이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 수산화마그네슘(Mg(OH)2): 15∼27중량%, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 수산화칼슘 (Ca(OH)2)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종: 4.5∼23중량%, 카르복실기를 갖는 분산제: 2∼6중량% 및 나머지는 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 악취제거용 슬러리 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 수산화마그네슘(Mg(OH)2): 15∼27중량%, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 수산화칼슘 (Ca(OH)2)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종: 4.5∼23중량%, 카르복실기를 갖는 분산제: 2∼6중량% 및 나머지는 물로 이루어지는 악취제거용 슬러리 조성물을, pH가 11.0∼11.8의 범위가 되도록 악취발생물질에 투입하여 악취를 제거하는 방법에 관한 것이다.
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또한, 본 발명은 제철공장의 고로에서 발생되는 용융 슬래그에 냉각설비를 통해 냉각수를 분사하여 수재 슬래그 또는 괴재 슬래그를 제조할 때 발생되는 악취를 제거하는 방법에 있어서,
상기 슬래그 제조시 상기한 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을 상기 냉각설비를 통해 냉각수와 함께 공급하여 슬래그 제조 시 발생하는 악취를 제거하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을, 축산 분뇨 또는 음식물 쓰레기와 같은 유기물 다량함유 폐기물에 투입하여 악취를 제거하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물은 하기와 같은 반응식들에 의해 황화수소를 포함하는 악취를 제거한다.
H2S + Mg(OH)2 →MgS + 2H2O
H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O
H2S + 2K2O → K2S + 2H2O
H2S + Ca(OH)2 → CaS + 2H2O
상기 반응식(2)에 의하여 황화수소가 제거되지만 Mg(OH)2의 pH는 10.3으로 낮기 때문에 S2 -의 용해도가 낮으므로 H2S의 제거효율이 낮아진다.
그러므로, 상기 식(3)∼(5)에서와 같이 가성소다(NaOH), 가성가리(KOH), 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 첨가하여 pH를 높여 주면 황화수소의 제거율이 탁월해진다.
본 발명의 악취제거제 조성물을 구성하는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)으로는 해수로부터 제조되거나 또는 천연광석으로부터 제조된 것 어느 것이나 사용가능하다.
상기 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 그 평균입자 크기가 10㎛ 이상인 경우에는 악취물질과의 반응성이 떨어져 미 반응된 입자가 슬러지와 함께 남게 되므로 반응을 촉진하기 위하여 그 평균입자 크기는 10㎛이하가 바람직하다.
상기 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 구성하는 화학성분은 건조중량 기준으로 MgO 환산 함유율이 62∼68중량%, SiO2 : 0.2∼2중량%, Al2O3 :0.1∼1중량%, Fe2O3: 0.1∼1중량%, CaO: 0.5∼2 중량%, 강열감량: 29∼32 중량%, 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.
보다 바람직하게는, 산중화 능력의 척도인 활성도가 60초 이하인 것이 바람직한데, 그 이유는 본 발명에서 H2S 발생량이 450ppm 이상인 점을 고려할 때 활성도가 60초 이상이면 반응성이 떨어져 H2S 제거효율이 낮아지게 되기 때문이다.
상기 수산화마그네슘[Mg(OH)2]은 하기 식(6)에 따라 알칼리반응 시간을 지속시키는 역할을 한다.
Mg(OH)2 → Mg++ + 2OH-
상기 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 함량이 너무 적은 경우에는 알칼리반응 시간을 충분히 지속시킬 수 없을 뿐만 아니라 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 수산화칼슘 (Ca(OH)2)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 함량이 증가하여 설비의 부식우려가 높고, 침전물의 양이 많아지게 되고, 너무 많은 경우에는 pH가 너무 낮아 충분한 악취제거효율을 달성할 수 없으므로, 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 함량은 15∼27중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 수산화칼슘 (Ca(OH)2)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 함량이 너무 많은 경우에는 설비의 부식우려가 높을 뿐만 아니라 침전물의 양이 많아지게 되고, 너무 적은 경우에는 pH가 너무 낮아 충분한 악취제거효율을 달성할 수 없으므로, 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 수산화칼슘 (Ca(OH)2)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 함량은 4.5∼23중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 카르복실기를 갖는 분산제는 악취제거용 슬러리 조성물을 구성하는 성분들을 균일하게 분산시키기 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 함량은 슬러리 조성물 중량에 대하여 2∼6중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 악취를 제거하는 방법에서는 pH가 11.0∼11.8의 범위가 되도록 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을 악취발생물질에 투입하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 제철공장의 고로에서 발생되는 용융 슬래그에 냉각설비를 통해 냉각수를 분사하여 수재 슬래그 또는 괴재 슬래그를 제조할 때 발생되는 악취를 제거하는 방법에 적절히 적용될 수 있다.
슬래그를 제조할 때 발생되는 악취를 본 발명에 따라 제거하기 위해서는
상기 슬래그 제조시 상기한 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을 상기 냉각설비를 통해 냉각수와 함께 공급하여야 한다.
상기와 같이, 악취제거용 슬러리 조성물을 슬래그 제조 시 냉각수와 함께 공급하므로써 슬래그 제조 시 발생하는 악취를 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을 사용하여 유기물을 다량 함유하는 축산분뇨, 음식물쓰레기와 같은 폐기물의 악취를 제거하는 경우에는 악취를 제거한 폐기물들을 비료로 이용할 수 있는데, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
유기물을 다량 함유하는 축산분뇨, 음식물쓰레기와 같은 폐기물의 악취를 제거하기 위하여 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을 사용하면, 악취를 발생시키는 폐기물중의 암모니아(NH4 +)는 하기 반응식(7)과 같이 pH 7 ~ pH 11 사이에서는 평형을 유지하게 되고, pH가 높을수록 우변으로 옮겨진다.
즉 pH가 11 이상으로 상승되면, 비이온화 암모니아성 질소는 가스상태로 탈기되어 제거된다.
NH4 + →NH3 + H+
또한, 폐기물 중의 황화수소(H2S) 의 경우에는 상기 반응식(2)~(5)에 따라 제거한다.
한편, 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물 중 마그네슘은 식물이 다량으로 요구하는 필수 원소이고, 산성 토양을 알칼리성으로 개량하는 효과를 가지며, 식물의 규산 흡수를 도와 병해에 대한 저항성을 높이는 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 망간과의 결항 관계로 망간 과잉에 대한 독성을 줄이고, 마그네슘이 부족할 때 낡은 잎의 입맥 사이에 나타나는 황화현상을 예방하는 효과가 있다.
이와 같이, 본 발명의 악취제거용 슬러리 조성물을 이용하는 경우에는 악취제거 뿐만 아니라 악취를 제거한 폐기물들은 비료로 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
하기 표 1 및 표 2와 같이 조성되는 악취제거용 슬러리 조성물을 제조한 다음, 제조된 악취제거용 슬러리 조성물 500ppm을 냉각수와 함께 주입하여 pH, H2S 제거율 및 침전물 감소량을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
상기에서, 냉각수만 분사했을 때 H2S 발생최고농도는 450ppm 이었다.
하기 표 3에서, H2S 제거율 = [처리전농도(450ppm)-처리후농도]÷처리전농도×100으로 나타낸 것이다.
한편, 하기 표 3에서의 침전물의 감소량을 측정하기 위하여 H2S가 포함된 냉각수 2000mL에 표 1 및 표 2의 악취제거용 슬러리 조성물을 각각 10mL 주입하였을 때 발생된 침전물의 부피를 측정한 것으로서, 비교예 2 (NaOH)주입시 발생하는 침전물의 양을 100으로 하여 각 시료주입시 발생되는 량을 환산하여 나타낸 것이다.
구분 |
발명예 1 |
발명예 2 |
발명예 3 |
발명예4 |
발명예5 |
조성 (중량%) |
수산화마그네슘 |
21 |
15 |
21 |
15 |
15 |
수산화나트륨 |
13.5 |
22.5 |
- |
- |
- |
수산화칼륨 |
- |
- |
13.5 |
22.5 |
- |
수산화칼슘 |
- |
- |
- |
- |
6.0 |
분산제 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
물 |
62.5 |
59.5 |
62.5 |
59.5 |
76.0 |
구분 |
비교예 1 |
비교예 2 |
비교예3 |
조성 (중량%) |
수산화마그네슘 |
30 |
- |
- |
수산화나트륨 |
- |
45 |
- |
수산화칼륨 |
- |
- |
45 |
수산화칼슘 |
- |
- |
- |
물 |
70 |
55 |
55 |
구분 |
pH |
H2S 제거정도 |
침전물감소량 |
처리전농도 (ppm) |
처리후농도 (ppm) |
제거율(%) |
발생량(mL) |
감소율(%) |
발명예 1 |
11.43 |
450 |
4 |
99.1 |
41 |
67 |
발명예 2 |
11.78 |
3 |
99.3 |
45 |
64 |
발명예 3 |
11.12 |
8 |
98.2 |
38 |
70 |
발명예 4 |
11.59 |
4 |
99.1 |
41 |
67 |
발명예 5 |
11.11 |
9 |
98.0 |
38 |
70 |
비교예 1 |
9.87 |
67 |
85.1 |
36 |
71 |
비교예 2 |
12.47 |
3 |
99.3 |
125 |
0 |
비교예 3 |
12.35 |
3 |
99.3 |
119 |
5 |
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명예(1-5)를 본 발명에 부합되는 pH 범위로 주입하는 경우 H2S 제거율 및 침전물 감소량이 우수함을 알 수 있다.
이에 반하여, 본 발명을 벗어나는 비교예 (1-3)의 경우에는 H2S 제거율 및 침전물 감소량 중 적어도 하나는 나쁘게 나타남을 알 수 있다.
(실시예 2)
상기 실시예 1중 발명예 5의 악취제거용 슬러리 조성물을 유기물을 다량 함유하는 축산분뇨, 음식물쓰레기와 같은 폐기물에서 악취를 제거한 다음 비료로 이용하여 그 특성 및 효과를 분석하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
하기 표 4에서, pH는 시료와 증류수의 비율을 1:5로 하여 진탕하고 pH 미터를 이용하여 측정한 것이고, 총탄소 (T-C) 및 총질소 (T-N)는 비료의 시료 채취기준과 품질검사 방법에 따라 분석한 것이고, 악취강도는 대기환경보전법 및 대기오염공정시험방법의 관능법에 의해 측정한 것이다.
구 분 |
축산분뇨 |
음식물쓰레기 |
처리전 |
처리후 |
처리전 |
처리후 |
pH |
6.90 |
11.4 |
4.02 |
11.6 |
총탄소,T-C(%) |
34.67 |
10.70 |
43.72 |
12.64 |
총질소,T-N(%) |
4.25 |
0.94 |
3.94 |
0.88 |
대장균군 (MPN/100g) |
4.9×106 |
18 이하 |
1.7×106 |
18 이하 |
분변계 대장균수 (MPN/100g) |
4.9×106 |
18 이하 |
1.3×106 |
18 이하 |
생균수 (35℃) (cell Count/g) |
1.3×108 |
8.0×103 |
2.4×108 |
6.2×103 |
악취강도 |
5도 |
1도 |
4도 |
1도 |
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 축산 분뇨의 pH는 6.90으로 중성 또는 약산성이었고, 음식물 쓰레기의 pH는 4.02로 산성이었으나, 본 발명의 조성물로 처리한 후 pH는 11.4∼11.6으로 상승함을 알 수 있다.
또한, 상기 총탄소(T-C), 총질소(T-N)는 본 발명의 조성물로 처리한 후 처리전에 비하여 현저히 낮은 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.
또한, 축산분뇨와 음식물쓰레기의 대장균군 및 분변계 대장균 수는 각각 1.7∼4.9×106 MPN/100 g, 1.3∼4.9×106 MPN/100 g이었으며, 생균수는 1.3∼2.4×108 cell/g 이었으나 처리 후의 대장균군 및 분변계 대장균은 검출되지 않았으며, 생균수는 6.2∼8.0×103 cell/g으로 감소함을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 조성물에 의한 대장균 등의 미생물 살균 효과가 탁월함을 알 수 있다.
더욱이, 악취강도는 처리 전 5~4도에서 처리 후 1도로 낮아져 악취제거효과도 탁월함을 알 수 있다.