KR102145010B1 - 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법 - Google Patents

알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법 Download PDF

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윤복영
심홍석
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경북대학교 산학협력단
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본 발명은 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 금속염화물이 함유된 알루미늄 드로스와, 활성탄 및 벤토나이트를 혼합하여 1차처리물을 제조하는 단계; 1차처리물에 산 용액을 혼합하여 산처리된 2차처리물을 제조하는 단계; 2차처리물을 상온에 정치시킨 후, 2차처리물 100중량부에 대하여 폴리머 1~20중량부를 투입한 후 혼합하여 3차처리물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 산처리를 통해 활성탄과 벤토나이트에 금속염화물의 금속이 결합되어 3차처리물의 흡착 활성이 증가하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법을 기술적 요지로 한다.

Description

알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법{Method for producing multi-functional flocculant for treating hardly degradable wastewater using Al dross, flocculant produced therefrom and method for treating wastewater using the same}
본 발명은 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법에 관한 것이다.
최근 산업구조의 변화와 인구 밀집화에 의해 인쇄폐수, 접착제폐수, 폐절삭유, 유지함유폐수 및 에멀젼폐수와 같은 다양한 폐수가 심각한 문제를 야기하고 있다. 이러한 폐수는 성상 자체가 복잡하고 고농도의 난분해성 화합물 및 유해 중금속을 상당량 함유하고 있어, 지하수 또는 지표수로 유입되면서 수질오염의 원인이 되고 있다.
특히 중금속은 미량이라 할지라도 잘 배설되지 않고 생물학적 축적에 의해 장기간에 걸쳐 부작용을 나타낸다. 환경에 배출된 중금속이 분해나 자정작용을 하지않을 경우 생물권을 순환하면서 먹이연쇄 과정을 통해 사람에게까지 이동하여 체내에서 급성 또는 만성적 장애를 유발시킬 수 있다.
이런 이유로 폐수에 인체에 유해한 중금속이 함유되지 않도록 최선의 노력을 기울여야 하며, 만약 중금속으로 오염될 경우 이를 제거할 수 있는 고효율의 응집제가 필요하다.
응집제는 무기계와 유기계로 구분되며, 특히 무기계 응집제에는 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리염화제2철 및 폴리황산제2철 등이 있다. 무기계 응집제는 입자 전하의 중화작용에만 관여하는 것이 대부분이어서 큰 플록(floc)을 형성하기가 어렵고, 또 형성된 플록이 가벼워서 부유하기 쉬우며, 응집 pH 범위가 좁을 뿐만 아니라, 금속의 부식성이 강한 단점이 있다.
무기계 응집제와 달리, 유기계 응집제는 응집 효과가 뛰어나고 슬러지 발생량이 적으며 2차 오염물질이 생성되지 않아 근래에 이용이 늘어나고 있으나, 저장조건 등 취급이 까다로운 단점이 있다.
상술한 무기계 응집제와 유기계 응집제의 단점을 보완하기 위해 무기계 응집제와 유기계 응집제를 복합화하는 방안이 제시되었으며, 예컨대 '활성백토의 산성 폐수를 이용한 무기응집제의 제조방법(등록번호: 10-1980478)'에서는 무기계 응집제에 유기계 응집제를 혼합하여 수중에서 양이온을 가져 표면에 음이온을 가진 오염물을 제거하는 기술을 제시한바 있다.
그러나 활성백토의 생산과정 중 환경적인 문제를 유발하는 산성 폐수를 재활용하는 과정에서 오히려 다량의 불순물이 유입될 수 있어 응집제의 효율이 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있다.
따라서 종래의 응집제를 이용하여 폐수를 정화하는 방법에는 실질적인 한계가 있으므로, 응집제의 효율을 더 개선시키기 위한 기술개발 연구가 절실히 요구되고 있는 시점이다.
국내 등록특허공보 제10-1980478호, 2019.05.14.자 등록.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 알루미늄 드로스, 활성탄 및 벤토나이트를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법, 이로부터 제조되는 응집제 및 이를 이용한 폐수 처리방법을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 금속염화물이 함유된 알루미늄 드로스와, 활성탄 및 벤토나이트를 혼합하여 1차처리물을 제조하는 단계; 상기 1차처리물에 산 용액을 혼합하여 산처리된 2차처리물을 제조하는 단계; 및 상기 2차처리물을 상온에 정치시킨 후, 상기 2차처리물 100중량부에 대하여 폴리머 1~20중량부를 투입한 후 혼합하여 3차처리물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 산처리를 통해 상기 활성탄과 상기 벤토나이트에 상기 금속염화물의 금속이 결합되어 상기 3차처리물의 흡착 활성이 증가하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법을 제공한다.
삭제
본 발명에 있어서, 상기 3차처리물을 제조하는 단계에서는, 상기 2차처리물 100중량부에 대하여 전착제 1~20중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 응집제를 제공한다.
상기의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 응집제를 중금속 함유 폐수에 투입하여 상기 중금속이 이온화되고, 상기 이온화된 중금속이 상기 응집제에 흡착되어 침강되도록 한 후 폐수로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리방법을 제공한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명의 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법에 따르면, 알루미늄 드로스에 함유되어 있는 금속염화물의 금속이 산처리를 통해 활성탄과 벤토나이트에 결합되어 흡착 활성이 증가된 응집제를 제조할 수 있는 효과가 있다. 특히 중금속 발생이 불가피한 공정에서 발생된 폐수 처리 시, 이온화되지 않은 중금속을 이온화시켜 효율적으로 포집하여 폐수를 신속하게 정화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법에 따라 제조되는 응집제를 이용한 폐수 처리방법을 나타낸 순서도.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
우선 난분해성 폐수에 함유된 중금속은 다른 유기 오염물질과 달리 체내에 흡수되면 분해되지 않고 축적되어 인체에 유해하므로, 자연에 방출되기 전에 반드시 제거해야 한다.
이를 위해 본 발명에서는 알루미늄 드로스, 활성탄 및 벤토나이트를 이용하여 응집제를 제조한 후 중금속이 함유된 난분해성 폐수를 처리하여 정화시킬 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
도 1은 본 발명의 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법에 따라 제조되는 응집제를 이용한 폐수 처리방법을 순서도로 나타낸 것으로, 이를 참고하면 금속염화물이 함유된 알루미늄 드로스와, 활성탄 및 벤토나이트를 혼합하여 1차처리물을 제조하는 단계(S10), 1차처리물에 산 용액을 혼합하여 산처리된 2차처리물을 제조하는 단계(S20), 2차처리물을 상온에 정치시킨 후, 2차처리물 100중량부에 대하여 폴리머 1~20중량부를 투입한 후 혼합하여 3차처리물을 제조하는 단계(S30) 및 3차처리물을 중금속 함유 폐수에 투입하여 중금속이 이온화되고, 이온화된 중금속이 3차처리물에 흡착되어 침강되도록 함으로써 폐수로부터 분리하는 단계(S40)를 포함하여 이루어진다.
특히 본 발명의 응집제는 인쇄폐수, 접착제폐수, 폐절삭유, 유지함유폐수 및 폐에멀젼폐수와 같은 다양한 폐수에 흡착 활성을 가질 수 있기 때문에 다기능성을 갖는다고 할 수 있으며, 이러한 응집제는 산처리를 통해 활성탄과 벤토나이트에 금속염화물의 금속이 결합되면서 흡착 활성이 증가하는데 특징이 있는 바, 이러한 특징은 상술한 각각의 단계를 통해 설명될 수 있다.
먼저, 금속염화물이 함유된 알루미늄 드로스와, 활성탄 및 벤토나이트를 혼합하여 1차처리물을 제조한다(S10).
설명에 앞서, 폐수의 대부분은 인체에 유해한 화합물과 중금속 성분이 녹아있어 일반적인 방법으로는 제거가 어렵다.
즉 폐수에 함유된 중금속을 이온화된 상태로 응집하여 폐수가 수용된 처리조의 저면으로 침강시킬 수 있도록 하는 응집제를 제조하기 위하여, 우선적으로 알루미늄 드로스, 활성탄 및 벤토나이트를 물리적으로 혼합하여 분말 형태의 1차처리물을 만든다.
보통 알루미늄 드로스는 알루미늄 용해 공정에서 용탕 표면에 발생하는 산화물 덩어리를 말하며, 금속염화물 유무에 따라 화이트드로스와 블랙드로스로 구분된다. 화이트드로스의 경우 금속 함량이 높아 용해 공정으로 재활용 되나, 블랙드로스는 금속 함량이 낮고 성분 분리가 어려워 대부분 매립 처리되며, 물과 반응 시 가스와 발열 반응이 일어나 토양오염의 원인이 되고 있다.
반면 블랙드로스에는 염화칼륨(KCl) 및 염화알루미늄(AlCl3)과 같은 금속염화물이 함유되어 있어, 본 발명에서는 이러한 알루미늄 드로스 중 금속염화물이 함유된 블랙드로스를 원료로 이용하여 난분해성 폐수 처리를 위한 응집제를 제조하고자 하는 것이다.
알루미늄 드로스가 5중량부 미만이면 블랙드로스에 함유된 금속염화물 성분의 양이 미미하여 활성탄과 벤토나이트에 금속염화물의 금속이 결합될 수 있는 양이 미미하여 3차처리물의 흡착 활성을 증가시켜주기에 부족한 양이다. 즉 알루미늄 드로스에 함유된 금속염화물의 금속이 활성탄과 벤토나이트에 결합되어 응집제의 흡착 활성을 증가시킬 수 있도록 알루미늄 드로스는 최소 5중량부로 혼합되어야 한다.
이와 달리, 알루미늄 드로스가 30중량부를 초과하면 알루미늄 드로스 내에 금속염화물 외의 중금속 함량이 다량 함유될 수 있기 때문에 응집제가 알루미늄 드로스에 함유되어 있던 중금속을 흡착하는 와중에 폐수에 함유된 중금속을 흡착하지 못하는 경우가 생길 수 있어 오히려 폐수 처리 효율이 좋지 못하다. 활성탄과 벤토나이트에 결합될 수 있는 칼륨과 알루미늄의 양을 고려하여 알루미늄 드로스는 5~30중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.
활성탄은 목재, 갈탄(褐炭) 및 이탄(泥炭) 등을 활성화제인 염화아연이나 인산과 같은 약품으로 처리하여 건조시키거나 목탄이 수증기로 활성화되어, 입자(granule) 형태로 제조된다.
이러한 활성탄이 1중량부 미만으로 혼합되면 알루미늄 드로스의 금속염화물 성분이 결합될 수 있는 공간이 작아 중금속을 충분히 흡착시키기에 부족하고, 5중량부를 초과하면 알루미늄 드로스에 함유된 금속염화물의 금속이 결합되지 못한 부분이 많이 발생하기 때문에 그 이하의 중량부로 혼합된 경우와 비교하여 더 탁월한 효과가 없다. 이런 이유로, 활성탄은 1~5중량부로 혼합되는 것이 바람직하다.
벤토나이트는 무기 흡착소재 중 제올라이트보다 높은 흡착성능을 갖는다. 이러한 벤토나이트는 펠식 화산회가 속성작용(암석화)에 의해 생성되고 층상을 이루며 대부분이 신제3기(neogene period)의 화산회나 유문암이 변질된 것으로 몬모릴로나이트(montmorillolite) 계통의 팽창성 3층판(Si-Al-Si)으로 이루어진 점토이고 납석(pyrophylite) 화학구조식인 Al2Si4(OH)로 형성되어 있다.
벤토나이트가 65중량부 미만이면 추후 산처리를 통해 알루미늄 드로스의 금속염화물이 벤토나이트의 다공화를 촉진시키게 되더라도 벤토나이트의 표면적 증대를 기대하기 어렵고, 또한 활성탄과 서로 단단하게 결합되지 못한다. 특히 벤토나이트가 65중량부 미만으로 혼합되면 알루미늄 드로스의 금속염화물이 벤토나이트에 결합하지 못한 상태로 폐수에 잔존하게 되어 폐수 처리 효율이 저하되는 단점이 있다.
삭제
다음으로, 1차처리물에 산 용액을 혼합하여 산처리된 2차처리물을 제조한다(S20).
1차처리물에 0.1~15% 농도의 산 용액을 첨가하게 되면 발열 반응에 의해 산처리된 2차처리물을 제조하게 된다. 이렇게 산처리를 하게 되면 활성탄과 벤토나이트로 산 용액이 충분히 스며들고, 이때 자체 발열이 이루어지면서 75~85℃로 승온되어 활성탄과 벤토나이트에 알루미늄 드로스 내 금속염화물의 금속 도입이 이루어지게 된다.
산처리 시, 산 용액이 첨가되는 양은 알루미늄 드로스에 함유된 알루미늄 양에 따라, 1차처리물 100중량부에 대하여 20~80중량부 범위에서 적절하게 조절하여 혼합할 수 있으며, 20중량부 미만으로 혼합되면 알루미늄 드로스에 함유된 금속염화물의 금속을 충분히 추출해 내기에 부족한 양이고, 80중량부를 초과하면 그 이하의 양을 첨가한 경우와 비교하여 더 탁월한 추출효과가 없을 뿐만 아니라, 발열 반응이 급격하게 진행되어 공정상 위험하다. 특히 2차처리물의 pH가 3.5~4.5가 되도록 산 용액을 적정하면서 투입하는 것이 바람직하다.
이러한 산처리를 통해 알루미늄 드로스에 함유되어 있던 금속염화물이 활성탄과 벤토나이트에 형성된 공극의 크기를 확장시켜 활성탄과 벤토나이트에 흡착될 수 있는 중금속의 양을 증가시킬 수 있게 된다.
특히 산처리를 통해 알루미늄 드로스에 함유된 염화칼륨의 칼륨이 알루미늄 드로스로부터 용출되어 벤토나이트와 활성탄에 결합하여 추후 3차처리물의 벤토나이트와 활성탄의 흡착 활성을 증가시켜 준다. 즉 염화칼륨의 칼륨과, 염화알루미늄의 알루미늄은 활성탄과 벤토나이트에 결합되어 응집 역할을 하며, 산처리를 통해야지만 칼륨과 알루미늄의 추출이 이루어지기 때문에 3차처리물의 흡착 활성을 증가시켜줄 수 있게 되는 것이다.
뿐만 아니라 산처리를 통해 알루미늄 드로스에 함유된 금속염화물 외의 중금속이 산에 의해 용출되어 추후 3차처리물의 활성탄과 벤토나이트에 흡착될 수 있게 해준다. 쉽게 말해 산처리를 통해 알루미늄 드로스에 함유되어 있다가 용출된 중금속과, 폐수에 함유된 중금속을 추후 3차처리물의 활성탄과 벤토나이트에 흡수할 수 있게 해준다. 단, 산처리 후 산 용액을 추후 분리해낼 필요성이 없다.
중요한 점은, 산처리 과정을 통해 활성탄과 벤토나이트의 공극 내에 금속염화물이 침착되는 것이 아니라, 활성탄과 벤토나이트 자체를 이루는 격자 내에 금속염화물이 결합되기 때문에 폐수에 투입하여 사용 시 금속염화물의 금속이 이탈되지 않아 응집제의 흡착 성능에 저하가 없다.
참고로, 산 용액으로는 황산(H2SO4) 용액, 염산(HCl) 용액, 질산(HNO3) 용액 개미산(HCOOH) 용액, 초산(CH3COOH) 용액 및 인산(H3PO4) 용액 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 폐수의 종류에 따라 산 용액은 다양하게 선택하여 사용될 수 있다.
다음으로, 2차처리물을 상온에 정치시킨 후, 2차처리물 100중량부에 대하여 폴리머 1~20중량부를 투입한 후 혼합하여 3차처리물을 제조한다(S30).
우선 2차처리물에 폴리머를 혼합하기 전, 2차처리물을 상온에 정치하여 안정화시킨다. 2차처리물을 하온시키지 않는 상태에서 폴리머를 바로 첨가해버리면 폴리머 특성상 40℃ 이상만 되어버려도 분해되어버리는 현상이 발생하여 물성이 변질되어 응집제 본연의 역할을 하지 못하게 되므로, 상온에서 2차처리물을 하온시킨 상태에서 폴리머를 혼합하는 것은 중요한 의미를 갖는다.
2차처리물을 상온에 정치하여 식힌 후, 2차처리물 100중량부에 대하여 폴리머 1~20중량부를 혼합한 후, 이를 상온에서 분쇄하여 3차처리물로 이루어진 응집제를 제조한다. 응집제의 입자 크기는 폐수 처리 시 응집 효과에 영향을 주므로 3차처리물을 분쇄하게 되는 것이다.
여기서 폴리머는, 크기가 작고 이온화된 중금속이 활성탄과 벤토나이트에 흡착된 후 폐수가 수용된 처리조의 저면으로 침전될 수 있을 정도의 비중을 갖는다. 즉 폴리머의 첨가로 폴리머들끼리 군집을 형성하면서, 크기가 작아 침전이 잘 되지 않는 중금속 입자를 크게 하여 침강을 도와주게 된다.
폴리머가 첨가될 수 있는 양과 관련하여, 2차처리물 100중량부에 대하여 1중량부 미만으로 혼합되면 중금속이 흡착된 응집제의 침강이 적절히 이루어지지 못해 바람직하지 않으며, 20중량부를 초과하여 혼합되면 응집제에 중금속이 흡착되기도 전에 응집제가 곧바로 처리조 바닥으로 침강되기 때문에 이 역시 폐수 처리 효율이 좋지 못하다. 따라서 폴리머는 2차처리물 100중량부에 대해 1~20중량부 범위에서 적절하게 조절하여 혼합하는 것이 바람직하다.
폴리머는 중금속과 같은 오염물질의 응결작용을 촉진시키기 위하여 양이온계 폴리머, 음이온계 폴리머 및 비이온계 폴리머 중 어느 하나 이상이 선택적으로 사용될 수 있다.
예컨대 양이온계 폴리머의 (+) 전하의 양이온이 표면이 (-) 전하를 띄는 중금속의 표면에 부착하여, 중금속의 표면 전위를 중성으로 만들어 주어 응결작용을 촉진할 수 있게 해준다. 또한 입자에 흡착된 중금속은 양이온계 폴리머에 의해 플록으로 형성되어 처리조의 저면으로 가라앉아 침전되어 침전물로 생성시킬 수 있게 해준다.
양이온계 폴리머 중 폴리아민 타입(polyamine type)은 비금속의 제거에 탁월하고, 아크릴 타입(acryl type)의 음이온계 폴리머는 양이온성 중금속 제거에 탁월하다. 또한 폐수 처리 시 폐수의 종류에 따라 양이온계 폴리머와 비이온계 폴리머를 각각 분리해서 사용하는 것이 좋다.
특히 중금속 제거에는 양이온계 폴리머가 효율적일 뿐 아니라 발생 슬러지의 응집 효과가 크며, 염색 및 에멀젼과 같은 유지함유폐수 처리 시 발생 슬러지의 효과적인 응집을 위해서는 비이온계 폴리머를 사용하는 것이 좋다.
추가적으로, 2차처리물에 폴리머와 함께 전착제가 혼합될 수 있다. 전착제는 금속염화물이 결합된 활성탄과 벤토나이트가 폴리머에 균일하게 섞일 수 있도록 계면활성제 역할을 하는 것으로, 전착제의 혼합 여부에 따라 폐수 처리 시간에 영향을 많이 끼친다.
즉 전착제가 첨가된 경우에는 5분 정도면 폐수 정화가 이루어지는 반면, 전착제가 첨가되지 않은 경우에는 10분이 지나서야 서서히 폐수 정화가 이루어지기 때문에 폐수 처리 효율에 전착제의 첨가 여부는 중요하다. 단, 전착제로는 소듐실리케이트가 사용될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 전착제의 사용이 가능하다.
이러한 전착제는 2차처리물 100중량부에 대하여 1~20중량부 범위로 혼합하는 것이 좋은데, 1중량부 미만이면 전착제를 중심으로 폴리머, 금속염화물이 결합된 활성탄 및 벤토나이트가 균일하게 섞이지 않는 문제점이 있다. 반면, 전착제가 20중량부를 초과하여 혼합되면 전착제가 너무 많은 양으로 첨가되어 폐수 처리 효율을 오히려 저하시키는 결과를 초래할 수 있다.
이렇게 제조되는 3차처리물의 pH는 3.5~4.5를 갖는데, 이는 앞선 산처리 과정에서 pH를 3.5~4.5가 되도록 산 용액을 혼합하였기에 달성된 것으로, 3차처리물의 pH가 3.5 미만이면 이온화된 중금속의 결정화 반응이 다소 저하되어 3차처리물로 흡착되는데 많은 시간이 소요되고, 반대로 pH 4.5를 초과하면 폐수에 함유된 중금속이 이온화되지 못한 상태로 폐수에 여전히 남아있게 되어 폐수에 응집제를 많이 투입해야 해서 불필요한 처리비용이 가중되는 한계점을 갖게 된다.
마지막으로, 3차처리물을 중금속 함유 폐수에 투입하여 중금속이 이온화되고, 이온화된 중금속이 3차처리물에 흡착되어 침강되도록 한 후 폐수로부터 분리한다(S40).
보통 중금속은 양이온 또는 음이온으로 존재하나, 이온화되지 못한 상태로 폐수에 존재하는 중금속은 응집제를 투입하더라도 폐수로부터 분리가 어렵다. 이에 따라 pH 7~9의 폐수에 pH 3.5~4.5인 3차처리물을 투입하게 되면, 이온화되지 않았던 중금속의 이온화가 이루어지면서 이온교환을 통해 3차처리물에 흡착이 이루어진다. 이에 따라 중금속이 함유된 폐수에 3차처리물을 투입하여 중금속이 이온화되면서 3차처리물에 결합되어 침강되도록 하여 폐수로부터 분리하는 것으로 마무리한다.
특히 활성탄과 벤토나이트에 결합된 금속염화물은 수분과 쉽게 반응하여 액체 상태로 용해되면서 비중이 증가하게 됨에 따라 응집제의 비중을 증가시키게 되고, 이렇게 중금속을 흡착한 응집제가 시간이 지남에 따라 폐수의 처리조 바닥으로 가라앉게 된다. 금속염화물이 액체화되어 용해되면서 응집제의 외부로 유출될 수 있기 때문에, 활성탄과 벤토나이트를 통해 이러한 현상을 방지할 수 있게 된다.
3차처리물인 응집제의 투입으로 폐수 처리가 완료된 후, 종래에는 폐수에 가성소다(NaOH)를 투입하여 폐수의 pH를 다시 7~9 범위로 조절해 주어야 하는 단점이 있으나, 본 발명의 응집제는 그 자체로 pH 3.5~4.5 범위를 갖기 때문에, 그 역할을 다한 응집제를 폐수로부터 분리하게 되면 폐수는 다시 pH 7~9로 자동 조절되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
알루미늄 드로스 20중량부, 활성탄 5중량부 및 벤토나이트 75중량부를 30분 동안 혼합하여 1차처리물을 제조하였다. 이후 1차처리물에 5% 황산 용액을 혼합하여 80℃로 발열되면서 산처리된 2차처리물을 제조하였다. 산처리가 완료된 다음 2차처리물을 상온에 정치시켜 식힌 후, 2차처리물 100중량부에 폴리아민 폴리머 15중량부, 소듐실리케이트 5중량부를 20분 동안 혼합한 후 소결하여 3차처리물을 제조하였다. 3차처리물을 상온에서 분쇄하여 분말형태의 응집제를 제조하였다.
<비교예 1>
알루미늄 드로스 없이, 활성탄 5중량부 및 벤토나이트 75중량부를 30분 동안 혼합하였다. 이후 혼합물 100중량부에 폴리아민 폴리머 15중량부를 20분 동안 혼합한 후 소결한 다음 상온에서 분쇄하여 분말형태의 응집제를 제조하였다.
<비교예 2>
알루미늄 드로스와 활성탄 없이, 벤토나이트 100중량부에 폴리아민 폴리머 15중량부를 20분 동안 혼합한 후 소결한 다음 상온에서 분쇄하여 분말형태의 응집제를 제조하였다.
<실험예 1>
상술한 실시예 1, 비교예 1 및 2에 따라 제조한 응집제의 폐수 정화 효율을 실험하였으며, 그 결과는 아래의 표 1과 같다.
원수 실시예 1 비교예 1 비교예 2
응집제 투입량
(g/ℓ)		 - 15 15 15
초기 pH 8.5 8.5 8.5 8.5
처리 후 pH - 8.3 8.5 8.6
CODmn
(㎎/ℓ)		 8,500 145 8,100 8,300
SS
(㎎/ℓ)		 13,400 85 12,800 13,000
슬러지 발생량
(g/ℓ)		 - 45 30 28
표 1에서와 같이 실시예 1, 비교예 1 및 2에 따라 제조된 응집제를 사용함에 따른 폐수 정화 효율을 확인할 수 있는데, 우선 초기 pH와 처리 후 pH의 변화는 실시예 1과, 비교예 1 및 2와 대비하여 크게 차이가 나타나지 않았다.
하지만 미생물에 의해 분해가 어려운 난분해성 물질인 경우 BOD로 용존산소량을 측정하는것이 어려워, 유기물을 화학적으로 산화시킬 때 얼마만큼의 산소가 화학적으로 소모되는가를 측정하기 위한 방법으로 과망간산칼륨(KMn04)를 이용하여 용존산소량을 측정한 CODmn에 있어서, 비교예 1 및 2와 대비하여 실시예 1은 산처리를 통해 알루미늄 드로스의 금속염화물이 활성탄과 벤토나이트에 결합되어 흡착 활성이 증가되었기 때문에 그 값이 작게 측정되어 폐수 정화 효율에 더 효율적임을 알 수 있다.
반면, 비교예 1에서 알루미늄 드로스 없이, 활성탄 및 벤토나이트를 이용하되, 산처리를 거치지 않았기 때문에 중금속을 흡착할 수 있는 활성탄과 벤토나이트에 흡착 활성이 부여되지 않아 CODmn 값이 크게 측정된 것임을 알 수 있다.
비교예 2 역시, 알루미늄 드로스와 활성탄 없이, 벤토나이트만을 이용하되, 산처리를 거치지 않았기 때문에 벤토나이트에 흡착 활성이 생기지 않아 비교예 1의 CODmn 값과 비슷하게 나옴을 알 수 있다.
입자 지름이 2mm 이하로 물에 용해되지 않는 물질을 일컫는 부유물질(suspended soild, SS)에 있어서, 원수 대비하여 비교예 2, 비교예 1 및 실시예 1 순서로 부유물질이 적음을 알 수 있으며, 특히 실시예 1의 부유물질 량은 원수의 부유물질 대비 158배 줄어듦이 확인된다.
비교예 1과 비교예 2의 응집제가 갖는 부유물질이 실시예 1에 비하여 150.6배 내지 152.9배 많은 이유는, 알루미늄 드로스가 첨가되지 않았을 뿐만 아니라 산처리를 거치지 않았기 때문에 중금속과 같은 오염물질을 충분히 흡착할 수 있는 흡착 활성을 갖지 못한 것에 기인함을 알 수 있다.
슬러지 발생량에 있어서, 실시예 1의 응집제가 폐수에 함유된 중금속이 이온화되어 많은 양이 흡착되었기 때문에 비교예 1과 비교예 2보다 다소 많은 양으로 발생됨을 알 수 있다.
상술된 실시예 및 실험예의 결과로부터, 본 발명은 산처리를 통해 활성탄과 벤토나이트에 금속염화물의 금속이 결합되면서 흡착 활성이 증가된 응집제를 제조함으로써, 폐수에 함유된 중금속이 이온화되어 있지 않더라도, 중금속을 이온화시켜 응집제에 흡착될 수 있도록 하는데 큰 의미가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 금속염화물이 함유된 알루미늄 드로스와, 활성탄 및 벤토나이트를 혼합하여 1차처리물을 제조하는 단계;
    상기 1차처리물에 산 용액을 혼합하여 산처리된 2차처리물을 제조하는 단계; 및
    상기 2차처리물을 상온에 정치시킨 후, 상기 2차처리물 100중량부에 대하여 폴리머 1~20중량부를 투입한 후 혼합하여 3차처리물을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
    상기 산처리를 통해 상기 활성탄과 상기 벤토나이트에 상기 금속염화물의 금속이 결합되어 상기 3차처리물의 흡착 활성이 증가하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3차처리물을 제조하는 단계에서는,
    상기 2차처리물 100중량부에 대하여 전착제 1~20중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스를 이용한 난분해성 폐수 처리용 다기능성 응집제의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004305893A (ja) * 2003-04-07 2004-11-04 Junsuke Haruna 人工ゼオライトを使用した固体系排水処理剤
KR20060056179A (ko) * 2004-11-20 2006-05-24 주식회사 천호기업 알루미늄재를 이용한 수처리제 조성물
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