KR102643959B1 - 유기물 슬러지의 탈수 방법 - Google Patents
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Abstract
유기물 슬러지를 준비하는 단계, 상기 유기물 슬러지에 희석수를 첨가하여 혼합하는 단계, 상기 희석된 유기물 슬러지에 유기산 또는 무기산을 투입하여 pH를 조정하는 단계, 상기 pH가 조정된 유기물 슬러지를 응집제와 혼합 및 교반하여 플록을 형성하는 단계, 및 상기 플록이 형성된 유기물 슬러지를 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하는 단계를 포함하는 유기물 슬러지의 탈수 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 유기물 슬러지의 탈수 방법에 관한 것이다.
오·폐수 처리장에서 발생하는 슬러지는 일반적으로 에너지원이나 비료 등으로 재활용되거나, 땅에 매립 또는 소각하여 처리되고 있다.
그러나, 이러한 슬러지 중 유기물을 다량 함유하고 있는 유기물 슬러지는 유기물 표면의 결합수 및 내포수의 제거가 용이하지 않아, 일반적으로 함수율을 약 85% 이하로 하는 것은 매우 어려우며, 그 결과 단독으로는 에너지원으로 이용하기 어렵고, 소각시에도 보조연료가 필요하며, 악취 및 침출수 발생 등으로 인한 환경오염으로 매립도 곤란한 문제가 있었다.
슬러지의 탈수 처리를 위한 종래기술로서 특허문헌 1에서는 슬러지를 가열하여 탈수하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같이 열을 인가하는 경우 많은 에너지가 소모되고, 시간당 처리 효율 또한 떨어질 뿐만 아니라, 설치 및 운영 비용 부담과 공간의 제약으로 인해 소규모 공장의 폐수처리시설에서는 활용이 어려운 단점이 있다.
또한, 특허문헌 2 및 3에서는 유기용매를 이용하여 슬러지를 탈수하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 슬러지의 탈수 효율을 증가시키기 위해 유기용매를 투입하는 경우, 유기용매의 분리 회수를 위한 증류와 같은 별도의 고에너지 공정이 필연적으로 요구되고, 유기용매의 양 또한 슬러지 자체의 양에 상응하여 처리 단가를 높이며, 나아가 유기용매의 휘발성, 독성, 악취 등을 고려하여 추가적인 공정 설비를 마련해야 하는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술에서 드러난 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 여러 목적 중 하나는 함수율을 현저히 저감시킬 수 있는 유기물 슬러지의 탈수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기계적 탈수라는 매우 간단하고 저비용으로 구축 및 관리가 용이한 상업적 방법을 이용하여, 탈수 효율을 향상시킬 수 있는 유기물 슬러지의 탈수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가열이나 증류와 같은 고 에너지 공정을 사용하지 않는 저 에너지 공정으로 탈수 효율을 향상시킬 수 있는 유기물 슬러지의 탈수 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 유기물 슬러지를 준비하는 단계, 상기 유기물 슬러지에 희석수를 첨가하여 혼합하는 단계, 상기 희석된 유기물 슬러지에 유기산 또는 무기산을 투입하여 pH를 조정하는 단계, 상기 pH가 조정된 유기물 슬러지를 응집제와 혼합 및 교반하여 플록을 형성하는 단계, 및 상기 플록이 형성된 유기물 슬러지를 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하는 단계를 포함하는 유기물 슬러지의 탈수 방법이 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 희석수와 상기 유기물 슬러지의 체적비는 10 : 1 내지 1 : 5일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 pH가 조정된 유기물 슬러지의 pH는 1~5일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 pH를 조정하는 단계에서 2가 구리 화합물을 추가로 투입할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2가 구리 화합물과 상기 유기산 또는 무기산의 체적비는 2 : 1 내지 1 : 10일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 응집제와 상기 유기물 슬러지의 체적비는 1 : 1.5 내지 1 : 80일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기계적 탈수에 의해 분리된 탈수 여액을 회수하여 상기 희석수로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기계적 탈수는 진공탈수, 원심분리, 벨트 프레스, 필터 프레스 및 스크류 프레스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 방법에 의해 이뤄질 수 있다.
본 발명의 유기물 슬러지의 탈수 방법에 따르면 통상의 기계적 탈수 장치만으로도 유기물 슬러지의 함수율을 현저히 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 유기물 슬러지의 탈수 방법은, 증류 등을 통해 분리 회수되어야만 하는 유기 용매가 사용되지 않음에 따라, 저비용으로 공정 구축이 가능하며, 공정 관리가 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 유기물 슬러지의 탈수 방법은, 향상된 탈수 효율을 가지면서도 외부에서 열 에너지를 인가하지 않는 상온 공정임에 따라, 저 에너지 공정인 장점이 있다.
본 발명의 일 측면의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 본 명세서의 일 측면을 설명하기로 한다. 그러나 본 명세서의 기재사항은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.
본 발명자들은 유기물 슬러지는 응집제 첨가 및 기계적 탈수만으로는 함수율을 약 85% 이하로 낮추기 어렵다는 점을 인식하고, 이를 해결하기 위해 깊이 연구한 결과, 유기물 슬러지에 산을 첨가하여 pH를 조정할 경우, 놀랍게도 그리고 예기치 못하게도 유기물 슬러지의 탈수 효율이 현저히 항상되는 점을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상기의 효과가 얻어지는 상세한 작용기작은 반드시 분명하지 않지만, 일부는 이하와 같이 추정된다. 즉, 유기물은 분자 내 및/또는 분자 간 공유결합 등의 화학적 결합이나 반데르발스 결합 등의 정전기적 결합에 의해 불가역적으로 응집되어 있고, 특히 탄수화물은 수산기에서 유래하는 분자 간 수소결합에 의해 불가역적으로 응집되어 있는데, 유기물 슬러지에 산을 투입하게 되면 화학적 결합이나 정전기적 결합이 약화되어 응집된 유기물 슬러지가 분산되거나, 유기물 슬러지의 가수분해가 일어나 유기물 슬러지 사이에 잔존하는 물이 분리되어, 탈수 효율이 향상된 것이라고 추측된다. 특히, 이러한 효과는 유기물 슬러지의 pH가 특정 범위로 조절되는 경우 극대화되는 것으로 나타났다.
이하, 본 발명의 일 측면인 유기물 슬러지의 탈수 방법의 각 단계에 대하여 상세히 설명한다.
유기물 슬러지를 준비하는 단계
유기물 슬러지는 오·폐수 처리장으로부터 공급된다. 오·폐수 처리장은 통상 물리적 처리조, 화학적 처리조, 생물학적 처리조, 침전조, 농축조 및 탈수조를 구비한다. 물리적 처리조에서는 여과막이나 흡착제 등에 의한 부유물의 물리적 제거가 이뤄진다. 화학적 처리조에서는, 철 산화법, 오존 산화법, 펜톤(Fenton) 산화법 등에 의한 잔류 부유물의 응집 제거가 이루어진다. 생물학적 처리조에서는 호기성 상태에서 미생물에 의한 유기물의 분해가 이뤄진다. 이러한 생물학적 처리조는 물리적 처리조 및 화학적 처리조의 전단에 구비될 수도 있고, 물리적 처리조 및 화학적 처리조의 후단에 구비될 수도 있다. 침전조는 물리적, 화학적 및 생물학적 처리조의 후단에 구비되며, 침전조에서는 유입되는 원수가 상등수와 슬러지로 분리된다. 농축조는 침전조의 후단에 구비되며, 농축조에서는 처리조 및 침전조로부터 공급되는 슬러지의 농축이 이뤄진다. 탈수조는 농축조의 후단에 구비되며, 탈수조에서는 농축된 슬러지 내에 함유된 수분의 제거가 이뤄진다.
본 발명에서 이용하는 유기물 슬러지는 이들 중 처리조 또는 침전조에서 처리를 마친 유기물 슬러지인 것이 바람직하다. 처리조 또는 침전조에서 처리를 마친 유기물 슬러지는 통상 85~99.5%의 함수율, 바람직하게는 85~90%의 함수율과, 4~12의 pH, 바람직하게는 6~11의 pH를 나타내는데, 본 발명의 탈수 방법은 이러한 유기물 슬러지를 대상으로 하여 바람직하게 적용될 수 있다.
희석하는 단계
이어서, 준비된 유기물 슬러지에 희석수를 첨가하여 혼합한다. 본 단계는 유기물 슬러지가 유동성을 갖도록 하기 위해 수행되는 것으로서, 희석수는 처리조에서 배출된 방류수, 탈수조에서 배출된 탈수 여액 및 물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 방류수 또는 탈수 여액을 사용하는 것이 새로운 오염수 발생을 줄일 수 있어 바람직하다.
희석수와 유기물 슬러지의 체적비는 10 : 1 내지 1 : 5일 수 있고, 바람직하게는 3 : 1 내지 1 : 4일 수 있다. 희석수의 비율이 지나치게 낮을 경우 유기물 슬러지가 뻑뻑하여 응집 탈수가 곤란하거나 후속 단계에서 플록(floc) 형성이 미흡할 수 있으며, 반대로 희석수의 비율이 지나치게 높을 경우 탈수 효율이 저하될 수 있다.
pH를 조정하는 단계
희석된 유기물 슬러지에 유기산 또는 무기산을 투입하여 pH를 조정한다. 유기물 슬러지의 희석과 pH의 조정은 순차로 수행되어도 좋고, 동시에 수행되어도 좋다.
유기산은 시트르산, 아세트산, 타타르산, 구연산, 아디프산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 푸마르산, 무수프탈산, 벤조산, 말레산, 숙신산, 피멜산 및 수베르산으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
무기산은 황산, 염산 및 질산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기산 또는 무기산으로서 그 중에서도 황산, 염산이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
pH가 조정된 유기물 슬러지의 pH는 1~5인 것이 바람직하고, 2.5~4.5인 것이 보다 바람직하며, 3~4인 것이 보다 더 바람직하다. 유기물 슬러지의 pH가 지나치게 낮을 경우 탈수 여액의 낮은 pH로 인해 폐수처리 비용이 증가하고, 응집제에 의한 응집 효율이 저하될 수 있으며, 반대로 pH가 지나치게 높을 경우 탈수 효율이 저하될 수 있다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 유기물 슬러지의 응집 및 탈수 속도를 높이기 위하여, pH 조정 시 2가 구리 화합물을 추가로 첨가할 수 있다.
2가 구리 화합물은 염화구리(CuCl2), 질산구리(Cu(NO3)2) 및 황산구리(CuSO4)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 그 중에서도 황산구리(CuSO4)가 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
2가 구리 화합물과 유기산 또는 무기산의 체적비는 2 : 1 내지 1 : 10일 수 있고, 바람직하게는 1 : 1 내지 1 : 6일 수 있다. 2가 구리 화합물의 비율이 상기 범위를 만족할 경우, 탈수 효율이 현저히 향상될 수 있다.
제한되지 않는 일 예에 따르면, 유기물 슬러지와 산의 반응이 충분히 일어날 수 있도록 pH 조정 후 숙성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 숙성 시간은 10분 이상일 수 있다.
플록을 형성하는 단계
pH가 조정된 유기물 슬러지를 응집제와 혼합 및 교반하여 플록을 형성한다. pH의 조정과 응집제에 의한 플록의 형성은 순차로 수행되어도 좋고, 동시에 수행되어도 좋으나, 순차로 수행되는 것이 보다 바람직하다.
응집제는 유기 응집제 또는 무기 응집제일 수 있고, 유기 응집제는 양이온성 폴리머 또는 음이온성 폴리머일 수 있다.
양이온성 폴리머는 아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 (메타)아크릴레이트계 단량체의 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
음이온성 폴리머는 아크릴아마이드 단량체 및 음이온성 (메타)아크릴산계 단량체의 공중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
무기 응집제는 철계 응집제 또는 알루미늄계 응집제일 수 있으며, 구체적으로는 염화제1철(FeCl2), 염화제2철(FeCl3), 황산철(FeSO4), 염화알루미늄(AlCl3), 폴리염화알루미늄(PAC), 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 암모늄명반(NH4Al(SO4)2·12H2O), 알루민산나트륨(NaAlO2) 및 염화코퍼러스(FeCl2+Fe4(SO3)4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
응집제와 유기물 슬러지의 체적비는 1 : 1.5 내지 1 : 80일 수 있고, 바람직하게는 1 : 2.5 내지 1 : 60일 수 있다. 응집제의 비율이 지나치게 낮을 경우 플록의 형성이 미흡할 수 있고, 반대로 응집제의 비율이 지나치게 높을 경우 탈수에 악영향을 미칠 수 있다.
탈수 케이크를 얻는 단계
플록이 형성된 유기물 슬러지를 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리한다.
본 발명에서는 유기물 슬러지를 기계적으로 탈수하는 구체적인 방법에 대해 특별히 한정하지 않으며, 공지의 어떠한 탈수 방법이라도 사용 가능하다. 제한되지 않는 일 예로서, 기계적 탈수는 진공탈수, 원심분리, 벨트 프레스, 필터 프레스 및 스크류 프레스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 방법에 의해 수행될 수 있으며, 이들 중 둘 이상의 방법이 순차적으로 수행될 수 있음은 물론이다.
탈수시 가해지는 압력은 50MPa 내지 300MPa일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 구체적인 탈수 방법 및 처리 효율을 고려하여 적절히 조절될 수 있음은 물론이다.
기계적 탈수에 의해 얻어진 탈수 케이크의 함수율은 85% 이하일 수 있고, 바람직하게는 80% 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 70% 이하일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 60% 이하일 수 있고, 가장 바람직하게는 55% 이하일 수 있다.
기계적 탈수에 의해 얻어진 탈수 여액의 pH는 5 이하일 수 있고, 바람직하게는 4.5 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 4이하일 수 있다.
기계적 탈수에 의해 분리된 탈수 여액은 회수되어 희석수로서 공급될 수 있다. 이 경우, pH를 조정하는 단계를 생략하거나, pH 조정을 위해 투입하는 유기산 또는 무기산의 함량을 최소화할 수 있다.
이하, 본 명세서의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실험 결과는 상기 실시예 중 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 실시예 등에 의해 본 명세서의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 명세서의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.
실험예 1
<실시예 1>
전분 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 7)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 150ml에 물 50ml를 희석한 후, 황산을 첨가하여 유기물 슬러지의 pH를 3으로 조정하였다. pH가 조정된 유기물 슬러지에 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체) 6ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 여과포에 의해 탈수 여액과 분리하였다. 탈수 여액이 50ml가 될 때까지의 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 2>
전분 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 7)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 160ml에 물 40ml를 희석한 후, 황산을 첨가하여 유기물 슬러지의 pH를 3으로 조정하였다. pH가 조정된 유기물 슬러지에 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체) 3ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 여과포에 의해 탈수 여액과 분리하였다. 탈수 여액이 50ml가 될 때까지의 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
<비교예 1>
전분 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 7)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 150ml에 물 50ml를 희석한 후, 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체) 3ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 여과포에 의해 탈수 여액과 분리하였다. 탈수 여액이 50ml가 될 때까지의 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.
| 실시예1 | 실시예 2 | 비교예 1 | ||
| 체적 (ml) |
유기물 슬러지 | 150 | 160 | 150 |
| 희석수 | 50 | 40 | 50 | |
| 양이온성 폴리머 | 6 | 3 | 9 | |
| pH | 3 | 3 | 7 | |
| 탈수 시간 | 4분 50초 | 12분 58초 | 28분 50초 | |
표 1에서 확인되는 바와 같이, 유기물 슬러지에 산을 첨가하여 pH를 조정한 실시예 1및 2의 경우, 비교예 1에 비해 적은 양의 응집제를 사용하였음에도 불구하고 탈수 시간이 절반 이하로 감소하였으며, 이로부터 유기물 슬러지에 산을 첨가하여 pH를 조정할 경우 탈수 효율이 현저히 향상됨을 알 수 있다.
실험예 2
<실시예 3>
전분 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 7)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 100ml에 물 50ml를 희석하였다. 음이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 음이온성 아크릴산계 단량체의 공중합체) 60ml를 황산 3ml와 황산구리 1.5ml를 균일하게 혼합하여 혼합액을 제조하고, 제조된 혼합액 9.5ml를 희석된 유기물 슬러지에 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지의 pH는 3이었다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 여과포에 의해 탈수 여액과 분리하였다. 탈수 여액이 50ml가 될 때까지의 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 4>
전분 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 7)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 100ml에 물 50ml를 희석하였다. 음이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 음이온성 아크릴산계 단량체의 공중합체) 60ml를 황산 5ml와 황산구리 1.0ml를 균일하게 혼합하여 혼합액을 제조하고, 제조된 혼합액 6ml를 희석된 유기물 슬러지에 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지의 pH는 3이었다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 여과포에 의해 탈수 여액과 분리하였다. 탈수 여액이 50ml가 될 때까지의 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다.
<실시예 5>
전분 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 7)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 100ml에 물 50ml를 희석하였다. 음이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 음이온성 아크릴산계 단량체의 공중합체) 60ml를 황산 7ml와 황산구리 0.5ml를 균일하게 혼합하여 혼합액을 제조하고, 제조된 혼합액 3.9ml를 희석된 유기물 슬러지에 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지의 pH는 3이었다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 여과포에 의해 탈수 여액과 분리하였다. 탈수 여액이 50ml가 될 때까지의 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다.
| 실시예3 | 실시예 4 | 실시예 5 | ||
| 체적 (ml) |
유기물 슬러지 | 100 | 100 | 100 |
| 희석수 | 50 | 50 | 50 | |
| 음이온성 폴리머 | 8.837 | 5.455 | 3.467 | |
| 황산구리 | 0.221 | 0.091 | 0.029 | |
| pH | 3 | 3 | 3 | |
| 탈수 시간 | 1분 14초 | 53초 | 5분 48초 | |
표 2로부터 유기물 슬러지에 2가 구리 화합물을 첨가하면, 탈수 효율이 현저히 향상됨을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 3 및 4는 2가 2가 구리 화합물과 황산의 체적비가 2 : 1 내지 1 : 10를 만족하여, 실시예 5에 비해 탈수 시간이 현저히 단축되었다.
실험예 3
<실시예 6>
한천 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 11)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 80ml에 물 820ml를 희석하였다. 희석된 유기물 슬러지에 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체)와 황산 수용액(10%)과 황산구리가 70 : 25 : 5의 부피비로 혼합된 혼합액 45ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지의 pH는 5였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 원심분리기에 의해 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하였다. 탈수에 걸린 시간과, 탈수 케이크의 함수율과, 탈수 여액의 pH 를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
<실시예 7>
한천 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 11)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 210ml에 물 800ml를 희석하였다. 희석된 유기물 슬러지에 황산 수용액(10%) 40ml와 황산구리 3ml를 첨가하여 유기물 슬러지의 pH를 5으로 조정하였다. pH가 조정된 유기물 슬러지에 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체) 40ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 원심분리기에 의해 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하였다. 탈수에 걸린 시간과, 탈수 케이크의 함수율과, 탈수 여액의 pH 및 함량을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 함께 나타내었다.
<실시예 8>
한천 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 11)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 210ml에 물 800ml를 희석하였다. 희석된 유기물 슬러지에 황산 수용액(10%) 140ml와 황산구리 10ml를 첨가하여 유기물 슬러지의 pH를 3으로 조정하였다. pH가 조정된 유기물 슬러지에 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체) 25ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 원심분리기에 의해 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하였다. 탈수에 걸린 시간과, 탈수 케이크의 함수율과, 탈수 여액의 pH 및 함량을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 함께 나타내었다.
<비교예 2>
한천 제조 공장의 유기성 폐수처리장으로부터 생물학적 처리조에서 침전조로 이송되는 유기물 슬러지(pH 11)를 채취하였다. 채취한 유기물 슬러지 210ml에 물 800ml를 희석하였다. 희석된 유기물 슬러지에 황산 수용액(10%) 140ml와 황산구리 10ml를 첨가하여 유기물 슬러지의 pH를 3으로 조정하였다. pH가 조정된 유기물 슬러지를 30분 동안 숙성한 후, 가성소다(5%) 40ml를 투입하여 유기물 슬러지의 pH를 7로 중화하였다. 중화된 유기물 슬러지에 양이온성 폴리머(아크릴아마이드 단량체 및 양이온성 아크릴레이트계 단량체의 공중합체) 27ml를 혼합 및 교반하여 플록을 형성하였다. 플록이 형성된 유기물 슬러지를 원심분리기에 의해 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하였다. 탈수에 걸린 시간과, 탈수 케이크의 함수율과, 탈수 여액의 pH 및 함량을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 함께 나타내었다.
| 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 비교예 2 | ||
| 탈수시간 | 600ml* | - | 35분 | 3분 49초 | 12분 45초 |
| 800ml** | - | 60분 56초 | 6분 59초 | 22분 9초 | |
| 900ml*** | - | 68분 45초 | 8분 50초 | 25분 22초 | |
| 최종 시간 | 40분 59초 | 73분 26초 | 10분 13초 | 31분 58초 | |
| 탈수 케이크 함수율 | 66.5% | 67.4% | 53.4% | 58.0% | |
| 탈수 여액 pH | 6 | 6 | 4 | 7 | |
| 탈수 여액량(최종) | - | 935ml | 1050ml | 990ml | |
| * 탈수 여액의 함량이 600ml가 될 때까지 소요된 시간 ** 탈수 여액의 함량이 800ml가 될 때까지 소요된 시간 *** 탈수 여액의 함량이 900ml가 될 때까지 소요된 시간 |
|||||
표 3으로부터 본 발명의 방법에 의해 얻어진 탈수 케이크는 85% 이하의 함수율을 나타내어 통상의 기계적 탈수 장치만으로도 탈수가 가능함을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 8은 유기물 슬러지의 pH가 4 이하로 조정되어 가장 적은 양의 응집제를 사용하였음에도 불구하고 탈수 시간이 현저히 단축되었다. 한편, 비교예 2는 실시예 8과 동일한 양의 황산에 의해 pH가 조정되고 추가로 숙성 과정을 거쳤음에도 불구하고, 중화 과정을 더 거침에 따라, 실시예 8에 비해 탈수 시간이 확연히 증가한 결과를 나타냈다.전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 일 측면이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 기재된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 명세서의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (8)
- 유기물 슬러지를 준비하는 단계;
상기 유기물 슬러지에 희석수를 첨가하여 혼합하는 단계;
상기 희석된 유기물 슬러지에 유기산 또는 무기산을 투입하여 pH를 조정하는 단계;
상기 pH가 조정된 유기물 슬러지를 응집제와 혼합 및 교반하여 플록을 형성하는 단계; 및
상기 플록이 형성된 유기물 슬러지를 기계적 탈수하여 탈수 케이크와 탈수 여액을 분리하는 단계;
를 포함하고,
상기 pH를 조정하는 단계에서 2가 구리 화합물을 추가로 투입하는, 유기물 슬러지의 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 희석수와 상기 유기물 슬러지의 체적비는 10 : 1 내지 1 : 5인, 유기물 슬러지의 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 pH가 조정된 유기물 슬러지의 pH는 1~5인, 유기물 슬러지의 탈수 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 2가 구리 화합물과 상기 유기산 또는 무기산의 체적비는 2 : 1 내지 1 : 10인, 유기물 슬러지의 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 응집제와 상기 유기물 슬러지의 체적비는 1 : 1.5 내지 1 : 80인, 유기물 슬러지의 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기계적 탈수에 의해 분리된 탈수 여액을 회수하여 상기 희석수로 공급하는 단계를 더 포함하는, 유기물 슬러지의 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기계적 탈수는 진공탈수, 원심분리, 벨트 프레스, 필터 프레스 및 스크류 프레스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 방법에 의해 이뤄지는, 유기물 슬러지의 탈수 방법.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4339882A (en) | 1981-07-02 | 1982-07-20 | Internorth, Inc. | Organic solid substrate dewatering process utilizing primary and secondary solvents |
| US4906388A (en) | 1988-11-09 | 1990-03-06 | Bechtel Group, Inc. | Sewage sludge dewatering process |
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-
2023
- 2023-09-01 KR KR1020230116443A patent/KR102643959B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
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