Xu Darong 1,2, Zhang Zhongzhi 2, Jiang Hao 1, Ma Zhigang 1
(1. 베이징 궈능 중뎬 에너지 절약 및 환경 보호 기술 유한회사, 베이징 100022; 2. 중국석유대학(베이징), 베이징 102249)
초록: 폐수 및 폐기물 잔류물 처리 분야에서 PAC와 PAM은 일반적인 응집제 및 응집 보조제로 널리 사용되고 있습니다. 본 논문은 다양한 분야에서 PAC-PAM의 적용 효과와 연구 현황을 소개하고, PAC-PAM 조합에 대한 다양한 연구자들의 이해와 견해를 간략하게 기술하며, 다양한 실험 조건 및 현장 조건에서 PAC-PAM의 적용 요건과 원리를 종합적으로 분석합니다. 본 논문은 총설의 내용 및 분석 결과를 바탕으로 다양한 작업 조건에 적용되는 PAC-PAM의 내부 원리를 제시하고, PAC와 PAM의 조합에도 단점이 있으며, 구체적인 상황에 따라 적용 방식과 사용량을 결정해야 함을 지적합니다.
주요어: 폴리알루미늄 클로라이드; 폴리아크릴아미드; 수처리; 응집
0 소개
산업 분야에서는 폴리염화알루미늄(PAC)과 폴리아크릴아미드(PAM)를 결합하여 폐수 및 유사 폐기물을 처리하는 기술이 성숙한 기술 사슬을 형성하였으나, 그 공동 작용 메커니즘은 아직 명확하지 않고, 다양한 분야의 작업 조건에 따른 투여량 비율도 서로 다르다.
본 논문은 국내외의 방대한 관련 문헌을 종합적으로 분석하고, PAC와 PAC의 결합 메커니즘을 요약하며, 다양한 산업에서 PAC와 PAM의 실제 효과와 결합하여 다양한 실증적 결론에 대한 종합적인 통계를 작성하였습니다. 이는 관련 분야의 추가 연구에 지침이 되는 의의가 있습니다.
1. PAC-PAM 국내 응용 연구 사례
PAC와 PAM의 가교 효과는 모든 분야에서 사용되고 있지만, 작업 조건과 치료 환경에 따라 투여량과 보조 치료 방법이 다릅니다.
1.1 생활하수 및 생활슬러지
Zhao Yueyang(2013) 등은 실내 시험법을 사용하여 PAC 및 PAFC에 대한 응고 보조제로서 PAM의 응고 효과를 시험했습니다. 그 결과, PAM 응고 후 PAC의 응고 효과가 크게 증가함을 확인했습니다.
왕무통(Wang Mutong, 2010) 등은 어느 마을의 생활하수에 대한 PAC+PA의 처리효과를 연구하였고, 직교실험을 통해 COD 제거효율 및 기타 지표를 연구하였다.
Lin yingzi(2014) 등은 정수장에서 조류에 대한 PAC와 PAM의 응집 효과 향상을 연구했습니다. Yang Hongmei(2017) 등은 김치 폐수에 대한 병용 처리 효과를 연구했으며, 최적 pH 값은 6이라고 생각했습니다.
푸페이첸(2008) 등은 복합 응집제를 재이용수에 적용하여 그 효과를 연구했습니다. 수질 시료에서 탁도, 총탄산나트륨(TP), 대구경화탄소(COD), 인산염과 같은 불순물의 제거 효과를 측정한 결과, 복합 응집제가 모든 종류의 불순물에 대해 우수한 제거 효과를 나타냄을 확인했습니다.
Cao Longtian(2012) 등은 겨울철 저온으로 인해 중국 북동부 지역의 수처리 공정에서 반응 속도가 느리고 응집물이 가볍고 침전이 어려운 문제를 해결하기 위해 복합 응집법을 채택했습니다.
Liu Hao(2015) 등은 생활하수 중 침전이 어렵고 탁도가 낮은 현탁액에 대한 복합 응집제의 처리 효과를 연구하였고, PAM과 PAC를 첨가할 때 일정량의 PAM 응집제를 첨가하면 최종 처리 효과를 증진시킬 수 있음을 확인하였다.
1.2 인쇄 및 염색 폐수 및 제지 폐수
장란허(2015) 등은 제지폐수 처리에서 키토산(CTS)과 응집제의 배위효과를 연구한 결과, 키토산을 첨가하는 것이 더 효과적임을 확인했다.
COD와 탁도 제거율은 각각 13.2%, 5.9% 증가했습니다.
Xie Lin(2010)은 PAC와 PAM을 결합하여 처리한 종이 제조 폐수의 효과를 연구했습니다.
Liu Zhiqiang(2013) 등은 자체 제작한 PAC와 PAC 복합 응집제를 초음파와 결합하여 인쇄 및 염색 폐수를 처리했습니다. 그 결과, pH가 11~13일 때 PAC를 먼저 첨가하고 2분간 교반한 후, 다시 PAC를 첨가하고 3분간 교반했을 때 처리 효과가 가장 좋은 것으로 나타났습니다.
저우단니(2016) 등은 생활하수에 대한 PAC+PAM의 처리효과를 연구하고, 생물학적 가속제와 생물학적 해독제의 처리효과를 비교한 결과, 오일 제거효과에서는 PAC+PAM이 생물학적 처리방법보다 우수했지만, 수질독성에서는 PAC+PAM이 생물학적 처리방법보다 훨씬 우수한 것으로 나타났다.
Wang Zhizhi(2014) 등은 PAC + PAM 응집법을 이용한 제지 중기 폐수 처리 방법을 연구했습니다. PAC의 투입량을 250mg/L, PAM의 투입량을 0.7mg/L로 하고 pH가 거의 중성에 가까울 때 COD 제거율은 68%에 달했습니다.
좌웨이위안(2018) 등은 Fe3O4/PAC/PAM의 혼합 응집 효과를 연구하고 비교했습니다. 그 결과, 세 가지 비율의 비율이 1:2:1일 때 날염 폐수 처리 효과가 가장 우수함을 보였습니다.
LV sining(2010) 등은 중층 폐수에 대한 PAC + PAM 복합 처리 효과를 연구했습니다. 연구 결과, 복합 응집 효과는 산성 환경(pH 5)에서 가장 우수한 것으로 나타났습니다. PAC의 투여량은 1200mg/L, PAM의 투여량은 120mg/L였으며, 대구 제거율은 60% 이상이었습니다.
1.3 석탄화학폐수 및 정제폐수
양레이(2013) 등은 석탄 산업 폐수 처리에서 PAC+PAM의 응집 효과를 연구하고, 다양한 비율에서 잔류 탁도를 비교하였으며, 초기 탁도에 따라 PAM의 조정된 투여량을 제시했습니다.
Fang Xiaoling(2014) 등은 정유공장 폐수에 대한 PAC + Chi와 PAC + PAM의 응집 효과를 비교했습니다. 그들은 PAC + Chi가 응집 효과가 더 우수하고 COD 제거 효율이 더 높다는 결론을 내렸습니다. 실험 결과, 최적 교반 시간은 10분, 최적 pH는 7이었습니다.
Deng Lei(2017) 등은 PAC + PAM이 시추유체 폐수에 미치는 응집 효과를 연구하였고, COD 제거율이 80% 이상에 도달했습니다.
Wu Jinhua(2017) 등은 응집법을 이용한 석탄 화학 폐수 처리를 연구했습니다. PAC는 2 g/L, PAM은 1 mg/L입니다. 실험 결과 최적의 pH 값은 8입니다.
Guo Jinling(2009) 등은 복합 응집의 수처리 효과를 연구하였고, PAC의 투여량이 24 mg/L, PAM의 투여량이 0.3 mg/L일 때 제거 효과가 가장 좋다고 판단하였다.
Lin Lu(2015) 등은 다양한 조건에서 유화유 함유 폐수에 대한 PAC-PAM 복합제의 응집 효과를 연구하고, 단일 응집제의 효과를 비교했습니다. 최종 투여량은 PAC 30mg/L, PAM 6mg/L, 주변 온도 40℃, pH 중성, 침전 시간 30분 이상이었습니다. 가장 유리한 조건에서 COD 제거 효율은 약 85%에 달했습니다.
2 결론 및 제안
폴리염화알루미늄(PAC)과 폴리아크릴아미드(PAM)의 조합은 사회 전반에 걸쳐 널리 사용되어 왔습니다. 폐수 및 슬러지 처리 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있으며, 산업적 가치에 대한 심도 있는 연구가 필요합니다.
PAC와 PAM의 결합 메커니즘은 주로 PAM 거대분자 사슬의 우수한 연성에 기인하며, 이는 PAC의 Al3+ 및 PAM의 –O와 결합하여 더욱 안정적인 네트워크 구조를 형성합니다. 이 네트워크 구조는 고체 입자나 기름 방울과 같은 다른 불순물을 안정적으로 포집할 수 있어, 다양한 불순물이 포함된 폐수, 특히 기름과 물이 공존하는 폐수에 탁월한 처리 효과를 나타냅니다.
동시에, PAC와 PAM의 조합은 단점도 가지고 있습니다. 생성된 응집체의 함수율이 높고, 내부 구조가 안정적이어서 2차 처리 요구량이 높아집니다. 따라서 PAC와 PAM을 조합한 기술의 발전은 여전히 어려움과 과제에 직면해 있습니다.
게시 시간: 2021년 10월 9일