KR100402824B1 - 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거 공정에서 발생하는폐수 처리 공정 - Google Patents

배관용 청동 및 황동제품의 납 제거 공정에서 발생하는폐수 처리 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 발생하는 유분 및 납을 포함한 산성 및 알카리성 폐수를 중화하고 마이크로필터를 이용해 부유물을 제거한 후 유분흡착필터를 이용하여 지용성 절삭류를 제거하며 마지막으로 전기투석장치를 이용하여 용존한 납 등의 이온을 제거해 수세수로 재이용하는 방법에 관한 것이다. 기존의 활성탄여과기 및 이온교환수지 공정의 경우에서 나타나는 재생을 위한 화학약품 사용 및 2차 폐수발생 문제를 해결하므로 유가자원의 낭비를 막고 환경친화적인 공정을 제공한다.

Description

배관용 청동 및 황동제품의 납 제거 공정에서 발생하는 폐수 처리공정 {The wastewater treatment method for lead removal process of pipe fitting made into bronze and brase}
본 발명은 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거시에 발생하는 수세폐수를 처리하여 재이용하는 공정에 관한 것이다.
배관용 청동 및 황동제품은 그 용도에 있어서 수도배관 등을 연결하는 이음쇠로 사용되므로 납이 용출되지 않아야 한다. 그러나 이러한 배관용 청동 및 황동제품은 중금속 중에 주로 납을 미량 포함하고 있어 절삭가공 후 산처리하여 납을 용출시켜 제거해야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 배관용 청동 및 황동 제품의 제조공정은 환봉, T자봉, L자봉을 일정크기로 절단한 후 절삭가공하여 니뿔, 티(Tee) 엘보우(Elbow) 등의 배관용 피팅을 생산하는데 절삭가공 중에는 지용성 절삭류의 사용은 불가피하여 수세시 폐수의 성상에 영향을 미친다.
한편 도 2에 도시된 바와 같이 납 용출 및 수세공정에 있어서는 절삭하고 나온 제품을 산용액조에서 30분 침전시키므로 납을 용출시키고 1차수세조, 2차수세조, 3차수세조를 통해 제품에 묻어 있는 산 및 납을 제거한 후 다시 알카리용액조에 30분 침적시키고 위와 같이 수세한 후 코팅조에 30분 침적한 후 같은 방법으로 수세한다.
수세공정에서 수세수의 흐름은 3차수세조에 수도수 또는 재이용수가 공급되고 고도차에 의해 2차수세조로 유입된 후 다시 같은 방법으로 1차수세조로 유입되며 마지막으로 고도차에 의해 중화집수조로 이동한다. 위와 같은 배관용 청동 및 황동제품의 제조 및 용출 공정에 의해 발생하는 폐수의 성상은 지용성 절삭류와 납 및 산 ·알카리 용액을 포함하고 있다.
한편 기존의 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 수세시 발생하는 절삭류 및 납을 함유한 폐수를 처리하는 공정에서는 활성탄여과기 및 이온교환수지를 사용하였다.
즉 활성탄여과기를 이용하여 절삭류 및 일부의 납을 제거하며 이온교환수지로 이온성물질 및 납을 제거하였다. 이러한 공정은 유입수의 절삭류 농도에 비추어 볼 때 활성탄여과기의 수명이 짧아 자주 교체해 주어야 하였으며 유분을 흡착하는 성능상의 문제로 후단의 이온교환수지를 오염시키는 문제를 안고 있다, 한편 이온교환수지는 납 등의 이온을 정전기적으로 흡착하는 것으로 양이온교환수지는 황산으로, 음이온교환수지는 가성소다를 이용하여 재생해야하므로 재생폐액이 발생해 추가적인 폐수처리설비를 요구하며 화학약품 사용으로 인한 과다한 유지보수비를 지출하는 문제점을 안고 있다.
본 발명자는 이러한 종래의 폐수처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 유분흡착 능력이 떨어지는 활성탄여과기를 대치하여, 폴리프로필렌에 유분흡착능력이 뛰어난 고분자가 코팅된 유분흡착제를 필터하우징에 충진시킨 후 수세폐수를 흘려 보냄으로 유분을 제거하고, 이온교환수지와는 달리 재생공정이 없어 화학약품을 사용하지 않는 전기투석장치를 이용하여 납 및 유해성 이온을 농축처리하고 희석된 물은 재사용하므로 환경친화적인 공정운전을 제공하는데 있다
도 1은 배관용 청동 및 황동제품의 제조공정 흐름도
도 2는 중금속 용출 및 수세공정 흐름도
도 3은 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 발생하는 폐수재이용장치의 흐름도
도 4는 전기투석장치 원리도
도 5는 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 발생하는 폐수재이용 장치구성도
1:수세폐수, 2:중화집수조, 3:수세폐수공급펌프, 4:유분흡착전단 마이크로필터, 5:유분흡착필터 1단, 6:유분흡착필터 2단, 7:유분흡착필터 3단, 8:희석수탱크, 9:희석수펌프, 10:희석수펌프 후단 마이크로필터, 11:농축수탱크, 12:농축수펌프, 13:농축수펌프 후단 마이크로필터, 14:전기투석조, 15:전극수탱크, 16:전극수공급펌프
본 발명은 유분흡착 필터와 전기투석장치를 이용하여 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 수세시 발생하는 절삭류 및 납을 함유한 폐수를 효과적으로 처리하여 재이용하는 방법이며 도 3에 그 흐름도를 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이 각각의 수세조에서 나온 페수를 중화집수조에 모와서 산 및 알키리용액을 중화시킨 후 마이크로필터를 이용하여 부유물을 제거하고 유분흡착제가 충진되어 있는 유분흡착필터를 통과시켜 지용성절삭류를 제거하므로 후단의 전기투석장치에 장착되어 있는 이온교환막의 오염을 방지한다.
전기투석장치는 도 4에 도시된 바와 같이 양단에 양극 및 음극이 형성되고, 상기한 전극 사이에 다수의 양이온교환막과 음이온교환막이 교대로 배열되 있으며 이 사이에 미도시된 망사 구조인 농축부 스페이서 및 희석부 스페이서가 존재한다.
이러한 전기투석장치에서는 별도의 정류기(미도시)에 의해 직류전원이 양극과 음극에 공급되고 이로인해 전위차가 생성되며, 염화나트륨등 이온이 용해되어 있는 수용액이 이온교환막 사이를 통과하게 되면 전위차에 따른 기전력에 의해 수용액 속의 음이온은 양극으로 이동하며 양이온은 음극으로 향하여 이동하게 된다. 한편 상기한 이온교환막의 기능면에서 볼 때 양이온교환막과 음이온교환막으로 나뉘는데 이중에서 양이온교환막은 전기적으로 음전하(예: R-SO3 -, R-COO-)를 가지고 있어서 양이온(예: Na+, Ca2+, Pb2+)을 정전기적 인력에 의해 선택적으로 통과할 수 있게 하지만 음이온(예 : Cl-, NO3 -, CH3COO-)은 정적기적 반발력으로 인해 통과할 수 없게 한다. 이와는 달리 음이온교환막은 양전하(예:R-NH4 +)를 가지고 있어 위와 같은 정전기적 원리에 의해 음이온만을 선택적으로 통과할 수 있게 한다. 이러한 원리로 용출된 납 및 용해되어 있는 이온을 제거하여 수세수로 재이용한다. 이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예1)
배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 수세시 발생하는 절삭유 및 납을 함유한 수세폐수(1)를 도 5에 도시된 유분흡착필터(5, 6, 7)를 이용하여 폐수속의 유분을 제거한 후 유분제거율을 측정하였다, 유분흡착필터(5, 6, 7)의 충진량은 3개의 하우징에 각각 5L 씩 총 15L 충진하였고, 유량은 200L/hr 였으며 체류시간이 5분 이었을 때 120ppm의 유분을 포함하는 원수는 유분흡착필터(5, 6, 7) 통과 후 2ppm으로 감소하여 약 98.3 %의 제거율를 보였다.
(실시예2)
유분흡착필터(5, 6, 7)에 의해 유분이 제거된 폐수를 도 5에 도시된 전기투석장치(14)를 이용하여 시간에 따른 희석수탱크(8)의 총용존고형물(TDS) 및 납 제거도를 측정하였다.
실험방법으로서는 유분흡착필터(5, 6, 7)를 통과한 폐수를 전기투석장치(14)의 농축수탱크(11)와 희석수탱크(8)에 각각 100L 씩 채우고 농축수펌프(12) 및 희석수펌프(9)를 이용하여 전기투석조(14)를 통과시키며 순환시켰다. 이 때의 농축수 및 희석수의 유량은 각각 400L/hr 이었으며 전극수의 유량은 1L/min 이었다. 전기투석조(14)의 유효막면적은 1.54 ㎡이고 인가 전압은 90V로 하였다.
한편 희석수펌프(9) 및 농축수펌프(12) 후단에는 마이크로필터(10. 13)를 두어 5㎛이상의 부유물을 제거하였다.
기존의 활성탄여과기 및 이온교환수지를 각각 유분흡착필터와 전기투석장치로 대치하므로 유분흡착의 성능향상 및 전기투석장치를 이용하여, 화학약품을 사용한 재생공정 없이 연속적으로 폐수를 처리해 재사용하므로 유지보수비를 대폭감소시키고 환경친화적인 공정개선을 이룰 수 있다.

Claims (2)

  1. 배관용 청동 및 황동제품의 납 제거공정에서 발생하는 유분 및 납을 포함한 산성 및 알카리성 폐수를 유분흡착필터를 이용하여 유분을 제거해 전기투석장치에 투입하는 것을 특징으로하는 폐수처리방법
  2. 1항에 있어서 양이온교환막 및 음이온교환막을 주요한 구성으로 하는 전기투석장치를 이용해 납 및 이온을 제거하여 물을 재사용하는 방법
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