응집에 영향을 주는 인자.(응집 성능 인자)

하수나 폐수 처리에 필수적으로 사용되는 응집제를 좀 더 효과적으로 사용하기 위해서는 환경적인 조건을 고려해주어야 합니다. 오늘은 응집에 영향을 미치는 인자들에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

첫 번째, pH

pH는 응집 작용이 일어나는데 매우 중요한 인자입니다. 응집제가 원수와 반응하여 가수분해되며, 금속 수산화물을 생성하고 인과 결합하여 입자가 물질을 형성하게 됩니다. 이때 응집에 필요한 수산화물의 용해도나 표면전하는 pH에 따라 변하게 됩니다. 수산화 알루미늄의 경우 pH 5.5 ~ 8.5 범위에서는 거의 용해되지 않고 pH가 5 이하 혹은 9 이상에서 용해되는 성질을 가지고 있습니다. 그렇기 때문에 원수의 pH와 사용하는 응집제를 잘 고려하여 선택해야 합니다. 원수가 응집제와 반응하여 Floc을 형성하는데도 pH를 고려해야 하며 적정한 pH는 일반적으로 6~7의 중성이 가장 좋습니다.

 

pH가 높을 경우 일부 응집제는 수산화물 형태로 변환되어 입자들과 더 쉽게 반응할 수 있습니다. 그러나 과하게 높은 pH는 응집 과정을 방해하며, 특히 알루미늄이 들어간 응집제의 경우 효율이 감소할 수 있습니다. 또한 높은 pH는 응집제의 가수분해 반응을 촉진시켜 응집 반응을 높여주지만 음전하를 띤 입자의 안정성이 증가할 수 있어 너무 높은 pH는 낮춰 주는 것이 용이합니다. 

 

대부분의 응집제는 산성 조건에서 응집력이 좋아지지만 pH가 과도하게 낮을 경우 음전하를 띤 콜로이드 입자의 안정성이 증가하여, 응집 효율이 감소 될 수 있습니다. pH가 낮을 경우 소석회와 같은 알칼리성 물질을 투입하여 pH를 높여줄 수 있습니다.

 

두 번째, 온도

원수의 수온은 pH 만큼이나 중요한 영향을 줍니다. 응집이 일어나는 반응과, 입자가 커지고 침강하는데 영향을 주며 수온이 높아지면 화학반응 속도가 증가하며 결과적으로 응집제의 활성이 증가하여 Floc 형성을 촉진시켜 줍니다. 온도가 상승함에 따라 분자의 운동에너지가 활성화되며 더 많은 분자들이 활발하게 반응하여 응집력을 높여줍니다. 반대로 수온이 낮아지면 황산알루미늄의 경우 10도 이하로 떨어지면 Floc 형성이 매우 저해되는 성질을 가지고 있습니다. 또한 물의 점도가 증가하면서 입자와의 충돌이 감소하고, 입자들의 움직임이 느려져 응집 반응에 방해를 줍니다. 그렇게 되면 더 많은 응집제를 투입해야 하는 경우가 발생합니다.

 

하지만 무조건 온도가 높다고 좋은 것은 아닙니다. 온도가 너무 높으면 응집제의 화학적 안정성이 감소할 수 있고 일부 미생물의 활동성에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 또한 생물반응조 내 DO를 감소시키는 영향도 줄 수 있습니다. 

 

세 번째, 알칼리도

응집제 투입은 pH를 변화시키는 경우가 많습니다. 가수분해 반응으로 인해 pH가 낮아지고 응집효율이 저하되는데 원수 중에 알칼리도가 존재하는 경우 pH 감소의 완충작용을 하여 급격한 pH 저하가 발생할 확률이 감소합니다. 원수에 존재하는 현탁물질의 양과 pH, 알칼리도 수준에 따라 응집제가 투입되면서 알칼리도가 소비되고 금속수산화물 생성에 적당한 pH가 유지되어 응집 효과를 높여줍니다. 알칼리도가 높을 경우에는 최적의 pH가 되기 위해 응집제가 소비되므로 투입량이 증가할 수 있습니다. 일반적으로 소석회와 같은 알칼리성 약품을 추가하여 알칼리도를 증가시킬 수는 있지만, 알칼리도가 높다고 하여 알칼리도를 감소시키는 일은 잘 없습니다.

 

네 번째, 응집제 투입 위치

일반적으로 총인처리를 위해 응집제를 투입하는 경우 2차 침전지 이후에 투입을 합니다. 그리고 후단에 침전, 부상 공법의 처리시설이나 여과기 등을 설치하여 제거합니다. 유기인과 폴리인산염은 생물학적 처리공정에 의해 정인산염으로 변하므로 응집 효율이 더 좋아지고 BOD, SS를 추가적으로 제거할 수 있습니다.

 

다음은 생물반응조 전 후입니다. 인이 침전과 흡착 등을 조합하여 액체와 분리시켜 슬러지로 제거됩니다. 응집제 종류에 따라 다양한 pH 범위가 있지만 생물학적 처리공정은 미생물의 환경까지 생각해야 하므로 일반적으로 6~7 정도의 pH를 유지하는 것이 좋습니다. 일 반적인 약품 투입량의 금속이온과 인의 mol 비는 1~3으로 나타나고 있습니다.

 

이상으로 응집제 효과에 영향을 주는 요인에 대해 알아보았습니다.