하수처리장에서 ALUM을 사용하는 이유

최근 많이 사용하고 있는 PAC 종류와, 고분자 응집제 폴리머 외에도 과거 많은 응집제들이 사용되었습니다.

오늘은 그중 ALUM(황산알루미늄)에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

 

ALUM이란?

Alum은 황산알루미늄으로 황산을 주요 성분으로 하는 무기화합물입니다. 물에 녹으면 강한 응집효과를 내며, 미세한 물질들을 제거하는데 효과적입니다. 분자량은 약 342.15g/mol이며, 백색 결정의 고체 또는 분말로 사용합니다. 물에 투입되면 매우 잘 녹고 황산이 주성분이므로 pH가 감소하게 됩니다.

 

주요 메커니즘은 물속으로 투입된 Alum에서 Al3+이온이 방출되고 Al(OH)3가 형성됩니다. 이렇게 형성된 Al(OH)3는 미세입자들을 응집시켜 플록을 형성합니다.

또한 PO4와 결합하여 AlPO4를 형성하여 인을 제거합니다.

 

ALUM을 사용하는 이유

• ALUM은 물속에서 알루미늄 이온을 방출합니다. 이렇게 방출된 이온은 물 속에 있는 미세한 부유물질과 결합하여 플럭을 형성합니다. 플럭은 크기가 점점 커지면서 바닥으로 침전하게 되고, 이렇게 침전된 플럭을 제거함으로써 오염물질을 하수로부터 제거하게 됩니다.
• 일반적으로 응집제는 SS 제거에도 사용되지만, 주 목적은 TP를 제거함이라고 볼 수 있습니다. Alum은 하수 내 인산염(PO4)과 결합하여 AlPO4를 형성하여 생물학적 처리 후 남은 인을 제거할 수 있습니다.
• 일반적으로 Al/P 몰비는 1:1 또는 2:1 정도로 투입해주는 것이 좋습니다. 
• 플럭이 불량하면 부유물질을 제대로 제거하지 못하기 때문에 처리수의 탁도가 증가하고 제거율이 감소하게 됩니다. 적정 pH 범위는 6 ~ 8 정도입니다. 대부분의 응집제가 이 정도 범위의 pH에서 사용하여야 좋은 효과를 낼 수 있습니다.
• 대부분의 응집제가 그렇듯 Alum 역시 산성을 띄고 있어서 과하게 사용 시 pH가 낮아질 수 있습니다. 과거 강알칼리 폐수가 처리장으로 유입되어 pH가 9 이상 증가하여 처리장 수질이 악화된 적이 있었습니다. 이때 주로 사용하던 PAC가 효과를 발휘하지 못하고 생물반응조 미생물들이 NP를 처리하지 못했습니다. 일부러 pH를 낮추기 위해 생물반응조 전단에 보관 중이던 고체분말 형태로 된 Alum을 투입하기도 하였습니다.

Alum의 장점

• 비용대비 효과가 좋은 가성비 응집제 입니다. (하지만 최근 PAC가 더 좋은 가성비 응집제로 많이 사용되고 있습니다.)
• 인 제거, 부유물질 제거, 색도제거의 효과가 있습니다.

Alum의 단점

• 과다 사용 시 알칼리도 소비 증가로 pH가 저하될 수 있습니다.
• 응집제 효과에 따라 어쩔 수 없이 슬러지 발생량이 증가합니다. 이런 부분은 슬러지 처리비용 증가로 이어집니다.
• pH에 따라 응집효과가 감소하므로 pH가 많이 감소하면 소석회나 NaOH로 pH를 높여줘야 합니다.

마무리

이런저런 이유가 있겠지만, 가성비 좋고 Alum 대비 슬러지 발생량이나 pH감소가 적은 PAC 사용이 증가하면서 예전보다 많이 사용되지 않고 있는 응집제입니다. 하지만 때에 따라서는 사용할 수 있기 때문에 어떤 응집제이고 어떤 효과를 가져오는지 알고 있으면 좋을 것 같습니다.