KR20060054326A

KR20060054326A - 수성 슬러지의 처리 방법, 이 방법에 의해 생산된 재료 및이의 용도

Info

Publication number: KR20060054326A
Application number: KR1020067001274A
Authority: KR
Inventors: 토르스텐 부덴베르크; 홀거 헤르만; 하르트무트 파벨; 오토 슈뢰어스; 볼프강 회프너; 폴커 하르트만
Original assignee: 스톡하우젠 게엠바하; 데트레프 헤게만 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2006-05-22
Also published as: ES2373038T3; EP1648833A1; AU2004266764A1; EP1648833B1; PL1648833T3; DK1648833T3; US7553423B2; SI1648833T1; ATE533734T1; AU2004266764B2; DE10333478A1; US7811458B2; CN100567187C; PT1648833E; US20090236562A1; CN1826295A; WO2005019122A1; US20070138106A1

Abstract

본 발명은 음이온성 중합체 응집제의 단독 사용에 의한, 슬러지 처리 분야에서의 슬러지, 특히 강 및 항구 유래의 슬러지의 가속 탈수 방법, 및 이 방법에 따라 생산된 재료의 용도에 관한 것이다.

Description

수성 슬러지의 처리 방법, 이 방법에 의해 생산된 재료 및 이의 용도{METHOD FOR TREATING AQUEOUS SLUDGE, MATERIAL SO PRODUCED AND THE USE THEREOF}

본 발명은 중합체 응집제의 사용에 의한, 슬러지 처리 분야에서의 슬러지, 특히 강 및 항구 유래의 슬러지의 가속화된 탈수 방법 및 이 방법에 의해 생산된 재료의 용도에 관한 것이다.

고여 있는 무기질 및 유기질 침전물은 강의 흐름을 타고 강을 따라 흘러간다. 이러한 침전물은 강과 항구에서 층을 형성하게 된다. GB 1,116,290에서는, 깊이 적층된 이러한 침전물을 중합체 용액으로 처리하고, 이를 통해 응집 과정을 유도하며, 이와 함께 퇴적물의 해체를 유도하고 수류를 통해 그것이 자연적으로 흘러가도록 하는 방법을 제안한다. 중합체로서는 특히 폴리아크릴산 및 폴리아크릴 아미드를 사용한다. 공중합체는 50 Mol% 이상의 아크릴산 또는 메타크릴산을 함유한다. 또한, 양이온성 중합체 역시 적합한 것으로 기술되어 있다.

그러나 오늘날 아직 통상적으로, 이러한 침전물은 준설에 의해 물로부터 제거하고 있다. 이 침전물은 흔히 착물 결합 중금속 이온 또는 유기 오염물과 같은 형태로 환경 유해 성분들을 함유하고, 이전에 흔히 이용된 방법은 하천의 깊은 곳에는 적용될 수 없으며, 토양에 환경 친화적인 영구 매립 방법이 필요하다.

합법적인 영구 매립을 가능하게 하기 위해서는, 침전물이 그 기원에 따라 20 중량% 이하의 유기질 부분을 함유할 수 있도록 그에 따라 정화되어야 한다. 오늘날 실제로 실시되는 방법에 의하면, 준설된 침전 슬러지를 평저선으로 슬러지 처리를 위한 장치로 수송하고, 1000∼6000 m³/h의 속도로 배관을 통해 해당 탈수 영역으로 유입한다. 슬러지의 탈수는 배수 구역에서의 배액, 침전 시에 형성된 상층수의 방출 및 자연 건조에 의한 침전 과정으로 일어난다. 반고체의 점조도에 도달한 후에, 슬러지의 건조는 여러 차례의 기계적 전위에 의해 계속한다(DE 197 26 899 A1, 하인리히 거데스 GmbH, 1998).

기후의 영향으로 인한 추가적인 습기는 슬러지에 새로운 수분 침투를 유도하고 이로 인하여 건조 과정이 지연된다. 지역에 따라 1년에 최대 8개월 이상의 강우가 증발 건조를 상쇄할 수 있다. 전체 슬러지 정화 과정에는 최대 1년이 소요되며, 그 퇴적물이 물이 거의 투과하지 못하는 침전층을 형성하고 침윤물이 배수 장치를 막는, 0.06 mm 이하의 미립질 함량이 높은 슬러지 부분은 분명히 18개월 이상이 소요된다(참고 문헌: 프리츠 게바우어 교수, Institut fur Maschinenwesen im Baubetrieb, Universitat Fridericiana, imb Veroffentlichung, Reihe V/Heft 20, Nassbaggertechnik, Kap. 3.2. Definitionen, 29면). 더 적은 밀도로 인하여, 미립질의 슬러지는 동일한 양을 충전 시 탈수조가 더 적은 건조 물질을 산출하게 하는데, 즉, 슬러지 처리량이 조립질의 슬러지에 비해 감소된다. 충분한 윙(wing) 전단 강도를 얻기 위해서는, 건조된 슬러지의 추가 처리를 수행하여야 하며, 미립질의 슬러지는 함수량이 60 중량%가 되도록 건조시켜야 하는 한편, 조립질의 슬러지는 이미 65∼70 중량%에서 경도 요건을 충족한다.

US 3,312,070(다일치 고교 세이야쿠 가부시키 가이샤, 1967)에는, 슬러지 생산에 있어서의 응고 작용성 표면 음화 보조제의 용도를 제시하며, 이 보조제 없이는 미립질 부분과 조립질 부분이 분리되는 경향이 있다. 그 결과, 재생된 슬러지의 다양한 재료 특성이 얻어진다. 상기 특허 공보에서는 예를 들어 특히 아크릴아미드 및 카르복시메틸셀룰로스의 반응 생성물, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알콜; 폴리아크릴아미드와 아닐린-우레아-포름알데히드 수지로 형성된 혼합물 및 설포메틸화된 아크릴아미드를 사용한다. 이 보조제는 슬러지의 수송관에서 침전조에 투입된다.

EP 346 159 A1(아오키 코포레이션, 1989)에서는, 통상적인 슬러지 탈수 방법을 기술하는데, 이 방법에서는 음으로 하전된 슬러지 미립자를 양이온성 염 또는 양이온성 중합체로 처리하는데, 응집 효과 및 비용의 측면에서 불리하다. 대안으로, 슬러지 탈수를 위한 음이온성 및 양이온성 중합체 응고제 및 경우에 따라 추가의 음이온성 응집제의 연속 첨가를 제시한다. 실제 상황으로 인하여, 이 응집제는 침전조의 입구 앞에서 급류 수성 슬러지에 첨가되어 혼합되며, 2종 또는 3종의 상이한 응집제의 서로 조화된 효과적 투입 및 침전된 슬러지 응집물의 형성을 위한 이들의 상호작용이 보장되지 않는다.

EP 0 500 199 B1(데트레프 헤게만 GmbH&Co., 1996)은 내구성 있는 환경 친화적인 건축 자재를 얻기 위한, 오염된 하전 침전물의 정화 방법으로서, 이 방법에서는 건조 후 함수량이 약 120∼140%인 침전물과 점토 물질 및 시멘트/수화석회로부터 환경 친화적인 건축 자재를 형성하였다.

본 발명의 과제는 신속하고 비용이 적게 드는 탈수를 가능하게 하고 탈수 처리 분야의 기존 시설에서 가능한 한 간단한 방식으로 수행할 수 있는, 강, 항구 및 모래톱 및/또는 해저로부터의 슬러지를 재활용을 위해 탈수하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 슬러지의 높은 수송 속도와 그에 따라 발생되는 높은 전단 요구를 고려하여, 신속한 응집 및 안정한 응집체를 유도하여야 한다. 특히, 이 방법은 미립질 부분으로 인하여 특히 탈수가 까다로운 슬러지에도 유리하게 적용될 수 있어야 한다.

이 방법의 수행 시, 건조된 슬러지의 재활용 및 환경 유해 생성물의 예방에 유의한다.

또한, 전술한 방법의 과제는 상층수 및 배수를 제거한 후 부분 탈수된 슬러지의 자연 건조 시간을 줄이는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는 수성 슬러지에 존재하는 오염물을 신속히 탈수 슬러지에 결합시켜, 오염물이 결합된 물질이 나중에 첨가되는 것을 감소 또는 예방하고, 건조된 슬러지를 직접 추가 가공하거나 매립할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따르면 상기 과제는 슬러지를,

- 물을 첨가하여 펌핑할 수 있는 농도로 조정하고,

- 배관을 통해 탈수 영역으로 유입하고,

- 수송하는 중에 중합체 응집제의 수용액과 혼합하고,

- 탈수 영역에서 침전시키고, 상층수 및/또는 배수를 부분적으로 배출시키고, 그 후에 자연 증발 건조를 수행하는 것인 슬러지의 탈수 방법으로서, 수용성 음이온성 중합체 응집제를 사용하여 응집을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 해결된다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 음이온성 중합체는 평균 분자량 Mw가 1.0 x 10⁷보다 크고, 바람직하게는 1.2 x 10⁷보다 크며, 특히 바람직하게는 1.5 x 10⁷보다 크다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 음이온성 중합체는 수용성, 비이온성 및 음이온성 단량체 성분으로 형성된다. 사용될 수 있는 비이온성 단량체의 예로는 아크릴아미드 및 메타크릴아미드, 아크릴산 및 메타크릴산의 히드록시알킬에스테르, 바람직하게는 2-히드록시에틸에스테르 및 2-히드록시프로필에스테르, 아크릴니트릴, 비닐피롤리돈 및 N-비닐아세트아미드 및 이들의 혼합물이 있다. 바람직하게는 아크릴아미드가 사용된다.

사용될 수 있는 음이온성 단량체의 예로는 불포화 모노카르복실산 및 디카르복실산, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 비닐설폰산, 아크릴아미도알칸설폰산, 비닐포스폰산 및/또는 알칼리, 암모니아, (알킬)아민- 또는 알칸올아민과의 이들의 염, 또는 상기 단량체들의 혼합물이 있다. 바람직하게는 아크릴산 및 이의 알칼리 염이 사용된다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 중합체는, 중합체의 수용성이 손상되지 않는한, 중합체 성질을 개질시키기 위하여 10 중량% 이하의 추가적인 비수용성 또는 약수용성 단량체를 함유할 수 있다. 그러한 단량체의 예로는 비닐아세테이트 및 알킬아크릴레이트, 예를 들어 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트가 있다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 음이온성 중합체에서 음이온성 단량체 성분의 비율은 1∼40 중량%, 바람직하게는 5∼30 중량%, 특히 바람직하게는 10∼20 중량%이다.

몇몇 더 조립질의 슬러지에 대해서는, 많은 경우 음이온성 부분이 30∼40 중량%인 음이온성 폴리아크릴아미드가 특히 우수한 응집 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 2종의 상이한 음이온성 응집제의 혼합물이 사용되는데, 이 경우 음이온성 단량체 성분의 화학적 구조의 차이뿐 아니라 음이온성 단량체 성분의 중량 비율의 차이가 존재할 수 있다. 상이한 중량 비율의 음이온성 단량체 성분을 갖는 중합체의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

대안으로, 비이온성 및 음이온성 단량체로 합성된 중합체 역시 그러한 중합체로 사용될 수 있으며, 이것은 처음에 비이온성 단량체 성분으로부터 형성되고, 몇몇 에스테르- 및/또는 아미드계 비이온성 성분의 부분적인 가수분해에 의해 그 음이온성 기가 생성된다. 이에 대한 예로 폴리아크릴아미드 단독중합체의 가수분해를 통해 생성된 음이온성 폴리아크릴아미드를 들 수 있다.

음이온성 폴리아크릴아미드는 여러 중합 방법에 따라 제조할 수 있으며, 예를 들어, 수성 단량체 용액을 개시 후에 단열 겔 중합시키고, 그 후 이것을 파쇄하고, 건조시키고, 중합체 분말로 분쇄하는 겔 중합 방법에 따라 제조할 수 있다. 박리 특성을 개선시키기 위해 중합체 분말은, 종종 표면에 미세한 에어로졸 또는 물유리(규산나트륨)로 코팅을 한다. 또한, 중합체는 유중수 분산물의 형태로 존재할 수 있으며, 이것은 사용 전에 수중유 분산물로 전도된다. 분말 중합체의 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.

중합체 수용액은 분말형 중합체 또는 에멀션형 중합체의 용해 및/또는 희석에 의해 제조하며, 희석 용액으로서 첨가한다. 중합체 용액의 농도는 일반적으로 2 중량% 이하이며, 바람직하게는 1 중량% 이하, 특히 바람직하게는 0.5 중량% 이하이다.

예를 들어 강, 항구, 해저 또는 모래톱으로부터 준설된 슬러지는 물을 사용하여 펌핑할 수 있는 농도로, 바람직하게는 1.04∼1.15 t/m³의 밀도로 만들고, 배관을 통해 슬러지 탈수 영역으로 수송한다. 배관에는 측정 장치가 존재하며, 이것이 실제 슬러지 농도를 측정한다. 측정 신호에 의해 필요한 응집제 양이 계산되며, 응집제의 투입량이 방출된다.

음이온성 중합체는 수용액으로서 수성 슬러지에 첨가되며, 이때 첨가는 탈수조로의 수성 슬러지의 유입구에서 이루어진다. 중합체 용액과 슬러지의 충분한 혼합은 퇴적물 흐름의 와류에 의해 이루어지며, 경우에 따라 혼합 장치, 바람직하게는 정적 혼합 장치를 통해 이루어질 수 있다. 슬러지 유입구로의 중합체 용액의 첨가 지점은, 응집 과정이 탈수조로의 입구에서 이미 시작되었거나 또는 처음 시작되도록 선택할 수 있다.

놀랍게도 본 발명에 따른 방법에 의하면 매우 안정한 응집물을 얻을 수 있고, 슬러지의 수송 중에 마찰 효과를 통해 이미 형성된 응집물의 와해를 피할 수 있다는 사실을 발견하였다. 높은 안정성으로 인하여 본 발명에 따른 방법에 의하면, 슬러지 흐름으로의 응집제 용액의 첨가 지점이 침전조로의 합류점보다 훨씬 앞에 위치할 수 도 있다. 슬러지 응집의 빠른 개시로 인하여 또한, 응집제는 침전조로의 합류점에서 처음 투입하는 것도 가능하다. 바람직한 구체예에서, 응집제의 투입은 합류점 앞의 짧은 혼합 구간에서, 특히 20 m 앞에서 이루어진다.

본 발명에 따른 방법에서 필요한 음이온성 중합체의 양은 슬러지의 농도 및 조성에 따라 달라지며, 간단한 예비 시험에 의해 결정할 수 있다. 슬러지에 함유된 고형분 함량을 기준으로 일반적으로 0.02∼2 중량%, 바람직하게는 0.05∼1 중량%, 특히 바람직하게는 0.09∼0.5 중량%의 중합체 응집제가 첨가된다.

본 발명의 방법에 의한 상기 과제의 해결은 음으로 하전된 슬러지 미립자의 응집 및 침전이 추가의 응집 보조제를 첨가하지 않고 음이온성 응집제의 단독 사용에 의해 가능하다는 점에서 놀랍다. 특히, 미립질 슬러지에도 유리하게 작용할 수 있는데, 왜냐하면 생성된 응집체 구조 폐색이 배수-탈수를 더 이상 방해하지 않기 때문이다.

본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 시간적 이익은 현저하다. 정화전 밀도를 기준으로 약 1.04∼1.15 t/m³의 전술한 슬러지 처리의 경우, 응집 보조제 없이 통상적인 방법에 의하면, 조립질 슬러지의 경우 약 2∼7주 후, 미립질 슬러지의 경우 약 4개월이 후에야 상층수를 방출시킬 수 있으며, 그 후 슬러지는 미립질 슬러지의 경우 약 1.16 t/m³, 조립질 슬러지의 경우 1.22 t/m³의 밀도에 도달한다. 전술한 설명의 의미에서, 미립질의 슬러지는 0.06 mm 이하인 입자의 비율이 50 중량% 이상인 슬러지이다. 그 후 이 시점에서 증발을 통한 자연 건조를 촉진하기 위해 기계적 회전이 시작된다. 그 후 이 과정은 계절 및 기후 조건에 따라 수 개월 후에 종료되며, 슬러지는 이 시점에 약 1.47 t/m³의 밀도를 나타내며, 최종 용도에 사용될 수 있다. 본 발명의 방법은 상층수를 최초 24 시간 내에 벌써 배출시킬 수 있으며, 개선된 배수-탈수와 함께 분명히 더 건조된 슬러지를 생성할 수 있다. 이 슬러지는 이 시점에 이미 1.25∼1.35 t/m³의 밀도를 나타내며, 그 후 바로 추가 가공하거나 또는 필요에 따라 기계적 처리와 병행되는 증발 건조를 통해 더 많이 건조시킬 수 있다. 통상적으로 증발 건조 후에는 밀도가 1.45 t/m³ 이상, 바람직하게는 1.47 t/m³ 이상으로 조정된다. 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 건조된 슬러지는 25 kN/m² 이상, 바람직하게는 30 kN/m² 이상의 윙 전단 강도를 나타낸다.

슬러지의 기계적 처리는 슬러지 표면을 고르게 열개하여, 이에 의해 증발 건조가 가속화된다. 상기 처리는, 예를 들어 슬러지를 균일하게 갈아 엎는 굴착기에 의해 또는 슬러지의 표면을 매우 강하게 처리하는 트랙터에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명에 따르면 트랙터를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법에서는 탈수 영역에서 표면으로부터 또한 배수에 의해 제거된 물이 환상 배관을 통해 다시 슬러지 유입 구역으로 반송되며, 수송된 슬러지의 희석에 다시 사용된다.

상층수 및 배수의 제거 후에, 부분 탈수된 슬러지는 놀랍게도 새로 첨가되는 물을 다시 흡수하는 경향이 적다. 이러한 특성으로 인하여, 슬러지의 자연 건조의 기후에 의한 지연이 분명히 감소되는데, 왜냐하면 예를 들어 강우는 침전된 슬러지의 표면 부분에만 대부분 축적되고 슬러지는 더 이상 다시 적셔지거나 슬러지화되지 않기 때문이다.

원하는 건조도에 도달한 후에, 슬러지는 매립하거나 또는 환경 친화적인 건축 자재로, 예를 들어 패킹 재료, 제방 또는 도로 강화재로 가공된다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 생성물은 유익한 재료 특성을 나타낸다.

수성 슬러지 중에 존재하는 오염물은 본 발명에 따른 방법에 의해 형성된 응집물에 포획되기 때문에, 오염물 결합 물질의 첨가가 감소되거나 또는 완전히 방지될 수 있다. 따라서 이러한 슬러지는 건조 후에 바로 매립하거나 건축 자재로 추가 가공될 수 있다.

음이온성 폴리아크릴아미드의 사용에 의해 슬러지의 환경 유해 부담이 사라져, 문제 없이 후속 가공이 가능하다.

환경 친화적 건축 자재를 얻기 위한, 오염도가 높은 슬러지의 후속 가공 시에는, 광물질 충전재, 특히 점토, 수화석회 및 시멘트 또는 이들의 혼합물을 첨가하는 것이 유익한 것으로 입증되었다. 특히 상기 물질들은 각각 1∼15 중량%의 양으로 슬러지에 균질하게 혼합된다.

측정 방법

여과 테스트 방법에 따른 탈수

이 방법에 의해 중합체 응집제를 슬러지의 컨디셔닝 및 탈수에 대한 적합성에 대해 시험하였다. 700 ml의 계량컵에서 500 ml의 슬러지를, 시험하기 위한 0.25%의 응집제 용액과 혼합하고, 4-핑거 교반기를 사용하여 1000 R/분으로 소정의 시간 동안 교반하였다. 이러한 컨디셔닝 후, 슬러지 시료를 금속 필터(200 ㎛ 메쉬 크기) 상으로 여과시켰다(= 탈수하였다). 200 ml의 여과량에 대하여 탈수 시간을 측정하고, 여과된 여과물은 하수 웨지에서 그 투명도를 시각적으로 평가하였다.

투명도 "0" = 불투명

투명도 "46" = 최상 투명도

침전 시험

600 ml의 유리컵에서 500 ml의 진흙 및 소정량의 0.25% 응집제 용액을 4-핑거 교반기를 사용하여 1000 R/분에서 10초 동안 교반하였다. 침전 시간(분)에 따라 침전물 위로 맑아진 물의 형성 부피(ml)를 평가하였다.

윙(wing) 전단 강도

탈수된 슬러지의 전단 강도의 측정은 윙 프로브를 사용하여 수행하였다. 윙 프로브는 하단에 4개의 윙이 배치된 스틱으로 구성되었다. 치수 및 기능은 DIN 4096에 따라 표준화된다. 시험 수행을 위해 윙 프로브를 슬러지에 밀어 넣고 원통형의 활주면을 따라 슬러지가 파괴될 때까지 천천히 회전시켰다. 파괴 시에 측정된 토크 M 및 윙 프로브의 직경 d로부터 윙 전단 강도를 계산하였다.

FS = 6 x M / 7 x π x d³

사용된 중합체

사용된 음이온성 중합체는 모두 평균 분자량 Mw가 15 x 10⁶ 이상이었고, 양이온성 중합체는 Mw가 6 x 10⁶ 이상이었다. 모든 중합체는 0.25 중량%의 용액 형태로 사용되었다.

중합체 A: 25 중량% 비율의 4차화된 디메틸아미노프로필아크릴아미드를 갖는 양이온성 폴리아크릴아미드

중합체 B: 10 중량% 비율의 4차화된 디메틸아미노프로필아크릴아미드를 갖는 양이온성 폴리아크릴아미드

중합체 C: 6 중량% 비율의 4차화된 디메틸아미노프로필아크릴아미드를 갖는 양이온성 폴리아크릴아미드

중합체 D: 1.5 중량% 비율의 아크릴산-Na 염을 갖는 음이온성 폴리아크릴아미드

중합체 E: 10 중량% 비율의 아크릴산-Na 염을 갖는 음이온성 폴리아크릴아미드

중합체 F: 15 중량% 비율의 아크릴산-Na 염을 갖는 음이온성 폴리아크릴아미드

중합체 G: 40 중량% 비율의 아크릴산-Na 염을 갖는 음이온성 폴리아크릴아미 드

슬러지 시료 1

여기에는 1.066 t/m³의 밀도에 상응하는, 건조 물질의 농도가 10.3%인 브레멘 항구의 진흙을 사용하였다. 다이아그램 과립화 라인 상에서 미립자 질량 비율에 대하여 로그 미립자 직경의 반 로그 혼합 적용으로부터 측정한 평균 미립자 크기 Dm이 0.0564 mm에 달했다. 0.06 mm 이하인 입자의 비율은 70 중량%였다. 입자 전하는 음전하였고, Fa. Mutek(독일 헤르슁 소재)의 PCD 03 pH 측정기로, 다전해질적정에 의해 등전점까지 측정하였다. 측정값은 -230 mV였다. 건조 물질의 어닐링 로스는 600℃/2.5 h에서 13.2%로 측정되었다.

슬러지 시료 2

여기에는 1.062 t/m³의 밀도에 상응하는, 건조 물질의 농도가 9.5%인 브레멘 항구의 진흙을 사용하였다. 다이아그램 과립화 라인 상에서 미립자 질량 비율에 대하여 로그 미립자 직경의 반 로그 혼합 적용으로부터 측정한 평균 미립자 크기 Dm이 0.0212 mm에 달했다. 0.06 mm 이하인 입자의 비율은 100 중량%였다. 입자 전하는 음전하였고, Fa. Mutek(독일 헤르슁 소재)의 PCD 03 pH 측정기로, 다전해질적정에 의해 등전점까지 측정하였다. 측정값은 -410 mV였다. 건조 물질의 어닐링 로스는 600℃/2.5 h에서 15.5%로 측정되었다.

실시예 1

침전 시험에서 500 ml의 슬러지 시료 2를 40 ml의 중합체 용액과 혼합하고 10초간 전단을 가하였다. 1분의 침전 시간 후에 다음과 같은 부피의 맑아진 물을 얻었다.

중합체	맑아진 물의 부피(ml)
B	5
C	20
D	210
E	240
F	260
G	25
없음	0

더 큰 전단력(30초 전단)에서 시험을 반복하여, 1분 및 2분의 침전 시간 후에 다음과 같은 부피의 맑아진 물을 얻었다.

중합체	맑아진 물의 부피(ml)
	1분 후	2분 후
B	5	10
E	260	270

실시예 2

침전 시험에서 500 ml의 슬러지 시료 2를 80 ml의 중합체 용액과 혼합하고 10초간 전단을 가하였다. 1분의 침전 시간 후에 다음과 같은 부피의 맑아진 물을 얻었다.

중합체	맑아진 물의 부피(ml)
A	180
D	270
E	260
F	220
G	10
없음	0

실시예 3

여과 테스트 방법에 따른 탈수 시험에서, 슬러지 시료 1에 100 g TS/m³ 슬러지의 농도로 중합체를 첨가하여 하기의 결과를 얻었다.

중합체	투명도	200 ml 여과물에 대한 시간(초)
A	46	167
B	46	52
D	46	18
E	46	6
F	46	6
G	46	11

응집제의 첨가량을 300 g TS/m³ 슬러지로 높여, 다음과 같은 결과를 얻었다.

중합체	투명도	200 ml 여과물에 대한 시간(초)
D	31	5
E	27	15
F	22	31
G	21	102

실시예 4

침전 시험에서 500 ml의 슬러지 시료 1을 40 ml의 중합체 용액과 혼합하고 10초간 전단을 가하였다. 1분의 침전 시간 후에, 다음과 같은 부피의 맑아진 물을 얻었다.

중합체	맑아진 물의 부피(ml)
B	60
D	140
E	150
F	150
G	160
없음	0

더 높은 전단력(30초의 교반 시간)에서는 본 발명에 따라 수행된 응집이 매우 안정해지는 것으로 입증되었다.

중합체	맑아진 물의 부피(ml)
B	10
E	160

실시예 5

침전 시험에서 500 ml의 슬러지 시료 1을 80 ml의 중합체 용액과 혼합하고, 10초간 전단을 가하였다. 1분의 침전 시간 후에 다음과 같은 부피의 맑아진 물을 얻었다.

중합체	맑아진 물의 부피(ml)
B	100
D	190
E	190
F	180
G	130
없음	0

실시예 6

하측에 200 ㎛의 필터를 장착한, 직경 80 mm 및 길이 500 mm의 수직으로 설치된 플렉시 유리관에 500 ml의 모래를 도입하였다.

고형분 함량이 15.3%이고 밀도가 1.10 t/m³인, 브레멘 항구에서 가져온 고운 준설토 슬러지 1000 ml를 저습지 물 중의 중합체 E의 0.25% 용액 160 ml와 혼합하고, 4-핑거 교반기를 사용하여 1000 rpm에서 10초간 컨디셔닝하였다.

이 혼합물 1000 ml를 플렉시 유리관에 충전하고, 탈수 거동 및 슬러지 밀도 를 측정하였다.

시험 시간(h)	1	2	4	7	24
여과물(g)	616	672	702	727	739
밀도(t/m³)	1.20	1.23	1.25	1.26	1.27

Claims

슬러지를,

- 물을 첨가하여 펌핑할 수 있는 농도로 조정하고,

- 배관을 통해 탈수 영역으로 유입하고,

- 수송 중에 중합체 응집제의 수용액과 혼합하고,

- 탈수 영역에서 침전시키고, 상층수 및/또는 배수를 부분적으로 배출시키고, 그 후에 자연 증발 건조를 수행하는 것인 슬러지의 탈수 방법으로서, 수용성 음이온성 중합체 응집제를 사용하여 응집을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 음이온성 중합체 응집제는 음이온성 및 비이온성 단량체로부터 형성되고, 음이온성 단량체로서는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 비닐설폰산, 아크릴아미도알칸설폰산, 비닐포스폰산 및/또는 알칼리, 암모니아, (알킬)아민- 또는 알칸올아민과의 이들의 염, 또는 상기 단량체들의 혼합물을 사용하고, 비이온성 단량체로서는 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아크릴니트릴; 아크릴산 및 메타크릴산의 히드록시알킬에스테르; 비닐피롤리돈 또는 비닐아세트아미드 또는 상기 단량체들의 혼합물을 사용하는 것이 특징인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중합된 아크릴아미드- 및 아크릴산 단위로부터 형성된 폴리아크릴아미드를 중합체 응집제로서 사용하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 응집제는 1∼40 중량%의 단독중합된 음이온성 단량체 성분을 포함하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 응집제는 평균 분자량 Mw가 1.0 x 10⁷보다 큰 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 2종 이상의 상이한 음이온성 응집제를 사용하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 응집제는 슬러지의 고형분 함량을 기준으로 0.02∼2 중량%의 양으로 첨가하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 중합체 응집제를 2 중량% 미만의 농도의 수용액 형태로 사용하는 것이 특징인 방법.
제8항에 있어서, 분말형 중합체로부터 중합체 용액을 제조하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 처리되는 슬러지는 강, 항구, 해 저 또는 모래톱으로부터 유래하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수되는 슬러지는 0.06 mm 이하의 미립질 부분을 50 중량% 이상 포함하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수되는 슬러지는 물을 첨가하여 1.04∼1.15 t/m³의 밀도로 조정하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 응집제 용액은 탈수 영역의 출구와 그 앞 150 m 사이의 구간에서 배관으로 투입하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 배관 내의 측정 장치가 슬러지 농도를 측정하고, 그로부터 응집제 양을 계산하여 응집제 용액의 투입량을 도입하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 응집제로 처리된 슬러지는 탈수 수 후 및 자연 증발 건조 전에 밀도가 1.25∼1.35 t/m³인 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 자연 증발 건조는 슬러지를 기 계적으로 재편성하여 가속화하는 것이 특징인 방법.
제16항에 있어서, 기계적 재편성은 트랙터를 사용하여 수행하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 슬러지의 증발 건조는 밀도가 1.45 t/m³ 이상이 될 때까지 수행하는 것이 특징인 방법.
제18항에 있어서, 슬러지는 25 kN/m²보다 큰 윙 전단 강도를 나타내는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 탈수 및 건조된 슬러지는 각각 1∼15 중량%의 양의 점토 및/또는 수화석회 및/또는 시멘트와 혼합하는 것이 특징인 방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 탈수된 슬러지.
제1항 내지 제21항에 따른 탈수된 슬러지의 건축 자재로서의 용도.