KR100496878B1 - 도금공정의 전처리 수세수 처리장치와 그 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도금공정의 전처리 수세수 처리장치와 방법은 산세조, 금속 활성화공정의 수조 등의 혼탁한 수세수를 버퍼탱크로 월류시키고 3차례의 여과과정을 거쳐 농축하고, 농축과정에서 얻어지는 고순도 여과수는 수세수로 보충하며, 농축액에서는 금속염, 금속이온 등의 불순물을 제거하여 고순도 공정액으로 회수해 재사용함으로서 전처리 수세수의 절수와 물값 절약, 금속이온이 제거된 고순도 산의 재활용에 의한 도금원가의 절감, 유해폐수의 무방류에 따른 하천수의 오염방지 및 철저한 수질관리에 의한 도금품질향상을 기할 수 있다.

Description

도금공정의 전처리 수세수 처리장치와 그 처리방법{Apparatus for treating washing water in pretreating of plating process and method thereof}

본 발명은 도금공정 중의 전처리단계로서 산세하거나 금속 표면을 활성화시킬 때 사용한 수세수를 처리하여 여과수는 수세수로 재활용하고, 산수세수에서는 금속이온 등을 제거한 후 재활용함으로서 도금원가를 낮추고, 유해폐수의 무방류에 따른 하천수 오염방지 및 철저한 수질관리에 의한 도금품질향상을 목적으로 하는 도금공정의 전처리 수세수 처리장치와 그 처리방법에 관한 것이다.

도금공정 중 피도금물을 산세하거나 표면을 활성화시키는 공정에서 전처리공정에서는 황산, 염산, 무기산 등의 강산을 보편적인 처리제로 사용하고 있다. 강산으로 피도금물을 산세하고 표면을 활성화시킨 후 본격적인 도금공정에 돌입하기 전에 피도금물에 잔류하는 산을 말끔히 제거하지 않으면 도금품질에 악영향을 끼치므로 반드시 산세와 수세과정을 거치지 않으면 안된다.

산세 또는 금속 활성화공정용 수세조의 수세수에는 산 외에 도금에 방해가 되는 금속염이나 금속이온이 축적되기 마련이다. 이렇게 되면 산과 수세수의 생명이 단축되므로 주기적으로 혹은 그 탁도를 관찰하면서 수시로 교체하지 않으면 도금품질을 장담할 수가 없다. 산과 수세수의 보충 또는 교체비용은 도금원가에 반영돼 부담을 가중시키고, 산성 수세수를 중화시키고 금속염을 제거하는 비용도 만만치 않다.

또, 산세수, 금속 활성화용 수세수에는 산 외에 다량의 중금속도 함유되어 있다. 이러한 도금 수세수를 하천에 무단 방류할 경우 하천수 오염을 초래하여 이를 식수원으로 하는 인간에게는 물론 수변식물과 어류를 비롯한 하천 생태계에도 치명적인 영향을 끼쳐 환경파괴의 주요인으로 작용하게 된다. 이 점을 염려하여 도금공정의 전처리과정에서 발생하는 폐도금 수세수는 전용 폐수처리설비로 정화하도록 법제화되어 있기도 하다.

종래의 도금공정에 있어서는 도금 수세수 중에 함유된 산과 금속염 또는 금속이온을 회수하여 재활용하거나 제거하는 수단은 전혀 고려치 않았다. 자원의 재활용적 관점에서 도금 수세수에서 산, 금속염 등을 회수하여 재활용치 않는 것은 소중한 자원의 허비가 아닐 수 없다.

이러한 점에서 전치리공정용 수세수의 재활용과 산을 회수하여 재활용함으로서 도금원가를 낮추고 철저한 수질관리로 도금품질을 높일 수 있는 적절한 대책을 마련해야 될 필요가 있다.

본 발명은 도금공정 중의 전처리단계로서 산세 또는 금속 표면을 활성화할 때 사용하는 수세수의 절수 및 물값 절약, 금속이온이 제거된 고순도 산의 재활용에 의한 도금원가 절감, 유해폐수의 무방류에 따른 하천수 의 오염방지 및 철저한 수질관리에 의한 도금품질향상에 목적을 둔 도금공정의 전처리 수세수 처리장치와 그 처리방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 도금공정의 전처리 수세수 처리장치와 방법은 산세조, 금속 활성화공정의 수조 등의 혼탁한 수세수를 버퍼탱크로 월류시키고 3차례의 여과과정을 거쳐 농축하고, 농축과정에서 얻어지는 고순도 여과수는 수세수로 보충하며, 농축액에서는 금속염, 금속이온 등의 불순물을 제거하여 고순도 공정액으로 회수해 재사용함으로서 상기의 목적이 달성되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 피도금물에 묻은 기름기 등의 이물질을 제거하여 나중에 도금이 잘 되도록 표면을 활성화시키는 산세공정 또는 활성화공정용 수세수를 처리하는 전처리공정에 적용되는 수세수 처리장치를 나타낸 것이다. 이전처리 수세수 처리장치는 버퍼 탱크(10)와 1차 여과장치(20), 2차 여과장치(30), 3차 여과장치(40), 4차 여과장치(50)로 구성된다.

피도금물이 산세공정 또는 금속 활성화공정의 흐름을 따라 수세조(1)의 제1 수조(1a)와 제2 수조(1b) 및 제3 수조(1c)를 차례로 거쳐가도록 수조가 편성되어 있다. 제3 수조(1c)는 보충수가 조달되는 급수측이고, 수세수는 제3 수조(1c)와 제2 수조(1b)를 거쳐 제1 수조(1a)로 순차 이월되게 된다. 따라서 피도금물이 처음 세척되는 제1 수조(1a)의 오염도가 가장 심하다. 그래서 처리대상물은 바로 제1 수조(1a)의 수세수가 된다.

이러한 수세조(1)에서 제1 수조(1a)에 오버 플로우관(61)을 설치한다. 오버 플러우관(61)은 제1 수조(1a)의 혼탁한 수세수가 후술하는 버퍼탱크(10)의 제1 계류조(11)로 유입되도록 유도하는 도수관이다.

수조(1)와는 별도로 버퍼 탱크(10)를 설치한다. 버퍼탱크(10)는 혼탁해진 제1 수조(1a)의 수세수를 넘겨받아 계류시키면서 여러 차례의 여과과정을 거쳐 농축시키는 것으로서, 제1 수조(1a)에서 오버 플로우되는 수세수를 오버 플로우관(61)을 통해 건네받는 제1 계류조(11)와, 상기 제1 계류조(11)에서 2차 여과장치(30)의 활동에 장애가 되는 물질이 제거된 1차 여과수를 받아 제1 계류조(11) 또는 제3 계류조(13)로 월류시키는 한편 제3 계류조(13)의 3차 여과수를 넘겨 받는 제2 계류조(12), 제2 계류조(12)의 월류수와 3차 여과수 및 산세조(2)의 물을 받아 두는 제3 계류조(13)로 구성된다. 이들 계류조(11～13)에 담기는 수세수의 농도는 제1 계류조(11), 제2 계류조(12), 제3 계류조(13)의 순으로 높다.

1차 여과장치(20)는 제1 계류조(11)에서 제2 계류조(12)로 향하는 회수관(a) 상에 설치하여 제1 계류조(11)에 담긴 수세수 중 제2 계류조(12)의 수세수 여과에 장애가 되는 물질을 미리 여과하여 제2 계류조(12)에 보냄으로서 그 수세수의 2차 여과를 돕는 여과수단이다. 이러한 목적을 달성하기 위한 1차 여과장치(20)로는 마이크로 필터 등이 있다.

2차 여과장치(30)는 1차 여과장치(20)를 통과함에 따라 맑아진 제2 계류조(12)의 수세수를 다시 여과하여 95% 이상의 이물질이 제거된 2차 여과수는 제3 수조(1c)용 보충수로 활용하고 그 농축액은 제2 계류조(12)로 돌려 보내는 역삼투압식 여과수단이며, 제2 계류조(12)의 배수구에 연결되어 제3 수조(1c)로 향하는 회수관(b)에서 제2 계류조(11b)로 향하는 회수관(c)이 분기되는 분기점에 설치한다. 2차 여과장치(30)는 고농도의 수세수를 95% 이상 높게 연속 여과하여 전처리액(산액)과 물을 분리할 수 있는 멤브레인을 사용한 것이다.

3차 여과장치(40)는 제3 계류조(13)에서 오버 플로우되는 고농도의 수세수를 재삼 여과하여 농축시키고, 농축액은 회수관(d)을 거쳐 제3 계류조(13)로 돌려 보내고 3차 여과수는 회수관(e)을 통하여 제2 계류조(12)로 보내는 역삼투압식 여과장치로서, 수세수를 95% 이상으로 높게 연속 여과하여 공정액과 분리할 수 있는 멤브레인 등의 여과수단이 내장된 것이다.

제3 계류조(13)의 배출구에서 산세조(2)로 향하는 이송관(f) 상에는 제4 여과장치(50)를 설치한다. 제4 여과장치(50)는 제3 계류조(13)에서 배출되는 농축액 중에서 양이온(금속이온)을 제거하는 능력을 가진 이온교환수지장치이다.

도 2의 다른 실시예에 의한 전처리 수세수 처리장치는 산세조(2)의 배출구와 제3 계류조(13)간에는 환류관(h)을 설치하여 불순물 때문에 혼탁해진 산세수를 제3 계류조(13)로 보내 제3,4 여과장치(40,50)에 의한 여과과정과 불순물 제거과정을 거쳐 재활용할 수 있게 한 것이다.

다음으로, 상기 도금 수세수 처리장치를 이용하여 도금 수세수에서 물과 공정액인 산 그리고 불순물인 금속이온을 분리하여 재활용하고 또는 제거하는 방법에 대하여 설명한다.

수세조(1)의 제3 수조(1c)에서 물을 보충하여 제2,제1 수조(1b,a)로 월류시키면서 제1,2,3 수조(1a,b,c)의 순으로 피도금물을 통과시켜 전처리하는 과정에서 혼탁도가 가장 심한 제1 수조(1a)의 수세수는 오버 플로우관(3)을 타고 제1 계류조(11)로 흘러든다. 이 수세수는 곧바로 1차 여과장치(20)에 의해 2차 여과장치(30)의 여과작용에 방해가 되는 물질을 우선적으로 여과하며, 이렇게 여과하여 얻어지는 1차 여과수는 전량 제2 계류조(12)로 보낸다.

1차 여과수가 섞인 제2 계류조(12)의 수세수는 자연히 농도가 낮아진다. 상황에 따라 이 수세수를 제1 계류조(11)로 역류시켜 그 수세수의 농도를 낮춘다.

농도가 규정치를 웃돌 경우 제2 계류조(12)의 수세수를 2차 여과장치(30)로 유도하여 역삼투압 방식에 의한 2차 여과과정을 거치게 된다. 2차 여과장치(30)에서 여과된 2차 여과수는 제3 수조(1c)로 이송하여 수세수로 활용하고 그 농축액은 제2 계류조(12)로 보내 재차 여과되도록 한다.

이러한 여과작업이 되풀이되면서 2차 여과장치(30)로도 역부족인 경우에는 그 수세수를 제3 계류조(13)로 월류시킨다. 제3 계류조(13)의 고농도 수세수는 3차 여과장치(40)로 여과하여 농축액은 제3 계류조(13)로 보내 재삼 여과되도록 하고 3차 여과수는 제2 계류조(12)로 보내 그 수세수의 농도를 낮춘다.

제3 계류조(13)측 수세수의 농도가 워낙 높아서 더 이상 제기능 발휘하기 곤란한 지경에 이른 시점의 농축액을 그대로 사용하기는 곤란하다. 피도금물을 전처리하는 과정에서 금속염, 금속이온이 혼재할 가능성이 높기 때문이다. 그러므로 그 농축액으로 산세에 이용하기 위해서는 이러한 불순물을 제거하여 산액의 순도를 높일 필요가 있다.

이럴 때 제4 여과장치(50)가 제기능을 발휘하게 된다. 제4 여과장치(50)에 내장된 이온교환수지가 산세조(2)로 향하는 제3 계류조(13)의 농축액을 여과하면서 양이온인 금속염, 금속이온을 흡착 제거하여 고순도의 산액만 산세조(2)로 보내는 것이다. 그래서 산세조(2)에는 물이 거의 사라지고 금속이온 등의 불순물이 제거된 고순도 산액이 공급되어 산세기능을 이어가게 되는 것이다.

도 2의 전처리 수세수 처리장치에 있어서는 제4 여과장치(50)의 여과작용에도 불과하고 미량의 잔존 금속이온이 산세조(2)로 유입되므로서 또는 다른 피도금물을 산세하는 과정에서 혼탁도가 심해진 산세수를 환류관(62)을 통하여 제3 계류조(13)로 보내 제3,4 여과장치(40,50)에 의한 순환여과과정과 불순물 제거과정을 거쳐 재활용할 수 있는 편의가 추가된다.

이상 설명한대로 본 발명은 피도금물의 전처리과정에서 발생하는 혼탁한 수세수를 물과 전처리액인 공정액으로 분리하여 재활용할 수 있으므로 도금원가절감 및 절수효과가 크고, 수질관리도 철저해 도금품질향상에 이바지 하게 된다.

또, 산액의 재활용에 방해가 되는 금속이온, 금속염 등의 불순물도 거의 모두 제거한 고순도 산액을 회수하여 재활용함으로서 더더욱 도금원가를 낮출 수 있고, 도금품질은 더욱 향상되고 도금원가도 더 절감할 수가 있다.

또한 이 수처리과정에서는 하천수를 오염시킬 폐수도 발생하지 않으므로 안전하다.

도 1은 본 발명에 의한 도금공정의 전처리 수세수 처리장치의 구성도

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 도금공정의 전처리 수세수 처 리장치의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 수세조 2 : 산세조

10 : 버퍼탱크 11 : 제1 계류조

12 : 제2 계류조 13 : 제3 계류조

20 : 1차 여과장치 30 : 2차 여과장치

40 : 3차 여과장치 50 : 이온교환수지장치

61 : 오버 플로우관 62 : 환류관

Claims (8)

1. 복수의 수조로 편성된 전처리공정용 수세조에서 혼탁도가 가장 높은 수조의 수세수를 계류시키는 복수 저류조형 버퍼탱크(10)와;

   유입측에 위치하는 제1 저류조(11)의 수세수를 여과하여 제2 저류조(12)로 공급하는 1차 여과장치(20)와;

   제2 저류조(12)의 수세수를 여과하여 여과수는 제2 수조(1b)로 보내고 농축수는 제2 저류조(12)로 보내는 2차 여과장치(30)와;

   혼탁도가 가장 심한 제3 저류조(13)의 고농도 수세수를 여과하여 여과수는 제2 계류조(12)로 보내고 응축수는 제3 계류조(13)로 보내는 3차 여과장치(40)와;

   제3 계류조(13)에서 배출되는 농축액을 여과하여 금속이온, 금속염 등의 불순물을 제거하고 고순도 산액만 산세조(2)로 유출시키는 제4 여과장치(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금공정의 전처리 수세수 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 1차 여과장치(20)는 마이크로 필터로 하는 도금공정의 전처리 수세수 처리장치.
3. 제1항에 있어서, 2차 여과장치(30)는 역삼투압식 여과장치로 하는 도금공정의 전처리 수세수 처리장치.
4. 제1항에 있어서, 3차 여과장치(40)는 역삼투압식 여과장치로 하는 도금공정의 전처리 수세수 처리장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 제3 계류조(13)는 환류관(3)으로 산세조(2)에 연결된 도금공정이 전처리 수세수 처리장치.
7. 복수의 수조로 편성된 도금공정의 전처리 수세조에서 혼탁도가 가장 높은 수조의 수세수를 버퍼탱크의 제1 계류조로 도입하는 수세수 저류단계와;

   제1 계류조의 수세수를 1차 여과하여 제2 계류조로 이송하는 1차 여과단계와;

   제2 저류조의 수세수를 여과하여 여과수는 제2 수조로 보내고 농축액은 제2 계류조로 환류시키는 2차 여과단계와,

   제3 저류조의 고농도 수세수를 여과하여 여과수는 제2 계류조로 보내고 농축수는 제3 저류조로 보내는 3차 여과단계와;

   제3 저류조의 고농도 수세수 중에서 금속염, 금속이온 등의 불순물을 제거한 고순도 산액을 산세조로 보내는 제4 여과단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금공정의 전처리 수세수 처리방법.
8. 제7항에 있어서, 산세조의 수세수를 버퍼탱크의 제3 계류조로 직송하여 여과 및 불순물 제거과정을 거쳐 고순도 산액만 산세조로 재유입되도록 하는 단계를 더 가진 도금공정의 전처리 수세수 처리방법.