KR100966784B1

KR100966784B1 - 유,무기성 폐자원의 고화처리를 위한 고화제 제조방법

Info

Publication number: KR100966784B1
Application number: KR1020090077124A
Authority: KR
Inventors: 이준창; 오성택; 오명환
Original assignee: 주식회사 제철세라믹
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-06-29

Abstract

본 발명은 유.무기성 폐자원의 재처리를 위한 고화처리 방법을 제공하되, 고화처리를 위한 고화제와 그 고화제 제조방법에 관한 것으로, 황산염 수화물을 알카리 물질을 이용, 괴질화 시킨 후 황산염을 80℃ ~300℃ 이내로 건조시켜 내부수분과 표면수분을 증발시키고, 괴질화된 무수황산염과 알카리 물질 및 약간의 CaSO₄를 혼합하여 고화제를 제조하고, 이를 이용해 폐자원을 고화처리한다. 본 발명에 의한 유.무기성 폐자원 고화처리방법은 유해성 미생물의 사멸, 급격한 수분 증발, NH3 Gas를 암모늄 이온으로 변환, Gas저감과 동시에 유,무기성 폐자원의 위해성을 안정화 시키고 황산염 물질과 알카리 물질 CaSO4의 반응으로 에터링자이트(Ettringite)가 생성되어 고화체의 조기강도를 부여하는 고화제 및 고화처리방법이다. 황산염과 알카리 물질이 반응 진행됨으로 에터링자이트가 생성되어 고화체의 강도 증진과 재 슬러지화가 억제되는 매립장 복토제, 부숙토, 퇴비 등으로 폭넓게 활용되는 장점이 있다.

유,무기성, 폐자원, 고화제, 고화처리, 괴질화

Description

유,무기성 폐자원의 고화처리를 위한 고화제 제조방법{Manufacturing Method Solidfication Agent for oganic or inorganic Waste Resouce of Useing Retreat Mathod}

본 발명은 유,무기성 폐자원용 고화제 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유,무기성 폐자원에 괴질화 시킨 황산염발열체(Mono hydrate)와 알카리물질, CaSO₄를 혼용한 건조된 황산염(Mono hydrat) 고화제를 이용한 유,무기성 폐자원의 고화처리방법으로써 폐자원의 위해성의 안정화와 더불어 악취 및 암모니아가스(NH₃Gas)의 저감이 가능한 유무기성 폐자원의 신속 고화 처리를 위한 것이다.

국내에서 발생하는 하수 및 정수 슬러지는 전국의 하수 처리장과 공단 종말처리장, 그리고 각 단일 공장이나 공단에서 하루 3,000톤 이상의 슬러지가 발생하고 있으며 대부분이 매립되거나 해양에 투기되고 있다.

그러나 수분이 80%가량 포함되어 있는 슬러지는 매립할 경우 발생하는 문제점이 많아 매립지의 반입을 꺼리는 실정이며 바다에 버리는 것도 한계가 있기 때문에 슬러지를 완벽하게 처리하기 위한 기술의 개발은 선진국 등에서 이미 다양하게 시도되고 있다.

또한 슬러지에는 유기물이 포함되어 있어 적절하게 활용하면 에너지를 회수할 수 있지만 폐기할 경우에는 악취 발생은 물론이고 2차 오염의 원인이 되기도 하고, 유효자원의 낭비라는 측면에서 가능한 범위에서 자원의 재활용되는 것이 바람직하다.

폐석회는 석회석, 백암, 패각 등을 물리, 화학적으로 가공 처리하여 생석회, 소석회, 탄산석회, 소다회 등을 생산하는 과정에서 발생되는 석회석 잔류물을 통칭하는 개념으로, 상기 폐석회는 환경오염 물질로서 현재 매립과 같은 방법으로 처리되고 있으나, 매립처리는 자원 재활용의 면에서 바람직하지 못하였다. 이에, 폐석회를 재활용하는 다양한 시도가 이루어졌다. 예컨대, 공유수면 매립지의 성토재 폐자원 매립 시설의 복토재로서 용도를 지정받았으나, 수분함량이 많을 뿐 아니라 악취가 많이 생성되는 문제가 있었고, 폐석회를 이용한 석회질 비료의 개발이 이루어졌으나, 투자에 비해 경쟁력이 낮고, 계절적인 특성에 의한 물류 비용 증가 등의 이유로 상업화되지 못하였다. 한편, 폐석회를 이용한 보도블록 및 벽돌이 개발됐으나, KS 규격에 미달되고 폐석회 재활용율이 떨어져 생산이 이루어지고 있지 않다. 폐석회를 시멘트 원료 및 첨가제로서 개발하려는 시도도 있었으나, 시설 투자비 등의 문제로 실현되지 못하였다.

폐석고는 탈황공정 및 인산, 불산, 붕소, 티타늄 제조 과정시에 대량으로 발생하는데 이렇게 생산되는 석고는 자체내에 유해불순물을 함유하고 있어, 시멘트 및 석고보드 등의 제품에 직접적으로 사용될 경우 강도 및 내구성을 저하시킬뿐 아니라 처리량의 한계가 있었다. 또한 그대로 자연에 퇴적하면 이로 인한 지하수 오염 위험이 커지는 문제가 있었다. 나아가, 현재까지는 폐석고의 재활용을 위해서는 세척, 중화, 하소, 제립 등의 복잡한 정제 과정을 통해서만 상기 폐석고를 재활용할 수 있었다.

준설토는 건설현장 등에서 발생하는 무기성 폐자원과 육상 준설토, 항만 준설토, 해안 준설토로 나누고 고함수율의 수분(100 ~ 250%)과 대량의 유기물의 함유로 인해 이차 환경오염 피해가 큰 물질로 주로 해양매립에 의존하고 있어서 해양 오염의 한 원인으로 지적되고 있다.

고함수의 슬러지를 처리하는 방법으로서 물리적 처리방법 중 환경 분야에서 많이 사용하고 있는 초음파를 이용하여 탈수성을 극대화시키는 방법이 제시되고 있다. 이 초음파 이용법은 슬러지에 초음파를 가하여 초음파 에너지에 의해 슬러지내 제거가 힘든 내부 및 결합수의 결합을 파괴. 분리하는 원리를 이용한 것이다.

한편 고형화 처리방법은 높은 함수비를 가지고 있는 탈수 슬러지에 고화제를 첨가한 후 공학적으로 활용하는 것이다. 이는 탈수 슬러지에 고화제를 첨가하여 슬러지의 물리적 성상, 화학적 성상을 개선해 작업능률의 촉진, 중금속류 등 유해물 질의 무해화, 안정화를 포틀랜드 시멘트, 조강 시멘트, 고화시멘트 등 각종 시멘트, 알루미늄계 특수 시멘트, 아스팔트, 플라스틱, 생석회 등이 사용되고 있다.

상기 고형화 처리방법에 사용되는 고화제를 제조하는 예로서 국내특허출원 제2004-61295호 에서는 사업장 폐자원과 황산제일철 분쇄물 및 강알카리계 분말을 혼합하여 하수 슬러지 처리를 위한 고화제를 제조하는 방법이 제안되었다.

상기 방법은 폐자원인 황산 제일철을 재활용한다는 점에서 효과를 가지지만, 분쇄, 혼합, 방열, 2차분쇄 및 2차혼합단계를 거쳐 고화제를 제조하고 상기 제조된 고화제를 하수 슬러지에 첨가하여 하수 슬러지를 고형화하는 복잡한 공정을 거쳐야만 한다.

이러한 방법은, 다공정으로 인한 공정 관리의 어려움 및 생산 비용의 과다발생 등의 문제점 뿐만 아니라 제조된 고화제를 하수 슬러지에 첨가하기 전에 사일로내에 투입하는 경우, 적절한 환경을 조성해 주지 못하면, 고화제가 사일로 내에서 급격하게 자체 고화되어 사일로를 폐기시켜야하는 경우도 종종 발생한다. 또한 상기 방법은 무기성 폐자원에 적용하는데도 한계가 있었다.

본 발명은, 표면을 괴질화 시킨 황산염과 알카리물질, CaSO₄를 이용한 고황산염 고화제를 제조하고, 이를 이용해 유무기성 폐자원의 급격한 수분증발, 악취저감, 유해 병원 미생물 사멸, 슬러지 내부 수분과 결합된 침상의 결정 에터링자이트(Ettringite)(3CaO . Al₂O₃. 3CaSO_4.. 32H₂O)를 생성시킴으로써, 고화체의 조기 강도 발현을 유도하여 재활용이 가능한 형태로의 신속히 전환이 되는 고화처리 방법을 제공하되, 유.무기성 폐자원의 고화처리를 위한 고화제 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 재처리 방법으로 처리된 유,무기성 폐자원을 매립용 복토제 및 부숙토, 퇴비 및 유기성 원료등으로 폭넓게 활용될 수 있는 고화처리방법을 제공한다.

본 발명은 고화제(Alec)의 독특한 반응으로 폐자원 내부에 존재하는 수분은 알카리물질, CaSO4, 황산염 등과 반응하여 Ettringite(3CaO . Al₂O₃ . 3CaSO₄ _.. 32H₂O)가 생성시킴으로써, 고화체의 조기강도 발현을 유도하고 황산염과 반응함으로써 악취절감, 유해 미생물의 사멸화, 급격한 수분증발을 유도함으로써, 유무기성 폐기물의 재활용이 가능한 형태로의 전환이 신속한 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 유.무기성 폐자원에 고황산염 고화제를 혼합해 폐자원의 위해성(수분, 악취, 유해병원균)을 절감 및 제거하고 재활용 제품으로 신속한 처리를 할 수 있는 유.무기성 폐자원 고화처리 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제인 고황산염 고화제의 제조방법은, 황산염 수화물에 알카리 물질을 투입해 괴질화 시키는 과정과; 괴질화된 황산염 수화물을 열 건조시키는 과정과, 열 건조에 의해 분말 상의 고황산염 발열체를 제조하는 과정을 수행함으로써 달성된다.

상기 유.무기성 폐자원은, 바람직하게는 하수슬러지, 정수슬러지, 음식물 쓰레기, 축산 폐자원, 폐석고, 폐석회 , 준설토로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 유.무기성 폐자원의 고화처리 방법(Alec System)은, 바람직하기는 유,무기성 폐자원 100 중량부에 대하여 고화제인 고황산염 발열체를 20~40 중량부를 투입하며, 괴질화 건조된 황산염(Mono hydrate) 60~75중량부와 강알카리 물질(10~15) 중량부, CaSO4 5~10 중량부로 고황산염 발열체(Alec-Ⅱ)를 제조하여, 고황산염 발열체의 PH를 6~8로 유지 진행시키는 것이 좋다.

대부분의 황산염 물질들은 수화물 형태로 존재하며 표면에는 유리황산(H₂SO₄) 때문에 타버리거나 건조되지 않는 경우가 발생된다.

이에 대한 안정적인 물성(pH,분말)을 유지하기 위해 건조의 전처리 방법으로, 본 발명은 황산염 수화물에 특수한 극소량의 알카리 물질을 투입해 괴질화 시킨 후 열 건조시켜 분말상의 고황산염 발열체를 생산한다.

상기 황산염 화합물은 바람직하게는 황산칼슘(CaSO₄), 황산칼륨(K₂SO₄),황산나트륨(Na₂SO₄), 황산제일철(FeSO₄), 황산제이철(Fe₂(SO₄)₃) 및 그 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용한다.

상기 강알카리계 분말은 바람직하게는 산화칼슘, 산화마그네슘, 생석회, 소석회, 석회석 및 시멘트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명은 상기 고화제로 재처리된 유,무기성 폐자원을 포함하는 매립장 복토재를 제공하거나, 부숙공정을 거쳐 매립지 복토용 부숙토 및 토양 계량제용 부숙토를 제공한다.

본 발명은 유,무기성 폐자원의 고화처리방법(Mono hydrate System)으로써 괴질화 후 건조 시킨 황산염과 강알카리 물질, CaSO4를 이용한 유,무기성 폐자원의 고화제 제조방법과 그를 이용한 고화처리방법으로서 고발열 온도 80℃이상 으로 인한 급격한 수분 증발과 유해물질 제거 및 Ettringite생성으로 인한 조기고화, 강도 발현으로 신속 처리가 가능하고 공정이 단순함으로 인해 처리시간의 단축과 비용절 감을 도모할 수 있다.

본 발명은 하수,정수, 음식물, 축산폐자원, 준설토 등에 폭넓게 적용할 수 있고, 공정 부산물로써 자원 재활용에 매우 효과적일 뿐만 아니라 적정 pH를 유지할 경우 유, 무기성 폐자원에서 풍기는 악취를 효율적으로 제거할 수 있다. 아울러 본 발명에 의해 처리된 유,무기성 폐자원들은 매립장 복토제, 부숙토 퇴비 및 유기성 원료 등으로 폭넓게 활용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 유무기성 폐자원의 재처리 방법에 있어서, 상기 유무기성 폐자원에 괴질화 시킨 황산철과, 알카리분말, CaSO₄를 이용 고화제를 제조하는 방법과, 그 고화제를 유,무기성 폐자원 혼합하여 유.무기성 폐자원을 재처리하는 고화 처리 방법(Alec-System)을 제공한다.

종래의 황산염 화합물과 강알카리 물질을 반응시켜 유무기성 폐자원을 재처리하는 방법은 먼저 고화제를 제조한 후, 상기 고화제를 유무기성 폐자원에 혼합하여 이를 고화시킨 후, 유무기성 폐자원의 종류와 사용목적에 따라 복토재, 부숙토 및 퇴비 등의 원료로 사용하였다.

그러나 이러한 종래의 방법은 분쇄, 혼합, 방열, 2차분쇄 및 2차 혼합단계 등의 여러 단계 진행함으로, 공정관리의 어려움이 많다.

그뿐 아니라 방열의 단계를 통해 처리 대상물에 유용하게 사용할 수 있는 에너지가 낭비되므로 결과적으로 비용이 증가함으로 유무기성 폐자원의 재처리 단가가 높아져 유무기성 폐자원의 재처리를 하지 못하는 악순환을 초래하였다.

또한 사일로 상에서 상기 고화제를 유무기성 폐자원에 도포 시 적절한 환경을 조성하지 못하면 상기 유무기성 폐자원이 빠르고 강하게 고화되어 사일로 전체를 폐기해야하는 경우도 종종 발생하였다.

그에 비해 본 발명은 상기의 방법처럼 고화제를 제조하지 않고 황산염 화합물을 괴질화 시켜 표면 황산기를 제거하고 80℃ ~ 300℃ 이내로 건조(Mono hydrate화)하여 강알카리 물질과 CaSO₄ 를 균질 혼합한 고황산염 고화제(Alec-Ⅱ)를 제조한다.

도 1은 본 발명에 의한 유.무기성 폐자원의 고화처리를 위한 고화제 제조 공정도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제인 고황산염 고화제의 제조방법은, 황산염 수화물에 알카리 물질을 투입해 괴질화 시키는 황산염 수화물 괴질화 과정(S11)과; 괴질화된 황산염 수화물을 열 건조시켜 분말 상의 무수 황산염으로 생성하는 건조과정(S12)과; 상기 건조 과정을 거친 괴질화된 황산염 즉, 무수 황산염에 강알카리 물질과 CaSO4를 균질 혼합하여 고황산염 발열체(20)를 제조하는 고화제 제조과정(S13)을 수행한다.

상기 황산염 수화물에 강알카리 물질을 투입하여 괴질화 시키는 황산염 수화 물 괴질화 과정(S11)은, 황산염 수화물 100 중량부에 강알카리 물질 5-30 중량부를 투입하여 완속으로 혼합하는 것으로서, 황산염 수화물 표면의 황산기가 제거된다.

상기 황산염 수화물은 황산칼슘(CaSO₄), 황산칼륨(K₂SO₄), 황산 나트륨(Na₂SO₄), 황산제일철(FeSO₄), 황산제이철(Fe₂(SO₄)₃) 및 그 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용한다.

상기 강알카리 물질로는, 산화칼슘, 산화마그네슘, 생석회, 소석회, 석회석 및 시멘트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 사용하며, 분말 형태의 강알카리 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 건조 과정(S12)은, 80℃ ~ 300℃ 이내로 건조시켜 분말형태로 만든다.

그리고 상기 고화제 제조과정(S13)은 상기 괴질화 된 무수 황산염(Mono hydrate) 60~75 중량부와 강알카리계 분말 10~15 중량부, CaSO4 5~10 중량부로 혼합하여 제조한다. 이때 혼합된 고황한염 고화제의 pH를 6 ~ 8로 유지시켜 진행하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 의한 유.무기성 폐자원의 고화처리 공정도이다.

이에 도시된 바와 같이,

유,무기성 폐자원(10)에 본 발명의 고화제 제조방법으로 제조된 상기 고황산염 고화제(Alec-Ⅱ)(20)를 투입하는 고화제 투입단계(S1)와;

상기 유,무기성 폐자원(10)에 고황산염 고화제(20)를 투입하여 혼합하는 고화제 혼합단계(S2)와;

상기 고화제 혼합단계(S2)에서 발생되는 고발열, 수분증발 및 탄산화 반응이 안정화 될 때까지 안정화시키는 제1안정화단계(S3)와;

상기 제1안정화단계(S3)후, 대기중에 노출되어 산화 반응과 그레늄 형태의 입자로 고화되는 고화반응이 이루어지도록 안정화시키는 제2안정화 단계(S4)와;

상기 제2안정화 단계(S4)에서 그레늄 형태의 입자로 고화된 유.무기성 폐자원을 배출하는 배출단계(S5)를 수행함을 특징으로 한다.

본 발명에서 처리하는 상기 유.무기성 폐자원(10)으로는, 하수슬러지, 정수슬러지, 음식물 쓰레기, 축산 폐자원, 폐석고, 폐석회 , 준설토로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.

상기 유.무기성 폐자원(10)에 고황산염 고화제(20)를 투입하는 방법은, 유,무기성 폐자원 100 중량부에 대하여 고황산염 발열체인 고황산염 고화제(20)를 20 - 40 중량부를 투입하여 혼합한다.

상기 고화제 혼합 단계(S2)는, 유.무기성 폐자원에 고황산염 고화제(20)를 투입하여 빠른시간내에 믹서를 통과시켜 혼합시킨다. 바람직하게는 부상식 무중력 믹서를 사용하여 혼합하는 것이 바람직하며, 이때 발생되는 반응은 고발열, 수분증발과 아울러 탄산화 반응이 발생된다.

CaO + H₂O -> Ca(OH)₂.......고발열, 수분증발

Ca(OH)₂+ CO₂ -> CaCO₃ + H₂O ........ 탄산화반응

상기 고화제 혼합단계(S2)에서 고발열, 수분증발 및 탄산화반응이 발생되므로, 상기 반응들이 안정화 될때까지 안정화시키는 제1안정화단계(S3)를 거치고, 이후 24시간 정도 대기중에 노출시켜 고화시키는 제2안정화 단계(S4)를 진행한다.

상기 제2안정화 단계(S4)에서는 산화반응과, 고화반응이 발생된다.

산화반응 : Fe² ⁺ -> Fe³ ⁺ + e^- 로서 산화반응이 발생되어 Fe² ⁺ -> Fe³ ⁺ + X(OH)₂ -> Fe(OH)₃ 로서 흙색으로 변한다.

고화반응 : 3CaO.Al₂O₃ . 3CaSO₄ . 32H₂O + Ca(OH)₂

상기와 같은 제2안정화 단계(S4)를 거친후 고화반응이 발생되어 그레늄 형태의 입자로 형성되면 이를 배출하는 배출단계(S5)를 수행한다.

배출된 처리물은 W/T : 40%이하이고, pH : 6 - 8, 색상은 흙색 처리물이되며, 암모니아는 8ppm 이하가 된다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 고황산염 고화제(Alec-Ⅱ)와 유,무기성 폐자원을 혼합시 대량의 반응열이 발생되어 수분을 증발시키고, 유해병원성미생물 사멸과 더불어 신속히 유해물질을 안정 고화 처리할 수 있는 고화 처리방법인 것이다. 또한 pH를 6 ~8로 조절하여 암모니아 가스 발생을 억제하고 악취 또한 제거하게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 유,무기성 폐자원의 고화처리에 대한 일예를 보인 반 응 설명도이다.

유.무기성 폐자원(10)으로 하수 슬러지를 사용하고, 고화제로는 본 발명의 제조발명에 의해 제조된 고황산염 발열체인 고황산염 고화제(Alec-Ⅱ)(20)를 사용하한 것을 예로 하였다.]

상기 하수 슬러지와, 고황산염 고화제(Alec-Ⅱ)를 균질 혼합하게 되면, 혼합 과정상에서 반응들이 일어나게 되는데, CaO + H₂O -> Ca(OH)₂에 의한 흡수발열 반응과, Ca(OH)₂ + CO₂ -> CaCO₃ + H₂O 에 의한 탄산화반응이 발생된다.

이때, Ca² ⁺ + SO₄ ² ^- -> CaSO₄ . 2H₂O pH(Low)이다. 즉, 혼합단계(S2)에서 고발열, 수분증발이 발생됨과 아울러 탄산화 반응이 발생된된다.

제1,제2안정화 단계(S3, S4)를 거치면서, Fe² ⁺ -> Fe³ ⁺ + e^- 로서 산화반응이 발생되어 Fe² ⁺ -> Fe³ ⁺ + X(OH)₂ -> Fe(OH)₃ 로서 흙색으로 변한다.

상기 제2안정화단계(S4)가 끝나면서 고화 반응이 발생된다. 고화반응은,

2FeSO₄ . 7H₂O + 2CaO -> FeSO₃ + 2CaSO₄ . 2H₂O + 5H₂O + O²↑

4CaO.Al₂O₃Fe₂O₃ + CaSO₄ . 2H₂O + Ca(OH)₂

--> 3(CaO.Al₂O₃.Fe₂O₃) + 3CaSO₄ + 32H₂O + Ca(OH)₂

와 같이 에트링 자이트가 생성된다.

본 발명의 기술원리로 고황산염 고화제를 이용하는 처리방법은 하기 반응식과 같다.

Alec의 주반응

nH₂SO₄ + CaO --> CaSO₄ + H₂O + 69.2 Kcal/mol

FeSO₄ + CaO + H₂O --> CaSO₄ + Fe(OH)₂ + 163.9 Kcal/mol

Fe₂SO₄ + 3CaO + 3H₂O --> 3CaSO₄ + 2Fe(OH)₃ + 300.74 Kcal/mol

CaSO₄ + 2H₂O --> CaSO₄ . 1/2H₂O + 7.21 Kcal/mol

CaSO₄ . 1/2H₂O + 2/3H₂O --> CaSO₄ . 2H₂O + 4.6 Kcal/mol

유, 무기성 폐자원과 H₂SO₄ 전해반응(암모늄염과 반응) -> 황산암모늄생성, 알카리물질 투입시 악취감소 고발열온도(80℃)로 인한 병원성미생물의 사멸화 -> 유기성 슬러지 부패방지 탄산화 반응과 산화반응 -> 재슬러지화 방지, 색상이 흙색으로 전환된다.

상기 본 발명에 대한 고화처리방법의 실험 실시예로써 상세히 설명하고자 한다 하기된 실시 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

상온에서 하수슬러지 100 중량부에 상기 고황산염 고화제(Mono hydrate- Ⅱ)30중량부를 동시에 첨가한 후 혼합, 교반하여 매립장 복토제로 제조하였다.

<비교예 1>

상온에서 하수슬러지 100 중량부에 황산염무수화물 35중량부와 산화칼슘 20중량부를 동시에 첨가한 후 혼합, 교반하여 매립장 복토제 제조하였다.

<비교예 2>

상온에서 하수슬러지 100 중량부에 황산염무수화물 20중량부와 산화칼슘 10중량부를 동시에 첨가한 후 혼합, 교반하여 매립장 복토제 제조하였다.

<실시예 1> 과 <비교예 1, 2>에서 매립용 복토제의 시간경과에따른 함수율 변화PH및 악취 정도를 측정하였고 그 결과 아래의 <표>로 나타내었다 상기 악취 정도는 5명이 흡취한 후 1~5점을 부여하여 관능 평가로 실시하였고 (1은 악취 없음, 5는 악취가 매우 심한 것을 의미한다)

구분	함수율(%)				악취	pH 측정
구분	투입전	12hr	24hr	48hr	악취	pH 측정
실시예 1	79.5	47.5	46.0	36.5	2.05	7.92
비교예 1	78.2	59.2	46.7	30.2	2.12	7.62
비교예 2	77.5	64.4	50.1	38.6	2.24	7.41

이와 같은 본 발명은 유,무기성 폐자원의 고화처리방법(Mono hydrate System)으로써 괴질화 후 건조시킨 무수 황산염과 강알카리 물질, CaSO₄를 이용한 유,무기성 폐자원의 고화제 제조방법과 그를 이용한 고화처리방법으로서 고발열 온도 80℃이상 으로 인한 급격한 수분 증발과 유해물질 제거 및 Ettringite생성으로 인한 조기고화 강도 발현으로 신속 처리가 가능하고 공정이 단순함으로 인해 처리시간의 단축과 비용절감을 도모할 수 있다.

본 발명의 고화 처리 방법(Alec System)은 하수,정수, 음식물, 축산폐자원, 준설토 등에 폭넓게 적용할 수 있고, 공정 부산물로써 자원 재활용에 매우 효과적일 뿐만 아니라 적정 pH를 유지할 경우 유, 무기성 폐자원에서 풍기는 악취를 효율적으로 제거 할 수 있다. 아울러 본 발명에 의해 처리된 유,무기성 폐자원들은 매립장 복토제, 부숙토 퇴비 및 유기성 원료 등으로 폭넓게 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 유,무기성 폐자원의 고화처리를 위한 고황산염 고화제 제조공정도.

도 2는 본 발명에 의한 유,무기성 폐자원의 고화 처리 공정도.

도 3은 본 발명에 의한 고화 처리시의 반응 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 유, 무기성 폐자원

20 : 고황산염 고화제

Claims

유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제의 제조방법에 있어서,

황산염 수화물에 알카리 물질을 투입해 괴질화 시키는 황산염 수화물 괴질화 과정(S11)과;

괴질화된 황산염 수화물을 열 건조시켜 분말 상의 무수 황산염으로 생성하는 건조과정(S12)과;

상기 건조 과정을 거친 무수 황산염에 강알카리 물질과 CaSO₄를 균질 혼합하여 고황산염 고화제를 제조하는 과정(S13)을 수행하는 것을 특징으로 하는 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 황산염 수화물은,

황산칼슘(CaSO₄), 황산칼륨(K₂SO₄), 황산 나트륨(Na₂SO₄), 황산제일철(FeSO₄), 황산제이철(Fe₂(SO₄)₃) 및 그 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 강알카리 물질은,

산화칼슘, 산화마그네슘, 생석회, 소석회, 석회석 및 시멘트로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제의 제조방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 황산염 수화물 괴질화 과정(S11)은,

황산염 수화물 100 중량부에 강알카리 물질 5-30 중량부를 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 고화제 제조과정(S13)은,

상기 괴질화 된 무수 황산염(Mono hydrate) 60~75 중량부와 강알카리계 분말 10~15 중량부, CaSO₄ 5~10 중량부로 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 유.무기성 폐자원의 고화 처리를 위한 고화제의 제조방법.
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