폐기물 가스화 용융 공정에서 발생한 폐수 특성 및 처리
Characteristics and Treatment of Wastewater from Gasification and Melting Process of Waste
초록/요약
폐기물의 가스화 용융 공정에 의해 발생된 합성가스는 연료가스 나 화학 원료 및 원료 물질 제조에 이용하는데, 이를 위해서는 최종 활용처에서 요구되는 수준으로 합성가스를 정제해야한다.1200℃이상의 고온으로 발생한 합성가스를 다이옥신, 퓨란등의 물질로 재합성을 방지하기 위해 70℃이하로 냉각하고, 산가스나 고형물질을 제거하기위해서 고효율의 습식 세정 방식을 이용하는데 이때 폐수의 발생은 필연적이다. 우리나라에서는 국내폐기물을 적용한 가스화 용융공정의 폐수 발생 특성 및 처리방안에 대한 연구가 이루어지지 않아 이에 대한 연구가 필요하다. 냉각 세정 폐수에 존재하는 오염물질은 유기물질은 생분해성이 없었고, 그 밖에 존재하는 오염물질들은 무기물질들이었으므로 이들을 처리하기 위해서는 생물학적인 처리 방법보다는 물리・화학적 처리 방법을 적용하는 것이 효과적일 것으로 결론지을 수 있었다. 이에 따라 냉각 세정 폐수 처리 시스템 의 구성을 위하여 물리・화학적 처리 공정 중에서 여과, 규조토 코팅 여과, 응집・침전 방법을 선정 lab-scale 처리 실험을 통하여 냉각 세정 폐수 처리에의 적용 가능성을 조사하였다. Membrane 여과 방법은 유기물질(CODMn)과 부유물질의 제거효율은 우수하였으나 T-N과 중금속(Zn) 성분의 제거 효율은 낮았다. 또한 membrane 여과 방법을 냉각 세정 폐수 처리에 적용할 경우 고농도의 부유물질로 인하여 분리막이 빨리 오염되어 NaOCl과 같은 화학약품을 사용하여 자주 세정을 해야 하므로 유지관리가 어려우며, 분리막의 수명도 단축될 것으로 예상되어 냉각 세정 폐수 처리에는 적합하지 않았다. 응집・침전시 응집제로 Alum, FeCl3, polymer를 사용하여 pH 8.5에서 냉각 세정 폐수를 처리한 결과 3가지 응집제 모두 중금속 성분들을 배출허용기준치 이하로 제거할 수 있었다. 특히 polymer는 Alum과 FeCl3과 처리 효율이 비슷하였으나, 슬러지 발생량이 매우 적고 유지관리 및 사용이 용이한 것으로 조사되었다. 따라서 냉각 세정 폐수 처리에 응집・침전공정을 적용한다면 polymer를 응집제로 사용하는 방법이 중금속 제거효율과 슬러지 발생량 저감 측면에서 적합한 것으로 결론지을 수 있었다. 처리방식 결정을 위한 실험 결과 냉각 세정 폐수를 처리하기위해서는 여재의 선택이 매우 중요하며, 규조토 코팅을 통해 처리효율을 높일 수 있었다. 냉각 세정 폐수는 규조토 코팅 여과 방법 또는 응집․침전 방법을 적용함으로써 배출허용기준 이하로 처리 가능하였다. T-N의 경우 투입되는 폐기물의 성상에 따라 냉각 세정 폐수에 고농도로 발생할 수 있으므로 실증 plant 운영시에는 사전검토를 통해 공정의 추가여부를 결정하여야한다.
more초록/요약
Synthesis gas which is from gasification and melting process use to produce fuel gas, chemical resource, and raw material that should be refined to response the request of final user's standard. To prevent reforming of syngas which generated over 1200℃ and turned to dioxin and furan, it should refrigerate below 70? to remove acid gas and solid matter. We need a high efficiencywet gas clean up method; however, it occur water pollution. There is no such kind research plan in Korea about how to manage water pollution and a treatment (or management) through applying for national cases. Among the pollutants in quenching scrubber wastewater, organic compound doesn’t contain biodegradable while other existing pollutants are inorganic compound. Thus, physical and chemical treatment method is more efficient than biological treatment method. Considering the constitutes of quenching scrubber wastewater treatment system, filtration, diatomaceous earth coating filtration, coagulation. Membrane separation methodshows a good performance while dealing with organic compound (CODMn) and suspended solid. But this method does not perform well while dealing with T-N and heavy metals (Zn) components. Another disadvantage is that high density suspended solid membrane will become polluted soon and chemicals such as NaOCl are frequently needed for washing when membrane separation method is applied to quenching scrubber wastewater treatment system.So membrane separation method is not suitable for quenching scrubber wastewatertreatment and it is also not easy for management and maintenance. For coagulation, Alum, FeCl3, polymers are used as coagulants. Heavy metal components are all below emission standard quantities whenany of those three coagulants is used while ph is less than or equal to 8.5. The investigation results are as follow. Polymer’s treatment efficiency is similar to Alum, FeCl3 and the quantity of generated sludge is very small. It’s easier to use polymer for management and maintenance. We come to the conclusion that polymer coagulant is good candidate when coagulation process is applied to quenching scrubber wastewater treatment system and heavy metal treatment efficiency and sludge decreasing are the man concerns. It is very important to choose a sufficient process which is a choice of filter to conduct quenching scrubber wastewater. It could make a high efficiency through diatomaceous earth coating. The method of coagulating precipitation was suitable for using polymer as coagulation, it helps eliminate heavy metals and decline sludge productions. It is possible to pass quenching scrubber wastewater emission standard through the method of applying precoating filtration or coating precipitation. In case of T-N, there might be high density of quenching scrubber wastewater so when you operate plant yon can determine extra process by pre-investigation.
more목차
표 목 차 ⅰ
그림목차 ⅱ
국문요약 ⅴ
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 문헌조사 및 이론적 고찰 3
2.1 가스화 용융 기술의 개요 3
2.1.1 연소 3
2.1.2 가스화 3
2.1.3 가스화 기술의 특징 5
2.2 폐기물 가스화 합성가스의 세정 8
2.3 냉각 세정 폐수 내부의 오염물질 처리 기술 11
2.3.1. 유기물질 제거 12
2.3.2 고형물질 제거 18
2.3.3 중금속 제거 21
2.3.4 영양염류(질소, 인) 제거 28
2.4 기존의 냉각 세정 폐수 처리 공정 29
Ⅲ. 폐기물을 이용한 가스화 용융 공정에서 발생한 폐수 특성 31
3.1 공정 구성 31
3.2 대상 폐기물의 특성 및 운전조건 33
3.3 냉각 세정 폐수 성상 분석 37
3.3.1 냉각 세정 폐수 분석 항목 및 분석 방법 37
3.3.2 냉각 세정 폐수 성상 분석 결과 41
Ⅳ. 폐기물 가스화 용융 공정에서 발생한 폐수의 처리 방안 57
4.1 냉각 세정 폐수 처리 방안 조사 57
4.2 Lab-scale 냉각 세정 폐수 처리 실험 58
4.2.1 Membrane 방법을 이용한 냉각 세정 폐수 처리 58
4.2.2 규조토 코팅 여과방법을 이용한 냉각 세정 폐수 처리 62
4.2.3 응집・침전 방법에 의한 냉각 세정 폐수 처리 67
4.3 냉각 세정 폐수 처리 시스템 구성 및 설계인자 도출 71
4.4 연속운전을 통한 냉각 세정 폐수 처리 74
4.4.1. 연속운전을 통한 냉각 세정 폐수 처리 효율성 조사 74
4.4.2 연속 운전시 냉각 세정 폐수 처리 공정의 처리 특성 78
4.4.3 연속 운전시 냉각 세정 폐수 처리 공정의 처리 효율성 평가 94
Ⅴ. 결론 96
참 고 문 헌 98
Abstract 101
