MSWI 소각재 용융슬래그를 이용한 수처리 여재의 적용성 평가 :Evaluation of Filter Media for Water Treatment Use on Slag by Melting MSWI Ash

박상구

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박상구 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 김건흥

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

MSWI 소각재 용융슬래그를 이용한 수처리 여재의 적용성 평가

박상구 토목공학과 2013.01 학위논문

2012

Microtox 생물검정을 이용한 소각재 용융슬래그의 독성평가

박상구 , 김건흥 , 한양수 외 1명 한국수자원학회 학술발표회 2012.01 학술대회자료

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최근 물부족에 따른 중수도의 필요성이 증대되고, 비점오염원관리 등 중수처리공법이 개발되면서 가장 보편적으로 사용되는 방법이 여과공정이다. 수처리의 여과벙법은 상수처리뿐만 아니라 하수처리를 포함한 중수처리까지 폭넓게 이용되는 방법으로 여과재료의 종류와 형태, 처리 공정 등 다양한 방법이 소개 되고 있다. 본 연구에서는 도시폐기물 소각재의 용융슬래그를 이용하여 수처리 여과공정에 대한여과재를 개발하고 그 활용 가능성을 평가함으로써 자원재활용과 여과공정의 효율성을 재고하는데 있다.
이를 위하여 소각재 용융슬래그의 여과재에 대한 안전성을 생물 독성평가하고 일반적인 표준여과사를 대조군으로 하여 여과실험을 수행함으로써 입도 및 형태 등 조건별 여과능을 분석하여 여과재 적용에 대한 평가를 하였다. 연구결과, 용융슬래그 여과재의 중금속 용출실험 결과는 지정폐기물 허용기준 내로 나타났으며, 형광성 박테리아를 이용한 독성평가에서도 여과재로 적합한 특성을 나타냈다. 용융슬래그 여과재의 회분식 여과 실험 결과 SS와 COD의 경우 표준여과사와 유사한 수준의 여과능을 나타내었으며, T-N, T-P의 경우 소각재 용융슬래그가 T-N은 26.96%, T-P는 6.55% 더 높은 처리율을 보였다. 또한, 소각용융슬래그의 입경에 따른 제거율 비교실험 결과 소입경(No.40#, 0.43mm)과 혼입경의 경우 표준여과사와 동등하거나, 그 이상의 여과능을 보였다. 시간변화에 따른 연속식 여과실험을 수행한 결과 소각용융슬래그 소입경의 경우 여과능이 표준여과사와 동등한 여과능을 보이는 것으로 나타났다. 소입경 여과실험에서는 소각용융슬래그 여과재가 더 빠른 여과속도를 나타냄에 따라서, 표준여과사에 비해 시간당 통과 유량이 더 높게 나타나 면적당 처리 유량 증대에 효과가 있는 것으로 판단된다. 또한, 벤토나이트를 바인더로 하여 제작한 입상 여과재 실험결과, 최고의 여과능을 나타낸 소입경 소각용융슬래그 보다 SS 0.78%, COD 6.2%, T-N 17.9%, T-P 7.98%로 향상된 제거율을 나타 내어 여과능 개선 및 자원재활용에 기여할 것으로 판단된다.

As the need for graywater has increased recently due to the lack of water, and recycling water treatment method such as nonpoint source pollution management has developed, the most commonly used method is the filtration process. The filtration method is widely used in water treatment, recycling water treatment, and sewage treatment; and a variety of ways are introduced including the types and forms of filtration materials, and processing methods.
The purpose of the present study is to improve the resource recycling and the efficiency of the filtration process by developing filter media for water treatment filtration process using Municipal Solid Waste Incinerator Ash (MSWI Ash), and by evaluating the possibility of utilization of the developed material.
To this end, the incineration ash melting slag was evaluated for the usability as the filter media including the safety test by biological toxicity assessment, and filtration performance test by conditions such as particle size and shape using standard filter sand as a control.
The heavy metals leaching experiment of the MSWI Ash filter media showed the acceptable result within the allowable limit for specified wastes; the toxicity assessment using fluorescent bacteria also revealed the appropriate characteristics as the filter medium. Batch filtration test of MSWI Ash filter media showed a similar level of filtration performance to standard filtration sand for SS and COD; and MSWI Ash demonstrated higher treatment rate by 26.96% for T-N and 6.55% for T-P. In addition, according to the comparison test for the removal efficiency between the MSWI Ash and standard filtration sand by the particle size, the former showed equivalent to or better than the latter for small particle size (No.40 #, 0.43mm), and the mixed particle size. According to the results of the continuous time-varying filtration experiments, small particle size of the MSWI Ash showed equal filtration performance to standard sand filters. Since the MSWI Ash filter media demonstrated faster filtration rate, thus higher flow rate per hour than standard sand filter, in the small particle size filtration experiments, it is considered that the MSWI Ash filter media is effective in improving the flow rate per area. In addition, according to the test of the bentonite binder granular filter material, it showed improved removal rate than the small particle size of MSWI Ash, which had showed the best filtration performance, by 0.78% of SS, 6.2% of COD , 17.9% of TN, and 7.98% of TP, which is expected to contribute to the filtration performance improvement and the recycling of materials.

#소각재 용융슬래그 #표준여과사 #여과 #생물 독성평가 #자원재활용

제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구동향 4
1.2.1 용융슬래그의 재이용과 정책 5
1.2.2 용융슬래그의 연구동향 7
1.3 연구내용 및 범위 8
제 2 장 용융슬래그의 성질 및 독성평가 11
2.1 용융슬래그의 성질 11
2.1.1 용융 원리 11
2.1.2 소각재 용융기술 22
2.1.3 용융슬래그의 종류 및 성질 24
2.2 독성평가 27
2.2.1 독성평가의 개념 27
2.2.2 독성평가의 방법 및 종류 28
2.2.3 생물검정의 방법 30
2.2.4 형광성 박테리아 33
제 3 장 여과기법과 여재의 종류 및 특성 42
3.1 여과의 원리 42
3.2 여과의 영향인자 48
3.3 여과의 종류 및 특성 52
3.3.1 여재의 선정 및 설계인자 52
3.3.2 여재의 종류 58
3.4 펠렛형 여과 65
제 4 장 실험재료 및 방법 69
4.1 여과실험재 69
4.1.1 소각재 용융슬래그 69
4.1.2 표준여과사 77
4.1.3 펠렛형 여재 제작 79
4.1.4 실험용 용수 80
4.2 독성실험 장치 및 실험 방법 81
4.2.1 독성평가장치 81
4.2.2 독성평가 방법 85
4.3 여과실험 장치 및 실험 방법 88
4.3.1 여과실험 장치 88
4.3.2 여과실험 방법 93
제 5 장 평가 및 고찰 99
5.1 독성평가 99
5.1.1 표준여과사 100
5.1.2 용융슬래그 100
5.2 여과실험에 의한 수질분석 102
5.2.1 회분식 102
5.2.2 연속식 112
5.2.3 펠렛형 119
제 6 장 결론 123
참고문헌 125

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