KR100610822B1 - 요오드 폐수의 생물학적 처리방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 요오드 폐수의 생물학적 처리방법 및 그 장치에 관한 것으로, 그 목적은 요오드를 원료로 사용하는 반도체 등 여러 분야에서 발생되는 폐수를 간단하고 경제적으로 처리할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명은 유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하는 단계와; 상기 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하는 단계와; 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하는 단계와; 이후 침전조에서 고액분리하는 단계와 ; 이후 상기 고액분리된 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리하는 단계로 이루어진 요오드폐수의 처리방법을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법 및 이를 수행하는 장치를 그 기술적 사상의 특징으로 한다.

요오드폐수처리, 환원처리, 잉여활성슬러지, 반도체, 생물학적처리

Description

요오드 폐수의 생물학적 처리방법 및 그 장치{Method and apparatus Iodine wastewater treatment by activated sludge}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 요오드 폐수 처리공정 및 장치 구성을 보인 실시예도이고,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 요오드 폐수 처리공정 및 장치 구성을 보인 실시예도이며,

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 요오드 폐수 처리공정 및 장치 구성을 보인 실시예도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 라인믹서(Line Mixer) (2) : 유량조정조

(3) : 가압부상조 (4) : 활성탄여과기

(5) : 폭기조 (6) : 침전조

본 발명은 요오드 폐수의 생물학적 처리방법 및 장치에 관한 것으로, 자세하 게는 요오드가 포함된 폐수 중의 요오드를 요오드이온으로 환원시켜 미생물에 대한 영향을 최소화하여 고농도의 요오드 폐수에서도 생물학적 처리공정을 적용하여 폐수를 처리할 수 있도록 하는 것에 관한 것이다.

일반적으로 가장 많이 적용되는 요오드 폐수 처리방법은 유기 음이온 교환수지를 이용하는 방법으로 요오드이온이나 요오드산이온 형태로 존재하는 요오드화합물을 유기 음이온 교환수지를 이용하여 제거하는 방법이다.

그러나 요오드 폐수는 요오드이온(I^-), 요오드산이온(IO^3-), 요오드(I₂)가 혼합물로 존재하고 있으므로 요오드(I₂)로 존재하는 경우 음이온 교환수지로 처리시 제거효율이 낮고 산화력이 강한 요오드에 의한 후속 처리공정에 문제를 야기하게 된다는 문제점이 있다.

다른 방법으로는 활성탄을 이용하는 방법이 있으나 요오드의 제거는 가능하나 고농도의 요오드가 포함되어 있을 경우에는 활성탄교체 비용의 과다로 비경제적이고 요오드이온이나 요오드산이온의 제거는 불가능하여 단독으로 사용하기보다는 유기음이온 교환수지의 전처리공정으로 사용되고 있다.

최근 요오드처리방법으로는 요오드를 요오드이온으로 환원시킨 후 황산수은이나 염화은을 첨가하여 HgI 나 AgI로 침전시켜 제거하는 방법이 있으나 유해성이 나 경제성에서 적용이 어려운 실정이다. 특히 폐수의 발생량이 많거나 농도가 높을 경우 현실적으로 불가능한 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 요오드를 원료로 사용하는 반도체 등 여러 분야에서 발생 되는 고농도로 요오드가 존재하는 폐수 중의 요오드를 요오드의 산화력을 무해하는 전처리과정을 거쳐 요오드이온으로 환원시켜 생물학적으로 처리함으로써 미생물에 큰 영향 없이 처리할 수 있도록 한 요오드 폐수의 생물학적 처리방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 요오드가 포함된 폐수를 활성슬러지법을 이용하여 처리하는 방법에 있어서,

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하는 단계와;

상기 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하는 단계와;

이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하는 단계와;

이후 침전조에서 고액분리하는 단계와 ;

이후 상기 고액분리된 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리 하는 단계를 포함하는 요오드폐수의 처리방법을 특징으로 한다.

또한 유량조정조에 저장하는 단계 이후 환원처리된 요오드 폐수 중 부유성 물질을 제거하기 위해 가압부상조를 통하여 부유성 물질을 제거하는 단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 부유성 물질을 제거하는 단계 이후 저장되어 환원처리된 요오드폐수를 활성탄여과기를 통과하여 요오드폐수의 잔류산화력을 제거하는 단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 pH는 8.0~8.5로 조정하는데, pH를 이와 같이 조정하는 이유는 하한치 보다 낮으면 오오드의 환원에 사용되는 과산화수소의 환원작용이 불안전하여 후속공정인 폭기조에서 산소에 의한 요오드의 산화반응이 일어나 미생물을 사멸시키게 되는 문제점이 있고, 상한치 보다 크면 미생물 처리시 pH가 저해요인으로 작용하게 되므로 생물학적 처리효율이 저하되기 때문에 상기 범위가 적당하다.

상기 환원제로는 과산화수소를 사용하는데 농도는 농도30%의 것을 사용하고, 투입량은 0.05 ~ 1ppm 투입한다.

과산화수소를 사용하는 이유는 적은량의 주입으로도 환원반응이 일어날 수 있기 때문에 경제적이고 환원반응 후 무해한 물과 산소로 분해되기 때문에 과산화 수소를 사용한다. 그 외의 환원제로 티오황산나트륨의 경우 과량의 환원제가 투입되어야 하므로 적용이 어렵다.

농도를 한정한 이유는 주입되는 양을 농도에 맞게 환산하기 용이하게 하기 위하여 실험에 사용된 농도이기 때문이다.

투입량을 한정한 이유는 하한치보다 작으면 환원반응이 늦게 일어나고 미반응 요오드에 의한 후속처리에 문제가 발생되고, 상한치 보다 크면 잔류하는 과산화수소에 의한 후속처리 공정인 생물학적 처리공정에서 처리효율 저하 등의 문제점이 있기 때문이다.
상기 요오드가 포함된 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하는 단계를 보다 자세히 설명하자면, 요오드가 함유된 폐수의 pH조건은 산성을 띄고 있는데 그 이유는 산성조건에서 I₂형태로 많이 존재하기 때문이다. 이러한 I₂가 포함된 폐수를 알칼리조건으로 바꿔주면 I₂가 I^-로 이온화되는데 pH가 12가 되면 완전 이온화된다. 그러나 이 조건에서는 미생물을 활성화시킬 수 없는 조건이 되므로 pH를 8.0~8.5 사이에서 과산화수소를 공급하여 과산화수소가 H₂O와 O로 분해되면서 발생된 전자를 받아서 급속하게 I^-로 환원반응이 일어난다. 과산화수소는 pH 5로 산성조건에서 안정화되어 있는데 알칼리조건인 폐수에 유입되는 순간 산화반응이 아닌 분해반응을 일으키게 되고 이 과정에서 발생된 전자에 의해 I₂->2I^-가 생성되게 된다.
이러한 반응을 나타낸 반응식은 아래와 같다.
- 반응식 -
I² + 2^e- -> 2I^-
H₂O₂ -> H₂O + O + 2^e- (알칼리조건에서 과산화수소의 분해가 일어남)

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 요오드 폐수 처리공정 및 장치 구성을 보인 실시예도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 그 구성은 공급된 폐수의 pH조정과 환원반응이 일어나는 라인믹서(1)와; 상기 라인믹서로부터 이송관을 통해 공급되는 요오드폐수의 농도를 균일하게 조정해 주는 유량조정조(2)와; 상기 유량조정조(2)로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 미생물처리가 일어나는 폭기조(5)와; 상기 폭기조로부터 이송관을 통해 공급된 미생물슬러지를 고액분리하는 침전조(6)와; 상기 침전조로부터 이송관을 통해 공급된 잉여슬러지를 탈수시켜 슬러지케익으로 처리하는 탈수기(7)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하고, 이후 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하고, 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하고, 이후 침전조에서 고액분리하며, 이후 상기 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리한다.

또한 상기 침전조에서 고액분리된 상등액은 침전조 밖으로 배출되고, 고체슬러지중 일부는 이송관을 통해 폭기조로 이송되는 반송슬러지로 이용되고, 나머지 잉여슬러지는 탈수기로 이송된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 요오드 폐수 처리공정 및 장치 구성을 보인 실시예도인데, 도시된 바와 같이 그 구성은 공급된 폐수의 pH조정과 환원반응이 일어나는 라인믹서(1)와; 상기 라인믹서로부터 이송관을 통해 공급되는 요오드폐수의 농도를 균일하게 조정해 주는 유량조정조(2)와; 상기 유량조정조로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 부유성물질을 제거하는 가압부상조(3)와; 상기 가압부상조(3)로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 미생물처리가 일어나는 폭기조(5)와; 상기 폭기조로부터 이송관을 통해 공급된 미생물슬러지를 고액분리하는 침전조(6)와; 상기 침전조로부터 이송관을 통해 공급된 잉여슬러지를 탈수시켜 슬러지케익으로 처리하는 탈수기(7)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하고, 이후 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하고, 이후 상기 환원처리된 요오드 폐수 중 부유성 물질을 제거하기 위해 가압부상조를 통하여 부유성 물질을 제거하고, 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하고, 이후 침전조에서 고액분리하며, 이후 상기 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리한다.

또한 상기 침전조에서 고액분리된 상등액은 침전조 밖으로 배출되고, 고체슬러지중 일부는 이송관을 통해 폭기조로 이송되는 반송슬러지로 이용되고, 나머지 잉여슬러지는 탈수기로 이송된다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 요오드 폐수 처리공정 및 장치 구성을 보인 실시예도인데, 도시된 바와 같이 그 구성은 공급된 폐수의 pH조정과 환원반응이 일어나는 라인믹서(1)와; 상기 라인믹서로부터 이송관을 통해 공급되는 요오드폐수의 농도를 균일하게 조정해 주는 유량조정조(2)와; 상기 유량조정조로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 부유성물질을 제거하는 가압부상조(3)와; 상기 가압부상조로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 산화력을 중화하기 위한 활성탄여과기(4)와; 상기 활성탄여과기로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 미생물처리가 일어나는 폭기조(5)와; 상기 폭기조로부터 이송관을 통해 공급된 미생물슬러지를 고액분리하는 침전조(6)와; 상기 침전조로부터 이송관을 통해 공급된 잉여슬러지를 탈수시켜 슬러지케익으로 처리하는 탈수기(7)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하고, 상기 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하고, 이후 상기 환원처리된 요오드 폐수 중 부유성 물질을 제거하기 위해 가압부상조를 통하여 부유성 물질을 제거하고, 이후 상기 저장되어 환원처리된 요오드폐수를 활성탄여과기를 통과하여 요오드폐수의 잔류산화력을 제거하며, 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하고, 이후 침전조에서 고액분리하며, 이후 상기 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리한다.

또한 상기 침전조에서 고액분리된 상등액은 침전조 밖으로 배출되고, 고체슬러지중 일부는 이송관을 통해 폭기조로 이송되는 반송슬러지로 이용되고, 나머지 잉여슬러지는 탈수기로 이송된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예이다.

현장적용을 위하여 테스트한 결과 하기의 실시예 1 내지 3 모두 적용가능 하였다.

(실시예 1)

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하고, 이후 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하고, 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하고, 이후 침전조에서 고액분리하며, 이후 상기 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리하였다. 또한 상기 침전조에서 고액분리된 상등액은 침전조 밖으로 배출되고, 고체슬러지 중 일부는 이송관을 통해 폭기조로 이송되는 반송슬러지로 이용되고, 나머지 잉여슬러지는 탈수기로 이송하도록 구성하여 실험을 진행했다.

환원처리시 pH는 8을 유지하였고 과산화수소 주입량은 0.05ppm에서 환원반응이 종료되었다. 환원처리하지 않고 미생물처리에 적용할 경우 원폐수 주입 직후 바로 폐사하여 미생물 처리가 불가능하였다. 이때 원 폐수 중에 포함되어 있는 요오드는 약 2,000ppm 이었으며 원폐수의 CODmn은 800ppm으로 유입되었다. 생물학적 처리효율은 상기조건에서 60%를 유지하였다.

(실시예 2)

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하고, 이후 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하고, 이후 상기 환원처리된 요오드 폐수 중 부유성 물질을 제거하기 위해 가압부상조를 통하여 부유성 물질을 제거하고, 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하고, 이후 침전조에서 고액분리하며, 이후 상기 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리하였다. 또한 상기 침전조에서 고액분리된 상등액은 침전조 밖으로 배출되고, 고체슬러지 중 일부는 이송관을 통해 폭기조로 이송되는 반송슬러지로 이용되고, 나머지 잉여슬러지는 탈수기로 이송하도록 구성하여 실험을 진행했다.

환원처리시 pH는 8.5를 유지하였고 과산화수소 주입량은 0.1ppm에서 환원반응이 종료되었다. 환원처리하지 않고 미생물처리에 적용할 경우 원폐수 주입 직후 바로 폐사하여 미생물 처리가 불가능하였다. 이때 원폐수 중에 포함되어 있는 요오드는 약 2,000ppm 이었으며 원폐수의 CODmn은 1,000ppm으로 유입되었다. 생물학적 처리효율은 상기조건에서 70%를 유지하였다.

(실시예 3)

유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하고, 상기 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하고, 이후 상기 환원처리된 요오드 폐수 중 부유성 물질을 제거하기 위해 가압부상조를 통하여 부유성 물질을 제거하고, 이후 상기 저장되어 환원처리된 요오드폐수를 활성탄여과기를 통과하여 요오드폐수의 잔류산화력을 제거하며, 이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하고, 이후 침전조에서 고액분리하며, 이후 상기 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리하였다.

또한 상기 침전조에서 고액분리된 상등액은 침전조 밖으로 배출되고, 고체슬러지 중 일부는 이송관을 통해 폭기조로 이송되는 반송슬러지로 이용되고, 나머지 잉여슬러지는 탈수기로 이송하도록 구성하여 실험을 진행했다. 환원처리시 pH는 8를 유지하였고 과산화수소 주입량은 0.1ppm에서 환원반응이 종료되었다. 환원처리하지 않고 미생물처리에 적용할 경우 원폐수 주입 직후 바로 폐사하여 미생물 처리가 불가능하였다. 이때 원폐수 중에 포함되어 있는 요오드는 약 2,000ppm 이었으며 원폐수의 CODmn은 1,000ppm으로 유입되었다. 생물학적 처리효율은 상기조건에서 80%를 유지하였다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 요오드가 고농도로 포함되어 있는 폐수를 활성슬러지방법을 이용하여 처리할 수 있다는 장점과, 요오드가 고농도로 포함되어 있을 경우에도 미생물 처리가 가능하므로 폐수처리량을 줄일 수 있다는 장점과, 처리비용 및 초기투자비가 대폭 감소하여 신설 또는 기존 처리공정의 경제성을 증대시킬 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

Claims (9)

1. 요오드가 포함된 폐수를 활성슬러지법을 이용하여 처리하는 방법에 있어서,

   유입되는 폐수를 라인믹서에서 pH를 조절하고 pH가 조정된 상태에서 라인믹서 후단에 환원제를 투입하여 환원처리하는 단계와;

   상기 환원처리된 요오드 폐수를 유량조정조에 저장하는 단계와;

   이후 폭기조에 유입시켜 미생물에 의해 유기물을 처리하는 단계와;

   이후 침전조에서 고액분리하는 단계와 ;

   이후 상기 고액분리된 미생물 처리수를 방류수 수질기준에 맞도록 최종처리하는 단계로 이루어진 요오드폐수의 처리방법을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유량조정조에 저장하는 단계 이후 환원처리된 요오드 폐수 중 부유성 물질을 제거하기 위해 가압부상조를 통하여 부유성 물질을 제거하는 단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법.
3. 제 2항에 있어서,

   또한 부유성 물질을 제거하는 단계 이후 저장되어 환원처리된 요오드폐수를 활성탄여과기를 통과하여 요오드폐수의 잔류산화력을 제거하는 단계를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법.
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 pH는 8.0~8.5로 조정하는 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법.
5. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 환원제로는 과산화수소를 사용하는 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법.
6. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 과산화수소의 투입량은 0.05 ~ 1ppm 투입하는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리방법.
7. 요오드가 포함된 폐수를 활성슬러지법을 이용하여 처리하는 장치에 있어서,

   공급된 폐수의 pH조정과 환원반응이 일어나는 라인믹서와;

   상기 라인믹서로부터 이송관을 통해 공급되는 요오드폐수의 농도를 균일하게 조정해 주는 유량조정조와;

   상기 유량조정조로부터 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 미생물처리가 일어나는 폭기조와;

   상기 폭기조로부터 이송관을 통해 공급된 미생물슬러지를 고액분리하는 침전조와;

   상기 침전조로부터 이송관을 통해 공급된 잉여슬러지를 탈수시켜 슬러지케익으로 처리하는 탈수기로 구성한 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 유량조정조 다음에 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 부유성물질을 제거하는 가압부상조를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 가압부상조 다음에 이송관을 통해 공급된 요오드폐수의 산화력을 중화하기 위한 활성탄여과기를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 요오드 폐수의 생물학적 처리장치.

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