KR19990086788A - 석탄재를 이용한 수처리 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 조성물에 관한 것으로서 좀 더 상세하게는 발전소에서 폐기되는 석탄재를 이용하여 여기에 황산 마그네슘, 규산소다를 주성분으로 하고 그 외 첨가제로서 황산 알루미늄, 소석회, 산화 마그네슘을 첨가하여 물을 정화시키는 조성물에 관한 것이다.

현대에 들어 도시 등의 개발로 각종 오. 폐수의 유입으로 인한 하천이나, 호수의 오염은 심각한 정도에 이르렀으나, 기존의 생물학적인 오. 폐수 처리시설은 여러 가지 단점이 있었는 바, 기능부실로 인하여 효율적인 처리를 못하고 있는 것이 현실이다.

이에, 본 발명은 발전소에서 폐기되는 석탄재를 이용하고 그 외 화학물질을 혼합하여 고효율의 수처리 조성물을 제공하고자 한다. 본 발명의 수처리 조성물은 그 매립시 많은 비용이 요구되는 석탄재를 이용함으로서 저렴한 비용으로 조성물을 제조할 수 있으며 짧은 시간에 많은 량의 오. 폐수를 고효율로 처리할 수 있고, 뿐만 아니라, 그 처리면적도 최소화되는 바, 기존의 처리방식에 비하여 매우 유용한 발명인 것이다.

본 발명의 조성물은 석탄재 60-90중량%, 규산소다 1-10중량%, 황산 마그네슘 1-10중량%로 구성되며, 그 외 폐수의 종류에 따라서, 황산 알루미늄, 산화 마그네슘, 소석회를 첨가할 수 있다.

Description

석탄재를 이용한 수처리 조성물

본 발명은 물을 정화 처리하기 위한 조성물에 관한 것으로서 좀더 상세하게는 발전소에서 폐기되는 석탄재를 이용하여 여기에 황산 마그네슘, 규산소다를 주성분으로 하고 그 외 첨가제로서 황산 알루미늄, 소석회, 산화 마그네슘을 첨가하여 물을 정화시키는 조성물에 관한 것이다.

현재 도시의 개발로 인한 축산폐수, 공장폐수, 농업 폐수의 유입으로 인하여 하천이나, 호수 등이 날로 오염되고 있으며 특히, 도시 생활하수의 오염은 해를 거듭할수록 증가하고 있는 실정으로 하천이나, 호수의 오염으로부터 보호할 수 있는 각종 처리시설이 있기는 하나 기능부실로 효율적인 처리를 못하고 있는 것이 현실이다.

종래의 오. 폐수 처리시설은 대부분 미생물을 이용한 처리방식을 갖추고 있는데 호기성 오. 폐수 처리시설은 오. 폐수에 공기를 넣어서 호기성 미생물의 집합을 형성하는 것으로 겨울철 정화효율이 떨어지며 관리를 부주의하게 하면 정상적인 정화가 어려운 단점이 있고, 혐기성 오. 폐수 처리시설은 처리시간이 많이 걸리고 악취와 해충의 발생이 심하며 처리면적을 과도하게 필요로 하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 선진국에서는 오. 폐수 처리에 있어서 1차 화학처리 및 2차 생물학적처리를 하는 혼합방식을 채택하고있는 실정이다.

더욱이, 염색공장의 폐수는 색깔을 포함하고 있을 뿐만 아니라, 폐수량이 많은 것이 특징이며, 폐액성상도 각종염료 및 계면활성제 등의 성분을 포함하고 있고 시간이 지남에 따라서 성상이 변할 수 있기 때문에 처리하는데 많은 어려움이 있었는바, 기존의 방법은 오존산화 염소흡기 등의 화학 처리와 염료처리 및 활성탄 규조토등으로 흡착처리를 하였으며 염료처리는 특수 고분자 응집제를 이용하였으나, 이러한 방법은 각 처리효과가 제한적이거나 비용 면에 있어서 고가의 처리비용을 요하는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 최근 열병합 발전소에서 유출되고 있고 그 처리 문제가 심각한 석탄재(플라이 애쉬)를 이용하여 물의 각종 오염물질을 함유하는 수 처리용 조성물을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

칼슘함량이 높은 C급의 석탄재는 연소과정에서 발생되는 SO_X에 의한 대기오염을 막기 위하여 820℃-850℃의 낮은 연소온도에서 석회석을 주입하므로 용융상태에서 급냉시킬 때 형성되는 구형입자를 형성하지 아니하고 불균일한 입자를 형성하므로 물에 용이하게 용해되는 장점을 지니고 있다. 따라서, 본 발명자는 벤토나이트와 유사한 조성을 가지면서 동시에 CaO를 함유하고 있는 열병합발전소의 폐기물인 석탄재를 사용하여 물을 처리하는 조성물을 제공하기에 이른 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 열병합발전소의 폐기물인 석탄재를 이용함으로서 석탄재의 처리비용을 절감코자 하는 것이며, 동시에 석탄재의 폐기시 발생하는 분진으로 인한 공해방지에도 일익을 담당하고자 하는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 기존의 생물학적 처리에 비하여 저렴하고 처리 면적 또한 최소화될 뿐 만 아니라, 처리과정이 매우 간단하고 그 효과가 우수한 수처리용 조성물을 제공하고자하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 열병합 발전소에서 쉽게 구할 수 있는 석탄재를 이용하여 여기에 규산소다 및 황산 마그네슘을 믹서에 넣어 충분히 혼합한 후 처리하고자 하는 폐수에 따라서 황산 알루미늄, 산화 마그네슘 및 소석회를 첨가함으로서 본 발명의 수처라 조성물이 제조된다.

이때, 사용되는 석탄재는 석탄연소시 전기집진기에서 발생되며 주로 칼슘-알루미노-실리케이트를 형성하고 있으며, SiO₂약 50%, Al₂O₃약 17.7%, Fe₂O₃약 7%, MgO 약 3.4%, CaO 약 12%, Na₂O 약 3.5%, K₂O 약 1.2%등을 함유하고 있는 광물질이며, 다음과 같은 특징이 있는 바, 수처리용 성분을 적합함이 본 발명을 통하여 밝혀진 것이다.

즉, 석탄재는 그 비중이 2.2 내지 2.8 정도이므로 플록(FLOC)의 침강성을 높이고, 낮은 연소온도를 거치므로 실리케이트의 입자가 중공화되어 있고 불규칙한 입자로 표면이 거친 바, 흡착성이 매우 좋고, 연소시 연소온도, 원탄의 분쇄상태 및 특성, 연료 와 공기의 비율에 따라서 미연탄이 탄소입자 형태로 석탄재의 입자중 최대 16%까지 함유되기도 하는데 이는 활성탄의 기능을 하게 되며, 연소시 발생하는 SO_X를 제거하기 위하여 석회석을 주입하고 유동화 시키는 연소 시스템을 채택하기 때문에 CaO의 함량이 15-30%가 되어 플록형성시 필요한 알칼리도 제공이 되는 이점을 갖는 바, 수처리 조성물로서 유용함을 알 수 있는 것이다.

본 발명의 조성물에 포함된 성분중 황산마그네슘은 석탄재내의 CaO와 반응하여 응집 흡착침강의 효율을 높이고 규산소다는 플록을 활성화 시켜 단단한 플록의 형성을 도우며 흡착능력을 높인다. 그외 성분중 소석회는 용액중 CO, CO₂기체등과 반응하여 탈취 및 색깔을 감소시키며, 황산 알루미늄은 응집제로서 반응을 함은 물론 PH를 조절하고 탈색효과를 높이고 산화 마그네슘은 흡착 응집 침전을 촉진시키기 위하여 조성물에 첨가된다.

본 발명에 있어서 이러한 성분의 함유량은 석탄재 60-90중량%, 규산소다 1-10중량%, 황산 마그네슘 1-10 중량%이며 그외 폐수의 종류에 따라서 황산 알미늄 10-40중량%, 산화 마그네슘 5-10%, 소석회 10-15%로 첨가될 수 있다.

이들 성분은 폐수의 종류에 따라서 다양하게 그 조성을 변화할 수 있다.

표 1은 각 폐수의 종류에 따른 조성물의 적당한 조성비를 나타낸다.

조성(중량%)오. 폐수	석탄재	규산소다	황산마그네슘	황산알루미늄	산화마그네슘	소석회
전기도금 및 화학공장 폐수	70	1-5	1-5	10-15		10-15
제지, 세모, 통조림, 양조공장 폐수	60	1-5	1-5	20-30
축산, 피혁, 낙농업폐수	70	1-5	1-5	20-30
염색공장 폐수	60	1-5	1-5	30-40	5-10
3급수 이하의 상수원	10-70	1-5	1-5	10-30

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이러한 실시예에 본 발명의 권리 범위가 제한되는 것은 아니다.

(실시예1)

염색공장 폐수 처리용 조성물

황산 알루미늄분말을 100 - 200 메쉬(mesh)로 분쇄한 후 석탄재, 황산마그네슘, 규산소다를 표 2와 같은 비율로 믹서에 넣고 충분히 혼합한 후 건조하여 본 발명의 조성물을 제조한다.

성분	함량(중량%)
석탄재	75
황산마그네슘	5
규산소다	5
황산알루미늄	15

미처리 폐수를 500ml 채취하여 jar tester로 5분간 교반한 후 PH를 7정도로 맞춘 후 상기에서 제조된 본 발명의 조성물을 1g 가하여 약 20-30분간 교반한다. 약 5내지 10분이 경과하면 침전물과 상등액이 완전히 분리된다.

처리된 폐수의 처리율은 표3과 같다.

항목공정	PH	BOD	COD	SS	색도	총질산(mg/l)	총인산(mg/l)
폐수	8.5	270	165	450	188	42.1	11.2
처리수	7.8	17.5	36.1	40.1	67	15.6	1.6
처리율(%)		93.5	78.1	91	64.3	62	85.7

이러한 처리율을 볼 때 본 발명의 조성물은 오염물질제거에 탁월한 효과가 있음을 알 수 있다.

본 발명의 수처리용 조성물은 발전소에서 폐기되는 석탄재를 이용하여 그외에 규산 소다, 황산마그네슘을 혼합하여 수처리용 조성물로 사용함으로서 기존의 생물학적 처리 방법에 비하여 훨씬 향상된 효과를 갖는다.

즉, 본 발명의 조성물은 발전소에서 폐기되며 그 매립에 과다한 비용이 소요되는 석탄재를 이용함으로서 이러한 처리 비용을 줄일 수 있는 효과를 갖는 것이며, 그 분진으로 인하여 발생할 수 있는 공기오염의 문제를 오히려 수처리제로 사용하여 소진함으로서 경제적 및 환경적으로 유용한 효과를 갖는 것이다.

또한, 본 발명의 조성물은 용이하게 구할 수 있는 석탄재 및 규산소다 및 황산마그네슘을 사용함으로서 수처리 비용을 절감할 수 있는 효과를 가지며, 그 효과면에 있어서도 다양한 오염물질 즉, S.S, 총 인 및 총 질산, 중금속 및 색깔을 함유한 폐수에 탁월한 효과를 나타내며, 특히, BOD, COD를 현저하게 낮출 수 있는 바, 기존의 처리시설에 비하여 월등한 효과를 낳는다. 더욱이, 잘 침강하지 아니하는 폐수, 즉 계면활성제, 콜로이드성의 물질이 포함된 폐수를 물과 고형물질로 쉽게 분리하여 정화시킬 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 소량으로도 다량의 폐수를 정화할 수 있는 바, 그 효율면에서 뛰어나며, 그 정화 처리시간이 매우 짧은 효과를 가지며, 또한 생물학적인 처리방법에 있어서 문제점중의 하나인 그 처리 시설면적을 최소화하는 효과를 갖는다.

따라서, 본 발명은 짧은 시간에 적은 면적에서 고 효율로 오. 폐수를 저가로 처리할 수 있는 조성물인 것이다.

Claims (5)

1. 석탄재 60-90 중량%, 규산소다 1-10중량%, 황산마그네슘 1-10중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 수처리 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 황산 알루미늄 10-15중량%, 소석회 10-15중량%를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 수처리 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 황산 알루미늄 10-30중량%를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 수처리 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 황산 알루미늄 30-40중량%, 산화 마그네슘 5-10중량%를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 수처리 조성물.
5. 석탄재 60-90 중량%, 규산소다 1-10중량%, 황산 마그네슘 1-10중량%를 믹서에 넣어 혼합하는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 수처리 조성물의 제조 방법.