KR0150232B1 - 알루미늄 슬러지를 이용한 불소폐수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 슬러지 재순환방법에 의한 불소처리방법으로 농축된 불소이온의 제거를 위해 기존의 소석회 대신 염화칼슘과 철염을 사용하므로써 반응시간을 단축시키고 양이 많은 알루미늄 슬러지의 발생을 캄슐 슬러지로 바꾸므로서 슬러지 발생량을 감소시키는 불소함유 폐수 처리방법.

Description

알루미늄 슬러지를 이용한 불소폐수 처리방법

제1도는 알루미늄 슬러지를 이용하여 폐수에 함유된 불소를 제거하는 종래 기술의 공정도

제2도는 알루미늄 슬러지를 이용하여 폐수에 함유된 불소를 제거하는 본 발명에 따른 공정도

제3도는 명반을 사용하여 폐수를 처리하는 경우 폐수에 함유된 불소농도의 변화를 도시한 도면

제4도는 본 발명에 의거하여 알루미늄 슬러지를 재이용함에 따라 폐수의 불소농도 및 슬러지 부피변화를 도시한 도면

제5도는 본 발명에 따라 알루미늄 슬러지를 5회 반복 사용한 경우의 불소이온농도 변화를 도시한 도면

제6도는 본 발명에 따라 알루미늄 슬러지를 재사용하는 경우 불소이온 농도변화 및 슬러지의 부피변화를 도시한 도면

본 발명은 폐수처리방법에 관한 것으로, 특히 불소가 다량 함유된 폐수를 알루미늄 화합물로서 처리하여 폐수에 함유된 불소이온의 농도를 낮춤과 동시에 이 때 사용된 알루미늄 슬러지를 폐기하지 않고 재사용하는 방법에 관한 것이다.

오늘날 각국의 산업화가 고도화에 따라 각종 산업폐수가 대량 방출되고 있으며, 이러한 폐수는 환경오염이라는 심각한 문제를 야기시키고 있으며 본 발명은 종래의 이러한 산업폐수를 처리하는 방법을 획기적으로 개선한 것이다.

불소가 함유된 수용액, 즉 폐수에서 불소이온을 제거하는 종래방법으로는 소석회, 염화칼슘, 탄산칼슘 등과 같은 칼슘화합물과 반응시켜 형석(CaF₂)으로 침전시켜 불소를 분리 및 제거하는 방법과 수용액 중에 알루미늄 화합물을 주입하여 불소이온을 알루미늄 수산화물과 함께 공침시켜 그 침전물을 제거하는 방법이 공지되어 있다.

칼슘화합물을 사용하는 방법은 처리수의 불소제거효율이 낮아서 추가로 불소를 제거하기 위한 2차 처리가 필요하며 처리 후 슬러지(소석회 및 형석)가 다량 배출되기 때문에 이러한 슬러지를 매립 등 폐기처분하기 위한 비용이 필요하며 경제성이 없으며 알루미늄 화합물을 이용하는 방법은 높은 약품비용과 슬러지 처리비용 때문에 상수도 및 불소이온의 농도가 낮은 폐수의 경우에만 한정하여 적용할 수 밖에 없었다.

알루미늄 화합물을 이용하는 종래기술로서는 일본 NEC사의 불소폐수 처리방법(NIKKEI ELECTRONICS ASIA, April, 1994)이 있으며, 이 방법은 불소함유 폐수에 알루미늄 화합물을 넣고 교반한 후 불소이온과 함께 농축된 슬러지를 분리하여 슬러지의 pH를 9정도로 상승시킨 후 소석회를 투입하여 불소이온과 반응시키고 알칼리를 추가 투입하여 슬러지의 pH를 12까지 올린 후 여과한다. 이 때 얻은 여액에 산을 주입하여 pH를 7로 맞추고 얻어진 슬러리를 다시 사용하는 불소폐수 처리방법이다.

그러나 이 방법은 불소폐수 처리 후 분리된 슬러지의 pH를 1차 조절한 후 용해도가 낮은 소석회를 사용하기 때문에 반응시간이 1시간 이상 소요되는 단점이 있다. 또한 소석회의 불소제거효율이 떨어지기 때문에 많은 양의 소석회를 투입해야 하므로 비용이 상승될 뿐만 아니라 이에 따른 폐슬러지(미반응 소석회 포함)의 발생량도 많아진다. 또한 소석회 반응이 끝난 후 다시 pH를 상승시켜야 하는 공정상 번거로움이 있으며 처음 투입한 알루미늄 화합물의 불소흡착 능력저하와 공정상 손실분 때문에 수회의 재순환사용 후 슬러지를 폐기해야 하는 단점이 있다.

이에 본 발명은 종래기술의 단점들을 개선한 발명으로서 본 발명의 목적은 불소함유 폐수를 염화칼슘과 알루미늄 화합물로서 처리하여 반응시간을 단축하고 폐수 중 불소이온의 농도를 현저하게 낮춤과 동시에 이 때 사용된 알루미늄 슬러지를 폐기하지 않고 알루미늄 슬러지를 재사용하는 폐수처리방법을 제공함에 있다. 이러한 본 발명은 불소폐수 처리공정에서 분리된 알루미늄 슬러지의 pH를 즉시 12이상으로 올려주고 용해도가 높은 염화칼슘 또는 염화칼슘과 철염을 사용하여 반응시키므로써 공정을 단순화하였고 반응시간을 10분 이내로 단축하였으며 염화칼슘의 사용량을 적게 하므로써 폐기물의 발생량도 크게 줄일 수 있었다. 또한 공정상 손실분만큼의 알루미늄 화합물을 보충하여 주므로써 처리수의 수질을 매우 안정적으로 유지할 수 있었으며 알루미늄 슬러지의 폐기없이 지속적인 사용이 가능토록 한 것이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예로서 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.

제1도는 알루미늄 슬러지의 순환방법을 이용하여 폐수에 함유된 불소이온을 제거하는 공지방법을 도시한 공정도이다. 상술한 바와 같이 이러한 공지 방법은 공정이 복잡할 뿐 아니라 경제성이 없다.

제2도는 본 발명의 방법에 따른 공정도로서 종래기술보다 공정이 단순하고 경제성이 높은 것이다. 즉, 이러한 본 발명에 따르면 먼저 불소이온이 함유된 수용액에 명반이나 PAC(Poly Aluminium Chloride)같은 알루미늄 화합물을 넣어 수용액의 pH를 6∼7.2로 조정하여 교반한 후 수산화 알루미늄 슬러지를 처리수(상등수)에서 침강, 농축, 분리하고 알칼리를 사용하여 슬러지의 pH를 12이상으로 조정하여 고형물을 용해시킨다. 다음 영화칼슘 또는 철화합물과 염화칼슘을 첨가하여 불소이온을 고형물 침전으로 제거하고 알루미늄이 녹아있는 여액은 폐수처리에 다시 사용하며 이 때 공정상 소실분만큼의 알루미늄 화합물은 보충하는 것이다.

제3도는 불소농도가 20mg/L인 폐수에 명반을 사용하여 처리할 경우 명반 주입량에 따른 불소농도변화를 도시한 것으로 불소농도가 낮은 상태에서도 명반을 다량 주입해야 함을 알 수 있다.

제4도는 본 발명에 의거하여 알루미늄 화합물의 보충없이 계속 사용할 경우 재사용횟수에 따른 처리후의 수질과 재사용되는 알루미늄 슬러지의 부피 변화를 도시한 것이다. 아래의 실시예 2와 동일한 폐수에 초기에 명반을 3,000mg/L를 넣고 보충없이 재사용한 결과 알루미늄 슬러지의 손실이 사용횟수의 증가에 비례하여 커지게 되고 이에 따른 처리수의 수질이 나빠져서 환경규제치 이내로 유지하는 것이 불가능함을 확인하였다.

[실시예 1]

불소이온의 농도가 30mg/L인 인공 폐수에 폐수의 부피기준으로 1,000mg/L농도만큼 병반을 투입하고 pH를 6.6으로 조정하여 30분간 150rpm으로 교반한 다음 불소이온을 흡착한 슬러지를 침강 분리하였다. 가성소다를 사용하여 분리한 슬러지의 pH를 12로 맞춘 후 반응 당량의 6배에 해당하는 양의 염화칼슘을 넣고 10분간 반응시킨다. 반응 후 얻어진 슬러리를 여과하여 여액은 새로운 인공 폐수처리에 사용하였고 이때 명반을 600mg/L-폐수의 농도로 보충하였다. 수용액의 pH를 6.6으로 조정하는 이후의 과정을 반복 수행하여 슬러지 재사용실험을 5회까지 진행하였으며 이 때 얻은 처리수의 불소이온농도의 변화를 제5도에 도시하였다. 처리수의 수질은 매우 안정적으로 됨을 알 수 있었다. 또한 이 때 발생되는 폐기물의 양을 염화칼슘 대신에 소석회를 사용한 종래방법과 비교하여 표1에 나타내었으며 재순환된 슬러지와 배출된 처리수의 부피비는 1:6이었다.

[실시예 2]

불소이온농도가 24.5mg/L인 pH 8.8의 불소폐수에 명반 3,000mg/L를 투입하고 pH를 6.5로 조절하여 30분간 150rpm으로 교반한 후, 알루미늄 슬러지를 침강 분리하고, 처리하고 난 후의 용액은 배출하였다. 가성소다를 이용하여 분리된 슬러지를 pH를 12로 조정한 후 염화철(FeCl)을 슬러지 부피기준으로 100mg/L, 염화칼슘을 초기 불소이온과 반응하는 당량의 2배에 해당하는 양을 주입하고 10분간 150rpm으로 교반하여 반응시킨다. 얻어진 슬러지를 탈수하여 여액은 재순환하고 고형물은 폐기하였으며, 재순환된 여액과 폐수 혼합액에는 500mg/L-폐수의 명반을 보충하였다. 슬러지 재순환사용에 따른 불소이온 제거효과와 재순환되는 알루미늄 슬러지의 양을 간접적으로 판단하기 위해 mass cylinder에서 12시간 이상 침강시킨 후 슬러지의 부피를 측정하여 재이용횟수에 따른 부피변호를 비교하여 그림6에 나타내었다.

도면에서 알 수 있는 바와 같이 불소이온의 제거효과와 순환되는 슬러지의 부피와는 비례관계가 있음을 알 수 있으며 500mg/L의 명반보충으로 정상상태에서 연속적인 재이용이 가능함을 알 수 있다.

이상의 실시예에서 보는 바와 같이 본 발명은 폐수처리공정을 단순화하고 소량의 알루미늄 화합물을 보충해 주므로써 폐수에 함유된 불소이온농도를 환경구제치(15mg/L) 이내로 할 수 있으며 슬러지 발생량을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 불소가 다량 함유된 폐수의 처리방법에 있어서, 불소이온 제거시 사용된 알루미늄 슬러지를 pH 12이상으로 1회 조정하여 염화칼슘, 황산철 및 염화철같은 철화합물 또는 염화칼슘을 사용하여 불소이온을 고형 침전물로 제거하고 여액을 재사용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 슬러지를 이용한 불소폐수 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 공정 중 소모된 알루미늄 화합물의 양만큼을 보충하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 슬러지를 이용한 불소페수 처리방법.