KR101281205B1 - 산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물 - Google Patents

산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 응집제 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 산화마그네슘, 황산(또는 염산) 및 물을 혼합하여 황산마그네슘(또는 염화마그네슘)을 제조하는 단계 및 상기 제조된 황산마그네슘(또는 염화마그네슘)을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 응집제 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명의 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 응집제 조성물은 상기 혼합된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물 중 어느 하나와 1.5~3:1의 중량비로 혼합하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 산화마그네슘을 이용하여 수처리용 응집제 조성물을 제조함으로써 중화제인 알칼리의 소모를 줄일 수 있으며 응집 속도 및 응집 효과를 현저히 향상시킬 수 있음은 물론 제조비용 감소가 가능하게 된다. 또한 BOD 내지 COD의 효과적인 저하가 가능해진다.

Description

산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물{Manufacturing method of flocculant composition for water treatment using Magnesium Oxide and the flocculant composition thereby}
본 발명은 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화마그네슘을 이용하여 수처리용 응집제 조성물을 제조함으로써 응집효과가 우수하고, 또한 중화제인 알칼리의 소모를 줄일 수 있어 제조비용의 절감을 꾀할 수 있는 성능 및 경제성이 모두 뛰어난 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 상, 하수 및 각종 폐수 등의 정수과정에서 오염물질인 유기물, 부유입자 등을 효율적으로 제거하기 위한 수단으로 응집제가 사용되고 있다.
이와 관련하여 기존의 각종 수처리 현장에서 사용되고 있는 응집제로서는 알루미늄계 응집제인 황산알루미늄과 폴리염화알루미늄 등이 있으며, 철염계 응집제인 염화제2철과 황산제2철 등이 있다. 상기의 알루미늄계 응집제와 철염계 응집제는 응집제 내에 함유되어 있는 양의 3가 이온을 함유하는 알루미늄 이온과 철 이온에 의해 응집작용을 발생시킨다.
그러나 상술한 응집제들은 수처리 현장에 적용하였을 때 여러 가지 문제점을 가진다. 우선 알루미늄계 응집제, 특히 황산알루미늄의 경우 가격이 저렴하여 주로 사용되어왔으나 황산알루미늄만을 물에 투입하게 되면 응집이 일어나지 않으므로 반드시 이를 중화하여 주어야만 응집이 생성되어 수중 현탁물이나 부유물을 분리시킬 수 있다.
이와 같은 황산알루미늄의 중화를 위해서 가성소다(NaOH 약 30%, 액상) 또는 소석회(Ca(OH)2)가 사용될 수 있는데, 가성소다의 경우 가격이 비싸 제조비용이 많이 드는 문제가 있으며, 소석회의 경우 가격은 저렴하나 사용이 불편하고 또한 가성소다에 비해 응집효과가 떨어지는 문제가 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결할 수 있으며, 응집효과 뛰어나고 제조비용을 절감할 수 있는 수처리용 응집제의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 응집 속도 및 응집 효과를 현저히 향상시킬 수 있음은 물론 중화제인 알칼리의 소모를 줄일 수 있어 제조비용의 감소가 가능해지므로 성능 및 경제성 측면에서 모두 뛰어난 효과를 얻을 수 있는 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물을 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 BOD 내지 COD의 저하에 효과적인 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물을 제공하는데 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은,
a) 산화마그네슘, 황산 및 물을 혼합하여 황산마그네슘을 제조하는 단계; 및
b) 상기 a) 단계에서 제조된 황산마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 a) 단계는 상기 산화마그네슘, 황산 및 물을 1:2.5~7:6.5~10의 중량비로 혼합할 수 있다.
또한 본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 b) 단계는 상기 황산마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 1:3~9의 중량비로 혼합할 수 있다.
또한 본 발명의 더욱 바람직한 특징에 의하면,
c) 상기 b) 단계에서 혼합된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물 중 어느 하나와 1.5~3:1의 중량비로 혼합할 수 있다.
또한 본 발명의 목적은.
d) 산화마그네슘, 염산 및 물을 혼합하여 염화마그네슘을 제조하는 단계; 및
e) 상기 d) 단계에서 제조된 염화마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 d) 단계는 상기 산화마그네슘, 염산 및 물을 1:4.5~8:6.5~10의 중량비로 혼합할 수 있다.
또한 본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 e) 단계는 상기 염화마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 1:3~9의 중량비로 혼합할 수 있다.
또한 본 발명의 더욱 바람직한 특징에 의하면,
f) 상기 e) 단계에서 혼합된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물 중 어느 하나와 1.5~3:1의 중량비로 혼합할 수 있다.
또한 본 발명의 목적은, 상기와 같은 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물에 의하면, 산화마그네슘을 이용하여 수처리용 응집제 조성물을 제조함으로써 중화제인 알칼리의 소모를 줄일 수 있으며, 응집 속도 및 응집 효과를 현저히 향상시킬 수 있음은 물론 제조비용의 감소가 가능해지므로 성능 및 경제성 측면에서 모두 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명에 따라 제조된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리염화철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물 중 어느 하나와 혼합하여 적용함으로써 BOD 내지 COD의 효과적인 저하가 가능해진다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 의한 수처리용 응집제 조성물 제조방법은 산화마그네슘, 황산 및 물을 혼합하여 황산마그네슘을 제조한 후, 제조된 황산마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.-
또한 본 발명에 의한 수처리용 응집제 조성물 제조방법은 상기 황산 대신 염산을 사용하여 염화마그네슘을 제조한 후, 제조된 염화마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
이하 각각의 단계에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
<황산마그네슘 제조단계>
[실시예 1]
황산마그네슘 제조단계는 우선 96% 시약용 농황산을 3배의 물로 희석한 다음 산화마그네슘을 녹이는 과정으로 이루어진다. 구체적인 반응식은 하기 반응식 1과 같다.
(반응식 1)
H2SO4 + MgO → MgSO4 + H2O
이때 물의 양으로 황산마그네슘을 조절하여 줄 수 있으며, 황산의 양과 물의 양에 따른 반응 정도는 하기 표 1 및 표 2와 같다.
물(g) 황산(g) 산화마그네슘(g) 비고 반응표시
150 20 20 MgO 미분해 ×
150 60 20 MgO 완전분해
150 90 20 MgO 완전분해
150 120 20 MgO 완전분해
<표 1. 황산의 양에 따른 반응 정도(×: 나쁨, ○: 좋음, ◎:매우 좋음)>
물(g) 황산(g) 산화마그네슘(g) 비고 반응표시
60 60 20 MgO 미분해 ×
90 60 20 MgO 미분해 ×
120 60 20 MgO 미분해 ×
150 60 20 MgO 완전분해
180 60 20 MgO 완전분해
<표 2. 물의 양에 따른 반응 정도(×: 나쁨, ○: 좋음, ◎:매우 좋음)>
따라서, 상기 표 1 및 표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명의 황산마그네슘 제조 단계는 바람직하게는 상기 산화마그네슘, 황산 및 물을 1:2.5~7:6.5~10의 중량비로 혼합하여 이루어지는 것이 좋다.
<염화마그네슘 제조단계>
[실시예 2]
염화마그네슘 제조단계는 우선 35% 시약용 농염산을 5배의 물로 희석한 다음 산화마그네슘을 녹이는 과정으로 이루어진다. 구체적인 반응식은 하기 반응식 2과 같다.
(반응식 2)
2HCl + MgO → MgCl2 + 2H2O
이때 물의 양으로 염화마그네슘을 조절하여 줄 수 있으며, 염산의 양과 물의 양에 따른 반응 정도는 하기 표 3 및 표 4와 같다.
물(g) 염산(g) 산화마그네슘(g) 비고 반응표시
150 80 20 MgO 미분해 ×
150 100 20 MgO 완전분해
150 120 20 MgO 완전분해
150 140 20 MgO 완전분해
<표 3. 염산의 양에 따른 반응 정도(×: 나쁨, ○: 좋음, ◎:매우 좋음)>
물(g) 염산(g) 산화마그네슘(g) 비고 반응표시
60 100 20 MgO 미분해 ×
90 100 20 MgO 미분해 ×
120 100 20 MgO 미분해 ×
150 100 20 MgO 완전분해
180 100 20 MgO 완전분해
<표 4. 물의 양에 따른 반응 정도(×: 나쁨, ○: 좋음, ◎:매우 좋음)>
따라서, 상기 표 3 및 표 4에서 나타난 바와 같이 본 발명의 염화마그네슘 제조 단계는 바람직하게는 상기 산화마그네슘, 염산 및 물을 1:4.5~8:6.5~10의 중량비로 혼합하여 이루어지는 것이 좋다.
<황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 단계>
이는 실시예 1에서 제조된 황산마그네슘 또는 실시예 2에서 제조된 염화마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 혼합하는 과정으로 이루어진다.
이와 관련하여 바람직한 혼합 비율을 알아내기 위해 대조군으로서 기존의 황산알루미늄만으로 이루어진 응집제(대조군 A) 또는 폴리염화알루미늄만으로 이루어진 응집제(대조군 B)를 사용하여 상호간 성능 비교 평가를 실시한 후, 그 결과를 표 5~표 8에 나타냈다.
[실시예 3]
대조군 A(g) 황산알루미늄+황산마그네슘(g) 성능 비교
100 20 + 80 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 40 + 60 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 50 + 50 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 60 + 40 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 80 + 20 대조군에 비해 응집효과가 뛰어남
<표 5. 황산알루미늄과 황산마그네슘의 혼합 비율에 따른 성능비교>
[실시예 4]
대조군 A(g) 황산알루미늄+염화마그네슘(g) 성능 비교
100 20 + 80 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 40 + 60 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 50 + 50 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 60 + 40 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 80 + 20 대조군에 비해 응집효과가 뛰어남
<표 6. 황산알루미늄과 염화마그네슘의 혼합 비율에 따른 성능비교>
[실시예 5]
대조군 B(g) 폴리염화알루미늄+황산마그네슘(g) 성능 비교
100 20 + 80 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 40 + 60 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 50 + 50 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 60 + 40 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 80 + 20 대조군에 비해 응집효과가 뛰어남
<표 7. 폴리염화알루미늄과 황산마그네슘의 혼합 비율에 따른 성능비교>
[실시예 6]
대조군 B(g) 폴리염화알루미늄+염화마그네슘(g) 성능 비교
100 20 + 80 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 40 + 60 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 50 + 50 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 60 + 40 대조군에 비해 응집효과가 좋지 않음
100 80 + 20 대조군에 비해 응집효과가 뛰어남
<표 8. 폴리염화알루미늄과 염화마그네슘의 혼합 비율에 따른 성능비교>
따라서 상기 표 5~표 8에서 나타난 바와 같이, 바람직하게는 상기 황산마그네슘 또는 염화마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 1:3~9의 중량비, 더욱 바람직하게는 1:4~8의 중량비로 혼합하는 것이 좋다.
<철염계 무기응집제와 혼합하는 단계>
본 발명에 의한 수처리용 응집제 조성물 제조방법은 상술한 과정을 거쳐 혼합된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물과 같은 철염계 무기응집제 중 어느 하나와 혼합하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있는데, 이와 같이 철염계 무기응집제를 혼합하여 적용함으로써 BOD 내지 COD를 저하할 수 있게 된다.
이와 관련하여 바람직한 혼합 비율을 알아내기 위해 다양한 혼합 비율에 따른 성능 평가를 실시한 후, 그 결과를 표 9에 나타냈다.
[실시예 7]
실시예 3,4,5,6의 혼합물 폴리황산제2철 비고
0.5 1 응집이 빠르며 BOD 상승
1 1 응집이 빠르며 BOD 상승
1.5 1 응집이 빠르며 BOD 저하
2 1 응집이 빠르며 BOD 저하
<표 9. 폴리황산제2철의 혼합 비율에 따른 성능 평가>
따라서, 상기 표 9에서 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예 3~6의 혼합물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물과 같은 철염계 무기응집제 중 어느 하나와 바람직하게는 1.5~3:1의 중량비로 혼합하여 적용함으로써 응집속도의 향상과 함께 BOD 내지 COD 저하 효과를 얻을 수 있게 된다.
[시험예]
본 발명의 수처리용 응집제 조성물 제조방법에 의하여 제조된 수처리용 응집제 조성물의 성능을 평가하기 위해 원수인 COD 200의 제지폐수 1ℓ에 하기 표 10에 나타낸 바와 같은 혼합 비율을 갖는 각각의 조성물을 1000ppm씩 투여하여 현장비교 테스트를 실시하였다.(대조군: 기존의 황산알루미늄만으로 이루어진 응집제)
혼합 비율(㎖) pH NaOH 50%(㎖) COD 응집 정도

대조군

4.7→7.0

0.58

100

잘됨
황산알루미늄 90
+
황산마그네슘 10

4.8→7.0

0.54

90

잘됨
황산알루미늄 80
+
황산마그네슘 20

4.9→7.0

0.4

80

잘됨
황산알루미늄 20
+
황산마그네슘 80

5.6→7.0

0.14

110

작음
황산알루미늄 0
+
황산마그네슘 100

5.9→7.0

0.08

120

작음
<표 10. 현장비교 테스트>
상기 표 10에 나타난 바와 같이 황산알루미늄 90㎖와 황산마그네슘 10㎖를 혼합한 조성물 및 황산알루미늄 80㎖와 황산마그네슘 20㎖를 혼합한 조성물이 대조군에 비해 가성소다(NaOH 50%, ㎖)의 소비량이 덜 들고 또한 COD의 저하 효과가 더욱 뛰어남을 확인할 수 있었다.
특히 황산알루미늄 80㎖와 황산마그네슘 20㎖를 혼합한 조성물의 경우, 대조군에 비해 약 30% 이상 절감된 양의 가성소다를 사용한 경우에도 우수한 응집 효과 및 COD 저하 효과를 얻을 수 있어 경제성이 매우 뛰어남을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명에 따른 수처리용 응집제 조성물에 의하면 BOD 내지 COD의 효과적인 저하가 가능하고 중화제인 알칼리의 소모를 줄일 수 있으며, 응집 속도 및 응집 효과를 현저히 향상시킬 수 있음은 물론 제조비용의 감소가 가능해지므로 성능 및 경제성 측면에서 모두 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. a) 산화마그네슘, 황산 및 물을 1:2.5~7:6.5~10의 중량비로 혼합하여 황산마그네슘을 제조하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 제조된 황산마그네슘을 황산알루미늄 또는 폴리염화알루미늄과 1:3~9의 중량비로 혼합하는 단계; 및
    c) 상기 b) 단계에서 혼합된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물 중 어느 하나와 1.5~3:1의 중량비로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. d) 산화마그네슘, 염산 및 물을 1:4.5~8:6.5~10의 중량비로 혼합하여 염화마그네슘을 제조하는 단계; 및
    e) 상기 d) 단계에서 제조된 상기 염화마그네슘을 폴리염화알루미늄과 1:3~9의 중량비로 혼합하는 단계; 및
    f) 상기 e) 단계에서 혼합된 수처리용 응집제 조성물을 염화제1철, 염화제2철, 폴리염화철, 황산제1철, 황산제2철, 폴리황산철 및 이들의 혼합물 중 어느 하나와 1.5~3:1의 중량비로 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제5항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 수처리용 응집제 조성물.
KR1020100035106A 2010-04-16 2010-04-16 산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물 KR101281205B1 (ko)

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KR1020100035106A KR101281205B1 (ko) 2010-04-16 2010-04-16 산화마그네슘을 이용한 수처리용 응집제 조성물 제조방법 및 그에 의한 수처리용 응집제 조성물

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR940011523B1 (ko) * 1991-09-17 1994-12-20 남경화학 주식회사 정수제(淨水劑) 조성물 및 그의 제조방법
JPH10272304A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Takenobu Horiguchi 無機電解凝集剤
JP2000237800A (ja) * 1999-02-22 2000-09-05 Ion Chemical Industry Kk 汚泥ならびに排水処理剤
JP2001205273A (ja) * 2000-01-27 2001-07-31 Ekomu Kk 汚液処理方法及び処理剤

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