알칼리-전해 이중충진탑을 이용한 하수슬러지 건조기 배출가스 중의 악취 및 VOCs 제어특성

Abstract

하수처리장에서 발생되는 악취 및 VOCs는 그 종류와 발생과정이 다양하고 복잡하다. 일반적인 악취제거방법으로는 현재 활성탄 흡착법을 많이 사용하고 있으나, 활성탄은 hydrogen sulfide와 같은 분자의 물리적 흡착이 어려워 처리효율이 낮고, 흡착ㆍ탈착 속도가 늦으며, 재생이 어렵고 압력손실 또한 크기 때문에, 처리운영비의 상승을 초래한다는 문제점이 있다. 토양탈취법, 미생물을 이용한 탈취법도 환경기초시설 및 산업현장에 도입되어 사용되어지고 있으나 처리효율이 낮아 악취를 근본적으로 제거하기에 어려움이 있다. 그 밖에 기존의 탈취시설 역시 탈취효과가 매우 낮은 것으로 보고되고 있다. 이러한 방법의 대안으로 습식 세정법을 사용할 경우 처리하고자 하는 물질의 물성에 따른 용매의 선택에 의해서 효과적인 제거가 가능하다. 또한 반응이 신속히 진행되므로 처리사간을 단축할 수 있고, 물리ㆍ화학적 반응에 의해서 제거가 일어나므로 효율이 안정적인 장점이 있다. 충진 흡수탑의 경우 충진물을 사용하여 액체와 기체의 접촉면적을 증대시켜 보다 처리효율을 보다 높일 수 있다. 기존 연구들은 대부분 황화수소와 같은 개별적인 물질의 제거에 관해서만 이루어졌고, 복합악취에 관한 연구는 이루어지지 않았다 실제 현장에서 발생하는 악취 및 VOCs는 다양한 종류가 발생하므로, 이를 처리하기 위해서는 복합악취를 대상으로 한 연구가 필요하다. 또한 기존 연구에서는 단순히 고농도의 NaOH용액과 차아염소산용액을 이용하였는데, 이 경우 약품비가 과다하게 지출되는 문제와 세정액의 배출시 환경에 무해하도록 안정화하는 공정이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 위와 같은 기존 악취 및 VOCs 제어 기술의 단점들을 극복할 수 있을 것으로 기대되는 알칼리-전해 이중 충진탑을 H하수처리장 하수슬러지 건조설비 후단에 Bench - scale(42 S㎥/hr)규모의 장치를 설치하여 하수슬러지 건조시 발생되는 배출가스의 악취 및 VOCs 제거특성을 연구하였다. 이를 위해 하수슬러지 건조기 재출가스 내의 악취물질 배출특성을 파악하였고, 알칼리-전해 이중 충진탑에 의한 복합악취의 제거 가능성을 평가하였다. 그리고 복합악취 제거를 위한 세정액의 NaOH 및 차아염소산 농도를 도출하고자 하였다.

Odor is one of the most unpleasant, frequently complaint-rousing factors of pollution around the world. It is now necessary to research and develop an alternative technology that could overcome the problems of the existing odor-control and VOC-eliminating techniques, such as the lack of efficiency, the difficulties of maintenance, and the rising costs. In order to help solve these problems, this study seeks to eliminate odors and VOCs using a dual alkaline-electrolytic packed tower. The device of concern is bench scale (42 S㎥/hr), which was installed in the back of a sewage sludge dryer which continuously generated odorous gases. The wash liquids used were NaOH solution for the alkali packed tower, and hypochlorous acid generated by electrolysis in the electrolytic packed tower. This study sought to identify the compounds at the root of odors, by both quantitatively and qualitatively analyzing the odors and VOCs generated by the sewage sludge dryer. The results of the analysis were then used to evaluate the likelihood of eliminating complex odors using the dual alkali-electrolytic packed tower, as well as to determine the densities of the NaOH and hypochlorous acid solutions required to eliminate such odors. The findings of this study can be summarized as follows. The analysis of the compounds involved in the odorous gases generated by the sewage sludge dryer at Sewage Treatment Facility H revealed that hydrogen sulfide and methyl mercaptane accounted for 51% and 32% of all odorous gases respectively, for the combined total of 83%. Other compounds, including aldehyde compounds such as isovaleraldehyde, made up the remaining 16%. The removal of these compounds is expected to eliminate most of the odors generated in the facility. Using separate alkali and electrolytic packed towers succeeded in eliminating over 90% of all of the odors and VOCs. The electrolytic tower, however, was not capable of eliminating trimethylamine. The dual alkali-electrolytic packed tower, under proper conditions of operation, succeeded in eliminating over 95% of all odors and VOCs. Using the dual packed tower therefore requires lower concentrations of wash liquids than the existing system.