KR0160232B1 - 불소와 표면활성제를 함유하는 폐수 및 배가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

제1반응/조정조는 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물을 함유하는 하부, 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물을 함유하는 상부, 및 상기 하부에서 상부로 폐수를 순환시키는 에어리프트 펌프를 갖는다. 배가스는 공간으로 도입된다. 제2반응/조정조는 탄산칼슘광물 및 목탄을 함유하는 하부, 목탄 및 플라스틱 충전물을 함유하는 상부를 갖는다. 폐수를 상기 제1반응/조정조의 하부와 상부 및 상기 제2반응/조정조의 하부와 상부를 통해 순차적으로 순환한다. 배가스는 상기 제1반응/조정조의 상부 및 상기 제2반응/조정조의 상부를 통해 순차적으로 순환한다.

Description

불소와 표면활성제를 함유하는 폐수 및 배가스 처리장치

제1도는 본 발명에 의한 폐수처리장치의 1 실시예의 개념도.

제2도는 본 발명에 의한 폐수처리방법의 1 실시예를 설명하기 위한 폐수처리장치의 개념도.

제3도는 제1도에 보인 실시예의 변형예를 보인 개념도.

제4도는 제2도에 보인 폐수처리장치의 변형예를 보인 개념도.

제5도는 종래 폐수처리장치의 개념도.

제6도는 종래 생물처리설비를 갖는 폐수처리장치의 개념도.

제7도는 종래 배가스처리장치의 개념도.

제8a도는 본 발명의 제1하부의 개념도, 제8b도는 종래의 폐수처리장치를 부분적으로 보인 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1반응/조정조 2 : 제2반응/조정조

3 : 제1반응 스프레이부 4 : 제2반응 스프레이부

5 : 제3수조 6 : 제4수조

7 : 제5수조 8 : 필터프레스

9A,9B : 산화칼슘광물 10A,10B : 수용바스켓

11A,11B : 디퓨저관 12 : 배기팬

13A,13B : 플라스틱충전물 14A,14B : 스프레이판

15A,15B : 격자판 16A,16B : 에어리프트펌프

17,18,19 : 블로워 21,29 : 덕트

22A,22B : 교반기 24A,24B : 콜렉터

25 : 반송슬러지펌프 26 : 슬러지고정화조

51 : 원수조 54 : 제1응집조

55 : 제1침전조 73 : 배가스처리장치

본 발명은 폐수 처리용 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 불소와 유기물을 함유하는 폐수 처리시, 이와 동시에 불소와 유기물을 함유하는 배(排)가스를 같이 처리할 수 있는 폐수처리장치 및 방법에 관한 것이다.

종래, 각종 산업시설이나 반도체공장에서 배출되는 불소와 유기물을 함유하는 폐수(waster water)(이하, 폐수라 함) 및 불소와 유기물을 함유하는 배가스(exhaust gas)(이하, 배가스라 함)는 각각 별도로 폐수처리장치 및 배가스처리장치에 의해 처리된다. 즉, 우선 폐수중의 불소에 관해서는 주로 대량의 소석회를 폐수에 부가함으로써 난용해성의 불화칼슘을 생성시키고, 불소를 침전시켜 제거한다. 즉, 폐수중의 계면활성제나, 유기용제등의 유기물에 관해서는 상기 불소를 처리한 후에 상기 불소의 처리와의 별도의 처리수조등에서 영양제를 첨가하면서 생물학적으로 처리하거나, 또는 유기물농도가 낮은 경우는 활성탄흡착에 의해 처리하였다.

한편, 배가스중의 불소는 산스쿠러버와 같은 배가스처리장치에 의해 처리되고, 배가스중의 유기용제등의 유기물은 활성탄이 충전된 배가스처리장치(구체적으로는 활성탄흡착장치)에 의해 처리되고 있다. 상기 배가스중의 유기물의 대표로서는 아세톤이나 이소프로필 알콜등의 유기용제를 들 수 있다. 따라서, 유기용제는 일반적으로 활성탄흡착장치에 의해 흡착처리된다.

일반적으로, 활성탄흡착장치에 있어서 활성탄흡착탑은 2탑이상 설치되고, 각각 교대로 흡착과 탈착을 반복함으로써 연속적으로 유기용제를 흡착처리하도록 하고 있다. 그러나, 활성탄흡착장치는 유기용제자체를 분해하지 않기 때문에, 유기용제 자체의 총량은 변하지 않는다.

또한, 기존의 반도체공장이나 액정공장에서는, 설비갱신에 의한 재개발이 빈번히 실시되고, 당초 계획한 배가스처리장치의 능력이 부족한 현상이 빈번히 발생하고 있다. 상기 배가스처리능력 부족의 이유는 생산장치의 대수가 당초의 예정보다 많이 설치되는 경우와, 새로운 생산장치의 도입에 따라 생산장치의 사양에 있어서 처리할 배가스의 풍량이 증가하는 경우이다.

이에 대해, 종래의 배가스처리장치는 일단 설치한 후는 상기 장치를 개조하여 처리능력을 증가시키는 것이 곤란하다. 따라서, 배가스의 처리능력을 향상시키기 위해서는 새로 신규의 배가스처리장치를 설치해야 한다.

그러나, 초기 경비 및 스페이스의 관점에서 배가스처리장치를 신규로 설치하는 것은 계획상 대단히 곤란하다. 이 때문에, 배가스처리능력의 부족이 반도체공장이나 액정공장에 있어서의 원활한 생산설비 갱신을 방해하고 있다.

기업간의 경쟁에서 승리하기 위해서는 기술혁신에 의한 새로운 생산장치를 점차적으로 도입하는 것이 절대적인 조건이고, 상기 공장에서는 새로운 생산장치의 사양에 대응할 수 있도록 배가스처리설비를 용이하게 증강시키는 것이 요망된다.

최근의 탈(脫) 클로로플루오로카본 추세는 배가스처리장치에 영향을 미치고 있다. 특히, 반도체공장이나 액정공장에서는 클로로플루오로카본이 더이상 필요없는 시대의 요청에 따라 세정용 클로로플루오로카본 대신 각종 계면활성제나 알콜등의 유기용제, 즉 유기물이 종종 사용된다.

특히, 초순수와 계면활성제의 조합에 의한 세정방법은 그 세정성의 양호함과 부품에 가해지는 대미지가 적다고 판단하여 클로로플루오로카본 사용이 전폐(全廢)를 향한 중요한 세정방법으로 기대되고 있다.

그러나, 초순수와 계면활성제의 조합에 의한 세정방법을 실시하면, 상기 공장에 있어서의 불소처리에 의해 폐기물이 극단적으로 많아진다고 하는 문제점이 있다. 다른 문제점은 처리수에 대한 계면활성제의 영향에 관한 것이다. 계면활성제는 특히, 폐수처리를 이용하는 미생물에 대한 살균성을 갖기 때문에 처리가 곤란하다.

이와 같이, 폐기물이 적고 처리수질이 우수한 합리적이고 경제적인 폐수처리장치는 아직 개발되지 않고 있다. 이에 따라, 불소와 유기물인 계면활성제를 를 포함하는 폐수를 합리적이고 경제적으로 처리할 수 있는 폐수처리장치가 요망된다.

다음, 제5도와 6도를 참조하여 종래의 폐수처리방법에 대해 설명한다.

일반적으로, 반도체공장의 불소함유 폐수는 당연히 산소도 함유하고 있다. 또한, 특히 반도체공장에 있어서는 불소함유 폐수를 처리하는 경우, 불소함유 폐수에 있어서의 불소농도가 30~300ppm정도의 경우가 많다. 종래, 이와 같 농도의 불소함유 폐수는 소석회, 폴리염화알루미늄 및 고분자응집제등의 약품을 첨가함으로써 불화칼슘 및 불화알루미늄의 미세한 플록(floc)들을 생성시키고, 또한 응집제에 의해 보다 큰 플럭을 생성시킨 후, 플록을 침전시켜 분리시킴으로써 불소가 처리된다.

제5도에 종래의 2단계의 응집침전에 의한 폐수처리장치를 개념적으로 도시한다.

제5도에 보인 바와 같이, 우선, 폐수는 원수조(51)로 유입하고, 수량 및 수질이 어느정도 조정된다. 그 후, 폐수는 원수펌프(62)에 의해 제1반응조(52)로 이송된다.

다음, 폐수는 소석회가 첨가된 제1반응조(52)에 의해 교반기(63)에 의해 교반 반응처리가 행해진다. 이에 따라 제1반응조(52)에 있어서 불화칼슘을 생성시킴으로써 폐수에서 불소를 제거한다. 그 후, 상기 폐수는 알루미늄제가 첨가된 제2반응조(53)에서 상기 폐수중의 미반응 불소가 알루미늄제와 반응하여 불화알루미늄이 생성된다. 이에 따라, 상기 폐수로부터 다시 불소가 제거된다.

다음, 상기 폐수는 제1응집조(54)로 이송되어 고분자응집제가 첨가된다. 이에 의해, 제1반응조(52)에서의 반응에 의해 생성된 미세한 불화칼슘의 플록 및 제2반응조(53)에서의 반응에 의해 생성된 미체한 불화알루미늄의 플록이 보다 큰 플록으로 응집된다. 이에 따라, 상기 폐수는 제1침전조(55)에 있어서 고액(固液)분리되는 플록등의 슬러리의 대부분은, 과잉 소석회에 의한 수산화물이고 상기 슬러리에 포함되는 불화칼슘이나 불화알루미늄등의 반응물의 양은 상대적으로 적다.

상기 공정만에 있어서는, 불소농도를 목적수질인 15ppm이하로 할 수 없다. 따라서, 후에, 폐수를 제3반응조(56), 제2응집조(57) 및 제2침전조(58)순으로 이송하고, 다시 그 후, 폐수의 pH가 방류기준의 범위내에 들어가도록 pH조정조(59)를 통과시킨 후 폐수를 방류한다.

한편, 제1침전조(55) 및 제2침전조(58)로부터 모인 슬러리는 슬러지농축조(60)에서 농축되어, 탈수기(61)에 의해 탈수되어 규정 함수율을 갖는 케이크로 된다.

다음, 제6도에 불소 및 계면활성제함유 폐수의 생물학적 처리설비를 갖는 폐수처리장치를 나타낸다. 이 폐수처리장치는 제6도에 보인 바와 같이, 제5도에 보인 폐수처리장치에 있어서, 제1침전조(55)와 제3반응조(56)와의 사이에 접촉산화제(66)를 설치한 것이다. 이 접촉산화제(66)에는 염화비닐제 및/또는 플라스틱제의 파형 필터매체(67)가 충전되어 있다. 이에 따라, 접촉산화제(66)는 조내에 존재하는 호기성 미생물에 의해 계면활성제등의 유기물을 산화분해한다.

다음, 제7도에 종래 배가스처리장치를 도시한다. 이 배가스처리장치(73)는 순환수펌프(75)에 의해 하부에서 흡상된 순환수가 플라스틱 충전물(72)위에 스프레이 된다. 예컨대, 스크러버(scrubber)로 대표되는 종래 배가스처리설비에서는, 상기 순환수로서의 물 또는 알칼리 수용액을 플라스틱 충전물(72)로 진동시켜 기체(배가스)와 액체(순환수)와의 접촉효율을 좋게하여, 물리적인 처리에 의해 제거대상물질을을 제거하도록 하고 상기 제거대상물이란 구체적으로는 배가스중의 불소이고, 상기 물리적인 처리란 불소가스의 수용액으로의 용해이다. 즉, 상기 처리는 불소와 칼슘과의 반응에 의해 불화칼슘을 생성시키는 화학반응을 수반하지 않는다.

또한, 배가스로부터 유기용제등의 유기물을 제거하기 위한 처리로서는, 활성탄흡착처리가 일반적이다. 이 활성탄 흡착처리의 원리는 어디까지나 물리적인 흡착이다. 따라서, 활성탄이 흡착포화량에 도달하면 흡착한 유기물을 활성탄으로부터 탈착할 필요가 있고, 또한 상기 탈착된 유기물을 폐수처리설비에서 처리할 필요가 있다. 즉, 종래 배가스처리 장치는 어디까지나 흡착처리를 행하는 것으로서, 미생물에 의해 생물학적으로 유기물을 분해할 수 없다.

최근의 반도체공장이나 액정공장에서는 기업에 대한 환경감사의 동향에 기인하여 발생폐기물이 적은 것이 요망되고 있고, 또한 기업간의 경쟁에 의해 물리장치의 초기경비가 낮을 것이 요망되고 있다. 또한, 상기 공장이 환경에 영향을 주는 큰 요인으로서는 특히 폐수처리와 배가스처리이다.

따라서, 오늘날 발생폐기물이 적고 또한 초기경비가 낮은 개선된 폐수처리장치와 배가스처리가 필요하게 된다.

우선, 폐수에 대해 언급하면, 폐수중의 불소농도에 대한 규제도 매년 엄격하게 되어, 최근의 공장에서는 보다 엄격한 행정기준하에 불소의 규제치를 한자리수 즉, 수ppm으로 유지할 필요가 있는 경우가 많다. 폐수중의 농도를 한자리수로 유지하기 위해서는 종래 시스템의 경우 2단계 응집침전시스템의 2단째에 알루미늄제를 불소농도에 대해 이론치의 10배이상 첨가하지 않으면 목적의 농도레벨까지 불소농도를 감소시키는 것이 불가능했다.

또한, 상기 종래의 소석회등을 첨가하여 불소를 처리하는 방법(2단계 응집침전시스템)에 있어서, 폐수의 pH가 2~3으로 낮고, 또한 불소농도가 30~300ppm의 범위에서 광범위하게 변동하기 때문에, 불소에 대한 소석회의 필요량은 화학반응이론량의 3배(1단째) 이상이었다. 이에 때문에, 수산화물등의 슬러리의 발생량이 많고, 또한 탈수설비에 의해 슬러리를 탈수하여도 함수율이 65% 정도이기 때문에 결과적으로, 폐기물인 탈수케이크의 볼륨이 커져, 이 탈수케이크의 처리에 요하는 코스트가 증가하고 또한 장래 처리장의 확보가 곤란하게 되는 문제가 있다.

또한, 소석회를 화학반응이론량의 3배 이상 필요로 하는 이유는, 폐수와 첨가되는 소석회와의 반응시간을 통상 30분간 이내로 설계할 필요가 있기 때문이다. 즉, 과잉의 석회를 첨가하지 않으면, 소정시간내에 불소를 충분히 제거할 수 있고, 불소함유율의 목표치(일반적으로 20~30ppm)를 달성할 수 없기 때문이다. 가령, 반응시간을 30분 이상으로 설계하여 반응시간을 충분히 취하면 소석회의 필요량을 감소시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에는 반응조의 용량이 3배이상으로 되고, 또한 교반기도 보다 커지기 때문에, 부지면적이 확대되고 또한 건설비가 증가하는 문제가 있다.

한편, 최근 탄산칼슘광물을 사용한 불소함유수의 처리방법이 개발되었다. 이 방법에 있어서, 탄산칼슘광물이 충전되는 충전조가 밀폐조이기 때문에, 반응후에 밀폐조로부터 반응물을 빈번히 인출할 필요가 있다. 이 인출작업에는 많은 공수가 소요되어 현실적으로 메인트넌스상의 큰 문제가 있다.

최근, 반도체공장이나 액정공장에서는 반도체소자의 미세화가 더욱 진전되는 상황에서, 초순수에 의한 수세정에서는 표면장때문에 미세한 부분에 대해서는 충분히 세정할 수 없다. 따라서, 초순수에 계면활성제나 알콜등의 유기물(예컨대, 계면활성제함유 버퍼드 불소산과 같은 약품)을 혼입시켜 표면장력을 작게하여 세정하는 방법이 널리 보급되고 있다. 이 경우, 표면활성제나 콜류등의 유기물이 불소함유폐수에 포함되기 때문에, 불소제거와 동시에 이들 유기물의 처리로 필요하게 된다.

그러나, 계면활성제를 처리할 때, 계면활성제의 분자식, 구조식, 살균성 및 발포성때문에, 미생물에 대한 배양조건이 좋은 영양제등을 첨가하여도 계면활성제를 미생물을 사용하여 용이하게 처리하는 것이 곤란하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 불소 및 계면활성제를 포함한 폐수와 배가스를 동시에 처리할 수 있어, 초기경비 및 운용경비를 감소시킬 수 있는 합리적이고 경제적인 폐수처리장치 및 폐수처리방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 폐수처리장치는,

하부에 도입된 폐수에 침수되도록 충전된 탄산칼슘광물 및 상기 폐수를 폭기하여 교반시키기 위한 폭기수단을 갖는 하부;

상기 하부보다 상방에 또한 상기 하부에 도입된 폐수의 수면보다 높은 레벨에 배치되고 , 통수성을 갖도록 충전된 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물을 갖는 상부;

상기 하부에서 상기 상부로 폐수를 흡상시키고 흡상된 폐수를 상기 상부위로 스프레이하기 위한 폐수순환수단; 및

상기 하부와 상부간의 공간에 배가스를 도입하기 위한 배가스 도입수단을 포함한다.

상기 본 발명의 폐수처리장치에 있어서, 폐수가 탄산칼슘광물과 반응하여 불화칼슘을 생성하도록 상기 하부에서 공기에 의해 교반된다. 그 결과, 상기 폐수의 불소농도가 감소된다. 이에 따라, 상기 폐수는 결정상 불화칼슘 즉 결정종을 포함하도록 된다.

상기 하부의 탄산칼슘광물의 표면에는 상기 폐수에 유래하는 미생물이 번식하여, 이 미생물에 의해 상기 폐수에 포함되어 있는 계면활성제가 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다.

상기 결정종을 포함하는 폐수는 상기 폐수순환수단에 의해 상부로 흡상되고 이 상부에 스프레이 된다. 상기 폐수는 상기 상부의 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물에 접촉하면서 중력에 따라 서서히 하강한다.

상기 배가스도입수단은 상기 상부와 하부간의 공간에 배가스를 도입한다. 상기 배가스는 상기 상부를 향해 유동하여 상기 상부에서 하강하고 있는 상기 폐수에 접촉하여 불소가 제거된다. 또한, 상기 상부의 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물의 표면에 번식된 미생물이 상기 배가스에 포함된 계면활성제 및 상기 폐수에 포함된 계면활성제를 생물학적으로 처리한다.

상기 폐수는 결정상의 불화칼슘 고형물을 포함하기 때문에, 상기 폐수는 이 폐수와 접촉하여 반응함으로써 중화된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 하부에서 폐수를 처리할 수 있고, 상부에서 폐수와 배가스의 양방을 처리할 수 있어, 불소 및 계면활성제를 포함한 폐수와 배가스를 동시에 처리할 수 있다. 또한, 폐수를 처리하는 과정에 있어서 상기 폐수자체에 의해 상기 배가스를 처리할 수 있다.

본 발명에 의하면, 불소 및 계면활성제를 포함한 폐수와 배가스를 동시에 처리함과 아울러, 초기경비 및 운용경비를 절감할 수 있는 합리적이고 경제적인 폐수처리장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 폐수처리장치는 또한, 제1수조 및 제2수조를 구비하며, 상기 제1수조는,

제1하부에 도입된 폐수에 침수되도록 충전된 탄산칼슘광물 및 상기 폐수를 폭기하여 교반시키기 위한 폭기수단을 갖는 제1하부;

상기 제1하부보다 상방에 대한 상기 제1하부에 도입된 폐수의 수면보다 높은 레벨에 배치되고, 통수성을 갖도록 충전된 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물을 갖는 제1상부

상기 제1하부에서 상기 제1상부로 폐수를 흡상시키고 흡상된 폐수를 상기 제1상부위로 스프레이하기 위한 폐수순환수단; 및

상기 제1하부와 제1상부간의 제1공간에 배가스를 도입하기 위한 제1배가스 도입수단을 포함하고,

상기 제2수조는,

상기 제1하부에서 도입된 폐수에 침수되도록 충전된 탄산칼슘광물과 목탄 및 상기 폐수를 폭기하여 교반시키기이 위한 폭기수단을 갖는 제2하부;

상기 제2하부보다 상방에 또한 상기 제2하부에 도입된 폐수의 수면보다 높은 레벨에 배치되고, 통수성을 갖도록 충전된 목탄 및 플라스틱 충전물을 갖는 제2상부;

상기 제2하부에서 상기 제2상부로 폐수를 흡상시키고 흡상된 폐수를 상기 제2상부위로 스프레이하기 위한 폐수순환수단; 및

상기 제1수조로부터 상기 제2하부와 제2상부간의 제2공간에 배가스를 도입하기 위한 제2배가스 도입수단을 포함한다.

본 발명에 의하면, 제1수조의 제1하부에 있어서, 폐수가 탄산칼슘광물과 반응하여 불화칼슘이 생성되어 폐수의 불소농도가 감소된다. 상기 폐수에 포함된 계면활성제는 상기 탄산칼슘광물의 표면에 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다. 이에 따라, 상기 불화칼슘의 결정종을 포함하는 폐수는 제1상부로 흡상되어 스프레이된다. 따라서, 상기 폐수는 상기 제1상부의 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물의 표면에 번식된 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다.

한편, 상기 배가스도입수단은 상기 상부와 하부간의 공간에 배가스를 도입한다. 상기 배가스는 상기 제1상부를 향해 유동하여 상기 제1상부에 있는 폐수에 접촉하여 반응하여 상기 배가스에 포함되어 있는 불소가 제거된다. 또한, 배가스에 포함된 계면활성제는 상기 제1상부의 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물의 표면에 번식된 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다. 상기 배가스는 상기 폐수와 반응하여 중화된다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 제1수조의 제1하부에서 제2수조의 제2하부로 폐수가 도입된다. 이에 따라, 제2하부에 도입된 폐수는 이 제2하부에 충전되어 있는 탄산칼슘광물과 목탄에 접촉한다. 상기 목탄 및 탄산칼슘광물의 표면에는 상기 폐수에서 유래하는 미생물이 번식하기 때문에 상기 폐수는 상기 미생물에 의해 생물학적으로 처리된다. 이 생물학적으로 처리에 의해 상기 폐수의 유기물 농도가 감소된다.

상기 제2하부는 폭기수단에 의해 교반되므로, 상기 탄산칼슘광물이나 목탄의 표면에 번식한 미생물이 일정 기간 경과후 박리된다. 상기 박리된 미생물을 포함한 폐수는 상기 제2하부에서 제2상부로 흡상되어 제1상부위로 스프레이된다. 이에 따라, 상기 폐수는 제2상부에 충전되어 있는 목탄과 플라스틱 충전물에 접촉하면서 중력에 의해 하강한다. 이 때, 상기 배가스가 상기 제1수조로부터 상기 제2하부와 제2상부간의 공간으로 도입된다. 다음, 상기 배가스는 제2상부로 들어가고, 이 제2상부에서 상기 폐수와 접촉하면서 반응하여 배가스중의 유기물이 생물학적으로 처리된다. 이 때, 상기 배가스중의 유기물(유기용제)은 상기 폐수에 존재하는 미생물에 대한 영양물로 작용한다. 이에 따라, 상기 폐수는 제2상부의 목탄과 플라스틱 충전물에 번식한 미생물에 의해 생물학적으로 처리되어 계면활성제등의 유기물이 처리된다.

본 발명에 의하면, 상기 폐수가 포함되어 있는 불소와 계면활성제는 제1수조의 하부에서 처리되고, 제1상부에서 재차 처리된다. 또한, 상기 폐수는 상기 제2수조의 제2하부와 제2상부의 양쪽에서 불소와 계면활성제가 처리된다. 즉, 폐수는 제1수조에서 두 단계로 처리되고, 또한 제2수조에서 두 단계로 처리된다. 이는 폐수에 포함된 불소와 계면활성제를 매우 양호하게 처리할 수 있게 한다.

또한, 제1수조의 제1상부 및 제2수조의 제2상부의 조합에 있어서, 상기 배가스는 폐수를 이용하여 두 단계로 처리될 수 있다. 이에 따라, 배가스에 포함된 불소와 계면활성제가 양호하게 처리될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 불소와 계면활성제를 포함한 폐수와 배가스가 동시에 양호하게 처리됨과 아울러, 초기경비 및 운용경비를 절감할 수 있는 합리적이고 경제적인 폐수처리장치를 제공할 수 있다.

상기 폐수순환수단이 에어리프트 펌프를 포함하는 본 발명에 의한 폐수처리장치에 있어서, 상기 에어리프트 펌프가 폐수에 공기를 공급하고 이 공기는 상기 폐수에 포함된 결정상의 불화칼슘의 결정을 파괴하면서 상기 폐수를 흡상시킨다.

1 실시예에서, 상기 폐수처리장치는, 제2수조로부터의 폐수 도입되고, 이 제3수조내에 도입된 폐수를 교반하기 위한 교반수단 및 슬러지를 고정화하기 위한 고정화수단을 포함하며, 알루미늄제와 고분자 응집제가 첨가되도록 되어 있는 제3수조;

상기 제3수조로부터의 폐수가 도입되고, 상기 폐수를 고액분리함과 동시에 분리된 상청액을 방출하는 제4수조;

상기 제4수조에서 침전에 의해 형성된 슬러지가 도입되고, 이 슬러지를 침강분리하여 농축하는 제5수조;

상기 제5수조에서 농축된 슬러지가 도입되고 이 슬러지를 탈수하는 탈수 수단; 및

상기 제4수조에서 형성된 슬러지가 상기 제1수조의 제1상부와, 제2수조의 저제2상부, 및 제3수조의 슬러지 고정화 수단중 적어도 하나로 반송하기 위한 슬러지 반송 수단을 포함한다.

본 실시예에 있어서, 상기 제2수조에서 제3수조로 폐수가 도입되고, 이 제3수조에서는 알루미늄제와 고분자응집제가 첨가된다. 다음, 상기 폐수에 포함된 불소가 상기 알루미늄제와 반응하여 불화알루미늄을 생성한다. 나머지 알루미늄제는 신속하게 수산화알루미늄을 플록으로 변화하고, 이 플록이 상기 불화알루미늄을 흡착한다. 상기 불화알루미늄을 흡착한 플록은 고분자흡착제로 흡착되어 보다 큰 플록으로 된다.

상기 큰 폭을 포함하는 폐수는 상기 제4수조에 도입되고, 고액분리되어 최종적인 처리수로서 상기 상청액이 방출된다.

상기 제4수조에서 고액분리된 슬러지는 상기 제5수조에 도입되어 농축되고 다시 탈수수단에 의해 탈수된다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 폐수중의 불소를 분리하여 탈수된 슬러지의 형태로 최종 배출할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면, 상기 제4수조에서 고액분리에 의해 형성된 슬러지를, 상기 제1수조의 제1상부, 제2수조의 제2상부또는 제3수조의 슬러지 고정화 수단중 적어도 하나로 반송한다. 상기 슬러지는 상기 플록을 포함하며 또한 미생물을 포함하는 생물 슬러지로 포함한다. 따라서, 상기 슬러지가 공급된 제1상부, 제2상부, 또는 제3수조의 슬러지 고정화 수단중 적어도 하나는 기체-액체 접촉을 이용하여 배가스 처리효율이 상승되며, 또한 상기 생물 슬러지에 의해 폐수 및 배가스의 생물학적인 처리능력을 높일 수 있다. 즉, 이 실시예에 의하면, 폐수 및 배가스의 처리능력이 더욱 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 폐수처리방법은, 하부에 충전된 탄산칼슘광물을 상기 폐수에 침수되도록 상기 폐수를 하부에 도입하고, 상기 폐수를 폭기하면서 교반하는 단계;

상기 폐수를 상기 하부로부터 흡상하여, 상기 하부위에 위치되고 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물이 충전되어 있는 상부에 상기 폐수를 스프레이하는 단계;

상기 하부와 상부사이의 공간에 배가스를 도입하는 단계;

중력에 따라 상기 폐수를 상기 상부의 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물을 통과시키는 단계;

중력에 따라 상기 폐수를 상기 배가스가 존재하는 공간을 통과시키는 단계; 및

중력에 따라 상기 폐수를 상기 하부로 반송하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 폐수처리장치은, 제1하부에 충전된 탄산칼슘광물을 상기 폐수에 침수되도록 폐수를 상기 제1수조의 제1하부에 도입하고, 상기 폐수를 폭기하면서 교반하는 단계;

상기 폐수를 상기 하부로부터 흡상하여, 상기 하부위에 위치되고 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물이 충전되어 있는 제1상부에 상기 폐수를 스프레이하는 단계;

상기 제1하부와 제1상부사이의 제1공간에 배가스를 도입하는 단계;

중력에 따라 상기 폐수를 상기 제1상부의 탄산칼슘광물과 플라스틱 충전물을 통과시키는 단계;

중력에 따라 상기 폐수를 상기 배가스가 존재하는 제1공간을 통과시키는 단계;

중력의 법칙에 따라 상기 폐수를 상기 제1하부로 반송하는 단계;

제2하부이 충전된 탄산칼슘광물을 상기 폐수에 침수되도록 폐수를 상기 제1수조의 제1하부에서 제2수조의 제2하부로 도입하고, 상기 폐수를 폭기하면서 교반하는 단계;

상기 폐수를 상기 제2하부로부터 흡상하여, 상기 제2하부위에 위치되고 목탄과 플라스틱 충전물이 충전되어 있는 제2상부에 상기 폐수를 스프레이하는 단계;

상기 제1공간으로부터, 제2하부와 제2상부사이의 제2공간에 배가스를 도입하는 단계;

중력에 따라 상기 폐수를 상기 배가스가 존재하는 제2공간을 통과시키는 단계; 및

중력의 법칙에 따라 상기 폐수를 상기 제2하부로 반송하는 단계를 포함한다.

1 실시예에 있어서, 상기 폐수처리방법은, 상기 제2수조에서 제3수조로 폐수를 도입하고, 제3수조에서 상기 폐수에 알루미늄제와 고분자응집제를 첨가하고, 상기 폐수를 교반하고, 이 제3수조에 제공된 슬러지 고정화 수단에 슬러지를 고정하는 단계;

상기 제3수조에서 제4수조로 폐수를 도입하고, 이 제4수조에서 상기 폐수를 고액분리하고, 분리된 상청액을 제4수조로부터 방출하는 단계;

상기 제4수조에서 침전에 의해 폐수로부터 슬러지를 분리하고, 이 슬러지를 제5수조에 도입하고, 이 제5수조에서 상기 슬러지를 침강분리하여 농축하는 단계;

상기 제4수조에서 분리된 슬러지를 상기 제1수조의 제1상부, 상기 제2수조의 제2상부, 및 상기 제3수조의 슬러지 고정화 수단중 적어도 하나로 반송하는 단계;

상기 제5수조에서 농축된 슬러지를 탈수수단에 의해 탈수하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 특징은 이하의 (1) 내지 (6)으로 요약될 수 있다.

(1) 폐수처리장치는 이 장치의 상부에 배치된 배가스처리장치를 포함한다. 상기 장치에 제공된 에어리프트 펌프에 공기를 공급하여 결정종을 파괴하고 또한 용해 산소의 농도를 높여 미생물을 번식시킨다. 이에 따라, 폐수처리장치의 순환수를 배가스처리장치의 순환수로서 공용할 수 있다. 상기 에어리프트 폄프는 가장 우수한 에너지 세이브형 펌프이다.

(2) 제1수조에 있어서, 불소를 처리하기위해 탄산칼슘광물을 조내로 충전하고, 공기량을 변화시키면서 교반을 행하여, 탄산칼슘광물의 표면에 결정화하는 광물(결정종으로 알려짐)을 파괴하면서 폐수를 처리한다.

(3) 제2수조에 목탄과 탄산칼슘광물을 교대로 충전하여, 이들 목탄과 탄산칼슘광물에 각종의 미생물을 번식시켜 폐수를 처리한다.

제1수조에서 불소가 어느정도 처리된 처리수 또는 다시 미생물에 의한 생물막을 이용하여 고도로 처리된다(불소, COD, BOD등이 처리된다). 또한, 미생물의 체내에 불소를 농축시키는 원리로 불소를 제거하고 최종적으로 상기 매체를 시스템 밖으로 인출할 수 있다.

폐수처리와 동시에, 미생물이 번식한 순환수를 에어리프트 펌프에 의해 상부의 스프레이로 스프레이한다. 즉, 제2수조 상부의 스프레이부에 충전된 목탄과 종래의 배가스처리에 이용되는 플라스틱 충전물에 미생물을 충분히 번식시켜 상기 충전물에 번식한 미생물층(생물막)을 이용하여 배가스를 처리한다. 즉, 폐수와 배가스 모두를 두 종류의 충전물에 번식한 미생물을 이용하여 효과적으로 처리할 수 있다. 또한, 배가스중의 유기물(유기용제)는 미생물에 대한 영양제로 된다. 또한, 종래, 생산설비에서 유래하는 광산지 (무기 불소산, 황산등)과 유기물을 포함하는 혼합가스로부터의 배가스는 산성을 나타내기 때문에, 미생물처리가 곤란하였다. 이 곤란은 본 발명에 의해 해소될 수 있다. 즉, 본 발명은 무기성의 배가스를 제1수조에서 탄산칼슘광물에 의해 화학반응적으로 처리하여 중화된 배가스로 하고, 유기물과 중성으로 유기물을 포함하는 배가스로서 미생물에 의해 보다 처리하기 쉬운 배가스로 하고, 또한 그 배가스를 상부의 충전물에 생성한 생물막으로 부터 박리된 미생물을 포함하는 순환수에 의해 처리된다.

(4) 폐수와 배가스를 제1수조의 제1상부와 제1하부에서 입체적으로 처리할 수 있다. 또한, 제1상부에 탄산칼슘광물이 충전되어 있으므로, 폐수중의 불소하는 제1하부와 제1상부 양쪽에서 처리할 수 있다. 따라서 제1상부는 폐수처리기능과 배가스처리기능을 모두 갖는다. 이에 따라, 건설설비 비용을 한층 절감할 수 있다.

(5) 제1수조에서 생성된 불화칼슘을 에어리프트 펌프에 의해, 순환수와 일체제1상부의 중간부로부터 스프레이하여 순환수를 많게 하고, 기체-액체의 접촉효율을 증가시킬 수 있다. 상기 에어리프트 펌프는 적은 동력으로 작용될 수 있어 운용경비를 절감시킨다.

에어리프트 펌프로부터의 순환수와 반송 슬러지 펌프로부터의 순환수의 두종류의 순환수를 순환시킬 수 있다.

(6) 폐수처리에 있어서 침전조로부터의 적당한 농도의 슬러지를 제1상부와 제2상부의 위에서 스프레이한다. 응집제에 의해 형성된 수산화 알루미늄 플록의 소프트한 슬러리 특성은 기체-액체 접촉효율을 더욱 개선한다. 이에 따라, 배가스중의 처리할 피처리성분을 효율적으로 제거할 수 있다.

최근, 탄산칼슘광물을 이용한 불소처리에 관한 각종 신기술이 개발되고 있다. 예컨대, 일본 특개소 60-48191호에는 불소함유페수의 처리에 탄산칼슘광물을 이용하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 공보는 폐수와 배가스를 동시에 처리할 수 있는 방법이 개시되어 있지 않다.

일본 특개소 63-28429호에는 불소를 함유하는 폐수와 배가스를 처리하는 것이 개시되어 있다. 또한, 일본 특개평 5-253575호, 특개평 5-253576호, 및 특개평 5-253577호에는 탄산칼슘광물을 이용하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이들 공보는 불소함유수의 처리방법망을 기술하고 있으며 폐수와 배가스를 동시에 처리할 수 있는 방법이 개시되어 있지 않다.

상기 종래 기술과 비교하여 본 발명의 특징은 다음과 같다.

본 발명은 폐수와 배가스를 모두 처리할 수 있는 폐수처리장치를 제공한다. 본 발명은 탄산칼슘광물로 충전된 조내로 폐수를 도입하고, 이 폐수를 폭기에 의해 교반하면서 반응시키며; 결정종과 미생물을 포함하는 순환수요 배가스처리에 이용한다.

폐수와 배가스가 어느 정도 중화된 제2수조에 있어서, 저농도의 불소의 처리로 제2수조에 번식시킨 미생물을 이용한다. 특히 미생물의 체내에 불소를 취입시키고, 그 후 침전조에서 미생물과 처리수를 분리하여 폐수를 처리한다.

예컨대, 반도체공장에서 불소함유 폐수를 처리하는 경우, 폐수가 황산을 포함하고 있고 이는 불화칼슘을 포함하는 결정종의 형성을 촉진할 수 있다. 이 사실은 바람직하게 이용될 수 있다. 일반적으로, 반도체공장에서는 황상박리장치를 수많이 사용하기 때문에 공장으로부터의 불소함유페는 황산을 포함하고 있다.

제2수조에 있어서, 폐수중 및 배가스중의 유기물에 착안하여 미생물을 이용하여 폐수와 배가스를 처리한다.

탄산칼슘광물을 함유하는 반응조에 있어서, 본 발명은 오픈형태의 조에서 공기계 탈기에 의한 강력한 교반이 이루어지기 때문에 공기중의 미생물도 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 알루미늄제를 함유하는 슬러지량을 탄산칼슘광물을 함유하는 반응조(제1 및 제2상부와 제1 및 제2하부)로 반송한다.

일본 특개평 5-253578호, 동 5-277471호, 동 5-293475호 및 동 5-301092호에 있어서, 탄산칼슘입자들이 충전된 조에 불소함유수를 순환공급하여 조내에 불화칼슘이 생성될 수 있도록 하여, 불소가 불화칼슘의 형태로 회수되는 것이 개시되어 있다.

이에 대해, 본 발명은 폐수중의 불소만이 아니라 배가스중의 불소를 처리하며, 또한 폐수와 배가스중의 유기물을 이용하여 폐수와 배가스중의 불소를 고도로 처리(2차처리)할 수 있다.

본 발명의 처리방법에 있어서, 제1단계는는 어디까지나 탄산칼슘광물로부터 칼슘을 용출시켜 불소와 반응시키는 처리이다. 제2단계에서는, 불소의 고도한 처리로서 제2수조에서 미생물을 이용하여 폐수중과 배가스중의 저농도불소를 미생물처리할 수 있다. 또한, 본 발명은 탄산칼슘광물을 이용하여, 충전되어 있는 탄산칼슘광물이 감소한 분만큼 보충한다. 그러나, 불화칼슘의 회수는 실시하지 않는다.

여기에서, 탄산칼슘과 탄산칼슘광물의 차이점에 대해 설명한다. 탄산칼슘은 화학식 오CaCO₃로 표형되는 물질로, 구체적으로는 공업약품으로서의 탄산칼슘등이 있다.

탄산칼슘광물은 예컨대, 천연 즉 자연계에 존재하는 대리석, 석회암, 산호 및 굴껍질등이 해당한다. 일반적으로 자연계에 존재하는 탄산칼슘광물은 주성분으로서의 탄산칼슘과 SiO₂, MgO등의 불순물을 1% 전후 포함한다. 본 발명은 일본 히로시마에서 다량으로 산출되는는 저렴한 탄산칼슘광물에 착하는 하여 시스템을 구축한 것이다. 본 발명은 공업약품으로서의 탄산칼슘을 사용하지 않고 자연계에 존재하는 탄산칼슘광물을 이용하기 때문에, 공업약품인 탄산칼슘과는 달리 사고의 염려 없이 안전한 불소처리방법을 제공한다.

소석회를 사용한 경우의 장점은 소회석이 공업약품등의 약품류이고 분말이기 때문에 물에 용해된 소회석슬러리는 폐수중에 용해되어 있는 불소와의 반응이 빠르다는 것이다. 즉, 소석회는 불소와의 반응이 빠르기 때문에, 반응조를 작게 설계할 수 있는 장점을 갖는다. 구체적으로는, 반응조의 설계는 체류시간 30분이내로 설정하는 것이 일반적이다. 본 발명에 이용하는 탄산칼슘광물은 자연에 존재하는 물질이기 때문에, 폐수중의 불소와 반응하기전에 시간을 요한다. 실험에서는 약 수시간정도의 시간이 필요하다.

그러나, 제8a 및 8b도의 비교예로부터 알 수 있는 바와 같이, 단순히 수질과 수량의 조정기능을 목적으로 수시간의 체류시간으로 설계된 종래 조정조를 효과적으로 이용한다. 즉, 조정조에 탄산칼슘광물을 미리충전하고, 수질과 수량의 조정은 물론 불소의 물리화학반응처리 즉 탈기를 통한 반응처리를 행하는 신규한 기능을 갖는다.

따라서, 제1수조의 하부는 반응조정조로서의 기능을 갖는다.

제8b도에 보인 바와 같이, 종래의 폐수를 반응조로 들어가기 전에 조정조로 도입하고 이 조정조에서 폐수농도의 편차를 평균화하여 반응조로 보내는 수량을 일정량으로 하고 있다. 상기 조정조에서의 체류시간은 수시간이다.

제8a도에 보인 바와 같이, 본 발명은 종래의 조정조와 반응조를 겸하는 하부 (제1반응/조정조)에서, 폐수를 수시간에 걸쳐 처리하기 때문에, 소석회에 보이하이 반응이 느린 물질인 탄산칼슘광물을 사용하여도 제8b도에 보인 종래예에 비해 처리시간이 길어지지는 않는다. 본 발명은 하부(제1반응/조정조)가 조정조와 반응조를 겸하기 때문에 조의 수를 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 종래방법의 조정조와 반응조의 부분을 하나의 수조인 제1반응/조정로 일체화하여, 제1반응/조정조의 체류시간이 수시간으로 되도록 했다. 이는 소석회의 사용을 요하지 않고, 발생 폐기물량이 적으며, 극단적으로 저렴한 탄산칼슘광물을 불소와의 반응재료 채용할 수 있다.

종래, 배가스처리장치는 폐수처리장치와는 별개로 설치되어 있으나, 배가스처리장치와 폐수처리장치를 각각 별개로 설치하면 넓은 공간이 필요하게 되어 불합리하다.

또한, 종래에는 배가스처리장치에 있어서 물 또는 알칼리수용액에 배가스중의 불소를 접촉시켜 흡수시켜 용해시키고, 그 후, 상기 불소를 흡수한 수용액을 폐수처리설비에 도입하여 소석회등의 약품을 첨가하여 처리하고 있다. 즉, 종래의 처리장치에서는 배가스중의 불소는 용액에 의한 접촉, 흡수, 용해를 행하는 단계와 폐수처리설비에 있어서의 불화칼슘의 생성시키기 위한 단계의 2단 처리로 행해진다.

이에 대해, 본 발명은 배가스의 불소가 직접 탄산칼슘광물과 반응하거나 또는 단시간내에 탄산칼슘광물과 반응할 수 있다. 이 점에서,서 본 발명은 종래와 전혀 다르다.

종래는 상기한 바와 같이, 배가스중의 유기용제등의 유기물은 활성탄 흡착처리가 일반적으로, 흡착후 탈착하여 폐수처리설비에서 처리한다. 따라서, 폐수처리에서 발생한 미생물을 이용한 직집적인 미생물에 의해 유기물의 분해를 행하는 본 발명과 종래의 장치는 전혀 다르다.

본 발명에 의하면, 폐수에 있어서는 불소 및 계면활성제등의 유기물함유 폐수의 처리코스트와 탈수 케이크의 발생을 저함시킬 수 있다. 동시에, 결정종으로 부르는 반응물인 결정상의 불화칼슘과 생물막에서 박리된 미생물 슬러지가 혼합된 순환수와, 불소와 반응하는 탄산칼슘광물과 유기물을 흡착하는 능력이 있는 목탄 및 이 목탄의 표면에 번식한 생물막을 이용하여 배가스중의 불소와 유기물을 처리할 수 있다. 그 위에, 종래의 배가스처리장치에서 발생한 귀찮은 슬라임과 고형물을 폐수처리장치의 침전조나 탈수기등에 의해 자동적으로 용이하게 제거할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 용이하게 조작성과 안정성을 현저히 개선시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 폐수처리장치 및 방법의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도를 참조하면, 본 발명의 폐수처리장치의 제1실시예가 도시되어 있다. 이 제1실시예는 불소 및 유기물을 함유한 폐수와 불소 및 유기물을 함유한 배가스를 처리하기 위한 것이다.

제1도에 있어서, 부호 1은 제1반응/조정조를 표시한다. 이 제1반응/조정조(1)의 제1하부(1a)에는 수용바스켓(10A)에 수용된 탄산칼슘광물(9A)이 충전되어 있다. 또한, 상기 제1반응/조정조(1)는 블로워(17), 이 블로워(17)에서 연장되는 배관(20A)와, 이 배관(20A)의 선단에 접속된 디퓨저관(11A)을 포함한다. 상기 디퓨저관(11A)은 상기 제1반응/조정조(1)의 제1하부(1a)의 아래에 배치된다. 상기 블로워(17)와 배관(20A) 및 디퓨저관(11A)이 폭기(曝氣)수단을 구성한다.

반도체공장이나 액정공장의 생산공정에서 배출되는 불소와 유기물을 함유하는 폐수는 최초로 제1반응/조정조(1)에 도입된다. 상기 불소를 함유하는 폐수는 황산을 포함한다. 상기 황산에 대해서는 단순히 pH를 조정함으로써 처리하면 좋다.

상기 제1반응/조정조(1)내의 폐수의 수위는 탄산칼슘광물(9A)이 폐수에 침추되도록 조정된다. 상기 디퓨저관(11A)이나 블로워(17)를 포함하는 폭기장치에 의해 상기 폐수가 강력이 교반된다. 이 교반에 의해, 상기 폐수중의 불소와 상기 탄산칼슘광물(9A)중의 칼슘이 시간이 경과함에 따라 반응한다. 상기 폐수에는 황산이 혼재하고 있고, 상기 폐수의 액성이 산성으로 되어 있기 때문에, 탄산칼슘광물(9A)로부터 칼슘이 용이하게 용출된다. 따라서, 상기 반응에 의해 결정상의 불화칼슘(결정종)이 용이하게 생성된다.

상기 제1반응/조정조(1)의 제1상부(1b)에는, 탄산칼슘광물(9A)과 플라스틱 충전물(13A)이 충전된 제1반응 스프레이부(3)가 배치되어 있다. 이에 따라, 상기 제1반응 스프레이부(3)보다도 하래의 배가스 도입용 공간(S1)에는 이 공간(S1)에 연통함과 동시에 횡방향으로 돌출하는 덕트(29)가 설치되어 있다. 이 덕트(29)의 앞에는 배기팬(12)이 부착되어 있고, 이 배기팬(12)에 의해 반도체공장이나 액정공장으로부터의 불소와 유기물을 함유한 배가스를 제1반응 스프레이부(3)의 배가스 도입용 공간(S1)에 도입될 수 있도록 되어 있다.

상기 제1반응 스프레이부(3)의 최하부에는 격자판(15A)이 설치된다. 이 격자판(15A)은 제1도에 보인 바와 같이, 격자가 수직방향으로 연장되고, 상하방향의 투영면적이 좌우방향의 투영면적보다도 매우 작게 되어 있다. 따라서, 상기 덕트(29)로부터의 배가스는 상기 격자판(15A)을 용이하게 통과하여 제1반응 스프레이부(3)에 달할 수 있다. 또한, 상기 격자판(15A)은 충전물로서의 비교적 중량이 있는 탄산칼슘광물(9A)과 플라스틱 충전물(13A)을 지지할 수 있도록 비교적 큰 강도를 가질 필요가 있다.

제1반응 스프레이부(3)에 충전된 플라스틱 충전물(13A)로서는, 구체적으로는 래싱 링(Rasching ring), 벨렐 새들(Bellel Saddle), 인터록 새들, 테랄렛(Terralet), 및 볼베어링등을 포함한다. 이들은 일반적인 배가스처리장치에도 사용되며 공기저항을 비교적 적게 받는다.

상기 제1반응 스프레이부(3)의 수직 중간측보다 약간 상방의 위치에, 이 제1반응 스프레이부(3)를 통해 횡방향으로 연장되는 스프레이관(14A)에는 에어리프트 펌프(16A)가 연결된다. 이 에어리프트 펌프(16A)를 구성하는 관의 하단은 상기 제1반응/조정조(1)의 하부(1a)의 저부 부근에 달한다. 상기 에어리프트 펌프(16A)의 하단(16a)보다도 약간 위에는 블로워(19)로부터 연장되는 관이 접속되어 있고, 상기 블로워(19)로부터 상기 에어리프트 펌프(16A)를 운전하기 위한 공기가 공급된다. 상기 에어리프트 펌프(16A)를 운전하면, 상기 제1반응/조정조(1)의 하부(1a)의 밑에 있는 폐수는 상기 에어리프트 펌프(16A)내를 상승하여 상기 스프레이관(14A)으로부터 상기 제1반응 스프레이부(3)내에 스프레이된다.

상기 에어리프트 펌프(16A)대신 통상 사용되고 있는 형태의 크러셔부착 펌프가 사용될 수도 있다. 그러나, 상기 에어리프트 펌프(16A)가 선정된 사용에는 비교적 적은 동력비로 다량의 폐수를 이동시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 후술되는 바와 같이, 상기 에어리프트 펌프(16A)를 사용하는 경우에는 결정상의 불화칼슘(결정종)을 효과적으로 파괴할 수 있다. 또한, 에어리프트 펌프(16A)이외의 펌프를 선정한 경우에는 펌프가 막힐 가능성이 있다.

제1반응/조정조(1)에서 처리된 피처리수의 pH는 중성으로 되도록 제1반응/조정조(1)를 설계하는 것이 좋다.

구체적으로한, 불소와 유기물을 함유하는 상기 폐수의 pH가 3이하일 때에는 교반강도에 따라 다르나 제1반응/조정조(1)에서의 체류시간을 수시간이상하는 것이 좋다.

또한, 제1반응/조정조(1)의 용량 1입방미터당 1일 100입방미터이상의 탈기를 위한 공기공급량을 확보한 경우에는, 제1반응/조정조(1)에서의 폐수의 교반을 충분히 행할 수 있고, 폐수중의 불소와 탄산칼슘광물(9A)과의 반응을 원활하게 할 수 있어, 이 반응에 의해 생성된 결정성의 불화칼슘(결정종)이 탄산칼슘광물(9A)의 표면에 부착하지 않도록 할 수 있다.

또한, 제1반응/조정조(1)의 저면(1c)은 상기 에어리프트 펌프(16A)의 하단(16a)으로 향해 하방으로 경사져 있다. 이와 같이 저면(1c)이 경사져 있기 때문에, 방응중 생성된 불화칼슘의 결정이 상기 에어리프트 펌프(16A)의 하단(16a)으로 향해 용이하게 유도된다. 따라서, 상기 불화칼슘의 결정을 상부(1b)의 제1반응 스프레이부(3)에 용이하게 도입한다.

상기 에어리프트 펌프(16A)에 의해 제1반응/조정조(1)의 제1하부(1a)와 제1상부(1a)를 순환시켜 불소가 처리된 폐수, 즉 피처리수는 제2반응/조정조(2)에 도입된다. 구체적으로는, 제1반응/조정조(1)에서 처리된 폐수는 이 제1반응/조정조(1)의 하부(1a)보다 위에, 또한 상기 공간(S1)보다 아래의 소정위치에 설치된 오버플로우관(도시되지 않음)을 경유하여 제2반응/조정조(2)로 이송된다.

또한, 상기 제1반응 스프레이부(3)를 위에서 아래로 통과함으로써, 불소가 처리된 배가스 즉 피처리가스는 제1반응/조정조(1)의 최상부에 연결된 덕트로 (21)를 경유하여 제2반응/조정조(2)의 제2상부(2b)에 설치되어 있는 제2스프레이부(4)의 배가스 도입용 공간(S2)에 도입된다.

상기 제2반응/조정조(2)에는 충전물로서, 탄산칼슘광물(9B)와 목탄(23)이 충전되어 있다. 이에 따라, 제2반응/조정조(2)의 제2하부(2a)의 밑에는 조내를 공기에 의해 교반하는 디퓨저관(11B)이 배치되어 있다. 제2반응/조정조(2)의 저면(2c)은 발생한 불화칼슘의 결정(결정종)이 에어리프트 펌프(16A)에서 제2반응 스프레이부에 용이하게 도입할 수 있도록 에어리프트 펌프(16A)가 개방되어 있는 하단(16a)으로 향해 경사져 있다.

상기 제2반응/조정조(2)에 충전되어 있는 탄산칼슘광물(9B)와 목단(23)은 미생물에 대한 미생물 고정화 담체이며, 시간이 경과함에 따라 탄산칼슘광물(9B)과 목단(23)의 표면에는 생물막이 형성된다. 상기 제2반응/조정조(2)에 별도의 생물 처리장이 발생하는 과잉 슬러지 즉 활성슬러지를 투입한 경우, 상기 미생물 고정화담체에 생물막을 신속히 부착시킬 수 있다. 또한, 상기 제2반응/조정조(2)에 정기적으로 활성 슬러지를 투입하면, 목적하는 생물막을 항시 확보할 수 있다. 이에 따라, 상기 폐수중의 유기물은 제2반응/조정조(2)의 탄산칼슘광물(9B)과 목탄(23)의 표면에 발생한 생물막의 미생물에 의해 처리된다.

또한, 충전물인 목탄(23)으로서는 비중이 1보다 커서 물에 잠기는 비장탄(Bitchotan)을 선택했다. 상기 비장탄은 유기물을 흡착하는 작용이 있고, 상기 비장탄 즉 목탄(23)에 부착된 유기물은 목탄(23)의 내부에 번식한 미생물에 의해 처리된다.

상기 미생물이 번식한 목탄(23)은 일반적으로 활성목탄으로 부를수도 있다. 또한, 탄산칼슘광물(9B)로서는 천연의 석회암을 분쇄한 것을 사용한다. 이 것은 중질(重質) 탄산칼슘이나 한수석(寒水石)으로 부르는 상품으로서도 존재한다. 또한, 천연으로 존재하는 탄산칼슘광물중에서도 상기 천연의 석회암을 분쇄한 것은 그것이 존재하는 수조중에서 소어류를 사육할 수 있을 정도로 화학적으로 안전한 물질이다. 또한, 상기 천연의 석회암을 분쇄한 것은 표면이 거칠기 때문에 미생물이 번식하기 쉬워 생물막이 용이하게 형성된다.

폐수의 pH가 3이하의 산성이기 때문에, 제1반응/조정조(1)에 충전된 탄산칼슘광물(9A)의 입경은 제2반응/조정조(2)에 충전된 탄산칼슘광물(9B)의 입경보다 크고 입도가 거친적이 바람직하다. 예컨대, 제1반응/조정조(1)의 탄산칼슘광물(9A)은 직경 5~7cm정도의 것을 사용하고, 제2반응/조정조(2)의 탄산칼슘광물(9B)은 직경이 약 2cm정도의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제2반응/조정조(2)에 의해 처리된 피처리수는 상기 제2하부(2a)의 상부 부근에 설치된 도시하지 않은 오버플로우관을 경유하여 제3수조관(5)에 도입된다.

상기 제3수조관(5)에는 응집제로서의 알루미늄제와 고분자응집제가 첨가된다. 불소농도가 20ppm이하일 때, 상기 응집제는 피처리수가 중성에 접근할수록 피처리수로부터 불소를 효율적으로 제거할 수 있다. 따라서, 우선 제1반응/조정조(1)에 있어서는 탄산칼슘광물(9A)에 의해 폐수의 불소농도를 20ppm이하로 하고, pH를 7에 가깝게 한다. 다음, 제2반응/조정조(2)에 있어서 상기 폐수에 대해 더욱 고도의 불소제거를 행하기 위해 폐수중의 불소를 탄산칼슘광물(9B)과의 반응은 물론 미생물에 의한 생물학적으로도 처리하여 폐수의 불소농도를 15ppm이하까지 감소시킨다. 최후로, 폴리염화알루미늄등의 알루미늄제와 응집제를 제3수조(5)의 각 조에 주입한다. 구체적으로는, 상기 제3수조(5)의 두 조정 전단의 조(5a)에 알루미늄제를 첨가하고, 후단의 조(5b)에 고분자응집제를 첨가한다. 이에 따라, 피처리수를 목적하는 수질 즉 불소농도 5ppm이하로 처리할 수 있다.

상기 제3수조(5)에서의 처리를 끝낸 피처리수는 다음 제4수조(6)으로 이송된다. 이 제4수조(6)는 일반적인 제1침전조와 동일하다.

제5수조(7)는 통상의 슬러지 응집제로, 상기 제1반응/조정조(1) 제2반응/조정조(2)로부터의 슬러지를 응집한다. 이에 따라, 이 응집된 슬러지는 탈수기로서의 필터 프레스(8)에 이송되어 탈수된다.

상기 실시예는 제1반응/조정조(1)의 제1상부(1b) 및 제2반응/조정조(2)의 제2상부(2b)가 배가스처리장치를 구성한다.

이 실시예에 있어서는, 제1반응/조정조(1)의 제1 및 제2하부(1a 및 1b)에 탄산칼슘광물(9A,9B)를 충전하고, 교반수단으로서의 탈기장치에 의해 피처리수의 중화처리 및 피처리수에 포함되는 불소를 탄산칼슘광물(9A,9B)와 반응시킴으로써 피처리수의 불소농도를 감소시키는 처리를 행할 수 있다. 따라서, 이 실시예는 종래의 폐수처리장치와 배가스처리장치를 합친 면적과 비교한 경우, 전체적인 규모는 축소된다.

상기 구성의 폐수처리장치는 우선, 제1반응/조정조(1)에 유입한 직후의 폐수는 pH가 3이하의 산성이기 때문에, 탄산칼슘광물(9A)를 용해시키면서 칼슘을 이온화시켜, 상기 폐수에 포함된 불소를 불화칼슘의 미세한 플록과 결정종으로 형성한다. 이 처리 결과, 탄산가스와 물이 생성된다. 이 실시예에서는 상기 제1반응/조정조(1)에 있어서 상기 불소를 화학반응식대로 탄산칼슘광물(9A)과 반응시킬 수 있다. 그 이유는 이 실시예는 상기 제1반응/조정조(1)가 종래의 조정조를 겸하기 때문에, 종래의 반응조에 비해 제1반응/조정조(1)에서의 반응시간을 길게 할 수 있기 때문이다.

상세히 설명하면, 종래는 반응조에 과잉의 소석회(Ca(OH₂)를 첨가하기 때문에, 다량의 수산화물이 발생하였다. 이에 대해, 이 실시예는 충분한 시간을 들여 화학 반응식대로 불소를 탄산칼슘광물과 반응시킨다. 따라서, 종래 발생하였던 수산화물의 발생도 없고 종래보다 탈수케이크의 생성량을 감소시킬 수 있어, 폐수에 포함되는 불소를 효과적으로 제거할 수 있다. 이와 같이 하여, 제1반응/조정조(1)에서는 폐수에 포함되는 불소(폐수중의 불소농도 50ppm)를 60% 이상의 제거율로 처리할 수 있다.

다음, 불소농도 20ppm이하이고, 또한 중성에 가까운 폐수는 제2반응/조정조(2)에 도입된다. 이 제2반응/조정조(2)에서는 처리시간을 수시간이상으로 하는 것이 바람직하다. 제2반응/조정조(2)의 제2하부(2a)에는 탄산칼슘광물(9B)과 목탄(23)이 상하방향으로 교대로 적층되어 있다. 이에 따라, 상기 탄산칼슘광물(9B)과 목탄(23)의 표면에는 생물막이 시간의 경과에 따라 발생한다. 이 생물막은 폐수중의 유기물의 처리에 쓰인다.

상기 제2반응/조정조(2)에 충전된 탄산칼슘광물(9B)는 폐수중의 불소화 반응하고, 불소농도를 감소시키도록 작용한다. 그러나, 이 제2반응/조정조(2)에서의 불소의 제거율은 제1반응/조정조(1)에 비해 낮다. 그 이유한 상기 제2반응/조정조(2)에 충전된 탄산칼슘광물(9B)의 절대량이 제1반응/조정조(1)보다 적기 때문이다. 이에 따라, 제2반응/조정조(2)에 있어서는 폐수에 포함된 불소를 30% 이상 제거할 수 있다. 또한, 계면활성제등의 유기물을 COD(화학적 산소 요구량)로 취한 경우 유기물의 제거율은 40% 이상을 기대할 수 있다.

상기 제2반응/조정조(2)에서 처리된 피처리수는 다음에 제3수조(5)로 이송된다. 이에 따라, 제3수조(5)에서 무기응집제(도시하지 않음)로서의 염화알루미늄등의 알루미늄제(무기응집제)와 고분자응집제 전단 및 후단의 조(5a 및 5b)에 첨가된다. 상기 제3수조(5)에 있어서, 알루미늄제와 폐수와 포함된 불소가 반응하여 불화알루미늄으로 되고, 나머지 알루미늄제가 신속히 수산화알루미늄의 플록으로 변화하여, 불화알루미늄을 흡착한다. 이에 의해, 폐수의 불소농도를 5ppm정도까지 감소시킬 수 있다. 상기 수산화알루미늄의 플록은 중성부근에서 발생하기 쉬운 것으로 알려져 있다. 또한, 상기 제3수조(5)에 있어서의 반응시간은 15분 정도로 될 수 있다.

다음, 폐수를 침전조인 제4수조(6)으로 이송한다. 이 제4수조(6)는 수분간에 1회전정도의 회전수로 콜렉터(24A)를 회전시켜 고액분리를 행한다. 이에 따라, 상청액으로서의 폐수가 처리수로서 방출되면서, 침전하여 형성된 슬러지는 슬러지농축조인 제5수조(7)로 이송된다. 이 제5수조(7)에 있어서, 상기 슬러지는 콜렉터(25B)에 의해 모여져, 침강분리에 의해 3시간이상에 걸쳐 농축된다. 그 후, 상기 침강분리에 의해 농축된 슬러지는 탈수기로서 가능하는 필터 프레스(8)로 이송되어 탈수된다. 이에 따라, 최종적인 폐기물로서의 탈수케이크가 생성된다.

상기 침전조인 제4수조(6)에서 분리된 슬러지는 반송플러지펌프(25)에 의해 제1스프레이부(3) 및 제2스프레이부(4)의 양방 또는 어느 일반으로 반송된다. 이에 따라, 상기 반송된 슬러지는 제1반응/조정조(1) 또는 제2반응/조정조(2)에서 배가스처리는 물론 폐수처리에 쓰인다.

또한, 제2반응스프레이부(4)에는 플라스틱 충전물(13B)외에 목탄(23)이 충전되어 있다. 이에 따라, 제2반응 스프레이부(4)에서는 제1반응 스프레이부(3) 과 같이 플라스틱 충전물(13B)과 목탄(23)은 수직방향으로 교대로 충전되어 있다. 이에 따라, 이 제2반응스프레이부(4)의 전체적인 통기저항을 가능한한 같게 하도록 하고 있다.

상기 목탄(23)의 표면에는 시간의 경과에 따라 생물막이 발생하고 배가스중의 유기물의 처리에 쓰인다. 또한, 상기 반송슬러지 펌프(25)로부터 반송된 화학슬러지와 생물슬러지를 제2반응스프레이부(4)에 스프레이하기 때문에 화학슬러지와 생물슬러지를 배가스중의 미량의 불소와 유기물의 처리에 투입될 수 있다.

상기 반송슬러지의 양은 제2반응스프레이부(4) 또는 제2반응/조정조(2)의 충전물부분에서 폐쇄되지 않도록 운전관리된다. 구체적으로는, 반송슬러지펌프(25)로부터 제2반응스프레이부(4)와 제2반응/조정조(2)에 반송하는 슬러지량과 SS농도를 관리하여 상기 폐쇄가 발생하지 않도록 하고 있다. 보다 구체적으로는 제2반응스프레이부(4)가 폐쇄되지 않는 상황을 확인하고 제2반응/조정조(2)의 SS농도를 적정하게 측정하여 유지함으로써 반송슬러지의 양을 관리하고 있다.

따라서, 상기 반송슬러지펌프(25)로부터 제2반응스프레이부(4)로 반송하는 슬러지의 양을 감소시킬 때, 상기 제4수조(6)에서 제5수조(농축조)(7)로 슬러지를 인발하게 된다. 상기 슬러지를 제5수조(농축조)(7)로 인발하는 슬러지의 양 및 반송슬러지펌프(25)에 의해 반송하는 슬러지의 양은 제5수조(농축조)(7)의 하부에 설치된 슬러지계량박스(도시되지 않음)에 의해 관리된다. 이 와 같은 반송슬러지의 운전관리는 일반의 폐수처리에 있어서의 활성슬러지법의 슬러지계량박스에 의한 반송슬러지관리와 동일한 운전방법이다.

상기 슬러지에 대한 패쇄 대책으로 다음 두가지 대책 (1) 과 (2)가 있다.

(1) 플라스틱 충전물(13A,13B)로서, 슬러지로 패쇄되지 않는 형태 즉 직경 10mm이상의 것을 선정하면 상기 슬러지에 의한 폐쇄를 거의 완전히 방지할 수 있다. 이 100mm이상의 직경을 갖는 형태의 플라스틱 충전물은 시판되고 있다.

(2) 제3도 및 제4도에 보인 바와 같이, 제1반응스프레이부(3)를 가로질러 연장되는 스프레이관(14A)위에 플라스틱 충전물(13A)이 충전되지 않도록 하면, 상기 슬러지에 의해 제1 및 제2반응스프레이부(3 및 4)가 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다.

이 실시예에서는 제1 및 제2 반응스프레이부(3 및 4)에, 두 종류의 순화수를 스프레이하기 때문에,로 제1 및 제2반응/조정조(1 및 2)에서의 폐수 및 배가스의 처리효율을 향상시킬 수 있다. 상기 두종류의 순환수란 에어리프트펌프(16A,16B)에 의해 제1 및 제2반응/조정조(1 및 2)내에 순환되는 폐수와, 상기 반송슬러지펌프(25)에 의해 상기 제1 및 제2반응/조정조(1 및 2)로 반송되는 슬러지에 포함되는 폐수이다.

다음, 제2도를 참조하여 본 발명의 폐수처리방법의 실시예를 설명한다.

제2도에 보인 폐수처리장치는 제1도에 보인 폐수처리장치의 제3수조(5)의 제1단의 조(5a)의 전단에 슬러지 고정화부(30)를 갖는 슬러지 고정화조(26)가 설치되는 점만 제1도에 보인 폐수처리장치와 다르다. 따라서, 제1도에 보인 폐수처리장치와 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 부기하고 상세한 설명은 생략한다.

상기 슬러지 고정화부(30)는 예컨대 염화비닐리덴을 포함한다.

이 실시예에서는 우선 폐수를 제1반응/조정조(1)로 이송하고, 이 제1반응/조정조(1)의 제1하부(1a)에 충전되어 있는 탄산칼슘광물(9A)에 의해 상기 폐수에 포함된 불소의 제거와 중화처리를 행한다. 예컨대, 상기 제1반응/조정조(1)에 있어서, 상기 에어 디퓨저관(11A)으로부터 토출되어 공기폭기에 사용되는 공기의 양을 수조의 용량 1입방미터당 1일 100입방미터로 한 경우에는 pH가 2.5이고 불소농도가 50ppm인 폐수를 제1반응/조정조(1)에 유입시키면 상기 제1반응/조정조(1)의 출구에서는 상기 폐수의 pH를 4~5로 불소농도를 20ppm이하로 할 수 있다.

다음, 상기 제1반응/조정조(1)에서 출력된 불소농도가 20ppm이하인 폐수는 제1반응/조정조(2)로 이송된다. 이 제2반응/조정조(2)에서는 폐수의 불소농도가 15ppm이하로 감소되고 pH는 5~7로 조정된다.

다음, 상기 피처리수는 제2반응/조정조(2)로부터 제3침전조(5)의 최전단위 슬러지 고정화조(26)에 도입된다.

이에 따라, 상기 슬러지 고정화조(26)에 있어서, 불소농도가 15ppm까지 저하되고, COD농도가 15ppm까지 저하된 피처리수는 유기물은 물론 불소가 생물학적으로 처리된다. 이 생물학적 처리의 생물은 생물슬러지에 의한 처리를 의미하고, 화학은 응집제에서 유래하는 슬러지에 의한 처리를 의미한다. 구체적으로는, 상기 슬러지 고정화조(26)가 갖는 염화비닐리덴에 형성된 생물슬러지 및 화학슬러지에 의해 폐수증의 유기물과 불소가 처리된다. 물론, 상기 염화비닐리덴은 생물슬러지와 화학슬러지 모두를 고정화할 수 있다. 계면활성제나 유기용제등의 유기물을 COD로서 취하고 있으므로, COD 15ppm의 폐수는 상기 슬러지 고정화조(26)에 의해 3ppm이하까지 처리되게 된다. 한편, 상기 슬러지 고정화조(26)에 있어서, 불소농도도 저하된다. 제4수조(6)에서 폐수가 고액분리된 후, 폐수의 불소농도는 이미 3ppm이하의 레벨로 감소되어 있다.

상기 슬러지 고정화조(26)를 경유하여, 상기 처리된 폐수는 제3수조(응집조)(5)의 제1단의 조(5a)및 제2단의 조(5b)에 이송된다. 이 제3수조(응집조)(5)에서 무기 및 고분자응집제가 첨가되고, 이 무기 및 고분자응집제에 의해 상기 제1 및 제2반응/조정조(1 및 2)에서 발생한 미세한 플록을 성장시킨다.

다음, 제3수조(5)에 피처리수가 도입되고, 제3수조(5)의 제1단의 조(5a)에서 폴리염화알루미늄이나 황산 밴드로 불리우는 황산알루미늄등의 무기응집제가 첨가된 다음, 제3수조(5)의 제2단의 조(5b)에서 고분자응집제가 첨가되어 보다 큰 플록으로 된다.

다음, 상기 피처리수를 제4수조(침전조)(6)로 이송한다. 이에 따라, 수분간에 1회정도의 회전수로 콜렉터(24A)를 회전시켜, 상기 피처리수의 고액분리를 행하여 상청액으로서의 처리수를 방출한다. 한편, 침전형성된 미반응의 알루미늄이나 칼슘 및 불소를 함유하는 슬러지는 반송슬러지펌프(25)를 경유하는 슬러지 고정화조(26)에 반송된다. 상기 슬러지 고정화조(26)에는 슬러지가 고정되는 염화비닐리덴이 충전되어 있다.

상기 제4수조(6)에서 침강분리된 미반응의 알루미늄이나 반응생성된 불화칼슘을 함유하는 화학 슬러지 및 생물막에서 분리된 생물 슬러지등의 혼합슬러지는, 반송슬러지펌프(25)에 의해 제1스프레이부(3)나 제2스프레이부(4)에 반송된다. 이에 따라, 상기 반송된 혼합슬러지는 배가스처리에 쓰여지면서, 제1 및 제2반응/조정조(1 및 2)의 하부(1a 및 2a)까지 이동하여 폐수의 처리에도 쓰인다.

또한, 제1도에 있어서, 반송슬러지펌프(25)의 슬러지반송율은 시운전 당초는 100% 로 했으나 제1반응/조정조(1) 및 제2반응/조정조(2)에서의 슬러지농도가 1000rpm 이상으로 되면, 슬러지반송율을 100% 보다 저하시킨다. 그 이유는, 슬러지 반송율 100%의 운전을 계속하면 제1반응/조정조(1), 제2반응/조정조(2), 제1스프레이부(3), 및 제2스프레이부(4) 각각에 충전되어 있는 개소에서 상기 혼합슬러지에 의한 슬러지폐쇄가 생기기 때문이다. 즉, 슬러지폐쇄가 발생하지 않도록 슬러지반송율을 관리하고 있다.

즉, 제1반응/조정조(1), 제2반응/조정조(2), 제1스프레이부(3), 및 제2스프레이(4)에 있어서, 상기 충전물의 개소에서 슬러지에 의한 폐쇄가 생기지 않도록 슬러지농도를 관리하는 것이 중요하다.

한편, 제2도에 보인 폐수처리장치에 의한 폐수처리방법에 있어서는, 제3수조(5)의 최전단에 설치된 슬러지 고정화조(26)의 슬러지농도가 3000ppm이상으로 되도록 반송슬러지펌프(25)에 의한 슬러지반송율을 관리하면, 제1도에 보인 폐수처리장치에 의한 폐수처리방법에 비해 유기물과 불소에 대해 보다 효과적인 폐수처리방법으로 된다.

상기 슬러지 고정화조(26)가 갖고 있는 슬러지 고정화재로서는 상기 염화비닐리덴에도 각종의 고정화재료가 있다. 그러나, 화학슬러지 및 생물슬러지를 고정화하기 위해서는 염화비닐리덴이 비교적 효과적이다.

따라서, 슬러지의 최종처리의 단계로서, 상기 제4수조(6)로부터 제5수조(7)에 이송된 슬러지는 농축되어 탈수기로 작용하는 필터 프레스(8)로 이송되어 필터프레스(8)에 의해 탈수처리되어 탈수케이크로 된다.

구체적인 실험예로 예컨대, 제1도에 보인 폐수처리장치와 같은 구조의 폐수처리장치를, 제1반응/조정조(1)의 용량을 약 1입방미터, 제2반응/조정조(2)의 용량을 약 1입방미터, 제1스프레이부(3)의 용량을 약 0.3입방미터, 제2스프레이부(4)의 용량을 약 0.5입방미터, 제3수조의 용량을 약 0.1입방미터, 제4수조의 용량을 약 0.3 입방미터로 하여, 폐수처리를 행했다. 이 경우, 처리전에 pH 가2.2이고, 불소농도가 52ppm인 불소 및 계면활성제를 함유한 폐수를 처리한 경우, 처리후의 폐수는 pH가 7.5. 불소농도가 5.1ppm, COD농도를 5.2ppm으로 할 수 있었다. 또한, 슬러지의 발생용량을 종래의 약 20% 이하로 절감할 수 있었다.

또한, 제2도에 보인 폐수처리장치에 있어서, 슬러지 고정화조(26)의 용량을 0.5입방미터로 하고 기타 조의 용량은 상기 실험예와 같은 용량으로 폐수처리실험을 행했다. 이 경우, 처리전에 pH가 2.2이고, 불소농도가 52ppm이며, COD가 52ppm인 불소 및 계면활성제를 함유한 폐수를 처리한 경우, 처리후의 폐수는 pH가 7.4. 불소농도가 3.1ppm, COD를 3.3ppm으로 할 수 있었다. 또한, 슬러지의 발생용량을 종래의 약 20% 이하로 절감할 수 있었다. 즉, 제2도의 장치에 기초한 실험에서는 제1도의 장치에 기초한 실험에 비해 불소농도, COD공히 약 2ppm만큼 감소시킬 수 있었다.

또한, 상기 두 실험예 모두에 있어서 제1스프레이부(3)로의 배가스의 입구의 덕터(21)에서의 배가스가 포함되어 있는 HF가스의 농도가 2mg/(NM³(노멀 입방미터))일때, 제2스프레이부(4)의 최상부의 배가스출구 에서의 HF가스의 농도를 0.25mg/(NM³)이하로 감소시킬 수 있었다. 즉, HF가스의 농도를 1/8이하로 감소시켰다. 또한, 배가스중의 유기물의 대표로서 아세톤을 측정한 경우, 제1스프레이부(3)로의 배가스의 입구의 덕트(21)에서의 아세톤 농도가 1mg/(NM³)일때는, 제2스프레이부(4)의 배가스출구 E에서의 아세톤 농도는 0.2mg/(NM³)이하였다. 즉, 아세톤 농도를 1/5이하로 감소시킬 수 있었다.

이상으로부터 명백한 바와 같이, 본 발생에 의하면, 폐수에 포함된 불소 및 유기물의 제거후 형성된 결정성 탈수 케이크의 양을 종래에 비해 현저히 감소시킬 수 있다.

예컨대, 반도체공장에서 불소 및 유기물(유기용제)을 함유하는 폐수와 불소(불화수소) 및 유기물(유기용제)을 함유하는 배가스를 단계를 처리대상으로 하는 경우에는 본 발명에 의한 장치의 하부가 폐수중의 불소 및 유기물을 처리하기 위한 처리장치이고, 동 장치의 상부가 배가스중의 불소 및 유기물을 처리하기 위해 작용하는 공통장치이다. 즉, 본 발명은 반도체공장에서 발생하는 전적으로 물리적 성상(물 또는 공기)의 차로 되는 폐수와 배가스의 처리장치를 제공한다. 본 장치는 고형 폐기물의 생성을 감소시키는 합리적이고 경제적인 폐수처리장치를 제공한다.

종래예와 비교하면, 본 발명은 수량 및 수징의 조정만을 행했던 종래의 원수조에 있어서, 탄산칼슘에 의한 불소의 제거 및 폐수의 중화처리를 행하기 때문에, 폐수처리장치의 축소화가 도모되고, 또한 충분한 반응시간을 취해 과잉 약품을 사용하지 않기 때문에, 약품비등의 운용경비가 절감되어 종래의 슬러지의 대부분이었던 수산화물이 발생되지 않는다. 따라서, 본 발명은 발생 슬러지의 양을 감소시킬 수 있고는 장치를 축소화를 꾀할 수 있다.

폐수에서 불소를 제거함과 동시에, 탄산칼슘광물과 목탄에 미생물을 번식시키기 때문에, 미생물에 대한 영양제를 첨가할 필요가 있는 별도의 생물처리설비를 설치하지 않고 계면활성제등의 유기물을 생물학적으로 처리할 수 있다. 따라서 미생물의 양도 현저히 감소될 수 있다.

배가스중의 HF가스로 대표되는 불소나 아세톤등의 반도체공장에서 다량 사용되는 배가스에 포함된 유기물로 동시에 처리가능하다.

종래의 방법과 비교하면, 처리공정이 보다 간단하게 되기 때문에 조의 수를 감소시킬 수 있다. 또한, 이들 조에 부속하는 기계설비로 감소시켜 초기경비를 절감시킬 수 있다. 폐수처리부의 상부에 필요면적이 폐수처리부보다 적은 배가스부를 자유로이 증설할 수 있어 생산장치의 사양변경에 용이하게 대응할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 일반적으로 배가스처리부에 비해 필요한 스페이스가 큰(10배 이상의 것고 있을수 있음)폐수처리부상의 광대한 스페이스인 상부를 용이하게 배가스처리에 이용할 수 있어 배가스처리부를 보다 경제적이고 용이하게 증설할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 지구환경을 보전할 시대적 요구를 자원절약과 에너지절감을 달성할 수 있고, 환경에 유익하고 공업경영에 있어서도 합리적인 폐수처리장치 및 폐수처리방법을 제공할 수 있다.

당분야의 기술에 숙달된 자라면 본 발명의 범위 및 정신에서 벗어나지 않고 여러가지 수정이 가능할 것이다. 따라서, 첨부한 특허청구범위는 전술한 설명에 제한되지 않으며 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 하부에 도입된 폐수에 침수되도록 충전된 탄산칼슘광물 및다. 상기 폐수를 폭기하여 교반시키기 위한 폭기수단을 갖는 하부; 상기 하부보다 상방에 또한 상기 하부에 도입된 폐수의 수면보다 높은 레벨에 배치되고, 통수성을 갖도록 충전된 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물을 갖는 상부; 상기 하부에서 상기 상부로 폐수를 흡상시키고 흡상된 폐수를 상기 상부위로 스프레이하기 위한 폐수순환수단; 및 상기 하부와 상부간의 공간에 배가스를 도입하기 위한 배가스 도입수단을 포함하는 폐수 및 배가스 처리장치.
2. 제1수조 및 제2수조를 구비하며, 상기 제1수조는, 제1하부에 도입된 폐수에 침수되도록 충전된 탄산칼슘광물 및 상기 폐수를 폭기하여 교반시키기 위한 폭기수단을 갖는 제1하부; 상기 제1하부보다 상방에 또한 상기 제1하부에 도입된 폐수의 수면보다 높은 레벨에 배치되고, 통수성을 갖도록 충전된 탄산칼슘광물 및 플라스틱 충전물을 갖는 제1상부; 상기 제1하부에서 상기 제1상부로 폐수를 흡상시키고 흡상된 폐수를 상기 제1상부로 스프레이하기 위한 폐수순환수단; 및 상기 제1하부와 제1상부간의 제1공간에 배가스를 도입하기 위한 제1배가스 도입수단을 포함하고, 상기 제2수조는, 상기 제1하부에서 도입된 폐수에 침수되도록 충전된 탄산칼슘광물과 목탄, 및 상기 폐수를 폭기하여 교반시키기 위한 폭기수단을 갖는 제2하부; 상기 제2하부보다 상방에 또한 상기 제2하부에 도입된 폐수의 수면보다 높은 레벨 배치되고, 통수성을 갖도록 충전된 목탄 및 플라스틱 충전물을 갖는 제2상부; 상기 제2하부에서 상기 제2상부로 폐수를 흡상시키고 흡상된 폐수를 상기 제2상부위로 스프레이하기 위한 폐수순환수단; 및 상기 제1수조로부터 상기 제2하부와 제2상부간의 제2공간에 배가스를 도입하기 위한 제2배가스 도입수단을 포함하는 폐수 및 배가스 처리장치.
3. 제2항에 있어서, 제2수조로부터의 폐수가 도입되고, 이 제3수조내에 도입된 폐수를 교반하기 위한 교반수단 및 슬러지를 고정화하기 위한 고정화수단을 포함하며, 알루미늄제와 고분자응집제가 첨가되도록 되어 있는 제3수조; 상기 제3수조로부터의 폐수가 도입되고, 상기 폐수를 고액분리함과 동시에 분리된 상청액을 방출하는 제4수조; 상기 제4수조에서 침전에 의해 형성된 슬러지가 도입되고, 이 슬러지를 침강분리하여 농축하는 제5수조; 상기 제5수조에서 농축된 슬러지가 도입되고 이 슬러지를 탈수하는 탈수 수단; 및 상기 제4수조에서 형성된 슬러지를 상기 제1수조의 제1상부, 제2수조의 제2상부 및 제3수조의 슬러지 고정화 수단중 적어도 하나로 반송하기 위한 슬러지 반송 수단을 포함하는 상기 폐수 및 배가스 처리장치.