생물학적 처리공정별 정리 및 폐슬러지 처리방법

본문내용

되고 안정된 처리 기술이 없는 국내에서는 경제적으로도 불리하고 환경적으로도 문제가 있음에도 불구하고 아직도 채택되고 있는 형편이나 선진외국에서는 자취를 감춘 방법이다. 유럽에서는 건조 후 화력발전소나 시멘트회사에서 부원료 및 보조 연료로 사용하는 것을 소각으로 정의하고 있다. 탈수 슬러지를 함수율 35% 정도로 부분 건조하여 소각로에서 유기물을 소각 처리하여 감량한다.
1) 장점
가) 익숙한 공정이다.
나) 감량효과가 크다(약 90%)
2) 단점
가) 소각의 고온에 견디는 재질을 사용할 수밖에 없으므로 투자비가 높다.
나) 수명이 짧다.(10년 개체를 인정하고 있다)
다) 운영비와 보수 유지비가 고가이다.
라) 함수율이 높은 슬러지를 정량적으로 투입해야 한다
마) 오염물질(질소, 인, 황, 염소)로 민원의 여지가 있으며 제거 설비를 설치해야 한다.
바) 매립, 토양개량제등 활용이 가능하나 미세입자, 중금속등 문제로 2차 처리가 요구된다.
* 투자비는 슬러지 톤당 2~2.5억원 정도이며 현재 운영비는 탈수 슬러지 톤당 65,000원을 상회한다.
(3) 탄 화
탄화는 건조 + 탄화의 2공정으로 구성되어 있다. 기존의 소각시설을 활용하며 소각의 단점을 보완하기 위해 일본을 중심으로 시도되는 방안이다. 1,200°C 의 높은 온도에서 건조된 슬러지 중 유기물을 제거하기 위해 무 산소 또는 저 산소 상태로 열분해하여 유기물 + 무기물에서, 탄소 + 무기물을 생성한다. 무 산소 상태로 하수 슬러지를 가열하면 수분 및 흡착가스를 분해하여 분해가스(메탄, 에탄, 에틸렌 등)가 발생된다. 탄화 슬러지는 발열량을 가지는 활성탄 및 목탄적인 성질을 갖는다. 공정 중 분해가스의 열을 이용함으로 운영비가 저렴하다고 착각하기도 하지만 소각은 유기물이 가지고 있는 열량을 전부 활용하는데 반해 탄화는 일정열량을 가지고 있는 탄화물을 생산하는 방법임으로 소각보다 에너지 비용이 더 들게 되며 기타 시설비 투입 등은 소각과 대차 없다.
구체적으로 소각에 비해 94,000cal/mole의 열량 (C + O2 → CO2) 을 가진 탄화물을 만드는 것이다. 탈수 슬러지 톤당 건조에 필요한 열량을 비용으로 환산하면,
(780Kg)(620Kcal/Kg of H2O)(560원/m3,LNG)/9,494Kcal/m3,= 28,525원/톤 이다. 열분해에 필요한 에너지는 아래와 같다.
CH4 → C + 2H2 (18,000cal/mole)
C2H6 → 2C + 3H2 (20,200cal/mole)
즉 이론적으로 탄화에 필요한 에너지는 소각에 필요한 에너지 보다 탄소가 갖고 있는 에너지만큼 더 필요하다. 일부 국내 회사들이 탄화는 분해가스를 소각하여 얻는 에너지를 활용하기 때문에 처리비용면에서 유리하다고 주장하고 있으나 이는 산술적 계산에만 근거한 현실성이 전혀 없는 논리이다. 즉 고온에서의 열 손실과 열 회수의 기술적 한계를 고려하지 않은 논리로, 실증 플랜트가 없거나 운전데이터를 조작했다는 반증이다. 현재 일본에 10톤짜리 파이롯트 시설이 시험 가동 중인 것으로 확인되고 있으며, 우리나라 김해에 세계 최초로 상업화된 공장이 가동을 시작하였다. 운영비는 탈수슬러지 톤당 적어도 85,000원을 상회할 것이다.
1) 장점
가) 배출가스(NOx, SOx 등) 문제에서 소각보다 유리하다.
나) 저장, 운반 등 취급이 용이하다.
다) 고형물의 재활용이 가능하다.(법적으로 규제가 있지만 저급의 활성탄, 탄화물로서의 가치가 있다)
2) 단점
가) 투자비가 고가이다.( 톤당 2.5억 원 이상)
나) 높은 온도로 인해 시설수명이 짧다.(10년 개체를 인정하고 있다)
다) 재활용 후 재처리해야 한다.
(4) 용 융
뚜렷한 자원 재활용 방안의 부재 상황에서 2차 환경오염 문제를 확실히 해결하고 제한적이지만 슬러지의 자원화를 목적으로 최근 대두되는 기술이다. 열분해 또는 가스화 후 char나 회분 속에 남아 있는 중금속을 용융시켜 고형화하여 용출되지 않도록 유리화 시키고, 유해물질을 완전 분해한다.
1) 장점
가) 고온상태 처리이므로 고가의 복잡한 처리 시설이 필요하지만 안전하다.
나) 고형물이 완벽히 처리 된다.
2) 단점
가) 고온처리이므로 설치비와 운영비가 소각에 비해서도 월등히 높다. 최근 일본에서는 고온에 의한 시설 손상으로 시험가동을 포기하였다.
나) 수명이 짧다.(10년 개체를 인정하고 있다)
다) 실증 플랜트가 없다.
(5) RDF
슬러지 건조 시 점성구간에서의 과부하와 높은 에너지 소모를 극복하는 방법으로 10~25%의 석탄 등을 섞어 건조 성형의 과정을 거쳐 연료화 하는 공정이다. 완벽한 건조기술이 없는 상황에서 Glue Zone을 쉽게 극복할 수 있다. 첨가제를 넣어 시멘트 회사 등에서 사용할 수 있도록 화염길이를 늘이는 효과가 있다고 주장하나 유럽 등에서 현재 건조 하수슬러지의 사용 실례에 따르면 35% 정도의 수분을 함유한 건조 하수슬러지는 시멘트 부 원료 또는 보조연료로 사용 시 아무런 문제가 없음이 알려져 있다.
1) 장점
가) 점성구간을 손쉽게 극복할 수 있다.
나) 열량이 높은 석탄혼합으로 최종 산물의 열량을 높일 수 있다.
2) 단점
가) 석탄의 혼합으로 처리량이 증가되며 사용이 오히려 불편하다.
* 화력발전소 등 대형 사용처에서 연료로 사용하려면 건조된 슬러지만을 이송하여 그래뉼과 석탄을 각각 다른 버너 홀을 통하여 직접 투입함이 효과적이다.
나) 석탄 수송문제로 지역적 영향이 크다.
(6) 퇴비화
탈수슬러지에는 약 10%의 유기물이 함유되어 있으므로 비료로 재활용 될 수 있다. 유럽에서도 광우병 및 조류독감에 민감하지 않았을 적에는 고형물질 함량 35%이상의 하수슬러지(물론 중금속함량이 기준치 이하일 때)에 Lime Addition하여 토지개량제 등으로 사용하였다.
1) 장점
가) 슬러지를 재활용한다.(특히 자연계에 부족한 인 등 )
2) 단점
가) 장기간의 부숙 기간이 필수이어서 투자비가 비싸다.
나) 생산되는 슬러지는 연중 변화가 없지만, 농토에 사용은 계절적이기 때문에 평균 6개월의 저장시설이 필수이다.
다) 발생지역과 사용지역이 다르다.
라) 수요의 한계로 처리에 제한을 받는다.

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