KR20150034999A - 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치 - Google Patents

순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치 Download PDF

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KR20150034999A
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박원준
김득모
류화성
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한양대학교 에리카산학협력단
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본 발명은 순환골재 및 레미콘 운반차에서 발생하는 강알칼리성 폐수 및 회수수를 중성화처리하고, 중성화처리 시 알칼리도의 특정 특성에 따라 중성화처리물질의 최적 투입량을 결정지으며, 이에 따라 pH저감과 시멘트 미분에 대하여 안정화시켜 알칼리성 물질의 침출을 억제할 수 있는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 발생된 강알칼리성 폐수와 회수수를 1차 침전조에서 응집제를 사용하여 시멘트 페이스트를 최대한 침전시킨 후 2차 중성화조에서 수온 조건에 따라 폐수 내 수산화칼슘의 용해도를 관계를 이용하여 인산석고 제조시 발생되는 부산물인 규불화수소산의 정량을 투입하여 중성화하며, 또한 규불화수소산은 시멘트 미분 입자에 대하여 표면에서 반응하여 안정화함으로 지속적으로 용출되는 알칼리성 물질을 억제할 수 있도록 하는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치를 제공한다.

Description

순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치{NEUTRALIZATION METHOD AND NEUTRALIZATION APPARATUS FOR THE RECYCLED WATER OF READY MIXED CONCRETE AND RECYCLED AGGREGATE TREATMENT WATER}
본 발명은 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순환골재 및 레미콘 운반차에서 발생하는 강알칼리성 폐수 및 회수수를 중성화처리하고, 중성화처리 시 알칼리도의 특정 특성에 따라 중성화처리물질의 최적 투입량을 결정지으며, 이에 따라 pH저감과 시멘트 미분에 대하여 안정화시켜 알칼리성 물질의 침출을 억제할 수 있는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치에 관한 것이다.
시멘트는 천연의 석회석, 점토, 규석, 산화철 원료 및 유연탄 등을 주원료로 사용하여 제조된다. 그리고 자원의 유효 이용이라는 관점에서 각종 부산물 혹은 폐기물이 원료로 재활용되고 있다.
이러한 천연 원료, 연료, 부산물, 폐기물 중에는 시멘트의 주요 구성성분 이외에도 기타 중금속이 미량 함유되어 있어, 시멘트 제조과정 중 최종 시멘트 제품에 포함될 수 있다. 이에 따라 발생하는 콘크리트의 중금속 유해성 논란은 시급히 해결되어야 하며, 빠른 개선이 요구되고 있기도 하다. 특히 이는 우리나라 국민의 대부분이 콘크리트를 주재료로 하는 건축물에 살고 있기 때문이기도 하다.
시멘트는 석회석, 규석, 혈암 또는 점토 및 철질 원료를 분쇄, 소성한 후, 석고 및 혼합재(수쇄 슬래그 및 석회석 등)를 혼합하여 최종 시멘트 제품으로 제조된다. 이때 각각의 천연 원료를 일부 대체하여 산업폐기물(폐주물사, 슬래그, 슬러지류 등)을 사용하고 있다.
콘크리트는 시멘트의 수화반응에 의해 결합체로서 강도를 발현하게 되고, 수화반응에 의해 생성되는 수산화칼슘은 pH 12.5 정도의 강알칼리성을 나타내며, 결과적으로 수화물 전체의 pH가 결정된다. 도 1은 용매 pH에 따른 콘크리트 중의 알칼리이온의 침출 특성을 나타내는 그래프이다.
알칼리이온의 침출은 수산화 이온의 침출만이 아니라 알칼리메탈 이온의 침출이 동시에 수반되며, 각각의 이온은 용매의 pH 농도에 따라 상이하게 침출된다. 실제 알칼리이온의 주체인 수산화 이온은 도 1에 도시된 바와 같이 pH 12.5 이상이 되었을 때 침출한다.
한편, 일반적으로 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 강알칼리성 폐수와 회수수는 다음과 같은 형태에서 발생한다.
강알칼리성 폐수는 순환골재 혹은 재생골재라고도 불리며 노후화된 콘크리트 구조물을 철거하는 중에 발생한 폐콘크리트를 파쇄하고 선별하여 재사용할 수 있도록 제조된 골재를 생산하는 과정에서 발생한다.
순환 골재 또는 재생 골재는 폐콘크리트를 파쇄 후에 입도 분리를 통하여 생산되는데, 파쇄 후에 발생된 미분은 골재 표면에 부착되어 콘크리트에 사용할 때에는 부착강도를 저하시키고 골재 운반 중에는 미세 먼지 등을 발생시킨다. 따라서 골재 표면의 미분을 세척하여 깨끗하고 양호한 골재를 얻기 위한 과정에서 강알칼리성의 폐수가 발생한다. 재생골재 세척수는 하수배출구로 그대로 흘려보낼 경우, 폐수 내에 존재하는 강알칼리성의 고형분과 높은 pH에 의하여 주변 생태계를 파괴하는 문제점이 있다.
회수수의 발생은 레미콘 운반차에서 콘크리트 운반 후에 내부의 잉여 콘크리트를 세척시 발생하는 물로 세척과정에서 발생한 물은 외부로 방출시키도록 되어 있다. 회수수 내에는 콘크리트 슬러지를 포함한 강알칼리 상태의 물이 존재하고 있다. 현재는 이를 3%이하의 고형분까지 저감시킨 후 콘크리트에 다시 재투입하여 사용하고 있다. 콘크리트 내 알칼리도를 과도하게 높이거나 미분 때문에 위응결 현상에 의한 작업성 저하 문제가 야기되고 있다.
그러나 이러한 문제들을 해결하기 위하여, 레미콘 회수수의 중성화 처리 및 습식 순환골재 세척수의 중성화 처리에 대한 적용기술은 제안되어 있지 않다. 다만, 회수수의 안정화 및 재사용에 관한 연구, 슬러지 일부를 재활용하는 연구가 진행되고 있으나, 습식 순환골재 생산에 사용되는 세척수는 미분 또는 부유물의 선별에 사용되고 연속공정에서 점차적으로 알칼리성을 가지게 되지만 이를 중화시키는 방법에 대한 기술은 없다.
일반적으로 회수수나 재생골재의 고형분 저감을 고분자 응집제를 혼입하는 1차 처리 과정을 거친 처리수에 대하여 황산을 투입하여 안정화하는 방법을 쓰고 있으나 이 방법은 산의 양을 적절하게 투입하는 방법이 명확하지 않으며, 잉여 황산이 잔류할 경우 2차 오염의 문제점이 될 수 있고 주변 장비를 부식시킬 수 있는 위험이 있는 문제점이 있으며, pH적정 방식에서 처리 수의 양이 과량일 경우 황산이 투입된 후 확산되는데 시간이 소요되어 황산 용액의 투입량이 신속하게 투입될 수 없는 문제점이 있어 연속 공정이 이루어지기 어려운 문제점이 있다.
황산 투여를 통한 안정화 방법 이외, 안정화시키는 처리 방법으로 대한민국 특허등록 제10-0527832호(2005.11.03)에는 탄산가스를 이용한 순환골재의 석회성분 제거방법 및 그 장치에 대하여 개시하고 있으나, 중성화 처리를 위해 생산하는 탄산 가스는 작업장 내 난방 등을 위해 별도로 연소하는 연소가스가 그 공급원이므로 봄가을이나 하절기에는 별도의 연소를 거쳐야 생산할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 특허공개공보 제10-2006-0080771호(2006.07.11)에는 설탕에 의한 레미콘 회수수의 안정화 처리 방법을 개시하고 이는 것으로, 레미콘 회수수 내의 고형분의 표면에 미량의 설탕을 1 ~ 3g혼입하여 회수수 미분의 수화를 억제함으로 위응결 현상을 억제하는 방법이 있으나, 레미콘 내 직접 투입하는 방법에 따라 계량의 적정량을 산정하는 방법도 불분명하고 과량 혼입시 레미콘 전체의 물성 저하를 유도할 수 있는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 대한민국 특허등록 제10-0527832호(2005.11.03) 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제10-2006-0080771호(2006.07.11)
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 종래의 황산 처리 공정에서 나타난 과량의 산 투입에 의한 잉여 산에 의한 부식과 2차 오염을 방지하고 신속한 연속 공정을 위하여 온도에 의하여 최적 산의 양을 결정하고 이의 투입 양을 결정할 수 있는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
다시 말해서, 본 발명은 순환골재 및 레미콘 운반차에서 발생하는 강알칼리성 폐수 및 회수수의 중성화처리 시 알칼리도의 특정 특성에 따라 중성화처리물질의 최적 투입량을 결정지으며, 이에 따라 pH저감과 시멘트 미분에 대하여 안정화시켜 알칼리성 물질의 침출을 억제할 수 있는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명은, 발생된 강알칼리성 폐수와 회수수를 1차 침전조에서 응집제를 사용하여 시멘트 페이스트를 최대한 침전시킨 후 2차 중성화조에서 수온 조건에 따라 폐수 내 수산화칼슘의 용해도를 관계를 이용하여 인산석고 제조시 발생되는 부산물인 규불화수소산의 정량을 투입하여 중성화하며, 또한 규불화수소산은 시멘트 미분 입자에 대하여 표면에서 반응하여 안정화함으로 지속적으로 용출되는 알칼리성 물질을 억제할 수 있도록 하는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 순환골재 처리수와 레미콘 회수수를 포함하는 강알칼리성 처리수를 중성화하기 위한 방법으로서, 제공된 강알칼리성 처리수 내의 고형분을 침전시키는 침전처리 단계; 상기 침전처리 단계를 거친 강알카리성 처리수의 수온에 근거하여 중성화시키는 중성화처리 단계; 및 상기 중성화처리된 처리수를 배출하는 배출 단계를 포함하는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 침전처리 단계에서, 상기 고형분의 침전은 응집제를 투입하여 침전시키고, 상기 처리수 내의 고형분은 6%이하가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 중성화처리 단계는 규불화계열의 중성화제의 투입을 통해 중성화처리하고, 상기 중성화제의 투입량은 상기 처리수 내 온도에 따른 수산화칼슘의 용해도에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 중성화제는 규불화수소산이고, 상기 중성화제의 투입량은 아래의 식에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
규불화수소산 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(규불화수소산 고형분율)
본 발명의 제2 관점에 따르면, 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 순환골재의 처리수와 레미콘 회수수를 포함하는 강알칼리성 처리수를 중성화하기 위한 장치로서, 강알칼리성 처리수를 제공받아 처리수 내의 고형분을 침전시키는 침전조; 상기 침전조로 응집제를 투입하는 응집제 투입수단; 상기 침전조에서 1차 처리된 처리수를 제공받는 중성화조; 상기 중성화조 내의 처리수의 수온을 측정하기 위한 처리수온도 측정센서; 상기 중성화조 내의 처리수를 중성화시키도록 중성화제를 투입하는 중성화제 투입수단; 및 상기 처리수온도 측정센서의 수온 검출값에 기초하여 상기 중성화제 투입수단을 제어하여 중성화제 투입량을 제어하는 제어부를 포함하는 순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치를 제공한다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 중성화제 투입수단으로 중성화제를 공급하고, 중성화제를 저장하고 있는 중성화제 저장탱크를 더 포함할 수 있고, 상기 중성화제 저장탱크는 상기 중성화제 투입수단과 일체로 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 응집제 투입수단은 상기 침전조에서 처리되는 처리수의 고형분이 6%이하로 되도록 응집제를 투입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 중성화제 투입 수단의 중성화제는 규불화계열의 중성화제이고, 상기 중성화제의 투입량은 상기 처리수온도 측정센서의 검출값에 근거하여 결정되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 중성화제는 규불화수소산인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 제어부는 상기 규불화수소산의 투입량을 아래의 식을 통해 결정하는 것을 특징으로 한다.
규불화수소산 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(규불화수소산 고형분율)
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 제어부는 상기 처리수온도 측정센서의 검출값을 제공받아 검출된 온도에 따라 중성화제 투입량을 달리하도록 상기 중성화제 투입수단을 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 중성화제의 투입량을 아래의 식을 통해 결정하는 것을 특징으로 한다.
중성화제 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(중성화제 고형분율)
본 발명에 의한 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치에 따르면, 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수 내의 수산화칼슘양을 온도 센서에 따라 감지함으로 중성화하는데 필요한 중성화제인 규불화수소산 투입량을 신속히 결정할 수 있고, 투입된 중성화제를 통해 안정화시켜 알칼리성 물질의 침출을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 처리된 처리수는 안정화된 불화칼슘과 CSH겔을 함유하고 있어 콘크리트 내에 투입될 경우 응결촉진 문제점 없이 강도 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 인산석고 제조 공정에서 부산물로 배출되는 규불화수소산을 중성화제로 이용함으로써 자연계로 배출하더라도 주변 생태계에 영향을 주지 않아 처리수의 친환경적인 처리 공정을 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 용매 pH에 따른 콘크리트 중의 알칼리이온의 침출 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법을 처리 과정을 도시한 공정도이다.
도 3은 수산화칼슘의 온도별 용해도와 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 설명될 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법은, 강알칼리성 폐수와 회수수 내의 고형분 침전 공정과 강알칼리성의 폐수를 산염기 중성화에 의하여 pH저감과 미분을 화학적으로 안정화시키는 방법이다.
도 2는 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법을 처리 과정을 도시한 공정도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법은, 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 강알칼리성 폐수와 회수수(이하, '강알칼리성 처리수'라 칭함)를 중성화하기 위한 방법에 있어서, 강알칼리성 처리수를 제공받고, 강알칼리성 처리수 내의 고형분을 침전시키는 침전처리 단계(S100); 상기 침전처리 단계를 거친 강알카리성 처리수를 그 처리수의 수온 조건에 근거하여 중성화시키는 중성화처리 단계(S200); 및 상기 중성화처리된 처리수를 배출하는 배출 단계(S300)를 포함한다.
상기 침전처리 단계(S100)는 처리수에 포함되어 있는 고형분을 응집제(무기 응집제 또는 유기 응집제)를 투입하여 시멘트 페이스트를 최대한 침전시킨 후, 후속 공정(즉, 중성화처리 단계)으로 제공한다. 여기에서, 응집제는 해당 기술분야에서 널리 이용되는 응집제를 사용할 수 있는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 침전처리 단계(S100)에서 처리된 투입수의 고형분은 6%이하의 것이 바람직하며, 이를 초과할 경우 잉여 고형분의 수산화칼슘이 2차 용출에 의해 pH안정화 효율을 저하시키게 된다.
상기 처리수의 수온 조건에 근거하여 중성화시키는 중성화처리 단계(S300)는 중성화제 투입을 통해 중성화처리한다. 처리수의 알칼리도를 결정짓는 수산화칼슘은 용해도가 온도에 따라 변동되는 특성을 갖는다. 도 3은 수산화칼슘의 온도별 용해도와 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
상기 중성화처리 단계에서 강알칼리성 처리수는 그 처리수의 알칼리도를 결정짓는 수산화칼슘이 온도에 따라 용해도가 다름을 이용하여 최적의 산성 중성화제 투입량을 결정하게 된다.
상기 중성화처리 단계(S200)에서 사용되는 산성 중성화제는 고부식성의 황산이 아니고, 규불화수소산, 규불화나트륨, 규불화칼륨 등을 포함하는 규불화계열 중성화제가 이용되며, 바람직하게는 인산석고 제조시 발생되는 부산물인 약산의 규불화수소산을 이용함으로써 부식의 위험성을 방지할 수 있다. 이하의 설명에서는 규불화수소산이 중성화제로 이용되는 것을 예로 들어 설명한다.
이와 같은 약산성의 중성화제의 사용은 온도측정 센서에 의해 측정된 처리수의 온도에 따라 온도별 투입량 변화를 함으로써 과량의 산이 투입되는 것을 방지하고, 신속한 연속 공정을 유도할 수 있다.
상기 중성화처리 단계(S200)에서 중성화제인 규불화수소산과 수산화칼슘의 반응식은 아래와 같이 각각 불화칼슘과 CSH겔로 안정화될 수 있다.
1) H2SiF6 + 3Ca(OH)2 → 2H+ + Si2 + + 6F- + 3Ca2 + + 6OH- → 3CaF2 + SiO2 + 4H2O
2) CaO + SiO2 + mH2O → CSH gel
여기에서, 불화칼슘은 토양 내 다량의 불소가 누출되었을 때에도 불소의 안정화를 위하여 석회가루를 뿌려 안정화시킬 때 얻는 물질 중 하나이다.
상기 중성화제인 규불화수소산은 온도 센서에 의해 측정된 온도에 따라 수산화칼슘이 용해된 양에 비례하여 투입된다. 도 3에 도시된 바와 같이 수산화칼슘의 용해도는 온도와 용해도 간 상관관계가 아래 식과 같이 표기될 수 있다.
(용해도 g)/100 = -0.0009(온도 t℃) + 0.1853
수산화칼슘은 용해시 발열반응을 하므로 온도가 상승할수록 용해도는 저하되는 형태로 나타나게 된다. 규불화수소산의 투입은 도 3의 용해도 곡선에 근거하여 투입되는 것으로, 각 분자량에 따라 이를 계산하여 투입을 위한 반응비를 계산하면 아래와 같다.
H2SiF6(144.08g) : 3Ca(OH)2 (3×74g = 222) = 154.08 : 100
H2SiF6(144.08g) : Ca(OH)2 (3×74g = 222) = 51.36 : 100
따라서, 중성화처리 단계(S200)에서 투입되는 중성화제인 규불화수소산 투입량은 아래의 식에 따라 결정된다.
규불화수소산(중성화제) 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×10÷1000×51.36/100÷(규불화수소산(중성화제) 고형분율)
= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(규불화수소산(중성화제) 고형분율)
상기 위의 식에서 '×10'의 의미는 용해도가 100g(0.1kg)기준이므로 kg으로 환산하기 위한 것이고, '÷1000'의 의미는 최종 g단위로 환산하기 위함이다.
본 발명의 발명자는 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법을 통해 실시 예들과 비교 예들의 실험을 통해 처리수의 품질 특성을 확인하였다.
[실시예 1]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 5%, pH 12.62, 온도 15℃의 처리수를 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,411g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
[실시예 2]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 6%, pH 12.45, 온도 25℃의 처리수 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수에는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,180g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
[실시예 3]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 3%, pH 12.81, 온도 20℃의 처리수 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수에는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,296g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
[실시예 4]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 5%, pH 12.28, 온도 30℃의 처리수를 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,065g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
[비교예 1]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 7%, pH 12.62, 온도 20℃의 처리수를 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,296g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
[비교예 2]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 8%, pH 12.62, 온도 20℃의 처리수를 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,296g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
[비교예 3]
침전처리 단계에서 침전처리(응집처리) 공정이 끝난 고형분율 10%, pH 12.62, 온도 20℃의 처리수를 1,000kg을 중성화처리하도록 투입하고, 이때 투입된 처리수는 상기한 중성화제 투입량 식에 따라 4,296g의 규불화수소산(고형분 20%)을 투입하였다.
아래의 [표 1]은 중성화처리 단계에서 규불화수소산 처리가 끝난 처리수의 품질 특성을 나타낸 표이다.
고형분율(%) pH 온도(℃)
실시예 1 5 8.5 15 → 17
실시예 2 6 9.7 25 → 26.3
실시예 3 3 7.8 20 → 21.4
실시예 4 5 8.1 30 → 31
비교예 1 7 10.1 20 → 21.4
비교예 2 8 11.2 20 → 21.4
비교예 3 10 11.4 20 → 21.4
비교 예 1 내지 3과 같이, 고형분율이 6중량% 초과시에는 pH가 10이상으로 나타나므로 침전처리 공정에서 고형분율을 6중량%이하로 낮추어 중성화처리 공정으로 옮기는 것이 반드시 필요하다.
다음으로, 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 장치에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 장치는, 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 강알칼리성 폐수와 회수수(이하, '강알칼리성 처리수'라 칭함)를 중성화하기 위한 장치로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 강알칼리성 처리수를 제공받고, 강알칼리성 처리수 내의 고형분을 침전시키는 침전조(100); 상기 침전조(100) 내 처리수의 고형분을 침전시키도록 응집제를 투입하는 응집제 투입수단(200); 상기 침전조(100)에서 1차 처리된 처리수를 제공받아 중성화시키기 위한 중성화조(300); 상기 중성화조(300) 내의 처리수의 수온을 측정하기 위한 처리수온도 측정센서(310); 상기 중성화조(300) 내의 처리수를 중성화시키도록 중성화제를 투입하는 중성화제 투입수단(400); 및 상기 처리수온도 측정센서(310)의 수온 검출값에 기초하여 상기 중성화제 투입수단(400)을 제어하여 중성화제 투입량을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.
미설명부호 410은 중성화제 투입수단(400)으로 중성화제를 공급하도록 중성화제를 저장하고 있는 중성화제 저장 탱크이다. 여기에서, 상기 중성화제 투입수단(400)과 중성화제 저장 탱크는 일체로 형성될 수 있다.
상기 침전조(100) 내의 처리수는 응집제 투입수단(200)에 의해 투입되는 응집제(무기 응집제 또는 유기 응집제)에 의해 시멘트 페이스트가 최대한 침전되도록 한 후, 중성화조(300)로 제공된다. 여기에서, 응집제는 해당 기술분야에서 널리 이용되는 응집제를 사용할 수 있는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 응집제 투입수단(200)은 침전조(100)에서 처리되는 처리수의 고형분이 6%이하로 되도록 투입되는 것이 바람직하다. 고형분이 6%초과할 경우 잉여 고형분의 수산화칼슘이 2차 용출에 의해 pH안정화 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
상기 중성화조(300)에서 중성화처리함에 있어, 처리수의 알칼리도를 결정짓는 수산화칼슘은 용해도가 온도에 따라 변동되는 특성을 가지며, 이러한 온도 변화에 대한 중성화제 투입량을 제어하기 위하여 상기 중성화조(300) 내에 구비된 처리수온도 측정센서(310)를 통해 처리수의 온도를 측정하게 된다.
상기 중성화제는 고부식성의 황산이 아니고, 규불화수소산, 규불화나트륨, 규불화칼륨 등을 포함하는 규불화계열 중성화제가 이용되며, 바람직하게는 인산석고 제조시 발생되는 부산물인 약산의 규불화수소산을 이용함으로써 부식의 위험성을 방지할 수 있다. 이하의 설명에서는 규불화수소산이 중성화제로 이용되는 것을 예로 들어 설명한다.
상기 중성화제 투입수단(400)에 의해 투입되는 규불화수소산이 처리수의 수산화칼슘과 만나 반응하는 식은 아래와 같이 각각 불화칼슘과 CSH겔로 변환되어 안정화될 수 있다
1) H2SiF6 + 3Ca(OH)2 → 2H+ + Si2 + + 6F- + 3Ca2 + + 6OH- → 3CaF2 + SiO2 + 4H2O
2) CaO + SiO2 + mH2O → CSH gel
상기 제어부(500)는 중성화조(300) 내의 처리수온도 측정센서(310)의 검출값을 제공받아 그 온도별 투입량을 달리하도록 상기 중성화제 투입수단(400)을 제어한다.
여기에서, 상기 제어부(500)는 중성화제 투입수단(400)을 통해 투입되는 규불화수소산 투입량을 아래의 식에 따라 결정하고, 결정된 값으로 투입되도록 상기 중성화제 투입수단(400)을 제어한다.
규불화수소산 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×10÷1000×51.36/100÷(규불화수소산 고형분율)
= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(규불화수소산 고형분율)
이와 같이 제어부(500)와 중성화제 투입수단(400)을 통해 적절량의 중성화제가 투입되도록 하고, 이에 따라 과량의 산이 투입되는 것을 방지하며 신속한 연속 공정을 유도할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치에 따르면, 알칼리성 처리수 내의 수산화칼슘양을 온도 센서에 따라 감지함으로 중성화하는데 필요한 중세화제(예를 들면, 규불화수소산) 투입량을 신속히 결정할 수 있고, 투입된 규불화수소산은 각각 불화칼슘과 CSH겔로 안정화될 수 있다. 이렇게 처리된 처리수는 안정화된 불화칼슘과 CSH겔을 함유하고 있어 콘크리트 내에 투입될 경우 응결촉진 문제점 없이 강도 향상 효과를 얻을 수 있으며, 또한 인산석고 제조 공정에서 부산물로 배출되는 규불화수소산은 상수도처리공정에서 불소화사업에 이미 사용 중인 물질로 자연계로 배출하더라도 자연계에 영향을 주지 않는 물질로 처리수의 친환경적인 처리 공정을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법 및 중성화 장치는 순환골재나 재상골재에서 발생한 처리수(예를 들면, 습식 순환골재 세척수) 및 레미콘의 회수수 등 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 강알칼리성 폐수와 회수수를 중성화하는데 적용될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 침전조
200: 응집제 투입수단
300: 중성화조
310: 처리수온도 측정센서
400: 중성화제 투입수단
410: 중성화제 저장탱크
500: 제어부
S100: 침전 처리 단계
S200: 중성화 처리 단계
S300: 처리수 배출 단계

Claims (13)

  1. 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 순환골재 처리수와 레미콘 회수수를 포함하는 강알칼리성 처리수를 중성화하기 위한 방법으로서,
    제공된 강알칼리성 처리수 내의 고형분을 침전시키는 침전처리 단계;
    상기 침전처리 단계를 거친 강알카리성 처리수의 수온에 근거하여 중성화시키는 중성화처리 단계; 및
    상기 중성화처리된 처리수를 배출하는 배출 단계를 포함하는
    순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 침전처리 단계에서,
    상기 고형분의 침전은 응집제를 투입하여 침전시키고,
    상기 처리수 내의 고형분은 6%이하가 되도록 하는
    순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중성화처리 단계는 규불화계열의 중성화제의 투입을 통해 중성화처리하고,
    상기 중성화제의 투입량은 상기 처리수 내 온도에 따른 수산화칼슘의 용해도에 따라 결정되는
    순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중성화제는 규불화수소산이고,
    상기 중성화제의 투입량은 아래의 식에 따라 결정되는
    규불화수소산 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(규불화수소산 고형분율)
    순환골재 처리수 및 레미콘 회수수의 중성화 방법.
  5. 콘크리트 관련 산업에서 발생하는 순환골재의 처리수와 레미콘 회수수를 포함하는 강알칼리성 처리수를 중성화하기 위한 장치로서,
    강알칼리성 처리수를 제공받아 처리수 내의 고형분을 침전시키는 침전조;
    상기 침전조로 응집제를 투입하는 응집제 투입수단;
    상기 침전조에서 1차 처리된 처리수를 제공받는 중성화조;
    상기 중성화조 내의 처리수의 수온을 측정하기 위한 처리수온도 측정센서;
    상기 중성화조 내의 처리수를 중성화시키도록 중성화제를 투입하는 중성화제 투입수단; 및
    상기 처리수온도 측정센서의 수온 검출값에 기초하여 상기 중성화제 투입수단을 제어하여 중성화제 투입량을 제어하는 제어부
    를 포함하는 순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 중성화제 투입수단으로 중성화제를 공급하고, 중성화제를 저장하고 있는 중성화제 저장탱크를 더 포함하는
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중성화제 저장탱크는 상기 중성화제 투입수단과 일체로 형성되도록 구성되는
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 응집제 투입수단은 상기 침전조에서 처리되는 처리수의 고형분이 6%이하로 되도록 응집제를 투입하는 것을 특징으로 하는
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 중성화제 투입 수단의 중성화제는 규불화계열의 중성화제이고,
    상기 중성화제의 투입량은 상기 처리수온도 측정센서의 검출값에 근거하여 결정되도록 구성되는
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  10. 제5항 또는 제9항에 있어서,
    상기 중성화제는 규불화수소산인
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 규불화수소산의 투입량을 아래의 식을 통해 결정하는
    규불화수소산 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(규불화수소산 고형분율)
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  12. 제5항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 처리수온도 측정센서의 검출값을 제공받아 검출된 온도에 따라 중성화제 투입량을 달리하도록 상기 중성화제 투입수단을 제어하도록 구성되는
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
  13. 제5항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 중성화제의 투입량을 아래의 식을 통해 결정하는
    중성화제 투입량(g)= 전체 처리수량(kg)×(-0.0009×수온(℃))+0.1853)×0.005136÷(중성화제 고형분율)
    순환골재 처리수와 레미콘 회수수의 중성화 장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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