KR100447797B1

KR100447797B1 - 슬러지 및 불가사리를 이용한 인 제거제 제조 방법

Info

Publication number: KR100447797B1
Application number: KR10-2001-0066657A
Authority: KR
Inventors: 이승목; 최봉종; 김근한
Original assignee: 학교법인 명지학원 관동대학교; 이승목
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2004-09-08
Also published as: KR20030034867A

Abstract

본 발명은 불가사리와 폐수산물을 가공하여 인제거제를 제조하는 방법에 관한 것으로, 그 주요 방법은, 수산물폐슬러지를 탈수하여 증류수로 세척한 후, 섭씨 90 - 120 도로 약 1- 3 시간 건조 준비하고, 불가사리는 섭씨 400-600도 약 1-3 시간 회화시켜 준비하여, 이들 준비된 폐슬러지와 불가사리를 각각 일정한 크기로 체가름한 후, 폐슬러지와 불가사리의 무게비가 1:1 되도록 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬러지 및 불가사리를 이용한 인 제거제 제조 방법{producing method of phosphorus removal using sludge and starfish}

본 발명은 불가사리와 수산물 가공공장의 폐슬러지를 이용하여 폐수 중에 포함되어 있는 인을 제거하기 위한 인제거제 제조 방법에 관한 것이다.

현재 국내에선 인 제거를 위하여 별도의 처리 공정을 운영하지 않고 있는 실정이며, 국내,외 많은 학자들이 인 규제 강화에 대비하여 많은 연구를 진행 중에 있다.

인은 크게 물리,화학적인 처리 방법과 생물학적인 처리방법 등이 있으며, 최근에는 산업 부산물을 이용한 인 제거 연구가 다방면으로 진행되고 있다

종래의 공지된 방법으로는 철염, 알루미늄염, 또는 석회를 이용한 화학적인 방법과, 한외 여과나 역삼투와 같은 물리적인 공정들이 인 제거에 이용되고 있으나 고가의 약품비 등 많은 처리 비용과 운전상의 문제점이 있다

또한 생물학적인 방법인 표준활성슬러지법에 의한 인의 제거 효율은 약 10-25% 정도에 불과하여 크게 실효성이 떨어져 대량 처리에 부적합한 단점이 있다.

대부분의 하수처리장의 총 인 유입농도가 법적 기준치인 8.0mg/L 보다 작아 현재까지는 큰 문제가 되지 않고 있다. 그러나 인에 대한 규제가 강화될 경우, 많은 문제가 발생할 것임이 틀림 없다.

현재 수산물 가공업체에서 발생하는 폐슬러지는 거의 전량 해양투기 되고 있으며 , 대부분 중소 기업의 수산물 가공업체에서는 이러한 슬러지 처리 비용에 상당한 비용을 지불하고 있는 실정이다

또한 불가사리의 번성은 양식업의 중요성이 대두되고 있는 상황에서 패각류 생산에 치명적인 피해를 주고 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 폐기물로 버려져 해양 오염을 야기시키는 수산 폐기물을 불가사리와 함께 가공 처리하여 인을 제거 할 수 있는 인 제거제를 발명한 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 인제거제의 제거 방법을 설명하기 위한 공정도

도 2 는 회화시킨 불가사리의 성분을 분석하여 나타낸 도표

도 3 은 슬러지의 성분을 분석하여 나타낸 도표

도 4 는 시간 경과에 따른 인제거율을 나타낸 도표

도 5 는 인제거 투입양에 따른 제거율을 보여 주는 도표

도 6 은 인제거제의 크기에 따른 제거율을 나타내는 도표

도 7 은 인 농도에 따른 인제거율을 나타내는 도표

본 발명에 따른 그 인제거제 제조 방법은, 수산물폐슬러지를 탈수하여 증류수로 세척한 후, 섭씨 90 - 120 도로 약 1- 3 시간 건조 준비하고, 불가사리는 섭씨 400-600도 약 1-3 시간 회화시켜 준비하여, 이들 준비된 폐슬러지와 불가사리를 각각 일정한 크기로 체가름한 후, 폐슬러지와 불가사리의 무게비가 1:1 되도록 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기한 특징 외의 다른 특징 및 상세한 방법에 대하여 이하, 상술한다.

도 1 은 본 발명에 따른 인제거제의 제조 방법을 공정도로 그린 것이다.

도시한 바와 같이, 슬러지 특히 수산물폐슬러지를 섭씨 90 - 120 도 바람직하기로는 약 섭씨 105 도에서 약 1- 3 시간 바람직하기로는 약 2 시간 정도 건조 준비한다

폐슬러지의 준비는, 예를들어 수산물 가공 공장에서 나오는 폐수를 처리할때 나오는 침전슬러지를 탈수한 탈수슬러지를 이용하고, 이 폐슬러지를 증류수로 세척한 후, 건조한다.

불가사리는 세척 과정 없이 건조시킨다.

불가사리는 섭씨 400-600도 바람직하기로는 약 섭씨 550 도에서 약 1-3 시간 바람직하기로는 약 2 시간 회화시켜 준비한다. 불가사리를 회화 시키는 이유는 유기물을 제거하기 위한 것이다

그리고 폐슬러지와 불가사리를 각각 일정한 크기로 체가름한 후, 폐슬러지와 불가사리의 무게비가 1:1 되도록 혼합하면 인제거제가 완성된다

건조시킨 슬러지의 성분은 도 2 와 표 1 과 같이 나타났으며, 회화시킨 불가사리의 성분은 도 3 과 표 2 와 같이, 나타났다. 슬러지와 불가사리의 구성성분은 모두 EDX 로 분석하였으며 중금속 함량은 산으로 용출시킨 후 AA 를 사용하여 분석하였다

(표 1)

물 질	함 유 량	비 고
pH	7.3~7.8	* 산 용출후 AAS(Atomic Absorption Spectrophotome-try: 원자흡수분광광도법)**EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometry: 에너지 분산X선분광법)로 분석
재(유기물질등이 타고 남은 중량%)	40.5
*재속의 금속함유량 (mg/Kg)
Fe	76
Mn	351
Pb	280
Cu	112
**재속의 무기물함유량 (전체무기물량에 대한 각 성분의 중량%)
Al	29.87
Si	10.76
P	21.55
S	9.69
Cl	13.64
K	7.30
Ca	7.20

(표 2)

물 질	함 유 량	비 고
Ph	8~9	* 산 용출후 AAS(Atomic Absorption Spectrophotome-try: 원자흡수분광광도법)**EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometry: 에너지 분산X선분광법)로 분석
재(유기물질등이 타고 남은 중량%)	49.9
*재속의 금속함유량 (mg/Kg)
Fe	143
Mn	435
Pb	725
Cu	70
**재속의 무기물함유량 (전체무기물량에 대한 각 성분의 중량%)
Na	12.99
Mg	8.00
Al	5.52
P	4.96
S	5.31
Cl	19.82
K	5.04
Ca	38.37

슬러지는 알루미늄 성분, 불가사리는 칼슘 성분이 가장 많이 함유되어 있는 것으로 나타났다. 슬러지 중의 알루미 성분과 불가사리 중 칼슘 성분은 인과 반응성이 매우 좋아 인제거에 좋은 조건을 제공하여 준다 .

폐슬러지와 불가사리를 이용하여 제조한 인 제거제의 성능을 파악하기 위하여 아래와 같이 여러 인자를 변화시켜 실험하였다

(1) 접촉시간에 따른 인제거 영향

용액 내의 인제거는 접촉시간에 크게 좌우된다. 본 실험은 접촉 시간에 따른 인제거 경향을 파악하기 위하여 실험을 실시하였다.

실험 조건을 살펴보면 10mg/L 인 인 용액 2L 에 인제거제 10g 을 첨가한 후 시간 변화에 따른 인 제거량을 측정하였다.

자세한 실험 결과는 도 4 와 같이 나타났다.

인 제거 경향은 초기에는 급격한 제거율을 보였으나 시간이 경과함에 따라 제거 능력이 감소하는 형태를 보였다 .

(2) 주입량에 따른 인 제거 경향

주입량 변화에 따른 인 제거 특성을 파악하기 위하여 10mg/L의 인 용액 100mL에 제거제 0.1~0.8 g 을 각각 첨가하여, 섭씨 25 도 항온 진탕기에서 평형에 도달하는 시간 동안 반응시킨 후 인 잔류 농도를 측정하였다.

주입량이 증가할 수록 인 제거량은 증가하는 경향을 보였으며, 일정량 이상 주입 후 평형에 도달하였다. 10mg/L 의 인 용액 99% 이상 제거하기 위하여는 최소 5g/L 의 주입량이 필요한 것으로 나타났다.

자세한 실험 결과는 도 5 와 같다.

(3) 인제거제 크기에 따른 인 제거 경향

인제거제 크기 변화에 따른 인 제거 특성을 파악하기 위하여 일정한 크기로 체가름(#12/14, 14/16, 16/20, 20/30, 30/40)을 한 후, 10mg/L의 인 용액 100mL 에 인제거제 0.5 g 을 첨가하여 실험을 수행한 결과 도 6 과 같이 나타났다.

시료의 크기가 작을 수록 비표면적이 증가하여 인 제거 효율은 상승하는 경향을 보였으며 시료의 크기가 12/14 메시 일때 인 제거율은 87.5% 로 다른 크기의 제거제에 비해 인 제거 효율이 상대적으로 낮은 것으로 나타났으며, 인 제거제 크기가 14/16, 16/20, 20/30, 30/40 메시에서 인 제거 효율은 각각 88.0%, 93.5%, 93.7%, 95.1%로 나타났다.

(4) 초기 농도 변화에 따른 인 제거 경향

인 초기 농도에 따른 제거 경향을 알아보기 위하여 초기 인 농도를 5,10,20,30,40,50,100mg/L 로 조제하여 실험을 수행한 결과 도 7 과 같이 나타났다

초기 인 농도가 증가할 수록 인 제거 효율은 감소하였으나 제거량은 증가하였다.

인 초기 농도 5,10,20,30,50,100mg/L 에 대하여 제거율은 각각 99.5%, 99.8%, 48.5%,33.7%, 25.3%, 20.2%, 10.2% 를 보였다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 영세 중소 수산물 가공업체의 슬러지 처리비용을 절감하여 경쟁력 강화에 도움을 줄 것으로 판단된다.

또한 특별한 처리방법이 없이 버려지는 불가사리의 재활용으로 불가사리 수매사업 활성화와 환경 보전에 큰 도움을 줄 것으로 예상된다 .

또한 현재 버려지고 있는 폐기물을 이용함으로서 폐기물 재활용 측면에서 파급 효과가 크다고 할 수 있다.

Claims

수산물폐슬러지를 탈수하여 증류수로 세척한 후, 섭씨 90 - 120 도로 약 1- 3 시간 건조 준비하고, 불가사리는 섭씨 400-600도 약 1-3 시간 회화시켜 준비하여, 이들 준비된 폐슬러지와 불가사리를 각각 일정한 크기로 체가름한 후, 폐슬러지와 불가사리의 무게비가 1:1 되도록 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 인제거제 제조 방법