슬러지 처리 시, 누구나 이 골칫거리를 겪어봤을 것입니다. 슬러지를 적절하게 탈수하기 위해 얼마나 많은 PAM(폴리아크릴아미드)을 투입해야 할까요? 너무 적게 투입하면 슬러지가 '흑설탕'처럼 끈적해져 탈수 효과가 떨어지고, 너무 많이 투입하면 비용이 계속 상승할 뿐만 아니라 후속 처리에 영향을 미칠 수 있습니다. 오늘은 슬러지 탈수 시 PAM 투입량을 결정하는 방법을 자세히 알아보겠습니다!
먼저, '만능' 물질인 PAM이 무엇인지 알아보겠습니다.
PAM은 폴리아크릴아미드로도 알려져 있으며, 슬러지 탈수에서 '결합제'이자 '지휘자'와 같습니다. 양이온성, 음이온성, 비이온성 세 가지 유형이 있으며, 각기 다른 '성격'으로 다양한 유형의 슬러지에 대응합니다. 양이온성 PAM은 생활 하수 처리장의 슬러지, 식품 및 제지 공장의 슬러지 등 음전하를 띠는 유기성 슬러지 처리에 적합합니다. 음이온성 PAM은 금속 및 광물 처리 과정에서 생성되는 슬러지 등 양전하를 띠는 무기성 슬러지에 특화되어 있습니다. 비이온성 PAM은 다양한 슬러지 유형에 적합하며, 슬러지 특성이 불분명하거나 슬러지의 산성도 또는 알칼리성이 중간 정도일 때 시도해 볼 수 있습니다.
PAM은 두 가지 능력으로 작용합니다. 하나는 흡착 가교라고 불리며, 긴 분자 사슬이 작은 슬러지 입자를 '연결'하여 더 큰 플록을 형성합니다. 다른 방법은 정전기적 중화라고 불리며, 슬러지 입자의 표면 전하를 중화하여 서로 밀어내지 않고 밀착하게 하여 물을 쉽게 분리할 수 있도록 합니다.
PAM 투입량에 영향을 미치는 '배후'의 주범들
1. 슬러지의 '성격'
-슬러지 유형: 유기성 슬러지와 무기성 슬러지 사이에는 큰 차이가 있습니다. 유기성 슬러지는 많은 유기물을 함유하고 있으며, 작고 음전하를 띠는 입자를 가지고 있습니다. 일반적으로 양이온성 PAM을 사용하며, 투입량은 비교적 높아서 슬러지 리터당 5-20mg일 수 있습니다. 무기성 슬러지 입자는 비교적 크며, 음이온성 PAM을 사용할 수 있으며, 투입량은 리터당 1-5mg입니다. 예를 들어, 도시 하수 처리장의 잔류 슬러지는 대부분 유기성 슬러지입니다. 양이온성 PAM을 투입할 때 투입량은 종종 리터당 8-15mg입니다.
-슬러지 농도: 슬러지가 짙을수록, 즉 농도가 높을수록 더 많은 PAM이 필요합니다. 예를 들어, 농도가 5%인 슬러지와 1%인 슬러지를 비교하면, 농도가 5%인 슬러지가 동일한 탈수 효과를 얻기 위해서는 PAM 투입량을 두 배 이상 늘려야 할 수도 있습니다. 농도가 높기 때문에 내부의 슬러지 입자가 더 많아 '연결'하고 '중화'하는 데 더 많은 PAM 분자가 필요합니다.
-슬러지의 pH 값: PAM의 종류에 따라 pH 값에 대한 선호도가 다릅니다. 양이온성 PAM은 중성에서 산성 환경에서 잘 작동하며, 음이온성 PAM은 중성에서 알칼리성 환경에서 더 효과적입니다. 슬러지의 pH 값이 적합하지 않으면 먼저 pH 값을 조절한 다음 PAM을 투입해야 합니다. 그렇지 않으면 아무리 많이 투입해도 효과가 없을 수 있습니다. 예를 들어, 인쇄 및 염색 공장의 알칼리성 슬러지에 일반적인 양이온성 PAM을 직접 투입하면 절대 효과가 없을 것입니다. 먼저 pH 값을 낮추거나 알칼리 저항성 양이온성 PAM 제품을 선택해야 합니다.
2. 처리 기술의 상당한 차이
-탈수 장비: PAM 투입량은 사용되는 탈수 장비에 따라 다릅니다. 원심 탈수기는 속도가 빠르고 전단력이 높습니다. 플록이 분산되지 않도록 PAM 투입량을 약간 높여야 하며, 일반적으로 리터당 8-15mg입니다. 벨트 필터 프레스의 전단력은 비교적 작으며, 투입량은 5-10mg/L일 수 있습니다. 판형 프레스는 높은 플록 강도를 요구하지 않으며, 투입량은 일반적으로 3-8mg/L입니다.
-혼합 방법 및 속도: PAM을 슬러지와 혼합할 때 혼합이 균일하지 않으면 일부 장소에 PAM이 더 많고 다른 장소에 PAM이 적어 전체적인 효과에 영향을 미칩니다. 또한 혼합 속도도 중요합니다. 너무 빠르면 새로 형성된 플록이 파괴되고, 너무 느리면 혼합이 불충분해집니다. 일반적으로 처음에는 1-2분 동안 빠르게 저어 PAM이 빠르게 분산되도록 한 다음, 3-5분 동안 천천히 저어 플록이 천천히 성장하도록 합니다.
PAM 투입량을 결정하는 실용적인 방법
1. 실험실 시험 '탐색'
-준비: 여러 개의 깨끗한 비커를 준비하고 동일한 양의 슬러지 샘플을 채웁니다. 동시에 0.1% -0.5% 농도의 PAM 용액을 준비합니다. 농도가 너무 높으면 PAM이 쉽게 뭉치고 용해되지 않습니다.
-투입 테스트: 각 비커에 PAM 용액을 다른 양으로 투입합니다. 1mg/L부터 시작하여 매번 1mg/L씩 증가시켜 10mg/L 이상에 도달할 때까지 투입합니다. 투입 후 믹서를 사용하여 앞서 언급한 속도와 시간으로 저어줍니다.
-관찰 기록: 혼합 후 걱정하지 말고 잠시 그대로 두어 슬러지 플록의 크기와 밀도, 그리고 상등액의 투명도를 관찰합니다. 플록이 크고 밀도가 높으며 상등액이 더 맑을수록 투입량이 적절합니다. 마지막으로 각 비커의 투입량과 해당 효과를 자세히 기록하고 비교 분석하여 최적의 투입량을 찾습니다.
2. 현장 파일럿 '검증'
-실험실 시험에서 투입량의 대략적인 범위를 찾은 후에는 현장 파일럿 테스트를 수행해야 합니다. 실험실 조건과 실제 현장 조건 간에는 온도, 수질 변동 등 여전히 차이가 있기 때문입니다.
-현장에서 탈수 장비를 선택하고 소규모 테스트에서 얻은 투입량 범위를 기준으로 다양한 투입량을 설정하여 시험 운전을 합니다. 운전 중 원심 탈수기의 분리액의 투명도, 벨트 필터 프레스의 케이크 수분 함량, 판형 프레스의 여과 시간 등 탈수 장비의 작동을 면밀히 모니터링합니다.
-현장 시험 운전 결과를 바탕으로 탈수 효과를 보장하고 비용을 절감할 수 있는 최적의 투입량을 찾을 때까지 투입량을 미세 조정합니다.
3. 온라인 모니터링 '동적 조정'
-많은 하수 처리 공장에서 이제 슬러지 농도, PAM 용액 투입량, 탈수된 슬러지의 수분 함량을 실시간으로 모니터링할 수 있는 온라인 모니터링 장비를 사용합니다.
-이러한 데이터와 사전 설정된 제어 프로그램을 기반으로 시스템은 PAM 투입량을 자동으로 조정할 수 있습니다. 예를 들어 슬러지 농도가 갑자기 증가하면 시스템은 자동으로 PAM 투입량을 늘립니다. 탈수된 슬러지의 수분 함량이 기준을 초과하면 투입량이 그에 따라 조정됩니다. 그러나 온라인 모니터링 장비는 정기적인 보정 및 유지 관리가 필요합니다. 그렇지 않으면 데이터가 부정확해지고 조정된 투입량이 신뢰할 수 없게 됩니다.
일상적인 작업에 대한 작은 팁
1. PAM의 용해가 중요합니다. PAM을 용해할 때는 깨끗한 수돗물을 사용해야 하며, 수온은 20-40℃로 제어해야 합니다. 수온이 너무 낮으면 용해가 느려지고, 너무 높으면 PAM의 분자 구조가 손상될 수 있습니다. 용해 과정에서 과도한 거품을 방지하기 위해 교반 속도가 너무 빠르지 않아야 합니다. 일반적으로 용액은 40-60분 동안 저어 덩어리와 플록이 없는 균일하고 투명한 상태가 될 때까지 저어줍니다.
2. 투입량을 정기적으로 검토합니다. 슬러지의 특성은 계절 및 유입 수질과 같은 요인에 따라 변경될 수 있습니다. 따라서 특정 투입량을 무시할 수 없으며, 정기적으로 (예: 매주 또는 격주) 소규모 시험을 수행하여 투입량을 조정해야 하는지 확인해야 합니다.
3. 다양한 브랜드의 PAM을 사용해 봅니다. 시장에는 다양한 브랜드와 모델의 PAM이 있으며, 서로 다른 제조업체에서 생산된 제품의 품질과 성능이 다를 수 있습니다. 몇 가지 신뢰할 수 있는 브랜드를 찾아 실험실 및 현장에서 비교 테스트를 수행하여 가장 비용 효율적인 제품을 선택할 수 있습니다.
슬러지 탈수를 위한 PAM 투입량을 결정하는 것은 인내와 경험이 필요한 작업입니다. 슬러지와 PAM의 '성격'을 이해하고 실제 처리 과정과 결합해야 합니다. 지속적인 실험과 조정을 통해 슬러지를 적절하게 처리할 뿐만 아니라 많은 비용을 절감할 수 있는 가장 적합한 투입량을 찾을 수 있습니다!
