KR100374148B1 - 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법에 관한 것으로, 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하여 교반하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하거나 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 1차로 투입하여 교반하고 수용성 철염 계통의 무기응집제를 2차 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하므로서 무기 응집제의 사용량을 최소화하면서도 폐수 처리 효율이 우수하므로서 경제적으로 용이하게 제지공정에서 발생되는 폐수를 처리할 수 있었다.

Description

제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법.{Treatment of wastewater generated in the paper preparation process}
본 발명은 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하여 교반하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하거나 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 1차로 투입하여 교반하고 수용성 철염 계통의 무기응집제를 2차 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하되 이들을 반응조 또는 반응조 이전의 공정에 투입함을 특징으로 하는 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법에 관한 것이다.
제지공업은 다량의 공업용수 사용에 따른 폐수, 종이찌꺼기인 슬러지, 그리고 표백과정 중 배출되는 염소잔류물 등 다양한 오염물질을 발생시킴에 따라 환경오염 방지시설에 대한 연구 및 투자의 비용 부담이 많은 공해유발산업이며, 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리방법으로 가장 광범위하게 사용되는 응집 침전법은 수용성 철염 계통의 무기응집제 및/또는 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 투입하여 오염물질을 제거하고 있다.
그러나, 수용성 철염 계통의 무기응집제 또는 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제만을 사용하였을 경우에는 폐수 처리 효율이 미약한 단점이 있었고, 목적하는 정도의 처리 효율을 얻기 위해서는 과량의 수용성 철염 계통의 무기응집제 또는 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 사용하여야 하며, 만족할 만한 폐수 처리 효과를 얻을 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은 무기 응집제의 사용량을 최소화하면서도 폐수 처리 효율이 우수하므로서 경제적으로 용이하게 폐수를 처리할 수 있는 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하여 교반하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하거나 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 1차로 투입하여 교반하고 수용성 철염 계통의 무기응집제를 2차 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하되 이들을 반응조 또는 반응조 이전의 공정에 투입하므로서 무기 응집제의 사용량을 최소화하면서도 폐수 처리 효율이 우수하므로서 경제적으로 용이하게 제지공정에서 발생되는 폐수를 처리할 수 있었다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법은 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하여 교반하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하거나 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 1차로 투입하여 교반하고 수용성 철염 계통의 무기응집제를 2차 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하되 이들을 반응조 또는 반응조 이전의 공정에 투입하는 것으로 특징지워진다.
즉, 본 발명의 발명자 등은 제지공정에서 발생되는 폐수를 응집침전법으로 처리함에 있어서, 폐수에 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 각각 또는 혼합하여 투입하고 폐수 처리 효율을 측정한 결과, 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 모두 투입하되 각각 분리하여 순차적으로 투입하므로서 즉, 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제 중 일종을 먼저 투입하고 교반하여 응집시키고 나머지 일종을 재차 투입하여 교반하므로서 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 각각 투입하거나 혼합 투입시 보다 적은 양의 무기응집제를 사용하면서도 폐수 처리 효율을 향상시킬 수 있었을 뿐만 아니라 양호한 탁도를 얻을 수 있었다.
특히, 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하여 교반하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하는 방법을 사용하게 되면, 1차적으로 투입된 수용성 철염 계통의 무기응집제에서 Fe+2또는 Fe+3, SO4 --, Cl-가 용존되고 이로 인하여 폐수속에 포함되어 있는 여러 가지의 무기및 유기 COD원이 효과적으로 제거되며, 2차적으로 투입된 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제에 의하여 부유물이 응집 제거되므로 효과적이었다.
본 발명에서 사용되는 수용성 철염 계통의 무기응집제로는 폴리황산철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리염화철, 염화제1철, 염화제2철 등이 있으며, 각각 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있고, 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제로는 황산알루미늄, 염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산규산알루미늄, 폴리수산화염화규산알루미늄 등이 있으며, 각각 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 혼합하여 사용할 경우에는 폐수의 특성에 따라 반복실험을 통하여 적절히 선정하고, 혼합비율을 결정할 수 있다.
또한, 알긴산나트륨, CMC-Na, 수용성아니린수지염산염, 폴리에틸렌이민, 폴리아민, 폴리디아릴디메틸 암모늄클로라이드, 키토산 헥사메틸렌디아민, 에피크롤히드린 중축합물, 전분, 구아검, 로커스트빈검, 제라틴, 폴리아크릴산나트륨, 아크릴아미드와 아크릴산나트륨 공중합물, 폴리아크릴아미드 부분가수분해물, 폴리비닐이미다졸린, 폴리알킬아미노아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드의 만니히변성물, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌옥사이드 등과 같은 유기응집제에 상기한 무기응집제를 결합시킨 것도 사용 가능하다.
폴리황산철은 주성분이 Fe2O3인 것이고, 응집제로서의 황산제1철은 플록이 무거워서 침강속도가 빠르고 높은 pH영역(pH 8 ∼ 11)에서 응집처리가 되며 알칼리도가 높고 탁도만이 있는 물의 처리에 적당하다.
황산제2철(Fe2(SO4)3)은 보통 물에 거의 용해되지 않으며 산성용액에서 용해되는 성질이 있고, 폴리염화철은 주성분이 Fe2O3이고, 염화제1철(FeCl2)은 황산제1철과 유사한 성질을 가지고 있으며, 염화제2철(FeCl2ㆍnH2O)은 응집제로서는 액체 염화제2철이 사용되며, 응집 적정범위가 pH 4.0 ∼ 11.0으로 매우 넓고 알칼리 영역에서도 플록이 용해되지 않으며 플록이 무거워 침강이 빠르고 탈색성을 가지고 있어 색도제거에 효과적이며 황화수소의 제거가 가능하고 유에멀젼의 파쇄에 유효하다.
황산알루미늄(Al2(SO4)3ㆍnH2O)은 우수한 응집특성과 시장성이 좋아 오늘날까지 가장 광범위하게 대량으로 사용되어 온 응집제로서 염가이며, 거의 대부분의 현탁물, 부유물에 대하여 유효하고 독성이 없으므로 대량 투입이 가능하며, 결정은 부식성이나 자극성이 없어 취급이 용이하고 철염과 같이 시설물의 바닥이나 벽 등을 더럽히지 않는 장점이 있는 반면에 다른 응집제에 비하여 적정 응집폭이 좁고 일반적인 수처리에서는 알칼리조제, 응집촉진제의 첨가가 필요한 단점이 있다.
염화알루미늄 역시 응집제로서 주로 사용되며, 폴리황산알루미늄은 중축합작용에 의하여 생성되는 염기성 다핵착이온 구조를 가지는 무기고분자화합물로 염기도 50% 정도의 용액이 가장 효과적이며, 플록의 응집성능, 제탁효과, 알칼리조제 및 응집촉진제의 절감효과, 적정투입율의 허용폭, 응집 pH범위 등의 특징은 폴리염화알루미늄과 거의 유사하다.
폴리염화알루미늄은 다염기성 염화알루미늄으로 수용액에서는 아쿠오착이온〔Al(H2O)6〕3+를 가지는 배위화합물이므로 OH기를 가교로 하여 다핵착체가 되어 핵이 증가하여 거대화되어 형성된 무기고분자화합물이고, 폴리황산규산알루미늄 (polyalumium sulfate-silicate : PASS) 및 폴리수산화염화규산알루미늄 (polyalumium hydroxide-chloride-silicate : PAHCS) 역시 응집특성이 우수하여 광범위하게 사용되고 있다.
수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제의 투입량은 폐수의 특성에 따라 적절히 조절하여 선정할 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자이면 용이하게 유추하여 결정할 수 있다.
그러나, 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제는 동일 비율로 투입하는 것이 가장 효과적이며, 무수염, 수화염 또는 수용액상의 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 모두 사용할 수 있다.
수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제의 투입은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 행하여 1차적으로 투입된 무기응집제가 작용하여 거의 응집이 완료되었다고 추정되는 시점에 다른 무기응집제를 투입하여 응집반응을 완료한다.
상술한 바와 같이 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 공지의 화학적처리방법에 의한 수처리 공정에 적용하되 이를 반응조 또는 반응조 이전의 공정에 투입하고 집수조에서의 반응을 30분 이상 동안 반응시켜 수처리를 행한다.
이렇게 하면 별도의 응집반응조가 필요없게 되어 비용이 절감될 뿐만 아니라 기존의 수처리라인을 그대로 이용할 수 있는 장점이 있으며, 부유물의 응집 및 중금속제거는 물론 저분자량화합물 및 비이온성화합물의 제거에도 우수한 효과를 나타내게 된다.
다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
국내의 D제지회사로 부터 폐수를 수거하여 COD가 400ppm이 되도록 조절한 후, 4 ∼ 6개의 비이커에 시료(pH = 7.92, 수온 = 20.1℃) 1ℓ를 넣고 교반기의 회전수를 300rpm으로 하면서 Fe 함량이 10.0%인 황산제2철(Fe2(SO4)3)을 표 1에 기재된 양으로 투입하여 10분간 교반한 다음, 교반기의 회전수를 50rpm으로 하면서 Al2O3함량이 8.0%인 황산알루미늄(Al2(SO4)3)을 표 1에 기재된 양으로 투입하여 교반하여 응집반응을 완료한 후, 정치시켜서 플록을 침전시킨 다음, 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 1에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
황산제2철 황산알루미늄
300 400 285.7 28.6 40
300 700 245.7 38.6 28
300 1,000 208.0 48.0 26
300 1,500 187.1 53.2 17
300 2,000 179.4 55.2 13
300 2,500 183.6 54.1 15
실시예 2
황산알루미늄과 황산제2철의 투입 순서를 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폐수를 처리하고 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
황산알루미늄 황산제2철
400 300 298.8 25.3 46
700 300 267.1 33.2 30
1,000 300 235.2 41.2 28
1,500 300 214.4 46.4 25
2,000 300 192.7 51.8 20
2,500 300 199.5 50.1 22
실시예 3
황산알루미늄과 황산제2철의 투입양을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폐수를 처리하고 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 3에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
황산제2철 황산알루미늄
700 700 192.0 52.0 17
1,000 400 186.8 53.3 16
1,000 1,000 180.8 54.8 16
실시예 4
황산알루미늄과 황산제2철의 투입양을 변경한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 폐수를 처리하고 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 4에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
황산알루미늄 황산제2철
700 700 241.6 39.6 30
400 1,000 203.2 49.2 25
1,000 1,000 192.0 52.0 18
비교예 1
황산제2철만을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1와 동일한 방법으로 폐수를 처리하고 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 5에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
700 264.0 34.0 40
1,000 240.0 40.0 20
1,400 224.0 44.0 12
2,000 232.0 42.0 11
3,000 234.8 41.3 10
비교예 2
황산알루미늄만을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1와 동일한 방법으로 폐수를 처리하고 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 6에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
700 307.0 23.3 50
1,000 280.0 30.0 30
1,400 293.0 26.8 47
2,000 295.0 26.3 48
3,000 300.0 25.0 45
비교예 3
교반기의 회전수를 300rpm으로 하면서 황산제2철과 황산알루미늄을 동시에 투여한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폐수를 처리하고 상층수를 취하여 COD를 측정하고 스펙트로포토메터를 이용하여 탁도를 측정하여 그 결과를 표 7에 기재하였다.
투입량(ppm) COD(ppm) 효율(%) 탁도(NTU)
황산제2철 황산알루미늄
300 400 301.7 24.5 48
300 700 259.7 35.1 36
300 1,000 223.0 44.3 34
300 1,500 202.1 49.5 25
300 2,000 194.4 51.4 21
300 2,500 198.6 50.4 23
상술한 바와 같이 본 발명에서는 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하여 교반하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하거나 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 1차로 투입하여 교반하고 수용성 철염 계통의 무기응집제를 2차 투입하고 교반하여 오염물질을 제거하되 이들을 반응조 또는 반응조 이전의 공정에 투입하므로서 무기 응집제의 사용량을 최소화하면서도 폐수 처리 효율이 우수하므로서 경제적으로 용이하게 제지공정에서 발생되는 폐수를 처리할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 폴리황산철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리염화철, 염화제1철, 염화제2철로 구성되는 군으로 부터 선택된 적어도 1종 이상으로서 무수염, 수화염 또는 수용액상인 수용성 철염 계통의 무기응집제와 황산알루미늄, 염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리황산규산알루미늄, 폴리수산화염화규산알루미늄 로 구성되는 군으로 부터 선택된 적어도 1종 이상인 것으로서 무수염, 수화염 또는 수용액상인 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 투입하여 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법에 있어서, 수용성 철염 계통의 무기응집제와 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 분리하여 순차적으로 투입하되 이들을 반응조 또는 반응조 이전의 공정에 투입함을 특징으로 하는 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 수용성 철염 계통의 무기응집제를 1차 투입하고 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 2차로 투입함을 특징으로 하는 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 수용성 알루미늄염 계통의 무기응집제를 1차로 투입하고 수용성 철염 계통의 무기응집제를 2차로 투입함을 특징으로 하는 제지공정에서 발생되는 폐수의 처리 방법.
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