KR19990075394A

KR19990075394A - 폐수처리용 응결응집침강제

Info

Publication number: KR19990075394A
Application number: KR1019980009567A
Authority: KR
Inventors: 장성완; 김남천
Original assignee: 김남천; 장성완; 고마쓰 시게루; 쇼구다이 가이하쓰 가부시기 가이샤
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-15

Abstract

본 발명은 오염도가 높은 산업폐수를 처리할 때 보조제로 사용되는 전처리제나 중화처리제의 도움없이도 간단하게 폐수를 정화시킬 수 있도록 한 응결응집침강제에 관한 것으로서,

넓은 pH폭에서 작용하고, 기존의 응집제보다 3∼4배정도의 강한 오, 폐수 처리능력을 발휘하며, 또한 처리후에 발생되는 슬러지의 탈수효율도 높일 수 있기 때문에 슬러지 처리비용을 절감할 수 있게 된다.

Description

폐수처리용 응결응집침강제

본 발명은 폐수처리용 응결응집침강제에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 오염도가 높은 산업폐수를 처리할 때 보조제로 사용되는 전처리제나 중화처리제의 도움없이도 간단하게 폐수를 정화시킬 수 있도록 한 응결응집침강제에 관한 것이다.

통상 사업장이나 산업장에서는 제품의 생산과정에서나 또는 제품의 질적가치를 높이기 위해 불가피하게 오수와 폐수를 방출하게 된다. 이 경우 발생된 오, 폐수를 그대로 방류시키면 하천, 호수 및 저수지, 해양 등의 수자원을 오염시키게 되고 이러한 오, 폐수 발생업체에 대해서는 정부가 물리, 화학, 생물학적처리방법을 동원하여 소정의 수처리를 거친후 청정한 처리수로 방류시키도록 강제하고 있다.

지금까지 오, 폐수에 존재하는 각종 오염물질을 응결, 응집시켜 정화처리 효과를 나타내는 폐수처리제로서는 무기계 저분자인 황산염, 탄산염, 칼슘염, 철염과 황화물, 차아염소산소다, 제올라이트, 고분자 응집제 등을 조합시켜 만든 폐수처리제가 공개특허공보 제89-6523호 및 특허공보 제91-4082호에 소개되어 있다. 그러나, 이들 선기술의 폐수처리 조성물은 오염물질의 응집을 효과적으로 달성할 수 있는 pH폭이 좁고 수처리 작업시에 알카리보조제, 응집촉진제 등의 추가 첨가가 필요하며, 또 철염의 경우는 부식성이 매우 강하여 설비기계에 손상을 주는 문제점이 있다. 더욱이 보조제로 첨가하는 응집촉진제의 경우는 그 사용량에 따라 민감하게 응집효능에 영향을 미치므로 필요량을 정확하게 산출해야 하는데, 이러한 필요량의 산출이 쉽지 않아서 애를 먹게 되고 이로 인해서 보통은 필요량보다 과다 사용하게 되며 이 경우 미반응 응집촉진제가 다량 존재하게 되면 그 자체가 고분자 전해질이기 때문에 친수성이 강하므로 보호콜로이드의 기능을 발휘하게 되어 현탁입자를 둘러싸서 현탁입자를 분산상태로 존재하게 하므로 응집효과를 반감시킨다. 이러한 문제점들은 폐수처리제를 폐수에 첨가하기 전에 그 pH를 일정범위로 맞추어 주는 공정과 함께 폐수처리시 장애요인으로 작용하여 폐수처리공정에 큰 문제점으로 부각되고 있는 형편이다.

이에 본 발명은 이러한 종래 폐수처리제의 단점을 해결코자 개발된 응결응집침강제로서 오폐수내의 부유성의 점토입자, 유기성콜로이드, 후민산, 조류, 플랑크톤, 세균, 색도, 탁도, 일부 중금속 등을 대상으로 별도의 전처리 및 중화처리를 생략한 상태에서도 소량의 첨가만으로 교반에 의해 단시간에 응결응집시켜 매우 안정한 상태의 불럭화로 침강시켜 오, 폐수를 정제할 수 있는 폐수처리제를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 폐수처리제는 무기계 응결응집제로서 황산칼슘, 황산알루미늄, 소다회, 포틀랜트시멘트, 고분자응집제 등으로 구성된다. 본 발명 응결응집침강제 조성물중 주성분인 황산칼슘은 오, 폐수중의 점토입자, 고형유기물, 세균, 조류, 플랑크톤, 색소 및 일부중금속 등을 신속하게 응결응집시켜 생성된 불럭덩어리의 탈수효과를 높이는 성분으로 총 조성물에 대해 40∼65중량%를 함유하는데 40중량% 이하이면 응집효과가 완전하지 못하고 65중량% 이상이면 형성된 불럭이 굳어진다. 황산알루미늄은 총 조성물의 15∼40중량%를 함유하는데 황산알루미늄이 오, 폐수에 용해되면 전해질로서 기능하고 오, 폐수중의 1∼1,000㎛ 정도의 콜로이드상으로 분산하고 있는 분자의 현탁물질성분의 응집을 촉진시키며, 또한 가수분해를 거쳐 수산화알루미늄이 생성되는 과정에서 알루미늄이온이 고분자체로써 전환되어 부유물질과 현탁물질을 끌어드려 응축해 가는 성분이다. 이와 같은 황산알루미늄의 작용을 반응식으로 표시하면 다음과같다.

Al₂(SO₄)₃+3Ca(HCO₃)₂→2Al(OH)₃+3CaSO₄+6CO₂

이 황산알루미늄의 양이 15∼40중량%를 벗어 나면 응결응집효과가 충분하게 발휘되지 못하는데, 특히 40중량% 이상이면 처리수가 백탁으로 변하기 시작하므로 그 함유량은 40중량% 이하로 해야 한다.

소다회는 오, 폐수중에 콜로이드상의 오염물질이 분산되어있을 때 물과의 수화반응을 일으키고 그 과정에서 오, 폐수중의 오염물질들과 결합한 상태로 스스로 단단하게 굳는 성분이다. 이 소다회의 배합량은 10∼30중량%가 적당한데, 10중량% 이하면 상기 반응식 1로 표시되는 수산화알루미늄[Al(OH)₃]의 용결물을 형성시키지 못하고, 30중량% 이상이면 잔여 소다회의 영향으로 처리수의 수질이 깨끗하지 못하게 되므로 그 함유량은 30% 이하로 한다.

포틀랜드시멘트는 단시간내에 미소 불럭으로 응결하여 불럭덩어리를 형성하고 불럭덩어리의 강도를 높여 청정수와 불럭덩어리와의 분리를 용이하게 하기 위해 배합하는 성분으로 본 발명의 핵심이 되는 성분이다. 즉, 폐수에 일단 고열로 열처리된 시멘트 입자가 작용하게 되면 폐수의 슬러지 입자는 마이너스 표면전하가 상당량 소멸되어 슬러지 입자간에 반발력이 없어지게 되고 서로 응집이 용이하게 되며 또한, 생성된 응집덩어리의 불럭 표면은 소수화가 진행 되어 탈수가 용이하게 되는 특징이 있다. 그리고 일단 형성된 불럭은 절단력과 같은 외부의 힘을 가하더라도 쉽게 파괴되지 않는 장점이 있다. 상기 시멘트의 배합량은 5∼10중량%가 적당한데, 5중량% 이하면 초기 불럭화가 충분치 못하고, 10중량% 정도면 충분한데 너무 많아도 응결 응집의 효과가 감소하는 경향이 있다.

고분자응집제는 응집제의 응집효율을 증가시키기 위해 첨가하는 것으로 응집보조제의 역할을 하는데, 이는 오, 폐수중의 오염물질 사이에서 가교역할을 하여 응집을 도와줌과 동시에, 형성된 작은 크기의 불럭덩어리를 서로 완만하게 결착하여 불럭덩어리를 키우는 역할을 하며 청정화된 처리수로부터 분리하기 쉽게하는 보조제의 역할을 한다. 이러한 고분자응집제에는 양이온, 음이온, 폴리양이온성 등의 응집제가 있으며 해당 오, 폐수의 성질에 따라 선택한다. 고분자응집제의 사용량은 5중량% 정도로서 이보다 많게되면 형성된 불럭덩어리가 끈적거림이 생기게 되므로 5% 이하가 적당하다.

본 발명의 응결응집침강제는 처리 오, 폐수중에 함유되어있는 오탁성분의 질과 농도에 따라 그 사용량이 결정되는데, 일반적으로 오탁성분의 농도가 COD_MN2,000㎎/ℓ 정도일 때 폐수 1m³당 200∼600g 정도로 투입하면 된다. 본 발명의 응결응집침강제가 적용될 수 있는 오, 폐수시설은 다음과 같다.

1) 산업폐수: 식품, 제지, 섬유, 염색, 피혁, 주정, 반도체, 제약, 사진, 인쇄, 수산, 세차폐수 및 농공단지등의 오, 폐수;

2) 오, 하수처리장: 소규모 도시하수처리장, 빌딩, 아파트, 백화점, 골프장, 등의 오하수;

3) 상수원 정화: 오염된 호. 저수지, 연못;

4) 하수도관 준설시 오수정화에;

5) 소규모 하천준설시 오수정화에 사용이 가능하다.

본 발명의 응결응집침강제는 처리하고자 하는 오, 폐수의 pH가 6.0∼13.0 범위일 때 pH의 조정없이 적용이 가능하다.

이하 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명한다.

실시예 1

응결응집침강제의 제조:

황산칼슘 6.5g, 황산알루미늄 1.5g, 소다회 1.0g, 포틀랜드시멘트 0.5g, 고분자응집제(상표명: BOOLIMFLOC CP-343; 부림상사 제품) 0.5g을 평량하여 믹서기에 넣고 혼합하여 응결응집침강제 조성물을 제조하였다.

폐수처리 시험:

생활오수가 함유된 공단지역의 폐수(원수) 500㏄를 수거하여 시료로 하였다. 시료 폐수의 pH는 8.6이었다. 여기에 상기한 응결응집침강제 조성물을 200㎎ 주입하고 30분간 250rpm으로 교반시킨후, 10분간 정지하여 형성된 불럭을 침강시켰다. 다음 상층수를 수집하여 수질분석을 환경부의 환경오염공정시험법에 의해 측정하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

분 석 항 목	원 수(㎎/ℓ)	상층수(㎎/ℓ)
pHSSCOD_MNBODn-헥산추출물FeMnPb	8.6920170122175.24.70.5	8.212148.21.20.060.020.02

위와 같이 본 발명에 의해 처리된 폐수처리액의 상층수는 표 1로 알 수 있는 바와 같이 모든 공해물질이 법적 규정농도 이하로 처리되어 하천으로 방류해도 상수원에 오염을 줄 염려가 없다. 또한 침강된 불럭덩어리(슬러지)를 진공여과 탈수시킨후의 함수율은 62%였다.

실시예 2

응결응집침강제의 제조:

황산칼슘 6.0g, 황산알루미늄 1.5g, 소다회 1.0g, 포틀랜드시멘트 1.0g, 고분자응집제(상표명: BOOLIMFLOC CP-343; 부림상사 제품) 0.5g을 평량하여 믹서기에 넣고 혼합하여 응결응집침강제 조성물을 제조하였다.

폐수처리 시험:

본 실시예에서는 여러 가지 오, 폐수를 본 발명 조성물로 처리하고, 그 COD(화학적산소요구량)의 변화를 측정하였다. 우선 각종 폐수(원수) 500㏄씩을 취하여 여기에 본 발명의 상기 응결응집침강제 조성물을 500㎎씩 주입하고, 30분간 250rpm으로 교반시킨후, 10분간 정지하여 형성된 불럭을 침강시켰다. 다음 상층수를 수집하여 환경부의 환경오염공정시험법에 의해 COD를 측정하고, 그 결과를 표 2에 기재하였다.

시 료 명	원수CODcr(mg/1)	원수pH	상층수CODcr(mg/1)	상층수pH
시 화 호 수시화하수처리장(공장폐수함유)시화하수처리장(생활하수함유)공단폐수(3)+생활하수(1)공단폐수(5)+생활하수(1)염 색 폐 수도시하수 원수아파트 오수	2433791733623213,296276297	7.28.78.28.18.513.06.96.3	57∼8289∼13332∼5797∼11290∼112524∼73020∼2614∼21	7.08.17.57.57.810.07.06.8

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 응결응집침강제는 넓은 pH폭에서 작용하고, 기존의 응집제보다 3∼4배정도의 강한 오, 폐수 처리능력을 발휘하며, 또한 처리후에 발생되는 슬러지의 탈수효율도 높일 수 있기 때문에 슬러지 처리비용을 절감할 수 있게 된다.

한편 처리효율이 낮은 기존의 오, 폐수설비의 전처리나 후처리공정으로 본 발명 응결응집침강제를 적용시키면 방류수에 대한 법적기준치 이하로 폐수를 처리할 수 있음은 물론, 중수도에 가까운 수질의 물을 얻을수 있어 공업용수로의 재활용도 가능하다.

Claims

황산칼슘 40∼65중량%, 황산알루미늄 15∼40중량%, 소다회 10∼30중량%, 포틀랜드시멘트 5∼10중량%, 고분자응집제 5중량% 이하로 구성됨을 특징으로 하는 폐수처리용 응결응집침강제.
제1항에 있어서,

황산칼슘이 65중량%, 황산알루미늄이 15중량%, 소다회가 10중량%, 포틀랜드시멘트가 5중량%, 고분자응집제가 5중량% 임을 특징으로 하는 폐수처리용 응결응집침강제.