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음식물류 폐기물의 자원화 과정에서 발생하는 음폐수는 고농도의 유기성 폐수로서 그동안 수처리 기술력 부족, 많은 처리비용 등으로 인하여 육상처리의 어려움으로 해양투기에 대부분 의존하여왔다. 우리나라가 폐기물 해양투기 방지에 관한 국제협약인 런던협약에 1992년 12월에 가입하면서 음폐수의 해양투기가 2013년부터 금지되면서 육상처리에 어려움을 겪고 있다. 이런 시점에서 음폐수의 육상처리 방법으로 대형 소각시설에서 음폐수를 분사․소각하여 적정 소각온도 조절 및 질소산화물(NOx)을 저감하는 기술은 이미 상용화되어 일부 설비에서 적용되어 운영하고 있다. 기존 연구에서는 음폐수를 1, 2차 연소실의 고온영역에 분사․소각하였을 때 음폐수에 함유된 암모니아 성분이 ...

음식물류 폐기물의 자원화 과정에서 발생하는 음폐수는 고농도의 유기성 폐수로서 그동안 수처리 기술력 부족, 많은 처리비용 등으로 인하여 육상처리의 어려움으로 해양투기에 대부분 의존하여왔다. 우리나라가 폐기물 해양투기 방지에 관한 국제협약인 런던협약에 1992년 12월에 가입하면서 음폐수의 해양투기가 2013년부터 금지되면서 육상처리에 어려움을 겪고 있다. 이런 시점에서 음폐수의 육상처리 방법으로 대형 소각시설에서 음폐수를 분사․소각하여 적정 소각온도 조절 및 질소산화물(NOx)을 저감하는 기술은 이미 상용화되어 일부 설비에서 적용되어 운영하고 있다. 기존 연구에서는 음폐수를 1, 2차 연소실의 고온영역에 분사․소각하였을 때 음폐수에 함유된 암모니아 성분이 환원제 역할을 하여 NOx를 제거하는 것을 확인 하였다. 그러나 음폐수에 함유된 약 10∼15%의 고형물이 폐기물 소각에 영향을 주어 연소로 내에서 일산화탄소(CO) 및 질소산화물(NOx) 농도 변화와의 상관관계를 입증하지 않았다. 따라서 본 연구에서는 이를 입증하기 위하여 음폐수 분사용 노즐을 1, 2차 연소실에 총 4개를 설치하여 연소실별로 음폐수 분사량을 조절하면서 CO 및 NOx 농도변화의 상관관계를 실험하였다. 실험조건은 1차 연소실의 분사노즐 A, B에 시간당 1∼2톤을 분사하고, 2차 연소실의 분사노즐 C, D에 시간당 2∼4톤을 분사 하였을 때(Case Ⅰ)와 1차 연소실의 분사노즐 A, B에 시간당 2∼4톤을 분사하고, 2차 연소실의 분사노즐 C, D에 시간당 1～2톤을 분사 하였을 때(Case Ⅱ)의 CO와 NOx 농도변화를 실험하여 완전연소에 영향을 주고 배출가스 중 NOx 발생량을 고려한 각 연소실의 적정 음폐수 분사․소각량을 최적화 하는 연구를 진행하였다. 실험결과, 2차 연소실에 음폐수 분사량을 늘렸을 경우(CaseⅠ)에는 폐기물 연소영역이 아닌 연소가스 재연소구역에 고형물이 함유된 음폐수가 분사됨으로써 일부 고형물의 불완전 연소로 인하여 연소가스가 정체하면서 CO농도가 15∼30ppm까지 증가되는 것으로 확인하였으며, 음폐수 자체에 함유된 암모니아 성분이 환원제 역할을 하여 NOx농도를 9∼18ppm으로 안정화 되는 것을 확인하였다. 1차 연소실에 음폐수 소각량을 늘렸을 경우(CaseⅡ)는 상온의 음폐수가 분사되면서 소각대상 폐기물의 고발열량(2,000～3,500㎉)으로 인한 고온(900～1,200℃)으로 유지되는 소각온도를 떨어뜨려 폐기물의 연소에 안정적인 영향을 주어 안정적인 CO 농도(1.8∼10ppm) 유지가 가능한 것으로 판단되며, 음폐수 자체에 함유된 약 10～15%의 고형물이 소각 대상물질을 늘리는 역할을 하여 음폐수가 소각되면서 연소공기와 접촉하여 NOx 농도(14∼26ppm)를 증가시키는 것으로 판단된다. 따라서, 폐기물 소각로에 음폐수를 분사·소각할 경우 음폐수로 인한 CO와 NOx농도 변화를 분석한 결과를 토대로 연소조건을 고려한 1, 2차 연소실에 분사하는 최적의 조건은 NOx농도가 다소 높게 유지되더라도 배출허용기준 70ppm보다 현저히 낮으므로 연소에 직접적인 영향을 미치는 CO농도가 안정적으로 유지되는 1차 연소실에 음폐수 소각량을 시간당 2∼4톤을 분사하고 2차 연소실에 1∼2톤을 분사하는 CaseⅡ의 경우가 불완전 연소로 인한 CO농도가 15∼30ppm으로 불안정한 CaseⅠ에 비해 더 적합한 것으로 평가되었다.

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