본 연구에서는 하수슬러지의 효율적인 에너지화 및 재활용방안을 위해 열적처리 기술 중 열분해 기술을 적용하여 하수슬러지의 감량 및 에너지 회수율을 높이고자하였으며, 열분해 부산물인 촤의 효율적인 재활용 방안을 제시하고자 하였다. 하수슬러지는 지역 및 계절, 처리공정에 따라 그 성상이 다양하게 나타나는 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 각기 다른 네 곳의 하수처리시설을 선정하여 하수처리공정에서 배출되는 탈수하수슬러지를 채취하였으며, 각 하수슬러지의 열화학적 기초특성분석을 진행한 뒤, 열분해 온도에 따른 생성물의 특성을 파악하였다. 그 결과, 하수처리공법 및 지역의 하수관로 형태에 따라 하수슬러지의 휘발분 및 ...
본 연구에서는 하수슬러지의 효율적인 에너지화 및 재활용방안을 위해 열적처리 기술 중 열분해 기술을 적용하여 하수슬러지의 감량 및 에너지 회수율을 높이고자하였으며, 열분해 부산물인 촤의 효율적인 재활용 방안을 제시하고자 하였다. 하수슬러지는 지역 및 계절, 처리공정에 따라 그 성상이 다양하게 나타나는 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 각기 다른 네 곳의 하수처리시설을 선정하여 하수처리공정에서 배출되는 탈수하수슬러지를 채취하였으며, 각 하수슬러지의 열화학적 기초특성분석을 진행한 뒤, 열분해 온도에 따른 생성물의 특성을 파악하였다. 그 결과, 하수처리공법 및 지역의 하수관로 형태에 따라 하수슬러지의 휘발분 및 회분 함량이 달리 나타나는 점을 확인하였다. 또한 열분해 공정에 적용 시 열분해 온도가 증가함에 따라 오일의 회수율이 14.61-15.07% 낮아지는 것을 확인하였으며, 가스 발생량은 1.24–1.49 L/min·g 증가하는 것을 확인하였다. 하수슬러지 열분해 공정에서 합성가스의 발열량 측면에서 보았을 때 열분해 온도는 700℃ 이상의 고온 열분해, 오일 회수율 측면에서 500℃ 이하의 저온 열분해가 가장 적절할 것으로 사료된다. 하수슬러지 열분해 공정에서 발생하는 촤의 비표면적 분석 결과를 통해 열분해 온도가 증가할수록 미세기공이 발달하고 그 수가 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 특성을 통해 열분해 온도에 따라 생성된 촤를 흡착제로 활용하여 Langmuir, Freundlich 등온흡착모델에 적용하였다. 그 결과, 하수슬러지 촤는 15.19–50.03 mg/g의 최대 흡착량을 가지며, 열분해 온도가 증가할수록 최대흡착량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 열분해 기술을 통해 탈수하수슬러지 대비 하수슬러지 촤는 약 90-95%의 질량 감소율을 확인할 수 있었으며, 오일 및 가스의 회수를 통해 에너지화 가능성이 있다고 판단되었다. 또한 하수슬러지 촤의 흡착성능을 확인함으로서 흡착제로서의 재활용 가능성이 충분하다고 판단된다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 본 연구결과를 활용하여 국내 하수처리시설에서 발생하는 하수슬러지의 성상에 따라 열분해 조건을 적용함으로써 오일 또는 가스의 회수를 통해 에너지화가 가능하고, 열분해 온도에 따라 생성된 촤의 발열량을 활용한 보조연료로서 혹은 기공특성을 활용한 흡착제로서 재활용하는데 있어 기초자료로 활용이 가능하다고 판단된다.
본 연구에서는 하수슬러지의 효율적인 에너지화 및 재활용방안을 위해 열적처리 기술 중 열분해 기술을 적용하여 하수슬러지의 감량 및 에너지 회수율을 높이고자하였으며, 열분해 부산물인 촤의 효율적인 재활용 방안을 제시하고자 하였다. 하수슬러지는 지역 및 계절, 처리공정에 따라 그 성상이 다양하게 나타나는 특징이 있다. 따라서 본 연구에서는 각기 다른 네 곳의 하수처리시설을 선정하여 하수처리공정에서 배출되는 탈수하수슬러지를 채취하였으며, 각 하수슬러지의 열화학적 기초특성분석을 진행한 뒤, 열분해 온도에 따른 생성물의 특성을 파악하였다. 그 결과, 하수처리공법 및 지역의 하수관로 형태에 따라 하수슬러지의 휘발분 및 회분 함량이 달리 나타나는 점을 확인하였다. 또한 열분해 공정에 적용 시 열분해 온도가 증가함에 따라 오일의 회수율이 14.61-15.07% 낮아지는 것을 확인하였으며, 가스 발생량은 1.24–1.49 L/min·g 증가하는 것을 확인하였다. 하수슬러지 열분해 공정에서 합성가스의 발열량 측면에서 보았을 때 열분해 온도는 700℃ 이상의 고온 열분해, 오일 회수율 측면에서 500℃ 이하의 저온 열분해가 가장 적절할 것으로 사료된다. 하수슬러지 열분해 공정에서 발생하는 촤의 비표면적 분석 결과를 통해 열분해 온도가 증가할수록 미세기공이 발달하고 그 수가 증가하는 것을 확인하였다. 이러한 특성을 통해 열분해 온도에 따라 생성된 촤를 흡착제로 활용하여 Langmuir, Freundlich 등온흡착모델에 적용하였다. 그 결과, 하수슬러지 촤는 15.19–50.03 mg/g의 최대 흡착량을 가지며, 열분해 온도가 증가할수록 최대흡착량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 열분해 기술을 통해 탈수하수슬러지 대비 하수슬러지 촤는 약 90-95%의 질량 감소율을 확인할 수 있었으며, 오일 및 가스의 회수를 통해 에너지화 가능성이 있다고 판단되었다. 또한 하수슬러지 촤의 흡착성능을 확인함으로서 흡착제로서의 재활용 가능성이 충분하다고 판단된다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 본 연구결과를 활용하여 국내 하수처리시설에서 발생하는 하수슬러지의 성상에 따라 열분해 조건을 적용함으로써 오일 또는 가스의 회수를 통해 에너지화가 가능하고, 열분해 온도에 따라 생성된 촤의 발열량을 활용한 보조연료로서 혹은 기공특성을 활용한 흡착제로서 재활용하는데 있어 기초자료로 활용이 가능하다고 판단된다.
In this study, it was aimed to increase the weight reduction and energy recovery from sewage sludge through the pyrolysis technology and to propose efficient recycling method of char as a by-product of pyrolysis. Before conducting the pyrolysis experiment, dehydrated sewage sludge ge...
In this study, it was aimed to increase the weight reduction and energy recovery from sewage sludge through the pyrolysis technology and to propose efficient recycling method of char as a by-product of pyrolysis. Before conducting the pyrolysis experiment, dehydrated sewage sludge generated at the sewage treatment plant in different facility ‘A, B, C, and D’ were collected for physicochemical analysis and pyrolysis experiment. Each sewage sludge analysed PA, TGA, HHV analysis, EA, moisture contents, and apparent density according to the ASTM. In this study, to identify the characteristics of pyrolysis and its products, the composition of syngas and the generation of oil and char depending on the pyrolysis temperature (500-800℃) were analysed for each sewage sludge. In addition, to find efficient recycling methods for the char, PA, HHV, weight reduction, SEM, and isotherm adsorption experiments were conducted according to the pyrolysis temperature. In aspect of producing syngas, the optimum pyrolysis temperature was 70 0℃, which is effective for CH4, H2, and CO generation. In aspect of yield of oil, the optimum pyrolysis temperature was 500℃. Char generated by pyrolysis of sewage sludge was directly related to the reduction of sewage sludge by pyrolysis process aimed at this study. The weight reduction of sewage sludge was 90-95%. As a result of the PA of char, the composition of the ash was 62.33-80.56% and the HHV was 4.50-10.40 MJ/kg. The higher temperature of pyrolysis process, the lower the HHV of char. The result of SEM and BET of char indicated that the surface of char was porous, and the number and size of pores varied depending on temperature conditions. Especially, as the pyrolysis temperature increased, the development of micropores and the adsorption capacity of char was increased. Considering the characteristics of porosity of char generated at various temperatures, it is possible to produce char suitable for recycling purposes through the control of temperature of pyrolysis process. The results of this study suggest that it is possible to apply pyrolysis process and basic data for efficient recycling of sewage sludge as a product of pyrolysis process depending on characteristics of sewage sludge generated in various sewage treatment facilities.
In this study, it was aimed to increase the weight reduction and energy recovery from sewage sludge through the pyrolysis technology and to propose efficient recycling method of char as a by-product of pyrolysis. Before conducting the pyrolysis experiment, dehydrated sewage sludge generated at the sewage treatment plant in different facility ‘A, B, C, and D’ were collected for physicochemical analysis and pyrolysis experiment. Each sewage sludge analysed PA, TGA, HHV analysis, EA, moisture contents, and apparent density according to the ASTM. In this study, to identify the characteristics of pyrolysis and its products, the composition of syngas and the generation of oil and char depending on the pyrolysis temperature (500-800℃) were analysed for each sewage sludge. In addition, to find efficient recycling methods for the char, PA, HHV, weight reduction, SEM, and isotherm adsorption experiments were conducted according to the pyrolysis temperature. In aspect of producing syngas, the optimum pyrolysis temperature was 70 0℃, which is effective for CH4, H2, and CO generation. In aspect of yield of oil, the optimum pyrolysis temperature was 500℃. Char generated by pyrolysis of sewage sludge was directly related to the reduction of sewage sludge by pyrolysis process aimed at this study. The weight reduction of sewage sludge was 90-95%. As a result of the PA of char, the composition of the ash was 62.33-80.56% and the HHV was 4.50-10.40 MJ/kg. The higher temperature of pyrolysis process, the lower the HHV of char. The result of SEM and BET of char indicated that the surface of char was porous, and the number and size of pores varied depending on temperature conditions. Especially, as the pyrolysis temperature increased, the development of micropores and the adsorption capacity of char was increased. Considering the characteristics of porosity of char generated at various temperatures, it is possible to produce char suitable for recycling purposes through the control of temperature of pyrolysis process. The results of this study suggest that it is possible to apply pyrolysis process and basic data for efficient recycling of sewage sludge as a product of pyrolysis process depending on characteristics of sewage sludge generated in various sewage treatment facilities.
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