WO2015102153A1 - 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법 - Google Patents

음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법 Download PDF

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WO2015102153A1
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food waste
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polluted water
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김열연
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주식회사 엠티씨엔씨
김열연
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    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the present invention relates to a contaminated water purification technology, and more particularly, using a condensate extracted from the food waste desorbent, contaminated water containing organic matter can be effectively purified food waste desorbent through a two-step flocculation reaction. It relates to a method for purifying contaminated water used.
  • contaminated water containing organic matter such as green algae or red tide blocks the sunlight in the water and reduces the amount of dissolved oxygen, thereby reducing the survival rate of the aquatic organisms and destroying the water state system.
  • green algae refers to a phenomenon in which phytoplankton green algae increase and change the water color to green in eutrophic lakes or slow-flowing streams.
  • Green algae When the surface of the lake is covered with green algae, sunlight is blocked and added dissolved oxygen. The amount of dissolved oxygen in the water is reduced without being introduced into the furnace. This causes fish and aquatic life to die and stink, destroying the ecosystems of the waters and creating many social, economic and environmental problems.
  • the nutrients Once the nutrients have been introduced into the water, they will remain in the aquatic ecosystem unless they are removed, so the green algae will be repeated. To prevent the algae, the algae must be absorbed or removed.
  • red tide is a phenomenon in which plankton multiplies suddenly and changes the color of the sea, rivers, canals and lakes.
  • red tide is called red tide because water often changes red, but the color that actually changes is the cause. It depends on the color of plankton it becomes.
  • Phytoplankton such as diatom and dinoflagellate, are the most common causes of red tide, and red tide is also caused by cyanobacteria and protozoa noctiluca and mesodinium. The biggest cause of red tide is the eutrophication of water, as in South Korea, when there is too much organic nutrients in the water.
  • Korean Laid-Open Patent No. 1020110030838 is a method of removing green algae or red algae through spraying ocher, and more specifically, by spraying ocher in green algae or red tide-producing waters, the green algae or red algae organisms and loess are coagulated and then precipitated into water. And incidentally, the present invention relates to a method of improving water quality by destroying cells of green algae and red tide organisms by aluminum components in loess.
  • the prior art as having only a temporary effect, the problem that the precipitated green algae or red tide organisms rise again, turbidity of the water is increased due to the large amount of yellow soil spraying, the problem of fish death, the point composed of loess fine particles, liquid quality Formation and acidification of the low soils can cause a variety of secondary environmental pollution, such as the problem that marine life causes physiological disorders or death.
  • the aggregation reaction can be carried out effectively, but serious problems that cause various diseases (for example, Alzheimer's, etc.) can occur as a harmful component to the human body.
  • a metal oxide for example, aluminum sulfate, etc.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, by injecting a first additive made of an aqueous solution of a metal hydroxide in the contaminated water to agglomerate the organic matter contained in the contaminated water first, and aggregate the first aggregate and
  • a first additive made of an aqueous solution of a metal hydroxide in the contaminated water
  • the condensate extracted from the food waste desorbent as the second additive in the process of adding the second additive to precipitate
  • the food waste desorbent using the food waste decontamination liquid which can perform contaminant treatment harmless to human body through the decondensate which is a natural substance It is intended to provide a method for purifying contaminated water.
  • the present invention utilizes the valueless food waste desorption liquid in the contaminated water purification method, so that wastes causing serious environmental pollution can be utilized as valuable industrial resources, and at the same time, it is possible to economically perform the contaminated water purification process. It is intended to provide a method for purifying contaminated water using a leachate.
  • the present invention by uniformly mixing the organic matter contained in the contaminated water before the first and second flocculation step to increase the reaction area between the first and second additives and the organic material, it is possible to effectively increase the contaminated water purification rate
  • the present invention aims to provide a method for purifying contaminated water using food waste desorbent.
  • a method for purifying contaminated water using a food waste desorbing solution is to firstly coagulate organic matter contained in the contaminated water by adding a first additive comprising an aqueous solution of a metal hydroxide having a hydroxyl group (OH) to the contaminated water.
  • a second additive comprising a condensate of the leachate extracted from the food waste leachate to the contaminated water to agglomerate and precipitate the primary coagulation secondary.
  • the method may further include mixing the contaminated water prior to the first agglomeration.
  • the metal hydroxide may include at least one of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH).
  • the first additive may be made of a saturated aqueous solution of the metal hydroxide.
  • the second additive may further include a metal oxide.
  • the metal oxide is aluminum sulfate (Al 2 (SO 4) 3), aluminum chloride (AlCl 3), ferrous sulfate (FeSO 4), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4) 3), ferrous chloride (FeCl 2) , And ferric chloride (FeCl 3).
  • the first additive may be added until the pH of the contaminated water is adjusted to the range of 9 to 11.
  • the second additive may be added until the pH of the contaminated water is adjusted to the range of 6.5 to 8.5.
  • the organic material may correspond to green algae or red tide.
  • the first waste additive of an aqueous solution of a metal hydroxide is added to the contaminated water to aggregate the organic matter contained in the contaminated water first, and the food waste in the process of adding the second additive to agglomerate and precipitate the first aggregate.
  • the desorption liquid condensed water extracted from the desorption liquid as the second additive, contaminant treatment that is harmless to the human body can be performed through the desorption liquid condensate which is a natural material.
  • the present invention utilizes a valuable food waste desorption solution in the contaminated water purification method, thereby making it possible to utilize waste causing serious environmental pollution as a valuable industrial resource and to perform the contaminated water purification process economically.
  • the present invention can effectively increase the rate of contaminated water purification by widening the reaction area between the first and second additives and the organic material by uniformly mixing the organic matter contained in the contaminated water before the first and second flocculation steps. .
  • Figure 1 is a photograph showing the result when the first aggregation of the first additive to the contaminated water containing a predetermined organic matter.
  • FIG. 2 is a photograph showing the result of secondary aggregation and precipitation by adding a second additive to contaminated water after completion of primary aggregation of FIG. 1.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first additive is added to the contaminated water containing a certain organic matter to agglomerate first, and after the completion of the first agglomeration, a second additive is added to the contaminated water to agglomerate and precipitate the second agglomerated secondary.
  • the present invention relates to a method for effectively purifying contaminated water through a secondary flocculation reaction.
  • the organic material included in the contaminated water may correspond to green algae or red tide. That is, the present invention may correspond to a contaminated water treatment method capable of effectively purifying contaminated water by flocculating and settling green algae or red algae effectively.
  • the first additive consists of an aqueous solution of a metal hydroxide having a hydroxyl group (OH).
  • OH hydroxyl group
  • the first additive since the first additive is made of an aqueous solution, it can be uniformly sprayed on the water body.
  • the first additive applied to contaminated water can change the chemical state in the water body within a short time, and can rapidly agglomerate green algae or red tide organisms rapidly.
  • green algae suspended in contaminated water by primary agglomeration are mostly agglomerated and converted into aggregates having a large volume.
  • the cohesive force of the first agglomerated green algae is not large enough to cause precipitation of the agglomerates. As a result, they do not form a dense shape and still exist in the contaminated water.
  • the first additive may include at least one of sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH).
  • sodium hydroxide and potassium hydroxide may be prepared in an aqueous phase having a high concentration because it has a high solubility at room temperature. [Solubility of sodium hydroxide in water: 111 g / 100 ml (20 ° C.), solubility of potassium hydroxide in water: 110 g / 100 ml (25 ° C.)].
  • the concentration of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) in the first additive is not very limited, but considering the aggregation rate and economical efficiency is preferred because the first additive is characterized in that the aqueous solution is made of a saturated aqueous solution More preferably, it consists of a saturated aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH).
  • the second additive includes a desorbent condensate extracted from the food waste desorbent.
  • the food waste is collectively referred to as food waste, food leftovers, food discarded during distribution, food waste or food waste discarded due to the lapse of the distribution period, and the like. It may be composed of a stripping solution except.
  • the food waste leachate is a leachate generated during food waste treatment, it may mean a liquid contaminated water that can not be used in everyday life or industrially in that state.
  • the desorbent condensate may be produced by heating the food waste desorbent to cool the resulting solution.
  • the desorbent condensate may include acetic acid (CH 3 COOH).
  • a general organic matter remover is in the form of a composition in which a mixture of substances effective for flocculation or precipitation is uniformly mixed.
  • the second additive according to the present invention is constituted separately from the first additive, and the first aggregation is terminated by the first additive. It can then be added to the contaminated water to serve to induce secondary flocculation and precipitation of the flocculation.
  • the second additive since the second additive is formed in the aqueous solution like the first additive, it may be uniformly sprayed on the water body.
  • the contaminated water is the main phase is liquid because water occupies the main volume, and the sprinkled second additive also changes the chemical state in the water body within a short time, since the sprinkled second additive is also liquid, Can be rapidly secondary flocculated to strengthen and precipitate flocculation.
  • FIG. 2 is a photograph showing the result of secondary aggregation and precipitation by adding a second additive to contaminated water after completion of primary aggregation of FIG. 1.
  • the aggregates are converted into agglomerates having a large volume by the first agglomeration but are still suspended in the contaminated water. Become.
  • the aqueous solution of the desorption solution of the second additive can react with the phosphorus component in the contaminated water to form a phosphate which is insoluble in water and has a high specific gravity, and the formed phosphate can be effectively removed because the precipitated phosphate precipitates. Precipitation of primary aggregates can be induced.
  • the second additive may further comprise a metal oxide.
  • the metal oxide may be aluminum sulfate (Al 2 (SO 4) 3), aluminum chloride (AlCl 3), ferrous sulfate (FeSO 4), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4) 3), ferrous chloride (FeCl 2), And ferric chloride (FeCl 3).
  • the metal oxide may be harmful to the human body, but may be included in a small amount in the second additive for a rapid aggregation reaction.
  • the metal oxide can induce secondary aggregation and precipitation with respect to the primary aggregates, similar to the leachate aqueous solution.
  • OH) 3 aluminum hydroxide
  • Fe (OH) 2 iron hydroxide
  • Fe (aqueous) having high specific gravity generated by reacting aluminum ions or iron ions of the second additive with hydroxyl groups in the contaminated water.
  • OH) 3 aluminum hydroxide
  • Fe (OH) 2] and the like can be synergistic to ensure rapid precipitation.
  • the aluminum ions or iron ions of the second additive can react with the phosphorus component in the water body to form a phosphate which is insoluble in water and has a high specific gravity, and the phosphorus component can be effectively removed because the formed phosphate precipitates.
  • the formed phosphate may induce precipitation of suspended primary aggregates in the precipitation process.
  • aluminum sulfate [Al 2 (SO 4) 3), aluminum chloride (AlCl 3), ferrous sulfate (FeSO 4), ferric sulfate [Fe 2 (SO 4) 3], ferrous chloride (FeCl 2), or Ferric chloride (FeCl3) has a high solubility at room temperature, so it can be prepared in an aqueous phase with high concentration.
  • Solubility of aluminum sulfate in water 36.4 g / 100 ml (20 ° C.), in water of aluminum chloride.
  • the first additive may be added until the pH of the contaminated water is adjusted to the range of 9 to 11
  • the second additive may be added until the pH of the contaminated water is adjusted to the range of 6.5 to 8.5. .
  • the contaminated water in which the green algae or the red tide are generated may be acidified due to the generation of nitrogen oxides or phosphates and a decrease in dissolved oxygen, and generally 6 to 7 have a pH.
  • the contaminated water containing the organic matter in the contaminated water purification process according to the present invention is preferably adjusted to a pH of 9 to 11 by the addition of the first additive.
  • the first aggregation and its rate show the maximum value
  • the aggregation strengthening effect or the precipitation effect of the second additive shows the maximum value.
  • the contaminated water in which primary aggregation is completed is preferably in the range of 6.5 to 8.5, the pH of which is the primary water standard after completion of secondary aggregation and precipitation. Therefore, in the contaminated water purification process according to the present invention, each of the first and second additives may be added until it is adjusted to the respective pH range.
  • the method of purifying contaminated water according to the present invention may further include mixing contaminated water prior to the first flocculation step.
  • the method of purifying contaminated water mixes the contaminated water before spraying the first additive into the contaminated water, thereby dispersing organic matter (eg, green algae) contained in the contaminated water in a random manner. It is possible to improve the reaction area with, thereby improving the first aggregation rate and finally the rate of purification of contaminated water.
  • the contaminated water mixing process may be performed through a device capable of mixing contaminated water, such as a rotary brush, a rotating screw, and an air pump.
  • a first additive was prepared by dissolving 110 g of sodium hydroxide in 100 ml of water at about 20 ° C., and a second additive consisting of 100 ml of leachate condensate at about 20 ° C.
  • a first additive was prepared by dissolving 110 g of sodium hydroxide in 100 ml of water at about 20 ° C., and 35 g of aluminum sulfate was dissolved in 100 ml of water at about 20 ° C. to prepare a second additive.
  • 100 mL of the contaminated water sample (raw water) was added to 100 mL of the first additive prepared in Example to aggregate first. After the completion of the primary aggregation, 100 mL of the second additive prepared in Example was added to induce secondary aggregation and precipitation.
  • 100 mL of the contaminated water sample (raw water) was added to 100 mL of the first additive prepared in the comparative example and coagulated firstly. After completion of the first aggregation, 100 mL of the second additive prepared in Comparative Example was added to induce secondary aggregation and precipitation.
  • the method for purifying contaminated water using the food waste leachate according to the present invention is contaminated by condensing and sedimenting organic substances at a similar rate as compared to the comparative example using aluminum sulfate, which is a metal oxide, as a second additive. It can be seen that the water can be purified. That is, the present invention by using the aqueous solution of the desorption solution, which is a natural material in place of the metal oxide harmful to the human body, can exhibit the same purification rate as the metal oxide and at the same time provide an effective method for purifying contaminated water harmless to the human body.

Abstract

음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법이 개시된다. 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법은 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키는 단계 및 1차 응집 종료 후, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함하는 제2첨가제를 상기 오염수에 투입하여 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키고, 제1 응집물을 응집 및 침전시키기 위해 제2첨가제를 투입하는 과정에서 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 제2첨가제로서 이용함으로써, 천연 재료인 탈리액 응축수를 통해 인체에 무해한 오염수 처리를 수행할 수 있다.

Description

음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법
본 발명은 오염수 정화 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 이용하여 유기물을 포함하는 오염수를 2단계의 응집 반응을 통해 효과적으로 정화할 수 있는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 녹조 또는 적조 등의 유기물을 포함하는 오염수는 수중으로의 햇빛을 차단하고 용존산소량을 감소시킴으로써, 수중 생물을 생존율을 감소시켜 수역 상태계를 파괴한다.
보다 구체적으로, 녹조란 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 식물성 플랑크톤인 녹조류가 크게 늘어나 물빛을 녹색으로 변화시키는 현상을 말하는데, 호수의 표면에 녹조가 덮히면 수중으로 햇빛이 차단되고 용존산소가 추가로 유입되지 않으면서 물의 용존산소량이 줄어들게 된다. 이렇게 되면 물고기와 수중생물이 죽고 악취가 나며, 그 수역의 생태계가 파괴되어 사회적, 경제적, 환경적 측면에서 많은 문제가 생긴다. 한번 물에 유입된 영양염류는 제거하지 않으면 수중 생태계에 계속 남아 있으므로 녹조가 되풀이되는데, 녹조를 막기 위하여 이미 유입된 영양 염류를 흡수 또는 제거해야 한다.
한편, 적조는 플랑크톤이 갑작스레 엄청난 수로 번식하여 바다나 강, 운하, 호수 등의 색깔이 바뀌는 현상을 말하는데, 일반적으로 물이 붉게 바뀌는 경우가 많아서 붉은 물이라는 의미에서 적조라고 하지만 실제로 바뀌는 색은 원인이 되는 플랑크톤의 색깔에 따라서 다르다. 적조를 일으키는 플랑크톤은 규조류(diatom), 편모조류(dinoflagellate)같은 식물성 플랑크톤이 가장 일반적이며 이외에도 남조류(cyanobacteria)나 원생생물인 야광충(noctiluca), 섬모충(mesodinium)에 의해서 적조가 일어나기도 한다. 적조가 일어나는 가장 큰 요인은 남조와 마찬가지로 물의 부영양화, 즉 물에 유기양분이 너무 많은 경우에 있다.
여기에서, 이와 관련된 다양한 기술이 제공되고 있다.
한국공개특허 제1020110030838호는 황토 살포를 통한 녹조 또는 적조를 제거하는 방법으로서, 보다 구체적으로, 녹조 또는 적조 발생 수역에 황토를 살포하여 녹조 또는 적조 생물과 황토가 응집되게 한 다음, 물속으로 침전시키키며, 부수적으로 황토 속의 알루미늄 성분에 의해 녹조, 적조 생물의 세포를 파괴함으로써 수질을 개선하는 방법에 관한 것이다.
여기에서, 상기 선행 기술은 일시적인 효과만을 가지는 것으로서, 침전된 녹조 또는 적조 생물이 다시 부상하는 문제점, 다량의 황토 살포로 인해 수체의 탁도가 높아져 어류가 폐사하는 문제점, 황토 미립자로 구성된 점, 액질이 형성되어 저질토가 산성화됨에 따라 해양 생물이 생리 장애를 일으키거나 폐사하게 되는 문제점 등 다양한 2차 환경 오염을 유발시킬 수 있다.
한편, 황토 살포법 이외에 금속 산화물을 투입하여 오염수에 포함된 유기물을 응집함으로써 수질을 개선하는 기술이 일반적으로 사용되고 있다.
여기에서, 금속 산화물(예: 황산 알루미늄 등)을 사용하는 경우, 응집 반응은 효과적으로 수행될 수 있으나, 인체에 유해한 성분으로서 각종 질병(예: 알츠하이머 등)을 유발되는 심각한 문제가 발생할 수 있다.
즉, 적조 또는 녹조 등 유기물을 포함하는 각종 오염수를 효과적으로 정화함과 동시에 인체에 무해한 오염수 정화 기술이 절실히 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키고, 제1 응집물을 응집 및 침전시키기 위해 제2첨가제를 투입하는 과정에서 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 제2첨가제로서 이용함으로써, 천연 물질인 탈리액 응축수를 통해 인체에 무해한 오염수 처리를 수행할 수 있는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 무가치한 음식물 쓰레기 탈리액을 오염수 정화 방법에 이용함으로써, 심각한 환경 오염을 초래하는 폐기물을 가치 있는 산업 자원으로서 활용할 수 있는 동시에 경제적으로 오염수 정화 공정을 수행하도록 할 수 있는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 1차 및 2차 응집 단계 이전에 오염수에 포함된 유기물을 균일하게 혼합하여 제1 및 제2 첨가제와 유기물 간의 반응 면적을 넓힘으로써, 오염수 정화 속도를 효과적으로 상승시킬 수 있는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예들을 통하여 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법은 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키는 단계 및 1차 응집 종료 후, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함하는 제2첨가제를 상기 오염수에 투입하여 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 1차로 응집시키는 단계에 선행하여 상기 오염수를 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 금속 수산화물은 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제1첨가제는 상기 금속 수산화물의 포화 수용액으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 첨가제는 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 금속 산화물은 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철(Fe2(SO4)3), 염화제1철(FeCl2), 및 염화제2철(FeCl3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1첨가제는 상기 오염수의 pH가 9 내지 11의 범위로 조정될 때까지 투입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2첨가제는 상기 오염수의 pH가 6.5 내지 8.5의 범위로 조정될 때까지 투입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기물은 녹조 또는 적조에 해당할 수 있다.
본 발명은 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키고, 제1 응집물을 응집 및 침전시키기 위해 제2첨가제를 투입하는 과정에서 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 제2첨가제로서 이용함으로써, 천연 재료인 탈리액 응축수를 통해 인체에 무해한 오염수 처리를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 무가치한 음식물 쓰레기 탈리액을 오염수 정화 방법에 이용함으로써, 심각한 환경 오염을 초래하는 폐기물을 가치 있는 산업 자원으로서 활용할 수 있는 동시에 경제적으로 오염수 정화 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 1차 및 2차 응집 단계 이전에 오염수에 포함된 유기물을 균일하게 혼합하여 제1 및 제2 첨가제와 유기물 간의 반응 면적을 넓힘으로써, 오염수 정화 속도를 효과적으로 상승시킬 수 있다.
도 1은 소정의 유기물이 포함된 오염수에 제1첨가제를 첨가하여 1차적으로 응집시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다.
도 2는 도 1의 1차 응집이 종결된 후 오염수에 제2첨가제를 첨가하여 2차적으로 응집 및 침전시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 측면은 일정 유기물을 포함하는 오염수에 제1 첨가제를 투입하여 1차로 응집시키고, 1차 응집 종료 후 오염수에 제2 첨가제를 투입하여 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키는 2차 응집 반응을 통하여 효과적으로 오염수를 정화하는 방법에 관한 것이다.
일 실시예에서, 오염수에 포함되는 유기물을 녹조 또는 적조에 해당할 수 있다. 즉, 본 발명은 녹조 또는 적조를 효과적으로 응집 및 침전시킴으로써 효과적으로 오염수를 정화할 수 있는 오염수 처리 방법에 해당할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1첨가제 및 제2첨가제를 상세하게 설명한다.
제1첨가제
본 발명의 일 실시예에 따른 제1첨가제는 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진다. 여기에서, 제1첨가제는 수용액상으로 이루어져 있기 때문에 수체에 균일하게 살포될 수 있다. 또한, 오염수는 물이 주요 부피를 차지하고 있기 때문에, 오염수에 살포된 제1첨가제는 짧은 시간 내에 수체 내의 화학적 상태를 변화시키고, 녹조 또는 적조 생물을 신속하게 1차적으로 응집시킬 수 있다.
도 1은 유기물이 포함된 오염수에 제1첨가제를 첨가하여 1차적으로 응집시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 한편, 녹조 생물을 유기물로서 포함하는 오염수를 대상으로 하여 실험을 진행하였다. 이하, 유기물이 녹조 생물에 해당하는 것을 예시로 설명하나, 이러한 예시는 본 발명의 권리범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
도 1에서 보이는 바와 같이 1차 응집에 의해 오염수 내에 부유하고 있는 녹조 생물은 대부분 응집되어 큰 부피를 가진 응집물들로 변환되는데, 1차로 응집된 녹조 생물의 응집력 자체는 응집물의 침전을 유발할 정도로 크지 않아서 빽빽한 형상을 이루지 못하고 여전히 오염수 내에 부유하고 있는 상태로 존재하게 된다.
일 실시예에서, 제1첨가제는 수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기에서, 수산화나트륨과 수산화칼륨은 상온에서 높은 용해도를 가지게 때문에 높은 농도를 가진 수용액 상으로 제조할 수 있다. [수산화나트륨의 물에서의 용해도 : 111g/100㎖(20℃), 수산화칼륨의 물에서의 용해도 : 110g/100㎖(25℃)].
한편, 제1첨가제에서 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)의 농도는 크게 제한되지 않으나, 응집 속도 및 경제성을 고려할 때 농도가 높은 것이 바람직하므로 제1첨가제는 포화 수용액으로 이루어진 것을 특징으로 하고, 특히 수산화나트륨(NaOH)의 포화 수용액으로 이루어진 것이 보다 바람직하다.
제2첨가제
제2첨가제는 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함한다.
여기에서, 음식물 쓰레기는 가정이나 음식점에서 식품을 다듬으면서 생성되는 쓰레기, 먹고 남은 음식물, 유통과정에서 버려지는 음식물, 및 유통기간의 경과 등에 의해서 버려지는 음식물류폐기물 또는 음식물쓰레기를 총칭하며, 고형물과 고형물을 제외한 탈리액으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 음식물 쓰레기 탈리액은 음식물쓰레기 처리시 발생하는 침출수로서, 그 상태로는 일상생활 또는 산업적으로 사용할 수 없는 액상오염수를 의미할 수 있다.
한편, 음식물 쓰레기 탈리액은 과거 악취문제에 따른 처리상의 어려움 및 처리시 고비용 발생 등으로 인하여 해양투기로 처리되었으나, 해양 투기량이 급속히 증가함에 따라 음식물쓰레기 탈리액은 해양오염의 주된 원인이 되었고, 현재는 해양오염방지법에 따라 해양 투기가 금지되고 있다. 여기에서, 본 발명은 이러한 음식물 쓰레기 탈리액을 오염수 정화 공정에 이용함으로써, 환경 오염을 방지함과 동시에 무가치한 폐기물을 가치 있는 산업 자원으로서 활용함과 동시에 경제적으로 오염수 정화 공정을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 탈리액 응축수는 음식물 쓰레기 탈리액을 가열하여 생성된 용액을 냉각함으로써 생성될 수 있다. 여기에서, 탈리액 응축수는 초산(CH3COOH)을 포함할 수 있다.
일반적인 유기물 제거제는 응집 내지 침전에 효과적인 물질들을 균일하게 혼합한 조성물의 형태를 띄는데, 특히 본 발명에 따른 제2첨가제는 제1첨가제와 별도로 구성되고, 제1첨가제에 의해 1차 응집이 종결된 후 오염수에 첨가되어 2차 응집 및 응집물의 침전을 유도하는 역할을 할 수 있다.
보다 구체적으로, 제2첨가제는 제1첨가제와 마찬가지로 수용액상으로 이루어져 있기 때문에 수체에 균일하게 살포될 수 있다. 한편, 오염수는 물이 주요 부피를 차지하고 있기 때문에 주요 상이 액상이고, 살포된 제2첨가제 또한 액상이기 때문에 살포된 제2첨가제는 짧은 시간 내에 수체 내의 화학적 상태를 변화시키고, 1차 응집된 녹조 생물을 신속하게 2차 응집시켜 응집을 강화시키고 침전시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 1차 응집이 종결된 후 오염수에 제2첨가제를 첨가하여 2차적으로 응집 및 침전시켰을 때의 결과를 나타낸 사진이다. 도 2에서 보이는 바와 같이 1차 응집에 의해 큰 부피를 가진 응집물로 변환되었으나 여전히 오염수 내에 부유하고 있는 상태로 존재하고 있는 응집물들은 제2첨가제에 의해 보다 강하게 응집되어 비중이 증가하므로 침전이 보다 유리해진다.
제2첨가제의 탈리액 수용액은 오염수 내의 인 성분과 반응하여 불 수용성이고 비중이 큰 인산염을 형성할 수 있고, 형성된 인산염은 침전되기 때문에 인 성분이 효과적으로 제거될 수 있으며, 형성된 인산염은 침전 과정에서 부유하고 있는 1차 응집물의 침전을 유도할 수 있다.
일 실시예에서, 제2첨가제는 금속 산화물을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 금속 산화물은 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철(Fe2(SO4)3), 염화제1철(FeCl2), 및 염화제2철(FeCl3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 금속 산화물은 인체에 유해할 수 있으나, 신속한 응집 반응을 위하여 제2 첨가물에 소량 포함될 수 있다.
여기에서, 금속 산화물은 탈리액 수용액과 마찬가지로 1차 응집물에 대하여 2차 응집 및 침전을 유도할 수 있다.
보다 구체적으로, 제2첨가제의 알루미늄 이온 또는 철 이온과 오염수 내의 수산화기가 반응하여 생성된 불 수용성이고 비중이 큰 수산화알루미늄[Al(OH)3], 수산화철[Fe(OH)2, 또는 Fe(OH)3] 등이 상승적으로 작용하여 신속한 침전이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 제2첨가제의 알루미늄 이온 또는 철 이온은 수체 내의 인 성분과 반응하여 불 수용성이고 비중이 큰 인산염을 형성할 수 있고, 형성된 인산염은 침전되기 때문에 인 성분이 효과적으로 제거될 수 있다. 아울러 형성된 인산염은 침전 과정에서 부유하고 있는 1차 응집물의 침전을 유도할 수 있다.
일 실시예에서, 황산알루미늄[Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철[Fe2(SO4)3], 염화제1철(FeCl2), 또는 염화제2철(FeCl3)은 상온에서 높은 용해도를 가지게 때문에 높은 농도를 가진 수용액 상으로 제조할 수 있다[황산알루미늄의 물에서의 용해도 : 36.4g/100㎖ (20℃), 염화알루미늄의 물에서의 용해도 : 45.8g/100㎖(20℃), 황산제1철의 물에서의 용해도 : 25.6g/100㎖, 염화제1철의 물에서의 용해도 : 68.5g/100㎖(20℃), 염화제2철의 물에서의 용해도 : 92g/100㎖(20℃)].
일 실시예에서, 제1 첨가제는 오염수의 pH가 9 내지 11의 범위로 조정될 때까지 투입될 수 있고, 제2 첨가제는 오염수의 pH가 6.5 내지 8.5의 범위로 조정될 때까지 투입될 수 있다.
보다 구체적으로, 일반적으로 녹조 또는 적조가 발생한 오염수는 질소산화물 또는 인산화물의 생성과 용존 산소의 감소로 인해 산성화되는 현상이 발생할 수 있고, 일반적으로 6~7이 pH를 가진다. 여기에서, 본 발명에 따른 오염수 정화 과정에서 유기물을 포함하는 오염수는 제1첨가제의 투입에 의해 pH가 9 내지 11의 범위로 조정되는 것이 바람직하다. 상기 pH 범위에서 1차 응집 및 그 속도가 최대치를 보이고, 아울러 제2첨가제의 응집 강화 효과 내지 침전 효과가 최대치를 보인다. 또한, 1차 응집이 완료된 오염수는 2차 응집 및 침전 종료 후 pH가 1급수 기준인 6.5~8.5의 범위인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 오염수 정화 과정에서 제1 및 제2첨가제 각각은 상기 각각의 pH 범위로 조정될 때까지 투입될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명에 따른 오염수 정화 방법은 1차 응집 단계에 선행하여 오염수를 혼합하는 과정을 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 오염수 정화 방법은 제1첨가제를 오염수에 분사하기 이전에 오염수를 혼합함으로써, 오염수에 포함된 유기물(예: 녹조)이 무질서하게 분산되도록하여 제1첨가제와의 반응 면적을 향상시키고, 이에 따라 1차 응집 속도가 향상되도록하며 최종적으로 오염수의 정화 속도가 향상시킬 수 있다. 여기에서, 오염수 혼합 과정은 회전 브러쉬, 회전 스크류, 공기 펌프 등 오염수를 혼합하는 기능을 할 수 있는 장치를 통하여 수행될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
<실시예>
1. 제1 및 제2첨가제의 제조
- 실시예
약 20℃의 물 100㎖에 수산화나트륨 110g을 용해시켜 제1첨가제를 제조하였고 약 20℃의 100㎖의 탈리액 응축수로 이루어진 제2 첨가제를 제조하였다.
- 비교예
약 20℃의 물 100㎖에 수산화나트륨 110g을 용해시켜 제1첨가제를 제조하였고 약 20℃의 물 100㎖에 황산알루미늄 35g을 용해시켜 제2첨가제를 제조하였다.
2. 유기물 제거 능력 측정
(1) 녹조 제거 실험
- 실험예 1
오염수 샘플(원수) 100ℓ에 실시예에서 제조한 제1첨가제 100mL를 첨가하여 1차로 응집시켰다. 1차 응집이 종결된 후 실시예에서 제조한 제2첨가제 100mL를 첨가하여 2차 응집 및 침전을 유도하였다.
- 실험예 2
오염수 샘플(원수) 100ℓ를 혼합한 후, 실시예에서 제조한 제1첨가제 100mL를 첨가하여 1차로 응집시켰다. 1차 응집이 종결된 후 실시예에서 제조한 제2첨가제 100mL를 첨가하여 2차 응집 및 침전을 유도하였다.
- 비교 실험예
오염수 샘플(원수) 100ℓ에 비교예에서 제조한 제1첨가제 100mL를 첨가하여 1차로 응집시켰다. 1차 응집이 종결된 후 비교예에서 제조한 제2첨가제 100mL를 첨가하여 2차 응집 및 침전을 유도하였다.
(2) 응집 여부 및 응집 시간 관찰 결과
녹조 제거 실험에서 녹조 생물의 응집 및 침전 여부와 종료시간을 관찰하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 집 및 침전 여부 집 및 침전 종료 시간
실험예 1 조 생물의 응집 및 침전이 이루어짐 1차 응집 종료 : 약 8초2차 응집 및 침전 종료 : 약 4분 58초
실험예 2 녹조 생물의 응집 및 침전이 이루어짐 1차 응집 종료 : 약 10초2차 응집 및 침전 종료 : 약 5분 4초
비교 실험예 녹조 생물의 응집 및 침전이 이루어짐 1차 응집 종료 : 약 10초2차 응집 및 침전 종료 : 약 5분
표1에서 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법은 제2첨가제로서 금속 산화물인 황산알루미늄을 사용한 비교 실험예와 비교하였을 때, 유사한 속도로 유기물을 응집 및 침전하여 오염수를 정화할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 인체에 유해한 금속 산화물을 대체하여 천연 재료인 탈리액 수용액을 이용함으로써, 금속 산화물과 동일한 정화 속도를 나타낼 수 있는 동시에 인체에 무해한 오염수 정화 방법을 제공할 수 있는 효과가 나타난다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 수산기(OH)를 가지는 금속 수산화물의 수용액으로 이루어진 제1첨가제를 오염수에 투입하여 상기 오염수에 포함된 유기물을 1차로 응집시키는 단계; 및
    1차 응집 종료 후, 음식물 쓰레기 탈리액으로부터 추출된 탈리액 응축수를 포함하는 제2첨가제를 상기 오염수에 투입하여 1차 응집물을 2차로 응집시키고 침전시키는 단계;
    를 포함하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차로 응집시키는 단계에 선행하여 상기 오염수를 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 수산화물은
    수산화나트륨(NaOH) 및 수산화칼륨(KOH) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1첨가제는
    상기 금속 수산화물의 포화 수용액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 첨가제는
    금속 산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 금속 산화물은
    황산알루미늄(Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 황산제1철(FeSO4), 황산제2철(Fe2(SO4)3), 염화제1철(FeCl2), 및 염화제2철(FeCl3) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1첨가제는
    상기 오염수의 pH가 9 내지 11의 범위로 조정될 때까지 투입되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2첨가제는
    상기 오염수의 pH가 6.5 내지 8.5의 범위로 조정될 때까지 투입되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유기물은
    녹조 또는 적조인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 탈리액을 이용한 오염수 정화 방법.
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