KR20010020464A - 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각시 발생 연기의 정화시잔류물 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다음단계를 포함하는 쓰레기 또는 산업폐기물 소각연기에서 유도된 잔유물을 처리하는 방법에 관계한다: A: 황산염을 포함한 모든 염을 가용화시키고 가용성 칼슘을 침전시키고 pH가 11이상이 되게하기에 충분한 양으로 탄산칼슘(2)을 써서 잔유물을 세척하여 염을 제거하고(1,1') 이후에 고체/액체 분리를 하여 염이 제거된 케이크(3)를 수득하고; B: 케이크에 존재하거나 케이크에 첨가된 석회석과 반응시켜 양쪽성 금속을 가용화시키는데 필요한 알카리를 수득하고 pH를 12이상이 되도록 하기에 충분한 양으로 탄산나트륨을 써서 단계 A의 케이크(3)에서 가용성 물질을 용액으로 분리하고, 액체/고체 분리에 의해 케이크(6)와 이산화탄소(8)로 중화되는 상청액(7)을 수득하고, 회수된 용액을 여과시켜 금속수산화물 슬러지(11)와 단계 B쪽으로 재순환가능한 탄산나트륨 수용액(14)을 수득하며; C: 단계 B에서 나온 잔류물(6,6')을 6.5 내지 8.5의 pH로 중화시키는 단계
Description
보통 생활쓰레기를 소각하는 과정에서 재와 함께 먼지나 유독가스가 섞인 연기가 발생하게 된다. 일반적으로 석회(石灰)를 이용하면 이같이 오염된 연기를 정화할 수 있다. 실제로 염화수소와 유황가스 등은 포집되어 각각 클로르석회와 황산석회로 변하며, 연기 속에 들어있던 중금속류는 석회 입자 표면에 흡수된다. 이러한 석회처리 후 마지막 여과과정을 거쳐 수거된 물질들은 모두, 국내와 유럽, 그리고 국제 법규상의 기준에 맞는 쓰레기 하치장에 버려져있는 잔류물의 성분이기도 하다.
이들 잔류물에는 석회와의 반응 결과 생성된 물질, 석회 입자 표면에 흡수된 양쪽성 중금속, 탄산칼슘, 석회, 그리고 소각시 생성된 것으로 석회처리 과정에서 포집된 불활성 먼지 형태의 물질(실리카 및 알루미나) 등이 포함되어 있다.
하지만 소각된 쓰레기 및 폐기물의 종류나 소각시 발생된 연기의 처리방식에 따라 잔류물의 조성이 달라진다.
특히 오염여부에 따라 잔류물은 다음 세 가지로 분류된다.
· 오염물질이 전혀 들어있지 않은 잔류물.
· 유해물질 또는 오염물질이긴 하나 안정된 형태를 갖고 있어 외부에는 전혀 해를 끼치지 않는 물질들이 함유된 잔류물.
· 언제든 외부에 해를 끼칠 수 있는 유해성분이 함유된 잔류물. 이들이 전체 잔류물의 약 2%를 차지.
해당분야 전문가라면 이미 알고 있는 바와 같이, 이 세 번째 종류가 바로 잠재 오염원이다. 이들은 쉽게 접할 수 있는데다 외부 오염 가능성이 높은 각종 중금속을 함유하고 있기 때문에 현행법상 특정 장소에서만 처리하도록 되어 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 중금속을 제거하고 각종 시약의 재활용도를 극대화할 수 있는 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물 처리 방법을 제시하는 데 있다.
두번째는 잔류물에 함유된 여러 성분들을 분리하여 현행법규에서 정하고 있는 바에 따라 그 가치를 극대화하고 재활용 또는 제거할 수 있는 방법을 제시하는 데 있다.
그리고 세번째는 소각시 배출되는 탄산가스의 활용 방법을 제시하는 것이다.
아울러 최소비용으로 각종 생성물의 가치를 극대화할 수 있는 방법을 제시하는 것 역시 본 발명의 목적이라 하겠다.
상기의 목적들은 다음에 나오게될 기타 목적들과 마찬가지로 생활쓰레기 및 산업페기물 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물 처리 방법을 통해 이루어질 수 있으며, 특히 본 발명에 의한 전기의 방법은 다음 몇 가지 단계들로 이루어져 있다.
A-황산염을 비롯한 모든 염류(鹽類)를 용해화하고 가용성 칼슘을 침전시켜 pH가 11 이상이 되도록 하기에 충분한 양 또는 약간 많은 양의 탄산나트륨으로 잔류물을 세정하여 염을 제거한 다음, 고체/액체간 분리작업을 실시, 염이 제거된 상태의 무염 케이크를 얻는다.
B-A단계에서의 무염 케이크 내에 존재하거나 필요에 따라 첨가된 석회와 반응시켜 양쪽성 금속의 용해화에 필요한 알칼리도(度)(alkalinity)로서 pH가 12 이상이 되도록 하는데 필요한 양 또는 약간 많은 양의 탄산나트륨을 사용하여 상기 케이크에서 가용성 물질을 제거하고, 고체/액체간 분리작업을 통해 케이크와 탄산가스에 의해 중화된 부유액을 따로 분리해낸 다음, 수거된 용액을 여과시켜 금속 수산화물 슬러지(sludge)와 B단계 즈음에서 재활용이 가능한 탄산나트륨 수용액을 얻는다.
C-B단계에서 생성된 잔류물을 중화시켜 pH가 6.5∼8.5 정도가 되도록 한다.
특히 A단계로 넘어가기에 앞서 예비세정단계인 D단계를 실시, 물로 미리 한번 잔류물을 씻어줌으로써 염화칼슘과 같은 가용성 칼슘 함유 염류를 제거할 수 있다.
또한 탄산가스를 주입하여 A단계에서 얻은 용액을 중화시키고, 고체/액체간 분리작업을 통해 금속 수산화물 슬러지와 중화된 용액을 수거한다. D단계에서 얻은 용액도 이와 같이 처리한다. 그리하여 중화된 용액들을 혼합, 여과시켜 염화칼슘 및 염화나트륨 염수(鹽水)로 이루어진 부유액과 황산칼슘 또는 석고 침전물을 수거한다.
한편 B단계와 C단계 사이에, B단계에서 얻은 케이크의 세정단계인 E단계를 실시함으로써 틈새액(interstitial liquid)에 남아있는 소다(soda) 및 금속 성분을 모두 제거한다. 그리고 세정액에 탄산가스를 주입하여 pH가 약 11이 되도록 한다. 특히 탄산나트륨 용액은 A단계 즈음에서 재활용된다.
B단계 또는 E단계에서 생성된 잔류물의 중화단계인 C단계에서는 탄산가스를 주입, 잔류물을 중화시킨 후 탄산칼슘을 침전시켜 정화된 순수 잔류물을 얻는다.
본 발명은 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물 처리 방법에 관한 것이다.
다음에 나오는 기술내용은 아래의 별첨 도면을 참고로 한 것이다.
- 제 1도는 본 발명에 의한 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물 처리 방법을 구성하고 있는 일련의 주요 단계들을 개략적으로 나타낸 그림이다.
- 제 2도는 상기 방법의 효율적인 실시를 위한 일련의 단계들을 개략적으로 나타낸 그림이다.
제 1도에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물 처리 방법은 최소한 세 단계에 걸쳐 실시된다.
제 1 단계 또는 A단계에서, 정화시 잔류물(1)을 탄산나트륨(2)으로 세정하여 염을 제거하였다. 이때 사용된 탄산나트륨의 양은 황산염을 비롯한 모든 염류를 용해화하는데 필요한 최소량, 다시 말해 가용성 칼슘을 침전시킬 수 있는 화학양론(化學量論)적 최소량에 해당된다. 여기에서 pH는 11 이상, 그 중에서도 12 이상으로 한다. 이어서 여과 등의 고체/액체간 분리작업을 실시, 염이 제거된 상태의 무염 케이크(3)와 다량의 염을 함유한 다염(多鹽) 용액(4)을 얻는다.
또한 탄산가스(8)를 주입하여 A단계에서 얻은 다염 용액(4)을 중화시킨다. (G단계) 이때 pH는 8.5∼9.5, 그 중에서도 9∼9.2 정도로 한다. 이어서 여과 등의 고체/액체 분리작업을 통해 금속 수산화물 슬러지(11)와 중화된 용액(15)을 따로 분리해낸다.
한편 단계 A에서 만들어진 무염 케이크(3)는, 제 2 단계 또는 B단계에서 카드뮴(Cd)이나 납(Pb), 아연(Zn) 등과 같은 양쪽성 금속을 용해화하는데 필요한 알칼리도로서 pH가 12 이상, 특히 14 정도가 되도록 하는데 필요한 양 또는 약간 많은 양의 탄산나트륨을 사용하여 전기의 케이크에서 가용성 물질을 제거한다. 그리고 탄산나트륨과 잔류물 내에 존재하거나 필요에 따라 첨가된 석회(5)를 반응시키면 상기 알칼리도를 확보할 수 있다. 이어서 고체/액체간 분리작업을 실시, 제염(除染) 처리된 순수 잔류물 케이크(6)와 양쪽성 금속이 들어있는 부유액(7)을 따로 분리해낸다.
상기의 부유액(7)은 탄산가스(8)로 중화시키되(F단계), pH가 11∼11.5, 그중에서도 11 정도가 되도록 한 다음, 수거된 용액을 여과시켜 금속 수산화물 슬러지와 B단계 즈음에서 재활용이 가능한 탄산나트륨 수용액을 얻는다.
제 3 단계 또는 C단계에서, 탄산가스(8)를 주입하여 B단계에서 생성된 제염(除染)처리된 순수 잔류물 케이크(6)를 중화시킨 후 탄산칼슘 형태로 남은 석회를 침전시키되, pH가 6.5∼8.5, 그 중에서도 7.5 정도가 되도록 한다. 이어서 여과 등의 고체/액체간 분리작업을 실시, 정화된 순수 잔류물(9)과 수소화 탄산나트륨??(hydrogeno-carbonate of sodium)(12) 용액을 따라 분리해낸다.
C단계에서 얻은 순수 잔류물(9)은 매립용 더미로 이용하거나 소각로에 집어넣어 재로 만들 수 있다. 결국 유용성이 크다고 말할 수 있다.
제 2도에서 나타난 방법의 효율적인 실시형태에 있어서, 전기의 방법은 제 1도를 참고로하여 앞서 기술한 바 있는 방법과는 달리 몇 가지 추가적인 단계들을 포함하고 있다.
실지 A단계로 넘어가기에 앞서, C단계에서 수거된 용액(12)과 같이 경우에 따라 탄산나트륨이 첨가된 물로 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물을 세정(D단계)할 수 있다는 이점이 있다. 그리고 고체/액체간 분리작업을 통해 염이 제거된 무염 잔류물 케이크(1')와 염화물 용액(13)을 따로 분리해낸다. 한편 G단계에서는 탄산가스(8)를 주입하여 전기의 용액을 중화시켜 pH가 8.5∼9.5, 그중에서도 9∼9.2 정도가 되도록 한 다음, 여과 등의 고체/액체간 분리작업을 실시, 금속 수산화물 슬러지(11)와 중화된 용액(14)을 수거한다.
그리고 나서, G단계에서 얻은 전기의 중화 용액(14)을 G단계에서 얻은 또다른 용액(15)와 혼합한다. 이어서 여과 등의 고체/액체간 분리작업을 실시, 염화칼슘 및 염화나트륨의 염수로 이루어진 부유액(16)과 황산칼슘 또는 석고 침전물(17)을 따로 분리해낸다.
B단계에서 정화된 순수 잔류물 케이크(6)의 세정단계인 E단계를 실시함으로써 틈새액에 남아있는 소다 및 금속 성분을 모두 제거한다. 이어서 탄산가스(8)을 주입, 세정액(18)을 중화시켜 pH가 약 11이 되도록 한다.(I단계) 이렇게 중화된 용액(2)은 탄산나트륨과 금속을함유하고 있으며 A단계 즈음에서 재활용된다. 한편 전기의 잔류물 케이크(6)은 C단계에서 정화처리된다.
아래 도표는, 여러 가지 성분이 함유된 소각시 잔류물을 본 발명에 의한 방법으로 정화처리한 경우 생성된 잔류물의 조성을 나타낸 것이다.
표
| 정화시 잔류물 | 성분별 함량 (%) | |||||||
| Na | K | Ca | Cl | SO₄ | Pb | Zn | ||
| 건식 정화 | 전 | 3 | 4.6 | 36 | 22.4 | 1.5 | 0.04 | 0.27 |
| 후 | 0 | 0. | 53.75 | 0 | 0 | 0.007 | 0.088 | |
| 반(半)습식 정화 | 전 | 0.8 | 1.6 | 16.8 | 5 | 4.4 | 0.17 | 0.57 |
| 후 | 0 | 0 | 19.46 | 0 | 0 | 0.05 | 0.22 | |
| 습식 정화 | 전 | 0 | 0 | 10.8 | 0.64 | 4.95 | 0.4 | 1.26 |
| 후 | 0 | 0 | 18.33 | 0 | 0 | 0.12 | 0.34 |
정화된 순수 잔류물에서는 중금속의 비율이 실제허용치(actual tolerance)보다 확실히 낮음을 알 수 있다.
Claims (9)
- 다음 단계들로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 생활쓰레기 및 산업폐기물 소각시 발생 연기의 정화시 잔류물 처리 방법.A-황산염을 비롯한 모든 염류(鹽類)를 용해화하고 가용성 칼슘을 침전시켜 pH가 11 이상이 되도록 하기에 충분한 양 또는 약간 많은 양의 탄산나트륨(2)으로 잔류물(1 및 1')을 세정하여 염을 제거한 다음, 고체/액체간 분리작업을 실시, 염이 제거된 상태의 무염 케이크를 얻는다.B-A단계에서의 무염 케이크(3) 내에 존재하거나 필요에 따라 첨가된 석회와 반응시켜 양쪽성 금속의 용해화에 필요한 알칼리도(alkalinity)로서 pH가 12 이상이 되도록 하는데 필요한 양 또는 약간 많은 양의 탄산나트륨을 사용하여 상기 케이크에서 가용성 물질을 제거하고, 고체/액체간 분리작업을 통해 케이크(6)와, 탄산가스(8)에 의해 중화된 부유액(7)을 따로 분리해낸 다음, 수거된 용액을 여과시켜 금속 수산화물 슬러지(11)와 B단계 즈음에서 재활용이 가능한 탄산나트륨 수용액(14)을 얻는다.C-B단계에서 생성된 잔류물(6 및 6')을 중화시켜 pH가 6.5∼8.5 정도가 되도록 한다.
- 제 1항에 있어서, A단계로 넘어가기에 앞서 예비세정단계인 D단계를 실시, 물로 미리 한번 잔류물을 씻어줌으로써 염화칼슘과 같은 가용성 칼슘 함유 염류를 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 탄산가스(8)를 주입하여 A단계에서 얻은 용액을 중화시키고, 고체/액체간 분리작업을 통해 금속 수산화물 슬러지(11)와 중화된 용액(15)을 수거하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 2항에 있어서, 탄산가스(8)을 주입하여 D단계에서 얻은 용액을 중화시키고, 고체/액체간 분리작업을 통해 금속 수산화물 슬러지(1')와 중화된 용액(14)를 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 중화된 용액(14 및 15)을 혼합, 여과시켜 염화칼슘 및 염화나트륨 염수로 이루어진 부유액(16)과 황산칼슘 또는 석고 침전물(17)을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서, B단계와 C단계 사이에 B단계에서 얻은 케이크(6)의 세정단계인 E단계를 실시함으로써 틈새액(interstitial liquid)에 남아있는 소다 및 금속 성분을 모두 제거한 후 그 세정액(18)을 수거하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5항에 있어서, 중화된 용액에 탄산가스를 주입, pH가 약 11이 되도록 하여 탄산나트륨 용액을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7항에 있어서, 탄산나트륨 용액이 A단계 즈음에서 재활용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항부터 제 6항까지의 항 중 어느 한 항에 있어서, B단계 또는 E단계에서 생성된 잔류물(6 및 6')에 탄산가스(8)를 주입하여 중화시킨 후 탄산칼슘(10)을 침전시켜 정화된 순수 잔류물(9)을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
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