KR100694842B1

KR100694842B1 - 도금 폐수의 처리 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100694842B1
Application number: KR1020060005604A
Authority: KR
Inventors: 이재시
Original assignee: 대주산업 주식회사
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-03-13

Abstract

본 발명은 도금공장에서 발생하는 폐수 중 질산성질소를 처리하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 도금폐수를 처리하기위한 일반적인 화학적 처리시설과, 화학적처리 후 미생물의 성장에 영향을 주는 잔류염소를 제거하기위한 무해화조와, 미생물을 이용하여 질산성질소를 처리하는 탈질조와, 잔류 유기물질을 제거하기위한 시설인 호기조와, 호기조내에 침지형 MICRO FILTER를 구비하여 SS 10PPM이하의 방류수(처리수)와 미생물의 유출을 방지하여 고농도의 미생물농도를 유지하여 질산성질소의 처리효율을 항상시키는 효과가 있고, 기존의 시설보다 소요부지면적을 획기적으로 줄이는 효과가 있다.

도금, 폐수, 미생물, 잔류염소, 질산성질소

Description

도금 폐수의 처리 시스템 및 방법{ System and the method for treating electroplating wastewater }

도 1은 종래 일반적인 도금 폐수의 처리 과정을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 도금 폐수의 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 도금 폐수의 처리 과정을 도시한 도면.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 화학적처리시설 20: 무해화조

30: 탈질조 40: 호기조

50: 여과막

본 발명은 도금 폐수의 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금 공장에서 발생하는 폐수 중 질산성질소를 처리하여 처리효율을 향상시키 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도금공장에서 발생하는 폐수 중에는 Cr⁺⁶, CN 등과 같은 중금속이 함유되어 있는데 이와 같은 중금속을 1차로 제거한 후 질산성질소를 미생물을 이용하여 2차적으로 제거하여 배출시키게 된다.

그런데 종래의 도금공장에서 발생되는 폐수를 처리하는 방법은 도 1에 도시한 바와 같이 일반적인 화학처리시설(1)에서 차아염소산나트륨(NaOCl)과 같은 약품을 사용하여 유입된 폐수 중의 중금속을 1차로 제거한 후, 탈질조(2)에서 미생물을 이용하여 질산성질소를 2차로 처리하고, 호기조(3)에서 BOD를 제거하게 된다.

그런데, 상기 화학처리시설(1)에서 화학반응시 중금속을 제거하면서 잔류염소(ClO^-)가 발생는데 이는 독성물질로서 미생물을 사멸시키거나 증식을 억제시키게 되어 실질적인 질소의 처리효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.

따라서 처리효율의 저하를 가지오는 문제점을 보완하기 위해 그 후단에 별도의 침전조(4)가 구비되고, 미생물이 유출되어 처리수가 악화된 상태이므로 이를 정화하기 위한 화학적 반응/응집/침전조(5)가 구비되며, 화학적 반응 응집 처리후 미량의 부유물질(SS; Suspended Solids)를 제거하기 위한 모래여과기(6)를 더 설치하여야 한다.

이와 같이 종래의 도금공장에서 배출되는 폐수중의 질소를 처리하기 위해 미생물처리조를 만들어야 하나 침전조(4) → 화학적 반응,응집조(5) → 모래여과기(6) → 방류를 위한 과다한 부지를 필요로 하는 단점을 가지고 있으며, 폐수의 독성으로 인해 미생물 처리에 많은 어려움이 있었다.

따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도금공장에서 배출되는 도금 폐수중 질소를 처리하기 위한 시설로 미생물 처리시 악영향을 줄 수 있는 차아염소산나트륨을 무해화(無害化)시켜 미생물의 활성을 돕고, 미생물의 유출을 방지하여 미생물 농도를 고농도로 유지하여 질소 처리효율를 높일 수 있는 도금 폐수의 처리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐수를 처리하기 위한 부지를 획기적으로 줄여줄 수 있는 도금 폐수의 처리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 도금 폐수의 처리 시스템에 관한 것으로; 도금 폐수를 화학적 처리시설에서 차아염소산소다(NaOCl)과 같은 약품을 이용하여 화학적처리하여 중금속이 제거된 상태의 폐수가 유입되면 Na₂S₂O₃(티오황산나트륨)을 투입하여 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하는 무해화조와, 상기 무해화조를 거쳐 잔류염소가 제거된 상태의 폐수를 미생물을 이용하여 질산성질소를 제거하는 탈질조와, 상기 탈질조를 거친 폐수의 잔류 BOD를 제거하는 호기조와, 상기 호기조 내부에 구비되어 미생물을 걸 러내는 여과막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 도금 폐수의 처리 방법에 관한 것으로; 화학적 처리시설에서 화학처리 되어 중금속이 제거된 상태로 배출되는 폐수를 무해화조에서 Na₂S₂O₃(티오황산나트륨)을 투입하여 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하는 단계와, 상기 잔류염소가 제거된 폐수가 유입되면 탈질조에서 미생물의 증식을 돕기위한 외부탄소원인 메탄올(CH₃OH; methanol)을 주입하며 미생물에 의해 폐수 중에 질산성질소를 제거하는 단계와, 상기 질산성질소가 제거된 상태의 폐수가 호기조로 유입되면 DO(Dissolved Oxygen;용존 산소량)를 2PPM이상의 호기상태로 유지하여 잔류 BOD를 제거하고 여과막을 통과시켜 방류하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금 폐수의 처리 방법.

본 발명에 따른 도금 폐수의 처리 시스템 및 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 2 및 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 도금 폐수의 처리 시스템은 도금 폐수를 처리하기 위한 일반적인 화학적처리시설(10)과, 화학적 처리 후 미생물의 성 장에 영향을 주는 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하기 위한 무해화조(20)와, 미생물을 이용하여 질산성질소를 처리하는 탈질조(30)와, 잔류 유기물질을 제거하기 위한 시설인 호기조(40)와, 상기 호기조(40) 내에 설치되어 SS(Suspended Solids) 10PPM이하의 방류수(처리수)와 미생물의 유출을 방지하여 고농도의 미생물농도를 유지할 수 있도록 하는 침지형 마이크로필터(MF; MICRO FILTER)(50a)인 여과막(50)으로 이루어진다.

이하, 상기 각각의 구성요소들을 상세히 설명한다.

먼저, 화학적 처리시설(10)은 도금폐수 중에 포함되어 있는 오염물질인 Cu, Cr⁺⁶,CN 등 중금속을 화학적 산화,환원후 수산화염으로 침전 처리하는 공지(公知)의 시설로서, 중금속을 제거하기위한 시설로 중아황산나트륨, 차염소산나트륨 무기응집제(황산알루미늄,염화철),고분자응집제가 사용된다.

상기 무해화조(20)는 상기 화학적 처리시설(10)의 후단에 설치되는 설비로서 상기 화학적 처리시설(10)에서 화학적 처리를 위해 사용되되 미생물성장에 치명적인 약품인 차염소산나트륨(NaOCl; CN을 처리하기 약품으로 소독제로도 많이 사용됨)의 독성을 제거하기 위한 시설로 NaHSO₃을 주입하여 무해화시켜 줌으로써 후공정인 미생물 처리공정에 미치게 되는 악영향을 제거한다.

이때, 화학적 처리시설(10)의 처리과정을 통해 발생되는 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하기 위해 Na₂S₂O₃(티오황산나트륨)을 무해화조(20) 내부에 투입하여 잔류염소를 제거하게 되는데, 이와 같은 화학적 반응식은 다음과 같다.

Na ₂ S ₂ O ₃ (티오황산나트륨) + 4Cl0 ^- (잔류염소) + H ₂ O

-> 2NaCl(염화나트륨) + 2SO ₄ (황산염) + 2HCl(염산)

한편, 상기 무해화조(20) 내에 유입되는 폐수는 순간적 반응이나 접촉효율을 감안하여 15분(min)이상의 접촉시간을 유지한 후 배출시킴이 바람직하다.

이와 같이 무해화조(20)를 거치면서 폐수 중에 존재하는 물질중에 미생물의 생장에 악영향을 주는 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하게 된다.

이때, 상기 무해화조(20)에는 잔류염소가 어느정도 제거가 되었는지 또는 현재 폐수중에 존재하는 잔류염소의 양이 어느정도인지를 측정하기 위한 잔류염소측정기(미도시됨)가 더 마련될 수 있다.

이와 같이 무해화조(20)를 통해 배출되는 폐수는 미생물 탈질조(30)에 일정한 유량으로 공급하기 위해 폐수를 저류하는 유량조정조(25)가 더 마련된다.

이대, 유량조정조(25)에는 외부의 공기를 유입시켜 폐수를 혼합하여 균등화 시키기 위한 부로워(blower)(26)가 더 구비된다.

다음으로 탈질조(30)는 탈질 미생물을 이용하여 상기 유량조정조(25)에서 유입되는 폐수 중에 질산성질소를 질소가스화하여 제거하는 설비로서, 미생물의 증식을 돕기위한 외부탄소원인 메탄올(CH₃OH; methanol)이 주입된다.

이와 같은 탈질조(30)는 유량조정조(25)에서 유입되는 폐수를 교반하여 원페수와 미생물을 혼합하는 수중교반기(32)와, 탈질조(30)의 산화환원 전위를 측정하여 외부탄소원인 메탄올을 자동주입 하기 위한 측정기인 ORPIC(34)과, PH를 측정하기 위한 측정기기인 PHIC(36)와, 메탄올탱크(미도시됨) 및 메탄올 주입 PUMP(미도시됨)와, 원폐수의 유량을 측정하기위한 유량계측기(38)가 더 구비된다.

다음으로 호기조(40)는 상기 탈질조(30)의 후단에 구비되어 탈질조(30)로 부터 유입되는 폐수에 에어(AIR)를 주입하여 DO(Dissolved Oxygen;용존 산소량)를 2PPM이상의 호기상태로 유지하여 폐수의 유입이 없는 경우에는 미생물의 생장을 유지하고, 잔류 BOD(biochemical oxygen demand; 생화학적 산소요구량)를 제거한다.

이때, 호기조(40) 내부의 미생물의 농도를 높게 유지할수록 탈질조(30)의 용량(capacity)은 줄어들게 되는데, 미생물에게 DO(용존산소)를 공급하기 위해 브로어(BLOWER)(42)가 설치되며, 미생물을 상기 탈질조(30)로 순환시키기 위해 내부반송 PUMP(44)가 설치되고, 상기 탈질조(30)로의 내부반송 유량을 측정하여 원폐수의 유량과 비율를 조정하기 위한 유량계측기(46)가 더 구비된다.

또한, 상기 호기조(40)의 내부에는 침지형 마이크로필터(MF)(50a)로 이루어진 여과막(50)을 침지시켜 여과하여 방류한다.

이때, 상기 마이크로필터(MF; MICRO FILTER)(50a)는 그 공극이 0.01 ~ 0.5㎛인 것을 사용하여 SS(부유물질)를 99%이상 제거하여 방류함으로서 깨끗한 방류수질을 유지함과 동시에 호기조(40)내에 존재하는 미생물의 유출을 방지하여 고농도(高濃度)의 미생물을 유지하도록 하여 미생물에 의한 처리효율을 높일 수 있다.

이와 같은 마이크로필터(50a)는 중앙부가 빈 공간이 있어 중공사막 FILTER이라고도 하며, 0.01 ~ 0.5㎛의 범위보다 큰 SS(부유물질)는 통과하지 못하여 깨끗한 여과수를 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기 마이크로필터(50a)의 후단에는 여과수를 흡입하여 외부로 방류하기 위해 펌핑(PUMPING)하는 여과펌프(52)가 설치되고, 이와 같이 방류되는 여과수의 유량을 측정하기 위한 방류유량계(54)가 더 설치된다.

이하, 본 발명에 따른 도금 폐수의 처리과정을 이하에서 상세히 설명한다.

먼저 도금공장에서 발생하는 질산성질소를 처리하기 위해서는 미생물 처리를 하여야 하나 도금공장에서 발생하는 폐수는 자체 CN, Cr⁺⁶ 와 같은 중금속, 기타 미생물의 성장에 악영향을 주는 물질이 다량 포함되어 있다.

따라서, 1차적으로 공지의 화학적 처리시설(10)에서 차아염소산소다(NaOCl)과 같은 약품을 이용하여 화학적처리를 함으로서 CN, Cr⁺⁶과 같은 중금속을 제거함으로 인해 후처리공정인 미생물 처리가 어려운 상태이다.

따라서, 이와 같은 미생물에 악영향을 주는 독성 물질인 잔류염소(Cl0^-)를 제거하기 위한 무해화조(20)를 거치게 된다.

이때, 화학적 처리시설(10)의 처리과정을 통해 발생되는 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하기 위해 Na₂S₂O₃(티오황산나트륨)을 무해화조(20) 내부에 투입하여 폐수를 15분(min)이상 접촉하게 하여 잔류염소를 제거한다.

이와같이 잔류염소가 제거된 폐수는 유량조정조(25)에 저장되어 있다가 탈질조(30)로 일정 유량씩 투입되며, 이때 유량조정조(25)는 선택적으로 설치하거나 제거하여 부지(敷地)상황에 맞게 운영될 수 있다.

상기 탈질조(30)는 질산성질소를 질소가스화하여 제거하는 설비로서, 미생물의 증식을 돕기위한 외부탄소원인 메탄올(CH₃OH; methanol)이 주입되며 미생물에 의해 폐수 중에 질산성질소를 제거하게 된다.

상기 탈질조(30)를 거친 폐수는 호기조(40)로 투입되어 DO(Dissolved Oxygen;용존 산소량)를 2PPM이상의 호기상태로 유지하며 잔류 BOD를 제거하고, 호기조(40)의 내부에 구비되는 침지형 마이크로필터(MF)(50a)로 이루어진 여과막(50)을 통과시켜 미생물의 유출을 방지하고 여과수를 방류한다.

이상과 같은 과정을 요약해 보면

'화학적 처리시설( CN, Cr⁺⁶ 중금속을 제거) → 무해화조(잔류염소의 제거) →탈질조(질산성질소의 제거)→ 호기조(BOD의 제거) → 마이크로필터(MF)→방류'

의 단계를 거치면서 도금 폐수가 처리됨을 알 수 있으며 이로 인해 종래의 도금 폐수의 처리를 위한 시설보다 미생물의 농도를 높게 유지할 수 있음과 동시에 그와 같은 도금폐수를 처리하기 위한 부지면적을 줄이는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 도금 폐수중 질소를 처리하기 위한 시설로 미생물 처리시 악영향을 줄 수 있는 차아염소산나트륨을 무해화(無害化)시켜 미생물의 활성을 돕고, 마이크로필터로 이루어진 여과막으로 여과시키기 때문에 미생물의 유출을 방지하여 미생물을 고농도로 유지하여 질소 처리효율를 높이는 효과가 있다.

아울러, 기존에는 침전조 및 부대시설로 인한 많은 부지를 필요로 하나 본 발명에 의하면 마이크로 필터를 이용한 여과막을 사용하하여 여과 방류함으로써 부지를 획기적으로 줄이는 효과가 있다.

Claims

도금 폐수를 화학적 처리시설(10)에서 차아염소산소다(NaOCl)과 같은 약품을 이용하여 화학적처리하여 중금속이 제거된 상태의 폐수가 유입되면 Na₂S₂O₃(티오황산나트륨)을 투입하여 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하는 무해화조(20)와,

상기 무해화조(20)를 거쳐 잔류염소가 제거된 상태의 폐수를 미생물을 이용하여 질산성질소를 제거하는 탈질조(30)와,

상기 탈질조(30)를 거친 폐수의 잔류 BOD를 제거하는 호기조(40)와,

상기 호기조(40) 내부에 구비되어 미생물을 걸러내는 여과막(50)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금 폐수의 처리 시스템.
화학적 처리시설(10)에서 화학처리 되어 중금속이 제거된 상태로 배출되는 폐수를 무해화조(20)에서 Na₂S₂O₃(티오황산나트륨)을 투입하여 잔류염소(4Cl0^-)를 제거하는 단계와;

상기 잔류염소가 제거된 폐수가 유입되면 탈질조(30)에서 미생물의 증식을 돕기위한 외부탄소원인 메탄올(CH₃OH; methanol)을 주입하며 미생물에 의해 폐수 중에 질산성질소를 제거하는 단계와;

상기 질산성질소가 제거된 상태의 폐수가 호기조(40)로 유입되면 DO(Dissolved Oxygen;용존 산소량)를 2PPM이상의 호기상태로 유지하여 잔류 BOD를 제거하고, 여과막(50)을 통과시켜 방류하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금 폐수의 처리 방법.