하는 정수슬러지는 정수장의 증설 및 상수도 보급율의 증가, 고도정수처리시설의 도입 등으로 계속 증가되고 있다. 이들의 처리는 대부분 매립과 해양투기에 의존해 왔으나 기존 매립장의 포화에 따른 새로운 부지확보의 어려움, 침출수배출에 따른 민원발생 등의 문제를 안고 있으며, 런던협약에 따라 2007년부터 해양투기가 금지됨에 따라 새로운 정수슬러지처리의 필요성이 고조되면서 친환경적이고 경제성있는 정수슬러지 재활용기술개발이 시급히 요청되고 있다. 본 연구에서는 정수슬러지를 이용한 신소재 흡착제의 제조 및 물성분석, 대표적인 악취인 황화수소를 대상으로 batch식 흡착평형실험과 연속식 파과성능실험을 수행하였다. 실험결과, 정수슬러지는 탄화 및 스팀활성화과정을 통해 기공의 확대와 함께 비표면적이 증가되는 것을 알 수 있었고, 약품처리할 경우 정수슬러지 내부구조상에 약품의 함침으로 기공이 막히는 현상이 일어나 비표면적이 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 정수슬러지를 스팀이나 약품으로 활성처리할 경우 악취(황화수소)에 대한 흡착능이 0 ~ 35% 범위에서 향상되는 것으로 나타났으며, 전체적으로 활성탄대비 70 ~ 90%에 해당되는 비교적 양호한 평형흡착능을 갖는 것을 알 수 있었다.