KR20190023073A - 라이너보드의 제조 및 셀룰로스 에탄올 생산을 위한 셀룰로스 함유 폐수 슬러지의 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

현재 방법은 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀과 같은 폐수 처리 시설로부터 생성되는 일차 슬러지의 처리에 관한 것이다. 추가로 일차 슬러지를 셀룰로스 에탄올의 생산에 사용하는 방법에 관한 것이다. 추가로 재활용 라이너보드의 제조에서의, 처리된 일차 슬러지의 용도에 관한 것이다.

Description

라이너보드의 제조 및 셀룰로스 에탄올 생산을 위한 셀룰로스 함유 폐수 슬러지의 처리 방법
본 발명은, 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀과 같은 폐수 처리 시설로부터 생성되며 셀룰로스 섬유가 고형물 폐기물의 상당한 부분인 일차 슬러지의 처리에 관한 것이다. 추가로 셀룰로스 에탄올의 생산에 폐수로부터 생성된 일차 슬러지를 사용하는 방법에 관한 것이다. 추가로 재활용 라이너보드의 제조에서의, 일차 슬러지의 용도에 관한 것이다.
종이의 제조는, 물에서, 펄프 재료 (일반적으로 셀룰로스 섬유)를 충전제, 예컨대 점토, 및 다른 첨가제와 블렌딩하여 본원에서 펄프로 지칭되는 스톡 슬러리 혼합물을 생성하는 것을 포함한다. 이어서 펄프는 제지기를 통해 처리되어 시트를 형성한다. 이어서 시트로부터 물이 추출되고 이어서 시트가 가압 및 건조되어, 이로써 종이 제품을 형성한다. 추출된 물 또는 산업 유출물 스트림은 상당한 양의 폐 고형물을 함유하며, 이것은 대부분 섬유 및 충전제 물질이다.
예를 들어, 페이퍼 밀 "세이브올(saveall)" 장치에 의해 직접 재활용될 수 없는, 이러한 폐 고형물을 함유하는 산업 유출물 스트림은, 하수도 시스템에 의해 폐수 처리 설비 시설로 운반된다. 산업 유출물 스트림은 폐수 처리 시설의 특정 구성에 따라 일련의 작업을 거쳐, 폐 고형물을 농축 및 탈수하여 슬러지를 생성한다. 궁극적으로, 산업 유출물 스트림은 필터 프레스를 통과하고, 여기서 폐 고형물은 일차 슬러지로 농축되고 프레스로부터 여과된 폐수는 배출 또는 재사용에 적합한 생물학적 폐기물 및 물을 함유하는, 이차 또는 박테리아 활성화된 슬러지를 생성하는 폭기 폰드에서 추가 처리된다.
그러나, 이러한 스트림의 가장 많은 부분은 폐수 처리 설비로부터 생성된 일차 슬러지이다. 탈수 후, 고형물은 농축된, 전형적으로 40%-60% 고형물 슬러지에 포함된다. 이러한 슬러지의 주요 성분은 셀룰로스 섬유 및 충전제 물질, 예컨대 점토 및 규산염이다.
상기 언급된 바와 같이, 일차 슬러지로부터의 분리 후 여과된 물은 안전 배출을 위해 감소되어야 하는 용해된 또는 미세하게 현탁된 유기 물질을 여전히 함유한다. 이 스트림은 활성화된 슬러지 공정에서 추가 처리되고 폭기 폰드로 보내진다. 생물학적 공정의 생성물인 이차 슬러지는 통상 매립지에서 처분된다. 일부 제지 공정은 일차 슬러지를 재활용하나, 강도 특성에 관한 문제에 더하여, 종이 슬러지가 사이징에 악영향을 미치고 사이즈 반발을 야기하는 것으로 밝혀졌다.
"슬러지"는 펄프 및 제지에서 비롯되는 고체 잔류물에 대한 일반적인 용어이다. 슬러지는 전형적으로 산업 시설로부터 유출수를 처리하는 공정에서 두 단계에서 생성된다. 유출물 스트림 중의 현탁된 고형물의 대부분을 함유하는 일차 슬러지는 일차 청징기에서 처리의 제1 단계에 의해 회수된다. 일차 정화는 통상 침강에 의해 또는 필터 프레스를 통해 수행되지만, 용존 공기 부상법에 의해 또한 수행될 수 있다. 침강시, 처리될 폐수는 대형 침전 탱크로 펌핑되고, 여기서 고형물은 탱크 바닥으로부터 제거된다. 이러한 고형물은 물질의 특성에 따라 1.5% 내지 6.5%의 범위일 수 있다. 오버플로우, 또는 정화된 물은 이차 처리를 위해 통과된다.
산업 유출물이 필터 프레스를 통과한 경우 일차 슬러지는 수집되고 여과된 유출물은 이차 처리를 위해 공정에 다시 파이프로 수송된다.
일차 슬러지의 분리에서 생성된 폐수는 통상 용해된 유기 물질뿐만 아니라 미세하게 현탁된 고형물의 약간의 일부분을 함유한다. 이들은 줄이거나 또는 제거되어야 하고, 이후에 물 스트림이 안전하게 배출 또는 재사용될 수 있다. 이차 처리는 일반적으로 미생물이 산소를 소비하면서 폐기물을 이산화탄소 및 물로 전환시키는 것인 생물학적 공정이다. 이어서 생성된 고형물은 일차 처리에서와 같이 정화를 통해 재-이동된다. 생성된 이차 또는 생물학적 슬러지는 침전지로 보내진다. 일반적으로, 일차 슬러지는 제2 단계로부터 생성된 이차 또는 생물학적 슬러지보다 탈수되기 쉽다. 이러한 이차 또는 생물학적 슬러지는 전형적으로 매립지로 보내진다.
종이 산업은 현재 필드에 접근할 수 있을 때 여름에는 랜드스프레드(landspread) 및 증기 수요가 더 많을 때 겨울 동안 증기 생산을 위해 소각하는 것과 같은, 펄프 및 종이 생산에서 발생하는 슬러지를 처분하기 위해 몇 가지 방법을 이용한다. 현재, 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀에 의해 생성되는 대부분의 슬러지는 탈수되고 매립된다. 이러한 매립지는 밀에 의해 건설 및 운영되는 산업 매립지일 수 있거나 또는 이들은 독립적으로 소유될 수 있어, 밀이 슬러지 처분을 위한 "티핑 수수료"를 지불해야 한다. 현재 매립지는 용량에 도달하고 있고 새 매립지는 더 엄격한 환경 요구 때문에 설치 및 건설하기가 어렵다.
유동 층 시스템과 같은 일부 대안적 방법이 보다 환경 친화적인 것으로 보인다. 미생물학적 처리는 여전히 비교적 새롭고 앞으로 대규모로 사용될 것이다. 밀 근처에서 사용자를 찾을 수 있고 장기 계약을 취득할 수 있다면 벽돌 및 시멘트와 같은 슬러지 재에 대한 대안적 용도가 탁월한 옵션이다. 그러나, 펄프 및 페이퍼 밀 슬러지로부터 개발된 신제품은 이들을 경제적으로 실현가능하게 만드는 시장을 가져야 한다. 시장이 없는 제품을 개발하고 창출하는 것은 이치에 맞지 않다.
일차 슬러지 내의 셀룰로스 섬유가 에탄올 생산 또는 재생 셀룰로스 제품과 같은 경제적 이득을 위해 사용될 수 있는 몇 가지 적용이 있더라도, 주요 장애는 일차 슬러지 내의 섬유가 시스템에 자연적으로 존재하는 생물학적 제제에 의해 빠르게 분해된다는 것이다. 이것은 슬러지 내의 섬유의 가치를 감소시킨다. 섬유의 생분해를 완화시키기 위해 분리 이전에 유출수에 보존제를 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 보존제는 또한 분리 공정 후 폐수에 존재할 것이고 따라서 이차 처리 단계에서 생물학적 제제의 효능을 감소시킬 것이다. 따라서, 폐수의 이차 생물학적 처리 단계에서 COD 감소의 동역학에 영향을 미치지 않으면서 일차 슬러지 내의 셀룰로스 섬유의 생분해를 실질적으로 감소시킬 보존제를 갖는 것이 바람직하다. 다양한 조성물 및 공정 기술을 사용하여 슬러지를 처리하려는 시도가 있었지만, 일차 슬러지가 이차 처리 단계의 효능을 유지하면서 신제품의 재생가능한 공급원으로서 사용될 수 있는 것인 새로운 공정 및 적용을 발견할 필요가 여전히 있다.
셀룰로스 섬유를 함유하는 산업 유출물 또는 폐수 스트림을 처리하고 셀룰로스 에탄올의 생산에서 사용하기 위해 유출물 스트림으로부터 일차 슬러지를 제조하는 방법이 제공된다.
또한 재활용 라이너보드 또는 카드보드 (이 용어들은 이하에서 상호교환해서 사용됨)의 제조에서 일차 슬러지를 사용하는 방법이 제공된다.
더욱 특히, 상기 방법은 벤즈알코늄 클로라이드; 차아염소산나트륨; 및 옥시테트라시클린을 포함하는 보존제를 산업 유출물 스트림에 첨가하고, 폐 고형물 유출물 스트림을 추가 처리되고 정화되는 일차 슬러지 및 여과된 폐수로 농축시키는 것을 포함한다. 이어서 일차 슬러지는 셀룰로스 에탄올의 생산 또는 재활용된 카드보드 또는 라이너보드의 제조에 사용될 수 있다.
마지막으로, 폐수 시설의 폭기 또는 폐기물 처리 폰드에서의 생물-유기 활성이 영향을 받지 않는 것인 보존제로 폐수 처리 시설에서 산업 유출물 스트림을 처리하는 방법이 제공된다.
도 1은 전형적인 폐수 처리 시설의 개략도를 나타낸다.
본 방법은 폐수 처리 시설에서의 산업 유출물 스트림의 처리를 제공하며, 여기서 생성되는 일차 슬러지는 셀룰로스 에탄올의 생산에 사용될 수 있다. 방법은 또한 일차 슬러지가 재활용된 카드보드 또는 라이너보드의 제조에 사용될 수 있게 한다. 현재 방법은 적어도 20 중량%의 셀룰로스 섬유를 함유하는 임의의 산업 유출물 스트림, 예컨대 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀에 의해 생성되는 것들에서 사용될 수 있다.
현재 방법에서, 벤즈알코늄 클로라이드; 차아염소산나트륨; 및 옥시테트라시클린의 배합물을 포함하는 보존제는, 폐수 처리 설비에서 일차 슬러지 또는 그의 조합을 생성하는 필터 프레스에서 또는 그 전에 산업 유출물 스트림에 첨가된다. 더욱 특히, 총 활성물질에 대한 벤즈알코늄 클로라이드의 양은 40-75%일 수 있고, 차아염소산나트륨의 양은 8-20%일 수 있고, 옥시테트라시클린의 양은 0.1-1%일 수 있다. 유출물은 필터 가압되어 일차 슬러지 및 여과된 폐수 유출물 스트림을 생성한다. 이어서 일차 슬러지는 셀룰로스 에탄올 또는 재활용된 카드보드의 제조에 사용될 수 있다. 여과된 폐수 유출물은 생물학적 (활성화된 슬러지) 공정에서 추가 처리되며, 여기서 폐수 중의 잔류 유기 물질은 생물유기체에 의해 소비되고 정화되어, 폐수로부터 생물학적 폐 고형물을 추가로 분리한다. 정화된 폐수는 다시 환경으로 배출되고 폐 고형물은 폭기 탱크로 복귀되어, 활성화된 슬러지로서 작용하는 것을 유지한다. 과잉의 이러한 슬러지는, 슬러지 농축기 및 이후에 원심분리기로 가서, 이차 또는 생물학적 슬러지를 생성하고 이것은 통상 매립지로 보내진다. 원심분리된 폐수는 폭기 탱크로 복귀되어 한 번 더 처리될 수 있다.
한 바람직한 방법에서, 도 1을 참조하면, 산업 유출물 스트림(2)은 산업 시설(1)로부터, 폐수 처리 시설(23)로 배출된다. 이 특정 변형에서, 산업 유출물 스트림은 제1 디캔터(3)를 통과하고, 이것은 폐 고형물을 농축시키기 시작한다. 폐수는 냉각탑(13), 미생물 유기체가 유기 물질로 분해되는 폭기 폰드(14), 제2 디캔터(15), 청징기(21)와 같은 추가의 처리를 거치고 궁극적으로, 예를 들어 강(22)으로 배출된다. 도 1에서, 폐 고형물은 드럼 예비-농축기(4)를 통해 계속되고, 이들은 주로 파손된 제지기의 탈수 및 리젝트 펄프의 예비-농축을 위해 사용된다. 보존제(8)는 필터 프레스 전에 또는 그의 조합의 필터 프레스에서 시스템의 어디에나 첨가될 수 있다. 도 1에서, 보존제(8)는 드럼 예비-농축기(4) 및/또는 프레스 섹션(5)에서 첨가된다. 여과된 유출물(7)은, 예를 들어 냉각탑(13) 이후에, 이차 처리를 위해 산업 유출물 스트림에 다시 파이프로 수송된다.
필터 프레스로부터 생성된 슬러지는 일차 슬러지(6)로 간주되며 약 30% 내지 약 60% 고형물의 일관성을 가질 수 있고, 여기서 섬유는 적어도 약 20% (슬러지의 건조 중량 기준)를 차지하는 것이고, 약 35% 섬유일 수 있고 약 45% (슬러지 건조 중량 기준) 섬유일 수 있다.
보존제(8)는 벤즈알코늄 클로라이드; 차아염소산나트륨; 및 옥시테트라시클린을 포함하는 배합물이다. 더욱 특히, 총 활성물질에 대한 벤즈알코늄 클로라이드의 양은 40-75%일 수 있고, 차아염소산나트륨의 양은 8-20%일 수 있고, 옥시테트라시클린의 양은 0.1-1%일 수 있다. 도 1에서, 보존제는 드럼 예비-농축기(4) 및/또는 필터 프레스(5)에서 첨가된다. 그러나, 보존제는 그러한 장소 전에 다른 위치에서 첨가될 수 있다. 보존제는 약 100 백만분율 (ppm) 내지 약 1000 ppm (슬러지 건조 중량 기준)의 양으로 첨가될 수 있다.
도 1에서 여과된 유출물(7)은, 시스템에 다시 파이프로 수송되고 제1 디캔터(3) 및 냉각탑(13)에서 나온 폐수와 다시 혼합된다. 유출물은 유기 성분을 제거하고 제어된 혼합 패턴을 생성하도록 고형물을 이동시키는 효과적인 수단을 제공하는, 폭기 폰드(14)를 통해 그리고 제2 디캔터(15)를 통해 계속된다. 제2 디캔터(15)는 폐수로부터 고형물 폐기물을 추가로 분리하여 추가 처리되는 슬러지 및 정화된 유출물(21)을 생성한다. 이어서 정화된 유출물(21)은, 예를 들어 강(22)으로 배출된다.
폭기 탱크(16)로 복귀되는 과잉의 이러한 슬러지는 오수 탱크(18)로 펌핑되기 전에 추가 농축되고 (17), 원심분리기로 펌핑된 후에 이차 슬러지를 생성한다. 이차 슬러지는 매립지로 배출되기 전에 보존제로 임의로 처리될 수 있다. 도 1은, 임의적인 보존제가 이차 슬러지 농축기(17) 전후에 첨가되고 있는 것을 보여준다. 박테리아수를 허용가능한 수준에서 유지하는 것을 돕기 위해 임의적인 보존제가 사용될 수 있다. 일반적으로, 도금 방법을 사용하는 경우, 박테리아수는 100,000을 초과하지 않아야 한다.
산업 폐기물 시설은 수많은 상이한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 여과된 유출물(7), 뿐만 아니라 원심분리기(19)로부터의 유출물은, 냉각탑(13) 전에 이퀄라이저 탱크 (미도시)에서 시스템에 다시 파이프로 수송될 수 있다. 냉각탑으로부터의 유출물은 기재된 바와 같은 동일한 공정을 거칠 것이며, 여기서 유출물은 폭기 유닛(14)에 이어 제2 디캔터(15)를 거치고, 여기서 슬러지는 폭기 유닛(14)으로 다시 재순환되고 (16), 임의의 과잉 슬러지는 이차 슬러지 농축기(17) 및 원심분리기(19)로 가서 이차 또는 활성화된 슬러지를 생성하고, 이것은 일반적으로 매립지(20)로 보내진다. 이어서 원심분리기(19)로부터의 유출물은 냉각탑 전 또는 후에 공정으로 다시 재순환될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 이차 슬러지 농축기(17)에 수집되는 폐 고형물은, 제2 디캔터(15) 후, 이차 슬러지 농축기(17) 또는 그의 조합을 거치기 전, 동안, 또는 후에 임의로 처리될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 보존제와 이차 슬러지의 투여량은 0 내지 약 1,200ppm일 수 있다.
다음의 실시예는 현재 방법을 추가로 예시하며, 이들은 어떤 방식으로도 청구된 바와 같은 방법의 범주로 제한하려는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
박테리아의 조절에 대한 보존제의 효율을 평가하기 위해 다음을 수행하였다. 일차 슬러지 시료는 펄프 및 페이퍼밀 폐수로부터 수집하였고, 총 박테리아의 생장에 대해 배양 PCA (플레이트 카운트 한천)의 배양 배지 수단을 사용하여, 하기 기재된 도금 방법에 의해 분석하였다.
배양 도금 또는 도금은 적절한 배양 배지에서 적합한 인큐베이션 조건하에 증식시키고 콜로니를 형성할 수 있는 미생물의 수를 나타낸다. 발달된 각 콜로니는 기능화 유닛에서 비롯된다.
시료의 제조
100 그램의 일차 슬러지를 2개의 200 ml 삼각 플라스크에 첨가하였다. 시료 1은 보존제를 사용하지 않은 1차 슬러지를 가졌고, 시료 2는 500 ppm의 보존제를 포함한 일차 슬러지를 가졌다. 각 삼각 플라스크에 대해, 9 밀리리터 (ml)의 증류수를 각 시험관에 첨가함으로써 6개의 멸균 시험관을 준비하였다. 시료 1 및 2 각각 1 ml를 첫 번째 시험관에 옮겼다. 첫 번째 시험관을 교반하고 시료 1 ml를 꺼내어 그 다음 또는 두 번째 시험관에 넣고 교반하고 두 번째 시험관으로부터 1 mil 시료를 취해 세 번째 시험관에 넣는 등, 여섯 번째 시험관까지 그렇게 하였다.
Figure pct00001
표면 도금 방법 - "도말 평판"
우리는 배지 (물질을 고체에서 액체 상으로 통과시킴)를 오토클레이브 (이것은 또한 마이크로파에 의해 수행될 수 있음)에서 합하고; 시료 1 및 시료 2 각각에 대한 주조 배양물을 페트리 접시에 분배하고 굳어지게 방치하고; 피펫으로, 준비된 모든 희석액에 대해, 각 시료 0.1 밀리리터 (ml)를 페트리 접시의 표면에 부가하고; 멸균 드리갈스키(Drigalsky) 스트랩을 사용하여 페트리 접시에서 합쳐진 배지의 표면 위에 시료를 펼쳤다. 일반적으로 48 내지 72시간 후에 존재하는, 콜로니가 완전히 발달될 때까지 배양물을 35 ℃에서 48 내지 72시간 동안 배양하고, 콜로니 계수기에서 형성된 콜로니를 계수하였다.
시험 결과는 보존제가 없는 일차 슬러지가 300,000의 박테리아수를 가졌고, 한편 현재 보존제로 처리된 일차 슬러지가 5,000의 박테리아수를 가졌다는 것을 보여주었다. 현재 보존제는 보존제가 첨가되지 않은 일차 슬러지와 비교하여, 박테리아 개체군을 100배 감소시킴으로써 박테리아 생장을 억제했다.
실시예 2 - DO의 수준의 측정
폐수 유출물 설비는 폭기 탱크를 사용하여 폐수에 미생물을 부유시킨다. 일차 처리 단계를 떠난 후, 하수는 폭기 탱크로 펌핑된다. 슬러지는 미생물이 로딩되고 공기 또는 순수 산소와 혼합된다. 공기가 폭기조에 유입됨에 따라, 이는 이들 미생물의 활성을 증가시키고 유기 폐기물이 완전히 혼합되도록 유지하는 것을 돕는다. 용존 산소 (DO)를 폭기조에 첨가하여 산소를 호기성 미생물에 제공함으로써 산화 공정을 향상시켜 이들은 유기 폐기물을 무기 부산물 또는 "활성화된" 슬러지로 성공적으로 전환시킬 수 있다. 대부분의 설비는 약 1.5 밀리그램/리터 (mg/L) 내지 약 3.5mg/L의 DO를 유지하여 활성화된 슬러지 내부에 포함된 미생물도 산소를 또한 얻을 수 있다.
다음의 시험을 수행하는 데에 에머슨 프로세스 매니지먼트(Emerson Process Management)로부터의 용존 산소 센서, 모델 499ADO을 사용하였다. 산소는 센서의 기체-투과성 막을 통해 확산하고 캐소드에서 환원된다. 이는 애노드와 캐소드 사이에 전류를 생성하였고, 이것은 에머슨 프로세스 매니지먼트에 의해 제작된 모델 54eA 전류측정 분석기에 의해 측정되었다.
DO 수준 증가 또는 감소에 대해 공정의 폭기 시스템을 모니터링하였다. 폭기 시스템에서 임의의 변화가 있지 않으면서, 갑자기 DO의 수준이 3.5 mg/L 초과로 증가하면, 여과된 유출물 중의 잔류 보존제가 활성화된 슬러지 내의 박테리아의 생존율에 영향을 미치고 있다는 표시이다. 보존제를 사용하는 현재 시험에서, 평균 DO는 3.0 mg/L였고, 보존제가 활성화된 슬러지 내의 박테리아의 생존율에 영향을 미치지 않았다는 것을 나타낸다.
실시예 3 - BOD의 수준의 측정
생화학적 산소 요구량 (BOD) (또한 생물학적 산소 요구량이라고도 함)은 특정 시간 기간에 걸쳐 특정 온도에서 주어진 물 시료에 존재하는 유기 물질을 분해하기 위해 호기성 생물학적 유기체에 의해 필요로 하는 (즉, 요구되는) 용존 산소의 양이다. BOD 값은 가장 일반적으로는 20℃에서 인큐베이션 5일 동안 시료 1리터당 소비되는 산소의 밀리그램으로 표시되며 (이하에서 BOD5로 지칭됨), 종종 물의 유기 오염의 정도의 대리변수로서 사용된다.
BOD5는 폐수 처리 설비의 유효성의 게이지로서 사용될 수 있다. 이는 미국 청정수법(Clean Water Act)에서 일반적인 오염물질로서 기재된다.
희석 방법
문헌 (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater)의 방법 5210B는 미국 환경 보건국 (EPA)에 의해 인정된 표준 방법이다. 폐수 유출물 시료에서 BOD 및 용존 산소 (DO) 농도를 얻기 위해, 상기 제조된 바와 같은 시료의 인큐베이션 기간 전후에 시료를 측정하고, 시료의 상응하는 희석 배율 (즉, 시험관 희석액 1-6)에 의해 적절하게 조정하였다.
완충 희석수가 시드 미생물과 함께 투여되고 광합성을 통한 DO 생성을 막기 위해 20℃에서 암실에서 5일 동안 보관된 것인 300 밀리리터 (ml) 인큐베이션 병을 사용하여 분석을 수행하였다. 시료 인큐베이션 동안 소비된 용존 산소 (DO)의 희석액은 전형적으로 초기 DO의 40% 내지 70%이다. BOD 시료의 다양한 희석액 이외에, 희석수 블랭크, 글루코스 글루탐산 (GGA) 대조군, 및 시드 대조군이 또한 사용될 수 있다. 희석수 블랭크를 사용하여 다른 시료를 희석시키는데 사용된 희석수의 품질을 확인한다. 이것은 희석수의 불순물이 결과에 상당한 변경을 유발할 수 있기 때문에 필요하다. GGA 대조군은 시드의 품질을 결정하기 위한 표준화된 용액이며, 여기서 그의 권장 BOD5 농도는 198mg/L ± 30.5mg/L이다. 탄소계 BOD (cBOD)의 측정을 위해, 희석수를 시료에 첨가한 후 질화 억제제를 첨가한다. 상기 억제제는 질소계 BOD (nBOD)를 공급하는, 암모니아 질소의 산화를 방해한다. BOD5 시험을 수행할 때, 질소계 요구량이 유기 물질로부터의 산소 요구량을 반영하지 않기 때문에 cBOD만 측정하는 것이 관행이다. 이것은 nBOD는 단백질의 분해에 의해 생성되지만, cBOD는 유기 분자의 분해에 의해 생성되기 때문이다.
대부분 깨끗한 강은 1 mg/L 미만의 5-일 탄소계 BOD5를 가질 것이다. 보통 오염된 강은 2mg/L 내지 8mg/L 범위의 BOD5 값을 가질 수 있다. 3-단계 처리 공정에 의해 효율적으로 처리된 도시 하수는 약 20mg/L 이하의 BOD5 값을 가질 것이다.
보존제를 시스템에 첨가하기 전과 후에 시설에서 BOD를 모니터링하였다. 시험은 폐수 처리 공정의 초기에 619mg/L의 평균 BOD를 나타냈고, 최종 처리된 유출물에서는 9mg/L였고, 즉 98% 초과의 BOD의 감소가 있었다.
갑자기 최종 유출물에서의 BOD의 수준이 기준 값보다 높아지면, 이는 보존제가 활성화된 슬러지 내의 박테리아의 생존율에 영향을 미치고 있다는 것을 나타내지만, BOD의 수준이 기준 값에 따르면, 이는 보존제가 박테리아수에 영향을 미치고 있지 않다는 것을 나타낸다. BOD의 감소가 98%보다 높고, 최종 유출물에서의 BOD의 수준이 기준 값보다 훨씬 적은 경우, 보존제가 일반적으로 활성화된 슬러지 내의 박테리아의 생존율 및 처리에 영향을 미치고 있지 않다는 것을 나타낸다.
실시예 4 - 질소 (암모니아)의 수준의 측정
암모니아 질소는 비색 방법에 의해 직접 결정될 수 있다. 그러나, 폐수 유출물에 대해 승인된 방법은 암모니아를 비색법, 적정법 또는 특정 이온 전극 결정을 위한 산 흡수 용액으로 예비 증류하는 것이다. 예비 증류 단계가 생략되는 경우, 이 단계가 필요 없음을 나타내는 비교 데이터가 실험실에서 이용가능해야 한다.
EPA의 표준 방법 351.2는 총 켈달 질소 (Total Kjeldahl Nitrogen: TKN)를 측정하기 위해 사용될 수 있고, 이것은 생물학적 슬러지의 시료에 포함된 유기 질소 및 암모니아 질소를 모두 결정하는 분석이다. 상기 분석은 유기 질소를 암모니아로 전환시키기 위한 예비 분해, 이어서 총 암모니아의 산 흡수 용액으로의 증류 및 상기 언급된 방법과 같은 적절한 방법에 의한 암모니아의 결정을 포함한다.
시험은 폐수 처리 시설의 최종 유출물에서의 총 질소의 수준에 대해 수행되었다. 허용가능한 수준은 30mg/L보다 낮아야 하고, 암모니아 질소의 수준은 환경으로 방출하기 위해 20mg/L보다 낮아야 한다. 시험은 현재 보존제를 사용했을 때 최종 처리된 유출물에서의 암모니아 질소의 평균 수준이 허용가능한 수준보다 훨씬 아래인 2.6 mg/L의 수준에 있다는 것을 보여주었다.
갑자기 최종 유출물에서의 질소의 수준이 전형적인 값보다 높게 남아 있는 경우, 이것은 여과된 유출물에서의 잔류 보존제가 활성화된 슬러지 내의 박테리아의 생존율에 영향을 미치고 있다는 것을 나타낸다. 질소의 수준이 매우 낮고, BDO의 수준이 낮은 경우, 여과된 유출물에서의 보존제의 수준이 충분하다는 것을 나타낸다. 현재 시험에서, 암모니아 질소의 수준은 기준치보다 훨씬 낮았고, 2.6 mg/L 대 20 mg/L였다. 결과는 현재 보존제가 일반적으로 활성화된 슬러지 내의 박테리아의 생존율 및 폐수 처리에 영향을 미치고 있지 않다는 것을 보여준다.
책, 특허, 공개된 출원, 저널 기사 및 기타 간행물을 포함하여, 상기 본 출원에 인용된 임의의 참고문헌은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.

Claims (24)

  1. 산업 용수 유출물을 벤즈알코늄 클로라이드; 차아염소산나트륨; 및 옥시테트라시클린을 포함하는 화학적 조성물로 처리하는 단계를 포함하는, 산업 용수 유출물로부터, 셀룰로스 에탄올의 제조에 사용되는 일차 슬러지를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 일차 슬러지의 고형물이 적어도 20 중량%의 셀룰로스 섬유를 포함하고, 적어도 30 중량%의 섬유를 포함할 수 있고, 적어도 40 중량%의 셀룰로스 섬유를 포함할 수 있는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보존제를 약 100 백만분율 (ppm) 내지 약 1,000ppm의 양으로 유출물 스트림에 첨가하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 슬러지가 적어도 40 중량%의 총 고형물인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 총 활성물질에 대한 벤즈알코늄 클로라이드의 양이 40-75%이고, 차아염소산나트륨의 양이 8-20%이고, 옥시테트라시클린의 양이 0.1-1%인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 필터 프레스 전에 유출물 스트림에 첨가하는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 필터 프레스에서 산업 유출물 스트림에 첨가하는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 슬러지에서의 박테리아수가 100,000 미만인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 이차 슬러지에 임의로 첨가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 폭기 폰드에서의 생물-유기체 활성이 보존제에 의해 영향을 받지 않는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 산업 유출물 스트림이 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀에서 유래한 것인 방법.
  12. 제1항에 정의된 바와 같이 산업 유출물 스트림으로부터 일차 슬러지를 제조하고, 생성된 일차 슬러지를 에탄올의 생산에 사용하는 것을 포함하는, 셀룰로스 에탄올을 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 일차 슬러지의 고형물이 적어도 20 중량%의 셀룰로스 섬유를 포함하는 것인 방법.
  14. 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀로부터의 산업 폐기물 유출물을 처리하기 위한, 벤즈알코늄 클로라이드; 차아염소산나트륨; 및 옥시테트라시클린을 포함하는 화학적 조성물의 용도.
  15. 산업 폐기물 유출물을 벤즈알코늄 클로라이드; 차아염소산나트륨; 및 옥시테트라시클린을 포함하는 화학적 조성물로 처리하는 단계를 포함하는, 산업 폐기물 유출물로부터, 재활용 라이너보드의 제조에 사용되는 일차 슬러지를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 일차 슬러지의 고형물이 적어도 20 중량%의 셀룰로스 섬유를 포함하는 것인 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 보존제를 약 100 백만분율 (ppm) 내지 약 1000ppm의 양으로 폐기물 유출물 스트림에 첨가하는 것인 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 슬러지가 적어도 40 중량% 고형물인 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 총 활성물질에 대한 벤즈알코늄 클로라이드의 양이 40-75%이고, 차아염소산나트륨의 양이 8-20%이고, 옥시테트라시클린의 양이 0.1-1%인 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 프레스 섹션 전에 산업 유출물 스트림에 첨가하는 것인 방법.
  21. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 프레스 섹션에서 산업 유출물 스트림에 첨가하는 것인 방법.
  22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 활성화된 슬러지에 임의로 첨가하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 폭기 폰드에서의 생물-유기체 활성이 보존제에 의해 영향을 받지 않는 것인 방법.
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 산업 유출물 스트림이 펄프 밀 또는 펄프 및 페이퍼 밀에서 유래한 것인 방법.
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