년도

2011

분야

조사연구

연구과제명

대전시 하수슬러지 기반 고형연료(SDF)화 기초 연구

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책임자/기관

김철규 교수/한밭대학교 산학협력단

연구기간

2011. 3 ~ 2011. 12(10개월)

참여 연구원수

연구사업비

34,000만원

연구목적

대전광역시 금고동 매립장 부지에 건설될 재활용산업단지 건설을 앞두고 대전 하수처리장에서 발생되고 있는 지역특유의 잉여 및 소화 슬러지의 발생 현황을 파악하고 이들의 RDF화 타당성을 조사하여, 이들을 새로운 신재생에너지로 재활용하기 위한 환경정책 수립 및 시행에 필요한 기초자료들을 제공함으로서 지역 환경문제 해결 및 대체에너지 등으로서의 활용방안 모색에 기여하고자 함.

주요내용

1. 대전시 하수처리장 연계 배출 잉여 및 소화슬러지의 물리화학적 특성분석 및 연료 가능성 평가
1) 슬러지 발생 관련 대전시 하수처리공정, 계절별 슬러지 발생량 및 기타 조사
2) 발생 슬러지의 화학적 조성분석 (Chemical composition analysis)
3) 슬러지 함유 중금속 분석(Metal analysis)
4) 삼성분 분석(Proximate analysis) : 수분, 가연분, 회분
5) 고정탄소 분석 (Fixed carbon analysis)
6) 원소분석 (Elemental analysis) : C, H, N, O, S, Cl 및 발열량 산정
7) 단열 봄베 열량계(Bombe Calorimeter)에 의한 발열량 측정
8) TOC에 의한 총유기탄소 함량 및 원소분석치(C)와의 비교 검토
9) 연료로서의 가치평가

2. TGA에 의한 하수슬러지의 공업분석(Proximate Analysis)법 개발
1) 폐기물공정시험법에 의한 삼성분 분석
2) ASTM에 규정된 석탄분석법에 따른 하수슬러지 분석
3) ASTM에 규정된 TGA에 의한 석탄분석법에 따른 하수슬러지 분석
4) 기타 관련 상업용 분석기기 방법에 의한 하수슬러지 분석법 검토

3. 대전시 하수슬러지의 건조효율 개선을 위한 전처리 및 건조개선제 기초연구
1) 대전시 하수슬러지의 표준 건조곡선 검토
2) 오존/염기 전처리 조건에 따른 하수슬러지의 건조곡선 변화 도출
3) 기타 건조개선제 투여에 따른 하수슬러지의 건조곡선 변화 도출

4. 대전시 하수슬러지의 연료 또는 흡착이용에 따른 최적 탄화조건 도출
1) 기존 활성탄 제조 원료와 건조 하수슬러지의 조성 비교
2) 질소가스 유입량 변화에 따른 하수슬러지 탄화물의 발열량 및 비표면적
특성 변화 조사
- 탄화 온도 및 시간 고정
3) 탄화온도 변화에 따른 하수슬러지 탄화물의 발열량 및 비표면적
특성 변화 조사
- 탄화 시간 및 질소가스 유입량 고정
4) 탄화시간 변화에 따른 하수슬러지 탄화물의 발열량 및 비표면적
특성 변화 조사
- 탄화 온도 및 질소가스 유입량 고정

5. TGA/DTA에 의한 대전시 건조 하수슬러지 및 용도별 탄화물의 연소특성 변화 검토
하수슬러지를 건조 후 연료로 사용하거나 탄화시킨 후 연료로 사용할 경우, 그들이 갖는 연소특성을 검토하는 것은 매우 중요한 과정중의 하나이므로, 얻어진 건조 하수슬러지 및 탄화물의 연소특성을 TGA/DTA를 이용하여 검토하고자 한다.

6. 열량보완재로서 폐목재 등 가연성 폐자원 및 폐기물의 첨가에 따른 건조하수슬러지 및 개질 탄화물의 연소특성 변화 검토
건조 하수 슬러지 및 이를 탄화하여 얻은 탄화물의 경우, 석탄 등에 비교하여 열량이 부족하기 때문에 이를 보완하여 한다. 따라서 본 연구에서는 이를 석탄 또는 목재 대체 연료로 사용하기 위해 열량보완재로서 폐목재 등 가연성 폐자원을 첨가여 열량을 보완하고, 이들의 연소특성이 목적하는 연료 특성에 맞도록 검토하고자 한다.

연구결과 활용

○ TGA에 의한 하수슬러지의 고정탄소분석법 개발에 따라 정밀하고 편리한 방법으로 하수슬러지 분석
○ 건조 하수슬러지를 연료로 활용하기 위한 최적 전처리 및 건조방법에 대한 기술 자료로 활용
○ 하수슬러지를 폐기물고형연료(RDF)로 활용하기 위한 하수슬러지의 적정한 기술자료로 활용
○ 대전 하수처리장의 건조 하수슬러지 및 탄화물의 연소특성 변화의 조사로부터 새로운 연료 개발을 위한 기술 자료로 활용
○ 관내 대전 하수처리장에서 발생되고 있는 잉여 및 소화 슬러지의 현황 및 대체에너지 원료로서의 활용 가능성 자료 획득
○ TGA에 의한 하수슬러지의 공업분석(Proximate analysis)법 개발
○ 하수슬러지의 적정 전처리 및 건조 조건 도출
○ 하수슬러지의 적정한 탄화조건의 도출을 통하여 RDF로 활용하기 위한 기술 자료 획득
○ 건조 하수슬러지 및 탄화물의 불연속 연소특성 변화기술 자료 획득