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KR100812828B1 - Solidifying agent for sewage or wastewater sludge and covering material for waste reclamation land prepared using this - Google Patents

Solidifying agent for sewage or wastewater sludge and covering material for waste reclamation land prepared using this Download PDF

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Publication number
KR100812828B1
KR100812828B1 KR20070040019A KR20070040019A KR100812828B1 KR 100812828 B1 KR100812828 B1 KR 100812828B1 KR 20070040019 A KR20070040019 A KR 20070040019A KR 20070040019 A KR20070040019 A KR 20070040019A KR 100812828 B1 KR100812828 B1 KR 100812828B1
Authority
KR
South Korea
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sludge
solidifying agent
weight
sewage
group
Prior art date
Application number
KR20070040019A
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Korean (ko)
Inventor
임재삼
김종학
Original Assignee
임재삼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 임재삼 filed Critical 임재삼
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Abstract

A solidifying agent(PARA-FIX) for solidifying sewage or wastewater sludge is provided to reduce the drying time of sludge, stably solidify the sludge, reduce the injection quantity of the PARA-FIX and the quantity of sludge to be disused, and reduce environmental pollution, a soil covering material prepared using the solidifying agent(PARA-FIX) for solidifying sewage or wastewater sludge is provided. A solidifying agent(PARA-FIX) for solidifying sewage or wastewater sludge comprises: 70 to 90 wt.% of at least one inorganic material selected from the group consisting of cement, quicklime, gypsum, slag, and fly ash; 0.1 to 10 wt.% of at least one metallic material selected from the group consisting of a magnesium-based powder and an aluminum-based powder; 0.2 to 10.0 wt.% of at least one water absorption material selected from the group consisting of super absorbent polymers and silica gels; and 2.0 to 10.0 wt.% of at least one carrier selected from the group consisting of diatomite, talc, zeolite, and acid clay. The solidifying agent further comprises: 0.1 to 10.0 wt.% of at least one organic material selected from the group consisting of paraffin, stearic acid, and wax; and 0.1 to 10.0 wt.% of at least one reactive promoter selected from the group consisting of calcium chloride, sulfonic acid-based water-reducing agent, and lignin-based water-reducing agent.

Description

하ㆍ폐수슬러지를 고형화시키는 고화제(파라픽스) 및 이를 이용하여 제조되는 복토재{SOLIDIFYING AGENT FOR SEWAGE OR WASTEWATER SLUDGE AND COVERING MATERIAL FOR WASTE RECLAMATION LAND PREPARED USING THIS}Solidifying agent (parafixe) to solidify sewage and wastewater sludge and covering material manufactured using the same {SOLIDIFYING AGENT FOR SEWAGE OR WASTEWATER SLUDGE AND COVERING MATERIAL FOR WASTE RECLAMATION LAND PREPARED USING THIS}

도 1은 하수처리장에서 처리되어 탈수 과정을 마친 슬러지의 상태를 나타내는 도. 1 is a view showing the state of the sludge treated in the sewage treatment plant and completed the dehydration process.

도 2는 본 발명의 파라픽스를 이용하여 고화처리된 슬러지를 나타내는 도.2 is a view showing sludge solidified using the parafix of the present invention.

도 3은 본 발명의 파라픽스를 하ㆍ폐수슬러지에 혼합할 때 사용하는 일예의 혼합기(트윈형)를 나타내는 도. Fig. 3 is a diagram showing an example mixer (twin type) used when mixing the parafixes of the present invention in sewage and wastewater sludge.

도 4는 본 발명의 파라픽스를 하ㆍ폐수슬러지에 혼합할 때 사용하는 다른 예의 혼합기(리본형)를 나타내는 도. Fig. 4 is a diagram showing another example of a mixer (ribbon type) used when mixing the parafixes of the present invention into sewage and wastewater sludge.

본 발명은 하ㆍ폐수슬러지를 고형화시키는 고화제(파라픽스) 및 이를 이용하여 제조되는 복토재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하ㆍ폐수슬러지의 고화반응(흡수, 발열, 이온교환 등) 뿐만 아니라 기포와 팽창 반응을 동시에 일으켜 수분을 순간 흡착하여 슬러지를 서로 분산시켜 고화시키는 고화제를 제공하고, 이를 이용 하여 하ㆍ폐수슬러지를 고화시켜 쓰레기 매립장에서 사용되는 복토재, 도로 보조기층재, 건축용 골재, 옹벽의 뒤채움재, 보도블럭, 경계석, 벽돌 또는 외장재 등으로 사용하는 것에 관한 것이다. The present invention relates to a solidifying agent (parafix) for solidifying sewage and wastewater sludge and a cover material prepared by using the same, and more specifically, to solidification reactions (absorption, exotherm, ion exchange, etc.) of sewage and wastewater sludge. And an expansion reaction to simultaneously adsorb moisture to provide a solidifying agent to disperse sludges and solidify them, and to use it to solidify sewage and wastewater sludge, and to cover soils, road auxiliary base materials, construction aggregates, and retaining walls used in landfills. It relates to use as a backfill, sidewalk block, boundary stone, brick or exterior material.

하ㆍ폐수슬러지(일명, 탈수케이크)는 하수 및 폐수처리시 발생되는 수중의 부유물질을 액체로부터 분리 농축시킨 고 함수의 고형물로, 산업이 발달하고 인구가 증가됨에 따라 발생되는 하ㆍ폐수슬러지의 양도 증가되고 있어 슬러지 처리 문제가 현실적으로 시급하게 대두되고 있다.Sewage and Sewage Sludge (also known as dewatered cake) is a high-functional solid that concentrates suspended solids from liquids from sewage and wastewater treatment from liquids, and is a source of sewage and sludge produced by industrial development and population growth. As the volume is also increasing, the sludge treatment problem is emerging urgently.

현재, 하수 및 폐수에서 발생되는 슬러지의 많은 부분은 소각과 해양투기에 의존하고 있다. 소각의 경우에는 다이옥신과 같은 2차적인 환경오염 물질이 발생되고, 해양투기의 경우에는 해양투기 오염방지법 시행규칙 개정으로 유기성 오니에 대한 해양배출규제가 대폭강화되었고 특히 2012년부터는 해양배출이 전면 금지됨에 따라 슬러지 처리방안에 대한 강구가 불가피한 실정에 있다. At present, much of the sludge from sewage and wastewater relies on incineration and ocean dumping. In case of incineration, secondary environmental pollutants such as dioxin are generated, and in case of ocean dumping, the discharge of marine sludge is greatly strengthened by amendment of the Enforcement Regulations of the Marine Dumping Pollution Prevention Act. As a result, sludge treatment is inevitable.

이에 슬러지 처리 방안으로 퇴비화, 소각, 건조, 안정화/고형화처리 등의 방법이 제시되고 있다. 그러나 슬러지는 수분을 많이 함유하고 있어 퇴비화하는 데에 어려움이 있고, 소각은 다이옥신과 소각 잔재물이 발생하는 2차적 환경오염의 문제가 있다. 건조 또한 슬러지의 함수율이 높아 초기 가열에 따른 문제 및 처리시간, 처리량에 따른 공간확보 등의 문제가 있다. As a sludge treatment method, composting, incineration, drying, stabilization / solidification treatment, etc., have been proposed. However, the sludge contains a lot of water, which makes it difficult to compost. Incineration has a secondary environmental pollution problem in which dioxins and incineration residues are generated. Drying also has a high water content of the sludge, there is a problem such as the initial heating and the processing time, the space secured according to the throughput.

최근에는 하ㆍ폐수슬러지를 안정화/고형화하여 처리하는 방법이 개발되고 있다. 이는 슬러지를 최종적으로 안정화/고형화처리하여 외부로의 중금속 용출을 억제하고 차단시킴과 동시에 폐기물의 역학적 특성을 개선하는 처리방법이다. 기존 고화제로는 보통, 시멘트 또는 석회가 사용되는 데, 이는 비용이 저렴한 장점이 있으나 폐기물의 무게와 부피가 증가하고 장기적으로 중금속 용출 위험성이 있다. 또한 시멘트의 경우에는 폐기물 속에 유기물이 다량 함유되면 개량효과가 떨어지고, 석회는 처리효과가 발현되기까지 상당한 시간이 소요된다. Recently, a method for stabilizing / solidifying sewage and wastewater sludge has been developed. This is a treatment method that finally stabilizes / solidifies the sludge to prevent and block the leaching of heavy metals to the outside and at the same time improve the mechanical properties of the waste. Existing hardeners are usually used cement or lime, which is an inexpensive advantage, but increases the weight and volume of the waste and the risk of heavy metal elution in the long run. In addition, in the case of cement, when the waste contains a large amount of organic matter, the improvement effect is lowered, and the lime takes a considerable time until the treatment effect is expressed.

상기한 고화제와 관련하여 본 발명자는 특허출원 제2005-15997호로 하ㆍ폐수슬러지를 고형화시키는 고화제 및 이를 이용하여 제조되는 복토재에 관한 발명을 출원하고 등록받은 바 있다. 본 발명자의 기 발명의 고화제는 무기바인더로 고형화된 오염물질을 다시 파라핀으로 포집함으로써 고형물이 장기적으로 안정화되는 장점이 있으나, 고화물의 분산성은 떨어지고 뭉쳐지기만 하면서 고화됨으로써 고화물 내부까지 건조된 고화물을 얻는 데는 한계가 있었다. In connection with the above-mentioned solidifying agent, the present inventor has applied for and registered an invention regarding a solidifying agent for solidifying sewage and wastewater sludge and a cover material manufactured by using the same as Patent Application No. 2005-15997. The solidifying agent of the present invention has the advantage that the solids are stabilized in the long term by collecting the contaminants solidified by the inorganic binder with paraffin again, but the dispersibility of the solids is solidified while being solidified while only being agglomerated. There was a limit to getting freight.

이에, 본 발명자는 여러 곳의 하수처리장에서 실험을 통해 연구한 결과, 경제적이면서도 적용성이 탁월하고 특히 고함수비의 슬러지를 고화시킬 뿐만 아니라 기포와 팽창 반응이 동시에 일어나 슬러지 사이를 분산시켜 건조시간을 단축할 수 있는 고화제를 개발하였다. Therefore, the present inventors have conducted experiments in several sewage treatment plants, and as a result, it is economical and has excellent applicability, and in particular, solidifies sludge of high water content, and bubbles and expansion reactions occur at the same time to disperse the sludge to disperse the drying time. A solidifying agent that can be shortened has been developed.

본 발명은 고형 대상물 주변의 고형화 저해 요소를 제거하며, 경제적이면서 실용화할 수 있는 고형화촉진제를 결합시켜, 용이하게 고형화시킬 수 있는 하ㆍ폐수슬러지용 고화제를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a solidifying agent for sewage and wastewater sludge which can be easily solidified by removing the solidification inhibitory element around the solid object and combining an economical and practical solidification accelerator.

본 발명의 다른 목적은 상기한 고화제로 하ㆍ폐수슬러지를 고화시켜 이를 폐기물 매립장에서 사용되는 복토재, 도로 보조기층재, 건축용 골재, 옹벽의 뒤채움 재, 보도블럭, 경계석, 벽돌, 외장재 등으로 이용하는 것이다.Another object of the present invention is to solidify sewage and wastewater sludge with the above-mentioned solidifying agent, and use it as a cover material, road auxiliary base material, construction aggregate, retaining wall backfill material, sidewalk block, boundary stone, brick, exterior material, etc. will be.

본 발명의 또 다른 목적은 폐기처분하는 데에 어려움이 있는 하ㆍ폐수슬러지를 재활용하여 환경오염을 줄이는 것이다. Still another object of the present invention is to reduce environmental pollution by recycling sewage and wastewater sludge, which is difficult to dispose of.

본 발명의 고화제는 무기성 물질과 촉진혼화제로 이루어지는 데, 촉진혼화제는 금속성물질, 흡수성물질, 담체, 유기성물질로 이루어진다.The solidifying agent of the present invention is composed of an inorganic substance and a promoting admixture, and the promoting admixture comprises a metallic material, an absorbent material, a carrier, and an organic material.

본 발명의 고화제는, 시멘트, 생석회, 석고, 슬래그, 및 플라이애시로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 무기성 물질 70 내지 90 중량%; 마그네슘계 분말과 알루미늄계 분말로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속성물질 0.1 내지 10 중량%; 고흡수성수지 및 실리카겔로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 흡수성물질 0.2 내지 10.0 중량%; 규조토, 탈크, 지오라이트 및 산성백토로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 담체 2.0 내지 10.0 중량%; 파라핀, 스테아르산 및 왁스로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 유기성물질 0.1 내지 10 중량%; 염화칼슘, 설폰산계 감수제 및 리그닌계 감수제로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 반응성 촉진제 0.1 내지 10 중량%;를 포함하여 이루어지는 혼합물로, 이러한 본 발명의 고화제를 파라픽스(PARA-FIX)로 동일되게 명칭하고자 한다.The solidifying agent of the present invention, 70 to 90% by weight of an inorganic material selected from the group consisting of cement, quicklime, gypsum, slag, and fly ash; 0.1 to 10% by weight of at least one metallic material selected from the group consisting of magnesium powder and aluminum powder; 0.2-10.0 wt% of at least one absorbent material selected from the group consisting of a super absorbent polymer and silica gel; 2.0 to 10.0% by weight of at least one carrier selected from the group consisting of diatomaceous earth, talc, zeolite and acidic clay; 0.1 to 10% by weight of at least one organic material selected from the group consisting of paraffin, stearic acid and waxes; 0.1-10% by weight of a reactive promoter selected from the group consisting of calcium chloride, sulfonic acid-based sensitizers and lignin-based sensitizers; a mixture comprising the same, and the solidifying agent of the present invention is the same as parafix (PARA-FIX) I want to name it.

본 발명의 파라픽스에서, 상기의 혼합비는 함량이 높아질수록 효과는 증대하나 경제적으로 저렴한 고화제를 공급하기 위해 무기성물질의 함량을 높여 현실에 적용가능한 고화제를 공급하는게 목적이며, 상기의 혼합비는 물가변동, 경제성, 최 적효과, 효율성에 따라 변동될 수 있다.In the parafix of the present invention, the mixing ratio of the above increases the effect, but the purpose is to increase the content of the inorganic material in order to supply an economically cheap solidifying agent to provide a solidifying agent applicable to the reality, the mixing ratio Can vary according to inflation, economics, optimal effects and efficiency.

본 발명의 파라픽스에서 사용되는 무기성 물질은 시멘트, 생석회, 석고, 슬래그, 및 플라이애시로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되어 사용된다. At least one inorganic material used in the parafix of the present invention is selected from the group consisting of cement, quicklime, gypsum, slag, and fly ash.

본 발명의 파라픽스에서, 무기성 물질이 고화제 총중량에 대하여 70중량% 미만으로 포함될 경우에는 타 성분인 촉진혼화제의 함량이 높아짐에 따라 그 효과는 증대하나 원가의 상승에 따른 현실 적용공급이 어렵고, 무기성 물질이 90중량%를 초과하여 포함될 경우에는 혼합 성분 간의 결합력은 상승하나 본원의 추구하는 분산화 효과가 충분하지 못하고 이 범위 내에서 하는 것이 가장 적합한 구성이다. In the parafix of the present invention, when the inorganic substance is included in less than 70% by weight relative to the total weight of the solidifying agent, the effect is increased as the content of the promoting admixture, which is another component, is increased, but it is difficult to supply a practical application due to the increase in cost. In the case where the inorganic substance is contained in an amount of more than 90% by weight, the bonding strength between the mixed components is increased, but the dispersing effect of the present application is not sufficient, and it is most suitable to use within this range.

또한, 금속성 물질이 고화제 총중량에 대하여 0.1중량% 미만으로 포함될 경우에는, 금속성 발열에 의한 건조 촉진 효과와 더불어 무기성물질과 반응하여 발포, 팽창이 미비하고, 10중량%를 초과하여 포함될 경우에는 경제성이 없고 이 범위 내에서 하는 것이 가장 적합한 구성이다. In addition, when the metallic substance is contained in an amount of less than 0.1% by weight based on the total weight of the solidifying agent, in addition to the effect of promoting drying due to the metallic exothermic reaction, the foaming and expansion are insufficient when reacted with the inorganic substance, and when included in excess of 10% by weight. There is no economy and the best configuration is within this range.

또한, 흡수성물질이 고화제 총중량에 대하여 0.1중량% 미만으로 포함될 경우에는, 물 흡수력이 미비한 효과를 보이며, 10중량%를 초과하여 포함될 경우에는 분산, 발열되기 전에 수분을 미리 흡착하여 오히려 반응이 지연될 수 있으며, 이 범위 내에서 하는 것이 가장 적합한 구성이다. In addition, when the absorbent material is contained in an amount less than 0.1% by weight based on the total weight of the solidifying agent, the water absorption ability is insignificant. When the absorbent material is contained in an amount exceeding 10% by weight, the reaction is delayed by adsorbing water before dispersing and exothermic. In this range, it is the most suitable configuration.

또한, 담체가 고화제 총중량에 대하여 0.1중량% 미만으로 포함될 경우에는, 슬러지에 포함된 중금속과 수분을 포집, 분리화, 흡착하는 데 한계가 있으며, 10중량%를 초과하여 포함될 경우에는 무기성 물질 등의 혼합량이 적어지게 됨에 따라 결합력이 충분하지 못하고 이 범위 내에서 하는 것이 가장 적합한 구성이다. In addition, when the carrier is included in less than 0.1% by weight relative to the total weight of the solidifying agent, there is a limit to the capture, separation, and adsorption of heavy metals and water contained in the sludge, and inorganic substances when contained in excess of 10% by weight As the amount of the mixture becomes smaller, the bonding force is not sufficient, and it is most suitable to make it within this range.

또한, 유기성 물질과 반응성촉진제 각각이 고화제 총중량에 대하여 0.1중량% 미만으로 포함될 경우에는, 혼합 성분 간의 결합력과 투수성이 충분하지 못한 이유에 있으며, 10중량%를 초과하여 포함될 경우에는 경제성이 없고 이 범위 내에서 하는 것이 가장 적합한 구성이다. In addition, when the organic substance and the reactive accelerator are each included in an amount of less than 0.1% by weight based on the total weight of the solidifying agent, the bonding strength and the water permeability between the mixed components are insufficient. It is the most suitable structure to make it in this range.

본 발명의 파라픽스 고화제를 이루는 구성 성분의 작용과 기능을 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다. Referring to the action and function of the components constituting the parafix hardener of the present invention in more detail.

○ 시멘트○ cement

- 수분의 제거에 따른 강도 발현, 지지력 증대.-Strength development and support capacity increase by removing water.

- 하수슬러지의 단립화에 따른 물리적 성질개선과 작업용이성 개량.-Improvement of physical properties and workability according to the segregation of sewage sludge.

- 입자상호의 흡착과 입자간극의 감소에 따른 비산, 용출방지, 강도발현 및투수성 개선.-Improved scattering, elution prevention, strength expression and permeability due to adsorption of particles and reduction of particle gap.

- 하수슬러지와 혼합물과 반응에 따른 유해물질 용출 및 악취방지.-Elution of harmful substances due to reaction with sewage sludge and mixture and prevention of odor.

○ 생석회○ quicklime

- 포졸란반응이 이루어지면서 장기간 반응을 통해 토립자의 간극이 채워짐으로써 더 조밀한 구조가 되도록 함.As the pozzolanic reaction takes place, it becomes more compact by filling the gap of the granules through the long-term reaction.

- 발열반응에 의한 수분포집제로서 건조 역할을 함.-It acts as a drying agent as a moisture collector by exothermic reaction.

- 생성되는 수산화칼슘은 생석회보다 부피가 커지게 되면서 강한 흡수성과 미생물의 살균력 증대의 효과를 보임.-Calcium hydroxide produced is bulkier than quicklime, showing strong absorption and bactericidal activity.

○ 플라이애시 + 슬래그○ fly ash + slag

- 플라이애시는 발전소나 소각장에서 발생하는 것을 사용하며 슬러지의 수분흡착과 탈취, 포졸란반응을 돕는 역할을 함.-Fly ash is used in power plant or incinerator, and it helps to absorb water, deodorize and pozzolanic reaction of sludge.

- 슬래그는 하수슬러지의 수분과 혼합되어 본 고화제 혼합물에 작용시 알카리성 또는 황산염 자극물에 의해 수경성 발휘를 하게 됨.-The slag is mixed with the water of sewage sludge and acts hydraulically by alkaline or sulfate stimulant when acting on this solidifying mixture.

○ 지오라이트(Zeolite)○ Zeolite

- 슬러지고화시 다공성에 의한 중금속흡착, 탈취, 수분흡착 작용에 의해 혼합됨. -It is mixed by heavy metal adsorption, deodorization, and moisture adsorption due to porosity during sludge solidification.

- 슬러지에 함유된 중금속 중 수은, 아연, 카드뮴의 흡착 효과가 큼.-The adsorption effect of mercury, zinc and cadmium among heavy metals in sludge is high.

- 슬러지와 반응하여 암모니아에 대한 선택적 흡착성을 가져 악취 제거 효과.-Odor removal effect by reacting with sludge, bringing selective adsorption to ammonia.

○ 탈크○ talc

- 물에 대해 소수성이면서 유기물에의 친화력은 매우 강함.-It is hydrophobic to water and has a strong affinity for organic matter.

- 슬러지와 반응하여 유기물과는 부착성을 띠면서 슬러지가 가지고 있는 함수비는 소수성 반응을 보여 교반시 서로 따로 분산시키는 역활을 함.-It reacts with the sludge and adheres to the organic substance, while the water content of the sludge shows hydrophobic reaction, which plays a role of dispersing each other separately when stirring.

○ 규조토○ diatomaceous earth

- 86%~96%의 실리카를 함유한 초 다공성 구조로 슬러지 고화시 자기중량의 3~4배의 수분을 흡수하는 담체로 적용됨. -Super porous structure containing 86% ~ 96% silica, applied as a carrier that absorbs water 3 ~ 4 times its own weight when solidifying sludge.

- 방출된 수분을 유지하여 다시 토립자속에 침투되는 것을 지연시켜 분산화를 도움.-Helps disperse by retaining the released moisture and delaying its penetration into the soil.

○ 알루미늄 분말 + 마그네슘 분말 + 고흡수성수지(super absorbent polymer)○ Aluminum powder + magnesium powder + super absorbent polymer

- 소화반응 즉 생석회의 반응열을 촉진시켜 수분포집에 의한 건조촉진이 급속히 이루어지는 역할을 함.-It accelerates the digestion reaction, that is, the heat of reaction of quicklime, and accelerates the drying by moisture collection.

- 금속성 발열에 의해 하수슬러지를 팽창시키면서 토립자 속의 수분이 나오게 하는 역할을 함.-It expands sewage sludge by metallic heating and plays a role of letting out moisture in granules.

- 발열이 큰 금속성물질로 순도가 높은 99%를 사용하며, 하수슬러지 고화제 혼합물과 반응하여 수소가스를 발생시켜 기포생성물로 전환하게 하는 역할을 함.-It is a metallic material with high heat generation and uses 99% of high purity, and it reacts with the sewage sludge solidifying agent mixture to generate hydrogen gas and convert it into bubble product.

- 기포작용과 함께 작용시킨 고분자 폴리머 소재는 99%가 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 프라스틱 구조의 고분자 폴리머로 고화제를 통한 하수슬러지 기포작용시 토립자속의 수분을 흡착하여 폴리머로 이완하게 되며 서로 다른 형태로 이루어짐과 동시에 슬러지 교반시 서로 잘 붙지않게 분산되는 역활을 하여 건조화를 촉진함.-99% of the plastic polymer material acted together with the bubble action is polymer polymer of plastic structure of polypropylene or polyethylene, and it absorbs the water of the magnetic flux of the sewage sludge through the solidifying agent and relaxes it into polymer. And at the same time, it promotes drying by playing a role in which the sludge is not easily adhered to each other.

- 알루미늄 분말 + 마그네슘 분말 +고흡수성수지의 함량을 높이면 수분흡착이 자기비중에 300~500배 흡수작용을 하나 경제성을 고려하여 적정량 첨가함. -If the content of aluminum powder + magnesium powder + super absorbent resin is increased, water absorption absorbs 300 ~ 500 times of its specific weight, but it is added in consideration of economic efficiency.

- 고흡수성수지는 자기 무게의 수십~수백 배의 물을 빨아들이는 수지로, 고분자 전해질에 다리결합이나 불용부(不溶部)를 도입한 고분자임. 전분이나 셀룰로오스에 아크릴로니트릴을 그래프트공중합시킨 것과 아크릴산과 비닐알코올의 블록공중합물 등이 분말이나 섬유 상태로 사용됨. -A super absorbent polymer is a resin that absorbs water of tens to hundreds of times its own weight. It is a polymer that has a bridge bond or insoluble part introduced into a polymer electrolyte. Graft copolymerization of acrylonitrile on starch or cellulose and block copolymers of acrylic acid and vinyl alcohol are used in powder or fiber form.

○ 파라핀 + 스테아르산(stearic acid) + 실리카겔 + 염화칼슘 (반응촉진제) ○ Paraffin + Stearic Acid + Silica Gel + Calcium Chloride (Reaction Promoter)

- 물리적 고형화시 첨가하여, 수화작용, 이온교환작용, 포졸란작용, 포집작용, 분산작용이 빨리 진행하게 됨. -It is added during physical solidification, so that hydration, ion exchange, pozzolanic, capture, and dispersing can proceed quickly.

- 화학적 고형화시 첨가하여, 침전, 팽창, 기포, 흡착 및 이온교환, 비독성화작용을 하게 됨.It is added during chemical solidification to precipitate, swell, bubble, adsorb, ion exchange, and non-toxic effects.

- 실리카겔은 파라핀, 스테아르산과 같이 슬러지 건조시 열을 가하게 되면 건조시 간 단축과 건조된 복토재는 다시 수분 흡수성 물질로 재사용이 가능하게 한다.-When silica gel is heated with sludge drying such as paraffin and stearic acid, the drying time can be shortened and the dried cover material can be reused as a water absorbent material.

○ 기타혼합물○ Other mixture

- 기타혼합물의 적용성에 따라 다르지만 첨가제로 중금속안정, 경화촉진.-Depends on the application of other mixtures, but stabilizes hard metals with additives.

이어, 본 발명의 파라픽스를 이용하여 하ㆍ폐수슬러지를 고화시키는 고화 작용을 보다 상세하게 설명한다. Next, the solidification effect | action which solidifies sewage and wastewater sludge using the parafix of this invention is demonstrated in detail.

하ㆍ폐수슬러지를 파라픽스 고화제로 고화시키게 되면, 본 발명의 파라픽스에 포함되어 있는 무기성 물질인 시멘트 또는 생석회는 하ㆍ폐수슬러지에 존재하는 물과 수화반응, 발열반응을 하게 되고 촉진혼화제 중 금속성물질이 Ca(OH)2의 자유칼슘이온(Ca2+)과 대상물질의 1가 이온 사이에 이온교환현상이 발생하게 된다. 이때 양이온 교환 순서에 따라 발생하고, 혼합물이 슬러지내의 pH값이 증가하면서 슬래그와 에쉬는 포졸란(pozzolan) 반응을 통해 활성이 큰 비결정(amorphous)의 실리카, 알루미나를 가지고 있는 물질로 변화가 이루어지며, 그 자체로는 결합성이 없으나, 하수슬러지 수분 존재하에 Ca(OH)2와 반응하여 C-S-H, C-A-H를 형성한다. When the sewage and wastewater sludge is solidified with a parapix hardening agent, the inorganic material cement or quicklime contained in the parafix of the present invention undergoes a hydration reaction and an exothermic reaction with water present in the sewage and wastewater sludge. An ion exchange phenomenon occurs between heavy metal material between free calcium ion (Ca 2+ ) of Ca (OH) 2 and monovalent ions of the target material. At this time, it occurs according to the cation exchange sequence, and the mixture is changed to a material having a large amount of amorphous silica and alumina through the pozzolan reaction as the pH value in the sludge increases. Although it is not bound by itself, it reacts with Ca (OH) 2 in the presence of sewage sludge to form CSH and CAH.

Ca(OH)2 + SiO2 + H2O → CaOSiO22H2O (Calcium silicate hydrate) Ca (OH) 2 + SiO 2 + H 2 O → CaOSiO 2 2H 2 O (Calcium silicate hydrate)

Ca(OH)2 + Al2O3 + H2O → CaOAl2O32H2O (Calcium aluminate hydrate)Ca (OH) 2 + Al 2 O 3 + H 2 O → CaOAl 2 O 3 2H 2 O (Calcium aluminate hydrate)

상기한 반응을 통해서, 규산칼슘수화물(CSH, CaO-SiO2-H2O계 화합물), 알루민산 칼슘수화물(CAH,CaO-Al2O3-H2O계 화합물), 알루민산 칼슘(CA, CaO-Al2O3계 화합물) 등 새로운 포졸란 반응생성물을 형성한다. 이러한 반응은 비교적 장기간에 걸 쳐 다양한 접착성 물질을 생성하며 이에 따라 하수슬러지 토립자의 간극이 채워짐으로써 포졸란 반응은 더욱더 가속화된다.Through the above reaction, calcium silicate hydrate (CSH, CaO-SiO 2 -H 2 O-based compound), calcium aluminate hydrate (CAH, CaO-Al 2 O 3 -H 2 O-based compound), calcium aluminate (CA , CaO-Al 2 O 3 -based compounds) to form a new pozzolanic reaction product. These reactions produce a variety of adhesive materials over a relatively long period of time, thereby accelerating the pozzolanic reaction by filling the gaps in sewage sludge aggregates.

1가 양이온이 2가 양이온으로 대체됨에 따라 슬러지 토립자는 기포성가스가 발생하여 응집된 입자가 커지면서 팽창하게 되고 이 반응 중 순간적으로 촉진혼화제 중 고 흡수성 물질의 분자가 하수슬러지 표면에 흡수되어 음극을 제공하게 되며 음극을 지닌 하수슬러지 입자들은 상대적으로 분리되면서 하수슬러지 내부에 싸인 물이 방출하게 된다. As monovalent cations are replaced by divalent cations, the sludge aggregates expand as bubbled gas is generated, causing the aggregated particles to expand, and momentarily during this reaction, molecules of the highly absorbent material in the facilitating admixture are absorbed on the sewage sludge surface to provide a negative electrode. The sewage sludge particles having a cathode are relatively separated, and the water enclosed in the sewage sludge is released.

이때 방출된 물이 토립자 속으로 다시 침투되어 응결되지 않도록 혼화제에 속한 규조토의 담체 역할과 더불어 무기성 경화제 및 석고(gypsum)가 슬러지에 분산효과 증대와 지연 효과(무기성 고화반응을 통한 단립화를 지연시킴)로 슬러지의 입자표면에 에트린가이트(ettringite)의 층이 형성됨으로써 이 층이 슬러지가 다시 엉겨 붙는 것을 지연화하여 건조성을 높이게 된다. 이렇게 분산화되면서 혼화제에 속한 지오라이트를 통해 암모니아가스를 억제함으로써 pH의 변화성에 가스발생을 저감시키게 된다.At this time, as the carrier of diatomaceous earth belonging to the admixture so that the released water does not penetrate again into the granules, the inorganic hardener and gypsum increase the dispersion effect on the sludge and delay the effect (granulation through inorganic solidification reaction). Retardation) to form a layer of ettringite on the surface of the sludge particles, which retards the sludge from tangling again, thereby increasing the dryness. As it is dispersed, the ammonia gas is suppressed through the zeolite belonging to the admixture, thereby reducing the gas generation in the change in pH.

본 발명의 파라픽스는 하ㆍ폐수처리장에서 처리된 농축슬러지 또는 탈수슬러지와 적정 비율 혼합, 건조되어 상기 슬러지를 고화시키게 된다. The parapix of the present invention is mixed with a concentrated sludge or dewatered sludge treated in a sewage and wastewater treatment plant at an appropriate ratio and dried to solidify the sludge.

즉, 농축 또는 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 총중량에 대하여 3~15중량%의 본 발명의 파라픽스가 하ㆍ폐수슬러지와 혼합되는 것이 바람직하다. 이때 파라픽스와 하ㆍ폐수슬러지를 혼합하는 것은 통상의 방법으로 진행될 수 있는데, 그 예로 도 3과 4에 각각 도시되어 있는 트윈형 혼합기와 리본형 혼합기가 이용될 수 있다. 혼합 수 단이 이에 한정되는 것은 아니며 이 외 Henschell, 무중력혼합기 등도 이용될 수 있다. That is, it is preferable that 3 to 15% by weight of the parafix of the present invention is mixed with the sewage and wastewater sludge, based on the total weight of the concentrated or dehydrated sewage and wastewater sludge. In this case, the mixing of the parafixes and the wastewater sludge may be performed in a conventional manner. For example, the twin mixer and the ribbon mixer shown in FIGS. 3 and 4 may be used. Mixing means is not limited to this, but other Henschell, a gravity mixer, etc. may also be used.

본 발명의 파라픽스로 하ㆍ폐수슬러지를 교반할 때는 빠른 교반으로 슬러지를 파쇄시켜야 한다. 교반을 오래할 경우, 오히려 지연화 성질이 떨어져 접착성 물질을 생성하여 포졸란반응이 이루어지게 되어 다시 엉겨붙는 성질로 변하게 되기 때문이다. 따라서, 본 발명의 고화제로 슬러지를 고화시킬 때는 2~10분간 교반시키는 것이 바람직하다. 교반을 2분 미만으로 하게 되면 고화제와 슬러지가 충분히 혼합되지 않아 고화가 잘 이루어지지 않고, 10분을 초과하면 구성 성분(특히, 생석회)의 발열반응이 지속되어 다시 엉겨붙기 때문이다. When the sewage and wastewater sludge is agitated by the parafix of the present invention, the sludge should be crushed by rapid stirring. This is because, if the stirring is prolonged, the retardation property is deteriorated, thereby producing an adhesive substance, which causes the pozzolanic reaction to be entangled again. Therefore, when solidifying a sludge with the solidifying agent of this invention, it is preferable to stir for 2 to 10 minutes. If the stirring is less than 2 minutes, the solidifying agent and the sludge are not sufficiently mixed, and the solidification is not easily achieved. If the stirring time exceeds 10 minutes, the exothermic reaction of the constituents (particularly, quicklime) is continued and entangled again.

본 발명의 파라픽스는 무기성 물질인 시멘트와 석회의 장점을 그대로 살리면서 단점을 보완하기 위하여 플라이애시, 슬래그, 지오라이트, 탈크, 규조토, 알루미늄 분말, 마그네슘 분말, 실리카겔, 고흡수성수지, 촉진제, 기타혼합제 등을 혼합하여 어떤 조건의 슬러지에도 적용이 가능하면서 역학적 성질이 개량된 고화제이다. In order to make up for the shortcomings while maintaining the advantages of cement and lime, which are inorganic materials, the parapix of the present invention is fly ash, slag, zeolite, talc, diatomaceous earth, aluminum powder, magnesium powder, silica gel, superabsorbent resin, accelerator, It is a solidifying agent that can be applied to sludge under any conditions by mixing other admixtures and improved mechanical properties.

본 발명의 고화제는 하ㆍ폐수처리장에서 처리된 농축슬러지 또는 탈수슬러지와 적정 비율 혼합, 건조되어 상기 슬러지를 고화시키게 된다. The solidifying agent of the present invention is mixed with the concentrated sludge or the dewatered sludge treated in the sewage and wastewater treatment plant at an appropriate ratio and dried to solidify the sludge.

즉, 농축 또는 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 총중량에 대하여 3∼15 중량%의 본 발명의 고화제가 통상의 방법에 의하여 혼합되면 하ㆍ폐수슬러지가 고화되고, 이를 일정 시간 건조시키면 고화된 슬러지가 된다. 건조는 자연건조 또는 빠른 건조를 위하여 종래의 건조기를 사용할 수 있다. 이렇게 건조 고화된 슬러지가 쓰레기 처리장의 복토재, 도로 보조기층재, 건축용 골재, 옹벽의 뒤채움재, 또는 성형하여 보도블럭, 경계석, 벽돌 또는 외장재 등으로 사용되는 것이다.That is, when 3 to 15% by weight of the solidifying agent of the present invention is mixed by the conventional method with respect to the total weight of the concentrated or dehydrated sewage and wastewater sludge, the sewage and wastewater sludge is solidified, and when it is dried for a certain time, it becomes solidified sludge. . Drying may use a conventional dryer for natural drying or fast drying. The dry solidified sludge is used as a cover material, road auxiliary base material, building aggregate, retaining wall backfill material, or molded to be used as a sidewalk block, boundary stone, brick or exterior material.

또한, 본 발명의 고화제(제1고화제)로 하ㆍ폐수슬러지를 고화시켜 제조되는 복토재(제1복토재)는 본 발명의 고화제(1고화제)와 일정비율 혼합되어 하ㆍ폐수슬러지를 고화시키는 고화제(제2고화제)로도 사용될 수 있다. In addition, the cover material (first cover material) prepared by solidifying the sewage and wastewater sludge with the solidifying agent (first solidifying agent) of the present invention is mixed with the solidifying agent (first solidifying agent) of the present invention in a predetermined ratio. It can also be used as a solidifying agent (second solidifying agent) to solidify.

즉, 본 발명의 고화제(제1고화제) 33 내지 50 중량%와 본 발명의 복토재(제1복토재) 50 내지 67 중량%를 혼합하여, 이 혼합물을 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 또는 농축된 하ㆍ폐수슬러지 총중량에 대하여 3 내지 25중량%와 혼합하여 하ㆍ폐수슬러지를 고화시켜 고화된 하ㆍ폐수슬러지를 복토재(제2복토재)로 사용할 수 있다. 바람직하게는 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 또는 농축된 하ㆍ폐수슬러지 총중량에 대하여 15 내지 25중량%의 제2고화제를 혼합하여 복토재(제2복토재)를 제조할 수 있다. That is, 33 to 50% by weight of the solidifying agent (first solidifying agent) of the present invention and 50 to 67% by weight of the covering material (first covering material) of the present invention are mixed, and the mixture is dehydrated sewage, wastewater sludge or concentrated sewage. The sewage and wastewater sludge solidified by mixing with 3 to 25% by weight based on the total weight of the wastewater sludge can be used as cover material (second cover material). Preferably, the cover material (second cover material) may be prepared by mixing 15 to 25% by weight of the second hardening agent with respect to the total weight of the dewatered sewage sludge or concentrated sewage sludge.

이처럼 본 발명의 복토재는 도로 보조기층재 또는 건축용 골재 등으로 사용될 뿐만 아니라 하ㆍ폐수슬러지를 고화시키는 데도 재활용 가능한 것이다. 이와 같이 본 발명의 복토재가 하ㆍ폐수슬러지를 고화시키는데 이용됨으로써 하ㆍ폐수슬러지를 고화시키기 위한 고화제의 사용량을 줄일 수 있다.As described above, the cover material of the present invention is not only used as a road auxiliary base material or a building aggregate, but is also recyclable to solidify sewage and wastewater sludge. As such, the cover material of the present invention is used to solidify sewage and wastewater sludge, so that the amount of solidifying agent for solidifying sewage and wastewater sludge can be reduced.

하기의 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 본 발명의 파라픽스 및 복토재를 보다 구체적으로 설명한다. Through the following examples, comparative examples and test examples will be described in more detail the parafix and cover material of the present invention.

<실시예 1> 파라픽스 고화제 제조Example 1 Preparation of Parafix Hardener

교반장치를 가동시켜 서서히 회전시키면서 시멘트 3kg, 생석회 15kg, 석고 2kg, 규조토 1kg, 지오라이트 1kg을 충분히 혼합한 후 다시 서서히 회전시키면서 알루미늄 1kg, 실리카겔 1kg, 고흡수성수지(아크릴산과 비닐알코올의 공중합물) 1kg을 혼합하여 파라픽스 고화제를 제조하였다.3kg of cement, 15kg of quicklime, 2kg of gypsum, 1kg of diatomaceous earth, 1kg of zeolite, and then slowly rotating again while operating the stirring device. 1 kg was mixed to prepare a parapix hardener.

<실시예 2> 파라픽스 고화제 제조Example 2 Preparation of Parafix Hardener

교반장치를 가동시켜 서서히 회전시키면서 시멘트 3kg, 생석회 15kg, 석고 2kg, 규조토 1kg, 지오라이트 1kg을 충분히 혼합한 후 다시 서서히 회전시키면서 알루미늄 1kg, 실리카겔 1kg, 고흡수성수지(아크릴산과 비닐알코올의 공중합물) 1kg, 파라핀 1kg을 혼합하여 파라픽스 고화제를 제조하였다.3kg of cement, 15kg of quicklime, 2kg of gypsum, 1kg of diatomaceous earth, 1kg of zeolite, and then slowly rotating again while operating the stirring device. 1 kg of paraffin 1 kg was mixed to prepare a parapix hardener.

<실시예 3> 파라픽스 고화제 제조Example 3 Preparation of Parafix Hardener

교반장치를 가동시켜 서서히 회전시키면서 시멘트 3kg, 생석회 15kg, 석고 2kg, 규조토 1kg, 지오라이트 1kg을 충분히 혼합한 후 다시 서서히 회전시키면서 알루미늄 1kg, 실리카겔 1kg, 고흡수성수지(아크릴산과 비닐알코올의 공중합물) 1kg 파라핀1kg, 염화칼슘 500g 및 설폰산계 감수제 500g을 혼합하여 파라픽스 고화제를 제조하였다.3kg of cement, 15kg of quicklime, 2kg of gypsum, 1kg of diatomaceous earth, 1kg of zeolite, and then slowly rotating again while operating the stirrer. 1 kg paraffin 1 kg, 500 g of calcium chloride, and 500 g of sulfonic acid-based reducing agent were mixed to prepare a parafix hardener.

<실시예 4> 복토재 제조Example 4 Preparation of Cover Material

하ㆍ폐수슬러지 탈수케익 10kg과 실시예 1에서 제조된 파라픽스 고화제 1kg을 트윈형 혼합기에 투입하여 3분 동안 혼합한 후 2일간 자연 건조시켜 고화된 슬러지를 수득하였다(도 2 참조). 10 kg of sewage and wastewater sludge dewatering cakes and 1 kg of the parapix hardener prepared in Example 1 were added to a twin mixer, mixed for 3 minutes, and then naturally dried for 2 days to obtain a solidified sludge (see FIG. 2).

<실시예 5> 복토재 제조Example 5 Preparation of Cover Material

<실시예 1>에서 제조된 파라픽스 고화제 750g과 실시예 4에서 제조된 복토재 750g을 혼합하고, 이를 하ㆍ폐수슬러지 탈수케익 10kg과 함께 리본형 혼합기에 투입하여 5분 동안 혼합한 후 2일간 자연 건조시켜 고화된 슬러지를 수득하였다.750 g of the parafix hardener prepared in <Example 1> and 750 g of the cover material prepared in Example 4 were mixed, and this was added to a ribbon mixer with 10 kg of sewage and wastewater sludge dewatering cakes and mixed for 5 minutes, followed by 2 days. Natural drying gave solidified sludge.

<비교예 1> Comparative Example 1

하ㆍ폐수슬러지 탈수케익 10kg과 석회 2kg을 리본형 혼합기에 투입하여 2분 이내 혼합한 후 2일간 자연 건조시켜 고화된 슬러지를 수득하였다.10 kg of sewage and sludge dewatering cakes and 2 kg of lime were added to a ribbon mixer and mixed within 2 minutes, followed by air drying for 2 days to obtain solidified sludge.

<시험예 1> 건조시험Test Example 1 Drying Test

하ㆍ폐수슬러지의 원시료(도 1 참조)와 실시예 1에서 제조된 파라픽스의 배합비에 따른 건조특성을 알아보기 위하여 파라픽스를 혼합하지 않은 원시료와, 파라픽스 배합비를 10, 15, 20중량%로 변화시켜 실내에서 건조실험을 실시하여 시간에 따른 배합비별 함수율을 측정하여고 그 결과를 표 1과 그림 1에 나타내었다. In order to determine the drying characteristics according to the mixing ratio of the raw material of sewage and wastewater sludge (see FIG. 1) and the parafixes prepared in Example 1, the raw materials without parafixes were mixed, and the parafix compounding ratio was 10, 15, 20. Drying test was performed indoors by changing the weight% to measure the moisture content according to the mixing ratio over time and the results are shown in Table 1 and Figure 1.

표 1과 그림 1에 제시되어 있는 바와 같이 원시료인 하ㆍ폐수슬러지에 비해 본 발명의 파라픽스를 혼합한 초기 슬러지의 함수율이 10% 이상, 3일 경과시에는 원시료보다 50% 이상 낮은 것을 알 수 있다. 이는 슬러지의 분산화로 수분감소가 빨리 진행된 것으로 판단된다.As shown in Table 1 and Figure 1, compared to the sewage and wastewater sludge as raw materials, the water content of the initial sludge mixed with the parafix of the present invention was 10% or more, and after 3 days, it was 50% or more lower than the raw material. Able to know. This is believed to have accelerated due to sludge dispersion.

[표 1]배합비별 함수율(%)[Table 1] Water content by compounding ratio (%)

Figure 112007031059717-pat00001
Figure 112007031059717-pat00001

[그림 1]배합비별 함수율(%)[Figure 1] Water content (%) by blend ratio

Figure 112007031059717-pat00002
Figure 112007031059717-pat00002

<시험예 2> 배합비에 따른 강도실험Test Example 2 Strength Test According to Mixing Ratio

배합비에 따른 강도특성을 알아보기 위하여 실시예 1에서 제조된 파라픽스의 양을 0, 10, 15, 20중량%로 변화시켜 강도실험을 실시하였다.In order to determine the strength characteristics according to the mixing ratio, the strength test was performed by changing the amount of parafixes prepared in Example 1 to 0, 10, 15, 20% by weight.

그림 2에 도시되어 있는 바와 같이, 파라픽스의 배합비가 증가할수록 고화된 슬러지의 강도가 증가하였다. 원시료인 슬러지의 28일 강도 0.13kg/cm2와 비교해 파라픽스 20%를 혼합한 경우 1.58kg/cm2로 강도가 10배 이상 증가했음을 알 수 있다.As shown in Figure 2, the strength of the solidified sludge increased as the blending ratio of parapix increased. If a mixture of 20% para-fix 28 days compared to the strength of 0.13kg / cm 2 of the original sample of sludge to 1.58kg / cm 2 intensity can be seen that more than 10 times.

이는 파라픽스 중의 CaO 등에 의한 이온교환, 포졸란반응 촉진제에 의해 생석회의 반응을 자극시켜 미립자인 점토, 콜로이드 성분이 단립화되어 슬러지가 양질토로 개량되며, 슬러지 케익 중의 부패하지 않는 성분 시멘트, 석고, 금속성 물질과 이것을 매체로 한 혼합물의 상호결합으로 인한 고결도의 증가, 그리고 분산화 에 따른 수분방출에 따른 건조성이 향상으로 인하여 슬러지의 강도가 증가된 것으로 여겨진다.It stimulates the reaction of quicklime by ion exchange by CaO etc. and pozzolanic reaction accelerator in parapix, so that the fine clay and colloidal components are isolated, and the sludge is improved to high quality soil. It is believed that the strength of the sludge is increased due to the increase in the high purity due to the mutual coupling of the material and the mixture using the medium and the improvement of the dryness due to the water release due to the dispersion.

또한, 양생일에 따른 강도특성을 알아보기 위하여 양생일(1, 7, 14, 28일)에 따른 강도특성을 살펴보았다. <표 2>에 제시되어 있는 바와 같이, 양생일이 증가할수록 강도가 증가하였다. 14일까지의 강도 증가량이 이후 28일의 강도 증가량보다 큼을 알 수 있으며 14일 이후부터는 완만한 강도 증가를 나타내었다. 배합비별로 약간의 차이를 보이나 28일 강도와 비교해 7일 강도는 50~60%, 14일 강도는 80~90% 정도 발현됨을 알 수 있었다.In addition, the strength characteristics according to the curing days (1, 7, 14, 28 days) were examined to find out the strength characteristics according to the curing days. As shown in Table 2, the strength increased with increasing curing days. The increase in strength up to 14 days is greater than the increase in strength after 28 days, and after 14 days, the increase in strength was slow. Although there was a slight difference in the mixing ratio, the 7-day intensity was 50-60% and the 14-day intensity was about 80-90% compared to the 28-day intensity.

[표 2]일축압축강도실험 결과(kg/cm2)[Table 2] Test results of uniaxial compressive strength (kg / cm 2 )

Figure 112007031059717-pat00003
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[그림 2]일축압축강도실험 결과(kg/cm2)[Figure 2] Test result of uniaxial compressive strength (kg / cm 2 )

Figure 112007031059717-pat00004
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<시험예 3> 배합비에 따른 함수율과 투수실험 Test Example 3 Water content and permeability test according to the mixing ratio

복토재 및 재사용 목적으로 배합비에 따른 함수율과 투수특성을 알아보기 위하여 실시예 1에서 제조된 파라픽스의 양을 0, 10, 15, 20중량%로 변화시켜 함수율과 투수실험을 실시하였다.In order to determine the moisture content and permeability characteristics according to the mixing ratio for the cover material and reuse purpose, the moisture content and permeability experiment were performed by changing the amount of parafixes prepared in Example 1 to 0, 10, 15, and 20 wt%.

그림 3에 도시되어 있는 바와 같이 대체적으로 파라픽스 혼합비가 증가할수록 투수계수가 감소하였다. 또한 표 3에 제시되어 있는 바와 같이 양생일이 증가할수록 투수계수가 감소하였다. 초기 14일까지의 투수계수 감소량이 이후 28일의 감소량보다 큼을 알 수 있으며 14일 이후부터는 완만한 투수계수 감소를 나타내었다. As shown in Figure 3, the permeability coefficient decreased as the parafix mixing ratio increased. Also, as shown in Table 3, the permeability coefficient decreased as the curing day increased. The decrease in permeability coefficient up to 14 days was greater than the decrease in 28 days afterwards.

[표 3]투수실험 결과(cm/sec)Table 3 Permeability Test Results (cm / sec)

Figure 112007031059717-pat00005
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[그림 3]투수실험 결과(cm/sec)[Figure 3] Permeability test result (cm / sec)

Figure 112007031059717-pat00006
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<시험예 4> 복토재 재사용시 압축강도실험<Test Example 4> Compressive strength test when reusing cover material

복토재 및 보조기층, 채움재로 양생일에 따른 강도특성을 알아보기 위하여 상위의 10%로 고화처리된 슬러지를 화강토 및 점토에 10%를 혼합하여 복토다짐하였을때 양생일(1, 7, 14, 28일)에 따른 강도특성을 살펴보았다.In order to find out the strength characteristics according to the curing date as cover material, auxiliary base, and filling material, the curing date when 10% of the solidified sludge was mixed with 10% of granite soil and clay to cure soil (1, 7, 14, 28, the strength characteristics were examined.

표 4에 제시되어 있는 바와 같이 초기 7일까지는 양생일이 증가할수록 강도 가 급격히 증가하다가 이후부터는 완만한 강도 증가를 나타내었다. As shown in Table 4, the intensity increased rapidly as the curing day increased until the first 7 days, but gradually increased afterwards.

[표 4]배합비 및 양생일에 따른 일축압축강도(kg/cm2)[Table 4] Uniaxial compressive strength according to compounding ratio and curing date (kg / cm 2 )

Figure 112007031059717-pat00007
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<시험예 5> 복토재 활용시 투수실험<Test Example 5> Permeability Experiment using cover material

파라픽스가 화강토 및 점토의 배합비 및 양생일에 따른 투수특성을 알아보기 위하여 배합비를 0, 10, 15, 20중량%로 변화시켜 투수실험 하였다.     In order to investigate the permeability characteristics according to the blending ratio and curing date of the granite and clay, the permeation experiment was performed by changing the blending ratio to 0, 10, 15, and 20 wt%.

<표 5>에 제시되어 있는 바와 같이 원시료인 화강토 및 점토의 투수계수는 각각 6~7×10-6cm/sec와 4~5×10-7cm/sec로 파라픽스를 혼합한 경우 28일 투수계수가 각각 5~7×10-8cm/sec와 7~9×10-9cm/sec로 감소함을 알 수 있다. 이는 파라픽스에 의한 반응생성물들이 시료 내에 분산되고 그 토립자의 수분은 방출되거나 담체되어 그 방출된 곳에 간극을 채움으로써 고화체의 밀실화 및 경화에 의해 감소된 것으로 판단된다. As shown in <Table 5>, the permeability coefficients of raw clay and clay as raw materials are 6 ~ 7 × 10 -6 cm / sec and 4 ~ 5 × 10 -7 cm / sec, respectively. The 28-day permeability coefficients decreased to 5-7 × 10 -8 cm / sec and 7-9 × 10 -9 cm / sec, respectively. It is believed that the reaction products due to the parafixes are dispersed in the sample, and the moisture of the granules is released or supported and filled by the gap where it is released, thereby reducing the solidification and hardening of the solid.

[표 5]파라픽스 고화제 배합비 및 양생일에 따른 투수계수(cm/sec)[Table 5] Permeability coefficient (cm / sec) according to Parafix solidification compounding ratio and curing date

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<시험예 6> 반복 회분식 용출시험Test Example 6 Repeated Batch Dissolution Test

원슬러지, 실시예 4에서 수득된 슬러지(즉, 복토재) 및 비교예 1에서 수득된 고화된 슬러지 각각 10g을 준비하였다. 이들을 염산으로 pH 5.6~6.3으로 조절된 증류수 100g이 담긴 비이커에 넣고 혼합한 후 상온에서 6시간 진탕하였다. 원심분리기를 이용하여 고액분리한 후 상등액을 추출, AAS(Atomic Absorption Spectrometry)를 이용하여 용출된 중금속을 분석하고 그 결과를 표 6에 나타내었다. 10 g of raw sludge, sludge obtained in Example 4 (ie, cover material) and solidified sludge obtained in Comparative Example 1 were prepared. They were placed in a beaker containing 100 g of distilled water adjusted to pH 5.6˜6.3 with hydrochloric acid, mixed, and shaken at room temperature for 6 hours. After the solid-liquid separation using a centrifuge to extract the supernatant, the eluted heavy metals were analyzed using AAS (Atomic Absorption Spectrometry) and the results are shown in Table 6.

<표 6>에 제시되어 있는 바와 같이 크롬(Cr)은 전 시료에서 검출되지 않았다. 구리(Cu)와 납(Pb)의 경우 용출 초기에만 높은 농도를 보이며 2, 3회에서는 농도가 급감함을 보였다. 카드뮴(Cd)은 대체적으로 일정한 농도가 용출됨을 보였다. 특히 본원의 파라픽스로 고화된 슬러지의 경우 일정한 농도를 보였으며 이는 파라 픽스가 원소 용출을 지연시키기 때문으로 생각된다. 구리의 경우 원슬러지에서는 용출되지 않았지만 통상적으로 상용되는 고화제로 석회 및 플라이애쉬와 본원의 파라픽스로 고화한 경우 오히려 용출되는 현상이 나타났는데 이는 강알카리 조건에서의 재용출이 그 이유라 판단된다. 석회 및 플라이애쉬로 고화한 경우 구리농도가 기준을 초과하였으나 본 파라픽스로 고화한 경우 농도가 3.25ppm에서 0.8ppm으로 감소, 기준치 이내로 방출됨을 알 수 있으며 이는 본원의 파라픽스가 종래의 통상적인 고화제보다 중금속 용출 지연에 효과가 있음을 시사한다. As shown in Table 6, chromium (Cr) was not detected in all samples. Copper (Cu) and lead (Pb) showed high concentrations only at the beginning of the elution, and the concentrations decreased sharply in the second and third times. Cadmium (Cd) generally showed a constant concentration of eluted. In particular, the sludge solidified with the parafixes of the present application showed a constant concentration, which is considered to be because the parafixes delay elemental dissolution. Copper was not eluted from the original sludge, but was commonly eluted when it was solidified with lime and fly ash and the parafixes of the present application, which is considered to be the reason for re-eluting under strong alkali conditions. . The copper concentration exceeded the standard when solidified with lime and fly ash, but when solidified with this parafix, the concentration decreased from 3.25ppm to 0.8ppm and was released within the standard value. This suggests that it is more effective in delaying the dissolution of heavy metals than the topic.

[표 6]반복 회분식 용출실험 결과(ppm)[Table 6] Results of repeated batch dissolution test (ppm)

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<시험예 7> 장기 연속식 용출실험Test Example 7 Long-Term Continuous Dissolution Test

직경 10cm의 아크릴 수지관을 이용하여 실험을 실시하였다. 장기 연속식 용출실험의 문제점으로 지적되고 있는 벽면누수를 최소화하기 위하여 원통 내부에 링(ring)을 부착하였으며 용출장치 하부에는 입경이 각기 다른 glass bid와 유리구슬을 섞어 10cm 두께로 설치하였다. 용출장치 상부에서 인공강우(증류수)를 주 1회로 약 0.5ℓ/회 유입(살수)하였으며 용출실험은 6개월간 지속적으로 실시하였다.The experiment was carried out using an acrylic resin tube having a diameter of 10 cm. In order to minimize the wall leakage, which has been pointed out as a problem of the long-term continuous dissolution test, a ring was attached to the inside of the cylinder. The lower part of the elution device was installed with a glass bid and glass beads having different particle diameters and were installed to a thickness of 10 cm. Artificial rainfall (distilled water) was introduced about 0.5ℓ / time (spraying) once a week at the top of the elution system, and the dissolution test was conducted continuously for 6 months.

하ㆍ폐수슬러지 고형화 처리시 고화제를 평균 10%라고 가정할 때 본 실험은 고화된 복토재를 일정비율로 고화제와 함께 슬러지를 고화처리시 재활용 한다고 가정하여 파라픽스를 20%를 혼합하여 일정한 성형몰드에 압축성형하여 환경적 유해성을 평가하고자 폐기물 공정법에 의한 용출시험을 실시하였다. 이때 본 발명의 파라픽스의 중금속 고정화 능력을 평가하고자 종래의 고화처리 공법인 석회 및 플라이애쉬만 혼합한 슬러지와 비교하여 분석하였다.Assuming that the solidifying agent is averaged 10% in the sewage and sludge solidification treatment, this experiment assumes that the solidified cover material is recycled in the sludge solidification process together with the solidifying agent at a constant ratio. In order to evaluate the environmental hazards by compression molding the mold, dissolution test by waste process method was conducted. At this time, in order to evaluate the heavy metal immobilization ability of the parafix of the present invention was analyzed by comparing with the sludge mixed with lime and fly ash, which is a conventional solidification method.

<표 7>은 고화슬러지에 대하여 인공강우를 주입시킨 후 용출수의 pH, 중금속 농도 등을 분석한 결과이다. 먼저 pH의 경우 초기 12.5에서 6개월 경과후에는 9.2로 감소하였다. 따라서 고화슬러지의 재활용에서 문제가 되었던 pH는 시간이 경과할수록 감소하여 영향이 저감됨을 알 수 있었다. COD는 초기 182에서 6개월 후에는 10.6으로 감소하였다. 한편 초기의 중금속농도 중 카드뮴과 크롬은 검출되지 않았으며 구리와 납은 각각 0.03ppm, 0.12ppm으로 소량 용출됨을 알 수 있었다. 그러나 시간이 경과하면서 4개월 경과후부터는 모든 중금속 원소가 용출되지 않아 하ㆍ폐수슬러지 고화제로 고형화된 슬러지는 환경적으로 유해하지 않음을 알 수 있었다.<Table 7> is a result of analyzing the pH, heavy metal concentration, etc. of the leaching water after the artificial rainfall is injected into the solidified sludge. First, the pH was decreased from 12.5 to 9.2 after 6 months. Therefore, it was found that the pH, which was a problem in the recycling of the solidified sludge, decreases with time, and the effect is reduced. COD decreased from the initial 182 to 10.6 after 6 months. On the other hand, cadmium and chromium were not detected in the initial heavy metal concentrations, and copper and lead were eluted in small amounts of 0.03ppm and 0.12ppm, respectively. However, after 4 months, all the heavy metal elements were not eluted, and the sludge solidified by sewage sludge solidifying agent was not environmentally harmful.

[표 7]고화슬러지의 장기 용출실험 결과(ppm)Table 7 Long-term dissolution test results of solidified sludge (ppm)

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상기의 시험 결과를 통하여, 본 발명의 파라픽스에 대하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.Through the above test results, the following conclusions about the parafixes of the present invention were obtained.

본 발명의 파라픽스를 이용하여 고화시킨 하ㆍ폐수슬러지의 압축강도는 <표 2>에 제시되어 있는 바와 같이 양생 7일 이후부터 0.5kg/cm2 이상의 강도를 나타내고 있다. 일반적으로 건설기계의 주행이 가능한 일축압축강도로는 0.5kg/cm2이 제시되고 있는 것과 비교하여, 본 발명에 따른 고형화된 슬러지는 폐기물 매립장의 일일 및 중간 복토재로 사용될 경우 장비의 주행성을 충분히 확보됨을 알 수 있다.The compressive strength of the sewage and wastewater sludge solidified by using the parafix of the present invention has a strength of 0.5 kg / cm 2 or more after 7 days of curing, as shown in <Table 2>. In general, the uniaxial compression strength road that can run a construction machine is compared to 0.5kg / cm 2 is proposed, solidified sludge according to the present invention is sufficiently secured the running of the equipment when used as a daily and intermediate cover material of the landfill It can be seen.

또한, 하수슬러지의 투수계수는 <표 5>에 제시한 바와 같이 1×10-5~1×10-6cm/sec를 나타내고 있다. 폐기물 매립장의 일일 및 중간 복토재의 투수계수 기준은 명확히 제시되지 않고 있지만 투수계수가 낮은 점토나 점토질 모래를 기준으로 하고 있는데 일반적으로 점토질 흙의 투수계수는 1×10-5~1×10-7cm/sec이다. 따라서 본 발명의 고형화된 슬러지는 매립장의 일일 및 중간 복토재로 사용될 경우 가스누출방지 및 우수배제에 큰 효과가 있을 것으로 매립장의 일일 및 중간 복토재로 활용이 가능함을 알 수 있다.In addition, the permeability coefficient of sewage sludge represents 1 × 10 −5 to 1 × 10 −6 cm / sec, as shown in Table 5. Permeability coefficients for daily and intermediate cover of waste landfill are not clearly defined, but the permeability coefficients are based on low permeability clay or clay sand. Generally, the permeability coefficient of clay soil is 1 × 10 -5 ~ 1 × 10 -7 cm / sec. Therefore, when the solidified sludge of the present invention is used as daily and intermediate cover material of landfill, it can be seen that it can be used as daily and intermediate cover material of landfill to have a great effect on gas leakage prevention and rainwater removal.

또한, 본 발명에 따른 고형화된 슬러지는 <표 7>에 제시되어 있는 바와 같이 pH 12 이상을 만족하여 슬러지 및 매립 폐기물 내의 병원균의 확산방지(Disease Vector Control) 및 쓰레기 냄새 발생 억제(Odor and Air Emission Control)에 큰 효과가 있을 것으로 판단된다. 또한 고화된 슬러지는 <그림 2와 3>과 <표 6과 7>에 제시한 바와 같이 강수에 의해 재오니화되지 않으므로 빗물의 침투량을 줄임으로써 궁극적으로 지표수와 지하수의 오염방지(Ground-Water and Surface Water Protection)에 큰 효과가 있으리라 판단된다.In addition, the solidified sludge according to the present invention satisfies the pH 12 or more as shown in Table 7 to prevent the spread of pathogens in the sludge and landfill waste (Disease Vector Control) and suppress the generation of waste odor (Odor and Air Emission) It seems to have a great effect on control. In addition, the solidified sludge is not re-nitrified by precipitation as shown in <Figures 2 and 3> and <Tables 6 and 7>, thus reducing the infiltration of rainwater and ultimately preventing ground-water and groundwater contamination. Surface water protection) will have a big effect.

상기에 본 발명의 특정한 실시예가 설명되었지만 본 발명의 하ㆍ폐수슬러지를 고형화시키는 파라픽스 및 이를 이용한 복토재는 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다. Although specific embodiments of the present invention have been described above, it is obvious that the parafixes for solidifying the sewage and wastewater sludge of the present invention and the cover material using the same may be variously modified and implemented by those skilled in the art.

예를 들면, 상기 실시예에서는 각 성분의 혼합 비율이 특정화되어 있지만, 사용 용도에 따라서 혼합 비율이 변경되어질 수도 있다. 그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다. For example, although the mixing ratio of each component is specified in the said Example, the mixing ratio may change according to a use use. However, such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments shall fall within the appended claims of the present invention.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 고화제(파라픽스)는 하ㆍ폐수슬러지 고형화시 일반적인 고화반응 외에 기포와 팽창반응이 동시에 이루어져 수분을 순간 흡착하여 슬러지 사이를 분산시킴으로써 건조시간을 단축하고 슬러지를 안정 고화시킨다. As described above, the solidifying agent (parafixe) of the present invention, in addition to the general solidification reaction during solidification of sewage and wastewater sludge, simultaneously forms a bubble and an expansion reaction so as to instantly adsorb moisture to disperse the sludge to shorten the drying time and to reduce the sludge. Stable solidified.

또한, 본 발명의 파라픽스로 고화된 하ㆍ폐수슬러지는 강제 건조 또는 자연건조후 슬러지 고화처리시에 재사용 가능하여 담체역할을 행하면서 슬러지가 분산되도록 함으로써 파라픽스 투입량을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 폐기처분되는 슬러지의 양도 감소시키게 된다. In addition, the sewage and wastewater sludge solidified by the parafix of the present invention can be reused in the sludge solidification treatment after forced drying or natural drying, so that the sludge is dispersed while acting as a carrier, thereby reducing the amount of parapix input and disposal. It also reduces the amount of sludge that is disposed of.

아울러, 본 발명의 파라픽스로 고화된 하ㆍ폐수슬러지는 복토재, 도로 보조기층재, 건축용 골재, 옹벽의 뒤채움재, 또는 성형하여 보도블럭, 경계석, 벽돌 또는 외장재 등 다양하게 이용가능함으로써 환경오염을 줄일 수 있다. In addition, the sewage and wastewater sludge solidified by the parafix of the present invention can be used in various ways such as cover material, road auxiliary base material, construction aggregate, retaining wall backfill, or molded sidewalk block, boundary stone, brick or exterior material to reduce environmental pollution. Can be.

Claims (6)

시멘트, 생석회, 석고, 슬래그, 및 플라이애시로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 무기성 물질 70 내지 90 중량%; 70 to 90% by weight of an inorganic material selected from the group consisting of cement, quicklime, gypsum, slag, and fly ash; 마그네슘계 분말과 알루미늄계 분말로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 금속성물질 0.1 내지 10 중량%; 0.1 to 10% by weight of at least one metallic material selected from the group consisting of magnesium powder and aluminum powder; 고흡수성수지와 실리카겔로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 흡수성물질 0.2 내지 10.0 중량%; 및0.2 to 10.0 wt% of at least one absorbent material selected from the group consisting of a super absorbent polymer and silica gel; And 규조토, 탈크, 지오라이트 및 산성백토로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 담체 2.0 내지 10.0 중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하ㆍ폐수슬러지를 고형화시키는 파라픽스 고화제.Parasitic solidifying agent for solidifying sewage and wastewater sludge, characterized in that it comprises; 2.0 to 10.0% by weight of a carrier at least one selected from the group consisting of diatomaceous earth, talc, zeolite and acidic clay. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 파라핀, 스테아르산 및 왁스로 이루어지는 군에서 하나 이상 선택되는 유기성물질 0.1 내지 10.0 중량%가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고화제.Solidifying agent characterized in that it further comprises 0.1 to 10.0% by weight of at least one organic material selected from the group consisting of paraffin, stearic acid and wax. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 염화칼슘, 설폰산계 감수제 및 리그닌계 감수제로 이루어지는 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 반응성 촉진제 0.1 내지 10.0 중량%가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고화제.Solidifying agent characterized in that it further comprises 0.1 to 10.0% by weight of at least one reactive promoter selected from the group consisting of calcium chloride, sulfonic acid-based sensitizer and lignin-based sensitizer. 청구항 1의 고화제와, 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 또는 농축된 하ㆍ폐수슬러지를 혼합하여 자연양생 또는 건조시키되,Natural curing or drying by mixing the solidifying agent of claim 1 with dehydrated sewage sludge or concentrated sewage sludge, 상기 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 또는 농축된 하ㆍ폐수슬러지 총중량에 대하여 3∼15 중량%의 고화제가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 복토재. 3 to 15% by weight of a solidifying agent is mixed with respect to the total weight of the dehydrated sewage sludge or concentrated sewage sludge. 청구항 4의 복토재 50 내지 67 중량%와 청구항 1의 고화제 33 내지 50 중량%를 혼합하고, 이 혼합물을 탈수된 하ㆍ폐수슬러지 또는 농축된 하ㆍ폐수슬러지 총중량에 대하여 3 내지 25 중량% 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복토재. 50 to 67% by weight of the cover material of claim 4 and 33 to 50% by weight of the solidifying agent of claim 1 are mixed, and the mixture is mixed with 3 to 25% by weight based on the total weight of the dehydrated sewage sludge or concentrated sewage sludge. Cover material, characterized in that made. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 복토재가 도로 보조기층재, 건축용 골재, 옹벽의 뒤채움재, 보도블럭, 경계석, 벽돌, 외장재로 사용되는 것을 특징으로 하는 복토재. The cover material is a cover material, characterized in that used as a road auxiliary base material, building aggregate, retaining wall backfill material, sidewalk block, boundary stone, brick, exterior material.
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