Abstract
This study intended to find the optimal reaction conditions by examining physical and chemical characteristics of pyroligneous liquor-chitosan coagulants by combining their natural high molecules and coagulant's performance. In addition, the applicability to the pollutants treatment was studied by applying to dredge muddy water and effluent from primary sedimentation tank of sewage treatment plant. The peak absorption band of C=C, $CH_3$, and $CO_2$ was analyzed to examine chemical characteristics of pyroligneous liquor-chitoasn coagulant. FT-IR measurement showed that pyroligneous liquor-chitosan coagulant is composed of organic compounds similar to acetic acid. According to the test result by using dredge muddy water as original water, the low-concentrated original water showed removal efficiencies with 80% of turbidity, 44% of $COD_{Cr}$, and 90% of T-P, respectively. Also, low-concentrated dredge muddy water and high-concentrated muddy water provided the concentration gap by approx. According to the result on the heavy metal removal efficiency of pyroligneous liquor-chitosan coagulants, the removal efficiency of $Hg^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Al^{3+}$, $Fe^{2+}$, $K^+$ and $Na^+$ showed more than 50%, and particularly more than 90% from $Al^{3+}$ and $Fe^{2+}$. Also, with more than 70% shown from $Zn^{2+}$, it is considered that pyroligneous liquor-chitosan coagulants are suitable to retrieve ions of $Al^{3+}$, $Fe^{2+}$, and $Zn^{2+}$ in particular, as well as suitable to remove the heavy metal when dredging. Consequently, it is considered through this study, that natural high molecule coagulants combined with pyroligneous liquor and chitosan doesn't leave harmful substances to human bodies such as aluminum of treated water, compared to existing coagulants, and they are suitable for our country having high turbidity because of higher raw degradability and effective coagulation of various colloidal floating particles.
본 연구에서는 천연 고분자인 키토산과 목초액을 결합하여 목초액-키토산 응집제의 물리적 및 화학적 성질을 검토하여 최적 반응 조건을 찾아내고 응집제로서의 성능을 연구하였다. 또한, 준설 오탁수와 하수처리장 1차침전지에 적용하여 오염물질 처리에 대한 적용성을 연구하였다. 목초액-키토산 응집제의 화학적 성질을 검토하고자 FT-IR을 측정한 결과, C=C, $CH_3$, $CO_2$의 peak 흡수띠가 나타나 초산과 비슷한 구조의 유기화합물로 이루어진 것을 알 수 있었다. 준설오탁수를 원수로 하여 실험한 결과, 저농도 원수의 경우 최적 응집제 주입량 일 때 탁도 80%, $COD_{Cr}$ 44%, T-N 60%, T-P 60%의 제거율을 나타내었다. 고농도 원수의 경우 최적 응집제 주입량 일 때 탁도 99.8%, $COD_{Cr}$ 80%, T-N 90%, T-P 80%의 제거율을 나타내었다. 목초액-키토산 응집제의 중금속 제거율 실험 결과 $Hg^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Al^{3+}$, $Fe^{2+}$, $K^+$, $Na^+$의 제거율이 50% 이상으로 나타났으며, 특히 $Al^{3+}$과 $Fe^{2+}$에서 90% 이상의 제거율이 나타났다. 또한 $Zn^{2+}$ 역시 70% 이상으로 나타나, 본 연구에서 사용한 목초액-키토산 응집제는 특히 $Al^{3+}$, $Fe^{2+}$, $Zn^{2+}$ 이온의 회수에 적절할 것으로 사료되며, 준설 시 용출된 중금속 제거에도 적절할 것으로 판단된다. 본 연구에서 목초액과 키토산을 결합한 천연고분자응집제는 PAC나 Alum과 같은 기존 응집제에 비하여 처리수에 알루미늄과 같은 인체에 유해한 물질을 남기지 않으며, 생분해도가 높고, 다양한 콜로이드성 부유물의 응결에 효과적이기 때문에 주로 고탁도 문제가 발생하는 우리나라에 적합한 응집제라 판단된다.