가이드
슬러지 탈수용 PAM 고르는 방법
슬러지 처리에서 고분자 응집제는 가장 큰 약품비 항목인 경우가 많고, 등급을 잘못 고르면 함수율 높은 케이크, 탁한 여액, 막힌 여포로 이어집니다. 폴리아크릴아마이드(PAM)에는 많은 등급이 있습니다. 이 가이드에서는 선택 기준과 후보를 빠르게 좁히는 방법을 설명합니다.
고분자 응집제의 역할
슬러지 입자는 작고 주변에 물을 품고 있습니다. PAM 같은 긴 사슬 고분자는 여러 입자를 가교해 큰 플록으로 묶습니다. 그러면 벨트프레스, 필터프레스, 스크류프레스, 원심탈수기에서 플록 사이의 물을 빼낼 수 있습니다. 잘 고른 고분자는 다음과 같은 결과를 줍니다.
- 탈수기의 전단력을 견디는 크고 튼튼한 플록
- 미세 입자가 적은 맑은 여액 또는 분리액
- 함수율이 낮고 여포에서 깨끗하게 떨어지는 케이크
중요한 세 가지 선택
1. 이온성
| 종류 | 주로 맞는 대상 | 이유 |
|---|---|---|
| 양이온(양전하) | 유기성·생물학적 슬러지: 하수처리장의 잉여 활성슬러지와 소화슬러지, 식품·발효 공장 슬러지, 여러 산업폐수의 생물학적 슬러지 | 유기성 슬러지 입자는 음전하를 띠므로, 양이온 고분자가 전하 중화와 가교를 함께 함 |
| 음이온(음전하) | 광물성·무기성 고형물: 광산 광미, 세척수, 선탄 폐수, 많은 금속 수산화물 슬러지 | 광물 입자를 가교하며, 대개 응집제가 전하를 중화한 뒤에 사용 |
| 비이온 | 일부 광물 슬러리(산성 슬러리 포함) | 전하가 아니라 흡착으로 가교 |
이것은 출발점일 뿐 규칙이 아닙니다. 여러 종류가 섞인 산업 슬러지는 예상과 다른 결과가 나올 수 있으므로 선별 시험이 필요합니다.
2. 전하밀도
양이온 PAM의 전하밀도는 고분자 단위 중 전하를 띤 단위의 비율을 뜻하며, 보통 저·중·고(또는 백분율)로 표시합니다. 업계 지침에 유용한 경험칙이 있습니다. 생물학적 슬러지의 비율이 높을수록 보통 더 높은 양이온 전하밀도가 필요합니다. 1차 슬러지는 잉여 활성슬러지보다 낮은 전하밀도로도 되는 경우가 많습니다.
3. 분자량
분자량이 높을수록 사슬이 길고 가교 능력이 강해져 벨트프레스와 농축에 도움이 됩니다. 그래도 가장 알맞은 분자량은 슬러지와 탈수기에 따라 다릅니다. 하수 슬러지를 대상으로 한 연구에서는 전하밀도나 분자량이 일정 수준을 넘으면 필요한 주입량이 줄어들 수 있음이 확인됐습니다. 여러 등급을 나란히 시험하세요.
얼마나 넣어야 할까
고분자 주입량은 슬러지 1 m³당이 아니라 건조고형물 1톤당 유효 고분자 kg(kg/t DS)으로 나타냅니다. 그래야 처리장과 제품을 공정하게 비교할 수 있습니다.
공개된 업계 지침에서 하수 슬러지의 주입량은 1차 슬러지의 수 kg/t DS부터 소화슬러지의 약 5~15 kg/t DS까지 다양하며, 슬러지와 탈수기에 따라 달라집니다. 최적점이 항상 단순한 곡선인 것도 아닙니다. 어느 벨트프레스 연구에서는 잉여 슬러지에서 서로 떨어진 두 개의 "최적 구간"이 나타났고, 그 사이에서는 결과가 더 나빴습니다. 대표 수치에 기대지 말고 시험으로 처리장의 최적값을 찾으세요.
고분자 용해
분말 PAM은 사용 전에 완전히 녹여야 합니다. 일반적인 방법은 다음과 같습니다.
- 전용 고분자 용해 장치로 보통 0.1~0.5% 정도의 묽은 용액을 만듭니다
- 덩어리(피시아이)가 생기지 않도록 분말을 소용돌이 속으로 천천히 넣습니다
- 사슬이 충분히 풀리도록 숙성 시간을 두고, 보통 30~60분 뒤에 주입합니다
- 용액은 TDS에 적힌 기간 안에 사용합니다
용해가 제대로 되지 않는 것은 좋은 고분자가 효과 없어 보이는 가장 흔한 원인 중 하나입니다.
실제 설비 시험 전 선별
간단한 비커 시험으로 한나절이면 후보를 좁힐 수 있습니다.
- 탈수기에 들어가는 새 슬러지를 채취해 고형물 농도를 측정합니다.
- 최소 3가지 고분자를 고릅니다. 예를 들어 저·중·고 전하밀도의 양이온 고분자입니다.
- 각각 4단계 이상의 주입량으로 슬러지 200~500 mL를 시험합니다. 비커 사이로 옮겨 붓거나 메스실린더를 뒤집어 부드럽게 섞습니다.
- 플록 크기, 자유수가 분리되는 속도, 여액의 맑기를 기록하고, 가능하면 배수나 여과 시험도 합니다.
- 가장 좋은 2~3가지를 실제 탈수기에서 짧게 시험합니다. 실제 전단력과 체류 시간에 따라 순위가 바뀔 수 있습니다.
알맞은 고분자를 써도 탈수가 잘 안 되는 슬러지에는 슬러지 탈수제가 도움이 됩니다. 입자 주변의 결합수 막에 작용해 압착 시간을 줄이고 케이크 함수율을 낮춥니다.
선별 시험용 샘플 요청
음이온, 양이온, 비이온 PAM과 슬러지 탈수제를 공급합니다. 슬러지 종류, 탈수기, 현재 쓰는 고분자를 알려 주시면 선별할 등급을 제안해 드립니다. 약 1 kg 샘플은 무료이며 특송비만 부담하시면 됩니다.
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