[폐기물] 유해 폐기물관리(고형화)

Q. 다음은 폐기물의 고화처리에 대한 설명이다. 가장 거리가 먼 것은?

① 시멘트고화의 비용은 다른 처리에 비하여 일반적으로 저렴하다.

② 처리공정은 다른 처리공정에 비하여 비교적 간단하다.

∨③ 고화처리 후 폐기물의 독성은 증가한다.

④ 고화처리 후 폐기물의 용해도는 감소한다.

 

Q. 유해폐기물 고화처리에 대하여 옳지 않게 설명된 것은?

① 고화 처리의 목적중 하나는 다루기 용이하게 함이다.

② 폐기물 표면적이 고화처리 후 현저하게 감소하므로 용출율이 그만큼 줄어든다.

∨③ 고화 처리의 목적 중 하나는 폐기물 성분의 분해촉진이다.

④ 고화처리된 폐기물은 도시폐기물과 별도로 매립 처분함이 바람직하다.

 

Q. 고형화 처리된 폐기물 검사항목과 가장 거리가 먼 것은?

① 투수율

∨② 함수율

③ 압축강도

④ 용출시험

 

Q. 폐기물 고형화에 대한 설명으로 바르지 못한 것은?

① 폐기성분의 자연계 유출을 지연시키기 위한 방법이다.

② 유리화방법은 핵폐기물 같은 유독성 물질에 주로 사용된다.

∨③ 시멘트기초법은 연소가스 탈황시 발생하는 슬러지에서 CaSO3성분이 많다는 특성을 이용해 시멘트화하는 방법이다.

④ Pozzolan 물질과 석회를 혼합하여 고형화하는 방법은 석회기초법이다.

 

Q. 부피가 8ℓ인 폐기물 10kg에 고형화 재료를 5kg 첨가해서 밀도가 2.5 g/㎤ 로 변했다. 이에 대한 설명으로 바르지 못한 것은?

① 폐기물의 밀도는 1.25 g/㎤ 에서 2.5 g/㎤ 로 2배로 증가했다.

② 고형화로 인해 부피는 2ℓ 변했다.

③ 고형화로 인한 부피감소율은 25%이다.

∨④ 밀도가 증가한 이유는 첨가한 무게에 비해 부피증가율이 작기 때문이다.

 

Q. 다음 중 폐기물 고형화에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 유리화는 방사성 물질과 같은 유독성 물질에 사용한다.

∨ ② 시멘트는 여러 가지 용도로 사용되며 고형화시 부피가 감소한다.

③ 폐기성분의 자연계 유출을 지연시킨다.

④ 폐기물을 물리적으로 고립시킬 수 있다.

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1. 고형화(고화)

1) 목적

• 폐기물을 다루기 용이하다
• 폐기물 표면적 감소에 따른 폐기물 성분의 유출을 줄인다
• 폐기물 내의 오염물질 이동성을 감소한다
• 폐기물 독성을 감소한다
• 고형화재는 경화제로부터 유해물질이 용출되지 않아야 한다 

2) 고화기술 특성 비교 

(1) 무기성 고화

• 비용 저렴
• 물리화학적으로 장기적인 안정성 양호
• 다양한 폐기물에 적용가능
• 고화재료의 구입 용이
• 상온 및 상압 하에서 처리가 용이
• 고화재료에 따라 고화체의 체적 증가 다양
• 수용성이 작고 수밀성이 양호
• 양호한 기계적 구조적 특성

 

(2) 유기성 고화

• 처리비용이 고가
• 수밀성이 매우 크며 다양한 폐기물에 적용가능
• 최종 고화체의 체적 증가가 다양
• 미생물 자외선에 안정성이 약함
• 폐기물의 특정성분에 의한 중합체 구조의 장기적인 약화 가능
• 방사성폐기물을 제외한 기타 폐기물에 대한 적용사례가 제한됨
• 사업화된 처리법의 자료 빈약
• 고도의 기술이 필요하며 촉매 촉진제 등에 유해물질이 사용됨

 

3) 종류

(1) 시멘트기초법(석회기초법)

- 고화된 시료 의 표면적 부피비를 감소시키거나 투수성을 감소시키는 것이 중요하다. 보통 포틀랜드 시멘트와 석회 점토 그리고 실리카 혼합물을 함께 혼합하여 하나의 단일체와 같은 최종 물질을 만드는 공정이다

- 이 방법은 슬러지의 중금속을 침전에 의해 안정화시키는 것이 성공적임을 증명하였다. 시멘트의 높은 불용성 수화물을 형성하게 한다

 

① 장점

- 원료가 풍부하고 값이 싸다

- 시멘트 혼합과 처리 기술이 잘 발달되어 있고 특별한 기술이 필요치 않으며 장치 이용이 손쉽다

- 폐기물의 건조나 탈수가 필요하지 않다.

- 이 기술은 화학적인 변화에 매우 잘 견딘다.

- 용출 특성을 밀폐제로 코팅함으로써 향상시킬 수 있다.

- 사용되는 시멘트의 양을 조절함으로서 폐기물 콘크리트의 높은 견딤 능력을 가질 수 있다.

 

② 단점

- 시멘트와 그 밖의 첨가제는 폐기물의 무게와 부피를 상당히 증가시킨다.

- 코팅되지 않은 시멘트 기초제품은 매립을 위해 잘 설계된 매립장이 요구된다.

- 폭넓은 전처리 또는 더욱 값비싼 시멘트나 첨가제가 폐기물 콘크리트로 고정하고 양생하는데 영향을 줄 수 있는 많은 불순물 을 함유하는 폐기물에서 필요할 수 있다.

- 시멘트의 알칼리가 암모니아 가스와 같이 암모늄 이온으로 빠져 나온다.

- 시멘트는 에너지 집약적인 물질이다

 

(2) 석회기초법

- Lime는 Fly ash에 첨가제로 Cement-Kiln Dust 그리고 Ground Blast-furnace Slag  등을 첨가하여 포졸란 반응을 이용해서 안정화시키는 방법

 

① 장점

- 이 물질은 가격이 매우 싸고 널리 이용 가능하다.

- 공정에 요구되는 운전이 간단하고 널리 이용된다.

- 석회 포졸란 반응의 화학성은 간단하고 잘 알려져 있다.

- 광범위한 탈수는 물이 고정 반응에 요구되기 때문에 필 (setting) 요하지 않다.

 

② 단점

- 석회와 그 밖의 첨가제는 운반되거나 매립되어질 무게와 부피를 증가시킨다.

- 코팅되지 않은 석회고정 물질은 침출에 의한 잠 재적인 오염을 막기 위해 특별하게 설계된 매립지가 요구된다

 

(3) 자가시멘트화법

① 장점

- 혼합율이 낮다

- 중금속의 저지에 효과적이다

- 탈수 등 전처리가 필요없다

 

② 단점

- 장치비가 크고 숙련된 기술을 요한다

- 보조에너지가 필요하다

- 많은 황화합물을 가지는 폐기물에만 적합하다 

 

(4) 유리화법

- 폐기물을 유리물질 안에 고정화시키는 방법

- SiO2, Na2CO3, CaO 등의 유리물질을 1600도씨 이상으로 가열하여 액화한 뒤 폐기물과 혼합하여 냉각시켜 고형화한다 

- 비교적 복잡하고 에너지 비용이 높은 방법

 

(5) 열가소성 플라스틱법

- 이 방법은 고온(130~230 ℃ )에서 bitumen, paraffin, polyethylene을 건조된 폐기물과 혼합하는 것

- 이 혼합물이 냉각되면서 고화되어지는 공정이다.

① 장점

- 용출 손실률은 시멘트 기초법에 비해 상당히 낮다.

- 건조상태에서 폐기물을 처분함으로써 폐기물의 전체 부피가 감소된다.

- Matrix 대부분의 물질은 수용액의 침투에 매우 저항성이 있다.

- 대부분의 열중합 플라스틱 물질은 통합시키는 물질에 잘 고착 된다.

- 열중합 플라스틱 매트릭스에 첨가되는 물질은 필요시 제거시킬 수 있다.

 

② 단 점

- 광범위하고 복잡한 장치 고도로 숙련된 기술이 필요하다

- 이 방법은 높은 온도에서 분해되는 물질은 사용 할 수 없다.

- 상승되는 온도에서 bitumen 과 같은 유기물질을 작업할 때 화재 위험이 있다.

- 가열하는 동안에 어떤 혼합물들은 2차 대기오염 물질을 유발시키는 악취와 불쾌한 기름에 노출될 수 있다.

- 합쳐지는 폐기물은 많은 에너지가 요구되는 건조를 해야 한다.

 

(6) 유기중합체법

- 폐기물의 고형성분을 유기중합체에 물리적으로 고립시키는 방법

- 핵폐기물 처리에 많이 사용됨 

 

① 장점

- 같은 양의 폐기물을 고화시키는데 적은 양의 첨가제가 필요하다.

- 처리된 폐기물은 탈수는 되지만 반드시 건조되지는 않기 때문에 최종처분 전에는 건조시켜야만 한다.

- 고화된 수지는 발화되지 않으며 높은 온도에서 수지형성이 필요하지 않다.

 

② 단점

- 어떠한 화학반응도 일어나지 않으며 유기수지에 폐기물의 입자가 잡힌다

- UF system에 사용되는 촉매는 상당히 강한 산성이며 대부분의 물질이 낮은 에서 용존 가능하고 중화과정 동안에 물질 pH (mass)에 잡히지 않고 물에 빠져 나올 수 있다.

- 어떤 유기 중합체는 생분해 가능하다.

- 수지가 생성되는 반응은 저농도에서도 해를 끼치는 fume에 노출 될 수 있다.

- 중합에 사용되는 어떤 촉매는 상당한 부식성이 있으며 특별한 혼합장치와 용기라이너가 필요하다.

- 최종 제품은 일반적으로 처분 전에 용기에 보관한다.

 

(7) 피막형성법

- 폐기물입자가 binder와 함께 피복되는 공정이다

① 장 점

- 폐기물이 염화나트륨 과 같은 용존물이나 물과 접촉하지 않고 성공적으로 피복될 수 있다.

 

② 단 점

- 피막을 보호하기 위한 수지는 값이 비싸다.

- ,이 방법은 건조 binder의 융합(fusing)을 형성하는데 있어서 많은 에너지가 요구된다.

- polyethylene 250도씨에서 연소 가능하며 따라서 화재의 위험이 있다.

- 값비싼 시설이 필요하다.

- 장치를 모델링하고 융합 하는데 숙련된 기술이 필요하다