KR0142339B1 - 중금속이 다량 함유된 도금폐수 처리방법 - Google Patents

Abstract

도금폐수를 pH 11까지 상승시켜 차아염소산소다로 시안성분을 산화분해하고 유기 및 무기 킬레이트제를 이용하여 중금속 성분을 1차적으로 제거하고 다음공정인 크름환원공정과 중화공정에서 중금속 성분이 2차적으로 제거한다. 2차 중금속 제거에 사용되는 약품은 가성소다 또는 소석회이며 가성소다를 사용할 경우에는 중금속 성분이 미세한 플럭으로 생성되므로 여과기를 거쳐 방류하고 소석회를 사용할 경우에는 침강조 또는 가압 부상조를 거쳐 방류한다.

Description

중금속이 다량 함유된 도금폐수 처리방법

제1도는 공지방법에 의한 도금폐수 처리공정도

제2도는 본 발명에 따른 도금폐수 처리공정도

본 발명은 폐수처리방법에 관한 것으로, 특히 중금속을 다량 함유한 도금폐수를 본 발명의 슬러지 응집법에 따라 중금속을 효과적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.

오늘날 산업의 고도화에 따라 산업계에서 나오는 각종 폐수로 인한 환경오염은 매우 심각한 문제이다. 특히 도금공장에서 도금처리에 사용된 도금폐수는 중금속을 다량 함유하고 있어 인체에 치명적인 것이다.

도금폐수를 처리하는 공지방법으로는 도금폐수를 시안산화, 크롬환원 처리를 한 후 가성소다와 소석회를 사용하여 pH를 높여 중금속을 제거하는 알칼리 중화법이 있으며, 또한 중금속 착화합물을 제거하는 유기 중금속 제거제를 투입하는 방법 등이 있었다.

그러나 알칼리 중화법은 도금폐수 전량을 시안산화, 크롬환원 처리하기 위해 도금폐수의 pH를 pH 11까지 상승시켰다가 pH 3이하로 낮추고 중금속을 제거하기 위해 다시 pH를 9.5이상으로 상승시켜 pH의 조정에 필요한 중화약품이 과도하게 소모될 뿐만 아니라 소석회를 중화제로 병행사용함에 따라 슬러지가 다량 발생하는 문제점들이 있었다. 또한 유기 중금속 제거제를 투입하는 방법은 도금폐수에 암모니아와 같은 화합물이 존재할 경우 이를 화합물이 중금속과 착화합물을 형성함에 따라 착화합물 상태로 존재하는 중금속을 효과적으로 제거하지 못하는 등 많은 어려움이 있었다.

예를 들어 일본특개소 60-139387, 63-294986에 기재된 내용에 따르면 도금폐수에 가성소다와 소석회를 사용하여 pH를 9.5이상 상승시킴으로써 중금속을 수산화물로 석출시키는 알칼리 중화법을 사용하여 왔다. 그러나 이 방법은 폐수 중에 암모니아, EDTA, 인산과 같은 착화합물이 형성되면 중금속과 강하게 결합하여 중금속 착화합물로 되기 때문에 알칼리 중화법으로는 중금속 성분을 효과적으로 제거할 수 없었다. 최근에는 착화합물을 제거하기 위하여 중화공정에서 중화제와 함께 여러가지 유기 또는 무기 킬레이트제를 중금속 제거재로 사용하고 있으나 여전히 중금속 착화합물을 효과적으로 제거하지 못하고 있으며 여러가지 약품을 사용함에 따라 처리비용이 상승되는 문제점을 초래하고 있다. 또한 전체 도금폐수를 pH조정함에 따라 산과 알칼리의 사용량이 많고 소석회의 사용량에 따라 발생되는 슬러지의 양이 많은 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 개선한 것이다. 본 발명의 목적은 시안산화 후 유기 및 무기 킬레이트제를 사용하여 중금속 성분을 먼저 응집, 제거시킨 후 상등액만을 크롬환원 처리하는 슬러지 응집법을 사용하여 산, 알칼리의 사용량과 슬러지 발생량을 현저히 감소시킴과 동시에 중금속 제거효율을 개선한 도금폐수 처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 처리공정의 제1단계는 기존의 방법대로 폐수를 pH 11까지 상승시켜 차아염소산소다로 시안성분을 산화 분해하는 것은 차아염소산소다는 시안산화 뿐만 아니라 중금속 착화합물의 해리에도 작용하는 것으로 알려져 있다. 제2단계는 유기 및 무기 킬레이트제를 이용하여 중금속 성분을 1차적으로 응집시켜 제거하는 공정으로 본 발명이 제안하는 공정 중 가장 핵심공정이다. 킬레이트제와 중금속의 결합력은 매우 강하여 중금속은 킬레이트제와 안전한 형태의 슬러지를 만들게 된다. 슬러지 응집조에서 생성된 중금속 슬러지는 제3단계인 침강조에서 분리되어 제거되며 상등액은 제4단계인 크롬환원공정과 제5공정인 중화공정에서 중금속 성분이 2차적으로 제거된다. 2차 중금속제거에 사용되는 약품은 가성소다 또는 소석회이며 가성소다를 사용할 경우에는 중금속 성분이 미세한 플럭(floc:고형물의 미세한 입자가 엉켜있는 상태)으로 생성되므로 여과기를 거쳐 방류하면 되고 소석회를 사용할 경우에는 침강조 또는 가압부상조륵 거쳐 방류하면 된다. 이와 같이 중금속 성분이 1차적으로는 슬러지 응집조에서, 2차적으로는 중화공정에서 제거되므로 일률적으로 중화공정에서 중금속 성분을 제거하는 종래의 방법에 비해 중금속의 제거율이 향상된다. 또한 본 발명의 방법에서는 산, 알칼리의 소모량이 많게 하는 중금속 성분을 미리 제거함에 따라 후속 공정에서 산, 알칼리의 소모가 적고 소석회의 사용이 줄어 발생되는 슬러지의 양이 적은 등 경제적으로도 매우 유용하며 2차례에 걸쳐 중금속 성분을 제거하므로 중금속 처리의 효율이 대폭 향상된다.

[실시예 1]

구리의 농도가 1,376.92㎎/L, 니켈의 농도가 74.78㎎/L, 아연의 농도가 196.22㎎/L, 크롬의 농도가 73.99㎎/L, 철의 농도가 194.38㎎/L, 망간의 농도가 1.65㎎/L, 이고 암모니아성 질소가 1.090㎎/L인 도금폐수를 알칼리 중화법으로 가성소다를 사용하여 pH 7까지 상승시켰을 때와 알칼리 중화법에 소듐 디멜틸 디티오카르바메이트(Sodium Dimethy1 Dithiocarbamate)를 2,000㎎/L 투입하였을 때 및 슬러지 응집법에 의해 pH 7에서 소듐 디멜틸 디티오카르바메이트률 2,000㎎/L 투입하여 중금속 성분을 응집한 후 상등액만 크롬환원 처리하고 중화단계에서 pH를 7로 조정하였을 때 처리수의 중금속농도를 표1에 나타내었다.

1) N.D.:0.01㎎/L이하

표1과 같이 알칼리 중화법에 의해서는 구리성분이 271.32㎎/L가 잔류하였으며 기존의 방법대로 유기 킬레이트제를 사용하였을 때에는 구리가 65.70㎎/L 잔류하였으나 본 발명의 슬러지 응집법에서는 잔류 구리농도가 0.31㎎/L로 나타나 본 발명의 슬러지 응집법에서의 중금속 제거효율이 탁월함을 알 수 있었다.

[실시예 2]

실시예1과 동일한 폐수를 동일한 조건에서 pH만 달리하여 pH 7까지는 가성 소다를 사용하고 pH 9.5까지는 소석회를 사용하여 알칼리 중화법으로 중화할 때와 pH 9.5에서 슬러지 응집법으로 처리한 후 중화공정에서 소석회를 사용하여 pH를 9.5로 조정하였을 때 처리결과를 표2에 나타내었다.

1) N.D.:0.01㎎/L 이하

pH 9.5에서도 pH 7에서와 같이 본 발명의 응집법이 공지방법에 비해 중금속 제거효과가 뛰어난 것으로 나타났다.

[비교예 1]

중금속 성분이 유기 킬레이트제와 안정적인 결합을 하였는지를 알아보기 위하여 슬러지의 중금속 용출실험을 수행한 결과를 표3에 나타내었다. 실시예1에서 사용한 폐수를 실시예1과 실시예2와 같이 알칼리 중화법과 슬러지 응집법으로 처리하였을 때 발생된 슬러지를 pH가 5.8~6.3인 정제수에 무게/부피비로 10%가 되게 넣고 6시간동안 200rpm의 속도로 진탕한 후 여과하여 중금속의 농도를 측정한 결과 알칼리 중화 슬러지와 슬러지 응집법에 의해 발생된 슬러지 모두 폐기물 관리법의 유해물질 규제농도인 구리 3㎎/L, 크롬 1.5㎎/L를 초과하지 않았으며 용출액의 pH는 슬러지 응집법에 의해 발생된 슬러지의 pH가 알칼리 중화법에 의해 발생된 슬러지보다 낮았다.

[비교예 2]

실시예1에서 사용한 폐수를 실시예와 같은 조건으로 황산과 소석회를 사용하여 실험하였을 때 시안산화 후 소모된 산과 알칼리 소모량을 비교한 결과를 표4에 나타내었다. 슬러지 응집법은 기존의 방법에 비해 시안산화 후 pH가 9.5인 폐수를 크롬환원하기 위해 pH 2가 낮추기 위해 필요한 황산은 36%, 크롬환원 후 pH 7까지 중화하는데 필요한 소석회는 58%가 절감되는 것으로 나타났다.

[비교예 3]

실시예1에서 사용한 폐수를 실시예1과 실시예2와 같이 실험하였을 때 알칼리 중화법과 슬러지 응집법에 의해 발생한 슬러지의 총량을 비교한 결과를 표5에 나타내었다. 슬러지의 총량은 토탈 솔리트(total solid)로 측정하였을 때 슬러지 응집법은 기존의 방법에 비해 슬러지가 57% 적게 발생되었다.

[실시예 3]

실시예1에서 사용한 폐수를 실시예2와 동일한 조건에서 유기 킬레이트제인 소듐 디메틸 디티오카르바메이트의 양을 달리하였을 때 처리수 중의 잔류 중금속 함량을 본석한 결과 표6에 나타내었다.

슬러지 응집에 사용되는 유기 킬레이트제를 폐수 내의 중금속 함량인 1,918㎎/L의 약 1~5배정도 사용하였을 때 처리수 중의 중금속 함량은 줄어드는 경향을 보였다. 그러나 투입량에 따라 비례적으로 감소하지는 않았다.

[실시예 4]

슬러지 응집법에서 슬러지의 응집을 위해 사용되는 유기 및 무기 킬레이트제의 종류를 달리하여 실시예2와 동일한 조건에서 실험한 결과를 표7에 나타내었다.

슬러지 응집법을 표7과 같은 유기 및 무기 킬레이트제를 사용하여 실험하였을 때 중금속의 처리효과는 사용한 킬레이트제의 종류에 상관없이 유사하였다.

상기한 본 발명의 실시예와 공지방법과의 비교예를 통해 알 수 있는 바와같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

기존의 알칼리 중화법과 유기 및 무기 중금속 처리제를 최종 중화단계에 투입하는 방법에 비해 중금속의 처리효과가 뛰어나 안정적인 처리수직을 기대할 수 있다.

기존의 처리방법이 중금속을 함유한 전량의 폐수에 대해 처리공정을 진행하므로 pH조정에 필요한 약품의 소모량이 많았으나 본 발명은 중금속 성분을 미리 제거하므로 중화약품의 소모량이 감소되어 경제적이다.

기존의 처리방법이 소석회를 주로 사용함에 따라 슬러지의 발생량이 많으나 본 발명은 소석회를 적게 사용하므로 슬러지 발생량이 작아 경제적으로 유리하다.

본 발명에 의해 응집된 중금속 슬러지는 중금속 성분과 유기 중금속 처리제의 안정적인 킬레이트 결합에 의한 것이므로 슬러지로부터의 중금속 성분의 용출이 적다.

Claims (3)

1. 도금폐수의 처리공정에서 차아염소산소다에 의한 시안산후 후에 pH 7~9.5의 범위에서 유기 및 무기 킬레이트제를 이용하여 일차적으로 중금속 성분을 제거하고 상등액만 크롬처리한 후 중화공정에서 이차적으로 여분의 중금속 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 도금폐수 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 유기 및 무기 킬레이트제로 소듐 디메틸 디티오카르바메이트, 소듐 디에틸 디티오카르바메이트, 소듐 트리메카프토트리아진, 소듐설파이드, 소듐 하이드로겐 설파이드를 사용하는 것을 특징으로 하는 도금폐수 처리방법.
3. 제1항에서 있어서, 유기 및 무기 킬레이트제를 폐수내 중금속 함유량의 1~5배 당량 사용하는 것을 특징으로 하는 도금폐수 처리방법.