KR100349069B1 - 알민산 소다를 이용한 수처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리수에 무기 기초응집제인 철염이나 알루미늄염을 넣고 가성소다나 소석회로 중화응집 시키지 않고 알루민산 소다로 중화, 응집시키는 방법에 관한 것이다.

Description

알민산 소다를 이용한 수처리 방법{Waste water treatment method by Sodium Aluminate.}

본 발명은 알민산 소다를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.일반적으로 알루미늄염 또는 철염 등을 사용하여 수처리를 행하는 방법에서 상기 기초응집제를 가성소다나 소석회로 중화하여 Floc을 형성하여 수처리를 행하는 공정에서 무기 응집제(기초응집제)를 수산화물로 만들어 Floc을 형성하고 여기에 유기응집제인 보조응집제(폴리머)로 Floc을 크게 하여 부상법이나 침강법에 의하여 이를 제거하고 있으나 이는 무기응집제를 단순히 수산화물로 만들어 주는 역할에 불과한 것이다.수처리에 사용되는 무기응집제는 철염과 알루미늄염이 주로 사용되는데 이는 이들 화합물이 알카리와 반응하여 수산화물을 만들어 철염과 알루미늄염의 수산화물이 응집되면서 부유물, 현탁물 등과 함께 Floc을 형성하여 주므로 수처리를 행할 수 있다.철염 사용시는 응집, 침강속도 및 COD 제거효율은 높으나 Al염에 비해 탁도, Floc크기 등의 단점이 있는 반면 Al염은 철염에 비해 Floc이 크고 형성된 Floc이 잘 깨지지 않는 장점이 있다.이들 염의 장점과 공침효과를 기하기 위해 철염과 알루미늄염의 혼합물이 사용되기도 한다.

종래의 방법(가성소다 및 소석회 사용)

1. 알루미늄염과의 반응

(1) Al₂(SO₄)₃+ 6NaOH → 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

(2) Al₂(SO₄)₃+ 3Ca(OH)₂→ 2Al(OH)3↓ + 3CaSO4↓

(3) AlCl₃+ 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl

(4) 2AlCl₃+ 3Ca(OH)₂→ 2Al(OH)₃↓ + 3CaCl₂

2. 철염과의 반응

(5) FeSO₄+ 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄

(6) FeSO₄+ Ca(OH)₂→ Fe(OH)₂↓ + CaSO₄↓

(7) Fe₂(SO₄)₃+ 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

(8) Fe₂(SO₄)₃+ 3Ca(OH)₂→ 2Fe(OH)₃↓ + 3CaSO₄↓

(9) FeCl₂+ 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl

(10) FeCl₂+ Ca(OH)₂→ Fe(OH)₂↓ + CaCl₂

(11) FeCl₃+ 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

(12) 2FeCl₃+ 3Ca(OH)₂→ 2Fe(OH)₃↓ + 3CaCl₂

그러나 상기 염을 가성소다나 소석회 등의 알카리 중화제를 사용했을 경우 반응식 (2),(6),(8)을 제외하고는 단순히 철염이나 알루미늄염의 수산화물(단일화합물)만이 생성되는 응집효과만 나타나 pH를 조절하기 위하여 다른 화합물은 문제점이 있어 왔다.

또한 반응식(2),(6),(8)에서는 황산염이 소석회와 반응하여 석고를 형성하여 공침효과는 기할 수 있으나, 응집이 작고 깨지기 쉬우므로 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 중화 또는 응집용 알카리제를 알민산 소다로 바꿔줄 경우 수산화물의 응집효과만을 기하지 않고 중합 또는 복합물을 형성하여 수처리 효과가 상승되며 기초응집제 사용량을75%(3/4)까지 절감할 수 있는 알민산 소다를 이용한 수처리 방법을 제공하는 것을 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상수 500ml에 철염으로 10.5%의 0.001mol 황산제2철염과 알루미늄염 8.0%(Al₂O₃)의 Al₂(SO₄)₃0.01mol을 첨가한 후에, 8.0%(Al₂O₃)의 NaAlO₂0.001mol 을 사용하여 PH 7.0∼7.5될 때까지 투입한 후에 보조 응집제 폴리 아크릴아마이드 K-320A 2PPM을 투입하여 처리함을 특징으로 하는 알루민산 소다를 이용한 수 처리방법인 것이다.먼저 알루미늄염이나 철염의 Floc 생성 공정을 살펴보면 아래와 같은 반응식으로 표현할 수 있다.본 발명의 방법(알루민산 소다 사용)(1) 알루미늄 염과의 반응(13) Al₂(SO₄)₃+ 6NaAlO₂+ 12H₂O → 8Al(OH)₃↓+ 3Na₂SO₄(14) Al₂(SO₄)₃+ H₂SO₄+ 2NaAlO₂+ 2H₂O → Al₄(OH)₆(SO₄)₃+ Na₂SO₄(염기성 황산알루미늄)(14)' Al₄(OH)₆(SO₄)₃+ 2NaAlO₂+ 4H₂O → Al₆(OH)₁₄(SO₄)₂↓+ Na₂SO₄(15) AlCl₃+ HCl + 2NaAlO₂+ 3H₂O → Al₃(OH)₇Cl₂+ 2NaCl(염기성 염화알루미늄)(15)' Al₃(OH)₇Cl₂+ NaAlO₂+ 2H₂O → Al₄(OH)₁₁Cl↓ + NaCl(2) 철염과의 반응(16) FeSO₄+ 2NaAlO₂+ 4H₂O → Fe(OH)₂↓ + 2Al(OH)₃↓+ Na₂SO₄(16)' FeSO₄+ 4NaAlO₂+ H₂SO₄+ 6H₂O → Fe(OH)₂↓ + 4Al(OH)₃↓+ 2Na₂SO₄(황산산성에서)(17) Fe₂(SO₄)₃+ 6NaAlO2 + 12H₂O → 2Fe(OH)₃↓ + 6Al(OH)₃↓+ 3Na₂SO₄(17)' Fe₂(SO₄)₃+ 8NaAlO₂+ 14H₂O + H₂SO₄→2Fe(OH)₃↓+ 8Al(OH)₃↓+ 4Na₂SO₄(황산산성에서)(18) FeCl₂+ 2NaAlO₂+ 4H₂O → Fe(OH)₂↓ + 2Al(OH)₃↓ + 2NaCl(18)' FeCl₂+ 3NaAlO₂+ HCl + 5H₂O → Fe(OH)₂+ 3Al(OH)3↓ + 3NaCl(염산산성에서)(19) FeCl₃+ 3NaAlO₂+ 6H₂O → Fe(OH)₃+ 3Al(OH)₃↓ + 3NaCl(19)' FeCl₃+ 4NaAlO₂+ 7H₂O + HCl → Fe(OH)₃+ 4Al(OH)₃↓ + 4NaCl(염산산성에서)본 발명의 방법에 의한 수처리는 반응식 (13)~(19)'에서와 같이 철염과 알루미늄염의 혼합물을 사용했을 때와 같은 효과를 내거나 단일 화합물의 경우 응집제 사용량을 증가시켰을 경우와 같은 효과를 내며 산성에서의 수처리시는 염기성염을 사용했을 때와 같은 효과를 낸다이는 알루민산 소다 염속에 응집효과를 낼수 있는 알루미늄의 존재에 기인되는 것이며 산성액에서는 알루민산 소다에 의해 기초 무기응집제가 염기성염으로 중합되면서 반응이 진행됨에 따라 복합응집물을 생성하기 때문에 응집효과가 월등히 상승된다실시 예1(본 발명의 방법)상수 500ml에 철염으로 10.5%의 0.001mol과 황산제2철염 알루미늄염 8.0%(Al₂O₃)의 Al₂(SO₄)₃0.01mol을 첨가한 후에, 8.0%(Al₂O₃)의 NaAlO₂0.001mol 을 사용하여 PH 7.0∼7.5될때 까지 투입한 후에 보조 응집제 폴리 아크릴아마이드 K-320A 2PPM을 투입하여 수처리하였다.철염 : Fe(%) : 10.5용액 0.001mol사용 (시중품)알루미늄염 : Al₂O₃(%) : 8.0 ' ' ' ( ' )알루미산소다 : Al₂O₃(%) : 8.0 ' PH 7.0∼7.5까지 사용 ( ' )보조응집제 : BESFLOC K-320 2PPM사용표 11) Floc의 크기는 염기성염이 가장 크다.2) 침강속도는 철염이 알루미늄염보다 빠르다.3) 탁도는 알루미늄염이 철염보다 양호하다.4) 혼합 응집일 경우 철염과 알루미늄염의 비율에 따라 침강속도, Floc의 크기가 결정된다.5) 철염이나 알미늄염의 염기성염에서 가장 뛰어난 효과를 나타낸다.6) 제1철염보다 제2철염이 효과가 뛰어나다.실시 예2〈종래의 방법〉본 발명에서 사용한 양과 같은 양으로 비교 실험하였음.중화 및 응집제는 상기 약품을 PH 7.0∼7.5로 중화하는 양을 사용함.표 2실시 예3본 발명의 방법과 종래 방법을 비교하기 위하여 알루미늄염(Alum)을 사용하여 비교한 결과는 표 3과 같다.여기서 Aluminium염은 시중품 Al₂O₃: 8%와 철염은 황산제2철염 시중품 Fe : 10.5%를 사용하였다.비커에 넣고 각각 가성소다, 소석회, 알루민산 소다로 下記반응식에서와 같은 양으로 中和한 후 Polymer K320(시중품)2ppm으로 Floc을 완성하여 비교하였다.1) Al₂(SO₄)₃+ 6NaOH → 2Al(OH)₃+ 3Na₂SO₄(종래의 방법)2) Al₂(SO₄)₃+ 6NaAlO₂+ 12H₂O → 8Al(OH)₃+ 3Na₂SO₄(본 발명의 방법)3) Al₂(SO₄)₃+ H₂SO₄+ 4NaAlO₂+ 7H₂O → Al₆(OH)₁₄(SO₄)₂+ 2Na₂SO₄( ' )표 3실시 예4상기 방법과 응집제 종류만 Alum에서 황산제2철로 대체했을 뿐 기타 방법은 실시 예3과 같음.Fe₂(SO₄)₃(Fe : 10.5%) 0.001molNaOH(33%) 0.006molNaAlO₂(Al₂O₃15%) 0.006 'H₂SO₄(70%) 0.001 'Polymer 2ppm Total 500ml(상수사용)로 하여 비교한 결과는 표 4와 같음.4) Fe₂(SO₄)₃+ 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄(종래의 방법)5) Fe₂(SO₄)₃+ 6NaAlO₂+ 12H₂O → 2Fe(OH)₃↓ + 6Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄(본 발명의 방법)6) Fe₂(SO₄)₃+ 8NaAlO₂+ 14H₂O + H₂SO₄→ 2Fe(OH)₃↓ + 8Al(OH)₃(황산산성에서)+ 4Na₂SO₄(본 발명의 방법)위에서 비교한 것과 같이 알루미늄염(Alum)을 사용했을 때와 철염(제2철)을 사용했을 때 Floc의 크기 침강속도, 탁도 등이 차이가 나지만 이는 처리수의 종류, 성상 등에 따라 선택되며 일반적으로 탁도가 낮은 처리수에서는 Al염이, 높은 경우에는 Fe염이 주로 사용되며 염색폐수의 경우 탈색효과를 기하기 위하여 제1철염이 사용되는 것이 통례이다.

상기와 같은 본 발명은 종래의 기술보다, 가성소다나 소석회 사용시 보다 Floc이 크고 안정하며, Floc이 크므로 침강속도가 느리나(부상법에는 유리함) 탁도가 향상되었고, 가성소다 또는 소석회 사용시에는 단일염 형태의 Floc이 생성되나 알루민산 소다 사용시는 복염이 형성되어 처리효과가 향상되며, 산성 처리수에서는 염기성염 형태로 응집되므로 쉽게 중화시켜 수처리를 높이는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 알루민산소다를 이용한 수처리방법에 있어서,

   상수 500ml에 철염으로 10.5%의 0.001mol 황산제2철염과 알루미늄염 8.0%(Al₂O₃)의 Al₂(SO₄)₃0.01mol을 첨가한 후에, 8.0%(Al₂O₃)의 NaAlO₂0.001mol 을 사용하여 PH 7.0∼7.5될 때까지 투입한 후에 보조 응집제 폴리 아크릴아마이드 K-320A 2PPM을 투입하여 처리함을 특징으로 하는 알루민산 소다를 이용한 수 처리 방법.
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