KR20220095338A - 부유 고형물 및 총 인 제거성능이 향상된 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제 및 이의 제조방법 - Google Patents

부유 고형물 및 총 인 제거성능이 향상된 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유 고형물 및 총 인(T-P) 제거 성능이 개선된 폴리알루미늄계 수처리용 응집제를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 응집제에 관한 발명이다.
본 발명에 따른 수처리용 응집제는 종래의 수처리용 응집제를 투입하는 장치의 활용이 가능하고 정수장, 하수처리장 등 다양한 원수에 적용 가능하여 적용이 용이하며, 취수원에 발생한 부유 고형물을 응집/침전공정에서의 제거가 향상되어 전체 수처리 공정에서 여과지의 막힘, 유해물질의 발생 등의 문제점을 저감하는 효과를 가져온다. 또한, 하수처리장의 총 인(T-P)제거를 향상시켜 겨울철에 과투입 되는 응집제의 문제점을 저감하는 것이 가능하다.

Description

부유 고형물 및 총 인 제거성능이 향상된 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제 및 이의 제조방법{Polyaluminum chloride-based coagulant for water treatment with improved performance for removing suspended matter and total phosphorus and method for manufacturing the same}
본 발명은 수산화알루미늄, 염산, 황산, 마그네슘, 칼슘 등을 원료로 사용하여 합성된 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 응집제에 관한 것으로서, 본원 발명에 따라 제조된 수처리용 응집제는 기존 응집제 대비 하수처리장에서 수처리용 응집제로 사용되는 폴리염화알루미늄계 응집제의 총 인(T-P) 제거 성능에 비하여 향상된 부유물 및 총 인(T-P) 제거 성능을 나타낸다.
최근 호수, 하천 등의 오염으로 인한 문제는 사회적 큰 문제가 되고 있으며 이러한 문제의 심각성은 나날이 갈수록 더욱 높아지고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 수처리 연구 및 방법이 제안되고 있다.
정수처리장에서의 수처리용 응집제 사용은 유입수의 오염물을 제거하기 위하여 수질을 개선하기 위해 사용하고 있으며, 하수처리장에서의 수처리용 응집제사용은 유입수의 부유물질(suspended solid) 및 총 인(Total phosphorus)를 제거하기 위하여 사용하고 있다.
하수처리장의 총 인(T-P)의 제거 방법은 생물학적인 방법과 물리화학적인 방법이 있다. 생물학적인 방법은 호기성 미생물이 인을 과잉섭취할 수 있는 현상을 이용하는 것으로서, A/O, A2/O, 바덴포(Bardenpho), UCT(University of Cape Town) 등의 방법 등이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 인을 제거하기 위해 많은 시간이 소요되고, 특수 시설을 갖추어야 하는 바, 큰 비용의 부담이 따르는 문제점이 있다.
또한, 물리화학적인 방법은 응집 침전법을 이용하는 것으로서, 별도의 시설이 필요 없고 생물학적인 방법보다 비교적 빠른 시간 안에 제거되는 장점이 있어, 현재 생물학적 방법에 비해 선호되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 응집제가 사용되어야 하는데, 통상적으로 응집제로 사용되는 소석회류는 인의 제거 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 제거 공정 중 필연적으로 발생하는 슬러지(sludge)의 양이 주입되는 응집제의 3배에 달하는 문제점이 발생된다. 또한, 상기 방법에서 다른 응집제로 제올라이트가 사용되는 방법이 공지되어 있는데, 이러한 제올라이트를 사용할 경우, 흡착성이 우수하여 어느 정도의 인 제거 효율을 나타내지만, 알칼리도를 높이는데 있어서 약품 소모량이 많은 문제점이 있다.
일반적으로 수처리용 염화알루미늄계 응집제로는 폴리염화알루미늄(Poly Aluminium Chloride : 이하 PAC라 한다), 폴리염화규산알루미늄(Poly Aluminium Chloride Silicate : 이하 PACS라 한다) 등이 사용되고 있다. 최근에는 염기도를 높인 고염기도 응집제로 (염기도 70% 이상) 폴리규산화염화황산알루미늄(Poly Aluminium Hydroxy Chloro-Sulfate Silicate : 이하 PAHCSS 라 한다)등도 개발되어 있다.
한국 등록특허공보 제10-1252710호에서는 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 응집 효율과 응집 안정성을 동시에 확보할 수 있으며, 반응이 저온, 저압 조건에서 진행되어 제품 안정성을 높일 수 있는 동시에 반응 기기의 수명 연장 효과를 볼 수 있는 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제 및 그 제조 방법이 기재되어 있다.
한국등록특허공보 제10-1752777호에는 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 무기 응집제를 이용한 폐수 정화 방법에 관한 것으로, 저염기도의 PAC계 응집제에 잔류하는 2가 금속 이온(free ion)으로 인해 인 및 불소 음이온과의 결합력이 높아져서 저염기도 PAC계 무기 응집제의 응집 효율을 보조할 수 있으며, 응집 효율을 더욱 증대시킬 수 있는 수처리용 응집제가 기재되어 있다.
또한, 한국등록특허공보 제10-0732230호에는 인 제거를 위한 폐수처리용 응집제 및 그의 제조방법, 보다 구체적으로 제올라이트 100중량부에 대하여 탄산마그네슘 5-20중량부, 및 산화칼슘과 수산화칼슘으로 구성된 혼합물 40-60중량부를 포함하는 폐수처리용 응집제 및 그의 제조방법이 기재되어 있다.
한국등록특허공보 제10-1157887호에서는 수산화알루미늄과 염산을 반응시켜 염기도가 0.1~35%인 1차 반응물을 생성하고 이와 같이 얻어진 1차 반응물(알루미늄염화물)에 알루미늄황산염을 반응시켜 알루미늄 염화물 속에 황산이온의 결합이 이루어지도록 함에 의해 폴리염화알루미늄을 안정화시키는 기술을 제안하였다. 이 기술은 정수처리, 하수 및 폐수의 응집 반응시 중요한 인자로서 작용하는 알루미늄과 염기도 및 황산이온의 적정한 비율을 유지하여 인 제거 능력이 향상되는 동시에, 종래의 폴리염화알루미늄(PAC)계 응집제에 비하여 소량을 투입하더라도 인의 제거 성능을 월등히 높일 수 있다는 점을 장점으로 설명한다.
그러나 상기와 같은 수처리용 응집제는 제조를 1단계와 2단계로 나누어 제조하고 있어, 공정이 복잡하고, 비용이 증가하는 단점이 있으며, 다양한 원수에 적용하기 어렵고, 원수의 성상에 따라 효율이 크게 변하는 등의 문제가 있으며, 총-인 및 부유물의 제거의 효율 면에서 여전히 개선이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-0732230호(2007.06.25. 공고) 한국등록특허공보 제10-1752777호(2017.06.30. 공고) 한국등록특허공보 제10-1252710호(2013.04.12. 공고) 한국등록특허공보 제10-1157887호(2012.06.22. 공고)
본 발명은 폴리염화알루미늄계 수처리용 응집제의 제조공정을 개선하여 간편하게 제조할 수 있으며, 또한, 정수 처리장 및 하수 처리장 등의 다양한 원수에 적용이 가능하며, 기존 수처리용 응집제에 비해 인 제거 효율 및 응집효율이 향상된 응집제의 제조방법 및 이에 의한 응집제를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 1) 고온ㆍ고압 반응기에 염산, 황산, 수산화알루미늄, 칼슘원과 마그네슘원을 투입하여 혼합물을 형성하는 반응물 투입 단계; 2) 상기 혼합물을 교반하면서, 반응온도로 승온하고, 반응온도에서 소정시간 반응시키는 반응단계; 3) 반응이 완료된 후 반응기에 희석수를 주입하고, 혼합하여 희석수 혼합액을 형성하는 희석수 혼합단계; 및 4) 상기 희석수 혼합액을 여과하여 수처리용 응집제를 형성하는 여과단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 1) 단계에서 수산화알루미늄은 제조된 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 산화알루미늄으로 환산된 함량이 9 ~ 13 중량부가 되도록 투입될 수 있으며, 상기 칼슘원은 염화칼슘, 수산화칼슘 중 어느 하나 이상이고, 상기 마그네슘원은 염화마그네슘, 수산화마그네슘 중 어느 하나 이상이며, 상기 칼슘과 마그네슘의 함량은 제조된 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 각각 칼슘 및 마그네슘으로 환산된 함량이 0.5 ~ 2.5 중량부가 되도록 투입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 염산의 몰수는 수산화알루미늄의 몰 수 대비 2 ~ 3.5 배일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 황산의 몰수는 염산의 몰수 대비 0.05 ~ 0.2 배일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 2) 단계의 반응온도는 140 ~ 170℃이며, 반응압력은 5 ~ 8 bar 범위일 수 있으며, 상기 3) 단계의 희석수는 반응기내의 용액 부피 대비 0.5 ~ 1 배 일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 방법에 의해 제조되어 부유고형물 및 인 제거 성능이 향상된 수처리용 응집제를 제공한다.
본 발명에 따른 수처리용 응집제는 종래의 응집제를 투입하는 장치의 활용이 가능하고 정수, 하수 등 다양한 원수에 적용이 용이하다.
또한, 모든 원료를 한번에 투입하고 반응시킴으로써, 제조 공정이 간략해 질 수 있으며, 총 인 제거율 및 부유 고형물의 응집효율을 동시에 높임으로써, 전체 수처리 공정에서 여과지의 막힘, 유해물질의 발생 등의 문제점을 저감하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수 처리제의 제조방법에 대한 생산 공정을 설명한 블럭도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 수처리용 응집제로서, 정수 및 하수 등 다양한 원수에 적용 가능하며 총 인(T-P) 및 부유 고형물의 제거 성능을 향상된 폴리염화알루미늄계 응집제로서, 산화알루미늄에 마그네슘과 칼슘이 추가되고, 염기도가 15~50%인 응집제를 제공하고자 한다.
상기 염기도는 응집제 단위 분자에 존재하는 Al 금속의 수에 대한 OH의 수의 비율로서 다음의 식 (1) 에 의해 계산된다.
염기도(%) = (단위 분자당 OH의 수/3× 단위 분자당 Al금속의 수)× 100
일반적으로 염기도가 높아지게 되면 Al13O4(OH)24(H2O)12 7+, Al13O4(OH)26(H2O)10 5+와 같이 고분자형태를 유지하여 응결 시 플럭이 쉽게 형성되어 부유물질을 응집 침전시킴으로서 탁도를 개선하게 된다. 반면에 염기도가 증가할수록 무기응집제 중의 Al+ 이온은 시간을 두고 Al(OH)3 침전을 서서히 형성하기 때문에, 장기간 보관이 어려운 문제가 발생하며, 총 인의 제거효과는 오히려 감소한다는 단점이 있다.
본 발명에서는 이러한 총 인과 부유 고형물의 응집이라는 두가지 효과를 모두 증진시키기 위한 수처리용 응집제에 대하여 개발 중, 소정량의 칼슘과 마그네슘을 포함한 수처리용 응집제로서, 황산을 소량 포함하는 단위에서 제조된 수처리용 응집제가 총 인의 제거효과 및 부유물의 응집효과가 모두 개선됨을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 수처리용 응집제는 응집제 100중량부에 대하여 산화알루미늄(Al2O3) 9 ~ 13 중량부와, 마그네슘(Mg) 0.5 ~ 2.5, 칼슘(Ca) 0.5 ~ 2.5중량부를 포함하며, 염기도 15 ~ 50%일 수 있다.
이하에서는 총 인(T-P) 및 부유 고형물을 제거하기 위한 본 발명의 수처리용 응집제의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 수처리용 응집제의 제조방법은 1) 고온ㆍ고압 반응기에 염산, 황산, 수산화알루미늄, 칼슘원과 마그네슘원을 투입하여 혼합물을 형성하는 반응물 투입 단계; 2) 상기 혼합물을 교반하면서, 반응온도로 승온하고, 반응온도에서 소정시간 반응시키는 반응단계; 3) 반응이 완료된 후 반응기에 희석수를 주입하고, 혼합하여 희석수 혼합액을 형성하는 희석수 혼합단계; 4) 상기 희석수 혼합액을 여과하여 수처리용 응집제를 형성하는 여과단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 1) 반응물 투입단계에서 알루미늄원으로는 수산화알루미늄의 형태로 투입되며, 상기 수산화알루미늄의 투입량은 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 산화알루미늄으로 환산된 함량이 9 ~ 13 중량부가 되도록 한다.
상기 칼슘원은 염화칼슘, 수산화칼슘 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 제조된 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 칼슘으로 환산된 함량이 0.5 ~ 2.5 중량부가 되도록 한다.
상기 마그네슘원은 염화마그네슘, 수산화마그네슘 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 칼슘으로 환산된 함량이 0.5 ~ 2.5 중량부가 되도록 한다. 상기 칼슘과 마그네슘의 몰비는 1 : 0.5 ~ 1.5의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 염산은 염화 수소(HCl) 수용액으로 HCl의 농도가 30 ~ 37%인 수용액으로 투입되며, 투입된 HCl의 몰수가 상기 고체 수산화알루미늄의 몰 수 대비 2 ~ 3.5배가 되도록 조절한다. 상기 염산의 몰수가 상기 범위에 있을 때, 수산화알루미늄의 염기도를 15 ~ 50%로 조절할 수 있다.
상기 황산은 농황산 혹은 묽은 황산 형태로 투입되며, 황산의 투입량은 상기 HCl의 몰 수 대비 H2SO4의 몰수가 0.05 ~ 0.2 배가 되도록 한다. 상기 황산의 투입량이 HCl의 몰 수 대비 H2SO4의 몰수가 0.05 배 미만이거나, 0.2 배 초과인 경우 최종적으로 제조된 수처리용 응집제의 총 인 제거율이 떨어질 수 있다.
상기 2) 반응단계는 고온ㆍ고압 반응기에 투입된 원료들을 교반하면서 반응시켜, 알루미늄 등이 고분자 형태로 생성되도록 하는 단계이다. 상기 반응의 온도는 140 ~ 170 ℃, 5 ~ 8 bar에서 반응시킬 수 있다. 반응 시간은 반응 조건에 따라 달라질 수 있으나, 150 ~ 360분 동안 반응시킬 수 있다.
상기 3) 희석수 혼합단계는 반응이 완료된 반응기에 희석수를 주입하여 혼합하는 단계이다. 상기 희석수 혼합단계 전에 먼저 반응기의 온도를 상온으로 냉각한 뒤, 희석수를 투입하는 것이 바람직하다. 상기 희석수는 반응기내의 용액 부피 대비 0.5 ~ 1 배로 투입할 수 있다. 상기 희석수는 탈이온수를 사용하며, 희석수 투입후 약 10 ~ 30분간 혼합하여 균일한 혼합액을 생성되도록 한다.
상기 4) 여과 단계는 미 반응물 및 불순물을 여과를 통하여 제거하는 단계이다. 상기 여과는 통상적인 수단을 통하여 수행될 수 있다. 여과 후에는 도 1에 도시된 바와 같이 저장탱크로 이송하여 저장 후 필요에 따라 출하할 수 있다.
이와 같이 본원 발명은 황산을 염산과 소정비율로 사용하면서도, 염산과 황산을 동시에 같이 사용하며, 또한, 마그네슘과 칼슘등과 같이 포함되도록 함으로써, 한번에 반응을 완료시킴으로써, 공정의 편의성이 높으며, 또한 총 인의 제거량과 함께 부유 고형물의 제거효율도 같이 증가되는 장점이 있다.
본 발명에 따른 수처리용 응집제의 규격은 하기 표 1과 같다.
성분 성분 규격
성상 무색 내지 미황색의 점조성 액체
확인시험 확인시험법에 따라 시험할 때 적합하여야 한다.
비중(20℃) 1.20 ~ 1.40
pH 3.5 - 5.0
산화알루미늄(Al2O3) 9.0 - 13.0 wt%
칼슘(Ca) 0.5 - 2.5 wt%
마그네슘(Mg) 0.5 - 2.5 wt%
염기도 15 - 50 wt%
황산이온(SO4 2-) 0.5 ~3.5 wt%
암모니아성 질소(NH3-N) 0.01 wt% 이하
철(Fe) 0.01 wt% 이하
비소(As) 5 mg/kg 이하
납(Pb) 10 mg/kg 이하
카드뮴(Cd) 2 mg/kg 이하
크롬(Cr) 10 mg/kg 이하
망간(Mn) 25 mg/kg 이하
수은(Hg) 0.2 mg/kg 이하
이하, 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명 과정의 세부사항을 설명하고자 한다. 이는 본 발명에 관련된 대표적 예시로서, 이것만으로 본 발명의 적용 범위를 제한할 수 없음을 이해하여야 한다.
[실시예 1 ~ 3]
고온ㆍ고압 반응기에 염산(35%), 황산(98%), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 하기 표 2에 기재된 몰 비로 투입하였다. 표 2에 기재된 몰 비에서 염산 및 황산의 몰 수는 각각 HCl과 H2SO4의 몰 수를 의미한다. 이후, 반응기를 155℃로 승온하고, 승온된 온도에서 200분 동안 반응시켰다. 반응 완료 후에는 상온으로 냉각한 뒤, 희석수로 탈이온수를 투입하고, 여과하여 미반응 물질을 제거한 뒤, 수처리용 응집제를 얻었다.
[비교예 1 ~ 5]
수처리용 응집제의 제조시, 하기 표2에 기재된 바와 같이 원료의 투입량을 실시예1과 달리 하거나, 칼슘원 혹은 마그네슘원을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 수처리용 응집제를 제조하였다.
[비교예 6]
수처리용 응집제의 제조시, 표 2에 기재된 수산화알루미늄(Al(OH)3) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 투입량의 90%를 하기 표 2에 기재된 염산과 혼합하고, 상기 실시예의 단계를, 이후, 반응기를 155℃로 승온하고, 승온된 온도에서 160분 동안 반응시켰다. 이후 다시 나머지 수산화알루미늄과, 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 및 황산을 투입하고 다시 160분 동안 더 반응시킨 후, 냉각 및 희석수로 희석 후 여과하여 미반응 물질을 제거한 뒤, 수처리용 응집제를 얻었다.
구분 원료 몰 비
HCl H2SO4 HNO3 Al(OH)3 Ca(OH)2 CaCl2 Mg(OH)2 MgCl2
실시예 1 1 0.06 - 0.32 - 0.15 - 0.15
실시예 2 1 0.2 - 0.32 - 0.15 - 0.15
실시예 3 1 0.06 - 0.32 0.15 - 0.15 -
비교예 1 1 0.06 - 0.32 - - - -
비교예 2 1.12 - - 0.32 - 0.15 - 0.15
비교예 3 1 0.02 - 0.32 - 0.15 - 0.15
비교예 4 1 0.3 - 0.32 - 0.15 - 0.15
비교예 5 1 - 0.12 0.32 - 0.15 - 0.15
비교예 6* 1 0.06 - 0.32 - 0.15 - 0.15
* 염산을 사용한 1차 공정과 황산을 사용한 2차 공정으로 2단계로 제조함
[분석예 1]
< 제조된 응집제의 탁질 물질의 응집 제거 성능 분석 >
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~6에서 제조된 수처리용 응집제와 상용 PAC(산화알루미늄 농도 17%, 비교예 7로 기재)를 이용하여 정수처리장의 취수원인 하천 또는 호소수의 부유물질 또는 탁질 물질의 응집 제거 성능을 분석하였다. 분석은 Jar-test로 진행하였으며, 실험 방법으로는 정수장에서 운영되고 있는 응집 교반 속도와 체류시간을 고려하여 급속 교반 240rpm 1분, 완속 교반 40, 30, 20rpm 각 5분, 침전 20분으로 실험 수행 후 수면으로부터 3cm 지점에서 상등수를 채수하여 탁도를 분석하였다. 처리수로는 울산 H 정수장 원수를 대상으로 하였으며, 상기 원수 당 상기 제조된 수처리용 응집제의 투입량은 10, 15, 20, 25 ppm 일 때의 탁도를 HACH사의 Turbidimeter 2100N 기기를 이용하여 분석하였으며, 그 결과를 표 3에 나타 내었다.
구분 투입량별 탁도(NTU)
10ppm 15ppm 20ppm 25ppm
실시예 1 1.90 0.99 0.71 0.40
실시예 2 1.97 1.04 0.77 0.46
실시예 3 1.95 1.02 0.73 0.44
비교예 1 2.13 1.58 1.35 0.78
비교예 2 2.08 1.35 1.28 0.70
비교예 3 2.05 1.36 1.26 0.63
비교예 4 2.07 1.40 1.29 0.65
비교예 5 2.30 1.78 1.55 0.98
비교예 6 2.06 1.38 1.25 0.65
비교예 7 2.03 1.31 1.19 0.58
[분석예 2]
< 제조된 응집제의 총 인(T-P) 제거 성능 분석 >
실시예 및 비교예에서 제조된 수처리용 응집제와 비교예 7로 상용 PAC(산화알루미늄 농도 17%)를 이용하여 대구 K 하수처리장 실제 원수를 이용하여 총 인(T-P) 제거 성능을 분석하였다.
분석은 Jar-test로 진행하였으며, 침전후 수면아래 3cm 상등액을 채수하여 HACH Kit로 총 인 분석을 실시하였다. 분석은 응집제 투입량을 20ppm으로 고정한 상태에서, 1차, 2차, 3차 진행을 하였으며, 재현성을 확인하고자 같은 원수에서 같은 방식으로 실험을 진행하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구분 총 인 농도(μg/L)
1차 2차 3차
실시예 1 0.59 0.55 0.59
실시예 2 0.60 0.56 0.60
실시예 3 0.62 0.56 0.63
비교예 1 0.70 0.67 0.70
비교예 2 0.66 0.63 0.65
비교예 3 0.67 0.65 0.67
비교예 4 0.65 0.62 0.66
비교예 5 0.73 0.70 0.74
비교예 6 0.66 0.64 0.67
비교예 7 0.65 0.62 0.65
위 분석예에서와 같이 본 발명에 따른 실시예 1~3는 상용 PAC(비교예 7) 및 비교예 들보다 탁도 및 총 인 제거 효율이 높게 나타난다.
특히, 황산 대신 질산을 투입한 비교예 5의 경우, 오히려 탁도와 인의 농도가 높게 나타났으며, 염산과 황산을 동시에 반응시키지 않고 2단계로 나누어 처리한 비교예 6에서도 탁도 및 총 인 농도가 높게 나타나 본 발명에 따른 응집제 제조방법의 효과를 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명은 실시예 및 비교예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 수처리용 응집제의 제조방법에 있어서,
    1) 고온ㆍ고압 반응기에 염산, 황산, 수산화알루미늄, 칼슘원과 마그네슘원을 투입하여 혼합물을 형성하는 반응물 투입 단계;
    2) 상기 혼합물을 교반하면서, 반응온도로 승온하고, 반응온도에서 소정시간 반응시키는 반응단계;
    3) 반응이 완료된 후 반응기에 희석수를 주입하고, 혼합하여 희석수 혼합액을 형성하는 희석수 혼합단계; 및
    4) 상기 희석수 혼합액을 여과하여 수처리용 응집제를 형성하는 여과단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 1) 단계에서 수산화알루미늄은 제조된 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 산화알루미늄으로 환산된 함량이 9 ~ 13 중량부가 되도록 투입하는 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 1) 단계에서 칼슘원은 염화칼슘, 수산화칼슘 중 어느 하나 이상이고, 마그네슘원은 염화마그네슘, 수산화마그네슘 중 어느 하나 이상이며, 상기 칼슘과 마그네슘의 함량은 제조된 수처리용 응집제 100 중량부에 대하여 각각 칼슘 및 마그네슘으로 환산된 함량이 0.5 ~ 2.5 중량부가 되도록 투입하는 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 염산의 몰수는 수산화알루미늄의 몰 수 대비 2 ~ 3.5배인 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 황산의 몰수는 염산의 몰수 대비 0.05 ~ 0.2 배인 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응단계에서의 반응온도는 140 ~ 170℃이며, 반응압력은 5 ~ 8 bar 범위인 것을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의하여 제조된 것임을 특징으로 하는 부유 고형물 및 인 제거성능이 향상된 수처리용 응집제.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100732230B1 (ko) 2006-01-03 2007-06-25 (주)송웅환경 인 제거를 위한 폐수처리제 및 그의 제조방법
KR101157887B1 (ko) 2011-12-30 2012-06-22 삼구화학공업 주식회사 인 제거 능력이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 수처리용 응집제
KR101252710B1 (ko) 2012-11-02 2013-04-12 미주엔비켐 주식회사 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법
KR101752777B1 (ko) 2017-03-31 2017-06-30 대경폴리켐 주식회사 정수 및 폐수 처리용 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 무기 응집제를 이용한 폐수 정화 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100732230B1 (ko) 2006-01-03 2007-06-25 (주)송웅환경 인 제거를 위한 폐수처리제 및 그의 제조방법
KR101157887B1 (ko) 2011-12-30 2012-06-22 삼구화학공업 주식회사 인 제거 능력이 향상된 수처리용 응집제의 제조방법 및 이의 제조방법에 의해 제조된 수처리용 응집제
KR101252710B1 (ko) 2012-11-02 2013-04-12 미주엔비켐 주식회사 수처리용 고염기도 폴리염화알루미늄칼슘계 무기 응집제 및 그 제조 방법
KR101752777B1 (ko) 2017-03-31 2017-06-30 대경폴리켐 주식회사 정수 및 폐수 처리용 저염기도 폴리염화알루미늄계 무기 응집제의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 무기 응집제를 이용한 폐수 정화 방법

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