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[국내논문] 레미콘 슬러지를 이용한 불소제거
Fluoride Removal Using Ready-Mixed Concrete Sludge 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.35 no.11, 2013년, pp.803 - 808  

강민구 (충북대학교 환경공학과) ,  신관우 (충북대학교 환경공학과) ,  이상일 (충북대학교 환경공학과)

초록
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본 연구의 목적은 칼슘염을 함유한 레미콘 슬러지를 이용하여 불소함유폐수를 물에 난용성인 $CaF_2$ 화합물 형태로 침전시켜 처리하는데 있어 pH, 레미콘슬러지 주입량, Seed물질 주입량, 교반속도, 교반시간의 최적 조건을 도출하고자 하는데 있다. 실험결과 레미콘 슬러지를 이용한 대상폐수의 $CaF_2$ 침전 반응에서 함수율 및 불소의 제거효율 등을 고려할 경우 최적의 pH 6, 레미콘 슬러지 주입량은 10 g/L, Seed 물질 주입량은 2 g/L, 교반속도은 100 rpm, 교반시간은 60 min으로 관찰되었다. 이 때 Seed 물질의 주입은 불소제거효율에는 영향이 없는 것으로 나타났지만 침전물의 형성이 되는 반응을 촉진시키고 플럭형성을 원활하게 하여 고액 분리가 잘 되어 함수율이 낮아지는 결과가 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The purpose of this study was performed to investigate the optimum conditions of pH, concrete sludge, seed dosage, mixing intensity, operation time in treating fluoride-containing wastewater as $CaF_2$ using the ready-mixed concrete sludge. Considering fluoride removal, water content, tha...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 런던 협약에 의해 1996년 1월부터 산업폐기물의 해양투기를 금지하기로 결의했는데 우리나라는 2006년 3월 24일부터 산업폐기물 해양투기 금지협약을 발효시켰고 2012년부터 하수 슬러지 해양투기 금지 협약이 전면적으로 발효되어 폐기물의 재이용에 대한 관심이 높다.5) 따라서 본 연구에서는 건설폐기물중 공사 현장이나 레미콘 공장에서 발생되는 칼슘염을 함유한 레미콘 세척수에서 발생하는 슬러지를 이용하여 불소함유폐수를 물에 난용성인 CaF2 화합물 형태로 침전시켜 처리하고자 하였다. 레미콘 산업체에서 발생되는 폐수는 크게 공정수와 비공정수로 나누어진다.
  • 침전조에서 상등액은 재이용하고 침전된 슬러지는 폐기하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 레미콘 공장에서 발생하는 슬러지를 이용하여 기존의 칼슘 주입원의 대체가능성을 확인하고 산업폐기물의 재이용과 약품비 절감을 통해 경제성을 높이고자 하였다.
  • 본 연구에서는 레미콘 공장에서 발생하는 칼슘염을 함유한 레미콘 슬러지를 이용하여 불소 함유 폐수를 물에 난용성인 CaF2 화합물 형태로 침전시켜 처리하여 기존의 널리 이용되고 있는 처리 방법인 Ca(OH)2를 이용한 침전법을 대체할 수 있는 가능성을 알아보고자 하였다. 레미콘 슬러지의 pH, 최적주입량, Seed물질 주입량, 교반속도, 교반시간의 불소제거에 있어 최적 조건을 찾았으며 이에 따른 결과는 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
불소제거는 어떤 방법을 이용하는가? 3) 생활환경에서는 인간이 섭취하는 불소량이 약 3 mg/L 이하로 거의 무해하지만, 중독량 이상의 불소를 섭취하면 위와 장, 순환계, 호흡계, 신경계 등에 이상을 주면서 각종 질병을 일으키고 심할 경우 사망에 까지 이를 수 있는 유해물질이다. 반도체 폐수의 경우는 고농도의 인과 질소를 함유하고 있기 때문에 struvite 결정화 공법을 적용하여 적용하고, 불소제거의 경우 희토류 흡착법, 석회 침전법, Alum 등을 이용한 응집법, 이온교환법 등의 방법들을 사용하는데 이러한 여러 방법들 중 석회침전법이란 Ca2+와 F가 결합하여 CaF2를 만들어 침전시키는 원리에 의해서 제거시키는 방법이다. CaF2 침전법에 사용되는 칼슘원으로는 주로 Ca(OH)2, CaCO3, CaCl2등이 이용된다.
인체에 중독량 이상의 불소를 섭취하면 어떤 이상을 주는가? 특히 불소는 수생태계에 미치는 독성에 대한 연구결과에 의하면 불소의 독성은 3 mg/L 이하에서는 물고기 등이 해를 입지 않는 것으로 알려져 있다.3) 생활환경에서는 인간이 섭취하는 불소량이 약 3 mg/L 이하로 거의 무해하지만, 중독량 이상의 불소를 섭취하면 위와 장, 순환계, 호흡계, 신경계 등에 이상을 주면서 각종 질병을 일으키고 심할 경우 사망에 까지 이를 수 있는 유해물질이다. 반도체 폐수의 경우는 고농도의 인과 질소를 함유하고 있기 때문에 struvite 결정화 공법을 적용하여 적용하고, 불소제거의 경우 희토류 흡착법, 석회 침전법, Alum 등을 이용한 응집법, 이온교환법 등의 방법들을 사용하는데 이러한 여러 방법들 중 석회침전법이란 Ca2+와 F가 결합하여 CaF2를 만들어 침전시키는 원리에 의해서 제거시키는 방법이다.
석회 침전법에서 사용되는 칼슘원은 무엇이 있는가? 반도체 폐수의 경우는 고농도의 인과 질소를 함유하고 있기 때문에 struvite 결정화 공법을 적용하여 적용하고, 불소제거의 경우 희토류 흡착법, 석회 침전법, Alum 등을 이용한 응집법, 이온교환법 등의 방법들을 사용하는데 이러한 여러 방법들 중 석회침전법이란 Ca2+와 F가 결합하여 CaF2를 만들어 침전시키는 원리에 의해서 제거시키는 방법이다. CaF2 침전법에 사용되는 칼슘원으로는 주로 Ca(OH)2, CaCO3, CaCl2등이 이용된다.4) 특히, Ca(OH)2를 칼슘원으로 가장 많이 사용하고 있는데 낮은 용해도로 인하여 많은 양의 약품이 필요하고 CaF2 결정화 반응 후 많은 양의 슬러지가 발생하여 약품비와 슬러지 처리 비용이 과도하게 들고 있다.
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참고문헌 (13)

  1. Oh, S. W. and Lee, B. J., "Heavy Metal Contamination of Soil by Wash Water of Ready Mixed Concrete," Kor. Geoenviron. Soc., 12(5), 51-57(2011). 

  2. Kim, E. E., Park, J. Y. and Lee, G. B., "Fluoride wastewater Treatment by waste concrete powder," Proc. Kor. Soc. Environ. Eng. Kyungsung Univ., pp. 839-846(2004). 

  3. An, M. K., Woo, G. N., Kim, J. H., Kang, M. K., Ryu, H. D. and Lee, S. I., "Optimum Condition for Fluoride Removal Prior to the Application of Struvite Crystallization in Treating Semiconductor Wastewater," Kor. Soc. Water Environ., 25(6), 916-921(2009). 

  4. Kim, S. H., Kim, G. Y., Lim, C. S. and Lee, S. I., "Fluoride Removal Considering Struvite Crystallization Reaction," Kor. Soc. Water Sci. Technol., 17(3), 141-150(2009). 

  5. Woo, G. N, "Treatment of Fluorine in Semiconductor Wastewater with $CaF_2$ Crystallization Method," Master's Thesis, Chungbuk National University (2005). 

  6. Kim, Y. I. and Kim, D. S., "Studies on the Calcium Precipitation Treatment of Fluoride," Kor. Soc. Water Environ., 23(3), 371-376(2007). 

  7. Benefield, L. D., Jukins, J. F. and Weand, B. L., "Process Chemistry water and wastewater treatment," Prentice-Hall, Inc., USA, (1982). 

  8. Agyei, A. M., Strydom, C. A. and Potgieter, J. H., "The Removal of Phosphate Ions from Aqueous Solution by Fly Ash, Slag, Ordinary Portland Cement and Related Blends," Cement Concrete Res., 32(12), 1889-1897(2002). 

  9. Raichur, A. M. and Basu, M. J., "Adsorption of Fluoride onto Mixed Rare Earth Oxides," Sep. Purific. Technol., 24 (1-2), 121-127(2001). 

  10. Na, J. S., "Fluoride removal by lime precipitation and rare earth adsorbents," J. Inst. New Technol., 28, 181-187(1999). 

  11. Kim, E. E., "Treatment of Fluoride Acid Wastewater and Solidification/Stabilization of Arsenic Contaminated Soil Using Waste Concrete Powder," Master's Thesis, Han yang University (2008). 

  12. Gougar, F. P., Scheetz, B. E. and Roy, D. M., "Ettringite and C-S-H portland Cement phase for waste ion immobilization: a review," Waste Manage., 14(4), 295-303(1996). 

  13. Kim, S. H., Treatment efficiency of fluoride from LCD wastewater for different calcium sources, Master's Thesis, Chungbuk National University (2011). 

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