하수종말처리장에서 발생하는 슬러지 발생량은 매년 증가하는 추세이다. 이 슬러지는 지금까지 해양투기와 매립에 의존해왔지만, 런던협약으로 인해 2012년부터 해양투기가 금지되었으며, 매립지 확보문제, 주민의 민원 등이 문제가 되고 있다. 그리하여 소각을 통해 슬러지를 처리하고 있는 것이 현실이다. 소각이 이루어지면서 많은 온실가스가 발생된다. 그중 소각으로 인해 발생하는 많은 물질 중 아산화질소(N₂O)는 대표적인 온실가스 중 하나이다. N₂O가 지구 온난화에 미치는 영향은 CO₂가 미치는 영향의 약 10 % 정도지만 대기 중에서 매우 안정하기 때문에 150년 동안 체류하며, 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)를 보았을 때는 CO₂에 비해 310배나 높다. 하수슬러지는 화석연료에 비해 높은 함량의 질소성분을 함유하고 있어서 소각 시 고농도의 질산화물의 발생이 예측되고 슬러지의 무기물 중에 여러 가지의 중금속이 함유되어 있어 무해화 소각시스템 개발이 요구되고 있다. 이에 선진국에서는 감량화, 무해화, 자원화를 동시에 하고자하는 소각처리방법을 채택하고 있다. 유동층 소각과 같이 고정 연소장치에서 N₂O의 발생을 억제하는 방법으로는 연소온도의 상승, 산소농도의 저하, 접촉입자와의 혼합 촉진, 고압화(가압유동층 연소) 등이 있다. 이러한 방법의 문제로는 연소효율이 탈황율의 저하를 일으키는 경우가 발생하며, 유동층연소에서 N₂O 생성을 감소시키면 NOx의 생성이 증가하는 경우가 대부분이므로, 확실한 N₂O 억제로 보기 어려운 것이 현실이다. 본 연구에서는 하수슬러지를 소각시 유동매체를 사용하여 발생하는 온실가스인 N₂O의 발생은 억제하고자 실험을 수행하였다. 이때 유동매체의 변화로 인한 N₂O의 발생량을 알아 보았으며, 과잉공기비, 유동매체의 양, 등을 변화를 시키며 N₂O발생량의 변화를 지켜보았다. 그리하여 유동매체의 사용으로 효과적인 N₂O저감을 시킬 수 있을 것이며, 최적은 운전조건을 규명하고자 하였다.

In this study, fixed bed type CO2 gasification reactor was tested to enhance the production of synthetic gas (CO + H2) from low grade carbon source such as sewage sludge, wood chip, municipal waste, and low calofic valued coal. Various parameter effects on the 0.1 ton/day fixed bed gasifier operation were investigated. The parameters are reaction temperature, CO2/Air ratio, and total flow rate. Temperature was measured at the inlet and outlet of the reactor as well as at 18 positions along the reactor height and radius. The CO2 inlet concentration was tested between 0% and 30%. Total flow rate was varied from 40 L/min to 80 L/min at 20% CO2 inlet and 8 kg activated carbon packing. In the fixed bed CO2 gasification, CO2 took more parts in the gasification than combustion. But CO2 concentration higher than 40% made the two reactions unstable and the one between 20% and 40% did not give so much influence on the reaction time. The reaction time was shortened according to the total flow rate increase, and changed its slope gently above 50 L/min, illustarting CO2 gasification reaction is superior to combustion reaction in the low total flow rate condition.

In this study, C-CO2 reaction was investigated to achieve a simultaneous effect reducing green house gas and enhancing synthetic gas production. Carbon dioxide and oxygen were used as gasification agents in various concentrations. The Boudouard reaction in which CO2 reacts with carbon was expected for the enhancement of CO production. The reaction CO2 + C 2 CO was confirmed through thermo-gravimetric analysis (TGA) experiment. The weight of activated carbon used as a carbon source did not changed above 750oC in nitrogen condition, while sharply decreased in CO2 condition, illustrating the presence of Boudouard reaction. The weight of activated carbon and concentrations of H, H2, CH2, CH4, H2O, CO, O2, CO2 evolved from gasification reaction were continuously analysed in different gasification agent varying CO2 and O2 ratio. Weight loss rate increased according to the increase of oxygen ratio. The window on which CO peak evolved shifted to higher temperature according to CO2 concentration in gasification agent. It is proposed that varying CO2/O2 mole ratio can control the reaction ratio of combustion and gasification and shift concentration peak temperature.