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제안 방법
- 시료채취는 대기오염 공정시험법에 의거하였다. 가스상 및 입자상의 휘발성 중금속을 채취하므로 등속흡인을 확인하면서 시료를 채취하였다(Fig. 1) 시료 채취관은 석영 유리관을 사용하였으며, 시료 채취시 수분 응축을 방지하기 위하여 채취관 출구에서의 가스 온도를 120±14℃로 유지하였다. 그러나, 배가스 온도가 500℃를 초과하는 경우는 고온용 시료채취관을 사용하여 배가스를 냉각한 후 시료를 채취하였다.
- 소형 폐기물 소각시설 중에도 폐열보일러(WHE)가 있는 소각시설도 있지만 대체로 소형소각시설들은 소각로 이후 굴뚝까지의 프로세스는 단순한 구성으로 되어 있는 것이 많았다. 더욱이 소형 폐기물 소각시설은 중형 폐기물 소각시설에 비하여 온도 및 배출되는 휘발성 중금속 농도가 매우 크기 때문에 폐열보일러의 수은배출 억제효과를 파악하기 위하여 소형 폐기물 소각시설들은 배제하고 중형 폐기물 소각시설을 중심으로 선정하였다. 중형 폐기물 소각시설 중에 있어서도, 소각시설 종류별, 소각로 방식별로 구분하였고 대표성을 얻기 위하여, 스토카 방식의 생활폐기물 소각시설 2개(MR2, MR3), 사업장일반폐기물 소각시설 2개(MG5, MG6)와 로타리 킬른 방식의 지정폐기물 소각시설 1개(MS5)를 선정하였다.
- 염산 세정액의 내용물과 함께 500 mL 용량플라스크에 여과지로 여과 후 증류수로 표선을 맞추었으며, 전처리 완료된 시료는 48시간 이내에 분석하였다. 분석에 사용한 기기는 유도결합 플라즈마 발광광도계 (ICPs-1000IV, Shimadzu) 에 HVG(Hydride Vapor Generator)를 이용하여 수은(검출한계 : 0.0001 mg/L), 납(검출한계 : 0.0001 mg/L), 비소(검출한계 : 0.0001 mg/L), 셀렌 (검출한계 : 0.0001 mg/L)을 분석하였다.
- 중형 폐기물 소각시설 중에 있어서도, 소각시설 종류별, 소각로 방식별로 구분하였고 대표성을 얻기 위하여, 스토카 방식의 생활폐기물 소각시설 2개(MR2, MR3), 사업장일반폐기물 소각시설 2개(MG5, MG6)와 로타리 킬른 방식의 지정폐기물 소각시설 1개(MS5)를 선정하였다. 선정된 소각시설에서의 시료채취지점은 온도 변화 폭이 큰 페열보일러 (waste heat boiler, WHE) 전후단과 방지 시설 전후 단에서 배가스를 각각 2회씩 하였으며, 시험방법은 대기오염 공정시험법에 의거한 시료채취 및 전처리로 수행하였다.
- Table 4에서는 중 . 소형 폐기물 소각시설 배가스로 배출되는 수은, 납, 비소, 셀렌을 저온영역(대략 100℃)과 고온영역(대략 500℃, 400- 700℃)으로 나누어서 통계적 유의성(P<0.05)을 나타내었다. 저온영역(대략 100℃)에서 수은과 온도(Hg-Temp.
- 중 . 소형 폐기물 소각시설에서 수은, 납, 비소, 셀렌의 배출 특성을 평가하였다. 폐기물 소각시설 현장의 측정값을 바탕으로 휘발성 중금속에 가장 큰 영향을 미치는 환경인자로서 배가스 온도에 따른 평가를 하였다.
- 흡수액을 여과한 여과지는 8N 염산 25 mL를가한 후 소 24시간 동안 입자를 삭힌다. 염산 세정액의 내용물과 함께 500 mL 용량플라스크에 여과지로 여과 후 증류수로 표선을 맞추었으며, 전처리 완료된 시료는 48시간 이내에 분석하였다. 분석에 사용한 기기는 유도결합 플라즈마 발광광도계 (ICPs-1000IV, Shimadzu) 에 HVG(Hydride Vapor Generator)를 이용하여 수은(검출한계 : 0.
- 이후 20 mL의 진한 질산을 비이커에 넣고 시계접시로 뚜껑을 덮은 다음 가열판에서 2시간 동안 70-80℃ 로 가열하였다. 이 용액은 여과지(Whatman No.40)로 갈색의 이산화망간 입자를 제거하기 위하여 여과지 (Whatman No.40) 로 여과한 흡수액에 더한후 1, 000 mL로 하여 48시간 이내에 분석하였다. 흡수액을 여과한 여과지는 8N 염산 25 mL를가한 후 소 24시간 동안 입자를 삭힌다.
- 소형 소각시설에서 배출되는 수은, 납, 비소, 셀렌의 배출특성 파악에 목적을 두고 있다. 이러한 배출특성 파악에 있어서는, 실측된 도시고형 폐기물 소각시설 배가스 온도에 따른 휘발성중금속 중 수은, 납, 비소, 셀렌의 배출특성 파악을 하였고, 휘발성중금속 중 휘발성 및 환경유해성이 가장 큰 수은에 대하여 폐열보일러의 수은배출 억제효과를 파악하였다.
- 전처리의 구분은 여지, 흡수액, 염산세정액으로 분류하였다. 100 mL 유리 용기의 채취 완료된 여과지는 250 mL 비이커에 넣고 수용상에서 액체의 대부분이 증발할 때까지 가열하였다.
- 중소형 폐기물 소각시설 굴뚝 배가스의 수은, 납, 비소, 셀렌 시료의 채취는 증형 소각시설에서 2회, 소형 폐기물 소각시설에서 3회씩 실시하였다. 시료채취는 대기오염 공정시험법에 의거하였다.
- 소형 폐기물 소각시설에서 수은, 납, 비소, 셀렌의 배출 특성을 평가하였다. 폐기물 소각시설 현장의 측정값을 바탕으로 휘발성 중금속에 가장 큰 영향을 미치는 환경인자로서 배가스 온도에 따른 평가를 하였다. 휘발성과 유해성이 가장 큰 수은의 배출에서 폐열보일러의 억제효과에 대하여 다음과 같은 연구결과를 얻을 수 있었다.
대상 데이터
- 본 연구에 선정된 총 50개의 중 . 소형 폐기물 소각시설은 Table 1에 개괄적으로 특징을 정리하였다.
- 중형폐기물 소각시설(소각능력 200-2, 000 kg/hr)의 경우 생활 폐기물 소각시설 4개, 사업장 일반폐기물 및 지정폐기물 소각시설에 대하여 각각 8개씩 총 20개 시설을 대상으로 하였다. 소각로의 구조에 따라서 분류하면, 화격자 방식 12개 시설, 로터리 킬른 4개 시설, 열분해 3개 시설, 분무식 1개 시설로서 본 연구대상 소각시설에서는 절반 이상이 화격자 방식을 채택하고 있었다.
- 중형폐기물 소각시설의 냉각설비는 1개 시설을 제외한 모든 시설에서 폐열보일러(Waste Heat Boiler) 및 냉각탑(Cooling Tower)이 설치되어 있었다. 소형 소각시설(소각능력 200 kg/hr 미만)은 생활폐기물 소각시설, 사업장 일반폐기물 소각시설, 사업장 지정폐기물 소각시설에 대하여 각각 1개씩 총 30개 시설을 대상으로 하였다. 소형폐기물 소각로 구조는 상연소 22개 시설, 화격자 7개 시설, 분무식 1개 시설로 상연소 방식이 주된 소각로 구조였다.
- 중 . 소형 폐기물 소각시설 배가스의 수은, 납, 비소, 셀렌의 측정분석에 있어서, 수은과 납은 총 50개 소각시설에 대하여 적용하였으며, 비소와 셀렌은 중형 5개 시설(MR1, MR4, MG4, MG6, MG7)과 소형 8개 시설(SR3, SR4, SR5, SG8, SSI, SS2, SS8, SS10)의 분석시료 손실로 총 37개 소각시설을 적용하였다. 중형폐기물 소각시설(소각능력 200-2, 000 kg/hr)의 경우 생활 폐기물 소각시설 4개, 사업장 일반폐기물 및 지정폐기물 소각시설에 대하여 각각 8개씩 총 20개 시설을 대상으로 하였다.
- 소형 소각시설(소각능력 200 kg/hr 미만)은 생활폐기물 소각시설, 사업장 일반폐기물 소각시설, 사업장 지정폐기물 소각시설에 대하여 각각 1개씩 총 30개 시설을 대상으로 하였다. 소형폐기물 소각로 구조는 상연소 22개 시설, 화격자 7개 시설, 분무식 1개 시설로 상연소 방식이 주된 소각로 구조였다. 소형폐기물 소각시설의 주된 대기오염 방지시설은 싸이클론과 여과집진기 등으로 구성되는 편이다.
- 소형폐기물 소각시설의 주된 대기오염 방지시설은 싸이클론과 여과집진기 등으로 구성되는 편이다. 싸이 클론만을 설치한 소각시설은 16개 시설로 절반이상 이었다. 또한, 냉각설비는 총 30개 소각시설 중에서 10개 소각시설만이 갖추고 있었다.
- 그러나, 배가스 온도가 500℃를 초과하는 경우는 고온용 시료채취관을 사용하여 배가스를 냉각한 후 시료를 채취하였다. 입자상과 가스상의 수은, 납, 비소, 셀렌 흡수액은 산성 과망간산칼륨 용액(4% KMnOVIO% H2SO4)에 채취하였다. 사용하는 모든 유리기구는 50% 질산, 물, 8N 염산, 물의 세척단계를 거친 후 최종적으로 증류수로 세척하여 건조시킨 것을 사용하였다.
- 더욱이 소형 폐기물 소각시설은 중형 폐기물 소각시설에 비하여 온도 및 배출되는 휘발성 중금속 농도가 매우 크기 때문에 폐열보일러의 수은배출 억제효과를 파악하기 위하여 소형 폐기물 소각시설들은 배제하고 중형 폐기물 소각시설을 중심으로 선정하였다. 중형 폐기물 소각시설 중에 있어서도, 소각시설 종류별, 소각로 방식별로 구분하였고 대표성을 얻기 위하여, 스토카 방식의 생활폐기물 소각시설 2개(MR2, MR3), 사업장일반폐기물 소각시설 2개(MG5, MG6)와 로타리 킬른 방식의 지정폐기물 소각시설 1개(MS5)를 선정하였다. 선정된 소각시설에서의 시료채취지점은 온도 변화 폭이 큰 페열보일러 (waste heat boiler, WHE) 전후단과 방지 시설 전후 단에서 배가스를 각각 2회씩 하였으며, 시험방법은 대기오염 공정시험법에 의거한 시료채취 및 전처리로 수행하였다.
- 소형 폐기물 소각시설 배가스의 수은, 납, 비소, 셀렌의 측정분석에 있어서, 수은과 납은 총 50개 소각시설에 대하여 적용하였으며, 비소와 셀렌은 중형 5개 시설(MR1, MR4, MG4, MG6, MG7)과 소형 8개 시설(SR3, SR4, SR5, SG8, SSI, SS2, SS8, SS10)의 분석시료 손실로 총 37개 소각시설을 적용하였다. 중형폐기물 소각시설(소각능력 200-2, 000 kg/hr)의 경우 생활 폐기물 소각시설 4개, 사업장 일반폐기물 및 지정폐기물 소각시설에 대하여 각각 8개씩 총 20개 시설을 대상으로 하였다. 소각로의 구조에 따라서 분류하면, 화격자 방식 12개 시설, 로터리 킬른 4개 시설, 열분해 3개 시설, 분무식 1개 시설로서 본 연구대상 소각시설에서는 절반 이상이 화격자 방식을 채택하고 있었다.
- 따라서, 소각시설의 프로세스별 배출되는 수은을 온도변화를 증심으로 파악하는 것이 필요하다. 폐열보일러의 수은 배출 억제효과 파악을 위하여 선정된 소각시설은 중형 폐기물 소각시설 중 MR2, MR3, MG5, MG6, MS5로 하였다. 소형 폐기물 소각시설 중에도 폐열보일러(WHE)가 있는 소각시설도 있지만 대체로 소형소각시설들은 소각로 이후 굴뚝까지의 프로세스는 단순한 구성으로 되어 있는 것이 많았다.
이론/모형
- 3회씩 실시하였다. 시료채취는 대기오염 공정시험법에 의거하였다. 가스상 및 입자상의 휘발성 중금속을 채취하므로 등속흡인을 확인하면서 시료를 채취하였다(Fig.
- 채취한 시료의 전처리는 대기오염 공정시험법에 의거하였다. 전처리의 구분은 여지, 흡수액, 염산세정액으로 분류하였다.
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