일반기술

폐수 슬러지에서 얻은 활성 탄소 제품

폐수 슬러지 처리 및 폐기는 환경적으로 민감하며 비용이 많이 드는 문제로, 전 세계적으로 그 문제가 점점 심각해지고 있음. 최근 들어, 폐수 슬러지가 점점 더 많이 만들어지고 있으며 그 동안 환경 기준은 더욱 엄격해 짐. 이 프로젝트는 Molten Caustic Leaching 기술을 응용하여 폐수 슬러지에서 고품질의 활성 탄소를 만들고 폐수 처리 공장에서 이러한 물질을 직접 재사용하는 방법을 연구하기 위한 것임.폐수 처리 공장(WWTP)에서 슬러지를 처리 및 폐기하는 비용이 총 폐수 처리 비용의 거의 절반을 차지하며 법적 규제와 일반 대중의 관심이 커짐에 따라 환경 친화적이면서 안전하고 비용 효과적인 슬러지 배출법을 찾아내는 것이 커다란 과제로 대두됨. 현재 EU에서 만들어지는 슬러지 양은 년간 650만 톤(건조 상태)이며 2005년이 되면 이 양은 년간 약 1100만 톤 가량이 될 것으로 예상됨. 지금까지 주로 사용된 WWS 처리 방법은 매립, 농경지 살포, 소각, 그리고 해양 투기 등. EC Directive91/271/EEC(도수 폐수 철)는 WWS의 해양 투기를 금지하며, 이러한 폐기 시스템의 유기 폐기물을 일절 배제하는 매립 제약 조건이 현재 상정 중. 슬러지에는 물이 많기 때문에 소각을 하려면 비용이 많이 들므로 가장 가능성이 높은 옵션은 농경지를 사용하는 방법임. 하지만 WWS에는 중금속과 상당한 수준의 위험한 유기화합물, 그리고 병원균이 함유되어 있으므로 전처리 과정을 거치지 않고는 농경지에도 사용할 수 없음. 이를 고려하여 EC Directive 86/278/EEC(하수 슬러지 법령)는 슬러지 병원균과 중금속으로 인한 잠재적, 환경적 위험으로부터 보호하기 위해 WWS의 농경지 사용을 엄격히 규제. 주요 규제 금속은 아연(Zn), 구리(Cu), 납(Pb), 니켈(Ni), 크롬(Cr). 은, 구리, 니켈은 주로 식물 중독성인 반면 Cd는 토양 내에서 이동성이 높고 식물의 식용 부분으로 이동할 수 있으므로 먹이 연쇄에서 인체에 영향을 미칠 수 있는 잠재적 위험이 높음. 제안된 이 연구 프로젝트는 폐수 슬러지의 용융가성여과(Molten Caustic Leaching)를 통해 동일한 WWTP에서 직접 다시 사용할 수 있는 고품질의 활성 탄소를 얻기 위한 것임.혁신적인 사항:용융가성여과(MCL) 기술은 용융 가성 NaOH를 주요반응물로 사용하는 화학 공정임. 폐수 슬러지는 회전식 반응로에서 가성 소다와 결합되며 이 로에서 혼합된 슬러지와 부식제는 반응 온도인 350~400°C까지 가열된 상태로 1~2시간 지속됨. 그러면 부식제에 의해 슬러지에서 무기화합물이 분해되고 처음에 포함되어 있던 중금속과 황이 제거됨. 폐수 슬러지는 기본적으로 탄소질 물질이며 유기물이 풍부. MCL 공정은 이러한 물질을 활성 탄소로 변환하며 이 변환으로 슬러지의 부피가 크게 줄어드는 외에도 폐수 처리 공장에서 직접 재사용할 수 있는 유용한 흡착제를 얻을 수 있다는 이중의 효과를 거둘 수 있음. 예비 조사 결과, 폐수 슬러지 톤 당 200 Euro 정도의 비용으로 이러한 활성 탄소를 생산할 수 있는 것으로 밝혀짐.주요 장점:활성 탄소는 독성 혼합물을 흡수하여 생물학적 과정을 안정시키는 유용한 물질로 잘 알려져 있음. 사실, 활성 탄소는 독성 물질의 억제 효과를 줄이는 동시에 활성 탄소 주변에 존재하는 미생물의 활동을 촉진시켜 주므로 미생물이 서식하기에 보다 나은 장소를 제공함. 하지만 활성 탄소는 가격이 높아서 폐수 처리 공장(WWTP)에서 사용하는 데에 문제가 있으므로 재생된 활성 탄소를 사용하면 전반적인 효과가 훨씬 커질 것임. 예를 들어, 100.000 AE p.e. WWTP의 경우 활성탄소 요구량은 연간 130톤임. 시장에서 구입할 수 있는 활성탄소 가격과 재생된 활성탄소 가격이 각각 톤 당 2000 Euro와 700 Euro인 점을 감안하면 톤 당 약 1300 Euro를 절감할 수 있음. 따라서 톤 당 절감액 1300 Euro에 연간 사용량 130톤을 곱하면 연간 169,000 Euro가 절감됨.