[폐기물처리기술]쓰레기처리에 따른 다이옥신 문제 2부

다이옥신의 인체내 유입경로

다이옥신의 인체내 유입경로는 오염된 음식의 섭취이다. 이는 배출원에서 배출된 다이옥신은 분자량이 커서 상온에서 백색의 고체상으로 존재하므로 지상에 낙하되어 토양에 포함된다. 그 동안의 연구결과에 의하면 낙농제품 등에 다이옥신이 미량 포함되어 있는 것으로 나타나 있다. 다이옥신의 체내 유입량의 97~98 %정도가 음식물을 통하여 섭취되는 것으로 평가되었다. 3% 미만이 호흡을 통해 인체에 유입된다.

다이옥신의 생성억제

소각대상 페기물의 조성을 분석하여 소각후 발생되는 유해물질과의 관계를 검토한 후 주원인이 될 수 있는 폐기물의 종류를 분리수거한다. 주원인 폐기물로는 PVC, 농약, 목재방부제 등으로 염소가 포함된 플라스틱은 분리수거하여 재활용 하거나 아예 1회용 소모품 등은 제조하지 않는다. 그리고 정원에서 나오는 풀에는 염소계 농약이 포함되어 있으므로 소각 대상에서 제외시켜 소각로에 투입되는 염소화합물을 최소화시킨다.

 

폐기물 소각로의 경우는 그 특성상 연소시스템내의 가스상, 공간상으로 변화가 심하게 나타는데 일반적으로 다이옥신류는 750℃ 이상에서 분해가 시작된다고 알려져 있다. 그렇지만 충분한 온도와 체류시간이 주어져도 폐기물과 공기가 적절하게 혼합되지 않으면 부분적으로 저온구간이 생기고 이로 말미암아 불완전 연소의 원인이 되어 다이옥신류가 파괴되지 않는다. 특히 다이옥신류는 연소조건이 조금만 바뀌어도 생성될 수 있으므로 다이옥신의 생성억제는 매우 어렵다. 따라서 온도, 체류시간, 혼합 등의 연소조건을 적절히 제어하지 못하고 불완전 연소 조건이 형성되면 다이옥신의 전구물질이 생성된다. 그러므로 완전 연소를 유도하기 위해서는 효율적인 온도, 쳬류시간, 혼합 등의 조건을 유지하도록 하여야 한다.

 

다이옥신은 폐기물소각시 발생되는 오염물질과 달리 폐기물이 연소되어 발생되는 배가스상태가 생성에 큰 영향을 미친다. 비산재는 후연소 공정에 들어가면 다이옥신의 생성에 적합한 조건의 온도범위(240~400℃)에서 비산재에 포함된 구리등 금속의 촉매작용과 미연탄의 산화작용에 의해 다이옥신이 생성을 촉진된다. 따라서 황성분에 의한 제어나 암모니아 첨가 등으로 다이옥신의 생성을 방지 하여야 한다.

 

다이옥신의 제어공정

1. 황성분에 의한 제어: SO2 가스의 농도는 다이옥신의 생성에 큰 영향을 나타낸다고 알려져있다. 실제로 폐기물 중의 염소성분에 대한 황의 비율이 높을수록 다이옥신의 농도는 낮게 나타난다. 이는 두가지 경우로 설명하고 있는 데, 하나는 SO²가 반응성이 큰 Cl²를 안정한 HCl로 전환시켜 다이옥신 생성을 감소시키고, 두 번째로는 비산재에 존재하는 중금속 촉매에 SO³가 촉매독 작용을 함으로써 다이옥신의 생성을 억제한다고 한다.

 

2. 암모니아 첨가: 소각로에서 배출되는 NOx를 제어 하기 위한 DeNOx공정으로 암모니아를 주입하는 기술은 SNCR과 SCR로 질소산화물을 질소로 환원시키는 방지시설이고, 부수적으로 암모니아가 비산재의 촉매을 억제하는 효과가 있는 것으로 알려져있다. 또한 소각로에 배출되는 각종 오염물질(HCl, NOx, PCDD/PCDF)을 동시에 제거하는 효과를 가지고 있다.

 

3. 활성탄 주입: 일반적으로 집진기는 백필터, 전기집진기 등을 사용하는데 활성탄 주입을 위해서는 백필터를 이용한다. 백필터에 사용되는 재질로는 테프론과 유리섭유 들으로 백필터의 재질손상을 방지하기 위해서는 250℃ 이하의 온도에서 운전되어야 하므로 집진과정에서 다이옥신 생성억제와 다이옥신을 활성탄에 흡착 제거할 수 있다. 활성탄은 비표면적이 크고 높은 흡착력을 지니고 있기 때문에 배가스내 활성탄을 주입하여 다이옥신 뿐만 아니라 수은, VOC 등 유해물질도 흡착 제거 할수 있다. 활성탄의 흡착효율은 온도가 낮을수록 높게 나타난다. 연소가스중에 수분이 많이 포함되어 있는 경우는 130~200℃ 정도에서 운전하는 것이 좋으며 온도가 낮을수록 흡착효율이 증가한다. 다이옥신을 5 ng/m³에서 0.15ng/m³ 으로 감소시키기 위해서는 50 mg/m³ 정도의 활성탄이 주입되어야 한다. 활성탄과 유해가스 의 접촉시간이 길수록 제거효율이 증가하지만 보통 1~1.5초 정도면 충분하며 전기집진기를 사용하는 경우보다 백필터를 사용하는 경우가 접촉시간이 길기 때문에 활성탄 사용량을 줄일수 있다.

 

4. 소각로에 다이옥신 저감운영 방안

a. 폐기물: 다이옥신 생성원인 물질이나 촉매효과가 있는 중금속을 사전에 제 거하고, 소각로에 투입되는 폐기물의 양과 크기, 발열량, 수분 등의 폐기물 의 특성을 일정하게 유지하여 폐기물을 균질화 시킨다.

 

b. 연소조건: 폐기물과 공기가 충분하게 혼합되고, 다이옥신 분해에 충분한 온도와 체류시간을 유지하며, 유기물질을 최대로 분해할 수 있는 적절한 공 기량을 공급한다.

 

c. 연소실 형상: 배기가스는 고온부 통과한 후 배출되도록 하고, 1차 연소실 출구에서 충분한 혼합 유도하며, 클링커 축적이 생기지 않는 구조로 한다.

 

d. 배기가스 상태: 소각로에서 배출되는 비산재의 양이 최소화되도록 제어하 고, 산소와 일산화탄소 측정에 의하여 다이옥신의 생성이 최소화되는 산소 나 일산화탄소의 농도가 되도록 연소상태를 제어한다. 또한, 황성분을 주입 하여 SO², SO³가 생성되도록 유도하고, 암모니아를 첨가하여 비산재의 촉매 작용억제한다.

 

e. 조업상태: 소각로 가동시 소각로의 온도를 가능한 한 빨리 승온시키고, 조 업 중단 시에는 소각로내 잔류분을 완전 연소 시킨다. 또한, 운전중에 소각 로의 정지나 불안정한 운전상태가 일어나지 않게 하도록한다.

 

참고 문헌

1. 폐기물 관리 이주헌, 원양수 공저 대구대학교 출판부

2. 폐기물 처리기술 이규성 외 8명 형설 출판사

3. 신 폐기물처리 윤석표 외 7명 동화기술

[폐기물처리기술]쓰레기처리에 따른 다이옥신 문제 1부