열탈착

Thermal desorption
이 기사는 교정 기법에 관한 것이다. 해석 기법은 해석 열탈착을 참조하십시오.

열탈착은 열을 활용해 고체 매트릭스(일반적으로 흙, 슬러지, 필터 케이크)에서 제거(분리)할 수 있는 오염물질의 변동성을 높이는 환경 교정 기술이다. 휘발성 오염물질은 수집되거나 열적으로 파괴된다. 따라서 열탈착 시스템은 탈착기 자체와 오프가스 처리 시스템의 두 가지 주요 구성요소를 가진다. 열탈착은 소각이 아니다.

역사

열탈착은 1985년 메인주 로열리버 유역 내 맥킨컴퍼니 슈퍼펀드 부지에 대한 결정기록에 명시되면서 환경치료기술로 처음 등장했다.[1]

고온 소각과 구별하기 위해 흔히 "저온" 열탈착이라고 한다. 초기 직접 연소식 열탈착 사업은 1990년 마리안나 플로리다의 S&S 플라잉 서비스 부지에서 오염된 모래 토양 8000톤을 처리한 것으로 이후 1999년 케이프 피어 석탄 타르 부지에서 17만톤을 초과하는 프로젝트가 있었다. 미국 환경보호국의 현황 보고서는 FY2000을 통해 69개 슈퍼펀드 현장에서 열탈착이 사용되었음을 보여준다. 또한, 비 슈퍼펀드 현장에서 열탈착을 이용한 수백 건의 교정 프로젝트가 완료되었다.

현장 처리 옵션의 경우 보다 많은 슈퍼펀드 현장에서는 소각과 안정화만 활용됐다. 소각은 대중의 낮은 수용으로 고통을 받는다. 오염물질이 아직 현장에 있기 때문에 안정화는 영구적인 치료법을 제공하지 않는다. 열탈착은 경제적으로 경쟁적인 비용으로 영구적인 솔루션을 제공하는 널리 받아들여지는 기술이다.

세계 최초로 폐기물을 함유한 수은 처리를 위한 대규모 열탈착이 웡사우에 세워졌는데, 화학공장 마크트레트위츠(1788년 설립)의 교정조치는 독일에서 가장 오래된 것으로 여겨졌다. 첫 번째 최적화 단계를 포함하여 1993년 10월에 운영을 시작했다. 1993년 8월부터 1996년 6월까지 5만 톤의 수은 오염 고형폐기물이 성공적으로 처리되었고 25 미터톤의 수은이 흙과 잔해에서 회수되었다. 불행하게도 마크트레트위츠 공장은 문헌상으로는 시범 규모 공장으로만 오해받는 경우가 많다.

탈착기

오늘날에는 수많은 탈착기 타입을 이용할 수 많은 탈착기 타입이 있다. 보다 일반적인 유형 중 일부는 아래에 열거되어 있다.

  • 간접 연소식 로터리
  • 직접 연소식 로터리
  • 가열식 나사(온수 오일, 용해된 소금, 전기)
  • 적외선
  • 전자레인지

대부분의 간접 연소식 회전식 시스템은 경사 회전 금속 실린더를 사용하여 공급 물질을 가열한다. 열전달 메커니즘은 보통 실린더 벽을 통해 전도된다. 이러한 유형의 시스템에서는 불꽃이나 연소 산출물이 공급 고형물이나 오프가스와 접촉할 수 없다. 용광로 안에서 양끝이 용광로 밖에 붙어 있는 회전 파이프라고 생각해 보라. 본격적인 운반이 가능한 시스템을 위한 실린더는 일반적으로 직경이 5~8피트이고, 20~50피트에 이르는 가열된 길이가 있다. 탄소강 쉘의 경우 최대 고형물 온도는 약 1,000 °F이며, 특수 합금 실린더를 포함한 1,800 °F의 온도는 달성할 수 있다. 이러한 유형의 탈착기에서 총 거주 시간은 보통 30분에서 120분이다. 처리 용량은 운반 가능한 장치의 경우 시간당 2-30톤이 될 수 있다.

직화식 회전식 탈착기는 수년 동안 미국 환경보호국이 정의한 자원 보존 및 복구법 유해 폐기물로 오염된 석유 오염 토양 및 토양에 광범위하게 사용되어 왔다. 석유 오염 토양 처리에 관한 1992년 논문에서는 20-30개 계약업체가 40-60개의 회전식 건조기를 사용할 수 있다고 추정했다. 오늘날, 그것은 아마도 15개에서 20개의 휴대용 시스템을 상업적으로 이용할 수 있는 6개에서 10개의 계약자에 가까울 것이다. 이들 시스템의 대다수는 2차 연소실(애프터버너) 또는 촉매 산화제를 사용하여 휘발성 유기체를 열적으로 파괴한다. 이 시스템들 중 몇몇은 산화제 뒤에 응고기와 스크러버를 가지고 있어 용매나 살충제와 같은 염소 처리된 유기물이 함유된 토양을 치료할 수 있다. 본격적인 운반이 가능한 시스템을 위한 탈착 실린더는 일반적으로 직경이 4~10피트이고, 가열된 길이는 20~50피트에 이른다. 이들 시스템의 최대 실제 고형물 온도는 실린더의 시공 재료에 따라 약 750~900°F이다. 이러한 유형의 탈착기에서 총 거주 시간은 일반적으로 3분에서 15분 사이입니다. 처리 용량은 운송 가능 장치의 경우 시간당 6톤에서 100톤 이상까지 다양할 수 있다.

가열식 나사 시스템도 간접 가열식 시스템이다. 전형적으로 그들은 서로 맞물리는 이중 오거와 함께 자켓이 달린 수조를 사용한다. 그 자체는 열전달 표면적을 증가시키기 위해 가열 매체에 대한 통로를 자주 포함하고 있다. 일부 시스템은 열 전달 매체 대신 전기 저항 히터를 사용하며 각 하우징에 단일 오거를 사용할 수 있다. 8각의 지름은 12인치에서 36인치까지이며 최대 길이는 20피트까지이다. 오거/트루 어셈블리는 병렬 및/또는 직렬로 연결하여 처리량을 증가시킬 수 있다. 시간당 최대 4톤까지 풀스케일 능력이 입증됐다. 이러한 유형의 시스템은 정유소 폐기물을 처리하는 데 가장 성공적이었다.

초기에는 더 이상 보편적으로 사용되지 않는 적외선 시스템이 연속적으로 존재했다. 이론적으로 마이크로파는 열전달 표면의 오염 문제가 없이 균일하고 정확하게 제어되는 난방을 달성할 수 있기 때문에 훌륭한 기술적 선택이 될 것이다. 자본 및/또는 에너지 비용이 상업적 규모의 마이크로파 열 탈착기 개발을 방해했다는 것을 짐작할 뿐이다.

오프가스 처리

오프가스 치료를 위한 기본 옵션은 세 가지뿐입니다. 오프가스의 휘발성 오염물질은 대기 중으로 배출되거나 수집되거나 파괴될 수 있다. 수집·파괴 시스템이 모두 채용되는 경우도 있다. 탈착된 구성품 관리 외에도 탈착기에서 나오는 미립자 고형분(먼지)도 배출가스로부터 제거해야 한다.

수집 시스템을 사용할 때 오프가스는 휘발성 물질의 대부분을 액체로 응축하기 위해 냉각되어야 한다. 오프 가스는 350~900°F 범위에서 대부분의 탈착기를 배출한다. 그런 다음 오프가스는 일반적으로 120~40°F의 온도에서 용적된 물과 유기 오염물질의 대부분을 응축하기 위해 냉각된다. 40°F에서도 측정 가능한 양의 비응축 유기물이 있을 수 있다. 이러한 이유로 응축 단계 후에는 대개 오프가스에 대한 추가 치료가 필요하다. 냉각된 오프 가스는 탄소 흡착 또는 열 산화에 의해 처리될 수 있다. 열 산화는 촉매 산화제, 애프터버너를 사용하거나 탈착기의 연소 열원으로 오프가스를 라우팅하여 수행할 수 있다. 간접 연소식 탈착기에 대한 처리가 필요한 가스의 양은 직접 연소식 탈착기에 필요한 가스의 일부분이다. 이를 위해서는 가스 프로세스 환기구 배출을 위한 소규모 대기오염 제어 열차가 필요하다. 일부 열탈착 시스템은 운반 가스를 재활용하여 가스 방출량을 더욱 감소시킨다.

오프가스를 냉각하여 응축된 액체는 유기 분수와 수용 분수로 분리된다. 이 물은 처리된 고형물을 처리하거나 처리된 고형물을 식히고 분진을 방지하기 위해 사용된다. 응축된 액체 유기체는 현장에서 제거된다. 그 성분에 따라 액체는 보충 연료로 재활용되거나 고정된 기지 소각장에서 파괴된다. 토양 2만t에서 500mg/kg의 유기 오염물질을 제거하는 열탈착기는 3000갤런(1만1000L) 이하의 액체 유기물을 생산하게 된다. 본질적으로 오염된 토양 2만톤은 외부 처리를 위해 추출된 액체 잔류물을 탱크트럭 1대 이하로 줄일 수 있다.

오프가스 파괴 시스템을 사용하는 탈착기는 연소를 사용하여 CO, CO2, NOx, SOx 및 HCl을 형성하는 휘발성 유기물 구성 요소를 열적으로 파괴한다. 파괴 장치는 애프터버너, 2차 연소실 또는 열 산화제라고 할 수 있다. 오염된 매체의 유기 할로겐화 함량이 충분히 낮은 경우에도 촉매 산화제를 사용할 수 있다. 파괴 단위는 명칭에 관계없이 토양이나 폐기물에서 제거(볼라틸화)된 유해 유기성분을 열적으로 파괴하는 데 사용된다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Site Information McKin Company Superfund Site Gray Maine". United States Environmental Protection Agency. 1985-07-22. Retrieved 2009-07-21.

T. McGowan, T., R. Carnes, P. 훌론. 슈퍼펀드 사이트에서의 농약 오염 토양 소각, S&S 플라잉 서비스 슈퍼펀드 사이트 교정 프로젝트에 관한 논문, 1991년 10월 애틀랜타, GA, 아틀란타, 아틀란타, 아틀란타, 91 컨퍼런스에서 발표한 마리안나, FL.