( Treatment and Reuse of Water Treatment Plant ( Treatment and Reuse of Water Treatment Plant
Residuals ) Residuals )
( Treatment and Reuse of Water Treatment Plant ( Treatment and Reuse of Water Treatment Plant
Residuals ) Residuals )
동서대학교 환경공학과 동서대학교 환경공학과
과목명 과목명 : : 고형폐기물처리공학고형폐기물처리공학 발표자 발표자 : : 최치열최치열 , , 조현익조현익
담당교수담당교수 : : 장정국 교수님장정국 교수님
Ⅰ Ⅰ . . 서 론 서 론
1. 연구의 배경
1. 1.
매립처분에 대한 환경적인 잠재적인 위험요소 문제매립처분에 대한 환경적인 잠재적인 위험요소 문제 및 및 경제적 손실경제적 손실
2. 2.
슬러지 발생량 ‘슬러지 발생량‘ 96
96년
년66,277
66,277톤
톤 에서 2001에서2001 년
년167
167,000
,000톤
톤으로 증가 추산으로 증가 추산3. 3.
처분비용처분비용 (( 수도권기준 수도권기준 : 31,000: 31,000 원원 // 톤톤 )) 은 연간 21은 연간 21 억원에서 억원에서 5252 억원으로 증가로 정수생산 원가 상승 요억원으로 증가로 정수생산 원가 상승 요 인인4. 4.
수도권 매립지 주민들의 정수슬러지 케잌을 직접매립 수도권 매립지 주민들의 정수슬러지 케잌을 직접매립 반대반대2. 2. 연구의 목적 연구의 목적
국내외의 정수슬러지의 처리 국내외의 정수슬러지의 처리 , , 처분현황 조사 처분현황 조사
국내의 실정에 맞는 대안 모색 국내의 실정에 맞는 대안 모색
정수슬러지의 재활용 가능성 모색 정수슬러지의 재활용 가능성 모색
향후 연구 방향 제시 향후 연구 방향 제시
3. 3. 연구 수행방법 연구 수행방법
국내외 자료조사
현황 조사 및 분석
관련법규 조사
국내외 자료조사
현황 조사 및 분석
관련법규 조사
외국의 정수슬러지 처분방안
외국의 정수슬러지 처분방안
처리 , 처분공정에서의 감량 및 재활용
처리 , 처분공정에서의 감량 및 재활용
실용 가능한 정수슬러지 처분방안
실용 가능한 정수슬러지 처분방안복토재 이용
복토재 이용 시멘트 원료시멘트 원료 수도관포설토수도관포설토 원예용토원예용토 매립성토재매립성토재
경제성 평가
경제성 평가
정수슬러지 성상분석
정수슬러지 성상분석Ⅱ Ⅱ . . 정수슬러지의 정의 및 성분현황 정수슬러지의 정의 및 성분현황
1. 정수슬러지의 정의
원수중의 탁도물질과 응집제의 수산화물이 응집 농축된 원수중의 탁도물질과 응집제의 수산화물이 응집 농축된 액상의 물질액상의 물질
응집응집 , , 침전 공정에서 탁도물질을 제거시키기 위해 주로 침전 공정에서 탁도물질을 제거시키기 위해 주로 알루미늄 응집제알루미늄 응집제 (( 황산알루미늄황산알루미늄 , , 폴리염화 알루미늄 폴리염화 알루미늄 등등 ) ) 사용하며 이 때문에 정수슬러지를 사용하며 이 때문에 정수슬러지를
Alum
Alum슬러지
슬러지 라 라고도 한다 고도 한다 ..
2. 2. 정수슬러지의 특성조사 정수슬러지의 특성조사
슬러지의 처리현황
높은 수분함량 낮은 C/N 비
미생물 풍부 중금속 함유 낮은 발열량
탈수슬러지 80%, 침전슬러지 97%
비료화시 탄소원의 첨가필요 정수공정 ( 침전 ) 의 부산물
기준치 이하로 문제 발생의 우려 없음 6,500 Btu/lb, 소각시 보조연료필요 90% 이상이 매립과 해양투기 방법
Ⅲ
Ⅲ . . 정수슬러지의 처분현황 정수슬러지의 처분현황
1. 1. 슬러지 처리 및 처분방법 슬러지 처리 및 처분방법
기계식 탈수기 등에 의한 탈수케잌 생산기계식 탈수기 등에 의한 탈수케잌 생산 ((함수율 함수율 70~80%)70~80%)
탈수케잌을 폐기물 처리업자가 매립탈수케잌을 폐기물 처리업자가 매립 , , 해양투기해양투기 ((위탁계약위탁계약 , , 입찰입찰))
슬러지 처분비용 구성슬러지 처분비용 구성1) 1) 매립 처분 비용
매립 처분 비용(
(수도권 기준
수도권 기준)
)-
- 매립장 사용료
매립장 사용료: 10,000 – 30,000
: 10,000 – 30,000원
원/
/톤
톤-
- 운반비
운반비:
:거리별 운송료
거리별 운송료-
-기타
기타2) 2) 해양투기 처분비용 해양투기 처분비용 (2001(2001 년 년 22 월 덕산정수장 기준월 덕산정수장 기준 )) - - 육상 운반비용 육상 운반비용 : 10,340: 10,340 원원 // 톤톤
- - 해상 운반비용 해상 운반비용 : 12,050: 12,050 원원 // 톤톤
2. 2. 정수슬러지 발생량 정수슬러지 발생량 ( ( 부산 부산 ) )
98 98 ㆍ ㆍ 99 99 년 정수슬러지 발생량 및 예상량 년 정수슬러지 발생량 및 예상량
구 분 합계 덕산 화명 명장 오륜 공업용수
98 년
170.399.5 52.8 11.0 1.4 5.6 99 년
197.4120.1 61.2 11.1 0.3 4.7 2000 년
212.6136.3 56.0 11.9 1.4 7.0
( 단위 : 톤 / 일 )
2000
년 예상발생량3. 3. 정수슬러지 처분 현황 정수슬러지 처분 현황 ( ( 전국 전국 ) )
광역관리 폐기물매립장 : 수도권 , 일산
기 타- 지자체 쓰레기 매립장 : 연초 , 구천 , 황지정수장 - 폐기물처리업자 자가매립장 : 청주 , 대덕 , 화순 , 대불정수장
- 농지살포 , 매립성토재 : 석성정수장
- 해양투기 : 자인 , 구미 , 사천 , 반송 , 온산 , 덕산 , 화명 , 명장정수장
- 자연건조 : 산성정수장
9.8% 0.4%
49.2% 40.6%
매립해양투기 재활용기타
4. 4. 정수슬러지 처분 현황 정수슬러지 처분 현황 ( ( 차트 차트 ) )
수도권의 경우 대부분
수도권의 경우 대부분 매립처분매립처분
에 의존하며에 의존하며 , ,
부산의 경우는부산의 경우는 100% 100%
해양투기해양투기
에 의한 슬러지 처분에 의한 슬러지 처분
5. 5. 슬러지 처분의 문제점 슬러지 처분의 문제점
런던협약에 의한 해양투기 전면금지런던협약에 의한 해양투기 전면금지
폐기물관리법에 의한 직매립 금지폐기물관리법에 의한 직매립 금지
지역이기주의 등에 의한 자체 매립처분장 확보 곤란지역이기주의 등에 의한 자체 매립처분장 확보 곤란
기존 매립장의 수명한계기존 매립장의 수명한계 (2(2 년 이내년 이내 ) ) 및 이용불편및 이용불편
고함수율로 취급성 불량 및 기존매립장의 반입기피고함수율로 취급성 불량 및 기존매립장의 반입기피
하천 배출 또는 토지에 폐기시 사회적하천 배출 또는 토지에 폐기시 사회적 , , 환경적 문제발환경적 문제발 생 및 민원발생 우려생 및 민원발생 우려 (( 악취 및 작물피해악취 및 작물피해 ))
6. 6. 매립과 소각 처리의 문제점 매립과 소각 처리의 문제점
과다한 침출수 발생
매립지반의 약화
매립지 확보의 어려움
각종 유해 가스 및 대기 오염물질 발생
악취 발생 복토의 어려움
환경오염 , 민원발생
환경부는 슬러지의 직매립 금
지 법안 마련매 립
막대한 양의 보조연료 필요
높은 유지관리비와 건설비 슬러지가 소각로 벽면에 녹아 붙음
유지관리의 어려움
유해성분의 대기오염물질 발생
환경오염 , 민원발생
소 각
7. 7. 외국의 정수슬러지의 처리현황 외국의 정수슬러지의 처리현황
-
2,000mg/L 이하로 방류시 악영향은 없음 .-
고베시 , 쿄토시 :하수도로 방류
일 본
•
평상시 유량이 설계유량의 1% 에 불과하여 유속 이 1m/s 이하로 침적이 우려됨 .•
관거의 구배불량 , 중간처짐 등에 의하여 일반•
합류관거로 유입시국 내
결과 및 문제점 연계처리
구 분
미 국
–
하수처리장 유입–
하수만 처리시 SS, BOD 의 제거효율 60%, 20%–
연계처리후 각각 70~80%, 25~45% 로 제거율 증가서 독
–
10/143개 처리장 하수 방류–
3/143개 처리장 하수처리장 슬러지 직접 유입–
2.5~3.0% 의 슬러지 농도로 유입–
0.2% 의 농도로 1km 파이프 관을 통해서 유입시 하수관의 퇴적은 발생하지 않음 .국 내
– •
2 하수처리장 유입차 침전지 투입–
슬러지 100mg 당 생하수내 0.057mg 의 인 제거•
첨가량 증가할수록 침강농축성 , 탈수성 개선8. 8. 외국의 정수슬러지 처분현황 외국의 정수슬러지 처분현황 (Ⅰ) (Ⅰ)
일본의 처분현황
수도관 포설토 재활용수도관 포설토 재활용- 1989 년 하나의 도시전체 포설
- 탈수케잌 파쇄 후 ( 탈수케잌 : 모래 : 고화제 = 100 : 5 : 8) 일정비율로 혼합 2 주간 양생 - 사용실적 : 1985 년 836 ㎥ /년 ,
1990 년 16,556 ㎥ / 년 사용
폐광지역 충진제 이용폐광지역 충진제 이용-
폐기점토와 정수슬러지 혼합 아연폐광 충진제로 사용-
사용실적 : 1976 년 3,600㎥ ,
1977 년 50,000 ㎥ 사용
시멘트원료시멘트원료-
일본구마야 시멘트공장에서 정수슬러지를 이용 연간 16,08. 8. 외국의 정수슬러지 처분현황 외국의 정수슬러지 처분현황 (Ⅱ) (Ⅱ)
요업재료요업재료-
정수슬러지를 점토벽돌재료 에 혼합 사용 연구발표-
혼합사용에 대한 가능성 기술 적으로 해결 가능-
슬러지 운반과 취급비용은 실 적용에 어려움 .
토양개량제토양개량제-
1972 년 AWWA 슬러지 처분 분과 위원회와 농업전문가가 공동으로 3 년간 연구수행
-
건조슬러지가 토양의 산소 공급과 보습력 향상발견
알루미늄 회수알루미늄 회수-
정수슬러지에서 황산 첨가하여 용출된 알루미늄 재사용미국의 처분현황
복토재
Ⅳ Ⅳ . . 정수슬러지 재활용 방안 정수슬러지 재활용 방안
복토재 조건 복토재 조건 : : 일축압축강도 일축압축강도 0.5kg/0.5kg/ ㎠이상㎠이상유해물질이 용출되지 않아야 한다유해물질이 용출되지 않아야 한다 ..
정수슬러지 정수슬러지 : : 석회 석회 : : 플라이애쉬를 플라이애쉬를 100:10:10100:10:10 으로 으로 고화처리 후 일축압축강도고화처리 후 일축압축강도 0.5kg/0.5kg/ ㎠의 분석㎠의 분석
1) 1)
용출시험 결과 유해물질 기준치 이하로 검출용출시험 결과 유해물질 기준치 이하로 검출2) 2)
제조비용 제조비용 : 50: 50 톤톤 // 일 규모이상 일 규모이상 21,29521,295 원원 // 톤 톤수도권 매립지의 반입비용과 비슷 수도권 매립지의 반입비용과 비슷
슬러지 용출시험 결과 슬러지 용출시험 결과 단위: ㎎
/ ㅣ항 목 기 준 치 용출시험결과
과천시 정수슬러지 (1994)
Cd 0.3 0.05 이하
CN 1.0 0.16
Pb 3.0 0.2 이하
Cr+6 1.5 0.01 이하
As 1.5 0.09
Hg 0.005 0.0005 이하
Cu 3.0 0.96
유기인 1.0 0.1 이하
TCE 0.3 0.05 이하
PCE 0.1 0.02 이하
정수슬러지
정수슬러지:
:석고
석고:
:석회의 비율을
석회의 비율을100:20:5
100:20:5로 혼합
로 혼합 고화한 결과 일축압축강도고화한 결과 일축압축강도 0.88kg/
0.88kg/㎠를 유지함으로써
㎠를 유지함으로써 매립지 복토재의 활용가능성 확인매립지 복토재의 활용가능성 확인
((
수자원공사수자원공사
,1993),1993)
일본 동경시의 방파제 매립지에 탈수케잌 일본 동경시의 방파제 매립지에 탈수케잌 : : 소각재 소각재 : : 특특 수시멘트를수시멘트를 100:10:10100:10:10 으로 고화후 해안매립에 활용 사으로 고화후 해안매립에 활용 사 례례 ..
1. 1.
슬러지 회분을 금속 몰드에 넣고 슬러지 회분을 금속 몰드에 넣고 10001000 기압으로 기압으로벽돌모양으로 가압성형벽돌모양으로 가압성형
2. 2.
1,050℃ 1,050℃ 연소로에서 연소로에서 33 시간 동안 소성시간 동안 소성 , , 부피가부피가22~28% 22~28% 감소되면서 벽돌 생산감소되면서 벽돌 생산
장점장점1) 알루미나 함량이 많은것은 내화도 높고 단열벽돌
제조의 원료로 사용가능2) 실리카 성분이 많은 것은 소결성이 좋아 경량골재 경량골재 , 벽돌재료
3) 단열성 , 강도특성 및 경량골재의 경량화 유리 .
4) 간단한 분쇄공정에 의해 용이하게 입도의 조절 가능
단점단점1) 폐기물의 생산제품이란 인식으로 일반판매 어려움 . 2) 제조 원가가 일반제품보다 고가
해결방안해결방안- 정부에서 전량 수매후 자체 공사에 조달하거나 국가정부에서 전량 수매후 자체 공사에 조달하거나 국가 보조금을 받는 방식으로 단점 해결보조금을 받는 방식으로 단점 해결 ..
시멘트 원료 중 점토의 대체물질로 활용 가능시멘트 원료 중 점토의 대체물질로 활용 가능 단점
단점1) 슬러지 케잌의 염소함량이 높을 경우 백화현상의 원인
2) 함수율을 낮추기 위해 건조 전처리 시설 필요
3) 시멘트공장의 먼지역 분포에 따른 운송비용 소요 시멘트 원료
해결방안해결방안1) 1) 제조과정 중 염소제거 공법 개발 제조과정 중 염소제거 공법 개발 2) 2) 건조시설 부지 무상 제공건조시설 부지 무상 제공
3) 3) 현재 반입비용 지불하는 장기양도 계약 체결현재 반입비용 지불하는 장기양도 계약 체결 4) 4) 시멘트 운송하고 난 빈 트럭을 이용시멘트 운송하고 난 빈 트럭을 이용
경제성 평가경제성 평가1)
1) 제조업체가 년간
제조업체가 년간10
10억원 이상의 원가 절감
억원 이상의 원가 절감2)
2)기존 처분비용보다
기존 처분비용보다5
5억가량 절감
억가량 절감
탈수케잌탈수케잌 , , 모래 및 시멘트모래 및 시멘트 (( 고화제고화제 ) ) 혼합 고화처리혼합 고화처리
탈수케잌 파쇄탈수케잌 파쇄 , , 혼합혼합 , , 고화 및 양생 시설 필요고화 및 양생 시설 필요
제조비용 제조비용 ((
처분비용처분비용
28,90028,900
원원
//
톤 기준톤 기준
))
수도관 포설토
시설용량 ( 톤 / 일 )
고정비용 (원 / 톤 )
변동비용 ( 원 / 톤 )
고화재 제조단가 ( 원 / 톤 )
25 14,931
8,820
23,751
15 21,247 30,067
10 28,813 37,633
5 46,803 55,623
토양의 통기성 및 투수성 개선토양의 통기성 및 투수성 개선
pH pH 교정효과교정효과 (( 산성화 억제산성화 억제 ))
양분보존능력 및 수분흡수력 효과양분보존능력 및 수분흡수력 효과 제조공정
제조공정 원예용토슬러지 이송
건 조 기
원예용토 이용사이클론
송 풍 기 공기 배출
Ⅴ Ⅴ . . 실용 가능한 재활용 방안 평가 실용 가능한 재활용 방안 평가
구 분 복토재 활용 시멘트원료 활용 수도관 포설토 , 원예
용 , 매립성 토재 활용 기술적 가능성 고화처리방법 등으로
제조 가능
시멘트 원료 활용 가능
고화 , 건조처리 제조가능 경 제 성 복토재 구입비용 등을 고려하
면 경제적 편익 큼 .
양도협정 체결시 경제성 있음
매립지 반입비용이면 경제성 있음 수요처 확보 매립지 복토재 소요량
고려시 수요량 높음
시멘트 제조량 고려시 수요량 높음
수요량 안정적이지 못함
적용후 2 차적
영향 2 차적 영향 없음 거의 없음 원예용토 2 차 영향 지속 분석 필요 제도적 문제 환경부 장관의 고시획득 없음 원예 , 매립성토 제도
보완 필요 기 타 수도권 인근 수요처가
있어 재활용 유리
시멘트 제조공장 원거리에 위치
매립성토재 시민 및 민간원예 반대 예상 비교적 활용 가능방안 슬러지 발생량 중 재활용 방안의 다양성
Ⅵ Ⅵ . . 결론 결론
현재 슬러지 발생량을 고려한 정수처리방법현재 슬러지 발생량을 고려한 정수처리방법 , , 슬러지의 슬러지의 감량화는 거의 초보적인 수준감량화는 거의 초보적인 수준
재활용 방안도 거의 실용화되지 못하고 있는 실정재활용 방안도 거의 실용화되지 못하고 있는 실정 정수슬러지를 폐기물에서 자원이란 인식 전환 필요
정수슬러지를 폐기물에서 자원이란 인식 전환 필요
지속적인 활용도 모색지속적인 활용도 모색
민간업체 참여 가능 분야 민간업체 참여 가능 분야 (( 원예용토원예용토 , , 부산물 비료부산물 비료 , ,시멘트 원료시멘트 원료 )) 에 대한 세부 검토 필요에 대한 세부 검토 필요
