폐기물은 이차연료나 대체연료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 고형연료(SRF)와 건조 하수슬러지를 연소하여 배출되는 중금속 물질을 분석하였다. 석탄, SRF, 건조 하수슬러지의 구리(Cu), 크롬(Cr), 카드뮴(Cd), 니켈(Ni), 아연(Zn), 납(Pb), 비소(As), 수은(Hg) 함량을 조사하였고, 각 물질이 연소가스에서 가스상으로 존재하는 농도를 분석하였다. 실험결과, 가스상으로 배출되는 Cu, Cr, Cd, Ni, Zn, Pb의 양은 매우 적은 것으로 나타났다. 그러나 가스상 수은은 연소 배기가스에서 많은 양이 배출되었다. SRF는 연소 배기가스에서 높은 수은 산화도를 보였고, 건조 하수슬러지는 높은 수준의 수은 배출농도를 보였다.
폐기물은 이차연료나 대체연료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 고형연료(SRF)와 건조 하수슬러지를 연소하여 배출되는 중금속 물질을 분석하였다. 석탄, SRF, 건조 하수슬러지의 구리(Cu), 크롬(Cr), 카드뮴(Cd), 니켈(Ni), 아연(Zn), 납(Pb), 비소(As), 수은(Hg) 함량을 조사하였고, 각 물질이 연소가스에서 가스상으로 존재하는 농도를 분석하였다. 실험결과, 가스상으로 배출되는 Cu, Cr, Cd, Ni, Zn, Pb의 양은 매우 적은 것으로 나타났다. 그러나 가스상 수은은 연소 배기가스에서 많은 양이 배출되었다. SRF는 연소 배기가스에서 높은 수은 산화도를 보였고, 건조 하수슬러지는 높은 수준의 수은 배출농도를 보였다.
Waste can be utilized as secondary or alternative fuel. Solid recovered fuel (SRF) and dried sewage sludge were combusted to investigate heavy metal emissions from their combusiton in this study. Content of copper (Cu), chromium (Cr), cadmium (Cd), nickel (Ni), zinc (Zn), lead (Pb), arsenic (As) and...
Waste can be utilized as secondary or alternative fuel. Solid recovered fuel (SRF) and dried sewage sludge were combusted to investigate heavy metal emissions from their combusiton in this study. Content of copper (Cu), chromium (Cr), cadmium (Cd), nickel (Ni), zinc (Zn), lead (Pb), arsenic (As) and mercury (Hg) of coal, SRF and dried sewage sludge were determined, respectively. Concentrations of these heavy metals in the combustion flue gas were also determined. As a result, emissions of gas-phase Cu, Cr, Cd, Ni, Zn, Pb and As compounds were found to be little. However, a significant amount of gas-phase Hg was emitted from combustion of coal, SRF and dried sewage sludge. While SRF showed a high mercury oxidation percentage in its combustion flue gas, dried sewage sludge showed a high level of gaseous mercury emission.
Waste can be utilized as secondary or alternative fuel. Solid recovered fuel (SRF) and dried sewage sludge were combusted to investigate heavy metal emissions from their combusiton in this study. Content of copper (Cu), chromium (Cr), cadmium (Cd), nickel (Ni), zinc (Zn), lead (Pb), arsenic (As) and mercury (Hg) of coal, SRF and dried sewage sludge were determined, respectively. Concentrations of these heavy metals in the combustion flue gas were also determined. As a result, emissions of gas-phase Cu, Cr, Cd, Ni, Zn, Pb and As compounds were found to be little. However, a significant amount of gas-phase Hg was emitted from combustion of coal, SRF and dried sewage sludge. While SRF showed a high mercury oxidation percentage in its combustion flue gas, dried sewage sludge showed a high level of gaseous mercury emission.
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문제 정의
조사한 중금속들 가운데 수은은 특히 많은 양이 가스상으로 배출되는 것으로 나타났는데, 이는 수은의 높은 휘발성에 기인한다. 따라서 본 논문에서는 수은의 배출특성 결과를 분석하였다.
본 연구에서는 국내에서 사용하고 있는 석탄, 생활폐기물 연료, 건조 하수슬러지를 단독연소하였을 때 배출되는 중금속 물질의 특성을 조사하였다. 특히 기존에 보고된 연구결과가 부족한 수은의 배출농도를 분석하여, 연료의 변화에 따른 수은의 거동특성을 이해하고자 하였다.
본 연구에서는 국내에서 사용하고 있는 석탄, 생활폐기물 연료, 건조 하수슬러지를 단독연소하였을 때 배출되는 중금속 물질의 특성을 조사하였다. 특히 기존에 보고된 연구결과가 부족한 수은의 배출농도를 분석하여, 연료의 변화에 따른 수은의 거동특성을 이해하고자 하였다.
제안 방법
각 연료의 연소 시 발생하는 배기가스를 채취하여 가스상으로 배출되는 양을 구하였다. 그리고 연소로에 주입된 각 중금속의 양에 대비하여 가스상으로 배출되는 중금속의 비율을 Table 4에 나타내었다.
이는 안정적인 연소가 유지됨을 보여주는 것이다. 따라서 연소가 정상상태로 유지되는 5분부터 총 10분 동안 연소 배기가스를 채취하여 배기가스 내 중금속 농도를 분석하였다. 또한 각 연소 실험마다 배출되는 CO2 농도 분석을 통하여 안정적인 연소가 유지됨을 확인하였다.
폐기물 연료의 연소에 따른 중금속 배출특성을 조사하기 위하여 SRF, 건조슬러지를 단독 연소하여 배출되는 배기가스를 채취하였고, 가스상 중금속 물질의 농도를 분석하였다. 또한 폐기물 연료의 중금속 배출 수준을 파악하기 위하여 화력발전의 주연료인 석탄을 단독연소하여 결과를 비교하였다. SRF와 건조슬러지는 석탄에 비하여 매우 높은 중금속 함량을 나타내었다.
본 연구에서 사용한 연소로가 SRF와 건조 슬러지의 단독 연소에도 적합한지 평가하기 위하여 연소의 안정도를 분석하였다. 이 연소로는 이전 연구에서 석탄의 안정적인 단독 연소가 가능함을 보여주었다13).
)를 사용하였다. 시료를 고온에서 완전연소시켜 생성된 가스를 컬럼에서 분리한 후 열전도도 검출기(Thermal Conductivity Detector)로 분석하여 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 황(S) 함량을 결정하였다. 또한 각 시료에 대한 공업분석도 시행하였다.
폐기물 연료의 연소에 따른 중금속 배출특성을 조사하기 위하여 SRF, 건조슬러지를 단독 연소하여 배출되는 배기가스를 채취하였고, 가스상 중금속 물질의 농도를 분석하였다. 또한 폐기물 연료의 중금속 배출 수준을 파악하기 위하여 화력발전의 주연료인 석탄을 단독연소하여 결과를 비교하였다.
대상 데이터
실험에 사용된 연료는 국내에서 발생한 생활폐기물을 가공하여 만든 SRF와 국내 하수처리장에서 수거하여 건조한 시료를 사용하였다. 석탄은 시중에서 판매되고있는 제품을 구입하여 사용하였다. 원소분석은 원소분석기(Elemental Analyzer, FLASH 112, Thermo Fisher Scientific, U.
실험에 사용된 연료는 국내에서 발생한 생활폐기물을 가공하여 만든 SRF와 국내 하수처리장에서 수거하여 건조한 시료를 사용하였다. 석탄은 시중에서 판매되고있는 제품을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
연소 후 배출되는 가스 중 CO2, 일산화탄소(CO)의 농도는 가스분석기를 통하여 2초 간격으로 측정하였다. 가스상 수은의 농도는 Ontario Hydro Method를 이용하여 산화수은과 원소수은을 구별하여 구하였다. Fig.
연료의 Cu, Cr, Cd, Pb, Zn, As, Ni 함량은 EPA method 3050B를 이용하여 전처리한 후 EPA 6010 방법으로 구하였으며, Hg 함량은 자동수은 분석기(DMA-80, Mileston, U.S.A.)를 이용하여 구하였다. 염소(Cl) 함량은 EN-14582법을 이용하여 구하였다.
)를 이용하여 구하였다. 염소(Cl) 함량은 EN-14582법을 이용하여 구하였다. 그 결과는 Table 2에 정리하였다.
성능/효과
1 ug/Nm3으로 나타났다. 건조슬러지의 경우는 매우 높은 수은 배출농도를 나타내었는데, 이는 대기환경보전법 시행규칙에서 폐기물 소각처리시설의 수은화합물 배출허용기준인 30 ug/Nm3 (12% O2 기준)보다 높은 농도에 해당하므로, 건조슬러지를 소각 처리하는 경우 방지시설을 통한 수은 제거가 필요함을 보여준다. 건조슬러지의 높은 수은 배출농도는 건조슬러지 원시료의 높은 수은 함량에 기인한다.
따라서 연소가 정상상태로 유지되는 5분부터 총 10분 동안 연소 배기가스를 채취하여 배기가스 내 중금속 농도를 분석하였다. 또한 각 연소 실험마다 배출되는 CO2 농도 분석을 통하여 안정적인 연소가 유지됨을 확인하였다.
이는 Cu, Cr, Ni, Zn, Pb 중금속의 경우 연소 배기가스에서 대부분 입자상으로 배출되는 것을 뜻하므로, 바닥재와 대비하여 비산재의 중금속 함량을 조사하는 연구가 수행되어야 함을 보여준다. 조사한 중금속들 가운데 수은은 특히 많은 양이 가스상으로 배출되는 것으로 나타났는데, 이는 수은의 높은 휘발성에 기인한다. 따라서 본 논문에서는 수은의 배출특성 결과를 분석하였다.
후속연구
Cl 함량이 매우 높은 SRF의 경우는 다른 연료보다 가스상으로 배출되는 수은의 비중이 매우 낮았으며 원소수은보다 산화수은의 비중이 매우 높았다. 따라서 Cl 함량이 높은 SRF를 연소하는 시설에서는 기존 대기 방지시설을 적절히 이용한다면 상당부분 수은 제어가 가능할 것으로 예상된다.
5% 수준인 것으로 나타났다. 이는 Cu, Cr, Ni, Zn, Pb 중금속의 경우 연소 배기가스에서 대부분 입자상으로 배출되는 것을 뜻하므로, 바닥재와 대비하여 비산재의 중금속 함량을 조사하는 연구가 수행되어야 함을 보여준다. 조사한 중금속들 가운데 수은은 특히 많은 양이 가스상으로 배출되는 것으로 나타났는데, 이는 수은의 높은 휘발성에 기인한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생활 폐기물로 만든 SRF는 어떤 특징을 갖는가?
폐기물 자체는 성상, 형상, 발열량 등의 변동이 심해 연료로 사용하기 어려움이 있으므로, 수분 및 불연성분을 제거한 후 가공해서 폐기물 고형연료(Solid Recovered Fuel, SRF)를 만든다. 생활 폐기물로 만든 SRF는 가연성분이 균일하고 함수율은 10% 이하이며, 3,500 ~ 4,500 kcal/kg 정도의 발열량을 가진다1). 또한 하수슬러지를 건조 및 가공하여 연료화한 경우 3,000 ~ 4,500 kcal/kg의 발열량을 가진다2).
(1998)은 유연탄과 건조 하수슬러지를 혼합하여 연소하여 배출되는 재와 배기가스의 중금속 거동 특성을 평가하였다5). 그 결과 크롬(Cr), 니켈(Ni), 망간(Mn)은 바닥재에서, 납(Pb), 수은(Hg), 아연(Zn)은 비산재에서 많이 분포하고 있으며, Hg는 가스상으로 많이 배출되었다. Corella et al.
폐기물을 폐기물 고형연료로 만드는 이유는?
폐기물 자체는 성상, 형상, 발열량 등의 변동이 심해 연료로 사용하기 어려움이 있으므로, 수분 및 불연성분을 제거한 후 가공해서 폐기물 고형연료(Solid Recovered Fuel, SRF)를 만든다. 생활 폐기물로 만든 SRF는 가연성분이 균일하고 함수율은 10% 이하이며, 3,500 ~ 4,500 kcal/kg 정도의 발열량을 가진다1).
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