KR100912721B1 - 부유물 응집 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

부유물 응집 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오수나 폐수에 함유된 부유물과 콜로이드(colloid)상태로 물분자와 강하게 결합되어 있는 친수성(親水性) 유기입자를 흡착하여 물분자로부터 분리시킴과 동시에, 침전 경화시켜서 오,폐수를 정제할 수 있는 부유물 응집 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 부유물 응집 조성물의 제조방법은 반수석고(CaSO41/2H2O) 97.77중량% (성분율:산화칼슘(CaO) 56중량%~69.7중량%, 삼산화황(SO3) 24.73중량%~37.5중량%, 산화제삼철(Fe2O3) 0.02중량%, 화합수 5.55중량%)와 스트론듐(Sr) 0.2중량%, 이트륨(y)0.02중량%, 지르코늄(Zr)0.01중량%, 벤토나이트 1.0중량%, 황산알루미늄(AlSO4) 1.0중량%를 교반기에 균등하게 교반하는 교반공정과 상기 교반공정에서 균등하게 교반된 혼합물을 140℃ 내지 300℃의 온도에서 소결시키는 소결공정과, 상기 소결공정에서 소결된 덩어리를 분쇄기에서 분쇄하는 분쇄공정과, 상기 분쇄공정에서 분쇄된 소결분말 중에서 300㎛이상의 분말 입자를 제거하는 선별공정과, 상기 선별공정에서 얻어진 입자사이즈가 300㎛이하의 소결체 분말을 일정 중량으로 포장하는 포장공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
반수석고, 스트론듐, 이트륨, 지르코늄, 벤토나이트, 황산알루미늄

Description

부유물 응집 조성물 및 그 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF CONDENSATION COMPOSIT FOR CONDENCING FLOATING PARTICLES}
본 발명의 부유물 응집 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 오수나 폐수에 함유된 부유물과 콜로이드(Colloid)상태로 물분자와 강하게 결합되어 있는 친수성(親水性) 유기입자를 흡착하여 물분자로부터 분리시킴과 동시에, 침전 경화시켜서 오,폐수를 정제할 수 있는 부유물 응집 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 산업이 급격히 발전됨에 따라서 각종 산업시설이 날로 증가하고 있고, 이와 같은 사업장이나 산업시설에서는 제품의 생산과정에서나 또는 제품의 질적가치를 높이기 위해 불가피하게 오수와 폐수를 방출하게 된다.
이와 같이 발생되는 오,폐수를 그대로 방류시키는 경우에 토양은 물론, 하천, 호수 및 저수지, 해양 등의 수자원을 오염시키게 되기 때문에 오,폐수를 발생시키는 사업장이나 산업시설에 대해서는 정부가 물리, 화학, 생물학적처리방법을 동원하여 소정의 수처리를 거친 후 청정한 처리수로 방류시키도록 권고하고 있다.
종래, 오,폐수에 존재하는 각종 오염물질을 응결, 응집시켜 정화처리 효과를 나타내는 폐수처리제로서 소석회, 소다회 및 황산제1철로 구성된 물질과 차아염소산염과 제올라이트 조성된 물질 및 고분자 응집제로 구성되는 폐수처리 조성물이 대한민국 공개 특허공보 제89-6523호에 개시되어 있다.
그러나, 상기한 선행 기술의 폐수처리 조성물은 오염물질의 응집을 효과적으로 달성할 수 있는 pH폭이 좁고 수처리 작업시에 알칼리보조제, 응집촉진제 등이 추가로 첨가되어야 하는데, 상기 응집촉진제의 경우는 그 사용량에 따라 민감하게 응집효능에 영향을 미치므로 필요량을 정확하게 산출해야 함에 따라 작업성이 매우 불량하다는 문제가 있다.
이와 같이 응집촉진제의 필요량의 산출이 쉽지 않은 경우 통상 필요량보다 많은 양을 사용하게 되는데, 이 경우 미반응 응집촉진제가 다량 존재하게 되면 그 자체가 고분자 전해질이기 때문에 친수성이 강하므로 보호 콜로이드로서의 기능을 발휘하게 되어 현탁입자를 둘러싸서 현탁입자를 분산상태로 존재하게 하므로 응집효과를 반감시킨다는 문제가 있다.
또, 종래의 경우 폐수처리 조성물을 폐수에 첨가하기 전에 그 pH를 일정범위로 조정해야 하는 등 작업이 매우 불편하다는 문제가 있다.
이 외에도 여러 가지 종류의 약품을 투입하기 때문에 제품 적용이 매우 제한된다는 문제가 있고, 처리에 4~5시간이 소요됨에 따라 처리효율이 매우 낮으면, 다단계의 처리과정이 요구됨으로 설비가 대형화되어야 하는 한편, 설비가 대용량인데 처리효율이 현저히 낮아 시스템을 운영하는데 어려움이 있다는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 오,폐수에 투입하는 경우에 오수나 폐수에 함유된 오니(汚泥)내에서 콜로이드(Colloid)상태로 물분자와 강하게 결합되어 있는 친수성(親水性) 유기입자를 흡착하여 물분자로부터 분리시키고, 물분자로부터 분리된 친수성의 유기입자들이 서로 결합되어 침전 경화(硬化)되도록 하는 방식으로 오,폐수내의 부유성의 점토입자, 유기성콜로이드, 조류(操類), 플랑크톤, 세균, 색도, 탁도, 일부 중금속 등에 대하여 별도의 전처리 및 중화처리를 생략한 상태에서도 소량의 첨가만으로 교반에 의해 매우 짧은 시간에 응결, 응집시켜 매우 안정한 상태의 블록형태로 침강시킬 수 있도록 하므로써 매우 효과적으로 오,폐수를 정제할 수 있는 부유물 응집 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 부유물 응집 조성물의 제조방법은 반수석고(CaSO41/2H2O) 97.77중량% (성분율:산화칼슘(CaO) 56중량%~69.7중량%, 삼산화황(SO3) 24.73중량%~37.5중량%, 산화제삼철(Fe2O3) 0.02중량%, 화합수 5.55중량%)와 스트론듐(Sr) 0.2중량%, 이트륨(y)0.02중량%, 지르코늄(Zr)0.01중량%, 벤토나이트 1.0중량%, 황산알루미늄(AlSO4) 1.0중량%를 교반기에서 균등하게 교반하는 교반 공정과, 상기 교반공정에서 균등하게 교반된 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 소결시키는 소결공정과 상기 소결공정에서 소결된 덩어리를 분쇄기에서 분쇄하는 분쇄공정과 상기 분쇄공정에서 분쇄된 소결분말 중에서 300㎛ 이상의 분말 입자를 제거하는 선별공정과 상기선별공정에서 얻어진 입자사이즈가 300㎛ 이하의 소결체 분말을 일정 중량으로 포장하는 포장공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집 조성물에 의하면, 수질에 관계없이 물을 정화할 수 있어 여러 가지 오.폐수를 처리정화시킬 수 있는 효과가 있고, 다공성의 분말상태 그대로 사용하기 때문에 응집력이 매우 강하여 교반후에 바로 침전이 형성되면서 깨끗한 물과 침전물이 분리되므로 처리시간을 단축할 수 있다는 효과가 있고, 침전덩어리가 크고 점성이 없으므로 탈수성이 매우 양호하고, 여과포로부터의 박리성이 뛰어나다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집 조성물에 의하면, 적은 양을 사용해서 부유물, 에를 들면 유기물, 무기물에 관계없이 제거 또는 감소시킬 수 있다는 효과가 있고, 무기 혼합물이기 때문에 공해가 없고 안정성도 높아 취급 등 관리가 용이하다는 효과가 있고, 즉효성, 범용성, 경제성이 뛰어나기 때문에 공정기간을 단축 할 수 있어 비용을 절감할 수 있다는 효과가 있으면, 고화제와의 적합성이 양호하므로 효율적으로 고화처리할 수 있으면, 소각처리도 쉬어진다는 효과가 있음과 동시에, 처리후에는 재활용 흙으로서 매립하거나 조성용 흙으로 재활용할 수 있다는 등의 여러 가지 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 부유물 응집 조성물의 제조방법은 반수석고(CaSO41/2H2O) 97.77중량% (성분율:산화칼슘(CaO) 56.93중량%~69.7중량%, 삼산화황(SO3) 24.73중량%~37.5중량% 산화제삼철(Fe2O3) 0.02중량%, 화합수 5.55중량%)와 스트론듐(Sr) 0.2중량%, 이트륨(y)0.02중량%, 지르코늄(Zr)0.01중량%, 벤토나이트 1.0중량%, 황산알루미늄(AlSO4) 1.0중량%를 교반기에서 균등하게 교반된 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 소결시키는 소결공정과 상기 소결공정에서 소결된 덩어리를 분쇄기에서 분쇄하는 분쇄공정과 상기 분쇄공정에서 분쇄된 소결분말 중에서 300㎛ 이상의 분말 입자를 제거하는 선별공정과 상기 선별공정에서 얻어진 입자사이즈가 300㎛이하의 소결체 분말을 일정 중량으로 포장하는 포장공정으로 구성되어 있다.
상기 설명에 있어서, 상기 반수석고분말은 오,폐수 중의 콜로이드 입자와 중금속 입자 불용성의 유기화합물을 흡착하는 작용을 하고, 상기 벤토나이트는 입자사이즈가 100 내지 180㎛인 것을 사용하며, 이 벤토나이트는 응결핵의 생성시간을 단축시키기 위하여 응결핵의 형성과 플록의 침전 속도를 증가시킴과 동시에, 중금속을 흡착하여 응집효율을 향상시킨다.
상기 산화칼슘은 오,폐수 중의 pH를 안정적으로 유지시키는 작용을 하며, 응집 후에 응결입자의 침강 플록을 크게 향상시키므로, 침전성 향상시키고, 스트론듐은 물과 반응하여 수소를 발생해서 수산화 스트론듐이 되어 2가의 양이온 화합물을 만든다.
상기 이트륨은 열수에 분해되고 산에 녹으나 알칼리에는 녹지 않고, 상기 황산 알류미늄은 수중에 용해되어 오,폐수 중의 금속무기물을 흡착하고, 수중에 용해되어 전해질로 작용해서 현탁물질을 응집시킨다.
본 발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집조성물은 오,폐수에 투입하는 경우에 오수나 폐수에 함유된 오니 내에 콜로이드상태로 잔존하는 친수성의 유기입자들이 서로 결합되어 침전 경화시켜서 오,폐수 내에 잔존하는 부유성의 점토입자, 유기성콜로이드, 조류(藻類), 플랑크톤, 세균, 색도, 탁도, 일부 중금속 등을 응결 및 응집시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 각 성분은 분말상태로 첨가되어 균일하게 혼합됨에 따라 최종제품 또한 분말상태로 유지되며 중성이다.
이와 같이 제조된 본 발명의 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집 조성물을 이용하여 오,폐수를 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
오,폐수 원수가 처리조 내로 유입된 상태에서 상기 처리조 내에 오,폐수원수 중량 대비 1/1,000에 해당하는 양의 부유물 응집 조성물을 첨가한 후 교반하면, 본 발명의 부유물 응집 조성물이 (+)전하를 띄므로, 오,폐수내의 부유물, 예를 들면 오,폐수 내에 잔존하는 부유성의 점토입자, 유기성콜로이드, 조류(藻類), 플랑크톤, 세균, 색도, 탁도, 일부 중금속 등을 응결 및 응집시켜서 (-)전하의 콜로이드상태로 물분자와 강하게 결합된 친수성의 유기입자와 결합하여 (-)전하를 잃으면서 불용성의 금속염이 된다.
이와 같이 물분자와 결합되어 있던 친수성의 유기입자가 본 발명의 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집 조성물과 결합되면 물분자가 자유소로 분리이탈되면서 부유물 내에 존재하던 친수성 유기입자가 소수화(疎水化)입자로 전환된다.
한편, 소수화 입자로 전환된 부유물 내의 유기입자들은 쿨롱의 법칙과 반데르발스의 힘에 의하여 입자사이에 형성되는 인력(引力)에 의해 서로 결합되면서 질량이 커지게 되어 처리조의 바닥에 침전된다.
이때, 상기 부유물 내의 유기입자에 포함되어 있던 중금속 성분 또한 본 발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집조성물의 작용에 의해 응집과 캡슐화고정을 거쳐 중화된다.
상기와 같은 과정이 종료되면 처리조 상층의 물은 매우 깨끗한 상태로 유지됨에 따라 별도의 라인을 통하여 배출시킨다.
한편, 처리조의 바닥에 침전된 침전물은 수거하여 자연상태로 방치하면 입자간 인력에 의한 입자질량의 증대와 입자간 간격이 줄어들면서 물분자의 배출이 연속적으로 일어나기 때문에 별도의 탈수처리를 하지 않더라도 자연탈수되면서 경화되어 블록의 형태가 된다.
이와 같이 블록형태로 경화된 침전물은 그대로 매립하거나 또는 조성용 흙으로 재사용될 수 있다.
본 발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집조성물의 성능을 알아보기 위하여 한국화학시험 연구소에 의뢰, 건설 폐기물 골재세척수를 정화하였다.
본 발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집조성물은 건설폐기물 골재세척수에 대하여 1/1,000의 비율로 반응조 내에 투입하고, 2분 동안 균일하게 교반하였으면, 교반 종료 후 5분 동안 정치시킨 다음 상등수를 채취하여 성분변화를 측정하였다.
표1. 현장 처리수 성분변화표
측정 항목 원수( 저수지표본수 ) 처리수( 상등수 ) 실험 방법
SS(현탁물질) 6180 58 수질오염 공정시험방법
BOD/(mg/L) 75 44 수질오염 공정시험방법
COD/(mg/L) 149 66.6 수질오염 공정시험방법
총 인 3.13 0.35 수질오염 공정시험방법
총 질 소 35 22 수질오염 공정시험방법
탁 도 5120 47.4 수질오염 공정시험방법
상기 표 1에서, 처리 전에 건설 폐기물 골재세척수에 함유되어 있던 SS와 COD, BOD의 수치는 본발명에 따른 부유물 응집 조성물의 제조방법에 의해 제조한 부유물 응집 조성무로 정화처리 후 현격하게 감소하였음을 알 수 있으면, 총인, 총질소, 탁도 또한 크게 감소하였음을 확인할 수 있다.

Claims (2)

  1. 반수석고(CaSO41/2H2O) 97.77중량% (성분율:산화칼슘(CaO) 56.93중량%~69.7중량%, 삼산화황(SO3) 24.73중량%~37.5중량%, 산화제삼철(Fe2O3) 0.02중량%, 화합수 5.55중량%)와 스트론듐(Sr) 0.2중량%, 이트륨(y)0.02중량%, 지르코늄(Zr)0.01중량%, 벤토나이트 1.0중량%, 황산알루미늄(AlSO4) 1.0중량%을 교반기에서 균등하게 교반하는 교반 공정과, 상기 교반공정에서 균등하게 교반된 혼합물을 100 내지 200℃의 온도에서 소결시키는 소결공정과, 상기 소결공정에서 소결된 덩어리를 분쇄기에서 분쇄하는 분쇄공정과, 상기 분쇄공정에서 분쇄된 소결분말 중에서 300㎛ 이상의 분말 입자를 제거하는 선별공정과 상기 선별공정에서 얻어진 입자사이즈가 300㎛ 이하의 소결체 분말을 일정중량으로 포장하는 포장공정으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 부유물 응집조성물의 제조방법.
  2. 반수석고(CaSO41/2H2O) 97.77중량% (성분율:산화칼슘(CaO) 56.93중량%~69.7중량%, 삼산화황(SO3) 24.73중량%~37.5중량%, 산화제삼철(Fe2O3) 0.02중량%, 화합수 5.55중량%)와 스트론듐(Sr) 0.2중량%, 이트륨(y)0.02중량%, 지르코늄(Zr)0.01중량%, 벤토나이트 1.0중량%, 황산알루미늄(AlSO4) 1.0중량%로 이루어진 부유물 응집 조성물.
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