하수슬러지 처리방법별 환경성 및 경제성 분석에 대한 연구(III) - 환경성 분석 중심으로 - A Study on Environmental and Economic Analysis for Each Treatment of Sewage Sludge(III) - Results of Environmental Assessment -원문보기
본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 환경성 분석에 대하여, 소각 및 탄화로부터의 대기오염물질은 기준치의 1-34 % 수준으로 배출되고 있었다. 건조 및 고형화는 악취 기준치의 30 % 정도 배출되고 있었다. 나머지 오염물질들은 검출되지 않거나 기준치 이하에서 관리되고 있었다. 고형화에서 부산물은 매립지 복토재로서 사용될 때, 일축강도가 기준치보다 못미쳐서 차량 통해서 불완전하고 토양유실의 가능성이 있다. 또한 고형화는 빈번한 공정 막힘과 운전 중단 등의 어려움이 많은 것으로 조사되었다. 결과적으로, 환경성 및 경제성을 고려할 때 혐기소화 이후 후처리로 소각 또는 건조하는 경우가 가장 타당한 것으로 분석되었으며, 후처리로 탄화처리하는 경우가 가장 타당성이 적은 것으로 분석되었다. 고형화 처리는 가장 경제적이었으나 환경적 및 운전성이 부족하여 타당성이 부족한 것으로 분석되었다.
본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 환경성 분석에 대하여, 소각 및 탄화로부터의 대기오염물질은 기준치의 1-34 % 수준으로 배출되고 있었다. 건조 및 고형화는 악취 기준치의 30 % 정도 배출되고 있었다. 나머지 오염물질들은 검출되지 않거나 기준치 이하에서 관리되고 있었다. 고형화에서 부산물은 매립지 복토재로서 사용될 때, 일축강도가 기준치보다 못미쳐서 차량 통해서 불완전하고 토양유실의 가능성이 있다. 또한 고형화는 빈번한 공정 막힘과 운전 중단 등의 어려움이 많은 것으로 조사되었다. 결과적으로, 환경성 및 경제성을 고려할 때 혐기소화 이후 후처리로 소각 또는 건조하는 경우가 가장 타당한 것으로 분석되었으며, 후처리로 탄화처리하는 경우가 가장 타당성이 적은 것으로 분석되었다. 고형화 처리는 가장 경제적이었으나 환경적 및 운전성이 부족하여 타당성이 부족한 것으로 분석되었다.
This study investigated the environmental and economical assessment for sewage sludge treatment options including biogasification, incineration, carbonization, drying, and solidification. For the economical feasibility the 30 plants with anaerobic digestion treatment and the 17 plants without anaero...
This study investigated the environmental and economical assessment for sewage sludge treatment options including biogasification, incineration, carbonization, drying, and solidification. For the economical feasibility the 30 plants with anaerobic digestion treatment and the 17 plants without anaerobic digestion treatment were investigated. In regarding to the environmental assessment, the air emission pollutants (SOx, NOx, etc) from incineration and carbonization plants were assessed and 1~34 % of emission limits was emitted. Drying and solidification plants emitted about 30 % of odour limits. And the rest of the pollutants were emitted either at not-detectable level or at below the limits. When the by-products from the solidification treatment was used as landfill cover materials, the unconfined compression strength could be below the limit and it could cause an unsafe condition for those passing vehicles and the possibility of the ground subsidence. There has been a maintenance difficulty due to frequent blockage and operational failure. The result of the comparison of sewage sludge treatment options showed that anaerobic digestion+incineration was the most economically feasible considering incineration and drying. For smaller treatment capacity, solidification was the most economically feasible considering carbonization and solidification and anaerobic digestion+carbonization was the most economically feasible considering carbonization and solidification.
This study investigated the environmental and economical assessment for sewage sludge treatment options including biogasification, incineration, carbonization, drying, and solidification. For the economical feasibility the 30 plants with anaerobic digestion treatment and the 17 plants without anaerobic digestion treatment were investigated. In regarding to the environmental assessment, the air emission pollutants (SOx, NOx, etc) from incineration and carbonization plants were assessed and 1~34 % of emission limits was emitted. Drying and solidification plants emitted about 30 % of odour limits. And the rest of the pollutants were emitted either at not-detectable level or at below the limits. When the by-products from the solidification treatment was used as landfill cover materials, the unconfined compression strength could be below the limit and it could cause an unsafe condition for those passing vehicles and the possibility of the ground subsidence. There has been a maintenance difficulty due to frequent blockage and operational failure. The result of the comparison of sewage sludge treatment options showed that anaerobic digestion+incineration was the most economically feasible considering incineration and drying. For smaller treatment capacity, solidification was the most economically feasible considering carbonization and solidification and anaerobic digestion+carbonization was the most economically feasible considering carbonization and solidification.
본 연구에서는 하수슬러지 처리에 있어 소화조 운영에 의한 바이오가스화 처리방법이 바람직한지, 바람직하다면 얼마 규모 이상에서 하는 것이 경제적인지를 조사하였다. 그리고 바이오가스화가 경제적이지 않는 하수슬러지 처리는 소각, 탄화, 건조, 고화 등 4가지 처리방법들에 대한 환경성 및 경제성을 분석하였다.
제안 방법
네 가지 하수슬러지 처리방법별 대기오염물질과 악취 결과를 비교하였다. 하수슬러지 소각시설은 배출오염물질 중 소각로 배출허용기준대비 먼지 22 %, NOx 34 %, SOx 27 % 범위내에서 배출되고 있고, 탄화기술은 배출 배출기준이 정해져 있지 않고, 소각시설의 배출기준에 준하여 관리되고 있는데, CO 25 %, NOx 5 %, SOx와 HCl은 각각 1 % 범위내에서 배출되고 있다.
하수슬러지 처리시설에서 소화조 시설이 있는 시설과 없는 시설을 대상으로 [Fig 23]와 같이 탈수를 지나서 나온 슬러지의 BOD를 측정하였다.
대상 데이터
본 연구에서 고려하였던 4가지 하수슬러지 처리방법은 탄화, 소각, 건조, 그리고 고화 처리방법이다. 조사 대상시설은 2개소의 하수슬러지 탄화처리시설, 5개소의 소각시설, 2개소의 건조시설, 1개소의 고화시설이다.
성능/효과
1. 하수슬러지의 바이오가스화에 대한 경제성 분석 결과(유기물 분해율 45 % 적용시), 하수처리용량 270,000 ㎥/일 이상, 슬러지 투입량 1,150 ㎥/일 이상인 시설에서 경제성(B/C = 1)이 있는 것으로 나타났다. 슬러지 함수율을 현행 97%에서 95 %와 93 %로 적용할 경우에 경제성이 있는 규모는 각각 하수처리용량 100,000 ㎥/일 이상(하수슬러지량 400 ㎥/일 이상) 시설과 70,000 ㎥/일 이상(하수슬러지량 300 ㎥/일 이상) 시설로 분석되었다.
3. 소화조 운영 이후에 발생되는 소화슬러지의 처리방법별 경제성은 소화+고화 > 소화+소각 ≒ 소화+건조 > 소화+탄화 순으로 높게 나타났다. 소화조 운영에서 유기물 분해율을 45 %로 향상한 경우는 소화+탄화, 소화+소각 및 소화+건조 처리의 경우에 바이오가스 생성에 의한 편익 증가로 처리비가 톤당 3,000∼ 5,000원 정도, 소화+고화 처리의 경우 처리비는 톤당 약 2,000∼3,000원 정도 낮아졌다.
4. 하수슬러지의 처리방법별 경제성은 소화 처리하는 경우(소화+소각, 소화+건조, 소화+탄화, 소화+ 고화)가 소화 처리하지 않는 경우(소각, 건조, 탄화, 고화)보다 대부분 유리하였다. 다만 소규모 처리시설에서는 소화+탄화 처리보다 탄화 처리가, 소화+고화 처리보다 고화 처리가 경제성이 유리한 것으로 나타났다.
후속연구
또한 고화처리는 원료의 공정내 막힘 현상 등 잦은 고장으로 유지보수에 많은 어려움이 있다. 따라서 하수슬러지 고화처리의 적정성은 경제성 뿐만 아니라 환경성 및 기술성 등이 종합적으로 검토되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
하수 슬러지 처리를 위한 탄화시설의 장점은?
일반적으로 탄화시설의 방지시설은 습식 세정탑과 SNCR 탈질 설비와 백필터를 갖추고 있다. 탄화시설의 장점은 대기오염물질 및 악취등 2차 환경오염유발을 최소화 있고, 발생가스가 비교적 무해하며 배출량도 작아 환경적으로 다른 시설에 비해 우수한 것으로 보고된다.16)
공정상으로 감량효과가 우수하여 보관 부피면에서 효과적인 공정이다. 탄화 부산물은 장기보관이 가능하고 부산물 (시멘트 원료, 연료, 토양개량제, 활성탄원료)의 활용도가 높아 폐기물 처리에 효과적이다. 또한 폐열 활용의 가능성이 있어 재생에너지의 효과를 기대할 수 있다.
탄화방법의 환경성 영향 고려 인자는?
공정도에서 볼 수 있듯이 탄화과정에서 나오는 악취물질을 연소처리를 통해서 제거하고 그 때 발생된 열을 이용하여 건조공정에 이용하고 있다. 1차건조 과정에서 발생되는 악취와 방지시설에 배출되는 대기오염 물질이 환경성 영향으로 고려할 인자이다. 탄화부산물은 발전소 및 시멘트 소성로 연로로 사용 가능하다.
하수슬러지 처리방법의 종류는?
본 연구는 바이오가스화 처리 유 무에 따라 하수슬러지 처리방법별, 즉 소각, 탄화, 건조, 고형화 등에 대한 환경성 및 경제성 분석을 실시하였다. 환경성 분석에 대하여, 소각 및 탄화로부터의 대기오염물질은 기준치의 1-34 % 수준으로 배출되고 있었다.
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