폐기물 소각장의 냉각수 처리를 위한 특별 요구 사항 및 솔루션

폐기물 소각장은 모든 산업 시설 중 가장 까다로운 조건에서 운영됩니다. 850°C를 초과하는 온도에서 도시 고형 폐기물, 유해 폐기물 또는 의료 폐기물을 연소하면 순환 냉각수 시스템이 지속적으로 관리해야 하는 강렬하고 지속적인 열 부하가 발생합니다. 종종 연중무휴 24시간 내내 관리해야 합니다. 동시에 혼합 폐기물의 연소로 인해 부식성 가스, 염화물 화합물 및 산성 응축물이 유입되어 독특하게 공격적인 수질 화학 환경을 조성합니다.

발전소나 석유화학 시설용으로 설계된 표준 냉각수 처리 방식은 폐기물 소각 용도에 부적합한 경우가 많습니다. 효과적인 처리를 위해서는 높은 염화물 수준, pH 변동, 중금속 오염, 가변적인 열 부하 하에서 안정적인 스케일 및 부식 제어에 대한 필요성을 해결하는 특수 목적의 화학 프로그램이 필요합니다. 이 기사에서는 폐기물 소각장의 냉각수 관리와 관련된 구체적인 과제와 안전하고 규정을 준수하며 효율적인 운영을 지속적으로 제공하는 솔루션에 대해 자세히 설명합니다.

폐기물 소각장이 독특한 냉각수 문제를 제시하는 이유

처리 요구사항을 이해하려면 먼저 일반적인 폐기물 소각 시설에서 냉각수가 어떻게 사용되는지, 그리고 그 사용으로 인해 다른 산업에서는 발생하지 않는 문제가 발생하는 이유를 이해하는 것이 필요합니다.

다중 고강도 냉각 회로

현대 폐기물 에너지 플랜트는 일반적으로 여러 개의 서로 다른 냉각 회로를 동시에 작동합니다. 화격자 및 용광로 냉각 시스템은 연소실 벽을 보호합니다. 보일러와 증기 응축 회로는 발전을 위한 열 회수를 처리합니다. 연도가스 냉각 시스템은 뜨거운 배기가스를 오염 제어 장비에 적합한 온도로 낮춥니다. 슬래그 담금질 및 회분 처리 시스템은 물을 사용하여 고체 연소 잔류물을 냉각하고 운반합니다. 각 회로는 서로 다른 온도, 유량 및 재료 접촉 조건에서 작동하며 각각 물에 서로 다른 오염 물질을 유입할 수 있습니다.

폐기물 연소로 인한 염화물 유입

도시 고형 폐기물에는 일반적으로 상당한 양의 염화 플라스틱(PVC), 유기 염소 화합물 및 무기 염화물 염이 포함되어 있습니다. 이러한 물질은 소각될 때 염화수소(HCl) 가스를 연도 흐름으로 방출합니다. 스크러버 시스템이 설치되어 있어도 일부 염화물 함유 가스와 미세 미립자는 특히 연도가스 냉각 및 습식 스크러빙 섹션에서 냉각수 회로에 도달합니다. 폐기물 소각장 순환수의 염화물 농도는 발전소 냉각 시스템의 일반적인 범위인 200~400mg/L에 비해 종종 500~2,000mg/L에 도달합니다. 염화물 수준이 높아지면 스테인리스강 및 탄소강 열교환기 표면의 공식 부식이 극적으로 가속화됩니다. , 이는 수동 산화막 형성에 의존하는 표준 부식 억제제의 효율성을 감소시킵니다.

산성 pH 변동

일반적인 산업용 냉각수 처리는 강철 부식과 탄산칼슘 침전을 동시에 최소화하기 위해 약알칼리성 pH 범위 7.5~9.0을 목표로 합니다. 폐기물 소각 냉각 회로에서 산성 가스 흡수 현상은 스크러버 성능이 변동하거나 가동 및 종료 과정 중에 단기간 내에 pH를 6.0 아래로 떨어뜨릴 수 있습니다. pH 6.5 미만의 산성 조건은 탄소강 부식 속도를 기하급수적으로 가속화합니다. 연강의 부식 속도는 pH 7.0 미만으로 각 장치가 감소할 때마다 약 두 배로 증가하며, 또한 정상 작동 중에 쌓인 보호 스케일과 억제제 필름이 용해됩니다.

중금속 오염

이질적인 폐기물 흐름의 연소는 아연, 납, 구리, 카드뮴, 수은을 포함한 중금속을 휘발시킵니다. 냉각수 회로로 유입되는 비산회는 이러한 금속을 침전시켜 부식 촉매 문제(특히 구리 이온은 알루미늄과 연강에 대한 갈바닉 공격을 가속화함)와 방전 규정 준수 문제를 야기합니다. 폐기물 소각 냉각 시스템에서 배출되는 물은 일반적으로 중금속 배출 제한을 충족하기 위해 배출 전에 처리가 필요하며, 수처리 화학물질의 선택은 이러한 오염물질과의 상호작용을 고려해야 합니다.

높은 부유 물질 로딩

냉각수에 동반된 재 및 슬래그 입자는 따뜻한 수온과 폐기물 접촉으로 인한 유기 영양분 부하에 의해 촉진되는 미생물 바이오매스 성장과 결합되어 열교환기와 막힘 분배 시스템을 빠르게 오염시킬 수 있는 높은 부유 고형물 농도를 생성합니다. 보다 깨끗한 산업 응용을 위해 설계된 기존 응집제 및 여과 시스템은 폐기물 소각 냉각수의 특성인 입자 크기 분포 및 로딩 속도를 처리할 수 없는 경우가 많습니다.

각 냉각 회로의 핵심 처리 요구 사항

폐기물 소각 시설의 다중 회로 복잡성을 고려할 때 단일 처리 방식으로는 모든 냉각수 요구 사항을 해결할 수 없습니다. 는 폐기물 소각장의 화학 처리 솔루션 회로의 종류에 따라 구별되어야 합니다.

고염화물, 저pH 조건에서 부식 억제

부식 제어는 폐기물 소각 응용 분야의 냉각수 처리에서 가장 중요하고 기술적으로 까다로운 측면입니다. 표준 크롬산염 또는 아연 기반 억제제는 환경 규제로 인해 제한되거나 금지됩니다. 포스포네이트 기반 억제제는 중성~약알칼리성 pH에서 효과적이지만 pH가 6.5 아래로 떨어지면 필름 형성 효과가 많이 떨어지고 염화물 이온이 수동 산화물 층을 공격적으로 공격하는 고염화물 환경에서는 부적절한 보호 기능을 제공합니다.

폐기물 소각 냉각 시스템의 효과적인 부식 억제는 일반적으로 피막 형성 유기 아민(산성 조건에서 탄소강 보호용), 몰리브덴산염 또는 텅스텐산염 화합물(포스포네이트보다 더 넓은 pH 범위에서 부동태화를 유지함), 구리 합금 구성 요소를 위한 톨릴트리아졸 또는 벤조트리아졸 유도체의 조합에 의존합니다. 이 다중 구성 요소 접근 방식은 개별 억제제 메커니즘이 pH 변동이나 염화물 경쟁으로 인해 부분적으로 손상되는 경우에도 허용 가능한 부식 속도를 유지하는 중첩 보호 메커니즘을 제공합니다.

염화물 농도가 1,000mg/L를 초과하는 배가스 접촉수를 처리하는 회로의 경우 재료 선택이 화학적 처리만큼 중요합니다. 가장 공격적인 구역의 열 교환기 튜브에는 이중 스테인리스 스틸 또는 Hastelloy와 같은 고합금 재료가 필요합니다. , 어떤 화학적 처리 프로그램도 지속적으로 높은 염화물 농도에서 표준 304 또는 316 스테인리스강을 적절하게 보호할 수 없기 때문입니다. 그런 다음 화학적 처리는 침전물 부족 부식, 이종 금속 접합부의 갈바닉 공격 및 저염화물 2차 회로의 일반적인 부식을 방지하는 데 중점을 둡니다.

pH 완충 및 알칼리도 관리

폐기물 소각 환경에서 순환수의 pH를 7.5~8.5의 목표 범위 내로 유지하려면 보충수 단계에서 단순한 pH 조정보다는 적극적인 완충 및 알칼리 투여 전략이 필요합니다. 빠른 응답 시간을 갖춘 인라인 pH 센서에 연결된 연속 또는 수요 유발 가성소다(NaOH) 또는 소다회(Na2CO₃) 주입은 확장된 저pH 이탈을 방지합니다. 시스템에서 유지되는 알칼리도 예비량은 갑작스러운 산성 부하 이벤트에 대한 완충 장치를 제공합니다. CaCO₃로서 200~400mg/L의 목표 알칼리도 수준은 탄산칼슘 스케일링을 촉진하는 수준 이하로 유지하면서 대부분의 운영 시나리오에 적절한 완충 용량을 제공합니다.

고온, 가변수질의 스케일 방지

폐기물 소각 냉각 시스템의 스케일 형성은 다른 산업과 동일한 기본 화학(열 전달 표면의 탄산칼슘, 황산칼슘 및 실리카의 과포화)에 의해 발생하지만 이러한 시설을 특징짓는 다양한 수질로 인해 복잡해집니다. 보충수 품질은 계절에 따라 달라질 수 있고, 블로우다운 농도 비율은 생산 부하에 따라 변동하며, 재 오염으로 인해 간헐적으로 칼슘, 실리카 또는 황산염 농도가 설계 수준 이상으로 높아집니다.

폴리아크릴산(PAA), AA/AMPS 공중합체 또는 폴리아스파르트산(PASP)을 사용하는 폴리머 기반 스케일 억제제는 이러한 가변적인 환경에서 가장 안정적인 성능을 제공합니다. 이러한 억제제는 대부분의 폐기물 소각 냉각 회로의 전체 작동 범위를 포괄하는 pH 범위 6.5~9.5에서 효과를 유지하는 임계값 억제 및 결정 수정 메커니즘을 통해 작동합니다. 포스포네이트 기반 억제제와 달리 폴리머 스케일 억제제는 인 배출 부하에 기여하지 않으며 이는 총 인 배출 제한이 적용되는 시설에 중요합니다.

연도 가스 청소를 위해 습식 세정을 사용하는 시설에서는 실리카 스케일에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 세정기 물 회수로 인해 재순환 시스템에 농축된 용존 실리카가 증가할 수 있기 때문입니다. 실리카 특정 분산제를 보충한 PASP 기반 억제제는 범용 폴리머 프로그램보다 더 나은 실리카 스케일 제어 기능을 제공하며 순환하는 물 실리카가 SiO2로서 150mg/L를 초과하는 경우 지정되어야 합니다.

우리의 산업용 순환 냉각수 처리 제품 범위에는 폐기물 소각 분야에서 발생하는 고염화물, 가변 pH 환경을 위해 특별히 개발된 특수 스케일 억제제 제제가 포함됩니다.

생물학적 오염 통제: 레지오넬라균 및 생물막 위험 관리

폐기물 소각장의 냉각탑은 생물학적 오염이 발생하기 쉬운 환경을 조성합니다. 25°C에서 45°C 사이의 수온, 폐기물 접촉으로 인한 유기 영양소 부하, 냉각탑의 넓은 물 표면적은 빠른 미생물 성장, 생물막 형성 및 가장 심각한 경우 레지오넬라균 증식을 지원합니다. 열 교환기 표면의 생물막은 물때 퇴적과 동일한 열 저항을 일으키는 반면, 레지오넬라균 오염은 즉각적인 치료가 필요한 공중 보건 위험을 야기합니다.

폐기물 소각 냉각 시스템을 위한 효과적인 살생물제 프로그램은 플랑크톤(자유 부유) 미생물과 고착성(생물막) 미생물을 모두 다루어야 합니다. 산화 살생물제(주로 차아염소산나트륨, 이산화염소 또는 브롬 화합물)는 플랑크톤 박테리아를 광범위하게 제어하고 적절하게 유지된 잔류 농도에서 레지오넬라균을 효과적으로 억제합니다. 이산화염소는 부식 제어에 사용되는 더 높은 pH 값(7.5~9.0)에서 효과를 유지하고 유리 염소만큼 빠르게 암모니아나 유기 질소 화합물에 의해 소모되지 않기 때문에 폐기물 소각 응용 분야에 특히 적합합니다.

이소티아졸론(CMIT/MIT), 글루타르알데히드 또는 4차 암모늄 화합물과 같은 비산화 살생물제는 산화 살생물제 내성의 발달을 방지하고 산화 살생물제가 완전히 제거할 수 없는 확립된 생물막에 침투하기 위해 순환 파트너로 사용됩니다. 일반적인 살생제 순환 프로그램은 2~4주마다 비산화성 살생물제 충격량을 투여하여 정상 상태 제어를 위해 산화성 살생물제를 지속적으로 또는 반연속적으로 적용합니다.

레지오넬라균 위험 관리 요구 사항

폐기물 소각장은 대부분의 관할권에서 직업 보건 및 환경 규정에 따라 레지오넬라균 위험 평가 및 관리 요구 사항을 따릅니다. 규정을 준수하는 레지오넬라균 통제 프로그램에는 다음이 필요합니다.

• 모든 냉각탑 및 증발 응축기를 다루는 문서화된 위험 평가
• 정기적인 물 샘플링 및 레지오넬라균 배양 검사(일반적으로 분기별 또는 그 이상 빈도)
• 배수 시스템의 모든 지점에서 최소 유리 염소 또는 이에 상응하는 살생물제 잔류물 유지 관리
• 가동 중단 중 또는 레지오넬라균 양성 테스트 결과 이후 정기적인 고용량 소독(과염소화 또는 열 소독)
• 냉각탑에서 에어로졸 생성을 최소화하기 위한 비산 제거기 유지 관리

슬래그 담금질 수처리 및 중금속 관리

슬래그 담금질 시스템은 위에서 설명한 재순환 냉각탑 회로와는 별개로 특수한 수처리 문제를 나타냅니다. 담금질수는 뜨거운 슬래그와 직접 접촉하여 상당한 열을 흡수하는 동시에 슬래그에서 침출된 중금속, 염화물 및 알칼리성 화합물을 용해시킵니다. 이 물은 오염 수준이 높기 때문에 일반적으로 주 냉각탑 시스템으로 보내지기보다는 침전 및 처리 루프를 통해 재활용됩니다.

슬래그 냉각수 처리는 응고 및 응집을 통한 부유 고형물 제거, 석회 또는 수산화나트륨을 사용하여 pH를 9.0 이상으로 높이는 중금속 침전(대부분의 중금속이 불용성 수산화물을 형성하는 경우), 적절한 처리를 위한 슬러지 탈수에 중점을 둡니다. 황산제2철 또는 폴리염화알루미늄(PAC)과 같은 무기 응집제는 콜로이드 재 입자를 불안정하게 만드는 데 효과적인 반면, 음이온성 폴리아크릴아미드 응집제는 입자 침전을 가속화하고 슬러지 탈수성을 향상시킵니다.

슬래그 담금질 회로에서 처리된 오버플로는 재활용 또는 배출되기 전에 중금속 배출 제한을 충족해야 합니다. 처리된 폐수의 아연, 납, 구리, 카드뮴 및 크롬 농도에 대한 정기적인 모니터링이 필요하며, 응고제 투여량은 처리되는 폐기물의 구성에 따라 달라지는 유입 수질에 따라 실시간으로 조정되어야 합니다.

물 절약 및 액체 배출 제로 고려 사항

새로운 폐기물 소각 시설에 대한 환경 허가는 점점 더 폐수 배출 최소화를 요구하고 있으며, 일부 규제 기관에서는 무액체 배출(ZLD) 운영을 의무화하고 있습니다. ZLD가 필요하지 않은 경우에도 물 비용과 부족성을 고려하여 운영자는 재순환 비율을 최대화하고 블로우다운 볼륨을 최소화해야 합니다.

폐기물 소각 냉각 시스템에서 높은 농도 비율(5~8주기)을 달성하려면 특히 강력한 스케일 및 부식 방지 프로그램이 필요합니다. 왜냐하면 농축된 광물 부하로 인해 억제제 용량이 제한되기 때문입니다. 또한 염화물 축적을 보다 주의 깊게 관리해야 합니다. 고염화물 시스템에서 농도 비율이 증가하면 염화물 수준이 장비 무결성을 손상시키는 값으로 높아질 수 있습니다. 경도 또는 염화물을 제거하기 위한 측류 연화 또는 이온 교환은 허용 가능한 수질 화학을 유지하면서 높은 농도 비율 작동을 가능하게 하는 데 필요할 수 있습니다.

폐기물 소각 냉각탑의 블로우다운은 시설 내에서 재활용할 수 없는 경우 일반적으로 배출 전에 폐수 시스템에서 처리해야 합니다. 화학적 산소 요구량(COD), 부유 물질, 중금속 및 이러한 블로우다운의 pH는 규제 한도 내에 있어야 합니다. 생분해성, 낮은 COD 수처리 화학물질(인이 없는 폴리머 스케일 억제제, 비잔류성 살생물제)을 선택하면 폐수 COD 제한 준수를 지원하고 폐수 시스템의 처리 부담을 줄일 수 있습니다.

포괄적인 물 관리 전략을 추구하는 시설을 위해 우리 팀은 시스템 전반에 걸쳐 시스템 수준 설계 및 화학적 최적화 지원을 제공합니다. 우리가 서비스를 제공하는 모든 산업 부문 에는 역삼투 전처리, 재순환 시스템 화학, 폐수 처리를 위한 통합 솔루션이 포함되어 폐쇄 루프 물 관리를 지원합니다.

모니터링, 자동화 및 운영 모범 사례

폐기물 소각장의 가변적이고 공격적인 수질 화학 환경으로 인해 보다 안정적인 산업용 냉각 응용 분야보다 지속적인 모니터링과 자동화된 화학 물질 주입이 훨씬 더 중요해졌습니다. 고정된 간격으로 수동으로 모니터링하는 것만으로는 이러한 시설의 특징인 급격한 pH 강하, 염화물 급증, 생물학적 활동 급증을 포착하는 데 충분하지 않습니다.

폐기물 소각 응용 분야를 위한 최신 냉각수 관리 시스템에는 pH, 전도도(총 용존 고형물 및 농도 비율의 대용), 산화 환원 전위(ORP, 살생물제 잔류 모니터링용) 및 탁도(부유 고형물 로딩용)에 대한 온라인 센서가 통합되어야 합니다. 이러한 신호는 유입구 조건의 변동에도 불구하고 목표 수질 매개변수를 유지하기 위해 부식 억제제, 스케일 억제제, pH 조정 화학물질 및 살생물제 투여량을 실시간으로 조정하는 자동 투여 컨트롤러에 공급됩니다.

자동화된 투여 외에도 안정적인 성능을 위해서는 다음과 같은 운영 방식이 필수적입니다.

• 일일 수질 기록: pH, 전도도, 경도, 염화물, 잔류 억제제 및 살생물제 잔류는 정상 작동 중 교대당 최소 한 번 기록되어야 합니다.
• 주간 종합 분석: 칼슘, 마그네슘, 실리카, 철, 부유 물질, 탁도 및 랑젤리에 포화 지수 계산을 포함한 전체 물 화학 패널.
• 월간 부식 쿠폰 평가: 탄소강, 구리 합금 및 기타 구성 재료의 부식 쿠폰은 매달 무게를 측정하고 검사하여 부식 속도가 허용 가능한 한도 내에 있는지 확인해야 합니다.
• 분기별 열교환기 검사: 대표적인 열 교환기 섹션을 육안 또는 초음파 검사하여 장비 손상을 일으키기 전에 초기 단계의 오염이나 구멍을 식별합니다.
• 시작 및 종료 프로토콜: 정체 기간 동안 미생물 성장을 방지하기 위해 시스템 가동 전 특수 고농도 억제제 사전 필름 처리 및 가동 중단 연장 전 살생물제 충격 투여.

체계화된 모니터링과 자동화된 투여 프로그램을 구현하는 폐기물 소각장 운영자는 정기적인 수동 화학물질 투여량 조정에 의존하는 운영자보다 부식률이 낮고 열 교환기 서비스 수명이 길어지며 보다 안정적인 규제 준수를 지속적으로 달성합니다. 시설의 특정 폐기물 흐름 및 냉각 회로 구성에 맞는 모니터링 및 처리 프로그램을 논의하려면, 수처리 전문가에게 문의하세요 .