KR0182993B1

KR0182993B1 - 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 방법 및 그 시스템

Info

Publication number: KR0182993B1
Application number: KR1019960035857A
Authority: KR
Inventors: 고종호
Original assignee: 두산인재기술개발원연구조합; 유병택; 주식회사두산
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR19980016317A

Abstract

유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 방법에 앞서서, 유기성 염소 화합물을 2가 철염 촉매하에서 알칼리로 pH를 10.5∼12 범위에서 알카리 분해시킨 후, 후속 반응으로는 pH 7.5∼9의 약알카리로 조정된 조건과 산화환원전위(ORF)가 -100mV 이하의 황산염환원 생물반응조의 반응 조건에서 일부 탈염소 유기 화합물을 보다 탈염소화시키고 보다 단분자로 분해시킨 후, 호기성 생물학적 처리방법으로 처리할 경우, 보다 경제적이며 신속하게 유기성 염소 화합물을 처리할 수 있다.

Description

유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 방법 및 그 시스템

본 발명은 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유기성 염소 화합물의 생물학적 처리 방법에 있어서, 폐수중에 포함된 유기성 염소 화합물을 철 촉매하에서 알카리 탈염소화하여 분해한 후, 황산으로 약알카리로 조정된 조건하에서 황환원 생물반응의 조건하에서 유기성 염소 화합물을 보다 탈염소화 및 단분자로 환원시켜 독성을 저감함으로써, 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수를 안정적으로 생물학적 처리할 수 있게 하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법에 관한 기술이다.

유기성 염소 화합물은 파라티온(parathion), DDT, DDD 등의 화합물로서. 이들은 제초제 및 살충제 등의 주요 성분으로 사용되고 있다. 이와 같은 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수는 유기성 염소의 독성으로 인하여 생물학적 처리가 곤란하며 이에 따라 일반적으로 생물학적 처리를 하기에 앞서 유기성 화합물을 전처리를 통하여 제거하여야만 한다.

이와 같이 유기성 염소 화합물을 제거하기 위한 전처리 방법으로서 종래에는 단순 알칼리 분해 방법, 수산화 알루미늄 화합물에 의한 화학 응집 처리 방법 및 활성탄 흡착 방법 등이 사용되어 왔다. 그러나 상기한 단순 알카리 분해 방법은 몇몇 특정 유기성 염소 화합물, 즉 parathion, DDT, DDD 등에 대해서만 일반적으로 효과가 있고, 알드린(Aldrin), 디엘드린(Dieldrin), 엔드린(Endrin), 페놀계 제초체 등은 알카리에서 안정하여 처리되지 않으며 상기한 수산화알루미늄 화학 응집 처리는 DDT의 처리시에만 일반적인 효과를 나타내는 문제점이 있다. 또 상기한 활성탄 흡착 방법은 여러 종류의 유기성 염소 화합물의 처리에 활용 가능성은 있으나, 폐수에 포함되어 있는 경우에 선택성이 없으며, 특히 고형물이 포함된 폐수에는 직접 적용이 곤란하고, 그 처리 방법이 염소 화합물을 단순히 용액내에서 활성탄 고체로의 물질 이동만을 일으키기 때문에 이와 같이 제거된 유기성 염소 화합물의 처리를 위하여 또 다른 처리를 필요로 한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 첫째 직접 생물학적 처리 방법인 활성슬러지 처리 방법 등에 의하여 처리하기가 어려운 유기성 염소 화합물을 함유한 폐수를 보다 효과적으로 무독화하는 전처리하는 방법으로서, 유기성 염소 화합물을 탈염소화하여 안정적으로 처리할 수 있는 유기성 염소 화합물의 처리 방법을 제공하고, 둘째 이와 같은 유기성 염소 화합물의 전처리 방법을 이용하여 단시간내에 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수를 처리할 수 있는 생물학적 처리 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 유기계 염소 화합물을 포함하는 산업 폐수를 효율적 안정적으로 처리하는 방법을 제공함으로써 생물학적 처리방법의 안정성과 효율성을 부여하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 시스템을 개략적으로 나타내는 공정도.

1 : 원폐수 2 : 집수조 3 : 탈염소화 반응조

4 : 알카리 탱크 5 : 철염 탱크 6 : 황산염 환원 생물반응조

7 : 활성슬러지 반응조 8 : 산화환원전위계(ORP)

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수에 알카리를 투입하여 pH를 pH 10.5∼12로 조절하는 알카리 분해 공정과, 알카리 분해된 폐수에 황산을 첨가하여 pH 7.5∼9로 조절하는 황산염 환원 공정을 포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 유입된 유기성 염소 화합물 포함하는 폐수를 철염 촉매하에 pH 10.5∼12의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 알카리 분해하여 탈염소화하는 탈염소화 반응조와, 상기 탈염소화 반응조의 유출수를 황산을 첨가하여 pH 7.5∼9의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 보다 탈염소화하고 단분자화하는 황산염 환원 생물 반응조를 포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 시스템을 제공한다.

그리고 또 본 발명은, 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수를 집수하는 집수조와, 상기 집수조로부터 유출된 폐수를 생물학적으로 분해하는 활성슬러지 반응조를 포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 시스템에 있어서, 상기 집수조와 활성 슬러지 반응조 사이에, 유입된 유기성 염소 화합물 포함하는 폐수를 철염 촉매하에 pH 10.5∼12의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 알카리 분해하여 탈염소화하는 탈염소화 반응조와, 상기 탈염소화 반응조의 유출수를 황산을 첨가하여 pH 7.5∼9의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 보다 탈염소화하고 단분자화하는 황산염 환원 생물 반응조를 포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 시스템을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 시스템을 제공한다.

상기한 본 발명들에 있어서, 상기 알카리 분해시에 촉매인 철염, 더욱 바람직하게는 2가염인 철염을 더욱 첨가하면 바람직하고, 이 때 알카리와 철염의 첨가비는 1/100∼1/1000 당량비로 하고 잔류 Fe농도는 10∼100 mg/1인 것이 바람직하다.

또 상기한 본 발명에 있어서, 상기 알카리는 Ca(OH)₂및/또는 CaO인 것이 바람직하다.

그리고 상기한 본 발명에 있어서, 상기 황산염 환원시에 산화환원전위(ORF)를 -100mV 이하로 유지하는 것이 바람직하며, 상기 황산염 환원시 유기물 부하가 COD 10∼15Kg/M3.d의 고부하 조건인 것이 바람직하다.

또 상기한 알카리 분해시 pH는 pH 10.5∼11.5로 조절하는 것이 바람직하며, 황산염 환원시 pH는 pH 7.5∼8.5로 조절하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 본 발명의 대표적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기한 대표적인 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

대표적인 실시예

본 발명의 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수를 처리하는 생물학적 처리 시스템은 도 1과 같다.

먼저 집수조(2)에 모인 유기계 염소 화합물을 포함하는 원폐수(1)는, 반응시간이 1∼2 시간인 탈염소화 반응조(3)로 유입되고, 알카리 탱크(4)로부터 Ca(OH)₂와 철염 탱크(5)로부터 철염 Fe를 상기 알카리에 대하여 첨가 당량비가 1/100∼1/1000 정도이고 잔류 농도 수준이 10∼100 MG/L되도록 유입시킨다. 그리고 탈염소화 반응조의 유출수를, pH가 7.5∼8.5로 조정되고 유기물 부하 조건이 10∼15Kg COD/M3.d인 황산염 환원 반응조(6)에서 산화 환원 전위계(8)를 사용하여 산화 환원 전위가 -100mV 이하로 유지되는 조건에서 반응시킨다. 상기 전처리된 폐수는 활성슬러지 반응조(7)에서 최적 유기물 부하 조건으로 정상 처리한다.

본 발명은 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 방법에 앞서서, 유기성 염소 화합물을 2가 철염 촉매하에서 알칼리로 pH를 10.5∼12 범위에서 알카리 분해시킨 후, 후속 반응으로는 pH 7.5∼9의 약알카리로 조정된 조건과 산화환원전위(ORF)가 -100mV 이하의 황산염환원 생물반응조의 반응 조건에서 일부 탈염소 유기 화합물을 보다 탈염소화시키고 보다 단분자로 분해시킨 후, 호기성 생물학적 처리방법으로 보다 안정적으로 처리하는 방법이다. 상기 본 발명에서 알카리제로는 Ca를 함유하는 Ca(OH)₂, CaO가 보다 바람직하며, Ca는 폐수속에 포함되는 불소성분의 불용성화 및 무기 탄산염을 CaCO₃로 침전을 유도한다. 2가 철염의 주입량은 알카리제의 1/100∼1/1000 당량비로 공급되며, 잔류 농도는 10∼100mg/1 수준이이 바람직하다. 황환원 생물반응조에서는 미생물의 작용에 의한 유기계 염소 화합물의 탈염소화를 촉진할 수 있다.

황산염환원 생물반응조의 산화 환원 조건은 황산염 환원 미생물이 SO₄ ^-2이온을 S^-2로 환원시켜서 전자절달계에서 에너지를 얻고 탄소원으로 일부 탈염소된 유기화합물을 분해하도록 하여, 일부 탈염소화된 화합물이 보다 탈염소화 되도록 하고 보다 단분자가 형성되도록 하여 호기성 활성슬러지 방법에서 보다 산화처리가 쉽도록 하는데 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

알카리 처리에 의한 탈염소화 효과

실시예 1

도 1에 도시한 바와 같은 시스템을 사용하였다. 유기성 염소 화합물을 포함하는 원폐수(1)를 집수조(2)에 모은 후, 이 원폐수(1)를, 탈염소화 반응조(3)로 유입하고 알카리 탱크(4)로부터 Ca(OH)₂를 유입하여 pH를 하기한 pH 11로 조정하여 1∼2시간 반응시켰다. 이때 원폐수의 성상은 다음과 같았다.

원폐수의 폐수성상(mg/ℓ)

========================================

PH 5.5 - 5.8

CODmn 190 - 380

용존 CODmn 180 - 360

용존 TOC 120 - 240

총인 20 - 30

총질소 35 - 50

용존불소 7 - 50

용존 SO^-2 ₄300 - 500

실시예 2

상기한 실시예 1에서 상기한 알카리 탱크(4)로부터 Ca(OH)₂와 철염 탱크(5)로부터 철염 Fe를 상기 알카리에 대하여 첨가 당량비가 1/100∼1/1000 정도이고 잔류 농도 수준이 10∼100 MG/L되도록 유입시킨 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.

비교예 1-4

상기한 실시예 1에서 상기 탈염소화 반응조에 pH를 하기한 표 1에서와 같이 조절한 것을 제외하고는 상기한 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하였다.

상기한 실시예 1-2 및 비교예 1∼4에 따라 탈염소화 반응조에서 유기성 염소 화합물로부터 분리된 유리 염소의 양을 측정하여 그 결과를 하기한 표 1에 나타내었다.

탈염소화 반응조에서 알카리 분해 방법에 따른 탈염소화 효과

	pH	Fe	유리 염소(mg/l)
비교예 1	7	무첨가	0
비교예 2	8	무첨가	0
비교예 3	9	무첨가	0
비교예 4	10	무첨가	0
실시예 1	11	무첨가	10
실시예 2	11	첨 가	50

상기한 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 알카리를 처리할 경우 알카리 처리를 하지 않거나 알카리를 약간 처리한 비교예에 비하여 우수한 탈염소화율을 나타내었다. 그리고 실시예 2에서와 같이 촉매인 철염을 첨가할 경우 더욱 우수한 탈염소화율을 나타냄을 확인하였다.

황산염 환원 반응에 의한 탈염소 및 유기산 생성 효과

실시예 3-5

상기한 실시예 1에서 처리된 유출수를, pH 7.5∼8.5로 조정되고 유기물 부하 조건이 10∼15Kg COD/M3.d인 황산염 환원 반응조(6)에서 산화 환원 전위계(8)를 사용하여 산화 환원 전위를 하기한 표 2에서와 같이 유지되는 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수의 전처리를 완료하였다.

실시예 6-8

상기한 실시예 2에서 처리된 유출수를, pH 7.5∼8.5로 조정되고 유기물 부하 조건이 10∼15Kg COD/M3.d인 황산염 환원 반응조(6)에서 산화 환원 전위계(8)를 사용하여 산화 환원 전위를 하기한 표 2에서와 같이 유지되는 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수의 전처리를 완료하였다.

상기한 황산염 반응조에서 전처리를 완료한 후, 탈염소 효과 및 유기물 분해에 의한 유기산 생성 효과를 측정하여 그 결과를 하기한 표 2에 나타내었다. 하기한 표에서 탈염소화의 지표로는 유리 염소의 증가에 대한 수치로써 기준을 설정하였고, 황산염 환원 생물반응조의 유기물 분해효과로는 유기산 생성량으로써 초산 농도로 환산하여 표시하였다.

황산염환원 생물 반응조의 반응 조건에 의한 탈염소화 및 유기물 분해 효과

	산화환원전위(mV)	유리염소(Cl^-, mg/l)	유기산(mg/l)
실시예 3	100	10	-
실시예 4	-100 100	20	-
실시예 5	-100	20	-
실시예 6	100	50	-
실시예 7	-100 100	80	100
실시예 8	-100	100	500

상기한 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 황산염 환원 반응은 산화환원 전위가 100mV 이하, 더욱 바람직하게는 -100mV 이하인 경우 더욱 탈염소가 잘 일어났으며, 유기산의 생성으로 보아 알카리 분해 공정에서 철염을 첨가한 경우 더욱 탈염소가 잘 일어남을 확인할 수 있다.

유기성 염소 화합물의 활성슬러지 방법 처리

실시예 9-14

상기한 실시예 3-8에서 전처리된 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수를 활성슬러지 반응조(7)에서 최적 유기물 부하 조건으로 정상 처리하였다.

비교예 4

상기한 비교예 1과 같이 전처리를 실시하지 않은 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수를 활성슬러지 반응조에서 최적 유기물 부하 조건으로 정상 처리하였다.

상기한 실시예 9-14 및 비교예 4에 의해 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수로부터 유기물이 제거되는 속도를 측정하여 그 결과를 하기한 표 3에 나타내었다.

전처리 방법에 따른 활성슬러지에 의한 유기물 제거속도(단위 : STOC, mg/1)

반응시간(hr)	0	4	8	24
비교예 4	238	225	200	170
실시예 9	238	220	183	150
실시예 10	238	215	180	150
실시예 11	238	140	115	100
실시예 12	238	170	150	120
실시예 13	238	150	130	110
실시예 14	238	90	82	75

※ STOC : 용존 유기탄소농도

상기한 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 전처리된 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수의 처리 효율은 전처리를 실시하지 않은 비교예의 처리 효율보다 월등히 우수하였다. 특히 처리 속도면에서 실시예 14의 경우 4시간만에 괄목한 처리 효율을 나타내어 본 발명의 전처리 방법을 실시한 후 활성슬러지 방법으로 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수를 처리할 경우 단시간내에 유기성 염소 화합물을 함유하는 폐수를 처리할 수 있음을 확인하였다.

본 발명은 유기계 염소 화합물이 포함되어 있는 유기성 폐수를 생물학적으로 효과적 경제적으로 처리하기 위한 전처리방법을 제공함으로써 살충제, 제초제 및 유기염소계 화합물로 인한 오염된 수질을 효과적으로 정화 처리방법이다.

Claims

유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수에 알카리를 투입하여 pH를 pH 10.5∼12로 조절하는 알카리 분해 공정과;

알카리 분해된 폐수에 황산을 첨가하여 pH 7.5∼9로 조절하는 황산염 환원 공정을;

포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 알카리 분해 공정에 촉매인 철염을 첨가하는 공정을 더욱 포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 알카리 분해 공정에서 알카리와 철염의 첨가비는 1/100∼1/1000 당량비이며, 상기 철염은 2가염이고, 잔류 Fe농도는 10∼100 mg/1인 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 알카리는 Ca(OH)₂및/또는 CaO인 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 황산염 환원 공정은 산화환원전위(ORF)를 -100mV 이하로 유지하는 것인 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 황산염 환원 공정은 유기물 부하가 COD 10∼15Kg/M3.d의 고부하 조건인 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 방법.
유입된 유기성 염소 화합물 포함하는 폐수를 철염 촉매하에 pH 10.5∼12의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 알카리 분해하여 탈염소화하는 탈염소화 반응조와;

상기 탈염소화 반응조의 유출수를 황산을 첨가하여 pH 7.5∼9의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 보다 탈염소화하고 단분자화하는 황산염 환원 생물 반응조를;

포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 시스템.
유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수를 집수하는 집수조와;

상기 집수조로부터 유출된 폐수를 생물학적으로 분해하는 활성슬러지 반응조를;

포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 시스템에 있어서,

상기 집수조와 활성 슬러지 반응조 사이에,

유입된 유기성 염소 화합물 포함하는 폐수를 철염 촉매하에 pH 10.5∼12의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 알카리 분해하여 탈염소화하는 탈염소화 반응조와;

상기 탈염소화 반응조의 유출수를 황산을 첨가하여 pH 7.5∼9의 조건에서 반응시켜 유기성 염소 화합물을 보다 탈염소화하고 단분자화하는 황산염 환원 생물 반응조를;

포함하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 전처리 시스템을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기성 염소 화합물을 포함하는 폐수의 생물학적 처리 시스템.