[정석탈인법]

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정석탈인법

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1. 개요

하,폐수의 처리 항목중 대표적으로 유기물, 부유물질, 질소 그리고 인이 있다.

인은 부영양화에서 제한인자로 미 제거시 호소, 하천에서의 조류의 증식으로 부영양화로 인한 오염으로 이어지기 때문에 적절한 처리를 통해 배출되어야하는 항목이다.

인은 보통 분뇨, 합성세제, 비료, 육류, 축산폐수, 펄프공정등에서 유발되며 인의 형태는 유기성인 70%, 무기인 30%가량으로 존재한다.

인은 물리화학적처리, 생물화학적처리등으로 제거되며 그중 정석탈인법은 과포화용액에서 결정을 석출시키는 정석현상을 이용한 공법으로 타 공법에 비해 슬러지 발생량이 적고 경제적인 방법이 적용된 공법이다.

 

정석탈인법 / 출처 *가람환경기술(주) 기술연구소

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2. 원리

슬러지 발생이 적은 인 제거 공법으로 인광석을 핵으로 이용하여 수중의 인을 수산화인회석 결정으로 제거하는 원리이다.

정석 탈인법은 이들 정석재 표면에 칼슘과 인이 반응하여 수산화인회석으로 대표되는 난용성 인산칼슘 결정으로 정석 반응이 일어나게 하여 수중의 인을 처리하는 방법이다.

따라서 타 공법에 비해 석회 사용량과 슬러지 발생량이 적다.

 

반응식

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본법에 있어서 아파타이트의 제거 메카니즘은 다음과 같다.

어느 물질의 과포화용액에 그 물질의 결정을 넣으면 용질이 결정을 핵으로 하여 석출되는 원리를 응

용한 것이다. [그림 4.7.10]에 나타나 있는 바와 같이 인산과 칼슘이 혼합된 용액은 각각의 성분의 농

도에 따라서 아파타이트를 검출하는 경계, 즉 용해도 곡선이 존재한다. 또한 준안정지역이 존재하여

이 지역의 경계이상으로 칼슘이온을 첨가하면 아파타이트가 응집침전되기 시작한다. 통상, 석회응집침

전법은 이 불안정지역에서의 반응을 응용한 것이다. 준안정지역의 상태에서 그 용질과 동일하거나 유

사한 물질의 종결정이 존재하면, 결정표면에 아파타이트가 석출되어 그 결과로서 인산과 칼슘이 제거

된다.

정석탈인법의 이점은 응집침전법에 비하여 석회의 주입량을 30～90 mg/ 로 적게 할 수 있으며, 따

라서 슬러지의 발생이 적어지게 된다. 본법에 의해 2차 처리수중의 총인 농도를 0.5 mg/  이하로 할

수 있는 것이 확인되었지만, 하수중에 포함되어 있는 총 탄산이온의 알칼리도가 정석반응을 방해하기

때문에 전단에 산첨가에 의한 탈탄산공정이 필요하다.

전처리공정은 정석탈인반응이 실용적인 속도로 안정되게 진행되도록 유입수를 조정하는 공정이다.

과용해도 부근의 준안정지역의 상태로 하기 위해 칼슘농도와 pH의 조정을 행하고 필요에 따라서는 방

해물질을 제거하는 공정을 포함한다. 정석반응공정은 전처리된 유입수를 종결정(종결정에는 인광석,

전로슬래그 및 골탄 등이 있다)과 접촉시켜 인을 제거하는 공정이다. 후처리공정은 필요에 따라서 처

리수의 중화 등을 행하는 공정으로 처리수의 pH가 배수기준인 8.6 이하가 되지 않는 경우에 필요한 시설이다.

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처리 특성

본법은 비교적 고농도의 인(10 mg/  정도)을 함유하고 있는 유입수로부터 1 mg/  정도의 비교적 낮

은 농도의 인을 함유하는 유입수까지 적용가능한 방법이다. 통상의 하수 2차 처리수를 본법으로 처리

한 경우 총인농도 0.5 mg/  이하(용해성 정인산형태의 인(PO4-P)농도는 0.3 mg/  이하)의 처리수질

을 기대할 수 있지만 탈인 성능은 설정 pH, 칼슘농도, 수온, 원수중의 방해물질, 접촉시간, 종결정의

성질에 따라 지배된다. 또한 제거대상은 용해성 정인산과는 다른 형태의 인(폴리인산, 유기인 및 현탁

인)인 경우, 여과 등의 부차적인 기능에 의한 경우를 제외하면 제거할 수 없다.

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설계, 유지관리상의 유의점

정석탈인법에 있어서 처리성능에 영향을 미치는 인자로는 총탄산이온, 정석반응조의 SV(space

velocity), 유입수의 인농도, 수온 등을 생각해 볼 수 있다. 설계시에는 이런 모든 점들을 충분히 검토

할 필요가 있다.

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3. 특징

1) 장점

(1) 응집 침전법에 비해 석회 주입량이 적어(30~90mg/L) 슬러지 발생량이 적고 약품 투입량이 절약된다.

(2) T-P 0.5mg/L이내로 처리 가능

2) 단점

(1) 총탄산알칼리도가 정석반응을 방해하기때문에 탈탄산 공정의 전처리가 필요하다.

(2) 정인산이온 이외의 인은(폴리인산, 유기인) 제거가 불가하여 후처리 공정에서 제거가 필요하다.