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응집제 사용에 대한 Q&A
2010.02.26 관리자
업무 중에서 발생되는 응집제와 관련된 몇몇 문의사항에 대한 내용 및 답변을 정리한 것입니다. 혹 필요하시면 참고하시기 바라며, 추가적으로 문의하실 것이 있으시면 요청하시기 바랍니다.

1. 응결제와 응집제는 어떻게 다른가요?
: 응결제(Coagulant)는 크게 무기계 응결제인 PAC, Alum, FeCl2 등과 같은 금속염의 형태와 Polyamine 및 PolyDADMAC과 같은 유기물질의 저분자량 중합체(분자량 100만이하)로 구분될 수 있으며, 이러한 응결제는 오염된 오폐수중의 SS와 전기적 하전 중화에 의해 미세한 플록을 형성하여 SS의 비중을 증가시켜 침전시키는 물질이며 모두 양이온성을 가지고 있으며,
응집제(Flocculant)는 분자량이 300~500만 이상인 고분자 물질로 polyacrylamide를 기본물질로 중합의 형태로 이루어진 물질로 아크릴아마이드 단독 중합에 의한 비이온성, Acrylate계 모노머와 공중합하거나 아크릴아마이드를 가수분해한 음이온성 및 양이온성 모노머를 적용한 양이온성
고분자 응집제로 구분이 됩니다.
대부분의 제품은 분자량이 200만에서 4500만 정도까지 다양한 분자량과 구조를 가지고 있으며 이온성 또한 음이온성 100mol%부터 양이온성 100mol%까지 다양한 이온성이 있습니다.
이온성이란 쉽게 말씀드리면 응집제의 긴사슬에 이온성을 가진 부분이 몇개가 있는지에 대한 것으로 예를 들어 양이온성 20mol%라면 10개 중 2개가 양이온성을 가지고 있다는 것입니다.
응집제의 역할은 미세 플럭을 조대화하여 침강성을 개선하거나 슬러지의 탈수효율을 증가시키기 위해 플럭을 조대화하는 역할을 합니다.

2. 응집제의 종류는 어떤 것이 있습니까?
: 응집제는 형태로 보아 크게 Powder(분말)형, Bead(입자)형, Liquid(액상)형 및 Emulsion(에멀젼)형으로 구분될 수 있습니다.
가장 범용적으로 사용되는 형태는 분말형이며, 백색 또는 미백색의 분말형이입니다. 에멀젼형은 일반 액상형과 달리 우유와 같은 현탁액으로 생각하시면 쉽게 이해가 되실 겁니다.
에멀젼형을 제조하는 이유는 분말형의 경우, 분자량 및 분자구조를 설계하는데 있어서 응집제의 용해성에 한계가 있기 때문에 미셀(micelle)이라는 계면활성제(Surfactant)에 의해 만들어진 수나노에서 수마이크로 크기의 미셀(방울형태)에서 중합을 하여 제조함으로써 구조 설계의 제약이 없도록하기 위한 것입니다. 하지만 실제 제품 중의 순수한 응집제 성분은 약 35~50% 수준이므로 분말형보다 사용량이 많으나 일반적으로 함수율이 저감되는 등의 응집효율은 더 우수합니다. 특히 잉여슬러지에 대해서는 에멀젼형 응집제가 더욱 우수한 효율을 나타냅니다.

3. 응집제를 사용할 때 용해시간은 어떻게 되나요?
: 음이온성 및 양이온성 분말형의 경우 약 1시간 정도 소요가 됩니다. 일반적으로 30분 정도에 완전 용해가 되는 제품도 있으나 이온성, 분자량 및 용해설비에 따라 차이가 있으므로 약 1시간에서 1.5시간 정도 용해를 해주시면 응집제의 손실없이 사용하실 수 있습니다. 비이온성 분말형의 경우, 2시간 이상 약 4시간 정도의 용해시간이 필요하며, 액상형은 수분내에 에멀젼형은 이온성이나 분자량에 상관없이 30분에서 1시간 정도 소요가 됩니다.
하지만 이것은 일반적인 경우이며, 용해수나 기타 조건에 따라 차이가 날 수 있습니다.

4. 응집제의 적정 투입량은 어떻게 되나요?
: 응집제를 적게 투입하면 생성된 플럭이 작게 형성되거나 플럭의 강도가 없이 쉽게 해체됩니다. 응집제란 점성이 있는 물질이므로 투입량을 과다히 늘릴 경우, 생성된 플럭간에 점성을 유발하여 탈수효율을 저하시키거나 침전공정의 경우에는 표면하전을 역전시켜 생성된 플럭간의 반발력을 유발하여 침강성을 저하시킬 수 있습니다. 과투입을 판단하는 기준은 응집제 투입 후 처리설비(탈수기 등)에 도입되기 직전의 혼합액을 만져보면 점성이 있는지를 판단하여 알 수 있습니다. 원심탈수기의 경우에는 이러한 조작에 어려우나 탈리액에 기포가 다량 발생하면 과투입현상입니다. 이는 원심력에 의해 생성된 기포가 응집제의 점성에 의해 파포가 되지않고 유지되기 때문입니다. 따라서 적정 제품을 선정하고나서 응집제의 적정 투입량을 판단하기 위해서는 실험실 및 현장에서 투입량을 조절해가면서 응집성능을 확인하여야만 합니다.


5. 응집제를 투입하였는데 응집이 잘 되지 않습니다. 왜 그런가요?
: 상기와 같은 현상은 2가지 원인이 있을 수 있습니다.
첫번째는 응집제의 선정이 잘못된 경우일 수 있습니다.
응집제란 오폐수 중의 SS와 전기적 결합, 흡착 등 다양한 화학적 작용에 의해 이루어지나 이러한 조합이 맞지 않을 경우 응집이 되지 않을 수 있습니다. 또한, 사용하던 응집제가 응집이 되지 않을 경우에는 슬러지 성상의 변화를 확인해봐야 합니다.
소화율, 유기물(VSS)와 무기물(FSS)의 비, 사상균의 발생 등 다양한 원인에 의해 응집효율이 변화될 수 있습니다.
그리고, 응집제의 반응성에 따라서도 이러한 문제가 발생될 수 있습니다.
예를 들어, 응집제의 분자량이 큰 경우 응집반응속도가 느려 응집반응시간을 길게 하여야 하나 현장의 조건 상 이를 충족하지 못할 경우, 응집제와 슬러지가 완전히 반응하지 못하고 불균일하게 혼합된 상태로 존재할 수 있습니다.
두번째 원인으로는 응집제의 투입량을 잘못 맞춘 경우입니다.
투입량이 적은 경우 floc이 형성되지 않습니다. 투입량이 과다한 경우에도 슬러지 표면하전이 역전되어 재분산이 되므로 응집효율이 저하됩니다.
이 경우에는 천천히 실험실에서 투입량을 늘려가면서 적정 투입량을 확인하여야 합니다.