KR101441647B1 - 정수장 슬러지로부터 응집제를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정수 처리 후에 발생되는 슬러지를 산처리를 통해 알루미늄을 함유하는 여액과 농축 슬러지로 분리한 후, 여액으로부터 고순도의 알루미늄을 회수하여 사용하는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 정수 슬러지에 산처리와 액막법을 적용하여 정수 슬러지 중에 다량 함유되어 있는 알루미늄을 회수하여 다시 응집제로 재활용(유가 금속의 회수)하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 기존의 알루미늄계 응집제 제조 방법보다 낮은 반응온도에서, 버려지는 정수장 슬러지 내 알루미늄을 재활용하여 알루미늄계 응집제를 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 정수 슬러지를 건조하는 단계와 정수 슬러지를 염산을 이용하여 용해시키는 단계와 정수 슬러지를 여과 분리하여 용해된 알루미늄을 포함하는 여액과 산성화된 농축 슬러지로 분리하는 단계와 용해된 알루미늄을 포함하는 여액으로부터 추출제를 사용하여 알루미늄을 추출하는 단계와 상기 추출된 알루미늄에 염산 및 황산을 사용하여 염화알루미늄 및 황산알루미늄으로써 알루미늄을 재생하는 단계 및 상기 재생된 염화알루미늄 및 황산알루미늄을 일정 비율로 혼합하여 응집제로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 알루미늄계 응집제을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조된 알루미늄계 응집제를 제공한다.

Description

정수장 슬러지로부터 응집제를 제조하는 방법{A Method for Coagulant from Filtration Plant Sludge}

본 발명은 정수 처리 과정 중에 발생되는 슬러지를 산처리를 통해 알루미늄을 함유하는 여액과 농축 슬러지로 분리한 후, 여액으로부터 고순도의 알루미늄을 회수하여 알루미늄계 응집제를 제조하는 방법에 관한 것이다.

지금까지, 정수, 하수 또는 폐수 처리 공정에서 발생되는 슬러지는 해양 투기, 매립, 소각, 비료화, 고화 및 용융 등의 방법으로 처리되어져 왔다. 기존의 슬러지를 해양 투기하는 경우에는 슬러지가 덩어리 형태로 존재하거나 부유 물질로 존재하여 해양 오염의 원인 및 해양 생물체에 대한 산소 공급을 차단하여 환경에 대한 위해 요인이 될 수 있었으며, 현재는 슬러지 해양투기가 금지되어 있는 상태이다. 또한, 슬러지를 단순 매립하는 경우에는 다량의 오염물질을 함유하는 침출수가 발생하여 매립지의 오염을 유발하고, 이로 인한 주변 환경의 위생 보건에 악영향을 줄 수 있다는 것은 공지된 사실이다. 또한, 슬러지의 소각은 소각시 발생하는 대기오염 물질 및 수질 오염 물질의 발생으로 인해 많은 문제를 야기하고 있다. 또한, 슬러지를 비료화 하는데는 슬러지 내에 함유된 중금속 등의 오염 물질로 인해 전처리 없이 슬러지를 녹농지에 살포하는 경우 토양 오염이 야기될 수 있다는 것은 당해 분야의 숙련자라면 용이하게 이해할 것이다. 고화 처리는 처리 공정시 악취를 발생시키고 폐기물로서의 감량화 효과가 떨어진다. 현재까지, 슬러지를 재활용하지 않는 한, 슬러지 처리에 대한 환경 오염에 대한 영향이 가장 적은 방법은 용융시키는 것이나, 이는 경제적으로 부적합하다는 것은 널리 공지된 사실이다.

현재, 매립지의 절대 부족, 보다엄격해 지고 있는 관련 규제, 해양 투기에 대한 국제적 자제 분위기, 고가의 처리 비용 등의 문제들로 인하여, 당해 분야에서는, 발생되는 정수 슬러지의 양을 줄이고, 재활용을 촉진시키고자 하는 노력들이 다각적으로 연구되어져 왔다.

정수 처리 후에 생성되는 슬러지에 대한 처리와 관련하여, 상기와 같은 처리 이외에 슬러지를 재활용하는 방법은 일부 알려져 있다.

조성막(composite membrane)을 이용하여 슬러지로부터 알루미늄을 선택적으로 회수한 연구가 있었지만, 이러한 조성막은 매우 고가이며 이로 인해 이러한 알루미늄 회수 공정을 실용화하는데 문제점이 있었다.

대한민국 특허 제10-0148444호는 폐수 처리나 정수 처리 후에 발생하는 슬러지내에서 알루미늄을 회수하는 방법을 기술하고 있다. 상기 특허에서는 알루미늄 회수 공정에서 슬러지를 산성화시켜 알루미늄을 추출하고 이를 회수하는 방법을 기술하고 있으나, 이러한 방법은 알루미늄 회수 후에 남은 농축 슬러지가 낮은 pH를 갖기 때문에 탈수 공정에서 문제점을 야기할 수 있으며, 이후에 이러한 낮은 pH의 산성 슬러지는 매립, 소각 등의 탈수 케익의 처리 방법에서도 문제점을 야기할 수 있으며, 이러한 문제점에 대한 해결책을 제시하지 못했다.

또한, 대한민국 특허 제10-0341613호는 철 및 알루미늄을 함유하는 화학약품을 이용하는 폐수를 침전시키는 폐수정제 공정으로부터 한 가지 이상의 금속, 특히 철 및 가능하게는 알루미늄을 회수하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 상기 특허의 방법 또한, 철 및 알루미늄을 함께 분리하여 회수함으로써 고순도의 알루미늄을 회수하는 방법을 제시하지 못하였고, 회수한 후의 산성화된 폐수 슬러지의 처리에 대해서는 해결책을 제시하지는 못했다.

상기한 바와 같이, 정수 슬러지의 유가 금속 재활용과 관련하여 종래의 기술들은 주로 정수 슬러지를 산처리하여 슬러지내의 알루미늄을 회수하는 것을 목적으로 하였다. 그러나, 산처리를 실시할 경우 크게 두 가지의 문제점이 존재할 수 있다. 우선, 낮은 pH에 의해서 슬러지의 알루미늄 성분뿐만 아니라 다른 철, 망간 등의 기타 중금속들도 같이 회수됨으로써, 회수된 알루미늄의 순도가 낮아지고, 또한 이러한 중금속들이 농축될 가능성이 있다는 것이다.

이에 본 발명의 발명자들은 정수 슬러지를 건조하는 단계와 정수 슬러지를 염산 및 황산을 이용하여 용해시키는 단계와 정수 슬러지를 여과 분리하여 용해된 알루미늄을 포함하는 여액과 산성화된 농축 슬러지로 분리하는 단계와 용해된 알루미늄을 포함하는 여액으로부터 추출제를 사용하여 알루미늄을 추출하는 단계와 상기 추출된 알루미늄에 염산 및 황산을 사용하여 염화알루미늄 및 황산알루미늄으로써 알루미늄을 재생하는 단계 및 상기 재생된 염화알루미늄 및 황산알루미늄을 일정 비율로 혼합하여 응집제로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 알루미늄계 응집제을 제조하는 방법을 통해 유가 금속인 알루미늄을 재활용될 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 도출하였다.

본 발명의 목적은 정수 슬러지에 산처리와 액막법을 적용하여 정수 슬러지 중에 다량 함유되어 있는 알루미늄을 회수하여 다시 응집제로 재활용(유가 금속의 회수)하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 기존의 알루미늄계 응집제 제조 방법보다 낮은 반응온도에서, 처리에 문제가 되고 있는 정수장 슬러지 내 알루미늄을 재활용하여 알루미늄계 응집제를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 정수 슬러지를 건조하는 단계와 정수 슬러지를 염산을 이용하여 용해시키는 단계와 정수 슬러지를 여과 분리하여 용해된 알루미늄을 포함하는 여액과 산성화된 농축 슬러지로 분리하는 단계와 용해된 알루미늄을 포함하는 여액으로부터 추출제를 사용하여 알루미늄을 추출하는 단계와 상기 추출된 알루미늄에 염산 및 황산을 사용하여 염화알루미늄 및 황산알루미늄으로써 알루미늄을 재생하는 단계 및 상기 재생된 염화알루미늄 및 황산알루미늄을 일정 비율로 혼합하여 응집제로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 알루미늄계 응집제을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 제조방법에 의해 제조된 알루미늄계 응집제를 제공한다.

본 발명에 따른 정수 슬러지의 산처리와 알루미늄 추출 공정을 통하여 수득되는 알루미늄이 현재 정수장에서 수처리 공정에 사용되고 있는 응집제 형태로 회수되기 때문에 정수장과 하천의 부영양화를 방지하기 위하여 각 하수처리장에 신설된 총인제거 설비에 응집제로서 이를 재활용할 수 있게 하여 유가 금속인 알루미늄을 재활용하는 장점을 제공하며, 본 발명으로 기존의 알루미늄계 응집제의 제조 방법보다 낮은 반응온도에서, 버려지는 정수장 슬러지 내 알루미늄을 재활용하여 염화알루미늄을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 정수 슬러지를 이용한 알루미늄계 응집제를 제조하는 공정도이다.
도 2는 알루미늄의 회수에 미치는 산의 종류와 온도의 영향을 나타낸 그래프이다.
도 3은 알루미늄의 회수에 미치는 산 농도의 영향을 나타낸 그래프이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.

일반적으로, 용어 '정수 슬러지'는 상수를 처리하는 과정에서 수중에 포함된 오염물질을 알루미늄이 포함된 응집제를 이용하여 화학반응을 통해 제거하고 이 때 형성된 플록형태의 침전물을 제거함으로서 오염물질을 제거하는데, 이 침전물에는 수중에 포함된 오염물질과 다량의 알루미늄을 포함하고 있다.

용어 '산처리'는 정수 슬러지로부터 금속을 용해시키기 위해서 슬러지를 산성화시키는 단계이다. 산성화 방법은 황산 또는 염산을 사용하여 슬러지의 pH를 1 내지 3으로 낮추는 것을 포함한다.

용어 '추출 공정'은 정수 슬러지의 산성화 처리로 용해된 알루미늄을 농축 슬러지로부터 여과 분리시키고 분리된 여액으로부터 알루미늄을 추출하는 단계이다. 추출제는 당해 분야에 공지된 모든 추출제를 사용할 수 있으며, 이의 예는 하기에서 예시된다.

용어 '액막법'은 수용액 중에 존재하는 중금속이온을 회수 및 제거를 위해서 일반적으로 용매추출방법, 이온교환수지법과 함께 사용되는 방법이다. 미국특허 제3,410,794호는 이러한 액막법에 의한 이온 분리 방법을 기술하고 있다.

용어 '재생 공정'은 추출제로 추출된 알루미늄 이온을 순수한 알루미늄으로 회수하는 단계이다. 사용되는 재생제는 황산 또는 염산 등이며, 추출 단계를 완료한 후 황산 및 염산과 혼합하여 정치시켜서, 액체 황산알루미늄 및 염산 알루미늄의 형태로 알루미늄을 회수하고, 추출제는 재순환시킬 수 있다.

용어 '응집제'는 정,폐수 처리 방법에서 주입하여 제거하고자 하는 물질을 알루미늄 수산화물 등과 공침시켜 그 침전물을 제거하는 방법에서 사용되는 화합물이다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

본 발명은 정수 처리 후에 발생되는 슬러지를 산처리를 통해 알루미늄을 함유하는 여액과 농축 슬러지로 분리한 후, 여액으로부터 고순도의 알루미늄을 회수하여 사용하는 기술에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 정수 슬러지에 산처리와 액막법을 적용하여 정수 슬러지 중에 다량 함유되어 있는 알루미늄을 회수하여 다시 응집제로 재활용(유가 금속의 회수)하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 알루미늄계 응집제 제조 방법보다 낮은 반응온도에서, 버려지는 정수장 슬러지 내 알루미늄을 재활용하여 알루미늄계 응집제를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 관점에서 정수 슬러지를 건조하는 단계와, 정수 슬러지를 염산을 이용하여 용해시키는 단계와, 정수 슬러지를 여과 분리하여 용해된 알루미늄을 포함하는 여액과, 산성화된 농축 슬러지로 분리하는 단계와, 용해된 알루미늄을 포함하는 여액으로부터 추출제를 사용하여 알루미늄을 추출하는 단계와, 상기 추출된 알루미늄에 염산 및 황산을 사용하여 염화알루미늄 및 황산알루미늄으로써 알루미늄을 재생하는 단계 및 상기 재생된 염화알루미늄 및 황산알루미늄을 일정 비율로 혼합하여 응집제로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 알루미늄계 응집제를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 정수 슬러지를 건조하는 단계는 정수 슬러지를 자연건조 또는 섭씨 90 ~ 100도에서 함수율 10% 이내로 건조하는 것을 특징으로 한다.

정수장슬러지 내 중금속은 자연건조 또는 섭씨 90~100도로 건조시키는 경우 중금속이 가장 낮게 검출되었다. 건조 온도를 높게 하면 농축되어 중금속함량이 증가하며, 건조 비용이 많이 발생하게 된다.

도 1에서 ①로 표시된 산처리 단계는 금속을 용해시키기 위해서 슬러지를 산성화시키는 단계이다. 산성화 단계에서 사용되는 산 물질은 황산 또는 염산이 있으며, 바람직하게는 농도 2~10 w%의 염산과 농도 2~10 w% 황산을 중량비 2:1의 비율로 혼합하거나, 농도 2~10 w% 염산과 농도 5~15 w%의 염산을 중량비 3:1의 비율로 혼합한 혼합용액을 사용한다. 이와 같은 산 혼합물을 사용하여 알루미늄 용출효과를 높이는 것이 본 발명의 일 특징이다.

본 발명에서 슬러지내의 알루미늄 성분을 여액 중으로 용출시키기 위해, 정수 슬러지를 슬러지 1g 당 농도 2~10 w% 염산과 농도 2~10 w% 황산을 중량비 2:1의 비율로 혼합한 용액과 물의 부피비가 1 : 2 내지 3인 용액 20ml ~ 30ml를 혼합하고, 정수 슬러지 내에 존재하는 알루미늄 및 기타 금속을 용해시키는 산처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 염산 및 황산의 혼합용액 부피 1에 대하여 물의 부피 비가 3 이상일 경우 투입되는 산의 양에 비해 용출되는 알루미늄의 양이 적어 경제성이 떨어지는 단점이 있고, 염산 및 황산의 부피 1에 대하여 물의 부피가 2이하일 경우에도 알루미늄 추출량이 충분하지 않다는 단점이 있다.

산성화 단계는 pH 1.5 내지 4.5,에서, 바람직하게는 pH 2.5 내지 3.5에서 이루어진다. 최적 pH의 경우는 정수 슬러지의 산처리 단계는 슬러지에 염산과 황산을 투입하여 pH를 3까지 낮춤으로써, 슬러지의 농축성 향상과 더불어 슬러지내의 알루미늄 성분을 여액 중으로 용출시키는 작용을 한다.

상기 산처리 단계에서 불용성 물질들은 여과시켜 농축 슬러지 처리 공정에서 처리되고, 여액은 알루미늄 회수 공정의 다음 단계인 추출 공정으로 처리된다.

본 발명에서 상기 불용성 물질들을 여액으로부터 분리하기 위해,산처리된 정수 슬러지를 여과장치를 이용하여, 용해된 알루미늄을 포함하는 여액과 산성화된 농축 슬러지로 분리한다.

본 발명에서 상기 여과장치는 여과 성능이 우수함과 동시에 내약품성 및 기계적 강도가 우수하여 장기에 걸쳐 안정된 투과 유량을 얻을 수 있는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막을 이용하는 것을 특징으로 한다.

한편,본 발명에서 상기 용해된 알루미늄을 포함하는 여액으로부터 추출제를 사용하여 알루미늄을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여액은 알루미늄 성분뿐만 아니라 기타 중금속, 불용성 고체 미립자, 콜로이드 성분 및 부식산 등을 함유할 수 있기 때문에 알루미늄의 회수를 위해서는 추가의 추출 공정이 필요하다.

도 1에서 ②로 표시된 추출 단계는 여액으로부터 알루미늄을 추출하는 단계이다. 강산성 용액으로부터 금속을 용매 추출하는 것은 산폐 용액의 처리로부터 공지되어져 있다. 미국 특허 제5,051,186호는 추출제로서 디에틸 헥실 포스페이트(DEHPA)를 사용하여 용매 추출에 의해 철 및 아연을 분리하는 방법을 기술하고 있다. 또한 문헌[Cornwell et al., J. Water Opllu Control Fed, Vol 49, p. 600-612]는 모노에틸 헥실 포스페이트(MEHPA) 및 디에틸 헥실 포스페이트(DEHPA)의 혼합물(MDEHPA)을 이용한 용매 추출에 의한 알루미늄 회수를 제안한 바 있다.

본 발명의 추출 공정에서 사용될 수 있는 추출 용액은 유기 포스페이트, 유기 용매 및 장쇄 알코올을 함유한다. 유기포스페이트는 모노알킬 포스페이트(예를 들면, 모노-(2-에틸 헥실) 포스페이트(MEHPA)), 디알킬 포스페이트(예를들면, 디-(2-에틸 헥실)포스페이트(DEHPA)) 및 트리알킬 포스페이트(예를 들면, 트리부틸 포스페이트) 같은 알킬 포스페이트, 또는 MEHPA와 DEHPA의 혼합물(MDEHPA)일 수 있다. 또한, 추출 용액은 8-하이드록시퀴놀린을 포함하는 하이드록시퀴놀린 유도체 같은 또 다른 유기 시약을 함유할 수 있다. 유기 용매는 케로센 같은 장쇄 탄화수소 용매가 바람직하며, 장쇄 알코올로는 2-옥탄올 등이 바람직하다.

본 발명의 알루미늄의 추출 공정은 추출제로서 MEHPA와 DEHPA의 혼합물인 모 노- 및 디-에틸 헥실 포스페이트(MDEHPA)를 이용하여 여액 중의 알루미늄을 선택적으로 회수 및 농축하여 알루미늄의 재활용성을 높이는 공정으로, 산처리시 문제점으로 대두된 기타 중금속을 배제하고, 고농도의 알루미늄을 회수할 수 있었다.

본 발명에서 상기 알루미늄은 추출 공정 이후에 알루미늄의 재생 공정을 수행한다. 재생 공정은 추출제로 추출된 알루미늄 이온을 순수한 알루미늄으로 회수하는 단계이다.

사용되는 재생제는 농도 2~10 w% 염산 및 농도 2~10 w% 황산이며, 추출 단계를 완료한 후 염산 및 황산용액과 각각 혼합하여 정치시켜서, 액체 황산알루미늄 및 염화 알루미늄의 형태로 알루미늄을 회수하고, 상기 추출제는 재순환시킨다.

본 발명은 또한, 상기 재생된 염화알루미늄 및 황산알루미늄을 혼합하여 응집제로 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 염화 알루미늄과 황산 알루미늄의 비율을 중량비 1:99 내지 99:1 로 혼합하는 것이고, 더욱 바람직하게는 중량비 25:75 내지 75:25인 것을 특징으로 하며, 가장 바람직하게는 염화 알루미늄과 황산 알루미늄의 중량비가 60 내지 70 : 30 내지 40로 혼합하는 것이다.

응집제의 성분 및 종류 별 특성 및 효과가 다르므로 상기와 같이 혼합하여 사용할 경우 응집 pH 범위가 좁은 황산알루미늄의 단점을 염화알루미늄이 보완하고, 황산알루미늄은 경제성이 좋으므로 보다 경제적으로 정수장에서 재이용될 수 있다.

알루미늄 추출 및 회수

자연건조 또는 100도 건조한 정수슬러지 1톤에, 염산(농도 10 w%) 및 황산(농도 10 w%)의 중량비 2:1의 혼합용액 9.6톤과 물 20톤을 넣어 알루미늄을 용출시킨 뒤, 추출제로서 모 노- 및 디-에틸 헥실 포스페이트(MDEHPA)를 이용하여 여액 중의 알루미늄을 농축시킨 후 상등액을 채취하여 알루미늄의 농도를 측정(알루미늄의 농도는 원자흡광광도계(Hitachi, Model Z-6100, Japan)로 측정하고, N₂O-C₂H₂ 가스와 고온헤드버너를 사용하였다)하고, 다음 공정인 재생 공정에 이용하였다. 알루미늄을 추출하기 위하여 추출제로서 MDEHPA (모노- 및 디-(2-에틸헥실) 포스페이트)를 사용하였다.

상기 추출제를 희석제의 한 종류인 케로센(kerosene)에 5 내지 20%의 농도로 희석하여(오일 상), pH 3에서 용출된 여액(수 상)과 추출제의 중량비를 1:1, 2:1, 4:1로서 반응시키며 0 내지 60분까지의 반응시간별로 상등액 중에 남은 알루미늄의 농도를 측정하였다.

그리고 오일 상인 추출제에 추출된 알루미늄을 재생하기위해서 알루미늄이 추출된 추출제를 농도 10 w%의 HCl 및 농도 10 w%의 H₂SO₄과 반응시켜, 염화 알루미늄 및 황산알루미늄을 회수하였다.

그 결과, 15% 농도의 추출제, 여액 : 추출제의 중량비 2:1일때 , 반응시간 30분의 조건에서 여액 중의 알루미늄 91%가 추출되었다.

실험예1

알루미늄의 회수에 미치는 온도의 영향

도2 는 알루미늄의 회수에 미치는 산의 종류와 온도의 영향을 나타낸 그래프이다. 일반적으로 산성 추출법에서 사용되고 있는 황산과 염산에 대해 정수슬러지로부터 알루미늄추출의 정도를 비교한 결과, 산의 종류에 따른 용출량의 차이는 나타나지 않았으나, 염산과 황산을 2:1의 중량비로 혼합용액을 사용하는 경우 추출효과가 5~15% 증가하는 것을 볼 수 있다.

한편 반응온도의 영향을 검토한 결과, 온도가 상승할수록 알루미늄의 용출량은 급격하게 증가하는 경향을 보였다.

실험예2

알루미늄의 회수에 미치는 산 농도의 영향

도 3은 알루미늄의 회수에 미치는 산 농도의 영향을 나타낸 그래프이다. 첨가한 염산 농도의 증가에 따라 정수슬러지로부터 알루미늄의 회수량은 급격하게 증가하는 경향을 보였으며, 약 6 w%의 농도에서 최대 농도 값을 보였다. 한편 염산의 농도를 6 w%이상 증가시켜도 알루미늄의 농도 증가는 거의 나타나지 않았다. 일반적으로 알루미늄의 용출은 pH2이하의 조건에서 활발하게 진행되는 것으로 알려져 있으며, 본 연구에서도 약 2 w%의 농도에서 pH는 2이하의 값을 유지하는 것으로 나타났다.

실험예3

하수처리장의 인제거 실험

정수슬러지로부터 회수된 알루미늄과 염산 및 황산을 이용하여 염화 알루미늄 및 황산 알루미늄을 제조했다. 염화알루미늄 및 황산 알루미늄의 혼합 비율은 중량비 70 : 30과 50 : 50의 비율로 혼합하여 하수처리장의 응집제로 이용하였다. 그 결과 염화알루미늄과 황산알루미늄의 중량비 70 : 30일 때 최적으로 인이 제거되는 것을 확인할 수 있었다.

하기 표1에서는 하수처리장 방류수의 성상을 보여준다.

하수처리장 방류수 성상

하수처리장 방류수

T-P 1.35mg / L

JAR-TEST 방법

Jar-Test는 원수를 1L씩 넣은 비이커에 jar-tester를 이용하여 추출용액의 주입 농도를 변화시키면서 급속혼합(120rpm) 1분, 완속혼합(50rpm)10분, 및 침전 10분의 순서로 수행하였다. 하기 표2에 원수 상등수(응집제를 투입하여 Floc을 형성시켜 침전시킨 후 위의 맑은 물)의Jar-Test Data를 나타내었다.

원수 상등수의 Jar-Test Data

응집제 주입 농도(mg/L)	인의 농도(mg/L)	제거율(%)
80	0.31	77.0
100	0.22	83.7
120	0.05	96.3

이상으로 본 발명이 상세하게 기술되었을지라도, 다른 형태들이 가능하다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 사상 및 범위는 상세한 설명 및 본 명세서 내에 포함된 바람직한 형태들에 한정되지 않아야 한다.

Claims (4)

1. (1) 정수 슬러지의 수분함량을 조절하기위해 자연건조 또는 섭씨 90 ~ 100도에서 함수율 10% 이내로 건조하는 단계;
   (2) 슬러지내의 알루미늄 성분을 여액 중으로 용출시키기 위해, 정수 슬러지를 슬러지 1g 당 농도 2~10 w% 염산과 농도 2~10 w% 황산을 중량비 2:1의 비율로 혼합한 용액 : 물의 부피비가 1 : 2 내지 3인 용액 20ml ~ 30ml를 혼합하여, 정수 슬러지 내에 존재하는 알루미늄 및 기타 금속을 용해시키는 산처리 단계;
   (3) 정수 슬러지를 여과 분리하여 용해된 알루미늄을 포함하는 여액과 산성화된 농축 슬러지로 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 다공질막을 이용하여, 여과 분리하는 단계;
   (4) 상기 용해된 알루미늄을 포함하는 여액으로부터 고농도의 알루미늄을 회수하기 위해 추출제로써, 유기 포스페이트, 유기 용매 및 장쇄 알코올로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택하여 알루미늄을 추출하는 단계;
   (5) 농도 2~10 w% 염산 및 농도 2~10 w% 황산용액을 사용하여 염화알루미늄 및 황산알루미늄으로써 알루미늄을 재생하는 단계;
   (6) 상기 재생된 염화알루미늄 및 황산알루미늄을 혼합하여 응집제로 이용하는 단계를 포함하는 것으로
   정수 슬러지에 산처리와 액막법을 적용하여 정수 슬러지 중에 다량 함유되어 있는 알루미늄을 회수하여 다시 응집제로 재활용하는 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 응집제를 제조하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 (2)산처리 단계는 pH 1.5 내지 4.5인 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 응집제를 제조하는 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 (5)단계는 염화 알루미늄과 황산 알루미늄의 중량비가 60 내지 70 : 30 내지 40인 것을 특징으로 하는 정수장 슬러지로부터 응집제를 제조하는 방법.
   
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