초록 ▼

개발 목적 및 필요성
대기오염방지시설이 발전할수록 제어된 수은이 폐기물 및 폐수에 포함되어 배출되므로, 이에 대한 안전처리 및 유해성 저감이 요구됨. 국제수은협약의 능동적 이행을 위하여 폐기물 및 폐수에 대한 통합형 처리기술 및 원소수은 회수기술 개발이 필요함

연구개발 결과
· Lab-scale 실험장비를 이용한 단위공정 별 최적인자 도출
- Pilot-scale 장비의 단위 공정 별 설계인자 도출을 위해 1, 2차년도에 Lab-scale 연구를 수행함
- 이를 위하여, 2가지 유형의 실험장비를 이

개발 목적 및 필요성
대기오염방지시설이 발전할수록 제어된 수은이 폐기물 및 폐수에 포함되어 배출되므로, 이에 대한 안전처리 및 유해성 저감이 요구됨. 국제수은협약의 능동적 이행을 위하여 폐기물 및 폐수에 대한 통합형 처리기술 및 원소수은 회수기술 개발이 필요함

연구개발 결과
· Lab-scale 실험장비를 이용한 단위공정 별 최적인자 도출
- Pilot-scale 장비의 단위 공정 별 설계인자 도출을 위해 1, 2차년도에 Lab-scale 연구를 수행함
- 이를 위하여, 2가지 유형의 실험장비를 이용한 실험을 수행함 (Built-in duct vertical type 및 Agitating horizontal type)

· Pilot-scale 고농도 수은 폐기물 처리 및 수은회수 장비 개발
- 고상 수은 폐기물 100 L/batch 및 액상 수은 폐기물 60 L/hr 규모의 Pilot-scale 장비 구축 (수은 처리량 0.1 kg-Hg/일 이상 달성)
- 열적탈착 및 냉각공정을 적용하여 폐기물로부터 수은 처리 및 회수를 위한 최적운전 조건을 도출
- 고상 및 액상 수은 폐기물에서 수은을 처리 및 회수 수행

· 수은 회수율 70% 달성
- 원소수은을 이용한 수은 회수 실험을 통해 97.5%의 회수율을 확인함. 이는 구축된 Pilot-scale 장비의 성능에 대한 기준치로 판단 가능

- 고상 고농도 수은 함유 폐기물 4종 (수은 오염 토양, 수은 함유 계측기기 및 램프, 형광등 처리공정 부산물, 산업공정 폐슬러지) 및 액상 고농도 수은 함유 폐기물을 대상으로 70% 이상의 수은 회수율 달성

· 장비의 안정성 평가
- 수은 회수 공정에서 발생하는 부산물이 환경적으로 안전하게 배출되는지 확인하기 위함
- 대상 시료에 따라 바닥재 수은 함유 농도 7.2~9.8 mg-Hg/kg, 바닥재 용출시험액 수은 함유 농도 0.002~0.0045 mg-Hg/L 및 배출가스 중 수은 함유 농도 7~11 ug-Hg/m3 달성함

· 수은 회수기술 및 시설관리에 대한 최상가용기법(BAT)(안) 제안
- 국제수은협약에서는 수은의 환경 친화적 관리를 위하여, 회원국에게 최상가용기법 (BAT)를 포함한 관리방안을 구축하도록 함
- 따라서, 수은 회수기술의 운영 및 시설의 관리를 위한 기술적 사항을 제안하였음
- 또한, 수은 폐기물로부터 수은 회수기술적용을 통해 국가규모의 수은 회수 및 관리를 위한 정책적 관리방안(안)을 환경부 화학물질정책과 사업에 제안하였음

공정·제품 사진 및 도면
· Pilot-scale 고상 고수은 함유 폐기물 처리 장비 (용량: 100 L/batch)
- 고상 수은 폐기물로부터 수은을 처리 및 회수하기 위한 장비 구축
- 열적탈착 장치, 분진제어 장치, 가스응축 및 냉각 장치, 수은회수 장치로 구성됨

- 수은 증기로 인한 안전사고로부터 작업자를 보호하기 위하여 밀폐부스를 제작하였음. 또한 작업장 실내공기 중 수은 농도에 대한 지속적으로 모니터링 수행함

· Pilot-scale 액상 고수은 함유 폐기물 처리 장비 (용량: 60 L/hr)
- 6단계로 구성된 흡착설비를 구축하여, 액상 고수은 함유 폐기물로부터 수은을 처리하기 위한 연구를 수행함
- 참여기업의 공정에서 발생하는 액상 수은 함유 폐기물을 대상으로 연구를 수행하였으며, 공정개선을 위한 기술자료로써 활용 가능

성능사양 및 기술개발 수준
· 국제수은협약에서 정하는 3가지 종류의 수은 폐기물 (수은 구성, 함유 및 오염 폐기물)의 처리 및 수은회수가 가능함
· 수은 폐기물을 처리하고 이로부터 회수된 수은 및 처리된 매체 (유리 등)를 재활용할 수 있음
· 처리용량: 고상 수은 폐기물 100 L/batch 및 액상 수은 폐기물 60 L/hr
· 수은 구성 폐기물로부터 수은 회수율 97.5%를 달성하였으며, 수은 함유 및 오염 폐기물로부터 수은 회수율 70%이상을 확인함

활용계획
· 국제수은협약의 능동적 대응을 위한 기술자료로써 활용 가능
· 수은 폐기물로부터 회수된 수은을 원자재로써 국내 공급 가능
· 국제적으로 수은 폐기물에 대한 처리 및 관리에 대한 필요성이 증대되고 있으므로, 기술 미 보유 국가에 대한 시장 경쟁력 확보

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅴ. Content of the results of R & D
1st year 2014. 05. 01. ~ 2015. 03. 31.
Research Goals
○ Investigating physicochemical characteristics of target waste
○ Pre-treatment of solid and liquid phase waste
○ Design and construction of Lab-scale integrated processing system for mercury wast

Ⅴ. Content of the results of R & D
1st year 2014. 05. 01. ~ 2015. 03. 31.
Research Goals
○ Investigating physicochemical characteristics of target waste
○ Pre-treatment of solid and liquid phase waste
○ Design and construction of Lab-scale integrated processing system for mercury waste
○ Lab-scale equipment evaluation of mercury recovery rate

Research content
○ Investigating physicochemical characteristics of target waste
- Solid waste : Proximate analysis, elementary analysis, heating value, mercury content, leaching test, heavy metal content analysis
- Liquid waste : TS ratio, pH, electric conductivity, viscosity, mercury content analysis, heavy metal analysis, COD analysis

○ Pre-treatment of solid and liquid waste
- Solid waste : Investigation of possibility of drying and crushing for efficient feeding of samples
- Liquid waste : Control of liquid waste mercury in solid-phase media using adsorption or condensation process

○ Design and construction of Lab-scale integrated processing system for mercury waste
- Construction of a device for investigating sample feeding and heat treatment unit process
- Lab-scale reactor design and experiment by using screw type reactor with indirect cooling type condensation method

○ Lab-scale equipment evaluation for mercury recovery rate
- Investigating the recovery rate of elemental mercury according to the diameter of condensing tube
- Achieved 86.8% recovery rate of Hg for HgS

2st year 2015. 04. 01. ~ 2016. 03. 31.
Research Goals
○ Performance evaluation of Lab-scale equipment
○ Evaluation of mercury recovery of Lab-scale equipment
○ Design and manufacture of pilot-scale equipment from optimized factor

Research content
○ Performance evaluation of Lab-scale equipment
- Hg content in bottom ash: Less than 10 mg/kg emission
- Bottom ash leaching test liquid 0.005 mg-Hg/L or less
- Mercury concentration in exhaust gas 15 ㎛/m³ or less

○ Evaluation of mercury recovery rate in Lab-scale equipment
- Before the thermal desorption, the concentration was compared and mercury as desorbed more than 60%
- 60% or more of mercury recovery was achieved by adorption or coagulation process
- In generated the rate of mercury sorption recovery : 77~94% depending on the conditions.
Achievement rate of mercury sorption recovery of 77~94% depending on the type

○ Construction and performance evaluation of Lab-scale equipment
- Building two types of Lab-scale equipments, analyzing performance evaluation, advantages and disadvantages:
: agitating horizontal type
- Performed experiments for investigating on design factors of thermal desorption and cooling /condensation process for industrial sludge, waste fluorescent phosphor powder, fly ash+Hg spiking, chemical mercury compound (HgS)

○ Design and production of pilot-scale equipment from optimized review factors
- Design and fabrication of equipment consisting of thermal desorption and gas cooling process reflecting arguments derived via lab-scale equipment

- Structural complementation for maintenance / repair of reactor by scale-up
- Vertical type agitator was built up so that equipment can be attached and detached, it is flexible to operate according to properties

- Loading a sample in a drum can and putting it in the process, so it can be reused or discarded after thermal treatment

- A ceramic filter can be applied for gas separation under high temperature condition
- Confirmation of improvement of mercury recovery efficiency under reduced pressure condition
- Mercury control of final exhaust gas through the application of activated carbon trap

3st year 2015. 04. 01. ~ 2016. 03. 31.
Research Goals
○ Construction of Pilot-scale equipment
○ Evaluation of mercury recovery rate of Pilot-scale equipment
○ Stability evaluation of integrated equipment
○ Proposal of Best Available Technology, BAT(draft) for mercury collection technology and equipment management

Research content
○ Construction of Pilot-scale equipment
- Construction of 100 L/batch of solid-phase mercury waste and Pilot-scale equipment of 60 L/hr scale of liquid mercury waste (achieving mercury throughput of 0.1 kg-Hg / day or more)

- Apply thermal desorption and cooling process to derive optimal operating conditions for treatment and recovery of mercury from waste

- Treatment and recovery of mercury from solid phase and liquid phase mercury waste

○ Evaluation of mercury recovery rate of Pilot-scale equipment
- Confirm the recovery rate of 97.5% through mercury recovery experiment using Hg⁰. This can be judged as the reference value of the performance of the constructed Pilot-scale device

- For solid wastes containing high concentration mercury(mercury contaminated soil, mercury containing measuring instruments and lamps, byproduct of processing steps of fluorescent lamps, industrial process sludge) and liquid waste with mercury, mercury recovery rate of 70% and more were achieved

○ Stability evaluation of integrated equipment - In order to confirm by-products generated in the mercury recovery process are safely discharged environmentally.

- Depending on the target samples, the bottom ash mercury content is 7.2 to 9.8 mg-Hg / kg, the dissolution test liquid of the floor material contains mercury concentration 0.002 to 0.0045 mg-Hg/L and the mercury concentration in the exhaust gas is 7 to 11 ug-Hg/m³

○ Proposal of Best Available Technology (BAT) (draft) for mercury collection technology and equipment management
- Proposing a technical import for the management of mercury collection technology and facilities as a resource for actively responding to the International Mercury Treaty

- Also, for applying mercury recovery technology to mercury waste, the policy management strategy (draft) for national scale mercury collection and management was proposed for the Ministry of Environment(chemical substance policy and project)

(출처 : SUMMARY 22p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 서 ... 3
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 17
• 목차 ... 30
• 표목차 ... 32
• 그림목차 ... 34
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 39
• 1-1. 연구개발 목적 ... 41
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 43
• 1-3. 연구개발 범위 ... 46
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 47
• 2-1. 국내외 동향 ... 49
• 2-2. 국외 수은 처리 및 회수기술 조사 ... 52
• 2-3. 국내 수은 회수기술 조사 ... 56
• 2-4. 국내외 수은 처리 및 회수 공정조건 ... 56
• 3. 연구수행내용 및 결과 ... 59
• 3-1. 연구개발의 내용 및 범위 ... 61
• 3-2. 초기 Lab-scale 반응기 구축 ... 65
• 3-3 Lab-scale 반응기 보완 및 구축 ... 84
• 3-4 Pilot-scale 실험장비 구축 ... 126
• 3-5 경제성 및 사업성 분석 ... 170
• 3-6 수은 처리·회수기술 및 시설관리에 대한 최상가용기법(BAT)(안) 제안 ... 172
• 3-7 연구개발 결과 요약 ... 205
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 209
• 4-1. 연도별 연구개발목표 및 달성도 ... 211
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 217
• 5-1. 연구결과의 활용계획 ... 219
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 221
• 6-1. 국외수은 회수기술 조사 ... 223
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 233
• 8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 237
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 241
• 9-1. 연구실 안전조치 이행계획 ... 243
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 253
• 11. 기타사항 ... 405
• 12. 참고문헌 ... 409
• 끝페이지 ... 414