Mercury Releases from Oil Refinery Facilities

AHM Mojammal,Seung-Ki Back,Jeong-Hun Kim,Joo-Chan Lee,Yong-Chil Seo,Jeong-Hun Kim 한국대기환경학회 2018 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.10

The Development of Hg Removal Technologies for Wastewater Generated from Spent Fluorescent Lamp Recycling Plant

( Ahm Mojammal ),( Eun Song Lee ),( Sang Yeop Lee ),( Jeong Hun Kim ),( Soo Jin Cho ),( Gun Ho Han ),( Yong Joon Park ),( Yong- Chil Seo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 ISSE 초록집 Vol.2019 No.-

Mercury is an essential component in fluorescent lamps and it plays a vital role to emit ultraviolet (UV) light after electrical excitation of its atoms in the vapor phase and the flux of UV light strikes phosphor powder- a luminescent material attached on the inner walls of fluorescent lamps resulted bright visible light. Mercury containing fluorescent lamps are broadly categorized on shapes as compact fluorescent lamps, long tubes, and circle and U shaped lamps. The amount of mercury in spent fluorescent lamp (SFL) can vary with type of lamp, life of lamp and manufacturer. The mercury content was reported in SFLs in between 0.72 to 115mg/lamp in 1994; however lamp manufacturers greatly reduced the mercury content in lamps but not completely eliminated because visible light can be produced through phosphor powder by the mechanism of mercury. The SFLs are strongly recommended to recycle because it contains toxic elements not only mercury but also lead and bismuth; as well as to recover rare earth metals. In this study, mercury removal for wastewater generated from SFL recycling plant “A” were being evaluated using modern technologies in lab scale apparatus. In this study, SFLs recycling waste water were studied by precipitation, filtration and adsorption process in continuous mode except in precipitation process. A known concentration of Hg in synthetic wastewater was experimented as a basis to compare with wastewater generated from SFLs recycling plant. Coagulant dose, retention time and turbidity of SFLs recycling wastewater has affected on precipitation of Hg. Contact time, initial concentration of Hg and adsorbent dose affected mercury removal from SFL recycling plants wastewater in adsorption process. Recovered phosphor powder sludge, spent filtration media sand and spent adsorption media granular activated carbon were analyzed for their Hg content. Recovered phosphor powder sludge and spent sand could be thermally treated to achieve disposal standards. Spent activated carbon could be regenerated or disposed after thermal treatment. This study aimed to achieve reduced mercury concentration in effluent to reuse in SFLs recycling plant.

MICRO 필터 설비를 이용한 액상 수은 폐기물의 수은 화합물 제거 성능 평가

김정훈,백승기,성진호,AHM Mojammal,이은송,이주찬,장하나,서용칠 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

수은 및 수은화합물의 배출로부터 국민의 건강 및 환경을 보호하기 위하여 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 채택되었다. 수은은 체내 비교적 미량이 노출되어도 생물체에 강한 독성을 나타낸다. 또한 수은으로 오염된 폐기물을 처리 및 처분하는 과정에서 수은이 환경으로 유출될 가능성이 존재하여 배출 규제 강화 및 관리에 관심이 집중되고 있다. 공정에서 배출되는 액상 수은 폐기물에는 용해된 수은 및 수은화합물과 고형물 형태의 것이 함유되어 있다. 따라서 폐기물의 특성에 적합한 수은의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 국내 산업시설에서 공정부산물로 발생하는 액상 수은 폐기물을 처리하기 위하여, 총 6단으로 구성된 흡착설비를 구축하였다. 1~2단계는 각각 10㎛, 5㎛입경의 섬유 필터(MICRO Filter)를 사용하였다. HgCl2는 타 수은화합물에 비하여 수용성이 크고 폐수에 잔류할 가능성이 높다. 따라서 3~5단계는 Cl2제거 효과가 있는 활성탄 필터(CTO Filter)를 사용하였다. 액상 수은 폐기물의 처리 용량을 평가하기 위해 시료의 투입 유량 60 L/hr, 90 L/hr 및 150 L/hr로 달리하여 실험을 진행하였다. MICRO 필터 및 활성탄 필터(CTO Filter)의 수은 제거 효율은 최종단계에서 각 유량별로 96%, 92%, 86%으로 확인되었다. 액상 폐기물 시료에서 수은 화합물을 제거하는데 사용된 필터의 수은 함유 농도를 분석한 결과, 30.3~61.8 mg-Hg/kg으로 분석되었다. 액상 폐기물 수은 제거를 위하여 사용된 필터는 수은 오염 폐기물로써 적정 처리가 필요하다. 시료에 함유된 수은 화합물의 특성에 적합한 필터의 개발 및 사용된 필터의 적정 처리 방법에 대한 연구가 필요하다.

열처리를 통한 수은 및 수은화합물 함유 폐 활성탄 재생

김정훈,백승기,성진호,AHM Mojammal,이은송,이주찬,장하나,서용칠 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.11

수은의 배출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위해 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 채택되었다. 수은은 다양한 경로를 통해 환경으로 배출되며 의도적 배출원의 경우 그 양이 상당하여 적정처리 기술 개발이 필요한 시점이다. 활성탄은 가격대비 탁월한 흡착성능 때문에 다양한 산업시설에서 활용되고 있으며 국내의 경우 지속적인 사용량 증가를 나타내고 있다. 이러한 활성탄의 사용 추세와 더불어 환경으로 배출되는 폐 활성탄 또한 증가하고 있다. 일부 폐 활성탄은 지정폐기물로 관리되고 있으나 처리 및 관리에 많은 비용이 소모되어 환경적・경제적으로 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 환경으로 배출되는 수은의 양을 줄임과 동시에 다양한 산업시설에서 활용되고 배출되는 수은함유 폐 활성탄을 재생하는데 목적을 두었다. 본 연구에서는 수은으로 오염된 폐 활성탄을 재생해보고자 다양한 온도 조건에서 운반가스로 질소(N2, 0.1L/min)를 주입하였으며 0.2atm, 1atm으로 압력조건을 설정 하였다. 또한 각각의 열처리 조건에서 온도 유지시간별 재생효율을 평가하기 위해 온도 유지시간을 10min, 30min, 60min으로 달리 하여 열처리 실험을 진행 하였다. 열처리 후 활성탄은 US EPA Method를 이용하여 수은 함량을 분석하였고 추가적으로 요오드 흡착성능 실험을 통해 수은으로 오염된 활성탄의 재생효율을 평가하였다. 열처리된 활성탄의 수은 함량은 초기 폐 활성탄(30 ppm) 대비 최대 1%까지 줄어드는 것을 확인하였고 요오드 흡착성능의 경우 초기 폐 활성탄 흡착성능의 최대 90%까지 재생되는 것으로 확인되었다. 환경적・경제적 성과를 높이기 위해 현재까지 진행된 연구에 더불어 재생된 활성탄을 재사용한 후 추가적인 재생 실험을 진행하여 재생한계점을 도출해 내는 것이 필요할 것으로 사료된다. 또 한 재생실험으로 폐 활성탄에서 분리된 수은 및 수은 화합물의 추가적인 안정화 작업 및 적정처분이 필요할 것으로 사료된다.

고수은 폐기물의 열적처리 및 수은회수를 위한 연구

백승기,성진호,정법묵,이은송,( Ahm Mojammal ),장하나,서용칠 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

국제적으로 수은이 함유된 제품이나 각종 산업공정에서 사용되는 수은을 단계적으로 저감하고 있으며 수은 함유 제품 및 산업공정을 대체하기 위하여 노력하고 있다. 그러나 여전히 수은을 함유한 제품은 특정 공정에서 사용되고 있으며, 최근까지는 수은 함유 폐기물을 재활용하거나 처리하는 것은 주요 관심사가 아니었다. 수은의 국제적 규약 및 관리 동향이 1차적으로는 대기배출 수은에 치중되어 왔으나 배출원에서 제어 및 회수된 수은이 부산물과 폐수 중에 잔류하는 것이 선행연구를 통하여 확인되었다. 이를 안정화하며 회수 저장하는 문제와 수은의 매체 간 통합적인 관리로의 접근이 시도되고 있어 우리나라도 이에 대한 방안 마련이 필요한 상황이다. 본 연구는 실험실 규모의 장치를 이용하여 고농도 수은 폐기물의 열적처리 특성을 확인하고, 이로부터 원소수은을 회수하기 위한 조건을 평가하였다. 폐수처리슬러지, 폐형광등 형광체분말을 이용하여 수은의 열적탈착 특성을 확인하였으며, 수은 화합물을 이용하여 냉각구간에서 수은 회수율을 평가하였다. 400~600℃의 온도 범위에서 50℃ 간격의 등온조건에서 체류시간을 달리하여 수은 제거효율을 확인하였다. 또한 냉각구간은 상온조건에서 운전하였으며, 감압조건에 따른 수은 회수율을 평가하였다. 수은 폐기물의 성상별로 적정 열적처리 및 회수조건의 차이가 확인되었으며, 수은 폐기물 열적처리 및 회수공정의 운전을 위한 자료로써 활용될 수 있을 것이다.

Development of Optimal Treatment Technologies for Mercury- Containing Waste Using a Pilot-scale Thermal Processing Device

( Eun-song Lee ),( Seung-ki Back ),( Ahm Mojammal ),( Yong-chil Seo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 ISSE 초록집 Vol.2019 No.-

This study provides a result of mercury recovery characteristics for mercury waste using thermal technology. Mercury waste was categorized as three types such as waste consisting, waste containing, waste contaminated of mercury or mercury compounds. Those mercury wastes should be properly collected separately and recovered mercury or stabilized for environmentally sound management. Thermal treatment was conducted to recover elemental mercury from mercury containing products (barometer and UV lamp) and Hg contaminated soil. A 150 L stainless steel drum filled with waste samples was pushed in and positioned inside of the pilot-scale furnace for thermal treatment. An agitator was kept rotating during thermal treatment if mixing is needed. Experiments were carried out in temperature range between 550 and 750℃ with reduced pressure condition up to 10.1325 kPa. Off-gas emitted form thermal furnace was passed through a ceramic filter unit to filter out impurities in the off-gas with higher temperature than boiling point of mercury in case of necessary cleaning selectively. 100 kg of waste per batch could be treated and elemental mercury was recovered with a condensation unit by maintaining the temperature around 10℃ during thermal treatment. Activated carbon trap was applied to control mercury in emitting gas to air. Also mass balance was investigated to observe mercury distribution in the pilot scale process. Treated waste could be disposed as general waste and recovered mercury could be recycled and reused as a resource.

KSLT, TCLP 및 단계별용출법을 이용한 국내 산업시설부산물의 용출특성 평가

이은송,백승기,성진호,이주찬,김정훈,AHM MOJAMMAL,장하나,서용칠 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

수은의 노출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위해 국제수은협약이 2013년도에 채택되었다. Article 9에서는 토양, 수계 및 폐기물로 배출되는 수은의 관리를 요구하고 있으며, 수은 오염 폐기물의 처리에 대한 중요성이 증대되고 있다. 국내 폐기물은 용출시험기준치 만족 여부에 따라 지정폐기물로 분류되고 있으며, 이는 대부분 매립처분되는 것으로 조사되었다. 불안정한 형태로 결합되어 있는 수은화합물은 용매의 pH조건에 따라 용출되며, 매립지 환경으로 유출될 것으로 예상된다. 따라서 용출시험기준은 폐기물에 함유된 불안정한 형태의 수은화합물을 검출하는 역할을 수행해야 한다. 본 연구에서는 국내 산업시설 배출 폐기물을 대상으로 폐기물용 출시험법(KSLT)과 TCLP 및 단계별 용출법(SEP)을 적용하여, 용매의 pH와 시험방법에 따른 수은화합물 용출특성을 비교분석하였다. 산업시설부산물(폐슬러지 (S1), 폐토사 (S2), 비산재 (S3))을 대상으로 3가지 시험법을 적용하였다. 5단계로 구성된 SEP를 적용하였으며, 각각 증류수(1단계), 0.1M CH3COOH+0.01M HCl(2단계), 1M KOH(3단계), 12M HNO3(4단계) 및 Aqua regia(5단계)를 용출용매로 사용한다. EPA Method 7470A를 적용하여 용출시험액의 수은 농도를 분석하였다. 1,2 단계에서 용출되는 수은화합물은 불안정한 형태로써 환경으로 쉽게 유출되는 것으로 알려져 있다. S1의 경우, KSLT 및 TCLP 용출액 수은농도는 각각 0.012 mg-Hg/L 및 0.194 mg-Hg/L으로 분석되었다. 또한, SEP 1단계 0.013 mg-Hg/L, 2단계 0.167 mg-Hg/L로 분석되었다. SEP 1단계와 KSLT(pH 5-6) 그리고, 2단계와 TCLP(pH 2)의 결과값의 비교를 통해 pH가 용출에 중요한 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 해당시료는 KSLT의 기준치를 초과하여 지정폐기물로 분류되나, TCLP 기준치를 만족하는 것으로 확인되었다. 이를 통해 용출시간, 교반방법 및 고액비 등의 시험인자가 수은화합물의 용출에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 두 시험법의 직접적인 비교는 적절하지 않은 것으로 판단된다.

Pilot-scale HI-filter에서 흡착제 분사에 따른 수은화학종 거동

성진호,서용칠,백승기,장하나,이은송,이주찬,김정훈,오주성,AHM Mojammal,Debananda Roy,정법묵,강연석 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

수은은 장거리 이동특성을 가지고 있어 국제적 공동대응 필요성이 지속적으로 제기되었다. 최근 수은의 관한 미나마타 협약이 채택되었으며, 이에 대한 비준을 추진하고 있다. 수은은 배가스 중에서 가스상, 입자상으로 존재한다. 가스상 수은은 산화수은과 원수수은으로 구분된다. 입자상 수은은 전기집진기, 여과집진기와 같은 먼지 제어장치를 통해 주로 제어된다. 산화수은은 입자상물질에 흡착되어 제어되거나, 습식방지시설에 의해 제어된다. 원소수은은 공정변수들에 의해 산화 및 흡착되어 제어된다. 이와 같이 기존 대기오염 방지시설은 수은의 동시제어(co-benefit)효과를 가지고 있다. 본 연구에서는 미세먼지를 제어하기 위해 개발된 HI-filter에서의 수은 화학종의 거동과 흡착제분사에 따른 영향을 확인하고자 하였다. 석탄 화력발전시설에 설치된 Pilot-scale HI-filter는 배가스 중 미세먼지를 99%이상 제어하였으며, 수은의 제어효율은 66.22%로 나타났다. HI-filter는 산화수은을 입자상물질로 전환시키는 비율을 증가시켰다. 이로 인해, HI-filter후단에서의 수은은 대부분 원소수은으로 존재하였다. 이후 원소수은을 제어하기 위해 HI-filter 전단에서 활성탄과 비산재를 분사하여 수은의 화학종과 수은제어효율을 비교하였다. 활성탄분사 시 원소수은은 활성탄에 흡착되었으며, 입자상수은이 80%이상으로 증가하였다. 이로 인해, 수은의 제어효율은 최대 92%까지 증가하였다. 비산재분사 시 원소수은의 산화반응은 촉진되었으며, 산화수은은 35%까지 증가하였다. 그러나 수은의 제어효율은 61%로 감소하였다. 하지만 HI-filter후단이 습식방지시설에 의해 산화수은은 제어될 수 있으며, 석탄 화력발전시설 전체의 수은제어효율은 크게 상승할 것으로 판단된다.

파일럿 규모 열처리 장치를 이용한 수은 폐기물의 수은 회수 최적 처리 조건 도출

조수진 ( Soo-jin Cho ),이은송 ( Eun-song Lee ),백승기 ( Seung-ki Back ),( Ahm Mojammal ),서용칠 ( Yong-chil Seo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

수은의 노출로부터 인간의 건강과 환경을 보호하기 위해 수은에 관한 미나마타 협약(Minamata Convention on Mercury)이 UNEP에 의해 2013년 10월에 채택되었다. 협약문 제 11조에서는 3가지 종류의 수은폐기물(수은구성 폐기물, 수은 함유 폐기물, 수은 오염 폐기물)에 관한 내용을 다루고 있다. 이 중 수은 오염 폐기물은 산업시설로부터 다양한 종류와 형태로 매립되고 유출되며, 가장 큰 비율을 차지한다. 또한 미나마타 협약에서는 수은 폐기물의 환경적으로 건전한 처리에 대해 언급하고 있어, 수은 오염 폐기물의 적절한 처리에 대한 중요성이 대두되고 있다. 수은은 유기성오염물질과 달리 분해되지 않은 물질로써 폐기물로부터 수은을 분리 및 회수하여 보관하는 방안이 가장 적절한 관리방안으로 판단된다. 이에 본 연구를 통해 수은 폐제품(UV램프+계측기기) 및 수은 오염폐기물(오염 토양)로부터 수은을 회수할 수 있는 열적처리 기술을 개발하고자 한다. 수은 회수 실험을 위하여 Pilot scale 열적처리 장치를 이용하였으며 가열로 내에 150 L의 드럼통을 투입하여 한 회 당 100 kg의 시료를 처리하였다. 가열로는 약 550 ~ 750℃까지 승온시켜 충분히 수은이 휘발될 수 있도록 유지하였으며 회전식 교반기를 이용하여 30 RPM으로 시료를 혼합하였다. 또한 수은의 탈착효율을 향상시키기 위하여 반응기 내 압력을 0.1 atm으로 유지하였다. 열적처리를 통해 탈착된 수은의 회수 목적으로 공정의 후단에 응축단을 두었으며 온도를 약 10℃로 유지시켰다. 또한, 응축되지 않고 대기 중으로 배출되는 수은의 제어를 위해 최종 단계에 활성탄 흡착탑을 설치하였다. 본 연구 결과를 통하여 Pilot scale 열적처리 장치의 성능을 검증해 볼 수 있었으며 회수된 수은을 정제한다면 재활용 가능할 것으로 판단된다. 향후 본 열적처리 장치의 안정성에 대한 검증실험을 진행할 예정이다.

열처리를 통한 수은 및 수은화합물 함유 폐 활성탄 재생

김정훈 ( Jeong-hun Kim ),백승기 ( Seung-ki Back ),성진호 ( Jin-ho Sung ),( Ahm Mojammal ),이은송 ( Eun-song Lee ),이주찬 ( Joo-chan Lee ),장하나 ( Ha-na Jang ),서용칠 ( Yong-chil Seo ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

수은의 배출로부터 국민의 건강과 환경을 보호하기 위해 국제수은협약(Minamata Convention on Mercury)이 채택되었다. 수은은 다양한 경로를 통해 환경으로 배출되며 의도적 배출원의 경우 그 양이 상당하여 적정처리 기술 개발이 필요한 시점이다. 활성탄은 가격대비 탁월한 흡착성능 때문에 다양한 산업시설에서 활용되고 있으며 국내의 경우 지속적인 사용량 증가를 나타내고 있다. 이러한 활성탄의 사용 추세와 더불어 환경으로 배출되는 폐 활성탄 또한 증가하고 있다. 일부 폐 활성탄은 지정폐기물로 관리되고 있으나 처리 및 관리에 많은 비용이 소모되어 환경적·경제적으로 문제가 되고 있다. 이에 본 연구에서는 환경으로 배출되는 수은의 양을 줄임과 동시에 다양한 산업시설에서 활용되고 배출되는 수은함유 폐 활성탄을 재생하는데 목적을 두었다. 본 연구에서는 수은으로 오염된 폐 활성탄을 재생해보고자 다양한 온도 조건에서 운반가스로 질소(N₂, 0.1L/min)를 주입하였으며 0.2atm, 1atm으로 압력조건을 설정 하였다. 또한 각각의 열처리 조건에서 온도 유지시간별 재생효율을 평가하기 위해 온도 유지시간을 10min, 30min, 60min으로 달리 하여 열처리 실험을 진행 하였다. 열처리 후 활성탄은 US EPA Method를 이용하여 수은 함량을 분석하였고 추가적으로 요오드 흡착성능 실험을 통해 수은으로 오염된 활성탄의 재생효율을 평가하였다. 열처리된 활성탄의 수은 함량은 초기 폐 활성탄(30 ppm) 대비 최대 1%까지 줄어드는 것을 확인하였고 요오드 흡착성능의 경우 초기 폐 활성탄 흡착성능의 최대 90%까지 재생되는 것으로 확인되었다. 환경적·경제적 성과를 높이기 위해 현재까지 진행된 연구에 더불어 재생된 활성탄을 재사용한 후 추가적인 재생 실험을 진행하여 재생한계점을 도출해 내는 것이 필요할 것으로 사료된다. 또 한 재생실험으로 폐 활성탄에서 분리된 수은 및 수은 화합물의 추가적인 안정화 작업 및 적정처분이 필요할 것으로 사료된다.