KR101403942B1

KR101403942B1 - 폐수 및 폐기물로부터 제이철염의 제조방법

Info

Publication number: KR101403942B1
Application number: KR1020110120002A
Authority: KR
Inventors: 최동민
Original assignee: 주식회사 워켐
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2014-06-09
Also published as: KR20130054558A

Abstract

본 발명은 산업현장에서 발생하는 폐수 및 폐기물을 재활용하여 무기응집제 를 제조하는 방법을 제공한다. 폐수 내의 철 성분을 전 처리하여 재활용하여 기존 응집제들에 비하여 원가는 저렴하면서도 품질이 우수한 무기응집제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

폐수 및 폐기물로부터 제이철염의 제조방법{The preparing method of ferric salt from waste water}

본 발명은 폐수 및 폐기물로부터 제이철염의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특히, 폐수 처리에 사용되는 무기 응집제에 이용되는 제이철염을 폐수 및 폐기물로부터 회수하여 재활용하는 방법에 관한 것이다.

무기응집제는 폐수에 포함된 유기성, 무기성 콜로이드 입자의 표면전하를 중화시킴으로서 콜로이드 입자를 응집시키고 침강시켜 제거하는 약품이다. 처리된 폐수의 수질을 개선시킬 목적으로, 오래 전부터 사용해 오고 있는 폐수처리 중요한 약품 중 하나이다.

이러한 무기 응집제 가운데, 대표적인 것으로 Alum(황산 알루미늄), 황산철, 염화철, PAC 등이 있고, 산업체 폐수처리장 수질에 따라 가장 일반적으로 황산 알루미늄이나 제이철염을 보통 사용하고 있다.

본 발명은 폐수 및 폐기물로부터 황산 알루미늄을 회수하여 재활용하는 방법을 제공하는 것이다.

제이철염은 폐수에 포함된 제일철을 원료로 하고 필요한 산을 보충한 다음 산화제로 산화하여 제이철염을 제조한다.

2FeSO₄ + H₂SO₄ + 1/2 O₂ → Fe₂(SO₄ )₃ + H₂O

2FeCl₂ + 2HCl + 1/2 O₂ → 2FeCl₃ + H₂O

또한, 이렇게 회수된 제이철염을 황산알루미늄과 혼합하여 사용하면, 황산알루미늄과 제이철염의 장단점을 상호보완한 무기 응집제를 제조할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 의해 폐수로부터 제이철염을 회수하여 재활용함으로써 환경오염 방지와 자원 재활용 효과를 나타낼 수 있다.

또, 본 발명에 의해 제조된 제이철염을 황산알루미늄과 혼합한 무기 응집제는 콜로이드의 흡착력, 슬러지 침강성이 우수하고, COD 및 중금속 처리효율에서 기존 무기응집제에 비해 탁월한 성능을 모두 가지고 있다.

제이철염은 폐수에 포함된 제일철을 원료로 하고 필요한 산을 보충한 다음 산화제로 산화하여 제이철염을 제조하며 반응식은 다음과 같다.

2FeSO₄ + H₂SO₄ + 1/2 O₂ → Fe₂(SO₄ )₃ + H₂O

2FeCl₂ + 2HCl + 1/2 O₂ → 2FeCl₃ + H₂O

본 발명의 제조방법에서는 폐수 및 폐기물 내의 철 성분을 원료로 재활용하고 폐수 및 폐기물 내 포함된 산(acid)들도 재활용한다.

본 발명의 제조방법은 산이 포함된 용수에 철 성분이 포함된 폐수를 부가하여 반응시키고, 50℃이하로 냉각하여 산화제로 산화시키는 것으로 구성된다.

상세하게 설명하면 다음과 같다.

110~115℃로 맞추어진 산을 포함하는 용수에 전 처리된 철 성분 폐수를 철 농도에 맞게 계량하고 정량 펌프로 빠른 속도로 투입하여 비교적 높은 온도에서 철 성분 폐수에 포함된 산이 반응에 관여 하도록 함으로써 산도 재활용한다. 투입후의 온도는 약 80℃ 정도이다. 철성분 폐수 투입이 완료되면 추가로 60분 더 교반하여 반응을 완료한다.

제일철염을 제이철염으로 산화하기 위하여 산화제로 사용하는 과산화수소는 온도가 상승할수록 자연분해 반응이 일어나기 때문에 반응액 온도를 50℃ 이하로 냉각한다. 투입하는 철 성분 폐수에 포함된 제일철 양에 상당하는 과산화수소 1.0 ~ 1.2 당량의 양을 반응기 바닥에 배관을 설치하여 Dipping 상태에서 투입되도록 한다.

과산화수소수 투입속도는 반응액 표면에 기포가 생기지 않도록 천천히 투입해야 하며 산화, 환원열에 의해 온도가 상승하므로 50℃가 넘지 않도록 해야 한다. 과산화수소수 투입이 완료되면 추가로 60분 더 교반하여 반응을 완료시킨다. 2차 용수를 투입하여 제품의 농도를 최종 조절한다. 24시간 숙성반응 후 여과하여 제품화 한다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.

<실시예 1>

재활용 수산화알루미늄과 재활용 알루미늄 포함폐수 사용 예

철 성분이 포함된 폐수 1146g을 110~115℃ 로 조절된 98% 황산 200g과 용수 352g이 혼합된 수용액에 가급적 빠른 시간에 투입하고 60분 동안 교반하고 이후 반응물을 50℃이하로 냉각하였다.

35% 과산화수소수 61g을 플라스크 내부에 설치된 Dipping 라인으로 천천히 투입하여 반응액의 표면에 거품이 생기지 않도록 하고 온도가 50℃가 넘지 않도록 주의하여 투입하였다.

과산화수소수 투입을 완료하고 추가로 60분 동안 교반하였다. 2차 용수 581g을 가하여 제품의 농도를 2%로 최종 조절하였다.

<실시예 2>

황산 대신 염산을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

<제조예 1>

실시예 1에서 제조된 반응생성물에 황산알루미늄 5%를 부가하였다. 24시간 숙성시키고 여과하여 최종 제품을 제조하였다.

<제조예 2>

실시예 2에서 제조된 반응생성물에 황산알루미늄 5%를 부가하였다. 24시간 숙성시키고 여과하여 최종 제품을 제조하였다.

<실험예>

제조예 1,2 2종을 일반적으로 산업체에 사용하고 있는 7% 황산알루미늄과 10% 제이철염을 비교 시험하여 본 발명품을 평가하였다.

-표준 폐수 성상

Items	단위	Results
pH	-	10.5
COD	mg/ℓ	1,025
T-N	mg/ℓ	22
T-P	mg/ℓ	13
SS	mg/ℓ	862
T-Cr	mg/ℓ	2.5
As	mg/ℓ	2.0
Pb	mg/ℓ	1.5
Cu	mg/ℓ	2.4

- 시험 조건

1) 무기응집제 : 각각의 제품 별로 동일량 투입

2) pH 중화제 : 25% 소석회수 (pH Target 7.0)

3) 중합체 : A-230E (음이온 계)

- 시험 결과

	7% Alum	10% 제이철염	본 발명품( Al2O3 5.0%+ Fe3 + 2.0%)
	7% Alum	10% 제이철염	제조예 1	제조예 2
응집제 투입량(ppm)	500	500	500	500
중화제 투입량(ppm)	1,200	1,350	1,150	1,150
Polymer 투입량(ppm)	4	4	4	4
Floc Size (mm)	1.5 ~ 2.25	1.0 ~ 1.5	2.25 ~ 3.0	2.25 ~ 3.0
SV30 (%)	22	14	16	16
처리수 수질
COD (ppm)	565	600	520	515
COD 제거율(%)	44.9	41.5	49.3	49.8
T-N (ppm)	16	17	14	14
T-P (ppm)	1.5	1.7	1.3	1.3
SS (ppm)	12	10	8	7
T-Cr (ppm)	1.0	1.0	0.4	0.4
As (ppm)	0.6	0.5	0.3	0.3
Pb (ppm)	0.6	0.5	0.2	0.2
Cu (ppm)	0.7	0.6	0.2	0.2
Sludge 발생량
O.D (gr/ℓ)	2.024	2.520	1.954	2.000

기존 시판 응집제인 7% 황산알루미늄 및 10% 제이철염 사용대비 본 발명의 제조예 1, 2 의 제품은 CDD 제거율이 우수하고, 중금속 제거율이 우수하며, Floc 침강성이 우수하고, 처리수 중 SS 함량이 낮으며 슬러지 탈수 속도가 우수함을 알 수 있다.

Claims

제일철염을 포함한 폐수 또는 폐기물에 산을 투입하여 반응시킨 다음 산화제를 사용하여 산화시키고, 산화된 반응생성물에 용수를 혼합하여 반응생성물의 농도를 2%로 조절하여 이루어지되,
상기 산화제는 35% 농도의 과산화수소이고 산화반응은 50℃ 이하에서 이루어지며,
상기 산은 98% 농도의 황산인 것을 특징으로 하는 폐수 및 폐기물로부터 제이철염의 제조방법.
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