KR100308827B1 - 중금속폐수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제철산업의 냉연제품생산시 필수적으로 발생되는 폐수를 중화, 응집, 침전처리하여 정화함에 있어서, 응집제를 별도로 투입하지 않고, FeCl2, FeCl3를 다량 함유하고 있으며 냉연제품 제조시 발생되는 산폐수를 응집제로 사용하는 것을 특징으로 하는 중금속 함유 폐수처리방법 및 제철산업의 냉연제품 제조시 발생되는 폐수를 처리하기 위한 공지의 중금속 폐수처리장치에 있어서, 피트버플(Pit Baffle; 25)를 이용하여 고농도 산폐수 수집조(20)를 크롬환원조 공급용 피트(槽, Pit; 28)와 완충조공급용 피트(槽, Pit)로 분리구성하고, 고농도 산폐수 수집조(20)의 크롬환원조 공급용 피트(槽, Pit; 28)와 크롬환원조(30)를 파이프연결하여 일부의 고농도 산폐수는 응집제로 이용하고 나머지는 완충조(50)로 이송하여 정화처리되도록 구성한 것을 특징으로 하는 중금속 함유 폐수처리장치에 관한 것으로, 냉연산 폐수중에 함유되어 있는 FeCl2, FeCl3를 이용하여 중금속 폐수를 처리하므로서 필요이상의 약품공급에 따른 사용약품의 비용을 감소할 수 있으며, 침전조의 부하를 방지하여 폐수처리수의 수질을 향상시킬 수 있었다.

Description

중금속 폐수처리장치
도 1은 본 발명의 중금속 폐수처리장치의 개략도이고,
도 2는 상기 도1의 산폐수 수집조 확대도이며,
도 3은 상기 도1의 크롬환원조에 대한 확대도이고,
도 4는 본 발명의 중금속 폐수처리 공정도이며,
도 5는 종래의 중금속 폐수처리장치의 개략도이고,
도 6은 종래의 중금속 폐수처리 공정도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >
10 : 고농도 크롬폐수 수집조 11,22,41 : 크롬환원조 공급용펌프
20 : 고농도 산폐수 수집조 21 : 완충조 공급용펌프
23,24 : 레벨게이지(Level Gauge) 25 : 피트버플(Pit Baffle)
26 : 크롬환원제 공급용 자동밸브 30 : 크롬환원조
31,71,81 : pH메터 32 : ORP메터
33,61,72,82,91,131 : 교반기 40 : 황산저장탱크
50 : 완충조 51,62 : pH조정조 공급용 펄프
60 : 소석회 용해조 63,64 : 소석회공급용 자동밸브
70 : 제1 pH조정조 80 : 제2 pH조정조
90 : 응집조 100 : 침전조
110 : 피드피트(FEED PIT) 111 : 여과기 공급용펌프
120 : 여과기 130 : 역중화조
140 : 감시조 150 : 유출수조
151 : 정화수 유출용펌프
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 중금속 폐수처리장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 제강공정에서 냉연제품 생산시 필수적으로 발생되는 폐수를 중화, 응집 및 침전처리하여 정화함에 있어서 응집제로 사용되는 FeCl2, FeCl3, 유산반토 등을 별도로 투입하지 않고 FeCl2및 FeCl3가 많이 함유되어 있는 냉연제품 제조시 발생된 산폐수를 응집제로 사용하게 된 중금속 폐수처리장치에 있어서, 피트버플(Pit Baffle)을 이용하여 크롬환원조 공급용 피트(槽, Pit)와 완충조 공급용 피트(槽, Pit)로 고농도 산폐수 수집조를 분리 구성하고, 상기 고농도 산폐수 수집조와 크롬환원조 및 완충조를 연결하여 일부의 고농도 산폐수를 응집제로 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 중금속 폐수처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 중금속함유 폐수처리시 폐수중 오염물질(성상)에 따라 응집제로 FeCl2, FeCl3, 유산반토, 황산알루미늄중 한가지의 약품을 선택 사용하며, 크롬 폐수중 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시키기 위해 환원제로 NaHSO3를 사용하고 있다.
중금속을 함유하는 폐수를 처리하는 방법은 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 고농도 크롬폐수와 고농도 산폐수를 별도의 고농도 크롬 수집조(10)와 고농도 산폐수 수집조(20)에서 수집한 다음, 고농도 크롬폐수를 크롬용해조(30')로 이송하고 이에 소석회저장탱크(160) 및 황산저장탱크(40)로부터 공급되는 소석회 및 황산을 투입하여 크롬을 용해한 후, 고농도 산폐수와 함께 완충조(50)로 이송하고, 이어서 제1 pH조정조(70) 및 제2 pH조정조(80)로 이송하되 이에 소석회용해조(60) 및 FeCl3저장탱크(170)의 소석회와 FeCl3를 상기 각 pH조정조(70,80)에 투입하여 pH를 조정함과 동시에 크롬을 응집시키기 시작한 후 응집조(90)로 이송하여 크롬의 응집을 완료하여 여과기(120)로 이송하여 침전물을 제거한 다음, 피드피트(FEED PIT : 110)를 통하여 여과기(120)로 이송하여 여과시킨 후, 역중화조(130), 감시조(140), 유출수조(150)를 통하여 정화된 폐수를 배출하는 방법이 주로 사용되고 있다.
종래의 방법의 각 피트별 조건 및 중금속 처리반응식은 다음과 같다.
가. 각 피트별 조건
(1) 완충조
-. pH : 2∼4, PH ; 4이상 HCl투입 pH조정
(2) 제1 pH조정조
-. pH : 10∼11 유지, pH ; 9.0이하시 중화처리 불량
(30 제2 pH조정조
-. pH : 11∼12 유지, pH ; 10이하 및 12이상시 중화처리 불량
(4) 크롬환원조
-. pH : 2∼4 유지, 산화환원전위(ORP) : 100∼250mmV 유지, PH : 4이상 및 산화환원전위(ORP) 250mmV 이상시 크롬 환원불가
나. NaHSO3사용시 크롬환원 반응식
H2Cr2O7+ 6 NaHSO3+ 3H2SO4→ 2Cr(SO4)3+ 3Na2SO3+ 8H2O
그러나, FeCl3를 사용하여 중금속함유 폐수를 처리하는 경우 완충조(50)에서 pH 2∼4를 유지하여 제1 pH조정조(70) 및 제2 pH조정조(80)에 공급한 후, 제1 및 제2 pH저장조(70,80)에서 소석회를 이용하여 pH를 10∼12까지 상승시켜 중금속함유 폐수를 처리하고 있지만, 소석회가 과다하게 사용되고 FeCl3를 별도로 공급하여야 하며 FeCl3저장탱크(170)에서 FeCl3를 수급받고 제1 pH조정조(70)에 FeCl3를 공급시 FeCl3가 배관내에 고착되어 배관의 손상을 가져오므로 배관정비에 많은 인력과 비용이 소요되고, 펌프에 잦은 문제가 발생하여 FeCl3의 투입이 지연되는 문제도 종종 발생하며, 완충조(50)에서 pH가 2∼4로 유지되지 않을 경우 플럭(FLOC)이 가벼워져 침전조(100)에서 부상하게 되므로 부상되는 플럭을 처리하기 위한 설비를 별도로 설치하여야 하며, 플럭을 회수하여야 하는 불합리한 점이 있고, FeCl3사용시 제1 pH조정조(70) 및 제2 pH조정조(80)에서 pH 10.5이하가 되면 플럭이 파괴되어 처리수에 중금속이 유출되므로 처리수의 수질악화요인이 되며, 파괴된 플럭이 유출되어 여과기(120) 내부여재인 모래의 교체주기가 단축되어 재료비 및 인건비등 제반소요 비용이 상승되는 문제가 있었다.
또한, 냉연제품 제조시 발생되는 산폐수중에는 중금속함유 폐수처리시 응집제로 사용될 수 있는 FeCl3, FeCl2가 다량 함유되어 있는데도 별도로 FeCl3를 제1 pH조정조(70)에 일정량 투입하므로, FeCl3가 과잉공급되어 케이크(cake)발생향이 증가되고 침전조(100) 부하율이 상승되어 스크래퍼(Scraper)에 과부하가 걸리게 되는 문제가 있었다.
뿐만아니라, 크롬 6가를 3가로 환원시키기 위하여 NaHSO3를 사용하기 때문에 소석회 저장탱크(160)와 공급펌프 및 공급라인이 별도로 필요하므로 정비비 및 전력비등의 경비가 별도로 소요되고, NaHSO3수급불가시 크롬처리에 문제가 되며, 환원용 약품사용에 따른 원가상승등의 문제가 있었다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
따라서, 본 발명의 목적은 냉연제품 제조시 발생되는 산폐수를 이용하여 응집제를 별도로 투입하지 않고 중금속함유 폐수를 처리하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적에 부합되는 중금속함유 폐수처리장치를 제공하는데 있다.
상기 목적뿐만아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 제철산업의 냉연제품 생산시 필수적으로 발생되는 폐수를 중화, 응집, 침전처리하여 정화함에 있어서 응집제로 사용되는 FeCl2, FeCl3, 유산반도 등을 별도로 투입하지 않고 FeCl2및 FeCl3가 많이 함유되어 있는 냉연제품 제조시 발생된 산폐수를 응집제로 사용하고, 공지의 중금속 폐수처리장치에 있어서, 피트 버플(Pit Baffle)을 이용하여 크롬환원조 공급용 피트(槽, Pit)와 완충조공급용 피트(槽, Pit)로 고농도 산폐수 수집조를 분리 구성하고 고농도 산폐수 수집조와 크롬환원조 및 완충조를 연결 구성하여 고농도 산폐수를 응집제로 사용하므로서 중금속함유 폐수를 저렴한 비용으로 용이하게 처리할 수 있었다.
본 발명을 첨부도면에 의거 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 중금속함유 폐수처리방법은 제철산업의 냉연제품 생산시 필수적으로 발생되는 폐수를 중화, 응집, 침전처리하여 정화함에 있어서, 응집제로 사용되는 FeCl2, FeCl3유산반토등을 별도로 투입하지 않고 FeCl2, FeCl3를 다량 함유하고 있으며 냉연제품 제조시 발생되는 산폐수를 응집제로 사용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 종래의 중금속함유 폐수의 처리방법은 제 5 도에 도시된 바와 같이 크롬용해조(30')에서 NaHSO3를 이용하여 크롬을 용해 및 환원시킨후 고농도 산폐수와 함께 완충조(50)로 이송하고 완충조(50)에서 pH2∼4를 유지하여 제1 pH조정조(70) 및 제2 pH조정조(80)에 공급한 후, 제1 pH조정조(70) 및 제2 pH조정조(80)에서 소석회를 이용하여 pH를 10∼12까지 상승시킴과 동시에 제1 pH조정조(70)에 FeCl3를 투입하여 크롬을 환원시켜 중금속함유 폐수를 정화하지만 FeCl3를 별도로 준비하여 투입하여야 하는 단점이 있고 FeCl3투입시 배관내에 FeCl이 고착되고 펌프에 손상을 입히게 되며 응집제가 과잉공급되어 케이크발생량이 증가하고 침전조 부하율이 상승할 뿐만아니라 폐수처리의 비용이 과다하게 상승되는 문제가 있으므로 본 발명에서는 냉연제품제조시 발생되며 FeCl3와 FeCl2가 다량함유된 고농도산 폐수의 일부를 크롬환원조(30)로 이송하여 폐수에 함유되어 있는 FeCl3를 응집제로 사용하고 크롬을 환원시킨 고농도 크롬폐수와 일부의 고농도 산폐수를 완충조(50)로 이송하여 정화처리를 행하므로서 종래의 문제를 용이하게 해결하였다.
또한, 종래의 방법에서는 제1 pH조정조(70)에서 FeCl3가 공급되며, 이때 제1 pH조정조의 pH가 10.5이하에서는 플럭(FLOC)이 파괴되므로 소석회의 사용량이 과다한 단점이 있었으나 본 발명에서는 크롬환원조(30)에서 FeCl3가 투입되므로 제1 pH조정조의 pH가 8∼9가 되더라도 플럭의 파괴가 발생되지 않아 소석회의 사용량을 감소시킬 수 있다.
[발명의 구성]
본 발명의 중금속 폐수처리장치는 도1 내지 도3에서 도시된 바와같이 제강공정의 냉연제품 제조시 발생되는 폐수를 처리하기 위한 폐수처리장치에 있어서, 고농도 산폐수 수집조(20)의 내부에 피트버플(Pit Baffle; 25)을 설치하여 크롬환원조 공급용 피트(28)와 완충조공급용 피트(29)로 분리구성하고, 상기 고농도 산폐수 수집조(20)의 크롬환원조 공급용 피트(28)와 크롬환원조(30)를 파이프로 연결하여 일부의 고농도 산폐수는 응집제로 이용하고 나머지는 완충조(50) 이송하여 정화처리되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 폐수처리장치는 그 냉연 산세라인(PL; Picking Line)의 산회수 설비와 산세도금라인(PGL; Picking Galvanizing Line)의 산회수 설비에서 공급된 고농도 산폐수를 고농도 산폐수 수집조(20)에 수수하면 고농도 산폐수 수집조(20)에 설치된 피트버플(Pit Baffle; 25)을 이용하여 크롬환원조(30)에 공급할 고농도 산폐수와 완충조(50) 이하의 처리조에서 중금속폐수로서 처리될 고농도 산폐수로 구분하여 크롬환원조 공급용 피트(28)와 완충조공급용 피트(29)에 분류저장시키게 되고 피트레벨상승시 레벨게이지(23,24)와 ORP메터(Oxidation-Reduction Protential Meter; 32)에 의해 운전된다.
교반기(26,27)에 의하여 항상 교반되는 산폐수 수집조(20)의 피트레벨이 상승하면 레벨게이지(24)에 의해 연동적으로 작동하는 완충조공급용펌프(21)가 작동되어 완충조(50)에 고농도 산폐수가 공급됨과 동시에 레벨게이지(23) 및 ORP메터(Oxidation-Reduction Potential Meter; 32)에 의해 작동하는 크롬환원조 공급용펌프(22)가 작동되어 크롬환원조(30)에 고농도 산폐수가 공급된다.
크롬환원조(30)에서는 ORP메터(321,322)의 ORP 셋팅값(100∼250mmV)에 따라 고농도 산폐수가 크롬환원조 공급용펌프(32)의 작동에 의해 제1 크롬환원조(201) 및 제2 크롬환원조(202)에 공급되어 6가의 크롬을 3가의 크롬으로 환원시키고, 이때 pH는 황산저장탱크(40)의 황산을 이용하여 2∼4로 유지시킨다.
크롬환원조 공급용펌프(22)는 ORP메터(321,322) 및 레벨게이지(24)에 의하여 연동적으로 작동한다.
크롬환원처리된 크롬함유 폐수는 완충조(50)로 이송되고, 고농도 산폐수 수집조(20)로 부터 이송된 일부의 고농도 산폐수와 함께 제1 pH조정조(70)의 레벨게이지(미도시)에 의해 연동적으로 작동하는 pH조정조 공급용펌프(51)의 작동에 의해 제1 pH조정조(70)로 이송되고 제1 pH조정조(70)에 설치된 pH메터(71)의 설정치(pH:8∼9)에 의해 소석회가 pH조정조공급용펌프(62)의 작동에 의해 소석회용 해조(60)로 부터 소석회공급용 자동밸브(64)를 통해 공급되어 적정 pH를 유지하게 되며, 자연유화에 의해 제2 pH조정조(80)에 폐수가 유입되면 제2 pH조정조(80)에 설치된 pH메터(81)의 설정치(pH : 9∼10)에 의해 소석회가 pH조정조공급용펌프(62)의 작동에 의해 소석회용해조(60)로 부터 소석회공급용 자동밸브(62)를 통해 공급되어 적정 pH를 유지하게 되고 응집조(90)에 공급되면 폴리머(polymer)를 이용하여 플럭(floc)을 응집하여 침전조(100)로 공급침강처리한다.
본 발명의 각 피트별 조건 및 중금속 처리반응식은 다음과 같다.
가. 각 피트별 조건
(1) 완충조
-. pH : 2∼6
(2) 제 1 차 pH 조정조
-. pH : 8∼9
(30 제 2 차 pH 조정조
-. pH : 9∼10, pH : 12이상에서 중화처리 불량
(4) 크롬환원조
-. pH : 2∼4, 산화환원전위(ORP) : 100∼250mmV, pH : 4이상 및 산화환원전위(ORP) 250mmV이상시 크롬 환원불가
-. 체류시간 : 10분이상
나. 중금속 폐수처리반응식
Fe + 2OH → Fe(OH)2Zn + 2OH →Zn(OH)2
Cu + 2OH → Cu(OH)2NI + 2OH →Ni(OH)2
Cr + 3OH → Cr(OH)3
다. 크롬환원반응식
H2Cr2O7+ 2FeCl3+ 3H2SO4→ Cr(SO4)3+ 3Fe(SO4)3+ 2Cl2+ 7H2O
라. 크롬중화반응식
Cr(SO4)3+ 3Ca(OH)2→ 2Cr(OH)3+ 3CaSO4
다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 상세히 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
오염물질의 성상이 각각 표1 및 표2와 같은 산폐수와 크롬함유 폐수를 산폐수 수집조와 크롬폐수 수집조에서 수집한 후, FeCl2의 양이 800kg/D(D : Day의 약어)이 되도록 산폐수의 일부를 크롬환원조로 이송하고 H2SO4142kg/D을 크롬환원조에 투입하여 처리한 후, 제1 pH조정로 이송하여 소석회를 투입, pH를 8∼10으로 조정한 다음, 제2 pH조정조로 이송하여 전체 응집제가 4579kg/D의 양이 되도록 투입하고 소석회를 투입 pH9∼10으로 조정한후, 침전조로 이송하고 통상의 후처리를 행하여 표3과 같은 성상을 갖는 처리수를 방류하였다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[비교예 1]
오염물질의 성상이 각각 표1 및 표2와 같은 산폐수와 크롬함유 폐수를 산폐수 수집조와 크롬폐수 수집조에서 수집한 후, 크롬폐수를 크롬용해조로 이송하여 NaHSO3를 투입, pH를 2∼4로 유지한후, 완충조로 이송하고 고농도 산폐수도 완충조로 이송한 다음, 제1 pH조정조에서 FeCl3를 2734kg/D의 양으로 투입하고 소석회를 투입 pH를 10∼11로 유지시킨 후, 제2 pH조정조로 이송하여 전체 응집체가 8113kg/D의 양이 되도록 투입하고 소석회를 투입, pH를 11∼12로 유지시킨 다음, 침전조로 이송하고 통상의 후처리를 행하여 표4와 같은 성상을 갖는 처리수를 방류하였다.
[표 4]
상술한 바와같이 본 발명은 냉연 산폐수중에 함유되어 있는 FeCl2, FeCl3를 이용하여 중금속 폐수를 처리하므로서 필요이상의 약품공급에 따른 사용약품의 비용을 감소할 수 있으며, 침전조의 부하를 방지하여 폐수처리수의 수질을 향상시킬 수 있었다.

Claims (1)

  1. 제강공정의 냉연제품 제조시 발생되는 폐수를 처리하기 위한 폐수처리장치에 있어서, 냉연제품의 제조과정에서 발생되는 산폐수를 피트버플(Pit Baffle; 25)를 이용하여 고농도 산폐수 수집조(20)를 크롬환원조공급용 피트(槽, Pit; 28)와 완충조공급용 피트(槽, Pit; 29)로 분리구성하고, 고농도 산폐수 수집조(20)의 크롬환원조 공급용 피트(槽, Pit; 28)와 크롬환원조(30)를 파이프로 연결하여 일부의 고농도 산폐수는 응집제로 이용하고 나머지는 완충조(500 이송하여 정화처리되도록 구성한 것을 특징으로 하는 중금속 폐수처리장치.
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