Hydrocyclone 응집을 이용한 건설현장 고탁도 폐수처리 = Construction sites high turbidity wastewater treatment using hydrocyclone coagulation

국문 초록 (Abstract)

건설현장(Construction sites) 절토, 성토, 굴착, 발파 공사 등으로 인하여 나무, 식물, 암반 등의 토양 안정물질 제거가 수반된다. 이 과정에서 표토 유실, 토사면 노출 등이 발생할 수 있고, 강우 시에 부유 또는 퇴적토사(sediment: suspended, deposited, 이하 토사로 정의)가 혼합된 비점오염(non-point source pollution) 발생하여 공사 현장 주변 수계에 악영향을 준다(이종찬 등, 2013; Shen 등, 2018). 본 연구의 목표는 건설현장에서 발생하는 고탁도 폐수를 처리하고 슬러지를 재활용하기 위해 2차 환경오염이 없는 키토산(chitosan)응집제을 hydrocyclone을 이용하여 고속응집시키는 기술개발이다.
골프장 임시저류지, 건설골재 석분폐수, 하천퇴적물질, 터널공사 현장 폐수를 대상으로 입경분석과 chitosan 및 PACS응집제를 이용하여 응집교반실험을 실시하였다. PACS 주입농도에 따라 pH는 7.4에서 4.9까지 급격히 저하되는 특성을 나타내고 있고 PACS 20mg/L이상 주입 시 pH저하로 응집이 발생하는 않는 조건을 나타내어 pH조정이 필요 한 것을 분석되었다. Chitosan를 주입한 Figure 1.8(b)의 경우 주입농도 20mg/L에서 잔류 탁도 18.0 NTU를 나타내었다. 25mg/L 주입 시 SS 4mg/L의 최저 잔류농도를 나타내었다. Chitosan 주입농도에 따라 pH는 7.2~6.8의 중성범위를 나타내어 처리 시 별도의 pH조정이 필요없는 것으로 분석되었다. Chitosan을 주입한 점토질 토양에 주입한 경우 주입농도 7mg/L에서 잔류 탁도 19.9 NTU이며, chitosan을 5mg/L 주입시 최저 잔류SS는 12mg/L를 나타내었다.
건설현장 침사 저류조를 실험실 규모로 모의하기 위해 Figure 1.15(a)와 같이 장치를 구성하였다. 실험실 규모 처리장치의 구성은 내경 80mm hydrocyclone, 자류조 300L, 유입용 0.25HP 수중펌프, chitosan 주입용 MasterFlux정량펌프, 약품저류조, 기타 밸브 및 배관으로 구성하였다. Chitosan은 hydrocyclone 유입부 25mm PVC 배관에 주입포트를 통해 정량 펌프을 이용하여 주입하였다. Chitosan은 Jar test 결과를 기초하여 300L 저류조 용량에 5~10mg/L가 되도록 주입하였다. 점토질토양시료에 chitosan을 주입 전·후의 입경분포의 변화를 Figure 1.18에 나타내었다. Chitosan 주입전 3~5㎛입경은 주입후 30~40㎛로 증가되었으며 30분 침전 후 탁도 90%, SS 93% 처리효율을 나타내었다. 건설현장에서 발생하는 부유물질의 대부분 미세입자이므로 clay와 silt 혼합시료로 건설현장 시료를 모의한 경우 시간(t,min)와 처리효율(E,%)와의 회귀식은 다음과 같다.
E(Turbidity) = 7.62 Ln(t) + 65.5, R2 = 0.98 (1)
E(SS) = 14.04 Ln(t) + 47.5, R2 = 0.96 (2)