KR101101760B1

KR101101760B1 - 하수처리장의 총인 제거제용 응집제 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101101760B1
Application number: KR1020110119013A
Authority: KR
Inventors: 최규양; 최영환
Original assignee: 태영케미컬 주식회사
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2012-01-18

Abstract

본 발명은 하수처리장의 방류수내의 총인(T-P)을 제거하기 위한 응집제 및 이의 제조방법에 관한 것으로 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)과 폴리수산화염화황산알루미늄( Polyaluminum hydroxy chloro sulfate, PAHCS)을 일정비율로 혼합하여 키토산(C₆H₁₃NO₅) 용액을 첨가한 총인(T-P)제거용 응집제 PACGS의 제조방법 및 이를 이용하여 하수처리장의 방류수내의 총인(T-P)을 처리하는 방법에 관한 것이다.

Description

하수처리장의 총인 제거제용 응집제 및 이의 제조 방법{WASTEWATER TREATMENT POWDER FOR REMOVING T-P AND PREPAREING METHOD THEREOF}

본 발명은 하수처리장의 방류수내의 총인(T-P)을 제거하기 위한 응집제 및 이의 제조방법에 관한 것으로 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)과 폴리수산화염화황산알루미늄(Polyaluminum hydroxy chloro sulfate)을 일정비율로 혼합하여 에틸렌클리콜(Ethylene Glycol) 및 키토산(C₆H₁₃NO₅) 용액을 첨가한 총인(T-P)제거용 응집제 PACGS의 제조방법 및 이를 이용하여 하수처리장의 방류수내의 총인(T-P)을 처리하는 방법에 관한 것이다.

2012년 1월 1일부터 하수처리장의 방류수 중의 총인(T-P) 방류수 수질기준이 강화됨에 따라 생물학적 처리 후단에 약품에 의한 응집반응으로 총인(T-P)처리를 하여야 방류수 수질기준에 만족할 것으로 여겨진다.

하수처리장의 총인(T-P)제거는 약품에 의한 화학적 응집에서는 주로 알루미늄염이 주로 사용되며 인 제거 원리는 다음과 같다.

Al₃ ⁺ + PO₄ ³ ^- → AlPO₄(↓)

Al₃+ + 3-XH₂O + XPO4^- → Al(OH)₃-X(H₂PO₄)X + (3-X)H⁺

Al(OH)₃ + X H₂PO₄ ^- → Al(OH)₃-X(H₂PO₄)X + XOH^-

현재 하수처리장의 총인(T-P)제거를 위해 주로 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)과 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)이 주로 사용되고 있다.

황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)은 단분자로 총인(T-P)제거를 위해 방류수에 주입시 염기도가 없어 pH저하 현상이 발생되어 중화에 필요한 2차 약품이 투입되어야 되며, 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)은 방류수에 투입시 저염기도로서 pH저하 현상이 없고 응집성이 우수하나, 다소 고가여서 하수처리장의 운영비용이 증가하는 원인이 되고 있다.

기존에는 먹는물 관리법에 의거하여 수처리제용 정수약품인 Alum과 PAC, PACS 등은 정수장 용도로 설계된 제품으로 사용용도에 대한 사용폭이 제한되어 있다. 또한 하수처리장 방류수에 투입시 알칼리도 및 처리수의 pH가 저하되는 단점이 있었다.

본 발명은, 기존의 응집제인 폴리염화알루미늄(Polyaluminium chloride, PAC)과 응집성능 및 응집 pH 범위가 대등하되, 제조 단가를 줄여 하수 처리의 경제성을 확보할 수 있는 총인 제거제용 응집제 및 그 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 기존의 응집제인 황산 알루미늄(Aluminum sulfate, AS)의 단점인 정화수의 산성화를 방지할 수 있도록 염기도가 보완된 총인 제거제용 응집제 및 그 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 Al₂O₃ 고형분 8%의 황산알루미늄 85 중량부에 대해 Al₂O₃ 고형분 10%, 염기도 60%의 폴리수산화염화황산알루미늄 15 중량부를 혼합하고, 비중 1.0~1.1, pH 3.5, 점도 6000cps이고, 탈아세틸화도 85% 이상인 특징을 가지는 키토산 응집제 0.2 중량부를 혼합하고, 교반하여 제조되며, Al₂O₃ 고형분 8.0~ 8.5 wt%, 염기도 12%를 이상을 가지는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제를 제공한다.

또한 본 발명은 Al₂O₃ 고형분 8%의 황산알루미늄 85 중량부에 Al₂O₃ 고형분 10%, 염기도 60%의 폴리수산화염화황산알루미늄 15 중량부를 혼합하는 제1 단계, 제1 단계의 혼합물 100중량부에 대해 비중 1.0~1.1, pH 3.5, 점도 6000cps이고, 탈아세틸화도 85% 이상인 특징을 가지는 키토산 응집제 0.2 중량부를 제1 단계의 혼합물에 첨가하여 혼합하는 제2 단계 및 제2 단계의 혼합물을 20~25℃에서 교반하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al₂O₃ 고형분 8.0~ 8.5 wt%, 염기도 12% 이상을 가지는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제의 제조 방법을 제공한다.

본 발명이 제공하는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제 및 이의 제조 방법은 기존의 응집제의 단점을 보완하여 고염기도로 응집반응 후 처리수의 pH가 저하되는 것을 방지하였다.

또한 본 발명이 제공하는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제 및 이의 제조 방법은, 양전하를 띠는 키토산과 음전하를 띠는 부유물질의 급속혼합에 의한 거대 floc을 형성할 수 있다는 장점 이 있다.

또한 본 발명이 제공하는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제 및 이의 제조 방법은 현재 하수처리장 총인(T-P)제거를 위해 사용하는 폴리염화알루미늄(Polyaluminum chloride, PAC)과 응집 및 제거효율이 대등하나, 저렴한 제조단가로 공급하므로 하수처리장의 운영비용을 절감하는데 크게 기여할 수 있다.

도 1 은 하수처리장 방류수의 pH 7.2, 총인(T-P)농도 0.8 ~ 1.2㎎/ℓ를 원수로 사용하고 응집제별 투입량에 따른 총인(T-P)제거 효과를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 하수처리장 방류수의 pH 7.2, 총인(T-P)농도 0.8 ~ 1.2㎎/ℓ를 원수로 사용하고 응집제별 투입량에 따른 pH변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 는 실제 가동중인 남지하수처리장의 방류수를 원수로 사용하고 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS 30㎎/ℓ를 주입한 결과에 따른 방류수 총인(T-P)농도변화를 나타내는 그래프이다.
도 4은 는 실제 가동중인 창녕하수처리장의 방류수를 원수로 사용하고 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS 30㎎/ℓ를 주입한 결과에 따른 방류수 총인(T-P)농도변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 는 실제 가동중인 부곡하수처리장의 방류수를 원수로 사용하고 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS 30㎎/ℓ를 주입한 결과에 따른 방류수 총인(T-P)농도변화를 나타내는 그래프이다.

황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS) 및 폴리수산화염화황산알루미늄( Polyaluminum hydroxy chloro sulfate) 및 키토산계 응집제를 이용한 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS의 제조.

유리 비이커에 Al₂O₃ 고형분 8%의 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS) 850g를 넣고, Al₂O₃ 고형분 10%, 염기도 60%의 폴리수산화염화황산알루미늄( Polyaluminum hydroxy chloro sulfate)을 150g를 180rpm, 20℃에서 1시간 교반한 뒤 키토산 응집제(탈아세틸화도 85% 이상) 20g를 첨가하여 180rpm, 20℃에서 1시간 혼합하여 본 발명의 실시예 1에 따른 하수처리장의 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS를 제조하였다.

[실험 1]

총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS 주입에 따른 총인(T-P) 제거효과

하수처리장 방류수의 pH 7.2, 총인(T-P)농도 0.8 ~ 1.2 ㎎/ℓ를 원수로 사용하고 실시예 1에 따른 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS와 Al₂O₃ 고형분 17% 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)를 0 ~ 85㎎/ℓ를 각 각 주입한 다음, 응집성능과 총인(T-P)제거 효과를 비교 조사하였다.

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 총인 제거제용 응집제 PACGS와 Al₂O₃ 고형분 17% 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)의 총인(T-P) 제거 효과를 비교한 그래프이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 총인(T-P) 제거제용 응집제 PACGS와 Al₂O₃ 고형분 17% 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)가 대등한 총인(T-P) 제거 효과를 보였다.

[실험 2] 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS 주입에 따른 pH변화

하수처리장 방류수의 pH 7.2, 총인(T-P)농도 0.8~ 1.2㎎/ℓ를 원수로 사용하고 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS와 Al₂O₃ 고형분 8%의 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS) 및 Al₂O₃ 고형분 17% 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)을 0 ~ 85㎎/ℓ를 각 각 주입, pH변화를 조사하였다.

도 2에서 보는 바와 같이 8%의 황산알루미늄(Aluminum sulfate, AS)은 pH가 4.8로 감소하는 것으로 나타났으나, 본 발명의 실시예 1에 따른 총인(T-P) 제거제용 응집제 PACGS는 pH가 6.58로 감소하고, Al₂O₃ 고형분 17% 폴리염화알루미늄(Polyaluminum cloride, PAC)은 pH가 6.85로 대등한 효과를 보였다.

[실험 3] 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS의 현장 실증 테스트에 의한 방류수 총인(T-P)변화

도 3 내지 도 5는 현재 가동중인 남지, 창녕, 부곡하수처리장에 실증 설비를 설치 후 방류수를 원수로 사용하고 총인(T-P)제거제용 응집제 PACGS 30㎎/ℓ를 주입한 결과 방류수의 총인(T-P)의 농도변화를 도시한 그래프이다. 원수의 총인(T-P)농도가 0.25 ~ 0.85㎎/ℓ로 변동이 있으나 방류수 총인(T-P)농도는 0.1㎎/ℓ이하의 일정농도로 처리됨을 나타내는 그래프이다.

한편 동절기에는 응집제의 동결을 방지하기 위해 에틸렌글리콜이 소량 첨가될 수 있다. 첨가되는 에틸렌글리콜의 양은 키토산 응집제의 중량의 50% 정도가 적당하다.

Claims

Al₂O₃ 고형분 8%의 황산알루미늄 85 중량부에 대해 Al₂O₃ 고형분 10%, 염기도 60%의 폴리수산화염화황산알루미늄 15 중량부를 혼합하고, 혼합물 100 중량부에 대해 비중 1.0~1.1, pH 3.5, 점도 6000cps이고, 탈아세틸화도 85% 이상인 특징을 가지는 키토산 응집제 0.2 중량부를 혼합하고, 교반하여 제조되며, Al₂O₃ 고형분 8.0~ 8.5 wt%, 염기도 12%를 이상을 가지는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제.
Al₂O₃ 고형분 8%의 황산알루미늄 85 중량부에 Al₂O₃ 고형분 10%, 염기도 60%의 폴리수산화염화황산알루미늄 15 중량부를 혼합하는 제1 단계;
제1 단계의 혼합물 100중량부에 대해 비중 1.0~1.1, pH 3.5, 점도 6000cps이고, 탈아세틸화도 85% 이상인 특징을 가지는 키토산 응집제 0.2 중량부를 제1 단계의 혼합물에 첨가하여 혼합하는 제2 단계; 및
제2 단계의 혼합물을 20~25℃에서 교반하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al₂O₃ 고형분 8.0~ 8.5 wt%, 염기도 12% 이상을 가지는 하수처리장의 총인 제거제용 응집제의 제조 방법.