PAC 31% 섬유 염색 폐수 처리 — 년짝(Nhon Trach) 공업단지 섬유 공장 폐수 처리 사례 연구 | 록티엔 화학

TL;DR: 년짝 산업단지(동나이성) 소재 섬유 염색 공장이 록티엔의 PAC 31%를 150 mg/L로 투입하여 Reactive Blue 염색 폐수를 처리, 색도를 450에서 36 Pt-Co(92% 효율)로, COD를 780→215 mg/L로 감소시켰습니다. 기존 백반(황산알루미늄)과 비교하여 PAC 31%는 플록이 더 안정적이고, pH 작업 범위가 두 배 넓으며, 운영 비용이 33% 낮습니다.

공장 배경

년짝 산업단지(동나이성) 소재 섬유 염색 공장은 처리 용량 2,000 m³/일로, 직물 염색 가공을 전문으로 하며 반응성 염료(reactive dyes) — 주로 청색(Reactive Blue 19, 21) 및 진한 색상을 사용합니다. 반응성 염료는 일반적인 응집으로 처리하기 가장 어려운 그룹입니다. 안트라퀴논 골격과 높은 음전하를 띤 설포네이트 그룹을 가지고 있어 물에 완전히 용해되며, 분자량은 600–1,400 Da입니다.

이 공장은 EU 패션 브랜드의 가공 위성 공장으로 — 엄격한 폐기물 관리 통제와 정기적인 ZDHC 감사를 요구합니다. 폐수에는 Reactive Blue 19(비닐 설폰 그룹을 가진 안트라퀴논 계열 반응성 청색 염료)가 포함되어 있습니다 — 처리하기 가장 어려운 염료 중 하나입니다: 안정적인 고리 구조로 인해 일반적인 호기성 조건에서 생분해되지 않으며, 색도가 지속적으로 남아 있습니다.

본 사례 연구 이전에 공장은 백반(Al₂(SO₄)₃·14H₂O)을 300 mg/L로 사용했으며, 색도 제거 효율은 55–65%에 불과했고, 침전 후 색도는 150–200 Pt-Co로 불안정하여 QCVN 13-MT:2015/BTNMT Column B의 150 Pt-Co 한계를 자주 초과했습니다. 특정 진한 청색 염색 작업에서는 출력 색도가 200–250 Pt-Co까지 올라가 — 희석하거나 재처리가 필요했습니다.

록티엔의 PAC 31%로 백반을 대체하기 위한 Jar-test가 보티느호아 (수처리 기술연구원) 기술자의 감독 하에 수행되었습니다.

원폐수 특성

폐수는 Reactive Blue 19의 특징적인 진한 청색을 띠며 — 596 nm에서 광흡수 피크를 보이고, 낮은 농도에서도 높은 색도 강도를 나타냅니다(색도 450 Pt-Co는 ~8–12 mg/L 염료에 해당).

Jar-test: PAC 31% vs 백반

Jar-test는 록티엔 실험실에서 보티느호아 (수처리 기술연구원) 기술자의 감독 하에 수행되었으며, 고정 매개변수는 다음과 같습니다: 급속 교반 200 rpm/2분, 완속 교반 40 rpm/15분, 침전 30분, 실온 30°C. 각 시료는 년짝 산업단지의 실제 폐수 500 mL를 3회 반복하였습니다.

Jar-test 상세 절차:

1. 원폐수의 pH 및 색도 측정
2. 각 비커의 pH를 HCl 5%로 시험 값으로 조정
3. 시험 투입량에 따라 응집제 투입(PAC 5% 표준 용액, 백반 2% 표준 용액)
4. 200 rpm에서 2분간 급속 교반
5. PAM 폴리머 0.1% 농도 투입
6. 40 rpm에서 15분간 완속 교반
7. 30분 침전 — 상징액의 pH, COD, 색도 측정

Jar-test 결과

PAC 31%는 150 mg/L 투입량에서 색도 제거 효율 92% 및 COD 72.4%를 기록하며 — 모든 투입량 범위에서 백반을 크게 능가했습니다. 중요한 점: PAC 150 mg/L는 처리 후 색도 36 Pt-Co로, 백반 400 mg/L(132 Pt-Co)보다 최대 4배 낮습니다. PAC 플록은 3분 후에 나타나기 시작하여 20분 후에 완전히 침전된 반면, 백반 플록은 6분 후에야 나타났습니다.

솔루션: PAC 31%로 전환

Jar-test 후, 공장은 백반에서 록티엔 PAC 31%(로트 코드 PAC-2426-NT, 판깜투이 (QC 품질관리팀장) 기술자 검증 COA)로 전환했습니다. 주요 운영 매개변수:

• 응집제: PAC 31%(Al₂O₃ 기본 ≥ 31%, 염기도 72%), 투명 액상
• 투입량: 150 mg/L 상용 제품 기준
• 응집 pH: 6.0–6.8(조정조에서 HCl 32%로 pH를 9.0에서 조정, 응집 전)
• 침전 보조 폴리머: 음이온성 PAM 1.2 mg/L
• 침전 시간: 40분
• 처리장 용량: 2,000 m³/일
• 장비: 기존 정량 펌프 유지, 유량만 재조정

60일 운영 결과

색도

• 전환 전(백반 300 mg/L): 450 → 180 Pt-Co (효율 60%)
• 전환 후(PAC 31% 150 mg/L): 450 → 36 Pt-Co (효율 92%)
• QCVN 13 Column B 기준: 150 Pt-Co → 전환 첫날부터 충족

60일간의 색도 추이:

출력 색도는 60일 동안 50 Pt-Co 미만으로 안정적으로 유지되었으며, Reactive Blue 19와 21 사이의 염료 로트 변경 시에도 이상 변동이 기록되지 않았습니다. PAC 플록은 유입 색도가 380에서 510 Pt-Co 사이에서도 안정적이었습니다 — 백반과 달리 색도가 450 이상일 때 투입량을 25% 증가시켜야 했던 것과 대조적으로 투입량 조정이 필요하지 않았습니다.

COD

• 유입 COD: 780 mg/L
• PAC 31% 처리 후 COD: 215 mg/L (효율 72.4%)
• 생물학적 처리 후 COD: 88–110 mg/L (QCVN 13 Column A 충족)

백반은 응집 후 COD가 370–395 mg/L에 불과하여 생물학적 처리 후 출력 COD가 150–180 mg/L로 — Column A(100 mg/L)를 자주 초과하고 생산 피크 시에는 Column B(200 mg/L)도 간헐적으로 초과했습니다.

슬러지

• 화학적 슬러지량: 8.2 m³/일 (백반의 10.5 m³/일에서 22% 감소)
• PAC 플록이 더 조밀하여 고형물 함량 3.2% (백반의 2.1% 대비) → 탈수 비용 절감
• 슬러지 pH 6.0–6.8 — pH 5.5–6.0인 백반 슬러지(탈수 장비 부식)보다 처리 용이
• 슬러지 부피 감소로 슬러지 수거 주기가 3일에서 4일로 연장

운영 비용

m³당 총 처리 비용 33% 절감이 2,000 m³/일 × 연 300일 운영에 적용되어 상당한 연간 절감 효과를 내며, 출력 색도가 기준을 크게 밑돌아 — 배출 위반 벌금 위험이 사라졌습니다.

상세 비교: PAC 31% vs 백반 — 섬유 염색 색도 문제

반응성 염료 제거 능력

PAC 31%는 사전 가수분해된 알루미늄 폴리머(Al₁₃O₄(OH)₂₄⁷⁺)를 함유하여 이미 높은 +7 양전하를 띠고 있어, 반응성 염료의 설포네이트 그룹(–SO₃⁻)을 즉시 중화합니다. 반면 백반은 Al(OH)₂⁺ 및 Al(OH)²⁺를 형성하기 위해 가수분해 시간이 필요합니다 — 이 과정은 pH와 온도에 의존하며 평형 도달까지 5–10분이 소요됩니다.

결과: 동일한 반응성 염료 폐수에서 PAC는 90–95%의 색도 제거 효율을 보이는 반면, 백반은 55–70%에 그칩니다. 특히 비닐 설폰 그룹을 가진 안트라퀴논 계열 Reactive Blue 19에 효과적입니다.

pH 작업 범위

• 백반: 최적 pH 6.5–7.5 — 좁아 유입 pH 변동에 취약
• PAC 31%: 최적 pH 6.0–8.5 — 두 배 넓고 생산 pH 변동에 덜 민감

년짝 산업단지 공장은 염색 작업별로 유입 pH가 8.2–9.6으로 변동한다고 보고했습니다. 백반의 경우 pH를 7.0 ± 0.3으로 낮추기 위해 더 많은 HCl이 필요했습니다 — pH가 0.5만 벗어나도 색도 효율이 10% 감소했습니다. PAC의 경우 pH를 6.5 ± 0.5로만 조정하면 안정적인 운영이 가능했습니다.

슬러지량

백반은 다공성이고 가벼운 플록을 형성하여 슬러지 부피가 PAC보다 22% 더 큽니다. PAC 슬러지는 Al₁₃ 폴리머가 이미 침전 형태로 존재하기 때문에 더 조밀하여, 자유 Al³⁺ 이온으로부터 플록을 형성할 필요가 없습니다. 이는 슬러지 저장 용량과 탈수 비용이 제한된 공장에 중요합니다.

작업 온도

염색 및 세척 공정의 섬유 염색 폐수 온도는 35–45°C입니다. PAC 31%는 이 범위에서 응집 효율이 감소하지 않습니다. 백반은 38°C 이상에서 Al³⁺의 Al(OH)₃로의 가수분해가 불완전해지면서 효율이 떨어지기 시작합니다.

PAC 31% COA 로트 PAC-2426-NT

PAC-2426-NT 로트의 COA는 동나이성 창고에서 발행되었으며, 판깜투이 (QC 품질관리팀장) 기술자의 날인이 있습니다. 이 로트는 염기도 72%로 — 섬유 염색 폐수 처리에 이상적이며 별도 HCl 투입량을 줄여줍니다.

PAC 31% 보관 지침

액상 PAC 31%는 HDPE 또는 복합재 탱크에 보관하며, 직사광선을 피하십시오. 보관 온도 5–40°C — 동결을 방지하십시오. 유효 기간 12개월. 탱크 바닥에 흰색 Al(OH)₃ 침전물이 나타나면 사용 전에 순환 교반하십시오.

요약

록티엔 PAC 31%는 반응성 염료, 특히 청색 계열(Reactive Blue 19/21)을 포함하는 섬유 염색 폐수 처리를 위한 최적의 응집제 솔루션입니다. 투입량 150 mg/L에서 92%의 색도 제거 효율과 72.4%의 COD 제거 효율을 제공합니다 — 모든 측면에서 백반을 능가합니다. 넓은 pH 작업 범위(6.0–8.5)로 생산 변동성에도 안정적인 운영이 가능하며, 조밀한 플록으로 슬러지 22% 감소, PAC 단가가 높음에도 총 비용이 33% 낮습니다. 이는 EU/미국 수출 FDI 공장을 위한 전략적 선택입니다.

자주 묻는 질문

PAC가 백반보다 반응성 염료 색도를 더 잘 제거하는 이유는 무엇인가요?

PAC는 사전 가수분해된 알루미늄 폴리머(Al₁₃) 형태로 존재하여 이미 높은 +7 양전하를 띠고 있어 반응성 염료의 설포네이트 그룹을 즉시 중화합니다. 백반은 Al³⁺에서 Al(OH)₂⁺, Al(OH)²⁺로 단계별 가수분해가 필요하여 느리고 pH에 의존적입니다. 청색 반응성 염료(Reactive Blue 19)의 경우 PAC는 92% 효율을 달성하는 반면 백반은 62%에 그칩니다.

PAC 31%에 침전 보조 폴리머가 필요한가요?

음이온성 PAM 1–2 mg/L을 사용하여 플록 크기와 침전 속도를 높이는 것이 좋습니다. 년짝 산업단지 사례에서 PAC 150 mg/L + PAM 1.2 mg/L가 최적의 결과를 제공했습니다. PAM을 사용하지 않아도 PAC 플록은 침전되지만 15–20분 더 느립니다.

현재 백반을 사용 중인 공장은 장비를 교체해야 하나요?

아닙니다. 동일한 투입 지점, 동일한 정량 펌프를 사용합니다. 펌프 교정과 Jar-test만 필요합니다 — 록티엔은 전환 시 Jar-test를 지원합니다. 전환 기간: Jar-test 및 시험 운영 포함 5–7일.

PAC 31%는 어떤 염료 색상을 처리할 수 있나요?

반응성(reactive), 직접(direct), 환원(vat) 염료에 가장 효과적입니다. 나일론 기반 산성(acid) 염료와 폴리에스터 기반 분산(disperse) 염료에는 효과가 낮습니다. 산성 및 분산 염료의 경우 FeCl₂ 또는 FeSO₄와 병용하여 효율을 높여야 합니다.

록티엔 PAC 31%는 로트별 COA/MSDS를 제공하나요?

제공합니다. PAC 31% 로트마다 별도의 COA/MSDS가 첨부됩니다. 요청 시 해당 로트의 사본을 보내드립니다.

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