KR950010546B1 - 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

슬러리상 폐오니의 고액 분리방법

본 발명은 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 생활하수, 분뇨, 양조, 제지, 도살, 피혁공장 등의 유기물을 함유한 폐수의 생물학적 처리시 발생되는 폐오니를 경제적으로 대량처리하는 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법에 관한 것이다.

일반적으로 생활하수, 분뇨, 양조 제지, 도살, 피혁, 전분공장 등의 폐수는 각종 방법에 의하여 정화되지만, 처리 폐오니의 특성 및 처리량의 규모등에 대해서 원심분리기, 진공여과기, 가압여과기, 모관식 탈수기, 스크류우 프레스 탈수기에 의해 고액 분리가 행하여지고 있다.

이들의 유기물을 함유한 폐수의 처리는 하천의 오염 및 해수의 오염 방지상 아주 중요한 문제이며 근래 각종 방법이 연구되어 일부 실용화가 이루워지고 있다. 그러나 폐수처리의 기술개발은 아직 충분하다고 할 수 없고 처리량이 거대해지면 그것을 요구하는 경비도 막대하게 되고, 경제성도 포함되어 충분한 기술이 확립되어 있다고는 판단하기 어려운 현상때문에, 하천 및 해수의 오염 방지상 아직 많은 문제점이 남아 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법은 폐수를 생물학적 처리를 한 후 발생된 폐오니에 합성 고분자 응집제를 첨가해서 응집체를 형성시킨 후 탈수기(스크루우 프레스 탈수기)에 의해 고액 분리를 행하는 방법을 사용했었다. 상기 스크류우 프레스 탈수기에 의한 종래의 고액 분리는 단위시간당 처리량이 큰 장점인 반면, 고액 분리가 충분하게 이루워지지 않았기 때문에 고형물의 회수율 및 여과수의 SS농도, COD농도, 투과율도 좋지 않았고, 또한 많은 양의 합성 양이온 고분자(하이모록)의 사용(약 7~12%(W/W), 400mg/l)에 빠른 점성의 부여로 탈수성의 불량으로 탈수 케이크의 함량도 비교적 높고, 케이크 발생량도 많은 등의 단점이 있었다. 즉, 슬러리의 응집탈수에서의 최대의 문제는 탈수 케이크의 함수율이 높다는 것이다. 탈수 케이크의 함수율을 낮추으로서 재활용 공정이나 재처리 공정에서의 운전 비용을 절감할 수 있다. 따라서 유기물을 함유한 폐수의 생물학적 처리 후의 발생되는 폐오니의 탈수에 사용되는 응집제는 비교적 저농도로도 고효율의 응집 효과 및 탈수 효과가 필요하였다. 종래에는 폴리아크릴계, 폴리아크릴에스테르, 폴리아민, 폴리아미드 또는 아크릴아미드소디움아크릴계 중합체인 합성 고분자 응집제등이 주로 사용되었다. 그러나 상기 응집제는 음이온량이 상대적으로 많은 폐활성 오니의 전하를 중화 응집시키기 위해서는 과량이 필요로 하며, 탈수성이 나빠 케이크의 함수율이 높고 탈수액의 유출 SS 및 COD값도 높아 처리 비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들의 양이온성 천연고분자 키토산과 음이온성 아크릴계 고반자를 병행 사용하여 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 유기물을 함유한 폐수의 생물학적 처리시 발생되는 폐오니를 경제적으로 대량처리할 수 있는 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 슬러리상 폐활성 오니 및 메탄발효 오니에 음이온성 아크릴산계와 양이온성 키토산계 천연고분자 응집제를 첨가한 다음 탈수기로 고액 분리하는 것으로 구성된다.

이하, 본 발명의 방법을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 폐활성 오니 및/또는 메탄 오니가 들어있는 반응조를 교반하면서 입자의 전하 중하 및 플럭의 조대화의 과정을 진행한다. 한편 물속의 현탁 입자는 입자 표면의 전하에 의한 반발력과 수화에 의해 안정된 상태에 있다. 상기 입자 표면의 전하는 통상 음이온이다. 이와 같은 입자를 중화 응집시키기 위해서는 무기성 응집제나 유기성 응집제로 중화시킨 후 무이온성 또는 음이온성 고분자로서 큰 플럭을 만들어 고액 분리하는 것이 일반적이다.

그러나 본 발명에서는 폐오니를 교반하면서 양이온성 키토산계 및 음이온성 아크릴산계 고분자를 동시에 첨가하는 방법으로 플럭을 제조한다. 상기 교반속도는 분리하고자 하는 플럭 크기의 조절 및 분리하고자 하는 대상과의 반응 빈도수를 높일 수 있는 약 450~550ppm이 바람직하다. 또한 플럭의 형성에 필요한 반응조에서의 체류시간을 60~90초로 하여 최적의 반응시간을 유지한다.

본 발명에 따르면 상기 키토산계 음이온의 첨가 방법은 양이온과 음이온을 고액 분리하고자 하는 대상 폐오니에 대하여 동시에 첨가함으로서 고액 분리 대상 폐오니의 음이온 전하를 빠르게 중화시키면서 응집력 및 플럭의 조대화를 첨가된 음이온의 전하를 빠르게 중화시키면서 응집력 및 플럭의 조대화를 첨가된 음이온에 의하여 조속히 유도되도록 하는 것이다. 본 발명에 사용가능한 아크릴산계 음이온은 하기 표 1에 기재된 바와 같고, 천연 고분자 응집제인 키토산계 양이온은 분자량에 따라 분자량이 100,000이하인 저분자계 양이온, 분자량이 100,000~500,000인 중분자계 양이온 및 분자량이 500,000~2,000,000인 고분자계 양이온으로 구분된다. 본 발명에서는 고분자계 양이온을 사용하였으며, 바람직하게는 분자량이 1,600,000~1,800,000인 고분자계 양이온을 사용하였다.

[표 1]

본 발명에 사용되는 아크릴산계 음이온 및 키토산계 천연 고분자 응집제 양이온의 사용량은 슬러리상 폐오니의 고형분의 건조중량 기준으로 0.06~0.08%(W/W) 및 0.6~0.8%(W/W)로, 몰량 기준으로는 3.8~4.2mg/l 및 38~42mg/l로 상기 두가지 조건을 동시에 만족시켜주는 함량으로 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 양호한 SS의 회수, 처리액의 SS 및 COD, 및 탈수 케이크의 함수율을 위하여 상기 두 조건은 동시에 만족되어야 하는 필요충분조건인 것이다.

전술된 조건보다 적은 량을 사용하게 되면 폐오니의 음이온 중화 부족 및 응집력의 약화를 유발 함으로서 스크류우 프레스 탈수기로 탈수시 고액의 원활한 분리가 되지 못하여 탈수 여액으로 오니 플럭들이 유출되어 SS회수가 원활하게 이루워지지 못하며 탈수 케이크의 수분 함량의 과다로 탈수 케이크로서의 성상을 갖지 못하게 된다. 반면에 전술된 조건보다 과량으로 사용시는 고분자 응집계가 갖고 있는 점성이 응집된 오니 플럭에 부여됨으로서 탈수성이 나빠지게 되어 결국 탈수 케이크의 수분 함량이 높게 되기 때문에 좋지 않으며, 경제적인 방법이라고 할 수 없다.

본 발명의 고액 분리법에 사용된 스크류우 프레스 탈수기는 스크류우 프레스에 의해 압착력이 유발되고, 그 힘이 의하여 응집력이 강한 응집된 플럭들은 케이크로 형성되어 배출되며, 비응집선 플럭들은 압착력에 의해 여과수로 유출된다. 고액 분리의 선응을 높이기 위해서는 일반적으로 응집 플럭의 응집력을 높여 사용하여야 한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명의 방법 및 효과를 좀더 구체적으로 설명하였지만, 하기 예에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

동양맥주(2) 공장에서 발생되는 폐수의 생물학적 활성오니 처리공정에서 발생되어 응집반응조에 모인 폐활성오니(SS 3,000~5,000mg/l)에 대하여 일본 협림공업(주)에서 판매하는 아크릴산계 음이온인 하이모록(Himoloc) 및 일본 금호화성(주)에서 판매하는 키토산계 천연고분자 응집제 양이온인 키토메이트(Chitomate)를 건조중량 기준으로 0.07%(W/W) 및 0.70%(W/W)을 첨가한다.

이때의 아크릴산계 음이온의 저장 탱크의 농도는 0.01%이고, 키토산계 양이온의 저장 탱크의 농도는 0.1%로 유지되며, 응집 반응조에서의 체류시간(retention time) 및 교반속도는 각각 70초 및 500rpm이이었다. 응집반응조에서 응집 반응된 플럭은 스크류우 프레스 탈수기에 의하여 고액 분리가 이루워진다. 분리액의 SS 및 COD, 탈수 케이크의 함수율은 표준방법에 준하여 분석하였으며, 그에 따른 결과를 하기 표 2에 기재했다.

[실시예 2]

동양맥주(주) 공장에서 발생되는 폐수의 생물학적 활성오니 처리공정에서 발생되어 응집반응조에 모인 폐활성오니8SS 3,000~5,000mg/l) 및 혐기성 메탄발효공정에서 발생되는 메탄오니(SS 3,000~5,000mg/l)에 대하여 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 아크릴산계 음이온 및 키토산계 천연고분자 응집제의 사용량을 0.08%(W/W) 및 0.80%(W/W)로한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 결과는 하기 표 2에 기재하였다.

[실시예 3]

동양맥주(주) 공장에서 발생되는 폐수의 생물학적 활성오니 처리공정에서 발생되어 응집반응조에 모인 폐활성오니와 혐기성 메탄발효공정에서 발생되는 메탄오니의 구성비를 3 : 1 로 하였고, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 아크릴산계 음이온 및 키토산계 천연고분자 응집제의 사용량을 0.075%(W/W) 및 0.75%(W/W)로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 결과는 하기 표 2에 기재하였다.

[표 2]

상기 실시예 1, 2 및 3에서 명백한 정도로 슬러리 폐오니의 고형물 총량(TS)이 변동해도, 키토산계 천연 응집제의 첨가량을 엄격하게 조잘하지 않고도 안정된 고액 분리의 효과도 달성할 수 있는 등의 아주 우수한 효과를 나타내었다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 생활하수, 산업폐수 그외의 광범위한 폐수중에 용해, 현탁, 부유 등 각종의 형태로 존재하는 협작 오염원 물질의 고액 분리, 특히 생활하수, 분뇨처리 및 식품폐수등, 각종 폐수의 생물 처리에 걸친 활성 오니류 또는 소화 오니 또는 그것을 함유하는 슬러리상 폐오니의 고액 분리를 탈수기로 행할 때 우수한 고액 분리 효과를 발휘하게 유도한다.

또한 본 발명에 사용되는 키토산계 천연 고분자 응집제는 유기물 함유 폐수의 생물학적 처리후의 폐오니의 응집력 및 탈수성에 뛰어난 효과가 있고, 종래의 스크류우 프레스 탈수기에 의한 고액 분리에 뛰어난 효과를 나타낸다. 즉, 본 발명의 고액 분리법을 사용하는 것에 의해, 탈수 케이크의 함수율을 유지시켰으며 SS의 회수율도 증진시켰고, 또한 분리액의 SS 및 COD도 낮은 수준으로 달성하였다.

아울러, 본 발명은 동일 반응조에서 대상 오니의 전하 중화 및 플럭의 응집 조대화가 이루어 짐으로써 반응조 반응조의 간소화 및 대상오니의 전하의 빠른 중화 및 빠른 응집 조대화를 통한 반응 체류시간의 감소화를 통한 반응조 크기의 감소화등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 폐수의 생물학적 처리시 발생되는 슬러리상 폐활성 오니 및 메탄발효 오니에 고분자 응집제를 첨가시켜 슬러리상 폐오니를 고액 분리하는 방법에 있어서, 슬러리상 폐활성오니 및 메탄발효 오니 고형분의 건조중량에 대하여 음이온성 아크릴산계 고분자 응집제 0.06~0.08(W/W), 및 분자량이 1,600,000~1,800,000인 양이온성 키토산계 천연 고분자 응집제 0.6~0.8%(W/W)를 응집반응조에 동시에 첨가한 다음, 60~90초 동안 450~550ppm으로 교반시켜 고액 분리하는 것을 특징으로 하는 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 키토산계 고분자 응집제가 슬러리상 폐오니 고형분의 몰량 기준올 38~42mg/l로 첨가됨을 특징으로 하는 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 음이온성 아크릴계 고분자가 슬러리상폐오니 고형분의 몰량 기준으로 3.8~4.2mg/l로 첨가됨을 특징으로 하는 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러리상 폐활성 오니 및 메탄발효 오니가 활성오니공정 및 메탄발효공정에 의하여 처리될 때 발생되는 폐활성 오니 및 메탄 오니 등과 같은 생물오니의 성상임을 특징으로 하는 슬러리상 폐오니의 고액 분리방법.