This study carried out to recommend adaptable technologies and countermeasures for performance improvement of Wet Scrubber(WS) in industrial waste incinerator. When not using the Activated Carbon(AC), the removal efficiency of dust and HCl is 73%, 92%. And particulate phase and gaseous phase dioxins...
This study carried out to recommend adaptable technologies and countermeasures for performance improvement of Wet Scrubber(WS) in industrial waste incinerator. When not using the Activated Carbon(AC), the removal efficiency of dust and HCl is 73%, 92%. And particulate phase and gaseous phase dioxins removal efficiency was evaluated up to 31% and 12%. In this case, dioxins enrichment was not revealed in WS. When using the AC mixing with scrubbing water, the case of 1,000ppm, removal efficiency of particulate phase dioxins was about 51%, and gaseous phase dioxins was about 96%. The case of 2,000ppm, removal efficiency of particulate phase dioxins was about 55%, and gaseous phase dioxins was about 97%. And the case of 3,500ppm, the removal efficiency of particulate phase dioxins was about 35%, and gaseous phase dioxins was about 96% respectively. By this study, using the AC was more useful to remove the gaseous phase dioxins, and needed to use proper concentration of the AC, that in case of 3,500ppm, the particulate phase dioxins removal efficiency was more lower than other cases.
This study carried out to recommend adaptable technologies and countermeasures for performance improvement of Wet Scrubber(WS) in industrial waste incinerator. When not using the Activated Carbon(AC), the removal efficiency of dust and HCl is 73%, 92%. And particulate phase and gaseous phase dioxins removal efficiency was evaluated up to 31% and 12%. In this case, dioxins enrichment was not revealed in WS. When using the AC mixing with scrubbing water, the case of 1,000ppm, removal efficiency of particulate phase dioxins was about 51%, and gaseous phase dioxins was about 96%. The case of 2,000ppm, removal efficiency of particulate phase dioxins was about 55%, and gaseous phase dioxins was about 97%. And the case of 3,500ppm, the removal efficiency of particulate phase dioxins was about 35%, and gaseous phase dioxins was about 96% respectively. By this study, using the AC was more useful to remove the gaseous phase dioxins, and needed to use proper concentration of the AC, that in case of 3,500ppm, the particulate phase dioxins removal efficiency was more lower than other cases.
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문제 정의
본 연구는 사업장 소각시설에 설치 운영중인 습식 세정시설을 대상으로 활성탄을 사용하지 않을 경우와 활성탄을 1,000 및 2,000, 3, 500ppm의 농도로 세정수에 혼합사용할 경우 각각에 대해서 습식 세정시설 입구 및 출구에서의 배출가스중 대기오염물질을 측정 . 분석하였다.
본 연구에서는 습식세정시설 세정수 중의 오염물질 농도를 조사해 보았으며 그 결과는 Table 7과 같다. 동 시설은 산성가스를 중화시키기 위하여 일반적으로 사용하는 NaOH를 별도로 주입하지 않고 있었으며, 활성탄 혼한사용 전 세정수중의 pH는 약 3, Cl; SCX-농도는 각각 288ppm, 788 ppm으로 나타났다.
제안 방법
그러나, 이러한 연구의 대상시설은 대부분 생활폐기물 소각시설로 국한되어 있어, 본 연구에서는 사업장 소각시설에 설치되어 있는 습식 세정탑의 대기오염물질 제거효율을 알아보았으며, 또한 활성탄을 사용하지 않은 경우와, 활성탄을 세정수에 혼합 사용한 경우를 구분하여 비교한 후 평가하였으며, 그리고 활성탄 사용 유무에 따른 세정 수중의 오염물질 농도를 조사하였다.
측정 및 분석 항목으로는 배출가스 온도 및 수분량 등 일반적인 사항 및 CO, SOx 등 가스상 대기오염물질, 먼지 및 중금속 등 입자상 오염물질, 그리고 유기오염물질인 다이옥신을 대상으로 하였다. 또한 세정 수중의 중금속 및 다이옥신류의 농도를 알아보고자 세정수를 순환 사용하기 위해 설치한 세정수집수조내의 세정수를 일정량 채취하여 분석을 행하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용한 시설은 스토커식의 사업장폐기물 소각시설에 설치되어 있는 습식 세정시설로서 그 구성은 아래의 Fig. 1과 같으며, 소각로의 사양 및 소각 대상 폐기물은 Table 1과 같다.
분석하였다. 측정 및 분석 항목으로는 배출가스 온도 및 수분량 등 일반적인 사항 및 CO, SOx 등 가스상 대기오염물질, 먼지 및 중금속 등 입자상 오염물질, 그리고 유기오염물질인 다이옥신을 대상으로 하였다. 또한 세정 수중의 중금속 및 다이옥신류의 농도를 알아보고자 세정수를 순환 사용하기 위해 설치한 세정수집수조내의 세정수를 일정량 채취하여 분석을 행하였다.
성능/효과
1. 세정수에 활성탄 혼합사용전 먼지의 제거효율은 약 73%, 입자상 다이옥신류의 제거효율은 약 69%, 가스상 다이옥신류는 약 88%, 총 다이옥신류는 약 79%의 제거효율을 나타났으며, 세정수에 활성탄 혼합에 따른 먼지의 제거효율은 평균 약 61%, 입자상 다이옥신류의 제거효율은 평균 약 49.3%, 가스상 다이옥신류의 제거효율은 평균 약 96%, 총 다이옥신류는 평균 57%의 제거효율을 나타냈다. 그 결과 먼지 및 입자상 다이옥신류의 제거효율은 감소하고, 가스상 다이옥신류만 제거효율이 증가하는 것으로 조사되었다.
2. 활성탄 주입전의 세정수를 액상과 부유물질로 분리하여 다이옥신을 분석한 결과 부유 물질 중에 포함된 다이옥신류 농도비율이 전체의 66%를 차지하였으며, 활성탄 사용전·후의 세정 수중의 다이옥신 농도는 활성탄 사용 후의 세정수에서 더 높게 나타났다. 따라서 습식세정시설 내의 침전물 및 세정수 중의 부유물질을 효율적으로 분리 .
3%, 가스상 다이옥신류의 제거효율은 평균 약 96%, 총 다이옥신류는 평균 57%의 제거효율을 나타냈다. 그 결과 먼지 및 입자상 다이옥신류의 제거효율은 감소하고, 가스상 다이옥신류만 제거효율이 증가하는 것으로 조사되었다.
동 시설은 산성가스를 중화시키기 위하여 일반적으로 사용하는 NaOH를 별도로 주입하지 않고 있었으며, 활성탄 혼한사용 전 세정수중의 pH는 약 3, Cl; SCX-농도는 각각 288ppm, 788 ppm으로 나타났다. 또한 다이옥신류 농도는 1.918 ng-TEQ/Nm3로 분석 되었으며, 이 농도는 일본의 다이옥신류 대책 특별조치법의소각시설에서 배출되는 세정수중의 다이옥신류의 수질배출기준인 lOpg-TEdZ과 비교하면 매우 높은 수준이었다. 또한 활성탄 혼합사용 전의 세정수를 채취하여 GF/C여지(0.
이러한 결과는 다른 연구 결과2,6)와는 다른 것으로 습식세정장치의 운전방법 및 세정수 처리방법에 따라서 기억현상 등이 발생하지 않으며, 따라서 습식세정시설 후단에서의 다이옥신류가 높게 나타나는 메모리효과가 나타나지 않는 것으로 추정된다. 또한 본 연구이외의 습식 세정시설의 다이옥신 제거효율을 조사한 기존 연구결과 7, 14)를 정리한 Table 4를 보면 1998년도에 조사한 생활폐기물 소각시설(C, D, E)의 습식 세정시설에 활성탄을 사용하지 않은 경우에는 습식 세정 장치 후단에서 오히려 다이옥신 농도가 증가하는 것으로 나타난 반면, 2002년도에 조사한 사업장폐기물 소각시설(A, B)의 경우 활성탄을 사용하지 않음에도 다이옥신 제거효율이 78.3~88.5%로 우수한 것으로 나타났으며, 이는 사업장폐기물 소각시설 (A, B)의 다이옥신 농도가 5.2 ~ 14.2ng-TEQ/Nm3로 생활폐기물 소각시설의 다이옥신 농도수준에 비해 높아 분진의 제거와 함께 입자상 다이옥신류의 제거효율이 증가함으로서 총 다이옥신류의 제거효율이 증가되는 것으로 나타나 다이옥신류가 고농도로 배출되는 소각시설의 습식세정장치에서는 먼지를 제거하는것이 다이옥신류 저감에 기여하는 것으로 추정되었다.
246ng-TEQ/Nm3£ 약 97%가 제거되었다. 또한 활성탄을 3, 000ppm을 주입하였을 경우에도 입자상 약35%, 가스상 약 96%가 제거되어 활성탄 혼합비율의 증가에도 다이옥신류 제거효율은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 위의 결과를 활성탄을 주입하지 않았을 경우의 다이옥신 제거효율과 비교하면 입자상 다이옥신류는 제거효율이 오히려 감소하였으며, 가스상 다이옥신류는 10% 정도 제거효율이 증가하는 것으로 나타나 본 연구에서는 세정수에 활성탄을 혼합하여도 활성탄 주입전에 비하여 다이옥신 제거효율이 크게 개선되지 않은 것으로 나타났다.
표에서 보는 바와 같이 습식세정시설 전단의 온도는 평균 186C였으며, 후단은 평균 17℃였다. 세정수에 활성탄을 l, 000ppm 으로 혼합하였을 경우 후단의 CO농도는 0.7ppm이었고, 활성탄을 2,000 ppm으로 혼합비율을 증가 하였을 때 CO농도는 0.2ppm으로 활성탄 혼합비율을 증가시킴에 따라 CO 농도가 감소하는 경향을 보였다 . 그러나 세정수에 활성탄을 3, 500ppm으로 혼합하였을 경우는 순간적으로 CO농도가 높게 나타나는 경우가 있었으며, 이는 활성탄 농도가 고농도일 때는 활성탄의 탄소원소와 산소의 반응에 의하여 순간적으로 농도가 높아질 수도 있기 때문이라 추측되었다.
실제 수환경에서의 다이옥신류는 물에 대한 용해도가 낮으므로 부유물질(Suspended Solid)에 흡착되어 있기 때문에 세정수 중의 부유물질을 제거하는 것이 고농도 다이옥신류의 배출을 억제할 수 있을 것으로 판단되었다. 세정수에 활성탄을 혼합주입한 후의 다이옥신류의 세정 수중농도는 평균 2.652ng-TEQ/Nm3로서 활성탄을 주입하기 전 1.918ng-TEQ/Nm3에 비해 1.4배 증가되는 것으로 조사되었다. 이는 세정수중의 흡수된 먼지를 활성탄이 흡착하기 때문에 다이옥신이 세정수에서 활성탄으로 이동되기 때문인 것으로 판단된다.
습식세정탑 전단에서의 다이옥신류의 농도는 입자상 다이옥신류가 1.662ng-TEQZNm3, 가스상 다이옥신류가 1.780ng-TEQ/Nm3으로 입자상 : 가스상의 비율이 48 : 52이며, 총 다이옥신류 농도는 3.442ng-TEQQNm3로 나타났다. 이는 생활폐기물 소각시설에서 배출되는 다이옥신류의 일반적인 입자상 : 가스상 비율과는 상이한 것으로 사업장폐기물 소각시설에 대한 좀더 많은 연구가 필요한 것으로 판단된다.
습식세정탑을 통과한 후단에서의 다이옥신류는 입자상 0.521ng-TEQ/Nm3, 가스상 0.210ng-TEQ/Nm3으로 입자상 : 가스상의 비율이 71 : 39 이며, 총 다이옥신류는 0.731ng-TEQ&m3로서, 전단 및 후단에서의 제거 효율은 입자상 및 가스상 각각 69%, 88%로서 총 다이옥신류의 제거효율은 약 79%로 나타났다. 이러한 결과는 다른 연구 결과2,6)와는 다른 것으로 습식세정장치의 운전방법 및 세정수 처리방법에 따라서 기억현상 등이 발생하지 않으며, 따라서 습식세정시설 후단에서의 다이옥신류가 높게 나타나는 메모리효과가 나타나지 않는 것으로 추정된다.
7㎛이하)로 여과하여 고체상 물질(부유물질)과 액체상물질(물)을 분리하여 다이옥신류를 분석한 결과, 액체상중에서 약 34%, 고체상중에서 약 66%를 차지하였으며, 이는 Miyata13)의 연구 결과와 유사하였다. 실제 수환경에서의 다이옥신류는 물에 대한 용해도가 낮으므로 부유물질(Suspended Solid)에 흡착되어 있기 때문에 세정수 중의 부유물질을 제거하는 것이 고농도 다이옥신류의 배출을 억제할 수 있을 것으로 판단되었다. 세정수에 활성탄을 혼합주입한 후의 다이옥신류의 세정 수중농도는 평균 2.
또한 활성탄을 3, 000ppm을 주입하였을 경우에도 입자상 약35%, 가스상 약 96%가 제거되어 활성탄 혼합비율의 증가에도 다이옥신류 제거효율은 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 위의 결과를 활성탄을 주입하지 않았을 경우의 다이옥신 제거효율과 비교하면 입자상 다이옥신류는 제거효율이 오히려 감소하였으며, 가스상 다이옥신류는 10% 정도 제거효율이 증가하는 것으로 나타나 본 연구에서는 세정수에 활성탄을 혼합하여도 활성탄 주입전에 비하여 다이옥신 제거효율이 크게 개선되지 않은 것으로 나타났다. 입자상 다이옥신류의 농도가 증가한 원인으로 세정수중에 흡수된 먼지를 활성탄이 흡착시키게 되며, 먼지를 흡착한 활성탄이 포함된 세정수를 시설 상단부에서 분무 할 경우 배출가스 유속에 의해 세정수 및 활성탄입자가 비말동반(cany over)하여 나타나는 현상 때문으로 추측되었다.
입자상 다이옥신류의 농도가 증가한 원인으로 세정수중에 흡수된 먼지를 활성탄이 흡착시키게 되며, 먼지를 흡착한 활성탄이 포함된 세정수를 시설 상단부에서 분무 할 경우 배출가스 유속에 의해 세정수 및 활성탄입자가 비말동반(cany over)하여 나타나는 현상 때문으로 추측되었다. 이는 활성탄 사용전의 먼지 제거효율이 약 73%이였으나, 활성탄을 사용한 후 먼지 제거효율이 평균 약 61%로 나타나 활성탄 사용시 먼지 제거효율이 약 12% 감소되는 것으로부터 판단할 수 있다.
따라서 세정수중의 다이옥신은 배출가스 유량 및 세정수량에 따라서 습식세정시설 내에서 제거된 양 만큼 세정수로 이동되어 저류조등에 죽적될 수 있을 것으로 추측 되었으며, 따라서 세정 수중의 고형물을 분리 . 제거하는 조치가 배출가스 중의 다이옥신 억제에 도움이 될 것으로 판단되었다.
따라서 습식세정시설 내의 침전물 및 세정수 중의 부유물질을 효율적으로 분리 . 제거하면 활성탄을 사용하지 않아도 기존 습식 세정시설의 오염물질 제거효율을 어느 정도 향상 시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 그러나 본 연구에서는 1개의 시설에 대하여 제한적으로 시험 .
후속연구
그러나 본 연구에서는 1개의 시설에 대하여 제한적으로 시험 . 검토되었기 때문에 보다 많은 시설을 대상으로 조사되어야 대표성 있는 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
442ng-TEQQNm3로 나타났다. 이는 생활폐기물 소각시설에서 배출되는 다이옥신류의 일반적인 입자상 : 가스상 비율과는 상이한 것으로 사업장폐기물 소각시설에 대한 좀더 많은 연구가 필요한 것으로 판단된다.
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