KR20070008262A - Water treatment process using natural zeolites - Google Patents

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Abstract

A method for economically treating a contaminated large water resource such as a dam or a lake by using well-known natural zeolites is provided. A method for treating contaminated water of dam and lake using natural zeolites comprises the process of sequentially injecting natural zeolites having different cation exchange capacities into the contaminated water in certain time intervals so that the natural zeolites are reacted with the contaminated water by spraying a first type natural zeolite having a relatively high cation exchange capacity onto the contaminated water such that the first type natural zeolite is naturally subsided into the contaminated water, injecting a second type natural zeolite having a lower cation exchange capacity than the first type natural zeolite into the contaminated water, and additionally injecting poly aluminum chloride for generating bridges between coagulated colloids and reducing coagulation time into the contaminated water such that the poly aluminum chloride is subsided into the contaminated water by gravity. At least one of the first type natural zeolite and the second type zeolite is clinoptilolite.

Description

천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법{Water treatment process using natural zeolites}Water treatment process using natural zeolites

도 1 은 본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법에 사용된 제올라이트의 일반적인 화학적 조성을 도시하는 화학식.1 is a chemical formula showing the general chemical composition of the zeolite used in the contaminated water treatment method of dams and lakes using the natural zeolite of the present invention.

도 2 는 제올라이트의 프레임을 도시하는 화학구조식.2 is a chemical formula showing a frame of zeolite.

도 3 은 천연제올라이트의 일종인 클리놉틸로라이트의 화학식.3 is a chemical formula of clinoptilolite, which is a kind of natural zeolite.

도 4 는 클리놉틸로라이트의 프레임구조도와 주사전자현미경사진.Figure 4 is a frame structure of the clinoptilolite and scanning electron micrograph.

도 5 는 천연제올라이트의 화학적 성분을 도시하는 도표.5 is a diagram showing the chemical components of natural zeolites.

도 6 은 광물표면 상에서의 물과의 반응에 의한 수산화기의 수소화반응과 탈수소화반응을 설명하는 화학식.6 is a chemical formula explaining the hydrogenation and dehydrogenation of hydroxyl groups by reaction with water on the mineral surface.

도 7 은 탁수 중의 토양콜로이드의 입자상을 설명하는 설명도.7 is an explanatory diagram for explaining particulate matter of soil colloid in turbid water;

도 8 은 토양 콜로이드의 반발을 설명하는 설명도.8 is an explanatory diagram for explaining repulsion of soil colloid.

도 9 는 토양콜로이드에 대한 제올라이트의 작용을 설명하는 설명도.9 is an explanatory diagram illustrating the action of zeolite on soil colloid;

도 10 은 제올라이트의 브릿지작용을 설명하는 설명도.10 is an explanatory diagram illustrating a bridge action of zeolites.

도 11 은 본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법을 설명하는 처리도표.11 is a treatment chart for explaining a contaminated water treatment method for dams and lakes using natural zeolites of the present invention.

도 12 는 도 11 의 구체적인 처리공정도.12 is a specific process chart of FIG. 11.

도 13 은 실험적으로 수행한 본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법을 도시하는 작업사진.FIG. 13 is a photograph showing a contaminated water treatment method for dams and lakes using a natural zeolite of the present invention carried out experimentally. FIG.

도 14 는 원수와 본 발명에 따라서 처리된 처리수를 대비한 탁도를 도시하는 사진.14 is a photograph showing turbidity compared to raw water and treated water treated according to the present invention.

도 15 는 본 발명에 따라서 처리된 처리수의 원수대비 도표.15 is a chart of raw water versus treated water treated in accordance with the present invention.

도 16 은 본 발명의 실험적 처리 대상인 원수의 공인된 검사기관에서 수행한수질검사성적서.16 is a water quality test report performed by an authorized test organization of raw water subject to experimental treatment of the present invention.

도 17 은 본 발명에 따라서 처리된 처리수의 수질검사성적서이다.17 is a water quality test report of the treated water treated in accordance with the present invention.

본 발명은 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 댐이나 호소와 같은 대용량의 오염된 수자원을 경제성있게 처리하기 위한 방법의 제공에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating contaminated water in dams and lakes using natural zeolite, and more particularly, to a method for economically treating a large amount of contaminated water resources such as dams and lakes.

우리나라는 산업화로 인하여 하천 주변을 따라 형성된 공장 등의 오염수 유출이 심화되고 있으며 기존의 농작물 및 축산폐수가 생활하수와 더불어 좁은 국토에 심각한 수질오염의 결과를 초래하고 있고, 특히 수온의 증가시기에 발생하는 부영양화와 녹조 등이 호소 및 댐에 도래하고, 매미와 유사한 규모의 태풍이 재차 발생하게 된다면 결국 난분해성 유기물, 인 및 부유토사를 포함한 탁도(turbidity) 등과 같은 비점오염원으로 인한 수질오염 실태는 매우 심각한 현실이다.In Korea, due to industrialization, the outflow of polluted water from factories formed along rivers, etc. is intensifying. Existing crops and livestock wastes are causing serious water pollution on the narrow territory along with living sewage. If the generated eutrophication and green algae arrive at the lakes and dams, and if a typhoon of scale similar to cicada occurs again, the water pollution due to non-point sources such as turbidity including hardly decomposable organic matter, phosphorus and suspended earth is It is a very serious reality.

예시적인 사례로서 최근의 남한강 수계의 도암댐은 낙동강 수계의 임하댐과 더불어 지역의 주민, 시민단체는 물론이고 자치단체에서조차 오염에 따른 댐 폐쇄를 요구하는 등 1,256억원을 들인 국내 최초 동해안 수력발전시설이라는 미명을 무색하게 하는 것은 물론이고 지난 2001년 3월 29일부터 발전방류를 중지함에 따른 전력생산 중단으로 인해 연간 100억원 이상의 손실이 발생하고 있으며 장기 발전 중지에 따른 문제점으로 막대한 국가적 에너지 손실 증대를 가져오고 있는 심각한 경우라고 할 수 있다.As an example, the recent Doam Dam in the Namhan River water system, along with the Imha Dam in the Nakdong River water system, called the first East Coast hydroelectric power plant in Korea, costing KRW 122.6 billion by requiring the closure of dams due to pollution, not only by local residents, civil society but also by local governments. Of course, since March 29, 2001, power generation disruption caused by the discontinuation of power generation has caused more than 10 billion won in losses per year. It is a serious case.

이는 부영양화의 원인 물질인 질소와 인의 농도가 높아 송천을 비롯한 조양강·동강 수계 오염원인 중 도암댐의 방류수가 큰 비중을 차지하고 있다는 지적을 받아왔는데, 도암댐의 수질이 개선되지 않는 이유는 도암댐 상류지역에 위치한 고랭지 채소단지의 비료와 농약성분이 섞인 토사가 집중호우 시 대거 유입되고 있으나 댐 상류지역의 환경기초시설이 갖춰지지 못했기 때문으로 분석되고 있다. The high concentrations of nitrogen and phosphorus, which are the causes of eutrophication, have been pointed out that the effluent from Doam Dam is the major source of pollutants in the Songyang and Donggang waters, including Songcheon. The reason why the water quality of Doam Dam is not improved is Soils mixed with fertilizer and pesticides in highland vegetable complexes are influxing during heavy rains, but it is analyzed that they are not equipped with environmental basic facilities upstream of the dam.

자정능력을 상실한 도암댐이 2급수 이상의 물을 방류하고 있으나 이를 최소화하기 위해 댐 자체정화 시설로 마련한 침전조도 초당 3톤에 불과해 제역할을 하지 못하는 등 수질을 악화시키는 원인이 되고 있다. 특히 갈수기 때는 송천 수계가 고갈돼 생태계를 파괴시키는 요인이 되고 이러한 문제는 국내의 거의 모든 댐 및 호소가 거의 비슷한 양상을 보이고 있다.The Doam Dam, which lost its self-cleaning capacity, discharges more than a second grade of water, but the sedimentation tank provided by the dam's self-purification facility is only 3 tons per second, which causes worsening water quality. In particular, during the dry season, the Songcheon water system is depleted, which causes ecosystem damage. Almost all dams and lakes in Korea show similar patterns.

한번 오염된 호소 및 댐 등은 정체수계의 특성상 스스로 정화되기 어려운 현상을 나타낸다. 호소 및 댐 등의 생태계 및 수질 유지와 더불어 댐 방류수의 수질 을 유지하기 위하여 영양염류, 탁도 등의 제거가 요구된다. 호소 댐 내 대상물질의 경우 생물학적인 공정은 미생물의 호소 댐 적용에 필요한 소요시간 등의 제약조건으로 인하여 고효율의 정화에 많은 공정이 뒤따르게 되는 것이다.Once contaminated lakes and dams are difficult to purify themselves due to the nature of the stagnant water system. In addition to maintaining ecosystems and water quality, such as lakes and dams, nutrients and turbidity are required to maintain the quality of dam discharged water. In the case of the target material in the lake dam, the biological process is followed by many processes for high efficiency purification due to constraints such as the time required for the application of the microorganism lake dam.

본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법은 이러한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 이미 널리 알려진 천연제올라이트를 이용하여 대용량의 수자원의 오염을 처리하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다. The contaminated water treatment method of dams and lakes using the natural zeolite of the present invention has been devised in view of such a problem, and is intended to provide a method for treating the pollution of a large amount of water resources using natural zeolites that are well known.

이하의 도 1 이하의 부수된 도면, 사진, 도표와 함께 본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법을 더욱 상세하게 설명하고 우선 제올라이트의 물성 등에 대하여 간략히 설명한다.Hereinafter, the method for treating contaminated water of dams and lakes using the natural zeolite of the present invention together with the accompanying drawings, photographs, and diagrams of FIG. 1 will be described in more detail.

[제올라이트][Zeolite]

광물인 제올라이트는 견고한 삼차원 구조로 된 결정성 수산화 알루미노규산염(crystalline hydrated aluminosilicate)로 정의되고 순수한 의미의 제올라이트는 2.0~2.3 정도의 비중과 1.44~1.52 정도의 굴절률을 가지며 3~20Å 정도 크기의 균일한 세공을 지니고 있는데, The mineral zeolite is defined as a crystalline hydrated aluminosilicate with a solid three-dimensional structure, and the zeolite in the pure sense has a specific gravity of about 2.0 to 2.3 and a refractive index of about 1.44 to 1.52 and a uniform size of about 3 to 20Å. I have a handwork,

50 여종의 천연 제올라이트와 산업용 촉매나 합성세제 증진물 등과 같은 특수한 산업응용을 위한 150 여종의 합성 제올라이트까지 합쳐 현재 약 200 여종의 다양한 세공구조를 지닌 제올라이트가 알려져 있다. About 50 kinds of natural zeolites and 150 kinds of synthetic zeolites for special industrial applications such as industrial catalysts or synthetic detergent enhancers are combined. Currently, about 200 kinds of zeolites having various pore structures are known.

제올라이트의 일반적인 화학식은 도1과 같고, 골격(framework)의 일반적인 화학적 조성은 도2와 같다.(도면에서, M은 1가 양이온, D은 2가 양이온이다.)The general chemical formula of the zeolite is shown in Figure 1, and the general chemical composition of the framework is shown in Figure 2. (In the drawing, M is a monovalent cation and D is a divalent cation.)

모든 제올라이트의 기본적인 구조는 각각의 산소를 두개의 사면체(tetrahedra)가 공유하고, 상대적으로 큰 양이온과 물분자들로 점유되며 서로 연결된 공동(cavity; surface pore)으로 둘러싸인 (Si, Al)O4 골격구조를 가진다. The basic structure of all zeolites is a (Si, Al) O 4 skeleton in which each oxygen is shared by two tetrahedra, occupied by relatively large cations and water molecules, surrounded by interconnected cavities (surface pores). It has a structure.

AlO4 단위의 음이온 충진은 교환성을 가진 양이온들의 존재에 의해 균형을 이룬다. 이러한 이온들은 쉽게 다른 물질들, 예를 들어 중금속이나 암모늄 이온들로 치환될 수 있다. 이 현상을 양이온치환(cation exchange)이라고 하며, 주로 나트륨, 칼륨, 칼슘 등의 양이온 및 마그네슘, 바륨, 스트론튬, 철 등의 일부 부수적인 양이온과 물이 구조 내에서 자유로운 활동 상태를 보임으로써 제올라이트에 양이온 치환성과 가역 탈수성(reversible-dehydration property) 등의 특성을 가질 수 있도록 해준다. 즉, 제올라이트의 다공성 골격구조는 분자화합물의 크기와 형상에 따른 분자 혼합물 분리를 위한 분자체(molecular sieve) 반응을 가능하게 해준다. Anion packing of AlO 4 units is balanced by the presence of exchangeable cations. These ions can easily be replaced with other materials, for example heavy metal or ammonium ions. This phenomenon is called cation exchange, and the cations in zeolites are mainly free of cations such as sodium, potassium, calcium, and some additional cations such as magnesium, barium, strontium, iron, and water in the structure. It has properties such as substitution and reversible-dehydration property. That is, the porous framework of the zeolite enables the molecular sieve reaction for separating the molecular mixture according to the size and shape of the molecular compound.

상대적으로 매우 높은 양이온 치환능력을 가지는 제올라이트의 일종인 클리놉틸로라이트(clinoptilolite)는 이러한 특성을 활용한 황화수소(H2S)나 이산화황(SO2)과 같은 유독성 가스의 강력한 흡착제로도 잘 알려져 있다. Clinoptilolite, a type of zeolite with relatively high cation substitution ability, is also known as a powerful adsorbent for toxic gases such as hydrogen sulfide (H 2 S) and sulfur dioxide (SO 2 ). .

특히, 본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법에서는 신생대 3기층에서 산출되는 경북 영일 및 감포 지역의 클리놉틸로라이트를 주된 광종으로 하는 국내산 천연 제올라이트를 사용하는 것을 실험적인 방법으로 수행하고 최적의 처리방법을 공정으로서 제공하는 것을 특징으로 한다.In particular, in the method of treating contaminated water in dams and lakes using the natural zeolite of the present invention, the domestic natural zeolite using clinoptilolite in Yeongil and Gimpo, Gyeongbuk, which is calculated from the three bases of the Neoplasia, was used as an experimental method. And providing an optimum treatment method as a process.

클리놉틸로라이트는 국내의 부존규모나 품위의 안정성 면에서도 우수하며, 개발 가능한 광종 중에서 산업적으로 가장 적절한 범용성을 가진다고 볼 수 있다.Clinoptilolite is excellent in terms of stability in domestic scale and quality, and can be said to have the most suitable general purpose industrially among developable species.

클리놉틸로라이트의 근사 실험식은 도3과 같으며, 도4는 전형적인 골격구조와 광물상의 주사전자현미경 사진을 보여주고 있으며 클리놉틸로라이트는 천연 제올라이트 중에서 가장 대표적인 광종으로서, 결정 화학적으로나 교환성 양이온의 조성에 있어서 아주 다양한 광물상을 이룬다. The approximate empirical formula of clinoptilolite is shown in FIG. 3, and FIG. 4 shows a typical skeletal structure and a scanning electron microscope photograph of mineral phase. Clinoptilolite is the most representative species among natural zeolites, and is a crystalline chemical or exchangeable cation. In the composition of a large variety of mineral phases.

우리나라 영일 및 감포 지역에서 개발되고 있는 클리놉틸로라이트들은 교환성 양이온의 성격과 Si/Al의 함량비에 따라 Ca-형 클리놉틸로라이트, Na-형 클리놉틸로라이트, 그리고 K-형 클리놉틸로라이트로 구분된다. 일반적으로 Ca-형 클리놉틸로라이트가 우세하다. Clinoptilolites developed in Yeongil and Gampo, Korea, are characterized by Ca-type clinoptilolite, Na-type clinoptilolite, and K-type clinoptil, depending on the nature of the exchange cation and the content ratio of Si / Al. It is divided into low light. In general, Ca-type clinoptilolite is dominant.

제올라이트는 광물질 중에서 가장 뛰어난 양이온 교환 능력을 갖는 것 이외에, 양이온들을 선택적으로 교환하고 또한 광종에 따라 그 선호도가 각기 다른 선택적 교환특성(adsorption selectivity)을 나타낸다. 수환경개선용 소재로 활용하는 데에는 주로 소구경 제올라이트들이 사용되고 C.E.C(양이온치환능;Cation Exchange Capacity) 값과 교환성 양이온의 종류와 함유도 등이 중요한 품질기준이 된다.In addition to having the best cation exchange capacity among the minerals, zeolites selectively exchange cations and also exhibit selective selectivity with different preferences depending on the species. Small diameter zeolites are mainly used to improve water environment, and C.E.C (Cation Exchange Capacity) value and the type and content of exchangeable cations are important quality standards.

처리제로 사용되는 천연 제올라이트의 화학적 성분을 살펴보면 도 5 의 도표와 같고, 규산, 산화알루미늄, 산화철, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화칼륨으로 주로 이루어져 있고, 화학적이나 기계적인 가공처리에 의하여 다양한 수치의 C.E.C(양이온치환능;Cation Exchange Capacity) 값을 갖도록 구성할 수 있고 이러 한 기술은 당해 업계에서는 기히 일반화되어 있다.The chemical composition of the natural zeolite used as the treatment agent is shown in the diagram of FIG. 5 and consists mainly of silicic acid, aluminum oxide, iron oxide, magnesium oxide, sodium oxide, potassium oxide, and various values of CEC by chemical or mechanical processing. It can be configured to have a Cation Exchange Capacity (Cation Exchange Capacity) value, such techniques are well known in the art.

[제올라이트의 반응메커니즘][Reaction Mechanism of Zeolite]

양이온 및 음이온을 흡착하거나 이온교환 하는 작용은 광물의 표면 전하가 주요 역할을 한다. 동형치환에 의하여 발생하는 영구전하는 일반적으로 격자 내에서 전하수가 작은 원자가 전하수가 큰 원자를 치환했을 경우 발생하며,Adsorption or ion exchange of cations and anions plays a major role in the surface charge of minerals. Permanent charges generated by homomorphic substitution generally occur when atoms with small charges replace atoms with large charges in the lattice.

(예, Al3 + Si4 +, Mg2 + Al3 +) 음의 값을 갖는다. 이러한 전하는 구조 내의 알칼리 금속 이온이나 알칼리 토금속 이온에 의하여 전기적으로 중화된다. 물과 접하고 있는 산화물(MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2 등)은 수산화된 표면을 갖고 있다. (Eg Al 3 + Si 4 + , Mg 2 + Al 3 + ) It has a negative value. This charge is electrically neutralized by alkali metal ions or alkaline earth metal ions in the structure. Oxides in contact with water (MgO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SiO 2, etc.) have a hydroxide surface.

깨어진 표면과 물이 반응하면 광물 표면은 다음과 같은 반응을 통하여 음의 전하 또는 양의 전하를 갖게 된다. 이러한 전하는 도 6 과 같은 표면의 수산화기의 수소화 반응 또는 탈수소화 반응에 의하여 결정되며 따라서 pH에 민감하다.When the cracked surface reacts with water, the mineral surface has a negative or positive charge through the following reaction. This charge is determined by the hydrogenation or dehydrogenation of the hydroxyl groups on the surface as shown in FIG. 6 and is therefore sensitive to pH.

광물의 표면의 총전하 값이 0이 되는 pH인 영전하점(PZC: Point of Zero Charge)보다 pH가 낮은 경우에는 양의 전하를 띠어 음이온을 흡착시킬 수 있고 이보다 pH가 높은 경우는 음의 전하를 띠어 양이온을 흡착시킬 수 있다If the pH is lower than the point of zero charge (PZC), which is the pH at which the total charge on the surface of the mineral is zero, the negative ions can be adsorbed with a positive charge. Can adsorb a cation cation

제올라이트의 영구 전하를 중화시키기 위하여 격자 안에 존재하는 있는 양이온들은 수용액 속에서 CEC에 의해 다른 이온들과 교환될 수 있다. 일반적으로 CEC는 제올라이트 내에서의 흡착 양상과 부피, 이온 교환되는 양이온의 종류, 이온의 반경과 용액 내에서의 이온의 전하 등에 관련 있고, 양이온 교환의 선택성은 각 제올라이트마다 Si/Al비 및 기공의 크기 및 형태 등에 따라 달라진다.The cations present in the lattice to neutralize the permanent charge of the zeolite can be exchanged for other ions by CEC in aqueous solution. In general, CEC is related to the adsorption pattern and volume in the zeolite, the type of cation being ion exchanged, the radius of the ion and the charge of the ion in the solution, and the selectivity of the cation exchange is determined by the Si / Al ratio and pore for each zeolite. It depends on the size and shape.

댐이나 호소 등의 문제가 되는 탁수의 입자의 성질은 도 7 에 나타난 바와 같이, 토양 콜로이드 입자를 구성하는 여러 가지 성분의 분자로 음이온 성질을 나타내고 있다. 탁수 처리를 위한 천연 제올라이트를 이용한 수처리 반응기구를 살펴보면 도 8 과 같이, 토양 콜로이드가 음이온 반발력을 가진 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 7, the properties of turbid water particles, such as dams and lakes, exhibit anionic properties with molecules of various components constituting the soil colloidal particles. Looking at the water treatment reactor using a natural zeolite for turbid water treatment, as shown in Figure 8, it can be seen that the soil colloid has anion repulsive force.

양이온 치환한 천연 제올라이트는 (-)전하를 띤 표면에 (+)이온을 이용하여 토양 콜로이드 입자를 응집시키는 반응 구조를 도 9와 같이 가지고 있으며, 도 10 와 같이 나타낼 수 있다.도면에서와 같이 결집된 입자는 입자결집체 간에 일단 브릿지(Bridge)를 형성하여 응집하게 되면 재교란이 발생하여도 재응집을 통하여 저감된 탁도를 유지하게 된다. 따라서 이 브릿지가 용이하게 유발되도록 환경을 조성하는 것이 바람직함을 알 수 있다.The cation-substituted natural zeolite has a reaction structure that aggregates soil colloidal particles using (+) ions on a surface having a (-) charge, as shown in FIG. 9, and can be represented as shown in FIG. 10. Once the particles are aggregated by forming a bridge between the particle aggregates, the turbidity is reduced through reaggregation even if re-aggregation occurs. Therefore, it can be seen that it is desirable to create an environment so that this bridge is easily caused.

[실험예]Experimental Example

2005년 5월 19일 18:00~21:00, 도암댐 침사지(1,200ton×2개소 중 1개소)에서 본 발명에서 제시되는 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법을 실시하였다.On May 19, 2005, 18:00 to 21:00, the Doam Dam Settlement Site (one of 1,200ton × 2) was used for the treatment of contaminated water from dams and lakes using natural zeolite.

침사지 2개소 중 1개의 침사지(1,200ton) 바닥에 침전된 물질을 폭기 전도(aeration & overturn)시킨 후(탁도 977NTU: 현장측정치) 수처리하여 수처리 전과 비교하였다.The material precipitated at the bottom of one of the two settlements (1,200ton) was subjected to aeration & overturn (turbidity 977NTU: field measurement) and compared with water treatment.

[천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법][Method of treating polluted water in dams and lakes using natural zeolite]

구체적인 처리방법은 도11의 처리도표와 도12의 공정도에서와 같다.Specific processing methods are the same as those in the processing diagram of FIG. 11 and the process diagram of FIG.

본 발명의 요부인 천연 제올라이트의 이온치환을 통한 탁수처리 과정을 살펴 보면, 우선 원수인 탁수에 대하여 천연 제올라이트 TYPE Ⅰ을 15ppm 살포(100)하고 60분간 자연침하(110)시킨 다음,Looking at the turbidity treatment process through ion substitution of the natural zeolite, which is the main part of the present invention, first, the natural zeolite TYPE I is sprayed with 100 ppm of natural zeolite TYPE I (100) and then settled for 110 minutes (110) for 60 minutes.

천연 제올라이트 TYPE Ⅱ를 7ppm 주입(120) 한다. 이때 브릿지를 잘 생성시켜주고 응집시간을 짧게 하기 위하여, 일반 상수도 정수장의 수처리용으로 안정성이 검정된 P.A.C(Poly Aluminum Chloride) 12.5ppm을 주입(130)한 후 중력침하(140)시켰다. 7 ppm injection (120) of natural zeolite TYPE II. At this time, in order to generate a bridge well and shorten the aggregation time, 12.5ppm P.A.C (Poly Aluminum Chloride), which was tested for stability in water treatment of a general water treatment plant, was injected (130) and then gravity settled (140).

상기에서 우리나라 동해안에 비교적 다량으로 부존되어 있는 신생대 제3기 응회암층의 제올라이트 광물군의 일종인 C.E.C. 200이상의 고단위 이온치환능을 가지고 있는 클리놉틸로라이트를 화학물질이 전혀 첨가되지 않는 자연상태로 가공된 제올라이트를 제올라이트TYPEⅠ이라 하고,Above, C.E.C., a kind of zeolite mineral group of tertiary tuff beds of neoplasia, which is relatively large in the east coast of Korea. Zeolite TYPE I, which has a high unit ion substitution ability of 200 or more, is processed in a natural state in which no chemicals are added to clinoptilolite,

클리놉틸로라이트 등의 제올라이트의 하나에서 선택되는 C.E.C. 150 이상의 이온치환능을 가지고 있는 선택된 제올라이트를 제올라이트TYPEⅡ(Mg-IWAMILITE & IWAMILITE)라 하여 사용하였고, 제올라이트TYPE Ⅱ 는 C.E.C. 150 이상의 이온치환능을 가지면 어떠한 성분을 구비한 것이라도 무방하게 상술한 원소구성의 조합된 제올라이트 중에 선택될 것이다. C.E.C. selected from one of zeolites such as clinoptilolite. Selected zeolites having an ion-exchange capacity of 150 or more were used as zeolite TYPE II (Mg-IWAMILITE & IWAMILITE), and zeolite TYPE II was selected from C.E.C. If it has an ion substitution ability of 150 or more, it may be selected from the combined zeolites of the above-described elemental configuration, regardless of which component is provided.

제올라이트의 주입은 총 20ppm이면 충분하지만 현장 사정상 간이식으로 직접 살포함으로써 바람에 의한 손실량을 감안하여 총 22ppm을 살포하였다. The total amount of zeolite 20ppm is sufficient, but for the convenience of the field, 22ppm was sprayed in consideration of the loss caused by wind by direct spraying.

도 13의 사진들은 현장실험과정을 보여준다.The photographs of FIG. 13 show the process of the field experiment.

[실험결과와 분석]Experimental Results and Analysis

본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법에 따라서 도암댐 침사지를 대상으로 현장실험을 실시하였다. Field experiments were carried out on Doam Dam Settlement Sites according to the method for treating contaminated water in dams and lakes using natural zeolites of the present invention.

Pilot Test 시 현장에서 간이 수질측정장비를 이용하여 pH, 탁도, TDS 등을 측정하면서 실험하였다. 분석용 원수는 Pilot Test 전에 채수하여 처리수의 대조군으로 활용하였는데, 실험 시 침사지의 탁도는 현장측정 결과 977NTU에 달하는 특징을 보였으나 72시간 경과 후 자연 침전되어 시험의뢰 시점에서는 720NTU를 나타내었다(도14). 이러한 침사지에 천연 제올라이트 TYPEⅠ, TYPEⅡ 22mg/ℓ, PAC 12.5mg/ℓ를 가하고 12시간 중력침하 후 처리수 분석용 시수를 채취하였다. 채취된 시수는 본 연구소 외 국가공인 시험기관인 한국ENC에 의뢰하여 분석하였다. 용존산소량은 Wingkler법으로 분석하였으며, 탁도는 탁도계(model 2100P, Hach)로 분석하였고, ABS, Cr6+, T-N, T-P 등은 분광광도계(UV120, Shimatzu)로 분석하였다.During the pilot test, the experiment was conducted by measuring pH, turbidity, and TDS using a simple water quality measurement device in the field. The raw water for analysis was collected before the pilot test and used as a control of the treated water. The turbidity of the settlement during the experiment showed 977 NTU characteristics as a result of field measurement, but after 72 hours, it settled naturally and showed 720 NTU at the time of requesting the test. 14). Natural zeolite TYPE I, TYPE II 22 mg / l and PAC 12.5 mg / l were added to these settlements, and 12 hours of gravity settling was carried out to analyze the treated water. The collected hours were analyzed by Korea ENC, a national test laboratory other than the Institute. Dissolved oxygen content was analyzed by Wingkler method, turbidity was analyzed by turbidimeter (model 2100P, Hach), ABS, Cr6 +, T-N, T-P, etc. were analyzed by spectrophotometer (UV120, Shimatzu).

이러한 탁도의 증대는 C.E.C. 가 상이한 제올라이트를 복합적으로 사용함으로서 토양 콜로이드 간의 브릿지가 증대되고 복합적인 강도의 브릿지가 상호 흡착성을 증대하기 때문인 것으로서 생각된다.This increase in turbidity is due to C.E.C. It is considered that the use of different zeolites in combination increases the bridge between the soil colloids and the bridge of the composite strength increases the mutual adsorption.

분석결과가 도 15에 도표로서 제시되어 있고, 도16의 원수의 수질검사성적서와 도17의 처리수의 수질검사성적서에의 수질분석결과를 미루어 볼 때, 음용수 기준이 질산성 질소가 10ppm 이하이고, 유기인의 경우 총-인 규제항목 수치보다 훨씬 안정된 수치를 나타내며 더욱이 COD의 경우 원수 18.9ppm에서 처리수 1.2ppm을 나타내므로 극히 안정되고 고효율의 수처리 결과를 보여준다. The analysis results are shown in a diagram in FIG. 15, and the water quality analysis results in the water quality test report of raw water of FIG. 16 and the water quality test report of the treated water of FIG. 17 show that the drinking water standard is 10 ppm or less of nitrate nitrogen. In the case of organic phosphorus, it is much more stable than total-phosphorus regulation item, and COD shows 1.2ppm of treated water at 18.9ppm of raw water.

물론 6가크롬이나 시안 등의 중금속은 검출되지 않았고 음이온 계면활성제도 검출되지 않았다. 애초에 문제가 되었던 탁도의 경우는 원수 720NTU 처리수 기준 0.57NTU를 나타내므로 충분한 탁도제거 효과를 볼 수 있었다.Of course, no heavy metal such as hexavalent chromium or cyan was detected, and no anionic surfactant was detected. In the case of turbidity, which was a problem in the first place, 0.57 NTU based on raw water 720 NTU treated water was able to show a sufficient turbidity removal effect.

이상과 같은 본 발명의 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법은 인과 질소가 함유된 하천수가 유입되는, 탁도 이외의 수처리 상 어려운 상황의 대용량의 호소, 댐에 적용됨으로서 저렴한 천연제올라이트를 이용하여 오염수의 물성을 대폭 향상시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.The contaminated water treatment method of dams and lakes using the natural zeolite of the present invention as described above is applied to large-capacity lakes and dams in a difficult situation in water treatment other than turbidity, in which river water containing phosphorus and nitrogen is introduced, thereby using inexpensive natural zeolites. It is a useful invention that can significantly improve the physical properties of contaminated water.

Claims (3)

제올라이트를 이용하여 오염수를 처리하는 방법에 있어서, In the method of treating the contaminated water using zeolite, 상기 처리방법은 상대적으로 이온치환능(C.E.C)이 높은 TYPE Ⅰ의 천연 제올라이트를 살포하여 자연침하시킨 후, 상기 TYPE Ⅰ의 천연 제올라이트에 비하여 상대적으로 이온치환능(C.E.C)이 낮은 천연 제올라이트 TYPE Ⅱ를 추가주입한 이후, 응집된 콜로이드 간의 브릿지 생성 및 응집시간의 단축을 위한 P.A.C(Poly Aluminum Chloride)를 추가 주입하여 중력침하시킴으로서,이온치환능(C.E.C)이 상호 상이한 천연제올라이트를 순차적으로 시간간격을 두고 주입반응시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법.The treatment method is spontaneous sedimentation by sprinkling a natural zeolite of TYPE I having a relatively high ion exchange capacity (CEC), and then a natural zeolite TYPE II having a relatively low ion exchange capacity (CEC) compared to the natural zeolite of the TYPE I After additional injection, gravity infiltration by additional injection of PAC (Poly Aluminum Chloride) for the formation of bridges between aggregated colloids and shortening of the aggregation time is achieved. Method for treating contaminated water of dams and lakes using natural zeolite, comprising the step of injection reaction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 TYPEⅠ과 TYPE Ⅱ의 천연제올라이트의 어느 하나 이상은 클리놉틸로라이트인 것을 특징으로 하는 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법.At least one of the natural zeolites of the TYPE I and TYPE II is clinoptilolite, characterized in that the treatment of contaminated water of dams and lakes using natural zeolite. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 천연 제올라이트 TYPE Ⅰ은 C.E.C. 200 이상의 이온치환능을 가지는 것을 15ppm 인접값을 살포하고 60분간 자연침하시킨 다음, 상기 천연 제올라이트 TYPE Ⅱ는 C.E.C. 150 이상의 이온치환능을 가지는 것을 7ppm 인접값을 주입하며, 상기 P.A.C(Poly Aluminum Chloride)는 12.5ppm 인접값을 주입하여 처리하는 것을 특징으로 하는 천연제올라이트를 이용한 댐 및 호소의 오염수처리방법.The natural zeolite TYPE I is C.E.C. After spraying 15 ppm adjacent value and spontaneously settling for 60 minutes having an ion-substitution ability of 200 or more, the natural zeolite TYPE II was obtained by C.E.C. A method of treating polluted water of dams and lakes using natural zeolite, wherein the P.A.C (Poly Aluminum Chloride) is injected with 12.5 ppm of adjacent values to inject a value of at least 150 ppm of ionic substitution.
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