KR100209302B1

KR100209302B1 - 플라이 애쉬를 이용한 폐수처리방법

Info

Publication number: KR100209302B1
Application number: KR1019960019501A
Authority: KR
Inventors: 이창성
Original assignee: 이창성
Priority date: 1996-06-01
Filing date: 1996-06-01
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR980001859A

Abstract

본 발명은 주성분으로서 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃가 총 50%이고 CaO가 10-30%인, 열병합 발전소에서 추출된 플라이 애쉬 1,000-3,000ppm을 폐수에 주입하여 교반시켜 균일하게 용해시킨 다음, 현탁된 폐수 중에 무기 응집제 10-50ppm 및 고분자 응집제 0.1-0.5ppm을 주입하여 교반시켜 면상 침전물을 생성시키고 여기에 폐수의 오염성분이 흡착제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 플라이 애쉬를 이용한 폐수처리방법은 종래의 벤토나이트에 의한 응집처리와 비교하여 비용절감을 도모할 수 있고, 산업 폐기물인 플라이 애쉬를 이용하므로 환경보호에 기여할 수 있는 점에서 획기적인 방법이라 할 수 있다.

Description

플라이 애쉬를 이용한 폐수처리방법

본 발명은 플라이 애쉬를 이용한 폐수처리방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 폐수 등의 약품 응집침전처리시에 열병합발전소에서 유출되는 플라이 애쉬를 응집보조제로서 사용하여 폐수 중의 색도, 탁도 및 NTU(Nephelometer Turbidity Unit)를 효율적으로 감소시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 용수 및 폐수의 색상제거법으로서는 약품응집침전법, 이온교환법, 염소산화법 및 생물화학산화법이 통용되고 있다.

종래에는, 약품응집침전법의 응집보조제로서 화산재의 일종인 벤토나이트가 사용되어 왔다. 벤토나이트는 점토의 일종으로 유리질의 화산재의 제거(devitrification)된 것으로서, 즉 규산의 유리질이 분해된 200메쉬의 분말상태로 사용되어 왔다. 벤토나이트는 콜로이드성, 팽윤성 및 흡수성이 탁월하다. 또한, 벤토나이트는 규산 및 알루미나를 주성분으로 하며, 물속에서 면상 침전물을 형성하여 침강분리를 촉진시키는 특성이 있다. 응집보조제로서 소석회, 소다석회, 규산소다등과 병용하면 염료염색후에 방출된 폐수의 탈색에 매우 효과적이나, 알칼리 조정제 등의 첨가로 인해 비용 및 환경보호측면에서 바람직하지 못하다.

한편, 최근에는 열병합발전소에서 유출되는 플라이 애쉬 폐기물의 처리문제가 환경보호 및 자원 재활용차원에서 검토가 되고 있는 실정이다.

국내에서 생산되는 플라이 애쉬의 대부분은 화력발전소에서 유출되는 것으로, 고강도를 지니기 때문에 콘크리트의 혼합재료로서 사용되고 있다. 국내에서 생산되어 시판되고 있는 플라이 애쉬의 대부분은 F급으로 분류되는 반면에, 열병합발전소에서 유출되는 플라이 애쉬는 C급으로서 분류된다. 구체적으로, 플라이 애쉬의 화학적 조성은 주성분으로 SiO₂25~60%, Al₂O₃10~30% 및 Fe₂O₃5~25%로 구성되어 있다.

상기 세가지의 주성분의 비율이 70%이상인 경우에는 F급으로 분류되고, 50%이하인 경우에는 C급으로 분류된다. F급 플라이 애쉬는 CaO 함유량이 5%이하이나, C급 플라이 애쉬는 10~30%로서 다량 함유하므로 물을 가하여 현탁액을 형성하는 경우, pH 12 정도의 강알칼리성을 나타낸다. 플라이 애쉬의 비중은 1.9~3.02, 대부분은 2.2~2.8로서, 철분의 함량이 클수록 증가되지만, 탄소량이 증가하면 감소된다. C급 플라이 애쉬는 비교적 입자가 곱고 속이 빈 구형입자가 상대적으로 작기 때문에 F급 플라이 애쉬보다 비중이 높다.

F급 플라이 애쉬의 입자형상은 구형이다. F급 플라이 애쉬는 수불용성을 나타내나, 칼슘의 함량이 높은 C급 플라이 애쉬는 물에 비교적 잘 용해된다. 즉, C급 플라이 애쉬는 연소과정에서 발생되는 SO_x에 의한 대기오염을 막기 위해 820~850℃의 낮은 연소온도에서 석회석(CaCO₃)을 주입하기 때문에 용융상태에서 급냉시킬 때 형성되는 구형입자를 형성하지 않고 불균일한 입자를 형성하므로 물에 용이하게 용해되는 장점을 지니고 있다. 또한, 칼슘(CaO)의 함유량이 낮은 F급 플라이 애쉬는 대부분 반응성이 낮은 결정체, 즉 자철광, 석영 등과 실리카 함량이 높은 실리카 유리조직으로 구성되어 있으므로 물에 잘 녹지 않는다.

그리하여, 본 발명자는 벤토나이트와 유사한 화학적 조성을 가지면서 동시에 CaO를 함유하고 있는 열병합발전소의 폐기물인 C급 플라이 애쉬를 사용하여 폐수를 탈색하는 개선된 방법을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 플라이 애쉬를 이용하여 폐수 중에 색도, 탁도 및 COD를 유효적으로 처리하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 플라이 애쉬를 이용하는 폐수탈색방법은 교반기내의 폐수 중에 플라이 애쉬를 1,000~3,000ppm 주입하여 교반시켜서 균일하게 용해시키고, 현탁된 폐수 중에 무기 응집제 10~50ppm 및 고분자 응집제 0.1~0.5ppm을 주입하여 교반시켜 면상 침전물을 생성시켜서 폐수의 색상을 흡착제거시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 플라이 애쉬는 그 주성분으로서 SiO₂25~40%, Al₂O₃10~30%, Fe₂O₃5~15%및 CaO 10~30%를 함유하고 있다. 본 발명에 있어서, 플라이 애쉬의 함량은 폐수의 색도에 따라 정해지지만 1000~3000ppm가 바람직하다.

무기 응집제로는 폴리알루미늄하이드록사이드클로라이드(PAC) 및 폴리알루미늄하이드록사이드실리케이트(PACS)를 들 수 있고, 이들 중 폴리알루미늄하이드록사이드실리케이트가 바람직하다. 그 함량은 플라이 애쉬를 주입하여 현탁시킨 폐수를 자 테스터로 자 테스트(Jar Test)하여 결정되지만, 10~50ppm, 바람직하게는 20~30ppm이다.

무기 응집제의 함량이 10ppm미만이면, 폐수의 색상을 흡착시키는 플라이 애쉬의 면상 침전물의 생성되는데 긴시간이 소요되며, 동시에 견고하지 못한 면상 침전물이 생성될 우려가 있기 때문에, 강력한 흡착능력을 지니지 못하게 된다. 반면에, 50ppm을 초과하는 경우에는, 플라이 애쉬로 형성된 면상 침전물의 색상 흡착력은 플라이 애쉬의 실리카 겔 성분에 의한 기능에 기인하기 때문에, 과량의 무기 응집제로 인해 흡착 표면적이 줄어들어 흡착력이 저할될 우려가 있다.

또한, 고분자 응집제로는 폴리아크릴아미드를 들 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에 있어서는 상품명 BETZ폴리머 1120P(미국 BETZ 사제), CP951 및 CP911(한국 한수처리사 제)의 중합체를 사용한다. 무기 응집제의 경우와 마찬가지로 자 테이트에 의해 첨가량이 결정되지만, 0.1~0.5ppm, 바람직하게는 0.1~0.3ppm이다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명한다.

[실시예 1]

교반기내의 폐수 1ℓ에 플라이 애쉬를 3,000ppm을 주입하여 격렬하게 교반시킨 다음, PACS 25ppm 및 BETZ폴리머 1120P(미국 BETZ사 제)0.15ppm을 가하여 혼합교반시킨다.

이렇게 하여, 생성된 면상 침전물은 폐수의 색상을 흡착하여 침강된다. 처리전의 폐수와 플라이 애쉬 처리후의 폐수의 색도, 탁도 및 NTU는 탁도계(SHIMAZU UV - 160 A, Japan)를 이용하여 측정하고 그 결과는 하기의 표1에 나타낸다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 처리후의 색도제거율은 84%이다.

[실시예 2]

플라이 애쉬 2,500ppm, PAC 20ppm 및 CP951 0.1ppm를 각각 첨가하여, 실시예 1과 동일한 과정을 행한다. 마찬가지로, 플라이 애쉬 처리전과 플라이 애쉬 처리후의 폐수의 색도, 탁도 및 NTU를 비교분석한 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 처리후의 색도제거율은 83%이다.

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 플라이 애쉬 처리를 행한 폐수는 처리전의 폐수와 비교하여 색도, 탁도 및 NTU가 현저하게 감소되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 플라이 애쉬를 이용한 폐수의 탈색 공정은 플라이 애쉬가 고 함량의 CaO를 함유하고 있기 때문에 별도의 알칼리 조정제를 가하지 않아도 되므로, 비용을 절감할 수 있는 장점이 있고, 또한 CaO는 슬러지를 탈수할 때 여과성이 우수하기 때문에 탈수기로 탈수하는데 효율이 높아지게 된다.

면상 침전물은 실리카 겔의 기능으로 인하여 흡착력이 탁월하므로, 폐수의 색상은 물론 냄새를 제거하고 COD 등을 개선시키는데 매우 효과적이다.

또한, 정수장에서의 응집처리시에 정수 효율을 높이기 위해 점토나 카올린(SiO+ AlO)을 사용하는데, 이를 플라이 애쉬로 대체하면 원가절감과 산업폐기물의 이용이라는 환경보호차원에서 획기적인 발명이라 할 수 있다.

Claims

주성분으로서 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃가 총 50%이고 CaO가 10-30%인, 열병합 발전소에서 추출된 플라이 애쉬 1,000-3,000ppm을 폐수에 주입하여 교반시켜 균일하게 용해시킨 다음, 현탁된 폐수 중에 무기 응집제 10-50ppm 및 고분자 응집제 0.1-0.5ppm을 주입하여 교반시켜 면상 침전물을 생성시키고 여기에 폐수의 오염성분이 흡착제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐수처리방법.