KR100217306B1 - 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이드록실프로필메틸셀룰로오스 제조공정에서 발생되는 악성 폐액에 함유되어 있는 고비점 유기물에 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨 등과 같은 염기 또는 하이포아염소산나트륨, 과산화수소와 같은 산화제를 첨가하여 폐액중 고비점 유기물을 저분자량의 물질로 분해하고 이를 처리함으로써 폐액의 처리공정을 개선한 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법에 관한 것이다.

Description

고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법

본 발명은 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이드록실프로필메틸셀룰로오스 제조공정에서 발생되는 악성 폐액에 함유되어 있는 고비점 유기물에 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨 등과 같은 염기 또는 하이포아염소산나트륨, 과산화수소와 같은 산화제를 첨가하여 폐액중 고비점 유기물을 저분자량의 물질로 분해하고 이를 처리함으로써 폐액의 처리공정을 개선한 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법에 관한 것이다.

하이드록실프로필메틸셀룰로오스 제조공정에서 배출되는 폐액은 헤미셀룰로오스, 프로필렌글리콜 등의 고분자 유기물, -OH, -CH₂OH 작용기를 함유하는 물질 및 소금을 다량으로 함유한 악성 폐액이다.

종래에는 상기의 악성폐액을 처리하기 위해서 생물학적 처리법 및 소각처리법 등을 사용하였다. 생물학적 처리법은 2차 오염이 없고 처리 비용이 저렴한 장점을 가지고 있으나, 폐액 속에 함유된 고비점 유기물과 소금의 농도를 낮추기 위하여 다량의 용수로 희석을 해야 한다는 단점이 있다. 또한 소각처리법은 비용이 과다하게 들고 소각처리시 소금을 함유한 수증기의 배출과 같은 2차 환경문제를 야기시킬 수 있는 단점이 있으므로, 소각처리법을 사용할 때에는 소각물량의 저감 또는 분진을 제거하기 위해 증발, 농축 및 여과등의 방법이 필요하다.

소각처리법 및 생물학적 처리법에 있어서 상기와 같은 단점을 개선하고자, 비점이 80℃이하인 일부 저비점 유기물 예를 들면 메탄올, 메틸에테르와 같은 물질을 소각처리법으로 처리하고, 물은 증류시켜서 생물학적 처리를 하고, 석출되는 소금은 고상폐기물로 분리하는 공정을 거치게 되었다. 그러나 상기 공정에서 물을 증류하여 농축하는 과정시 헤미셀룰로오스 등의 고비점 유기물이 온도상승과 소금농도의 증가로 겔화되어 점성물질을 형성함으로써 농축 및 분리상태가 불량하고 소각물량 증가 등의 공정상의 문제를 비롯하여 환경적으로 대기오염의 2차적인 문제점 등이 발생되었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하고 폐액처리에 사용되는 비용의 절약 및 소각 대상물질을 최소화함으로써 2차 환경오염을 줄일 수 있는 기술확보가 필요하게 되었다.

본 발명에서는 상기의 문제점을 개선하고자 폐액에 산화제 또는 염기를 첨가하고 폐액을 알칼리염 상태로 처리하여 폐액속의 고비점 유기물 처리시 응집되는 현상을 방지함으로써 폐액의 처리 공정시 여과 및 이송을 원활하게 하여 폐액처리를 용이하게 함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 하이드록실프로필메틸셀룰로오스 제조공정시 발생되는 폐액을 증류시켜 농축시킨 후, 이를 여과 및 소각하여 처리하는 방법에 있어서, 증류농축공정에서 폐액에 산화제 또는 염기를 첨가함으로써 폐액에 함유되어 있는 고비점 유기물이 응집되는 현상을 방지하여 폐액의 여과 및 이송공정에 유용한 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법을 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 폐액에 산화제 또는 염기를 첨가하면, 헤미셀룰로오스와 같은 고비점 유기물이 가지는 -OH, -CH₂OH기들은 염기에 의해서 -ONa, -CH₂ONa로 되고, -O-기는 산화제에 의해서 두 개의 -OH기를 가지는 저분자량의 화합물로 분해되어 점성이 낮은 수용성 물질로 전환시키는 반응이 일어난다. 폐액이 수용성 물질로 전환되면 폐액의 점성이 낮아지고 그럼으로써 응집현상이 방지되어 폐액의 여과 및 이송공정에서 폐액을 원활히 처리할 수 있다.

이와같은 본 발명을 폐액의 처리공정에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

폐액의 처리공정은 폐액을 증류시키고 농축한다음 여과하는 공정을 포함하는바, 이 중 증류농축공정에서는 폐액에 산화제 또는 염기를 첨가한 다음 60℃ 이하의 온도에서 예컨대 라인믹서 방법을 사용하여 폐액과 폐액에 첨가된 산화제 또는 염기를 혼합하고 그럼으로써 점성물질이 분해되어 폐액의 점성도를 낮추는 공정이 진행된다. 상기 폐액에 산화제 또는 염기를 첨가혼합시키면, 폐액중의 고비점 유기물이 갖는 -OH기가 염기로 인하여 알칼리염 상태로 되어 수용성 물질로 전환되거나 또는 고비점 유기물이 산화제로 인하여 산화되어 분자량 1000 g/㏖ 이하인 저분자량의 물질로 분해됨으로써 폐액의 점성도가 낮아지게 된다. 산화제 또는 염기의 첨가로 인하여 점성도가 낮아진 폐액은 증류농축조에서 증류, 농축되고, 저비점 유기물과 증발된 물은 응축시켜 유기물 제거조로 투입된다. 유기물제거조에서는 증류농축조에서 투입된 저비점 유기물을 제거하고, 증발된 물은 생물학적 방법으로 처리하는 공정이 진행된다.

이와같이, 증류농축조에서 고비점 유기물이 제거된 농축폐액은 여과기로 보내져서 여과하는 공정이 진행되는데, 여과기에서 여과된 폐액은 소각로로 보내져서 소각하고, 걸러진 소금은 고체 폐기물로 처리하게 된다.

상기 폐액에 첨가되는 산화제로는 하이포아염소산나트륨, 과산화수소 및 오존을 사용할 수 있고, 바람직하기로는 하이포아염소산나트륨을 사용하고, 염기로는 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼륨 및 탄산칼륨 등을 사용할 수 있고, 바람직하기로는 수산화나트륨을 사용한다. 특히, 알칼리 조건을 강화한 상태에서는 산화제를 사용하는 것이 폐액의 처리공정에 더욱 좋다.

이때, 첨가되는 산화제 또는 염기의 첨가량은 전체 폐액에 대하여 2 ∼ 6 중량%를 첨가하고, 바람직하기로는 2 ∼ 5 중량%를 첨가하는데, 만일 첨가량이 2 중량% 미만이면 점성물질의 파쇄효과가 적어지고, 6 중량%를 초과하게 되면 초기에는 용해성이 증가하지만 소금의 석출이 많아지면 알칼리염화된 유기물이 같이 석출하면서 응집물질을 형성하게 된다.

이렇게 본 발명에서는 산화제 또는 염기를 첨가하여 폐액에 함유되어 있는 고비점 유기물을 분해함으로써 폐액의 점성을 낮추어 여과, 이송 및 소각공정을 원활히 하였고, 소각하고자 하는 소각물량을 최소화하여 소각에 따른 2차 환경오염을 방지하는 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법을 완성하게 되었다.

이와같은 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

다음의 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)을 200 ㎜Hg로 감압하고 중탕조를 사용하여 서서히 온도를 60℃까지 올린 후 60℃에서 8%의 하이포아염소산나트륨(junsei chemical co., Ltd., 32g)을 투입하였다. 계속하여 감압하에서 80%까지 농축한 다음 진공여과기를 이용해서 여과하였다. 여과속도를 10분에서 10초로 개선하고 여액을 다시 3차례에 걸쳐 재농축한 다음 소금의 결정상태에 대한 결과는 다음의 표 2에 나타내었다.

물 질	원폐액의 전체 함량에 대한 함유량
헤미셀룰로오스	0.7 중량%
프로필렌글리콜	3.3 중량%
기타유기물	1.9 중량%
무기염류	11.5 중량%
물	82.6 중량%

구 분	여과속도(sec)	점성물질의 입경(㎜)	소금결정상태	재농축후 여액
			색상	입경(㎜)	g	%(/원폐액)
실시예 1	10	2.0∼5.0	흰색	0.5∼1.0	11.2	1.4

실시예 2∼4

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)에 대해 투입온도를 바꾸고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 다음 여과속도 및 고체물질의 결정상태에 대한 결과는 다음의 표 3에 나타내었다.

구 분	투입온도(℃)	여과속도(sec)	점성물질의 입경(㎜)	소금결정상태	재농축후 여액
				색상	입경(㎜)	g	%(/원폐액)
실시예 2	20	11	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	12.0	1.5
실시예 3	40	10	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	11.2	1.4
실시예 4	60	9	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	8.8	1.1

실시예 5∼7

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)에 대해 하이포아염소산나트륨의 사용량을 바꾸고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 다음 여과속도 및 고체의 결정상태에 대한 결과는 다음의 표 4에 나타내었다.

구 분	사용량(g)	여과속도(sec)	점성물질의 입경(㎜)	소금결정상태	재농축후 여액
				색상	입경(㎜)	g	%(/원폐액)
실시예 5	24	13	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	9.6	1.2
실시예 6	32	9	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	8.0	1.0
실시예 7	48	10	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	8.8	1.1

실시예 8∼10

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)에 대해 원폐액의 농축율을 바꾸고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시한 다음 여과속도 및 고체물질의 결정상태에 대한 결과는 다음의 표 5에 나타내었다.

구 분	농축율(%)	여과속도(sec)	점성물질의 입경(㎜)	소금결정상태	재농축후 여액
				색상	입경(㎜)	g	%(/원폐액)
실시예 8	0	12	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	8.8	1.1
실시예 9	20	14	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	11.2	1.4
실시예 10	40	15	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	12.8	1.6

실시예 11

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)에 대해 50%의 수산화나트륨(8g), 8%의 하이포아염소산나트륨(32g)을 상온에서 투입하고 30분동안 교반하면서반응시킨후 중탕조를 사용하여 서서히 온도를 65℃까지 올리면서 80%까지 감압농축하였다. 농축된 액은 진공여과기로 여과한다음 여액은 3차례에 걸쳐 재농축하였고 향상된 여과속도 및 고체결정상태에 대한 결과는 다음의 표 6에 나타내었다.

실시예 12∼13

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)에 대해 50%의 수산화나트륨 및 하이포아염소산나트륨의 비율을 바꾸고 상기 실시예 11과 동일한 방법으로 80%까지 농축하였다. 농축된 액은 진공여과기로 여과한다음 여액은 3차례에 걸쳐 재농축하였고 실시한 후의 여과속도 및 고체결정상태에 대한 결과는 다음의 표 6에 나타내었다.

구 분	수산화나트륨 (50%, g)	하이포아염소산나트륨 (g)	여과속도(sec)	점성물질의 입경(㎜)	소금결정상태	재농축후 여액
					색상	입경(㎜)	g	%(/원폐액)
실시예 11	8	32	9	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	7.2	0.9
실시예 12	8	24	12	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	9.6	1.2
실시예 13	8	16	12	2.0∼5.0	흰색	0.2∼0.4	11.2	1.4

비교예 1

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)을 처리없이 60℃ 이하에서 80%까지 감압농축하였다. 이것을 여과한 다음 여과속도 및 점성물질, 소금의 결정상태에 대한 결과는 다음의 표 7에 나타내었다.

비교예 2

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 원폐액(800g)을 처리없이 80℃ 이하에서 80%까지 상압농축하였다. 이것을 여과한 다음 여과속도 및 점성물질, 소금의 결정상태에 대한 결과는 다음의 표 7에 나타내었다.

구 분	여과속도(sec)	점성물질상태의 입경(㎜)	소금결정상태	재농축후 여액
			색상	입경(㎜)	g	%(/원폐액)
비교예 1	600	석출하지 않음	흰색	분말형	16.0	2.0
비교예 2	320	5.0∼7.0	노란색	0.2∼0.4	14.4	1.8

본 발명에서는 산화제 또는 염기를 사용하여 폐액중 고비점 유기물을 저분자량의 저비점 물질로 만들고, 점성물질의 점성을 줄여 응집되는 현상을 막음으로써 폐액의 농축, 이송 및 여과공정이 원활하게 되고 소각처리법에 있어서 소각물량을 원폐액의 2%까지 감소시킬 수 있었다. 또한 소각으로 인한 2차 오염을 방지하며, 폐액의 생물학적 처리를 가능하게 함으로써 환경부하 감소효과와 폐액처리비용 절감에 유용한 것임을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 하이드록실프로필메틸셀룰로오스 제조공정시 발생되는 폐액을 증류시켜 고비점 유기물을 제거하고 농축시킨 후, 이를 여과 및 소각하여 처리하는 방법에 있어서, 증류농축공정에서 폐액에 산화제 또는 염기를 첨가함으로써 폐액에 함유되어 있는 고비점 유기물이 응집되는 현상을 방지하여 폐액의 여과 및 이송공정에 유용한 것을 특징으로 하는 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폐액에 첨가되는 산화제는 하이포아염소산나트륨 또는 과산화수소인 것을 특징으로 하는 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폐액에 산화제와 함께 첨가되는 염기는 수산화나트륨, 탄산나트륨및 수산화칼륨 중에서 하나 또는 그 이상을 선택된 것을 특징으로 하는 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 산화제는 폐액에 2 ∼ 6 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 염기는 폐액에 2 ∼ 6 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고비점 유기물을 함유한 폐액의 처리방법.