KR19980702315A - 자가 응집 분리 매질 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에는 폐수 속에서 고형 입자를 응집시켜 여과 또는 응고 입자와 함께 보다 크고 무거운 입자 응집제를 형성하고 형성된 응집체를 폐수로부터 여과하거나 비중 분리하는데 유효한 여과 또는 응고 고형 입자와 무수 응집제와의 혼합물을 포함하는, 고형 입자를 폐수로부터 응집하고 분리하기 위한 응집 및 정화용 혼합 매질이 기재되어 있다. 바람직하게는, 여과 및 응고 입자는 왕겨 재, 규조토 및 펄라이트와 같은 규산질 입자이다. 응집 및 정화용 매질은 가연성일 수 있거나 응집된 고형 입자를 규산질 시멘트 속에 화학적으로 고착시킬 수 있는데, 고형 입자는 중금속 입자를 규산질 시멘트 속에 포함할 수 있다.
Description
[발명의 분야]
본 발명은 비중 분리기와 같은 분리 매질 및 폐수로부터 고체를 분리 또는 여과하기 위한 여과 조제 및 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
과거에는 액상 폐물과 같은 여과되지 않은 고형 입자를 함유하는 다량의 액체를 여과 분리하지 않고서 주위환경에 배출하여 왔다. 현재 연방정부 및 주정부의 규정은 액체 및 액체 폐물을 주위환경으로 배출하는 것을 제한하고 있다. 미국 특허 제 4,465,605 호는 우수한 여과를 제공하는 왕겨 재(rice hull ach)와 같은 생물 실리카를 사용하여 폐물로부터 고체를 여과하는 방법에 관한 것이다. 미국 특허 제 5,362,407 호는 오일 또는 수중유와 같은 액체속에서 고형 입자를 비중 분리시키기 위한 비중 정화기 또는 분리기에 관한 것이다.
다량의 유해 금속을 함유하는 폐수는 처리하지 않고서 주위환경에 배출되어 왔다. 현재 연방정부 및 주정부의 규정은 폐수에 존재하는 유해 금속의 농도를 주기적인 분석 검출 한계를 토대로 하여 매우 엄격하게 제한하고 있다. 대부분의 금속의 폐수에 10 내지 4,000ppm의 농도로 존재할 수 있다. 일부 현재 규정하에, 폐수에 존재하는 모든 유해 금속의 농도는 300ppm 이하가 요구되고 있으며 일부 유해 금속은 1ppb 이하로 요구되고 있다. 유해 물질은 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 망간, 셀레늄 등의 금속을 포함한다. 또한, 모든 금속을 제거하고 제거된 고체(여과 케이크)를 격리하는 것이 바람직한데, 이들 중 일부 금속, 예를 들면, 아연은 무해 금속인 것으로 판단된다. 미국 특허 제 5,106,510 호 및 제 5,207,910 호는 중금속을 여과하고 고착시키는 병용 방법에 관한 것이다.
1993년 12월 29일자로 공개된 유럽 공개특허공보(PCT) 제 0575329 호는 여과능이 우수하고, 여과 케이크를 통과하는 유속도 우수하며, 여과된 고체를 함유하는 생성된 여과 케이크의 발열량이 여과조제 1 파운드 당 Btu 5,000 이상인, 액체 폐물을 여과하는 여과 조제 또는 매질 및 방법에 관한 것인데, 이는 산업용 보일러, 노(furnace) 및 가마(kiln)용 연료에 적합하다. 입자를 여과하기에 효과적인 크기의 연소 가능한 여과 입자(예 : 고무 입자) 단독 또는 규산질 여과 입자 약 70% 이하와의 혼합물이 기재되어 있다.
응고제/응집제는 수 여과 및 정화 분야에서 이용된다. 응고 및 정화는 필수적으로 전기적-물리적 현상인데, 여기서 유사한 정전기 전하를 갖는 입자들은 반대전하를 갖는 제제를 사용함으로서 서로 끌어당긴다. 따라서, 하전된 오염 입자와 응집제를 함께 빨아드리고 혼합하여 보다 크고 무거운 입자 또는 응집체로 만든다. 보다 크고 무거운 입자는 통상 비중 분리에 의해 또는 여과에 의해 폐수로부터 침전시키고 분리하는 데 가장 용이하기 때문에, 이와 같은 분리 응집 기술이 수 처리시 통상적으로 이용된다.
천연 및 합성 응고제/응집제 둘 다가 사용되어 왔다. 통상적으로 사용되는 합성 응집제는 고분자량의 폴리아크릴아미드, 폴리아민, 아민, 4급 암모늄 등을 기본으로 하는 유기 물질이다. 이들 중합체는 수용성이고 특별히 고안된 전하 극성 및 크기로 제조될 수 있다. 중합체는 통상 무수 형태, 에멀젼 및 액체 형태로 시판된다. 중합체성 수 처리 응집 화학물질은 시장성이 매우 큰데, 많은 대기업 및 중소기업에서 당해 제품을 제조하고 판매하고 있다. 천연 응고제/응집제는 Cetco(아메리칸 콜로이드의 분할), 바이오민, 및 남부 점토, 천연 알룸, 철, 황산염, 염화제2철, 염화칼슘 및 팽창 점토로부터 생성된 천연 점토형 중합체이다. 이들 응고제/응집제는 양이온성 또는 비이온성일 수 있고 폐수에 별도로 가하여 폐수를 여과하거나 정화한다.
폐수에 별도로 가하거나 이들 자체에 의해 가하는 경우에는 응고제/응집제를 사용하기가 곤란한데, 그 이유는 이들 물질의 복잡하고 다루기 어려운 취급성 때문이다. 무수 형태의 합성 중합체는 사용하기 전에 2배로 희석시켜야만 한다. 먼저 희석시키는 것이 중요한데, 그 이유는 입자들이 개별적으로 습윤되거나 이들이 무효한 메스를 형성하는 분산액으로 되기 전에 이들 자체가 응집될 것이기 때문이다. 이와 같은 응집되면 재생이 불가능하므로, 응집이 발생되면 그 자체가 문제점인 메스는 제거해야만하고 공정을 다시 시작해야한다.
액체 및 에멀젼 중합체는 상기 문제점을 거의 해결하지만, 이들은 그들 자신이 갖고 있는 문제점이 있다. 이들은 유기 중합체를 사용함으로써 비용을 점증적으로 증가시킨다. 또한, 액체 및 에멀젼 생성물은 농축된 무수 생성물로서는 제조할 수 없는데, 그 이유는 전자에 상당하는 반응을 위해서는 높은 파운드의 액체/에멀젼 중합체가 요구되기 때문이다.
두 경우에, 중합체 용액은 엎질러지는 경우 심각한 위험을 초래하는 매우 불안정하고, 점성이며 끈끈한 물질이다. 과량인 경우, 이들은 오염 입자, 즉 폐수 장치 속의 끈적끈적한 덩어리의 응집체를 포함하는 바람직하지 않은 결과를 초래하는 경향이 있다. 극히 과향인 경우, 과량의 중합체가 장치 표면을 덮어 문제점을 초래하는데, 특히 과량이 여과 스크린 및 직물로 침투하여 막기 때문에 여과 작동을 초래한다.
중합체 응집은 보다 작은 입자를 보다 크고, 보다 취급이 용이하며 여과 가능한 입자로 만드는데 아주 효과적일지라도, 이는 또 다른 문제점이 있다. 형성된 중합체 응집물은 취급에 매우 유의해야 하는 젤라틴 형태의 분해 가능한 글럽(glob)이다. 과도하게 교반하는 경우, 응집물이 제거하기 곤란한 작은 입자로 분해된다. 이들 중 가장 큰 형태조차, 분해되어 이들을 여과하기가 곤란하게 된다. 따라서, 응집은 여과하기 용이한 큰 응집제를 형성하지만, 여과하기 곤란한 분해 가능한 응집제도 형성한다.
또한, 많은 폐수 처리 공정에서, 중합체는 첨가되는 화학물질중의 하나에 불과하다. 침전체, 산화제 및 기타 제제가 종종 처리 프로토콜에 포함된다. 상당히 많은 경우에, 응집물의 분해 가능한 특성으로 인해 발생되는 문제점을 제거하기 위해 여과 조제가 필요하다.
사용 조건하에, 예를 들면, 여과시 분해되지 않고 비중 분리시 폐수에 쉽게 침전 또는 침하시키기 위해 중량이 가하도록, 작은 입자를 보다 큰 입자로 응집 및 응고시키는 잇점을 갖는 혼합된 응집 및 정화 매질을 제공하고, 폐수로부터 고체를 제거할 때 폐수에 응고제/응집제를 별도로 가하는 것과 관련된 문제점이 제거된, 예를 들면, 비중 또는 여과에 의해 폐수로부터 고체를 분리하는 방법을 제공하는 것이 아주 바람직하다.
[발명의 요약]
본 발명은 상기 잇점을 갖고, 응고제/응집제의 개별 도입과 관련된 문제점이 제거되며 우수한 유량과 함께 우수한 침전 특성 및 여과 특성을 갖는, 폐수로부터 여과 또는 비중 정화에 의해 고체를 분리하기 위한 혼합된 응집 및 정화 매질 및 이의 분리 방법에 관한 것이다.
상기 매질 및 방법은 무수 응집제(합성 또는 천연)를 각각의 단일 성분보다 우수하게 수행되도록 자가 응집 및 응고 입자를 제공하는 고형 응고 입자와 혼함함으로써 수득되는데, 여기서 응집제와 정화 매질을 혼합하면 여과 또는 정화될 폐수 응집제를 별도로 도입하는 것과 관련된 다수의 문제점이 해결된다. 본 발명의 혼합된 응집 및 정화 매질은 무수 응집제와 고형 응고 또는 여과 입자의 혼합물을 포함하는데, 무수 응집제는 폐수로부터 엉긴 고형 응집체를 비중 정화 및/또는 여과하는데 효과적인 보다 크고 보다 무거운 응집제를 형성하기 위해 입자를 응고 또는 여과하면서 고형 입자를 폐수에서 응고시킨다.
응집제는 천연 또는 합성 응집제, 또는 이의 혼합물일 수 있다. 가장 바람직한 응집제의 양은 혼합된 여과 조제를 기준으로 하여 약 0.1 내지 약 85 중량%이다. 천연 응집제를 사용할 때는 혼합물중 약 25 내지 약 85 중량%의 양이 바람직하고, 합성 응집제를 사용할 때는 혼합물중 약 0.1 내지 약 5 중량%가 바람직하다.
응집제는 엉기고 여과 또는 정화될 고형 입자에 따라 양이온, 음이온 및 비이온성일 수 있다.
응고 입자는 고형 입자, 바람직하게는 규산질 입자 또는 연소가능한 입자(예 : 고무 입자, 석탄 미분, 석유 코크스 및 이의 혼합물)과 혼합된 규산질 입자이다. 규산질 입자는 바람직하게는 생물 실리카 입자(예 : 왕겨 재) 및 다량의 실리카를 함유하는 식물, 예를 들면, 벼 줄기 및 깝질, 에스콰이세텀(말꼬리 비드), 특정한 대나무 및 야자 잎, 특히 폴리므라, 폴렌 등으로부터 생성된 입자를 포함하는데, 이들은 모두 연소시키면 여과 조제로서 매우 바람직한 다공성 재를 남긴다. 규산질 입자는 규조토 및 펄라이트를 포함한다.
따라서, 본 발명의 목적은 폐수에 응고제/응집제를 개별적으로 가하는 것과 관련된 문제점이 제거된, 폐수로부터 고체를 분리하기 위한 혼합된 응집 및 정화 매질과 이의 분리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐수부터 고체를 여과할 때 물에 응고제/응집제를 개별적으로 가하는 것과 관련된 문제점이 제거된, 엉기는 여과 조제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐수로부터 고체를 비중 분리할 때 물에 응고제/응집제를 개별적으로 가하는 것과 관련된 문제점이 제거된, 엉기는 비중 분리를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 바람직한 특성 및 잇점을 갖고 폐수에서 고형 응집 입자를 포함하는 입자를 보다 무겁고 보다 큰 고형 응집체로의 응집을 포함하는, 폐수로부터 여과에 의해 또는 비중 분리에 의해 입자를 분리 또는 정화하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 고형 여과 또는 응집 입자와, 폐수로부터 엉긴 고형 응집제를 여과하거나 비중 분리하는데 효과적이고 폐수에서 입자를 응고시키거나, 여과하면서 고형 입자의 적어도 일부를 응고시키는데 효과적인 무수 응집제와의 혼합물을 포함하는, 폐수중의 고형 입자가 고형 응고 입자와 엉기고 폐수로부터 엉긴 고형 응집제를 여과 또는 비중 분리하기 위한 혼합된 엉기고 정화시키는 매질, 예를 들면, 여과조제 및 비중 분리 매질를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 생성된 여과 케이크가 연방정부의 재생 규정하에 산업용 보일러, 노 및 가마용 연료로서 연소시키기 위해 충분히 가열하거나 Btu를 함유하는 엉기는 여과 조제를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 폐수중에 침전되고 용해된 금속이 여과 입자를 형성하기 위해 고형 응집제와 엉기고, 여과한 다음 여과 매질속에서 화학적으로 고정시켜 무독성이고 무해한 여과 매질을 형성하는 엉기는 여과 조제를 제공하는 것이다.
다른 추가의 목적, 특성 및 잇점은 명세서 및 특허청구의 범위를 통해 명백하게 나타난다.
[바람직한 양태의 설명]
본 발명은 여과 조제 또는 비중 분리 조제 또는 매질과 같은 혼합된 응집 및 정화 매질과 이의 방법에 관한 것인데, 여기서 폐수중의 고형 입자, 특히 작은 입자는 혼합된 응집 및 정화 매질에 의해 고형 응고 입자와 엉겨 폐수로부터 이들을 여과하거나 비중 분리할 때 사용되는 조건하에서 분해되지 않는 보다 큰 응집체를 형성한다. 혼합된 정화 및 응집 매질은 폐수중의 고형 입자를 엉기고 고형 입자를 응고 또는 여과 입자와 응고시켜 폐수로부터 비중 분리 또는 여과하는데 효과적인 보다 크거나 무거운 엉긴 응집체를 형성하는 무수 응집제와 고형 응고 또는 여과 입자와의 혼합물을 포함한다. 응집제(응고제/응집제)는 천연 또는 합성 응집제일 수 있고, 양이온성, 음이온성 또는 비이온성 응집제일 수 있으며 임의의 목적하는 분자량을 갖을 수 있다. 기술에서 사용되는 천연 응집제의 예는 천연 알룸, 황화철, 염화제2철, 염화칼슘 및 팽창 점토이다. 합성 응집제의 예는 폴리아클릴아미드, 폴리아민 등이다. 응집제 성분의 범위는 0.1 내지 85%이다. 천연 생성물은 총 블랜드를 기준으로 하여 25 내지 80 중량%에서 최선의 효과를 나타내는 경향이 있고 합성 생성물은 총 블랜드를 기준으로 하여 0.1 내지 5 중량%에서 최선의 효과를 나타낸다.
응집 입자는 폐수에서 고형 입자와 함께 응집에 의해 응집제를 형성하는 임의의 응집제일 수 있다.
여과 조제 입자는 액체로부터 고체를 효과적으로 여과하는 임의의 입자일 수 있다. 여과 조제의 판매자들은 여과하는데 적절한 등급(입자 크기)에 알맞게 입자 크기 분포가 변화되는 등급으로 이들 물질을 제공한다. 바람직하게는, 규산질 입자나 연소가능한 입자 또는 이의 혼합물이 이용된다. 예를 들면, 생물 실리카(예: 왕겨 재), 규조토, 펄라이트 또는 이의 혼합물을 포함하는 규산질 입자를 이용할 수도 있다. 연소가능한 입자(예 : 고무, 석탄 또는 석유 코크스 입자)는 바람직하게는 약 5 내지 약 325 매쉬의 크기로 사용될 수 있다. 연소가능한 입자는 단독으로 또는 정화 매질중의 규산질 입자 약 70 중량% 이하, 바람직하게는 약 20 내지 약 70 중량%와 혼합하여 사용할 수 있다.
생물 실리카를 사용할 때, 고급 다공성 실라카 구조를 갖고 실리카를 최소 15 중량%, 바람직하게는 20 중량% 이상 함유하는 식물이 연소된다. 이들 다량의 실리카를 함유하는 다수의 식물들로 제한된다. 이들은 벼 줄기 및 껍질, 에스콰이세텀(말꼬리 비드), 특정한 대나무 및 야자 잎, 특히 폴리므라, 폴렌 등인데, 이들은 모두 연소시키면 여과 조제 또는 매질로서 매우 바람직한 다공성 재를 남긴다.
특히 바람직한 생물 실리카는 왕겨 재이다. 왕겨는 실리카 함량이 약 18 내지 20 중량%로 높고 재(ash)는 열린 공간 또는 빈 공간이 약 75 내지 80 용적%인 다공성 골격 실리카 구조를 갖는다. 왕겨 재를 제공하기 위해 왕겨를 상업적으로 연소시키는 설명, 이의 물리적 및 화학적 특성은 발명의 배경에 기재된 선행 특허 및 특허원에 설명되어 있다.
연소가능한 입자는 바람직하게는 폐물, 예를들면, 버프 고무 또는 크럼 고무일 수 있는 고무 입자이다. 당해 입자는 폐타이어를 재생시키기 위해 벙크난 타이어 표면을 분쇄하고 이들을 가공하기 위해 새로운 타이어를 분쇄시킴으로써 수득된다. 또한, 오래된 타이어도 이용할 수 있는데, 이때 금속과 코어는 코어로부터 자석에 의해 금속을 분리하는 저온 공정에 의해 제거된다.
혼합물 중의 고무 성분은 자주 발견되는 소수성 특성을 제거하기 위해 습윤제 처리가 필요할 수 있다. 습윤제는 여과 스트림에서 분리되는 고무 성분을 보호함으로서 무효하고, 쓸모없으며 사실 문제가 된다. 공업용 비누 및 세제와 같이 매우 저렴하고 널리 공지되어 있는 습윤제는 1내지 10중량%의 넓은 범위에서 효과적이다. 고무 입자는 약 5 내지 325 메쉬의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 유리하게는, 습윤제를 가하여도 비용이 제품 원가에 매우 적게 적용되고 여과 특성에는 무해한 효과를 갖는다. 습윤제는 수계 액체 이외에서는 불필요하고, 경우에 따라서는 사용하지 않을 수도 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 현재 정부 재생 규정은 생성된 여과 케이크 중의 Btu 함량을 케이크 1 파운드 당 5,000 Btu 이상 요구한다. 현재, 대부분의 재생 업자는 여과 케이크 1 파운드 당 6,000 Btu 이상을 요구한다. 연소는 시멘트 또는 석회 가마, 공업용 노 등에서 연료로서 여과 케이크를 사용하여 수행한다.
본 발명의 여과 양태에서 사용할 수 있는 여과 프레스는 유리하게는 현재 여러 회사[Hoesch Industries, inc., JWI, Inc., Netzsch, Inc, Eimco, Inc, 및 Shriver, Inc.,]로부터 시판되고 있다.
하기 실시예는 성분들을 개별적으로 사용하는 것보다 우수하며 중합체 응집제를 취급하는 것과 관련된 다수의 다른 무제점을 해결하는, 단일 제품으로 혼입된 블랜드되거나 혼합된 응집 및 정화 매질의 잇점을 입증한다.
실시예 1
당해 실시예는 응집 및 정화 매질의 에멀젼 파괴 능력에 대한 중요한 성능 잇점을 입증한다. 에멀젼 파괴는 통상 중합체에 대해 적용되고 성공도는 통상의 혼탁 장치를 사용하여 쉽게 측정할 수 있다. 당해 시험에서는 수중 라텍스 페인트(Glidden HD 6180)를 함유하는 0.1% 용액의 표준 에멀젼이 시험된다. 에멀젼은 약간 엷은 빛깔을 띠기 때문에 이의 특성은 탁도계(Hach 2100P)에 의해 측정할 수 있다. 계량된 양의 시험 샘플은 에멀젼의 용적, 전형적으로 500ml 속에서 200rpm으로 5분 간격으로 교반한다. 각각의 간격 말기에, 침전을 위해 1분 동안 교반을 중지한다. 그런 다음, 소량의 상층액을 액체 수준의 상부로부터 1인치 아래 지점까지 제거한다. 제거된 상층액의 혼탁도를 측정하고 기록한다. 혼탁도 값이 낮으면 액체가 투명함을 의미한다. 시험은 다수 용량에 대해서 동시에 수행한다. 하기 표1은 다수회의 시험 결과를 나타낸다.
[표1]
왕겨 재 + 0.2 중량%의 폴리아크릴아미드 점토
(Stockhausen 851BC)
용량에 대한 시간 대 혼탁도[혼탁도 (Ntu : 혼탁 측정 단위)]
각각의 용량에 대해 시간이 경과함에 따라 혼탁도가 개선되고, 각각의 시간에 대해 용량이 증가함에 따라 혼탁도가 개선됨을 나타낸다. 처리되지 않은 표준 에멀젼의 혼탁도는 응집 형태의 교반기(종종 연동 혼합기로서 언급되는 4개의 교반 위치를 갖는 느린 패들 변환 속도 교반기)를 사용함으로서 측정되고 약 180 NTU이다.
실시예 2
당해 실시예는 실시예 1과 동일하되, 왕겨 재 단독으로 수행하고 중합체를 처리하지는 않는다. 하기 표는 결과를 나타낸다.
[표2]
왕겨 재
다양한 용량에 대한 시간 대 혼탁도[혼탁도 (NTU : 혼탁 측정 단위)]
상기 표 2의 데이타로부터, 왕겨는 표준 에멀젼을 정화하는데 거의효과가 없음을 알 수 있다.
실시예 3
당해 시험은 응집제 단독의 성능을 측정하기 위해 수행한다. 표 3은 당해 시험 결과를 나타낸다.
[표3]
폴리아크릴아미드(Stockhausen 851BC) 단독
다양한 용량에 대한 시간 대 혼탁도[혼탁도 (NTU : 혼탁 측정 단위)]
표 3에 나타낸 데이타는 아주 이레틱(irratic)하다. 일치하지 않는 성능 데이타는 매우 낮은 고체의 환경에서 임의의 혼탁도를 개선시킬 때 응집제의 난점과 가장 유사한 결과이다. 수중 에멀젼을 파괴하기 위해 상기 특정한 응집제를 선택한 것은 잘못임이 데이타로부터 입증된다.
실시예 4
당해 실시예에서 전하 및 등급 둘 다가 변화되는 다수의 기타 천연 및 합성 응집제가 시험된다. 천연 응집제에는 천연 알룸, 황화철, 염화제2철, 염화칼슘 및 패창 또는 벤토나이트 점토가 포함된다. 합성 응집제에는 폴리아크릴아미드 및 폴리아민이 포함된다. 상세한 데이타를 수득하는 것은 어렵지만, 결과는 유사하다. 왕겨 재와 응집제와의 혼합물을 사용하면 각각의 물질을 단독으로 사용하는 것보다 혼탁도가 우수하다. 따라서, 이러한 혼합은 다수의 폐수 처리 분야에서 놀랄만한 사실인데, 응집 및 침전에 의해 혼탁도가 성취된다.
실시예 5
당해 실시예에서는 왕겨 재와 응집제를 동시에 첨가하는 것이 순차적으로 첨가하는 프로토콜에 비해 어떠한 성능상의 잇점이 있는지를 측정하기 위해 2개의 시험을 수행한다. 첫번재 시험에서는 왕겨 재 5.988g/1을 이미 함유하고 있는 표준 에멀젼 500ml에 응집제 0.012g/1을 가한다. 블랜드 중의 왕겨 재에 대한 응집제의 비율은 표 1에 기재된 0.2% 농도에 상당한다. 시험을 합하고, 5분 간격으로 샘플링하며 결과는 표 4에 기재하였다.
[표4]
샘플 : 먼저 첨가한 왕겨 재
다양한 용량에 대한 시간 대 혼탁도 [혼탁도 (NTU : 혼탁 측정 단위)]
표 4에 기재된 데이타는 상기 시험에 비해 혼탁도가 약간 개선됨을 나타내지만, 혼합된 물질을 가한 샘플에 대한 20 내지 25분에서의 0.91 NTU는 동일한 수준에서 순차적으로 가한 샘플에 의해 성취된 31.9 NTU보다 훨신 우수하다.
실시예 6
응집제를 먼저 첨가한 효과를 평가하기 위해, 응집제를 블랜드된 물질 중의 응집제의 용량에 상당하는 용량(응집제만을 이용하여 시험하는 것과 동일)으로 표준 에멀젼에 가한다. 응집제 처리된 에멀젼을 30분 동안 교반하고 혼탁도를 측정한다. 이어서, 왕겨 재를 이의 상응하는 백분율로 가하여 5분 간격으로 시험을 개시한다. 결과는 하기 표 5에 기재하였다.
[표5]
먼저 첨가된 폴리아크릴아미드
다양한 용량에 대한 시간 대 혼탁도 [혼탁도 (NTU : 혼탁 측정 단위)]
20 내지 25분에서 혼합된 물질의 용량에 대한 혼탁도는 각각 1.62, 0.91, 0.28, 0.35 NTU인데, 이는 상기 혼탁도에 비해 현저히 우수하다.
따라서, 혼탁도 및 침전 현상에 있어서, 왕겨 재와 폴리아크릴아미드와의 혼합물을 가하면 각각을 단독으로 가하거나 순차적으로 가하는 것보다 우수함이 아주 명백하다. 이는 또한 실시예 4에 기재된 다른 응집제 및 응고 입자에도 해당된다. 따라서, 단일 물질, 즉 응집제와 응고 입자를 혼합하면 각각의 단독 물질에 비해 상당히 개선된다.
실시예 7
혼합된 실시예 1의 생성물의 여과 성능을 위의 응집 시험으로부터의 샘플을 사용하여 이들을 통상적인 실험실용 압력 여과기(쿠노 트리-47 모델 #70015-03A)로 유동시켜 입증한다. 미처리된 샘플은 평방 피트당 분당 약 0.7 갤런(gpm/sf)의 유량으로 여과되지만, 혼탁도는 162 NTU로 불량하다. 각종 용량용으로 왕겨 재와 응집제(폴리아크릴아미드)의 배합물의 유량을 다음 표 6에 기록한다.
[표6]
왕겨 재 + 0.2 중량%의 폴리아크릴아미드(Stockhausen 851BC)
응집 시험으로부터의 샘플의 압력 여과 유동 시험
표 6의 데이터는 놀랍다. 유량이 예상했던 것보다 훨씬 크다. 이 여과 장치의 유량이 2 또는 2.5 gpm/sf에 달하는 경우가 놀라운 것으로 간주된다. 이들 시험에서의 유량은 오염물을 함유하지 않는 물의 유량보다 크다.
위의 표 6의 데이타는 유량 값이 약 7.3 gpm/sf에서 피크를 이룬 후 용량이 증가할수록 감소하는 것을 나타낸다. 이는 여과 면적이 모두 용량에 대해서 일정하기 때문에 용량이 증가하는 경우와 같이 여과 케이크의 두께가 증가함에 따라 고체를 통과하는 유속은 여과 케이크의 두께의 증가율에 비례하는 속도로 감소한다는 점에서 여과 이론과 일치한다. 케이크의 두께가 두꺼울수록 속도는 느려진다. 또한, 여과 케이크 뚜께가 증가함에 따라 혼탁도는 향상된다. 여과 케이크의 두께가 두꺼울수록 유동 경로는 더 길고 고체가 포착되는 기회도 많다. 혼탁도는 용량이 증가할수록 향상된다. 용량 조건을 초과하는 10g/1에서 유량의 저하가 발생하지만, 여전히 여과는 상업적인 속도로 진행된다. 이는 산업적인 용도면에서 대단히 중요하다. 표준 응집 처리에 있어서, 과용량의 상황은 작업을 방해한다. 과량의 응집물은 장치를 막아서 장치를 중단시킨 후 세척하도록 한다. 왕겨 재 자가 응집 여과 보조 여과기를 사용하는 경우에 유량은 약간 감소할 수 있지만 심각한 정도로 감소되지는 않는다. 또한, 과용량으로 인해 장치를 세척하기 위해서 작업을 중단할 필요가 없다.
실시예 8
본 실시예에서는 왕겨 재 샘플을 여과 시험한다. 결과를 다음 표 7에 나타낸다.
[표7]
(왕 겨 재 + 응집제 없음)
응집 시험으로부터의 샘플의 유동 시험
표 7로부터 왕겨 재의 용량이 상당히 작고 여액의 혼탁도가 일반적으로 왕겨 재와 응집제 혼합물의 배합물의 혼탁도보다 수치면에서 불량하다. 이는 유액이 배합된 생성물인 경우에 분해되는 교반/정치/혼탁도 시험으로부터 분명하기 때문에 일치한다.
실시예 9
본 실시예에서는 폐수를 폴리아크릴아미드 중합체만으로 여과한다. 응집된 폐수가 완전히 정지하기 전에 몇 ml만이 유동하기 때문에 여액 유동 데이터가 없다. 이는 통상적이다. 응집 처리로부터만 생성된 응집체는 대단히 변형적이고 여과하기가 곤란하다.
실시예 10
비중 분리와 여과의 하나의 상업적인 용도는 유액과 콜로이드를 분해시키는 것이다. 여과 조제를 실리카 분리하는 큰 표면적(일반적인 형태와 곡물 등급에 따라 9 내지 18㎡/g)에는 오일, 수 유액, 및 콜로이드형 시스템의 고체로부터 나온 미세 다공성 시스템 여액을 응집하는 부위가 있다.
본 실시예의 라텍스 도료 폐수는 소모된 라텍스를 제거하기 위한 처리가 요구된다. 그 속의 라텍스에 있어서, 폐수는 유액과 콜로이드가 배합되어 있다. 폐라텍스는 현탁된 고체(TSS), 화학적 산소 요구량(COD) 및 생물학적 산소 요구량(BOD)의 규정치를 초과하는데 기여하므로 제거되어야 한다.
이 샘플을 처리하는 것은 저렴한 비용으로 효과적으로 라텍스를 제거하는 것이다. 라텍스의 베거는 여액의 혼탁도로 정량화된다(EPA는 혼탁법적 혼탁도 단위(NTU)로 보고된 2100P의 혼탁도로 인정된 EPA). 본 실시예에서의 경제성은 적은 비용의 장치와 일치하는 화학 물질의 첨가각 적고 여액의 유속이 큰 것으로 정량화 된다.
본 실시예는 자가 응집 기술에 있어서 자연 응집 성능과 합성 응집 성능을 둘 다 나타낸다는 잇점이 있다. 공급된 미처리된 물의 혼탁도는 892NTU이다. 본 실시예의 결과를 다음 표 8에 나타낸다.
[표8]
실시예 11
본 실시예에서는 왕겨 재 47.5 중량%, -20mesh 부스러기 고무 47. 5 중량% 및 습윤제 5 중량%의 혼합물을 시험한다. 왕겨 재와 고무 입자와의 혼합물은 통상적으로 유일상 슬러지 처리에 사용된다. 이 혼합물은 시험된 다른 생성물보다 유량과 칼로리 함량이 우수하다. 규조토 제품인 이글 피쳐 FW 60은 이러한 면에서 인기있는 제품이고 고유 칼로리량이 없는 순수한 광물 여과 조제이다. 결과적으로, 생성된 여과 케이크의 칼로리량은 여과 케이크 파운드당 2110 btu로 작다. 왕겨 재의 시험 데이터를 또한 제시한다. 규조토 제품은 유량과 열함량 면에서 둘 다 우수하지만 연방 BIF 규정하에 적은 비용으로 소각하는데 필요한 칼로리 함량이 개선되지 않았다. 또한, 중합체와 같은 전하 응집제와 배합된 적은 재를 시험한 2개의 데이터 세트가 있다. 데이터는 응집제를 따로 가하는 것을 포함한다. 다음 표 9의 데이터는 배합된 응집제가 따로 가하는 응집제보다 유량과 칼로리 함량면에서 유리한 성능을 나타냄을 보여준다.
[표9]
위의 표 9의 데이터로부터 둘 다 부스러기 고무를 포함하는 2개의 재 샘플은 칼로리량이 파운드당 6000 btu를 초과하므로 적은 비용으로 연방 규정 BIF 프로그램에 따라 처리할 수 있다.
실시예 12
본 실시예에서는 금속을 함유하는 폐수를 처리하는데 가장 통상적으로 소비되는 왕겨 재를 기본으로 하는 금속 이온 봉쇄 여과 조제를 시험한다. 응집 또는 중합체 처리는 유액 및/또는 미립자 침전물(예 : 유기 또는 무기 황화 침전물)에 의해 발생되는 문제를 해결하기 위한 부수적인 처리로서 필요하다. 본 실시예에서, 폐수는 표면 열처리용 화학 물질의 제조시에 생성된다. 폐수는 반응기 세척물과 바닥 폐수의 배합물이다. 이는 수산화물과 황화 침전된 금속 뿐만 아니라 유액 형성 계면활성제도 포함한다. 이 시험의 결과를 표 10에 나타낸다.
[표10]
표 10의 데이터로부터 왕겨 재와 응집제와의 혼합물은 모든 성능이 우수하다. 왕겨 재에 대한 데이터는 유용한 유량을 나타내지만 1.68 NTU의 여액 혼탁도는 유액이 완전히 처리되지 않았음을 나타낸다. 응집제 또는 중합체만은 모든 성능이 만족스럽지 못하다. 유량은 허용되지 않을 정도로 낮고 혼탁도는 불량하고 여과 케이크는 연방 침출 시험에 위배된다. 왕겨 재와 혼합된 응집제 또는 중합체는 모든 성능이 분명히 우수하다. 전술한 내용은 모든 응집제와 응집체에 대해서 사실이다.
따라서, 본 발명은 목적을 달성하는데 적합하고 언급된 잇점과 특성 뿐만 아니라 기타 고유의 것을 가지고 있다.
본 발명의 바람직한 양태가 기술을 목적으로 제시되었지만, 첨부된 청구항의 범위에서 정의되는 본 발명의 정신 내에서 변화시킬 수 있다.
Claims (25)
- 고형 응고 입자에 의해 폐수 속의 고형 입자를 응집된 고형 응집체로 응집시켜 비중 분리 도는 여과로 폐수로부터의 고형 입자를 정화하는데 효과적인, 무수 응집제와 고형 응고 입자와의 혼합물을 포함하는, 폐수로부터 고형 입자를 응집시키고 제거하기 위한 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 응집제가 약 0.1 중량% 내지 약 85 중량%의 양으로 존재하는 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 응집제가 천연 물질인 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 응집제가 천연 물질이고 혼합물의 약 25 중량% 내지 약 85 중량%의 양으로 존재하는 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 응집제가 합성 물질인 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 응집제가 합성 물질이고 혼합물의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재하는 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 고형 응고 입자가 규산질 입자인 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 고형 응고 입자가 생물 발생 실리카인 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 고형 응고 입자가 왕겨 재, 규조토 및 펄라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 규산질 입자인 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 고형 응고 입자가 가연성 입자를 포함하고 응집 여과된 고형 입자를 포함하는 혼합물의 적어도 5000 Btu/b를 제공하기에 충분한 양으로 존재하는, 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 제 1 항에 있어서, 고형 응고 입자가 고무, 석탄, 석유 코우크스 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 입자의 메쉬 크기가 약 5 메쉬 내지 325 메쉬이고, Btu 함량이 정화된 응집 고형 입자를 포함하는 혼합물의 5000 Btu/b 이상인 응집 및 정화용 혼합 매질.
- 폐수 속의 고형 입자를 응집시키고 응고시키는데 유효한 무수 응집제와 규산질 입자와의 혼합물을 포함하는 물질의 조성물.
- 제 12 항에 있어서, 무수 응집제가 천연 물질인 물질의 조성물.
- 제 12 항에 있어서, 무수 응집제가 천연 물질이고, 규산질 입자가 왕겨 재, 규조토 및 펄라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질의 조성물.
- 제 12 항에 있어서, 무수 응집제가 합성 물질인 물질의 조성물.
- 제 12 항에 있어서, 무수 응집제가 합성 물질이고, 규산질 입자가 왕겨 재, 규조토 및 펄라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질의 조성물.
- 제 12 항에 있어서, 여과 입자의 Btu 함량이 응집된 고형 응집체를 포함하는 혼합물의 5000Btu 이상인 물질의 조성물.
- 제 12 항에 있어서, 혼합물이 다가 금속 이온(이는 가용성 규산염과 함께 규산질 시멘트를 형성시키고 응집제 고체를 규산질 시멘트 속에 고착시키기에 충분한 양으로 존재한다)을 포함하고, 적어도 일부 규산질 입자를 pH가 12 이상인 폐수에 용해시켜 가용성 규산염을 형성시키는 물질의 조성물.
- 제 18 항에 있어서, 규산질 입자가 왕겨 재, 규조토 및 펄라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 물질의 조성물.
- 적어도 일부의 고형 입자와 여과 입자(이는 응집된 여과 고형 입자를 여과하는데 유효하다)를 응집시키는데 유효한 무수 응집제와 여과 응집제와의 혼합물을 포함하는 응집 및 정화용 혼합 매질과 폐수를 혼합하는 단계 및응집 및 정화용 혼합 매질과 혼합된 폐수를 필터 속으로 유동시키는 단계를 포함하는 고형 입자를 폐수로부터 제거하는 방법.
- 적어도 일부의 고체와 가연성 여과 입자를, 응집된 고형 가연성 입자 응집체를 여과하는데 유효한 응집된 응집체(이는 열함량이 생성된 혼합 케이크의 6000Btu/b이다)로 응집시키는데 유효한 무수 응집제와 가연성 여과 입자와의 혼합물을 포함하는 응집 및 정화용 혼합 매질을 폐수와 혼합하는 단계 및폐수를 응집된 응집체와 함께 필터로 유동시켜 여과 케이크를 형성시키는 단계를 포함하는, 고형 입자를 폐수로부터 여과하는 방법.
- 적어도 일부 고형 입자와 규산질 입자를, 응집된 입자를 폐수로부터 여과하고 pH가 7.5 이상인 경우에 폐수와 함께 가용성 규산염을 형성하는데 유효한 응집된 응집체로 응집시키는데 유효한 무수 응집제, 규산질 입자, 및 응집된 응집체와 함께 규산질 시멘트를 형성하고 고형 입자를 규산질 시멘트 속에 고착시키는데 유효한 다가 금속 이온의 혼합물과 폐수를 혼합하는 단계 및혼합된 폐수를 규산질 시멘트를 함유하는 필터로 유도시키는 단계를 포함하는, pH가 7.5 이상인 폐수 속에 고형 입자를 여과하고 화학적으로 고착시키는 방법.
- 적어도 일부 고형 응고 입자와 고형 입자와의 응집체를 형성시켜 폐수 속에 침강하도록 하는데 유효한 고형 응고 입자와 무수 응집제와의 혼합물을 포함하는 응집 및 정화용 혼합 매질과 폐수를 혼합하는 단계 및응집체를 폐수로부터 비중에 의해 분리하는 단계를 포함하는, 고형 입자를 폐수로부터 제거하는 방법.
- 제 23 항에 있어서, 고형 정화용 입자가 규산질 입자인 방법.
- 제 25 항에 있어서, 규산질 응고 입자가 왕겨 재, 규조토 및 펄라이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
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