• Environmental Engineering Research
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• 제24권4호
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• pp.591-599
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• 2019

To convert sewage sludge to energy, drying-gasification characteristics during microwave heating were studied. During the gasification of carbon dioxide, the main products were gas, followed by char, and tar in terms of the amount. The main components of the producer gas were carbon monoxide and hydrogen including a small amount of methane and light hydrocarbons. They showed a sufficient heating value as a fuel. The generated tar is gravimetric tar, which is total tar. As light tars, benzene (light aromatic tar) was a major light tar. Naphthalene, anthracene, and pyrene (light polycyclic aromatic hydrocarbon tars) were also generated, but in relatively small amounts. Ammonia and hydrogen cyanide (precursor for NO_x) were generated from thermal decomposition of tar containing protein and nitrogen in sewage sludge. In the case of sludge char, its average pore diameter was small, but specific area, pore volume, and adsorption amounts were relatively large, resulting in superior adsorption characteristics.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.81-91
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• 1999

Fuel characteristics of sewage sludge as required for the fluidized bed incinerators have been evaluated. Sewage sludge is basically a solid fuel with high percentage of moisture. Moisture content of the fuel directly affects the heating value of the fuel and the exhaust gas composition. When the sludge of transported into the incinerator, sludge cake is subject to the mixing, break-up and heat-up. Fluidization process would enhance these physical processes. The sludge fuel could then undergo the moisture evaporation and devolatilization process. Subsequent oxidation of volatiles as well as the remaining char would then follow. Sludge samples are characterized with high percentage of volatiles out of total combustibles. Quantitative understanding of above listed subprocesses would certainly help in the utilization of fluidized bed incinerators. A limited set of fuel characterization tests including calorimetric analysis, proximate analysis, elemental analysis and thermogravimetric analysis were conducted for the selected sludge samples. The measurement reasults of sludge samples were reported along with some published data. Limited experience in the actual incinerator plant is also presented.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.192-200
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• 2016

A characteristics of microwave drying-gasification was analyzed for converting a dewatered sewage sludge generated a wastewater treatment plant. Gas (60%) was the largest component of the product of microwave gasification, followed by sludge char (33%) and tar (2%). The main components of the producer gas were hydrogen (33%) and carbon monoxide (40%), and there was some methane and hydrocarbons ($C_2H_4$, $C_2H_6$, $C_3H_8$). Larger nitrogen and smaller oxygen amounts were generated. Gravimetric tar generated $414g/m^3$. This means a total tar which is a heavy hydrocarbons from the volatile organic substance in the sewage sludge. Selected light tars were benzene, anthracene, naphthalene, pyrene, showing lower concentrations as 2.62, 0.37, 0.49, $0.28g/m^3$, respectively. Sludge char has larger meso pores which is a mean pore size of $50.85{\AA}$ and has high adsorptivity. An amount of adsorption was $228.71cm^3/g$, showing higher quantity than acommercial adsorbers. This indicates that the gas obtained from the microwave gasification of wet sewage sludge can be used as fuel, but the heavy tar in the gas must be treated. Sludge char can be used as a tar reduction adsorbent in the process, and then burns as a solid fuel.

• 청정기술
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• 제15권1호
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• pp.31-37
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• 2009

본 연구는 하수슬러지 탄화물과 활성화제의 화학적 활성화반응을 이용한 활성탄 제조공정을 다루고 있다. 일반적으로 활성화제로는 알칼리 약품을 이용하는데 본 연구에서는 탄소와 활성화반응이 잘 이루어지는 KOH와 NaOH를 사용하였다. 실험결과, KOH로 제조된 활성탄이 NaOH로 제조된 활성탄보다 요오드 흡착력과 비표면적(BET) 등의 물성이 우수하였다. 하수슬러지 탄화물과 활성화제의 최적 침적비율은 KOH 75 wt%, NaOH 50 wt%임을 알 수 있었다. 5 M 염산용액으로 세척하여 중화시킨 후 증류수로 세정하는 활성탄 세정방법을 사용하였다. 본 연구의 최적 실험조건에서 하수슬러지 탄화물을 이용하여 제조된 활성탄의 경우 BET표면적 값이 약 $600m^2/g$에 이르렀다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.308-311
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• 2011

하수슬러지 촤에 MnOx를 담지한 촉매를 사용하여 $NH_3$를 환원제로 하는 선택적 촉매 환원반응의 반응 메커니즘 분석을 수행하였다. XRD 분석 결과 활성 Mn phase는 $Mn_3O_4$인 것으로 여겨졌다. 또한 $150^{\circ}C$ 이하에서는 흡착반응이 주요한 질소산화물 저감 메커니즘으로 작동하였으나, $100{\sim}150^{\circ}C$에서는 환원반응도 질소산화물 저감에 관여하는 것으로 보여졌다. 실험결과에 기초하여 활성 촤와 여기에 MnOx를 담지한 촤에서의 반응속도상수를 비교하였다. MnOx 담지촤는 높은 충돌계수와 낮은 활성화 에너지에 기인하여 높은 반응속도 상수와 높은 NOx 제거 효율을 나타내었다. 두 가지 촤 모두 본 실험 조건하에서 활성화 에너지는 상대적으로 낮았다(10~12 kJ/mol).

• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.34-39
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• 2017

현재까지 에너지의 지속적인 요구는 대부분 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스 발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체에너지 연구 개발에 대한 관심이 크다. 탈수 하수 슬러지를 연료 에너지로 전환하기 위해 슬러지 촤와 흑연의 두 가지 열수용체를 적용한 경우 마이크로웨이브 열분해 특성을 파악하였다. 두 수용체 모두 열분해 생성물 발생량은 가스, 슬러지 촤 그리고 타르 순으로 생성되었다. 열분해의 경우 생성가스의 주성분은 수소와 메탄이고 일부 경질 탄화수소 등이 포함되었다. 흑연 수용체의 경우 중질타르가 다량 발생되었고, 많은 양의 경질탄화수소가 발생되었다. 이 상의 실험결과로 볼 때 탈수 하수 슬러지의 마이크로웨이브 열분해에 의해 생성된 가스를 연료로 이용이 가능하지만, 가스 중에 함유된 응축성 PAH 타르를 처리해야 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.851-856
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• 2011

본 연구에서는 하수슬러지의 열분해로 촤를 제조하였고, 열분해 반응 조건이 슬러지 촤의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 열분해 온도가 $300^{\circ}C$에서 $800^{\circ}C$로 증가함에 따라 슬러지 char의 비표면적은 증가하였으나, $700^{\circ}C$에서는 일시적으로 감소하였다. 열분해 속도는 char의 비표면적과 기공부피에 미치는 영향이 크지 않은 것으로 나타났다. 반면, 열분해 반응시간이 증가함에 따라 비표면적과 기공부피는 증가하였으나, 평균 기공크기는 감소하는 결과를 나타내었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.29-32
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• 2014

The practical route for disposal of sewage sludge becomes energy recovery by combustion after its ocean dumping is banned in 2012 in Korea. Due to the high moisture content, however, sewage sludge is required to be dried before transport and combustion. In this study, pyrolysis and combustion characteristics of dried sewage sludge was investigated in a small-scale fixed bed reactor in order to provide fundamental data for energy recovery of the fuel. As the first step of combustion, the primary products of pyrolysis were analyzed in a fixed bed reactor for the condensable volatiles (tar), non-condensable gases, and char. For the combustion characteristics, another fixed bed reactor was constructed to monitor the weight and temperature of the fuel particles during ignition and combustion under different air flow rates. The test results were used to derive the ignition and burning rates.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.47-53
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• 2014

런던협약으로 인하여 하수 슬러지 및 유기성 폐기물의 해양투기가 전면 금지되어 이의 효과적인 처리 및 에너지 전환 기술에 대한 요구가 증대되고 있다. 하수 슬러지의 빠른 감량과 에너지화가 가능한 열적 에너지 전환 기술의 적용을 위해서는 하수 슬러지의 열분해 및 연소 특성에 대한 기본적인 kinetics 자료가 필수적이다. 본 연구에서는 열중량 분석기(thermogravimetric analyzer, thermobalance)를 이용하여 하수 슬러지의 열분해 및 연소 kinetics를 도출하였다. 열분해의 경우 총 세 단계의 반응이 일어나 각각에 대하여 subtraction method에 의하여 activation energy와 빈도 인자를 도출하였다. 촤 연소의 경우 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었고 shrinking core model이 연소 특성을 가장 잘 나타내어 이 모델을 기준으로 activation energy와 빈도 인자를 도출하고 산소농도 영향을 살펴보았다.

• 자원리싸이클링
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• 제24권6호
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• pp.3-8
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• 2015

일정 온도에서 중량 변화를 통하여 가스화 반응 특성을 살펴볼 수 있는 열중량 분석기(thermobalance)를 이용하여 하수슬러지의 수증기 가스화 특성 및 발생 가스의 농도 분석을 실시하였다. 반응 온도 및 수증기의 분압이 증가할수록 가스화 반응이 촉진되어 반응 속도가 증가하는 것으로 나타났다. 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었다. 이 중 하수슬러지 촤의 수증기 가스화는 modified volumetric reaction model이 반응 kinetics를 가장 잘 나타내었으며, 이 때 activation energy와 빈도 인자는 각각 155.5 kJ/mol, $14,087s^{-1}atm^{-1}$로 분석되었다. 또한, 수증기의 분압에 따른 반응 차수는 0.68이었다. 합성가스의 발생 특성을 살펴보고자 $900^{\circ}C$에서 생성 합성가스를 분석한 결과 수소의 농도가 가장 높았으며 수증기 분압이 증가할수록 생성기체의 농도 특히 수소 농도가 급격히 증가하였다. 가스화와 동시에 수성가스화 변환반응이 진행되어 생성기체의 수소 생성 농도가 일산화탄소에 비하여 2-4배 높은 값을 나타내었다.