간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
권호리스트/논문검색
2017년 춘계학술발표회 논문집 (2017년 5월) 149건
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2017.05
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폐시멘트, 폐콘크리트, 제강 슬래그, 폐수 등을 포함하여 다양한 폐기물들이 여러 산업으로부터 배출되고 있다. 그런데 이러한 폐기물들은 Mg2+ 이온, Ca2+ 이온을 다량 포함하고 있다고 알려져 있다. 폐기물 처리 시 이러한 금속 이온을 활용한다면 MgCO3, CaCO3 등 다른 유용한 물질로 전환시킬 수 있다. 이를 위해 지구온난화를 일으키는 주요 원인으로 알려진 이산화탄소를 사용할 수 있고, 이는 이산화탄소 저감 및 폐기물 처리를 동시에 해결할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서는 CO2의 용이한 전달을 돕기 위한 습식 흡수제에 대해 제안하고 Henry constant, Diffusivity, 총괄반응속도상수(kov)를 측정하였다. 흡수제는 7 wt% 암모니아, 3 wt% ʟ-Arginine, 1 wt% 부식방지제(Imidazole과 1,2,3-Benzotriazole)를 물에 녹여 제조하였다. 암모니아는 기존에 습식흡수제로 사용되던 MEA보다 저렴한 가격을 가지고 있으며 CO2 흡수 능력 또한 우수하다고 알려져 있다. 최근 아미노산은 우수한 CO2 흡수능력과 친환경적인 특성으로 많은 연구가 진행되고 있으며 두 종류의 부식방지제는 암모니아에 의해 발생할 수 있는 플랜트 장비의 부식을 방지하기 위해 첨가되었다. 303.15 K에서 333.15 K의 온도에서 실험이 진행되었으며 실험 결과와 CO2/N2O analogy를 이용해 각 값을 계산하였다.
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2017.05
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게르마늄은 주로 광섬유, 반도체 등에 사용되고 있으며, 고가의 희소금속이므로 게르마늄에 대한 회수 및 재활용 기술 개발은 각국에서 경쟁적으로 진행되고 있다. 하지만 국내에서는 게르마늄에 대한 재활용 실적이 전무하며, 전량을 수입해서 사용하는 희소금속이므로 게르마늄에 대한 재활용 기술 개발이 필수적이다. 특히, 광케이블에 사용되는 광섬유에는 1km당 약 0.54g의 게르마늄을 함유하고 있으므로, 본 연구에서는 광섬유를 게르마늄 추출 대상으로 선정하였다. 또한, 게르마늄은 1kg당 150만원의 고가 희소 금속이므로 관련 기술 개발시 파급효과가 클 것으로 판단하였다. 본 개발 기술은 광섬유에서 실리카(Si)와 합금형태로 존재하는 게르마늄을 추출하기 위하여 Na 화합물과 염산을 이용한 선택적 추출을 적용하였으며, 게르마늄의 추출 효율을 알아보기 위하여 추출액에 대한 ICP 분석을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 Na 화합물은 광섬유의 주성분인 실리카 성분을 석출시켜 제거하는 역할을 하며, 추출 용매인 염산은 질산, 황산과의 추출 효율을 비교하여 최종 추출 용매로 선정하여 실험을 진행하였다.
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2017.05
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주조 공정에 사용되는 주물사의 점결제는 대부분 유기 계열을 사용하였다. 그러나 주조 공정에서 발생하는 유해물질의 영향으로, 무기 계열의 점결제를 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 주조 공정에 사용되는 무기바인더는 대부분 물유리를 기반으로 하여 유동성, 밴딩 현상 등의 개선을 위해 다양한 물질을 첨가하여 사용되고 있다. 물유리는 물에 대한 용해도가 크기 때문에, 이러한 특성을 이용하여 무기바인더의 효율적인 제거 방안에 대한 연구를 진행하였다. 실험과정은 폐주물사의 붕괴, 세척, 여과, 건조의 순서로 진행하였으며, 폐주물사의 붕괴는 토크가 높은 모터가 장착한 교반기에서 세척액과 폐주물사를 넣어 교반하였으며, 교반 후 베플이 추가된 아크릴 재질의 반응기에 넣고 교반 속도와 시간을 달리하면서 세척 효율을 분석하였다. 세척 후 325 metal mesh로 진공여과하여 재생사는 오븐에 넣어 건조하였다. 세척 효율은 진공 여과 후 여과액을 IC로 분석하여 바인더 성분의 제거율을 분석하였으며, 재생사의 건조 후 XRF 분석을 통해 바인더 성분의 잔류여부를 파악하였다.
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2017.05
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최근 팜열매 껍질(PKS) 등을 태워 전력을 생산하는 발전소가 크게 증가하고 있어 작년말 기준 국내 바이오누적설비량은 1618MW로 1년 사이 170MW가 증가했으며, 향후 정부로부터 발전사업 허가를 받아 2020년까지 완공될 대형 발전소만 1143MW에 달한다. 이에 따른 연료 사용량으로 인하여 PKS 연소재가 다량 발생되고 있으며, 이의 자원화가 필요한 실정이다. 본 연구는 산업부산물인 PKS 연소재와 도시 하수슬러지를 활용하여 멀칭용 조경재를 제조 개발하고자 하며, 연소재 30~35%, 하수슬러지 10~15%, 결합제 및 알칼리제를 혼합한 후 소성온도 700~1000℃에서 1시간 동안 반응 제조하여 화산석 대체 가능한 멀칭용 조경재 개발을 하고자 한다. 소성시킨 멀칭용 조경재 제조 후 성분분석을 해본 결과 Si 성분이 65.84%으로 가장 많이 함유되어 있는 물질로 나타났으며 조경재의 구조에 영향을 미치는 Al, Ca, Fe 등의 원소로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 주사전자현미경(SEM)분석을 한 결과 다공성이 발달된 구조가 형성되어 토양에 통기성을 높일 수 있는 구조로 발달되어져 있음을 확인할 수 있었으며, 적정 배합비 및 소성온도 등의 특성을 보다 연구하여 화산석과 유사한 조건의 특성을 함유한 멀칭용 조경재를 제조할 수 있었다. PKS 연소재와 슬러지의 혼합을 통한 멀칭용 조경재 개발로 폐자원을 활용한 자원순환의 가능성과 다양성을 높여줄 수 있을 것으로 사료되며, 이런 자원화 네트워크 통하여 사회적 및 환경적 요인에 따른 긍정적인 산업부산물의 다용도화가 가능하다.
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2017.05
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런던협약에 의해 2015년부터 폐기물 해양투기가 전면 금지됨에 따라 국내 광물자원 관련 산업체에서는 폐기물의 처리 방안 마련이 요구되고 있다. 알루미늄 생산 공정에서 보크사이트 부산물은 연간 27만 톤 가량 발생하고 있으며 대부분 토목공사 성토용 골재로 재활용되고 있으나, 전량 골재로 활용이 어려워 매년 8만 톤 이상적치되고 있는 실정이다. 우리나라 농경지는 하절기 집중호우, 화학비료 다량 사용 등으로 토양의 산성화가 가속화되고 있어 농작물 생육조건에 적합한 pH 유지를 위해 주기적인 토양 개량이 필요하다. 보크사이트 부산물을 활용한 토양개량제가 석회(Ca), 고토(Mg)를 대체하여 산성토양 개량제로 재활용 가능성에 대하여 연구하고자 한다. 보크사이트 부산물을 토양개량제로 활용함으로써 매립 등에 소요되는 처리비용을 절감하고 자원순환 측면에서 폐기물제로화(waste zero)에 크게 기여할 것이다. 보크사이트 부산물의 위해성 여부를 확인하기 위해 ｢토양환경보전법｣ 토양오염 우려기준에서 정하고 있는 중금속 8종 물질의 분석 결과 불검출 또는 기준치 이하로 검출됨을 확인하였다. 전남 나주시 금천면 석곡리 일원(임야와 농경지 연접부)에서 pH 4.9 ~ 5.0 범위의 토양을 채취하여 샘플 토양으로 사용하였으며 채취한 샘플산성토양에 보크사이트 부산물 과립 개량제를 1~10%(wt) 범위로 혼입하여 pH 변화를 조사하였다. 이때 농경지에서 경운, 강우에 의한 수화반응 등을 적용하고자 일정 기일간 양생을 거친후 pH를 측정하였다. 증류수(토양의 25%)와 5일간 양생 반응 후 측정한 결과 토양개량제 1%를 혼입한 시료에서는 pH 7.5 ~ 8.0, 10% 혼입시료는 pH 9.0 ~ 9.5 범위로 나타났다. 보크사이트 부산물을 토양개량제로 활용 시 중금속류에 의한 오염은 없을 것으로 사료되며 보크사이트 부산물이 경작 작토부 토양의 1% 이내로 살포할 경우 산성토양 중화에 적합할 것으로 판단된다.
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2017.05
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본 연구에서는 건설폐기물의 발생단계, 즉 건축물의 신축이나 해체현장에 투입하여 활용할 수 있는 이동식 혼합건설폐기물 분리･선별 장치를 개발하였으며, 이를 활용하였을 때 예상되는 건설폐기물 처리비용의 변화를 분석하였다. 이동식 혼합건설폐기물 분리･선별 장치는 1일 8시간 작업기준으로 16 ton의 혼합건설폐기물을 처리할 수 있게 설계하였다. 주요 처리시스템으로는 트롬멜을 사용하였으며, 1차적으로 무기물질과 유기물질로 분리･선별한 후, 무기물질은 다시 재활용 용도의 효율성을 고려하여 입형별로 15 mm 이하, 15~30 mm, 30 mm 이상으로 구분하여 분리할 수 있게 하였다. 유기물질 또한 1차적으로 무기물질과 분리･선별된 후 최종적으로 폐목재와 기타 가연성물질로 분리할 수 있도록 제작되었다. 이와 같은 사양을 가진 이동식 혼합건설폐기물 분리선별 장치의 제작비는 제작사별로 일부 차이가 있겠지만 1대당 약 75,000천원으로 산정되었으며 연간유지관리비는 약 101,600천원으로 책정되었다. 해체현장을 대상으로한 혼합건설폐기물의 처리 비용변화를 살펴보면, 현행 톤당 35,526원 이었으나 본 장치를 활용할 경우에는 장치 제작비 및 운영에 소요되는 비용과 재활용 처리비용까지 포함하면 51,480원으로 기존 처리방식 대비 약 45%가 증가하게 된다. 따라서 자원의 실질 재활용율을 높이고자 하는 측면에서는 오히려 현행의 매립비용의 상승이 필요할 것으로 판단되며, 영국의 사례와 같이 매립비용을 고형연료화 등의 자원 재활용 비용보다 높게 책정하여 시장에서의 자원재활용율을 높이는 정책적인 지원이 필요할 것으로 판단된다.
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2017.05
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국내 하수처리장에서는 방류수에 총인 규제의 강화에 대응하기 위해 응집제와 여과 혹은 가압 부상 등의 방법을 이용하여 인을 물리·화학적으로 처리고 있으며, 사용되는 응집제는 주로 황산반토, PAC(poly aluminum chloride)등을 이용되고 있다. 그리고 처리 과정에서 발생되는 슬러지(이하에서는 총인 슬러지라고 함)는 별도로 탈수하거나 처리장의 여건에 따라 소화 슬러지와 통합하여 탈수하여 처분되고 있는 실정이다. 총인 슬러지에는 다량의 알루미늄과 인이 함께 함유되어 있으며, D시 하수처리장에 발생되는 총인 슬러지를 대상으로 하여 분석한 결과, 알루미늄이 150~220g/kg, 총인이 16~23g/kg정도 함유되어 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 함유량은 다량의 응집제를 사용하는 정수 공정에서 발생되는 슬러지의 알루미늄 함유량(110~140g/kg)에 비해서도 높은 값임을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 D시의 하수처리장 중에서 총인 슬러지를 별도로 탈수 처리하고 있는 처리장의 슬러지를 대상으로 비료의 원료로 사용할 수 있는 인과 응집제로 재사용을 위한 알루미늄의 회수를 위한 기초적 조건을 검토하고 회수한 응집제의 인의 회수능과 분리 회수한 인의 순도에 대한 검토를 실시하였다. 회수한 응집제의 경우는 황산반토와 유사한 인의 제거능을 보였으나, Hydroxylapatite의 형태로 회수한 인의 경우는 알루미늄과의 완전한 분리가 이루어지지 않아 중량 단위로 인에 비해 3배 이상의 알루미늄이 되어 있는 것으로 나타났지만, 총인 슬러지에 있어서 인의 함유량이 알루미늄의 약 10배 정도임을 감안한다면, 약 70%의 알루미늄을 제거한 알루미늄과 결합되어 있을 가능성이 높은 Hydroxylapatite를 얻을 수 있었다.
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2017.05
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현재 국내 디스플레이 생산과 수요의 꾸준한 증가 추세와 전자 제품의 짧은 순환주기를 고려하였을 때 향후 폐디스플레이의 발생량은 급증할 것으로 예측 되며, 2020년에 약 75만 t이 발생할 것으로 예상되고 있다. 하지만, 국내 폐디스플레이 재활용 기술은 선진국에 비해 매우 미비하며, 대부분 수작업을 통해 금속류만 회수하여 재활용 하고 있는 실정이다. 특히, 제조사에 따라 디스플레이의 부품 구성 및 설계가 다양하여 해체･분리에 가장 많은 시간이 소비되며, 이는 작업 효율 감소 문제로 이어지게 된다. 본 연구에서는 폐디스플레이 재활용 공정효율 향상을 위한 체계적인 폐디스플레이 해체･분리 시스템을 구축하고자 하였으며, 개발 시스템은 오토 로딩 시스템, 스마트 비전 인식 시스템, 폐디스플레이 해체･분리 시스템, CCFL 자동무인화 처리 시스템으로 구성된다. 오토 로딩 시스템의 경우 기존 수작업에 의존하던 폐디스플레이 적재작업을 자동화함으로써 작업자의 작업 환경을 개선함과 동시에 공정의 효율을 증대 시키는 효과를 얻을 수 있다. 스마트 비전 인식 시스템의 경우 작업자의 경험에 의존한 다양한 폐디스플레이의 해체･분리 공정을 개선하기 위해 도입하였으며, 작업자에게 페디스플레이가 공급되기 전 자동으로 폐디스플레이의 정보를 확인하고 작업자에게 해체작업 정보를 제공함으로써 작업자의 경험차이에서 발생되는 문제를 해결하고자 하였다. 또한, 기존에 한명의 작업자가 하나의 폐디스플레이 전체를 해체･분리하는 방식을 다수의 작업대를 설계하여 세분화 및 단순화 하였으며, 작업자 간의 폐디스플레의 이송이 원활하도록 병렬구조 이송 라인 설계 등 작업 효율 증대를 위한 해체･분리 작업 시스템을 개발 하였다. 마지막으로 기존 수작업 공정에서 작업자에게 수은과 같은 유해물질을 직접적으로 노출시키는 CCFL 처리 공정은 무인 자동화함으로써 수은으로 인한 문제를 해결하였다. 이렇게 개발된 시스템은 기존에 수작업만을 사용했던 공정에 자동화 시스템을 적용함으로써 작업 효율 증대, 작업 환경 개선 등의 효과를 기대할 수 있을 것이다.
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2017.05
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천연자원 고갈 및 훼손에 따른 문제 해결을 위하여 최근 ｢건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률｣ 제38조제3항에 따른 ‘순환골재의무사용건설공사의 순환골재 사용용도 및 의무사용량 등에 관한 고시’ (환경부 고시 제2009-138호, 국토해양부 고시 제2009-713호, 2009.8.25)에 따라 1㎞ 이상의 도로를 건설할 경우 반드시 재생아스콘을 사용해야한다. 환경부는 공공기관이 발주하는 건설공사에 사용하는 의무사용 비율을 현재 15％에서 40%로 높여갈 계획에 있다. 이러한 정부의 정책에도 불구하고 재생아스콘의 사용 실적이 저조한 이유에는 그 기능성 및 가격경쟁력의 문제가 크다고 할 수 있고 재생아스콘의 사용 공법에는 포장 시 가열의 유무에 따라 가열재생아스콘과 상온순환아스콘으로 구분되어 진다. 환경부하저감과 자원절약의 의미로 시행되는 재생아스콘은 가열시 발생되는 이산화탄소 및 에너지 소비측면에서 적합하지 않으며, 특히 가격 경쟁성에서 시장성이 떨어진다. 따라서 상온순환아스콘의 확대보급을 위한 기술개발이 필요하며 이에 본 연구는 최근 저탄소 녹색생산 및 경제성 향상을 위한 자원재활용과 고부가성을 요구하는 시멘트 업계의 동향을 고려하여 무기계 순환자원의 확보와 개발을 우선하였다. 이에 본 연구는 노내 탈황을 하는 유동층 보일러를 운전하는 발전소에서 석탄 + 폐타이어고형연료 + 석회석을 혼합 연소하고 남은 산업부산물과 고로슬래그 미분말 및 탈황석고 등의 자원을 재활용하여 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고온의 소성과정 없이 상온에서 제조가 가능한 상온순환아스콘 채움재 개발과 그 특성평가를 진행하였다. 본 연구는 KS L 5105에 명시된 시험방법으로 실험을 진행하였으며 각각의 배합에 따른 유동성, 압축강도, 기타 물성 등을 시험하였으며 석회석의 탈탄산 과정 및 탈황반응으로 석회 및 석고 성분인 CaO 성분과 CaSO4 등이 다량 함유되어 있는 폐타이어고형연료 연소재를 혼입한 채움재의 물성을 확인하였다.
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2017.05
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대량의 유기물을 함유하는 가축 분뇨는 최근 대규모화된 가축 사육에 의하여 그 발생량이 늘어나고 있다. 가축 분뇨를 자원화하거나 에너지화하는 연구가 현재 활발히 진행되고 있지만, 악취문제는 쉽게 해결이 되지 않아 주변 민가와의 분쟁이 심각한 상황이다. 특히 가축분뇨의 발생량 중 40%를 차지하는 돼지의 분뇨는 수분함 유량이 90%나 되어 미부숙된 분뇨로 퇴비화할 경우 대기 중으로 휘산되기 쉬어 악취 발생에 취약하다. 돼지분뇨 악취의 대표 물질 중의 하나인 암모니아는 배출 규제 농도로 저감되어도 실제 주변 민가는 악취로 인한 고통을 호소한다. 돼지분뇨의 악취는 온도와 습도에 상당한 영향을 받기 때문에 본 연구에서는 이러한 돼지 분뇨의 악취를 효율적으로 억제하기 위하여 온도와 습도를 제어하여 미치는 영향을 알아보았다. Lab-Scale 실험을 위해 항온항습기(HB-105SG, 500×500×600(W×D×H)mm)를 제작하여 돈분뇨 슬러리 시료 25ml를 이용하여 1시간 동안 악취를 발생시켰다. 샘플링은 다양한 온도와 다양한 습도에서 발생되는 가스시료를 진공감압박스와 흡인펌프를 이용하여 1분에 3L의 유량으로 1L Tedlar bag에 포집하였고, 포집된 가스는 현장에서 암모니아 검지관(Kitagawa/Japan)을 이용하여 즉석에서 악취를 측정하였다. 검지관의 측정농도 범위는 0.2-20ppm과 1-200ppm으로 100ml의 가스시료를 채취하여 암모니아의 농도를 측정하였다. 사육 시설 내 겨울철의 평균 기온으로 가정하여 온도는 10℃-20℃, 습도는 50%-80%의 온·습도로 설정하였다. 실험 결과, 10℃의 온도에서 습도가 50%일 때 암모니아 농도가 4.8ppm이였는데 습도 80%로 증가 시 7.5ppm으로 56.3% 증가하였고, 20℃의 온도에서는 습도가 50%일 때 11.15ppm에서 80%일 때 13.7ppm으로 22.9% 증가하였다. 습도를 기준으로 보았을 때에, 습도 50%에서 온도가 10℃에서 20℃로 상승할 때 4.8ppm에서 11.15ppm으로 132% 증가하였다. 10℃에서 20℃영역에서는 습도의 증가가 암모니아 발생에 미치는 영향이 동일한 습도조건에서 온도의 상승에 의한 발생보다 더 큰 발생요인으로 보여 진다.
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2017.05
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최근 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)의 채택에 합의함에 따라 회원국들은 수은사용 및 배출 저감에 대한 관리방안을 준비하고 있다. 국내 산업시설에서 발생되는 지정폐기물은 시료특성에 따라 적정처리하며, 일부는 매립하여 최종 처분한다. 용출시험기준을 만족하더라도 매립된 폐기물에 불안정한 형태로 함유된 수은화합물은 최종 매립 후 환경으로 유출될 수 있다. 따라서, 폐기물 및 처리 후 발생하는 부산물을 대상으로 수은에 대한 안정도평가가 필요하다. 본 연구에서는 UV램프 폐형광체를 대상으로 500℃ 및 600℃에서 열적처리를 진행하였다. 발생하는 잔류물을 대상으로 총 5단계로 구성된 단계별 용출법(Sequential Extraction Procedure, SEP)을 적용하여 시료에 함유된 수은 화합물의 안정도를 평가하고자 하였다. 각 단계별 용매로써 증류수(1단계), 0.1M CH3COOH+0.01M HCl(2단계), 1M KOH(3단계), 2M HNO3(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 사용하였다. 1~3단계에서 용출되는 수은화합물은 안정도가 약해 환경으로 쉽게 유출되는 것으로 알려져 있다. 4~5단계의 것은 강한 화학적 결합을 이루고 있으므로 이동성이 낮아 안정한 물질로 알려져 있다. 1~3단계를 S1, 4~5단계를 S2로 분류하여 수은 화합물의 안정도를 평가하였다. 처리 전 시료의 수은 함량은 108.7 mg-Hg/kg이며, S1단계에서 62%, S2단계에서 37.5%가 용출되었다. 500℃, 600℃ 열적처리 후 발생된 잔류물의 수은 함유 농도는 각각 17.3 mg-Hg/kg, 11.6 mg-Hg/kg으로 분석되었다. S1단계에서 각각 25%, 20%가 용출되었으며, S2단계에는 각각 75%, 80% 용출되었다. 열적처리 과정에서 안정도가 약한 수은화합물이 제거되었다. 처리 후 잔류물에 함유된 안정한 형태의 수은화합물의 처분 방안에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
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Struvite는 일반적으로 guanite 또는 MAP(magnesium ammonium phosphate, MgNH4PO4･6H2O)라고 알려져 있으며 마그네슘(Mg2+), 암모늄(NH4+), 인(PO43-)의 몰비가 1.0 : 1.0 : 1.0로 결합된 결정체이다. 고농도의 질소와 인을 동시에 처리할 수 있으며 반응시간이 짧아 작은 부지면적으로 처리가 가능하다는 장점이 있으나, 결정화 반응에서 슬러지가 많이 발생한다는 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 매립지 침출수를 이용하여 struvite 결정화시 발생하는 슬러지를 seed물질로 사용하고자 하였다. 생성된 struvite를 seed로서 재이용하기 위해 seed 주입량, dry･wet 상태에 따른 실험을 진행하였다. seed의 주입량의 경우 주입량이 늘어날수록 암모니아성 질소 제거율이 증가하는 경향을 나타냈으며, dry seed보다 wet seed의 경우 제거율이 더 높았다. 따라서 struvite 결정을 seed물질로 재사용하여 sludge 발생량을 줄일 수 있으며 결정화 효율을 증대할 수 있다.
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최근 도시화 및 인구 밀집화로 인해 폐기물 발생량이 급격하게 늘어나고 있으며, 매립장 내 수분이 매립된 쓰레기에 침투하여 발생하는 침출수의 양 또한 증가하는 문제가 발생하고 있다. 이러한 침출수 내 함유된 고농도의 암모니아성 질소는 그 자체의 독성으로 인해 비교적 독성에 취약한 질산화 미생물에게 영향을 끼쳐 질산화 반응을 저해한다. 이와같이 생물학적 처리가 어려운 침출수와 같은 경우 화학적 침전법인 Struvite 결정화법이 현실적인 대안이 될 수 있다. Struvite는 MAP(magnesium ammonium phosphate, MgNH4PO4･6H2O)라고 알려져 있으며 고농도의 질소와 인을 동시에 처리할 수 있으며 반응시간이 짧아 별도의 처리시설이 불필요하다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적으로 처리가 곤란한 침출수를 struvite로 처리하고자 하였으며 제거효율을 극대화하기 위해 결정화 영향인자인 pH와 마그네슘, 인의 몰비에 대해 살펴보았다. Struvite 결정화시 pH 9.0에서 암모니아성 질소의 농도가 가장 낮게 나타났으며, 마그네슘과 인의 몰비가 클수록 암모니아성질소의 제거율이 높아지는 것으로 확인되었다. 또한 struvite 결정성장에 미치는 요인인 교반강도(G) 및 교반시간(td)에 대하여 실험한 결과 교반강도가 높을수록 암모니아성 질소의 제거율이 상승하는 것으로 나타났으며, 교반시간의 경우 5분부터 큰 차이가 없는 것으로 확인되었다.
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2017.05
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최근 환경기준이 강화되면서 하수 처리공정에서 생물학적 처리와 탈인시설을 조합한 하이브리드형 고도처리공정이 빠르게 도입되고 있다. 현재 도입되고 있는 탈인시설은 대부분 응집제 투여를 바탕으로 하는 화학적 처리공정이다. 화학적 처리공법은 비교적 처리공정이 간단하고 공정의 유지관리가 간편하여 처리효율의 신뢰도가 높은 장점이 있는 반면에 화학약품 비용과 발생된 슬러지의 처분비용 등이 매우 높다는 단점이 있다. 이에 반해 기존의 생물학적 처리공정과 연계한 고도처리시스템을 구축하는데 있어 가장 단순하고 안정적인 단위공정의 하나로 알려진 흡착법은 질소, 인 또는 중금속 등과 같은 이온성 물질의 동시제거가 가능하면서도 기후 및 농도에 관계없이 처리효율이 비교적 일정하고, 부생독성물질을 생성시킬 위험성이 없을 뿐만 아니라 처리공정과 유지관리가 단순하고 용이하다는 장점을 가지고 있다. 이에 따라 고효율성, 이온 선택성 및 경제성을 갖춘 흡착소재를 개발하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 인산 이온에 대한 흡착선택성이 강한 흡착제를 개발하는데 목표를 두고 potassium peroxydisulphate(K2S2O8)를 개시제로 하는 라디컬 중합반응을 통해 glycidyl methacrylate(GMA)를 중합시키고 그 말단의 에폭시기(-COC-)에 아민기(-NH)를 도입하는 방법으로 아민형 poly-GMA 흡착제를 제조한 다음, 회분식과 고정층 컬럼식 흡착실험을 통해 인공폐수와 실폐수를 대상으로 PO4-P에 대한 흡착효율 및 흡착특성을 평가하였다. 실폐수는 M시 NH하수종말처리장에서 처리수(pH 6.9, EC 1.6 mS/cm, PO4-P 1.1 mg/L, NO3-N 3.4 mg/g, Cl- 442 mg/L, SO42- 69 mg/L)를 채취하여 인위적으로 PO4-P를 적정 농도가 되도록 첨가한 다음 흡착실험에 사용하였다. 아민형 poly-GMA 흡착제의 PO4-P에 대한 흡착은 증류수를 바탕으로 하는 인공폐수의 경우 Fruendlich 흡착등온식에, 실폐수의 경우 Langmuir 흡착등온식에 보다 더 잘 일치하였으며, Langmuir흡착등온식으로부터 구한 최대 단일층 흡착량은 인공폐수 222 mg/g, 실폐수 128 mg/g이었다. 고정층 컬럼 실험을 통해 얻은 파과곡선은 인공폐수의 경우 Clark 모델에, 실폐수의 경우 Bohart-Adams 모델에 보다 더 잘 일치하였으며, 이들 모델로부터 구한 최대 흡착량은 인공폐수 134 mg/g, 실폐수 10.4 mg/g이었다. 이처럼 실폐수에서 흡착량이 급격히 감소하는 이유는 공존 음이온 특히, Cl과 SO4이온의 흡착경쟁 때문이다. PO4-P에 대한 Cl과 SO4이온의 흡착경쟁을 평가한 결과 Cl에 비해 SO4이온의 영향이 훨씬 크게 나타났다. 실폐수 중의 SO4이온을 5 mg/L 이하로 제거한 후 컬럼실험을 해본 결과 최대 흡착량이 41 mg/g으로 증가하여 효과적이었으나 여전히 증류수를 바탕으로 하는 인공폐수에 비해 낮았다.
56.
2017.05
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우리나라는 지형 특성상 효율적인 수자원 확보가 어려운 실정이기 때문에 안정적이고 지속적인 수자원 공급을 위해 수자원 개발의 필요성이 대두되고 있다. 우리나라의 기존 수자원확보는 대형 댐이나 저수지 형태가 대부분이지만 이는 축조로 인해 대규모 생태계 훼손의 우려가 있어 최근 정부는 해수의 담수화 시스템 개발, 일회성 용수 재사용, 하수 재이용 등 새로운 정책을 시도하고 있다. 우리나라의 하수 재이용율은 매년 꾸준히 증가하는 추세이며 막 분리법, 이온교환 처리법 등 다양한 재이용수 개발공법에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 막 여과는 막의 수명이 비교적 짧고 막 교환비용이 높은 특성을 가지며, 이온교환 공정은 유지관리가 어렵고 용량에 비해 처리 비용이 고가인 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 처리법 외에 전기화학적 처리방법인 전기응집에 대한 연구를 시도하였다. 전기응집 공법은 유입 원수에 큰 영향을 받지 않아 폐수성상을 가리지 않고 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있으며, 다른 공정과 비교했을 때 설치면적 당 처리 용량이 커서 경제적이다. 이에 본 연구에서는 전기응집 공법에서 영향인자로 알려진 전류밀도, 전극 간격, 교반속도와 시간에 따른 제거효율을 Jar-test를 통해 확인하고 최적조건을 도출하였다. 또한 도출해낸 최적조건에서 전기응집을 이용해 하수처리수의 재이용수로 이용 가능성에 대해 판단하고자 하였다. 전류밀도는 0.036A/cm², 전극간격은 0.3cm, 교반속도와 시간은 100rpm, 5분에서 가장 높은 제거효율을 보여 이를 최적조건으로 결정하였다.
57.
2017.05
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최근 전 세계적으로 자원 고갈의 문제에 대비한 신재생에너지 개발 및 자원순환에 대한 관심이 커지고 있다. 특히 수자원은 인간과 생태계에 밀접한 관련이 있는 자원중 하나로 수자원 순환에 대한 다양한 정책이 시행되고 있다. 그중 하수 재이용 정책으로 인해 다양한 처리법이 연구되고 있고, 전기응집 공법 또한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전기응집은 전극에 일정전압이 가해지면 금속이 용해되어 수산화물을 생성하고 이것이 폐수 중콜로이드성 물질과 응집하여 침전되면서 오염물질을 제거한다. 전기응집은 시스템의 구성이 간단하여 조작이 쉽고, 온도나 pH에 거의 영향을 받지 않아 경제적인 장점이 있다. 하지만 전기응집 공법은 응집으로 인한 플럭을 제거해야 하며, 이는 여과로 빠르게 분리가 가능해 간단하게 처리할 수 있다. 이에 본 연구에서는 전기응집 처리수에서 발생된 플럭을 제올라이트 여과를 이용해 처리하고자 하였다. 제올라이트를 이용하여 전기응집 플럭이 제거 가능한지 알아보기 위해 탁도를 측정하여 확인한 후, 오염물질 제거에 큰 영향을 미치는 여과유량을 설정하기 위해 EBCT 변화에 따른 실험을 진행하였다. 이때 탁도 뿐만 아니라 CODcr농도와 총인농도, pH를 측정하여 최적 EBCT를 판단하고 재이용수의 수질기준에 만족하는지에 대해 알아보고자 하였다.
58.
2017.05
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최근 도시 인구의 증가에 따라 하수 및 분뇨 발생량이 증가하고 있으며, 다양한 오염원으로부터 유입되는 하수에는 질병을 유발할 수 있는 다양한 병원성 미생물이 존재한다고 알려져 있다. 하수처리를 위한 다양한 공정에서는 미생물을 포함하고 있는 bioaerosol이 발생할 수 있으며, 하수 및 분뇨에 포함된 병원성 박테리라 등을 포함하고 있을 가능성이 높다. 따라서 호흡을 통해 하수처리장의 근무자 및 주변 주민에게 위해를 가할 수 있으므로, bioaerosol의 발생 특성 및 감소에 관한 연구가 필요한 현실이다. 하수처리공정 중 bioaerosol이 발생하는 대표적인 환경으로는 활성 슬러지 공정이 있으며, 폭기조에서의 대량 폭기로 인한 높은 농도의 bioaerosol이 발생한다고 알려져 있다. 최근에는 기존의 재래식 활성슬러지 공정(CAS, Conventional Activated Sludge)보다 소요 면적이 적고, 고농도의 미생물 농도를 유지하고 있어 수질 처리 효율이 좋은 호기성 MBR(Membrane bioreactor)의 사용이 증대되고 있다. 그러나 호기성 MBR은 고농도의 미생물 농도 유지 및 멤브레인의 파울링 감소를 위해서는 많은 양의 공기 폭기를 유지해야하므로, 상대적으로 높은 농도의 bioaerosol의 발생이 한정된 공간에서 이루어질 것으로 예상된다. 호기성 MBR의 특성상 운전 조건에 따라서 반응기 내 미생물의 농도 및 특성이 달라질 것이며, 이에 따라 bioaerosol의 발생량 및 특성도 영향을 받을 것으로 예상된다. 그러나 국내에서는 하수처리 과정 중 호기성 MBR 공정에서의 bioaerosol 발생에 관한 연구가 전무하며, 이에 대한 기초 연구 및 발생량 감소를 위한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 하수처리장 MBR 공정에서 운전 조건에 따른 반응기 내 미생물 농도 및 특성을 확인하고, bioaerosol 발생량을 비교하고자 하였다. 더불어 bioaerosol 발생량을 저감할 수 있는 방안에 대한 연구를 추가적으로 진행하고자 하였다.
59.
2017.05
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수은의 노출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위해 국제수은협약이 2013년도에 채택되었다. Article 9에서는 토양, 수계 및 폐기물로 배출되는 수은의 관리를 요구하고 있으며, 수은 오염 폐기물의 처리에 대한 중요성이 증대되고 있다. 국내 폐기물은 용출시험기준치 만족 여부에 따라 지정폐기물로 분류되고 있으며, 이는 대부분 매립처분되는 것으로 조사되었다. 불안정한 형태로 결합되어 있는 수은화합물은 용매의 pH조건에 따라 용출되며, 매립지 환경으로 유출될 것으로 예상된다. 따라서 용출시험기준은 폐기물에 함유된 불안정한 형태의 수은화합물을 검출하는 역할을 수행해야 한다. 본 연구에서는 국내 산업시설 배출 폐기물을 대상으로 폐기물용 출시험법(KSLT)과 TCLP 및 단계별 용출법(SEP)을 적용하여, 용매의 pH와 시험방법에 따른 수은화합물 용출특성을 비교분석하였다. 산업시설부산물(폐슬러지 (S1), 폐토사 (S2), 비산재 (S3))을 대상으로 3가지 시험법을 적용하였다. 5단계로 구성된 SEP를 적용하였으며, 각각 증류수(1단계), 0.1M CH3COOH+0.01M HCl(2단계), 1M KOH(3단계), 12M HNO3(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 용출용매로 사용한다. EPA Method 7470A를 적용하여 용출시험액의 수은 농도를 분석하였다. 1,2 단계에서 용출되는 수은화합물은 불안정한 형태로써 환경으로 쉽게 유출되는 것으로 알려져 있다. S1의 경우, KSLT 및 TCLP 용출액 수은농도는 각각 0.012 mg-Hg/L 및 0.194 mg-Hg/L으로 분석되었다. 또한, SEP 1단계 0.013 mg-Hg/L, 2단계 0.167 mg-Hg/L로 분석되었다. SEP 1단계와 KSLT(pH 5-6) 그리고, 2단계와 TCLP(pH 2)의 결과값의 비교를 통해 pH가 용출에 중요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 해당시료는 KSLT의 기준치를 초과하여 지정폐기물로 분류되나, TCLP 기준치를 만족하는 것으로 확인되었다. 이를 통해 용출시간, 교반방법 및 고액비 등의 시험인자가 수은화합물의 용출에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 두 시험법의 직접적인 비교는 적절하지 않은 것으로 판단된다.
60.
2017.05
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수은 및 수은화합물의 배출로부터 국민의 건강 및 환경을 보호하기 위하여 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 채택되었다. 수은은 체내 비교적 미량이 노출되어도 생물체에 강한 독성을 나타낸다. 또한 수은으로 오염된 폐기물을 처리 및 처분하는 과정에서 수은이 환경으로 유출될 가능성이 존재하여 배출 규제 강화 및 관리에 관심이 집중되고 있다. 공정에서 배출되는 액상 수은 폐기물에는 용해된 수은 및 수은화합물과 고형물 형태의 것이 함유되어 있다. 따라서 폐기물의 특성에 적합한 수은의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 국내 산업시설에서 공정부산물로 발생하는 액상 수은 폐기물을 처리하기 위하여, 총 ６단으로 구성된 흡착설비를 구축하였다. 1~2단계는 각각 10㎛, 5㎛입경의 섬유 필터(MICRO Filter)를 사용하였다. HgCl2는 타 수은화합물에 비하여 수용성이 크고 폐수에 잔류할 가능성이 높다. 따라서 3~5단계는 Cl2제거 효과가 있는 활성탄 필터(CTO Filter)를 사용하였다. 액상 수은 폐기물의 처리 용량을 평가하기 위해 시료의 투입 유량 60 L/hr, 90 L/hr 및 150 L/hr로 달리하여 실험을 진행하였다. MICRO 필터 및 활성탄 필터(CTO Filter)의 수은 제거 효율은 최종단계에서 각 유량별로 96%, 92%, 86%으로 확인되었다. 액상 폐기물 시료에서 수은 화합물을 제거하는데 사용된 필터의 수은 함유 농도를 분석한 결과, 30.3~61.8 mg-Hg/kg으로 분석되었다. 액상 폐기물 수은 제거를 위하여 사용된 필터는 수은 오염 폐기물로써 적정 처리가 필요하다. 시료에 함유된 수은 화합물의 특성에 적합한 필터의 개발 및 사용된 필터의 적정 처리 방법에 대한 연구가 필요하다.
