KR101072492B1 - APPARATUS AND METHOD FOR TREATING OF Cr-WASTEWATER BY SEAWEEDS AND FUNGI - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해조류 또는 곰팡이를 이용한 크롬 함유 폐수 처리방법 및 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 크롬이 함유된 폐수를 해조류 또는 곰팡이와 접촉시켜 크롬을 환원 및 흡착시키는 해조류 또는 곰팡이를 이용한 크롬 함유 폐수의 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for treating chromium-containing wastewater using seaweed or mold, and more particularly, chromium-containing wastewater using algae or mold to reduce and adsorb chromium by contacting chromium-containing wastewater with seaweed or mold. It relates to a treatment method and a treatment apparatus.
본 발명은 손쉽게 다량으로 얻을 수 있는 죽은 해조류 또는 곰팡이를 이용하여 크롬이 함유된 폐수 중 크롬을 100% 제거할 수 있다.The present invention is capable of removing 100% of chromium from chromium-containing wastewater using dead seaweeds or molds which can be easily obtained in large quantities.
크롬, 해조류, 곰팡이, 환원, 흡착Chromium, algae, mold, reduction, adsorption
Description
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 크롬 함유 폐수 처리장치를 도식화한 것이다.1 is a schematic diagram of a chromium-containing wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 크롬 함유 폐수 처리장치를 도식화한 것이다.2 is a schematic diagram of a chromium-containing wastewater treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 죽은 해조류 또는 곰팡이를 환원제로 이용하여 인체 및 환경에 유해한 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원 후 제거 또는 회수할 수 있는 폐수 처리방법 및 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wastewater treatment method and treatment apparatus capable of removing or recovering hexavalent chromium, which is harmful to humans and the environment, to trivalent chromium using dead seaweed or mold as a reducing agent.
일반적으로 크롬 도금 공정에서 발생하는 폐수는 인체 및 환경에 유해한 6가 크롬이 다량 함유되어 있다. 특히, 6가 크롬은 독극물로 분류되어 있어 크롬이 함유된 폐수가 그대로 자연계에 방출되었을 경우 유동성이 커 토양 및 수질에 대한 오염 문제가 다른 중금속들에 비해 심각하다. In general, wastewater generated in the chromium plating process contains a large amount of hexavalent chromium, which is harmful to humans and the environment. In particular, hexavalent chromium is classified as a poison, so when the waste water containing chromium is released into the natural environment, the fluidity is high, and the problem of soil and water pollution is more serious than other heavy metals.
이에 6가 크롬 함유 폐수를 처리하는 방법에 대해 다각적인 연구가 진행중이 다. 현재, 화학적 환원 및 침전법으로 FeSO4·H2O와 같은 강한 환원제를 사용해 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시킨 후, 소석회와 같은 알칼리제를 투여하여 환원된 3가 크롬을 수산화 침전시켜 분리 및 제거하는 방법이 가장 널리 사용되고 있다. 이와 같은 방법은 소량의 고농도 크롬 함유 폐수 처리에는 적합하지만, 다량의 저농도 크롬 함유 폐수 처리에는 경제성과 효율성에서 부적합할 뿐만 아니라 다량의 환원제 투여에 따른 화학 슬러지의 발생이 증가한다는 문제가 있다.Therefore, multifaceted studies on the treatment of hexavalent chromium-containing wastewater are underway. Currently, hexavalent chromium is reduced to trivalent chromium by using a strong reducing agent such as FeSO 4 · H 2 O by chemical reduction and precipitation method, and then an alkali agent such as slaked lime is administered to precipitate and reduce the reduced trivalent chromium by hydroxide precipitation. The removal method is the most widely used. Such a method is suitable for treating a small amount of high concentration chromium-containing wastewater, but there is a problem in that it is not suitable for economical and efficient treatment of a large amount of low concentration chromium-containing wastewater, and the generation of chemical sludge due to the administration of a large amount of reducing agent is increased.
이에 대한민국실용출원 제2003-24881호는 이온교환수지탑에서 흡착되어진 크롬과 그리고 재생 공정시 양이온탑으로 처리되어 크롬산으로 복귀되어 도금 공정에 재사용하게 하는 방법을 제시하고 있다. 상기 방법은 6가 크롬을 높은 수율로 회수할 수 있으나, 사용되는 이온교환수지의 가격이 고가이고, 고농도의 6가 크롬에 의해 손상되어 재사용률이 낮아지는 문제가 있다.In this regard, Republic of Korea Application No. 2003-24881 proposes a method for treating chromium adsorbed in an ion exchange resin tower and a cation tower during the regeneration process to return chromic acid to reuse the plating process. The method can recover the hexavalent chromium in a high yield, but there is a problem that the price of the ion-exchange resin to be used is expensive, and the reuse rate is lowered due to high concentration of hexavalent chromium.
한편, 최근에는 중금속 처리를 위해 살아있는 미생물을 이용하는 방법이 계속 연구되고 있다. 대한민국 특허출원 제1998-29156호는 시루뻔버섯속 균주인 이노노투스 커티걸라리스(Inonotus cuticularis)를 배양하고, 이를 6가 크롬을 함유하는 폐수에 접촉시켜 상기 6가 크롬 함유 폐수를 무독화시키는 방법을 언급하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 크롬의 제거율이 60% 이하로 나타내, 실질적으로 높은 효율을 나타내고 있지 못하고, 6가 크롬 자체의 독성 때문에 실공정에 적용하기에는 미흡할 뿐만 아니라 지속적인 균주의 성장을 위해 배지를 공급해 줘야 한다는 문제가 있다.In recent years, methods for using live microorganisms for the treatment of heavy metals have been continuously studied. Republic of Korea Patent Application No. 1998-29156 is a method of culturing Inonotus cuticularis , a strain of the genus Syrup , and contacting the wastewater containing hexavalent chromium to detoxify the hexavalent chromium-containing wastewater It is mentioned. However, this method shows a chromium removal rate of 60% or less, which does not show practically high efficiency, and due to the toxicity of hexavalent chromium itself, it is insufficient to be applied to a real process, and a medium must be supplied for continuous strain growth. There is a problem.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폐수에 함유된 6가 크롬을 100% 무독화하여 제거하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method and apparatus for removing 100% detoxification of hexavalent chromium contained in waste water.
본 발명의 다른 목적은 저 비용으로 폐수에 함유된 총크롬을 고효율로 처리할 수 있는 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a treatment method and a treatment apparatus capable of treating the total chromium contained in the waste water with high efficiency at low cost.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 크롬을 환원 및 흡착시키는 해조류 또는 곰팡이를 크롬이 함유된 폐수와 접촉시키는 폐수의 처리방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for treating wastewater in which seaweed or mold for reducing and adsorbing chromium is contacted with wastewater containing chromium.
또한, 본 발명은 In addition,
ⅰ) 크롬이 함유된 폐수에 산 용액을 주입하여 pH를 1 내지 3으로 조절하고,Iii) adjusting the pH to 1-3 by injecting an acid solution into the chromium-containing wastewater;
ⅱ) 상기 폐수에 해조류 또는 곰팡이를 접촉시키는 단계를 포함하는 크롬 함유 폐수의 처리방법을 제공한다.Ii) providing a method for treating chromium-containing wastewater comprising contacting the wastewater with algae or mold.
또한, 본 발명은 In addition,
ⅰ) 크롬이 함유된 폐수에 산 용액을 주입하여 pH를 1 내지 3으로 조절하고, Iii) adjusting the pH to 1-3 by injecting an acid solution into the chromium-containing wastewater;
ⅱ) 상기 폐수에 해조류 또는 곰팡이를 접촉시키고,Ii) contacting the wastewater with algae or mold,
ⅲ) 상기 ⅱ)에서 얻어진 처리액에 알칼리를 주입하여 pH를 3 내지 5로 조절하고,V) adjusting the pH to 3 to 5 by injecting alkali into the treatment solution obtained in ii) above;
ⅳ) 상기 ⅲ)에서 얻어진 처리액과 해조류 또는 곰팡이를 접촉시켜Iii) contacting the treatment liquid obtained in iii) with algae or mold
폐수 내 함유된 총크롬을 제거하는 크롬 함유 폐수의 처리방법을 제공한다.Provided is a method for treating chromium-containing wastewater that removes total chromium contained in wastewater.
바람직하기로, 상기 크롬 함유 폐수는 해조류 또는 곰팡이와 접촉하여 6가의 크롬이 3가로 환원됨과 동시에 상기 해조류 및 곰팡이의 표면에 흡착되어, 폐수 내 함유된 크롬을 완전히 제거할 수 있다. Preferably, the chromium-containing wastewater is contacted with seaweed or mold to reduce hexavalent chromium to trivalent and adsorbed onto the surface of the algae and mold to completely remove chromium contained in the wastewater.
또한, 본 발명은 In addition,
a) 크롬 함유 폐수를 저장하는 저장조,a) a reservoir for storing chromium-containing waste water,
b) 상기 저장조에서 크롬 함유 폐수가 이송되고, 산 저장조로부터 산 용액이 주입되는 pH 조절조, 및b) a pH adjusting tank in which the chromium-containing waste water is transferred from the reservoir, and an acid solution is injected from the acid reservoir, and
c) 상기 pH 조절조에서 산 처리된 크롬 함유 폐수가 이송되고, 죽은 해조류 또는 곰팡이가 충진된 반응조를 구비하는 크롬 함유 폐수의 처리장치를 제공한다.c) An apparatus for treating chromium-containing wastewater, in which acid-treated chromium-containing wastewater is transferred from the pH control tank, and having a reaction tank filled with dead seaweed or mold.
또한, 본 발명은 In addition,
a) 크롬 함유 폐수를 저장하는 저장조,a) a reservoir for storing chromium-containing waste water,
b) 상기 저장조에서 크롬 함유 폐수가 이송되고, 산 저장조로부터 산 용액이 주입되는 제1 pH 조절조,b) a first pH adjustment tank in which the chromium-containing waste water is transferred from the reservoir, and the acid solution is injected from the acid reservoir;
c) 상기 제1 pH 조절조에서 산 처리된 크롬 함유 폐수가 이송되고, 죽은 해조류 또는 곰팡이가 충진된 제1 반응조,c) a first reaction tank in which acid-treated chromium-containing wastewater is transferred from the first pH adjusting tank and filled with dead algae or mold;
d) 상기 제1 반응조부터 유입된 처리액이 이송되고, 알칼리 저장조로부터 알칼리 용액이 주입되는 제2 pH 조절조, 및d) a second pH adjusting tank into which the treatment liquid introduced from the first reaction tank is transferred, and an alkaline solution is injected from the alkali storage tank, and
e) 상기 제2 pH 조절조에서 알칼리 처리된 크롬 함유 폐수가 이송되고, 죽은 해조류 또는 곰팡이가 충진된 제2 반응조를 구비하는e) the alkali-treated chromium-containing wastewater is transferred from the second pH adjusting tank, and includes a second reaction tank filled with dead seaweed or mold
폐수 내 총크롬을 제거하기 위한 폐수의 처리장치를 제공한다.Provided is a wastewater treatment apparatus for removing total chromium in wastewater.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. The present invention is described in more detail below.
크롬은 강력한 산화제로 작용하므로 금속의 세정장치 방식, 도금의 합성 등에 사용되며, 크롬산, 크롬산 칼륨, 크롬산 나트륨, 중크롬산 나트륨, 수산화크롬 및 황산크롬 등의 형태로 적용되고 있다. 상기 크롬은 물에 용해되면 6가 크롬 이온 형태로 전환되고 강한 독성을 나타내는 특성이 있으며, 전술한 세정 또는 도금 공정 이후 발생되는 폐수는 크롬을 포함한다. Since chromium acts as a powerful oxidizing agent, it is used for cleaning method of metal, synthesis of plating, etc., and is applied in the form of chromic acid, potassium chromate, sodium chromate, sodium dichromate, chromium hydroxide and chromium sulfate. When chromium is dissolved in water, the chromium is converted into hexavalent chromium ion and exhibits strong toxicity. The wastewater generated after the above-described washing or plating process includes chromium.
대부분의 크롬 화합물은 2가, 3가, 6가의 3종이 있으나, 2가 크롬화합물은 불안정하여 그 상태로는 존재하지 않으므로, 3가와 6가 크롬이 대부분으로 총크롬을 이룬다. 이때 상기 6가 크롬은 강한 독성을 나타내나 3가 크롬은 인체에 무해하여 6가 크롬을 산화제를 이용하여 3가로 환원시켜 수집 후 재사용되고 있다.Most chromium compounds have three kinds of divalent, trivalent, and hexavalent compounds, but since the divalent chromium compounds are unstable and do not exist as they are, most of the trivalent and hexavalent chromium constitute total chromium. At this time, the hexavalent chromium exhibits strong toxicity, but the trivalent chromium is harmless to the human body, so that the hexavalent chromium is reduced to trivalent using an oxidizing agent and collected and reused.
이에 본 발명에서는 크롬이 함유된 폐수를 해조류 또는 곰팡이와 접촉시켜 인체 및 환경에 유해한 6가 크롬을 무해한 3가 크롬으로 환원시켜 제거하는 크롬 함유 폐수의 처리방법을 특징으로 하며, 이때 상기 해조류 또는 곰팡이는 종래의 화학 환원제인 FeSO4·H2O를 대신하여 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시키는 환원제 역할을 한다. Therefore, the present invention is characterized by a method of treating chromium-containing wastewater by reducing chromium-containing wastewater by contact with seaweed or mold to reduce hexavalent chromium harmful to humans and the environment to harmless trivalent chromium, wherein the seaweed or mold Acts as a reducing agent to reduce hexavalent chromium to trivalent chromium in place of the conventional chemical reducing agent FeSO 4 · H 2 O.
해조류와 곰팡이는 다양한 탄수화물, 단백질 및 지질로 이루어진 유기물로서, 상기 성분 중 일부의 유기성분(organic component)은 산성 조건에서 6가 크롬에게 쉽게 전자를 뺏기는 특성이 있다. 이에, 상기한 해조류 또는 곰팡이를 강력한 산화제인 6가 크롬과 접촉시키는 경우 각 반응물간의 강력한 산화/환원반응에 의해 6가 크롬에서는 환원반응이, 해조류 또는 곰팡이에서는 산화반응이 수행된다. Seaweeds and molds are organic substances composed of various carbohydrates, proteins, and lipids, and some of the organic components of the above components have properties of easily desorbing electrons to hexavalent chromium under acidic conditions. Therefore, when the seaweed or mold is contacted with hexavalent chromium, which is a strong oxidizing agent, a reduction reaction is performed in hexavalent chromium and an oxidation reaction in algae or mold by strong oxidation / reduction reactions between the reactants.
본 발명에서 처리하고자 하는 크롬 함유 폐수는 세정 또는 도금 이후의 부산물로 수용액 상에 6가의 크롬 이온이 다량 함유되어 있어, 상기 폐수를 해조류 또는 곰팡이와 접촉시키면 해조류 또는 곰팡이에 존재하는 다양한 유기성분과의 산화/환원반응에 의해 6가 크롬이 3가 크롬으로 재빨리 환원됨과 동시에 해조류 또는 곰팡이의 표면에 존재하는 카르복실기나 수산화기에 정전기적 인력에 의해 흡착된다. 이때, 상기 흡착된 3가 크롬은 별도의 처리를 통해 해조류 또는 곰팡이의 표면으로부터 탈착된 후 재생하여 세정 또는 도금에 재 사용될 수 있다.The chromium-containing wastewater to be treated in the present invention is a by-product after washing or plating, and contains a large amount of hexavalent chromium ions in an aqueous solution. When the wastewater is brought into contact with seaweeds or molds, oxidation of various organic components present in seaweeds or molds Hexavalent chromium is rapidly reduced to trivalent chromium by the reduction / reduction reaction and is adsorbed by electrostatic attraction to carboxyl groups or hydroxyl groups on the surface of algae or mold. At this time, the adsorbed trivalent chromium may be re-used after being desorbed from the surface of algae or mold through a separate treatment, and then reused for cleaning or plating.
이러한 해조류 또는 곰팡이는 사멸된 것도 사용가능하며, 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 6가 크롬의 3가 크롬으로의 환원율이 매우 높으며, 종래 크롬 환원제로 사용되고 있는 FeSO4·7H2O(Iron Sulphate)와 비교하여 단위 질량당 3배 이상 높아, FeSO4·7H2O 와 같은 화학 환원제의 대체를 가능하게 한다. 구체적으로, 1몰의 6가 크롬을 3가 크롬으로 완전히 산화시키기 위해서는 이론상으로 834 g의 FeSO4·H2O가 필요하다. 이에 비하여, 본 발명의 바람직한 실시예 1에서 언급한 바와 같이 가장 바람직한 곰피를 사용한 경우 223 g이 필요하여, 화학 환원제에 비하여 적은 양으로도 100%의 환원율을 나타낸다. These algae or molds can also be used to kill, not only low price, but also very high reduction rate of hexavalent chromium to trivalent chromium, compared to FeSO 4 · 7H 2 O (Iron Sulphate), which is conventionally used as a chromium reducing agent. 3 times higher per unit mass, thereby allowing the replacement of chemical reducing agents such as FeSO 4 .7H 2 O. Specifically, in order to completely oxidize one mole of hexavalent chromium to trivalent chromium, theoretically 834 g of FeSO 4 H 2 O is required. In contrast, 223 g is required when using the most preferred gompi as mentioned in the preferred embodiment 1 of the present invention, which shows a reduction rate of 100% even in a small amount compared to the chemical reducing agent.
본 발명에 따른 해조류는 자연계에서 쉽게 다량으로 얻을 수 있고, 녹조류(green algae), 갈조류(brown algae) 및 홍조류(red algae)의 어느 것이든 사용 가능하며, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 대표적으로 상기 녹조류로는 청각, 가시파래 및 홋파래 등이 있으며, 갈조류는 미역, 곰피, 다시마, 모자반 및 톳이 가능하고, 홍조류는 김 및 우뭇가사리가 주변에서 쉽게 구입할 수 있는 해조류가 가능하다.Seaweeds according to the present invention can be easily obtained in a large amount in nature, any one of green algae (brown algae), brown algae (red algae) and red algae (red algae) is not particularly limited in the present invention. Representatives of the green algae are hearing, thorny greens and hot greens, and brown algae are available for seaweed, gompi, kelp, maban and 톳, and red algae are seaweeds that can be easily purchased from laver and sea urchin.
곰팡이는 발효식품 또는 의약품 제조공정에서 발생하는 부산물이 있으며, 아스퍼지러스 종(Aspergillus sp.), 리조퍼스 종(Rhizopus sp.), 사카로마이세스 종(Saccharomyces sp.) 및 페니실리움 종(Penicillium sp.)과 같은 곰팡이 (효모 포함) 등이 가능하다.Fungi are by-products of the fermented food or pharmaceutical manufacturing process, and include Aspergillus sp. , Rhizopus sp. , Saccharomyces sp. And Penicillium sp. Fungi (including yeast) such as Penicillium sp .
이때 6가 크롬의 3가 크롬으로의 환원반응과 해조류 또는 곰팡이의 산화반응의 반응속도는 처리용액 또는 폐수의 pH에 크게 관여된다. 양이온으로 존재하는 3가 크롬의 경우 해조류 또는 곰팡이의 표면에 존재하는 카르복실기에 양이온 교환을 통해 흡착되기 때문에 pH가 높을수록 (즉, 수소이온이 적을수록) 제거속도 및 성능이 증가한다. 반면에 음이온으로 존재하는 6가 크롬의 경우 3가 크롬으로의 환원반응에 수소이온이 소모되기 때문에 pH가 낮을수록 (즉, 수소이온이 많을수록) 제거속도 및 성능이 증가한다.At this time, the reaction rate of the reduction reaction of hexavalent chromium to trivalent chromium and the oxidation reaction of algae or mold is greatly related to the pH of the treated solution or wastewater. Trivalent chromium, which is present as a cation, is adsorbed through cation exchange on carboxyl groups present on the surface of seaweeds or molds, so that the higher the pH (i.e., the less the hydrogen ions), the higher the removal rate and performance. On the other hand, in the case of hexavalent chromium, which is present as an anion, hydrogen ions are consumed in the reduction reaction to trivalent chromium, so that the lower the pH (that is, the more hydrogen ions), the removal rate and the performance increase.
바람직하기로, 산화/환원반응속도를 높이기 위해 해조류 또는 곰팡이를 산 용액으로 세척하여 표면에 존재하는 Na 또는 K와 같은 알칼리 이온을 제거한 후 건조시키는 전처리 공정 후 사용된다. 이러한 산 세척은 질산, 황산 또는 염산과 같은 강산을 이용하여 0.01M 내지 10M를 갖는 용액을 제조한 다음, 1 시간 이상, 바람직하기로 12 내지 24 시간 동안 상온에서 교반하여 이루어진다.Preferably, in order to increase the oxidation / reduction rate, the algae or the fungus is washed with an acid solution to remove alkali ions such as Na or K present on the surface, and then used after a pretreatment step of drying. This acid washing is accomplished by preparing a solution having 0.01 M to 10 M with a strong acid such as nitric acid, sulfuric acid or hydrochloric acid and then stirring at room temperature for at least 1 hour, preferably 12 to 24 hours.
또한, 상기 산화/환원반응속도를 높이기 위해 상기 폐수의 pH를 1 내지 3으로 유지시키는 것이 바람직하다. 만약, 상기 폐수의 pH를 1 이하로 조절할 경우 너무 많은 양의 산을 소모하기 때문에 비 경제적이며, 상기 폐수의 pH가 4 이상의 중성 또는 알칼리성을 나타내면 산화/환원반응속도가 저하되어 공정 이후에도 6가 크롬이 잔류하게 되는 문제가 발생한다. In addition, it is preferable to maintain the pH of the wastewater to 1 to 3 in order to increase the oxidation / reduction reaction rate. If the pH of the wastewater is adjusted to 1 or less, it is uneconomical because it consumes a large amount of acid. If the pH of the wastewater is neutral or alkaline, the oxidation / reduction reaction rate is lowered. This problem arises.
본 발명의 바람직한 실시 예들에 따라 크롬 함유 폐수를 해조류 또는 곰팡이와 접촉시켜 6가 크롬의 제거율을 측정한 결과, 시간에 따라 약간 미차는 있었으나 pH 1 내지 3에서 일정 시간 동안 처리한 결과 거의 100%의 제거율을 나타내었다.According to preferred embodiments of the present invention, the removal rate of hexavalent chromium was measured by contacting chromium-containing wastewater with seaweeds or molds. The removal rate is shown.
이러한 처리방법에 더하여 해조류 또는 곰팡이를 여러 단계로 적용하여 폐수 내 함유된 6가 크롬을 포함한 총크롬을 완벽히 제거할 수 있었다.In addition to this treatment, algae or mold were applied in several stages to completely remove total chromium, including hexavalent chromium, contained in the wastewater.
구체적으로 폐수 내 함유된 총크롬은Specifically, the total chromium contained in the wastewater
ⅰ) 크롬이 함유된 폐수에 산을 주입하여 pH를 1 내지 3으로 조절하고, Iii) adjusting the pH to 1-3 by injecting acid into the chromium-containing wastewater;
ⅱ) 상기 폐수에 해조류 또는 곰팡이를 접촉시켜 모든 6가 크롬을 3가 크롬으로 환원시키고,Ii) contacting the wastewater with seaweed or mold to reduce all hexavalent chromium to trivalent chromium;
ⅲ) 상기 ⅱ)에서 얻어진 처리액에 알칼리를 주입하여 pH를 3 내지 5로 조절하고,V) adjusting the pH to 3 to 5 by injecting alkali into the treatment solution obtained in ii) above;
ⅳ) 상기 ⅲ)에서 얻어진 처리액과 해조류 또는 곰팡이를 접촉시켜 3가 크롬을 제거한다.Iii) Trivalent chromium is removed by contacting the treatment solution obtained in iii) with seaweed or mold.
이때, ⅰ) 및 ⅱ) 단계는 6가 크롬을 3가 크롬으로 완전히 환원시키기 위한 단계이며, 이 과정에서 일부의 3가 크롬은 흡착을 통해 제거된다. ⅱ) 단계에서 얻어진 처리액에 잔존하는 총크롬(3가 크롬)을 완전히 제거하기 위해 ⅲ) 단계에서 알칼리를 사용해 pH를 3에서 5로 유지시킴으로써 3가 크롬의 제거 속도와 성능을 향상시키게 된다. 만약, 상기 처리액의 pH가 3 미만이면 3가 크롬의 흡착속도와 성능이 저조한 문제가 발생하고, 5를 초과하면 크롬수산화물의 침점물이 형성되는 문제가 발생한다.In this case, steps iii) and ii) are steps for completely reducing hexavalent chromium to trivalent chromium, in which part of the trivalent chromium is removed through adsorption. In order to completely remove the total chromium (trivalent chromium) remaining in the treatment liquid obtained in step ii), alkali is used in the step iii) to improve the removal rate and performance of trivalent chromium. If the pH of the treatment solution is less than 3, a problem occurs that the adsorption rate and performance of trivalent chromium is poor, and when the pH of the treatment solution is greater than 5, a problem of forming a chromium hydroxide deposit is caused.
상기 알칼리는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 강염기 또는 약염기가 사용될 수 있으며, 대표적으로 NaOH, NH4OH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Al(OH) 3 및 Na2CO3로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이 가능하다.The alkali may be a strong or weak base commonly used in the art, typically NaOH, NH 4 OH, KOH, Ca (OH) 2 , Ba (OH) 2 , Al (OH) 3 and Na 2 CO 3 At least one selected from the group consisting of is possible.
도 1은 본 발명의 일예에 따른 크롬 함유 폐수 처리장치를 보여준다.1 shows a chromium-containing wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 처리장치는 Referring to Figure 1, the treatment apparatus according to the present invention
a) 크롬 함유 폐수를 저장하는 저장조(10),a) a reservoir (10) for storing chromium-containing wastewater,
b) 상기 저장조(10)에서 크롬 함유 폐수가 이송되고, 산 저장조(12)로부터 산 용액이 주입되는 pH 조절조(14), 및b) a
c) 상기 pH 조절조(14)에서 산 처리된 크롬 함유 폐수가 이송되고, 죽은 해조류 또는 곰팡이가 충진된 반응조(16)를 구비한다. c) The acid-treated chromium-containing wastewater is transferred from the
도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 크롬 함유 폐수 처리장치를 보여준다.2 shows a chromium-containing wastewater treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 폐수 내 총크롬을 제거하기 위한 처리장치는Referring to Figure 2, the treatment apparatus for removing the total chromium in the wastewater
a) 크롬 함유 폐수를 저장하는 저장조(20),a)
b) 상기 저장조(20)에서 크롬 함유 폐수가 이송되고, 산 저장조(22)로부터 산 용액이 주입되는 제1 pH 조절조(24),b) a first
c) 상기 제1 pH 조절조(24)에서 산 처리된 크롬 함유 폐수가 이송되고, 죽은 해조류 또는 곰팡이가 충진된 제1 반응조(26),c) a
d) 상기 제1 반응조(26)부터 유입된 처리액이 이송되고, 알칼리 저장조(30)로부터 알칼리 용액이 주입되는 제2 pH 조절조(28), 및d) a second
e) 상기 제2 pH 조절조(28)에서 알칼리 처리된 크롬 함유 폐수가 이송되고, 죽은 해조류 또는 곰팡이가 충진된 제2 반응조(32)를 구비한다.e) Alkali-treated chromium-containing wastewater is transferred from the second
이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
하기 표 1에 나타낸 바의 8종의 해조류를 1일 동안 1M의 황산 용액으로 24 시간 동안 산 세척한 후 80 ℃ 에서 24 시간 동안 건조하였다. 이어 건조된 해조류 1 g을 100 mg/l의 6가 크롬 용액 200 ml에 첨가하고 교반기에서 분당 200회로 교반하였다. 이때 용액의 pH는 황산을 이용해 2로 일정하게 유지시켜 주었다. 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 표 1은 8종의 해조류와 6가 크롬의 접촉시간에 따른 6가 크롬 제거율(%)을 보여준다.Eight seaweeds, as shown in Table 1 below, were acid washed for 24 hours with 1 M sulfuric acid solution for 1 day and then dried at 80 ° C. for 24 hours. Then 1 g of dried seaweed was added to 200 ml of 100 mg / l hexavalent chromium solution and stirred at 200 times per minute in a stirrer. The pH of the solution was kept constant at 2 with sulfuric acid. The obtained results are shown in Table 1, and Table 1 shows the hexavalent chromium removal rate (%) according to the contact time of eight kinds of seaweeds and hexavalent chromium.
상기 표 1에 따르면, 8종의 해조류 모두 100 mg/l의 6가 크롬을 3가 크롬으 로 100% 제거함을 알 수 있다. 특히, 갈조류 중 곰피의 경우 42시간 이후 100% 제거율을 나타내 가장 효과적인 환원제로 사용할 수 있음을 알 수 있다.According to Table 1, it can be seen that all eight types of seaweeds remove 100 mg / l of hexavalent chromium with trivalent chromium 100%. In particular, in the case of gompi of brown algae, it can be seen that it can be used as the most effective reducing agent, showing a 100% removal rate after 42 hours.
<실시예 2><Example 2>
하기 표 2에 나타낸 바의 4종의 곰팡이를 7일 동안 배양한 후, 121 ℃ 에서 40분간 멸균한 후, 80 ℃ 에서 24시간 동안 건조하였다. 얻어진 곰팡이 1 g을 50 mg/l의 6가 크롬 용액 200 ml에 각각 첨가하고 교반기에서 분당 200회로 교반하였다. 이때 용액의 pH는 황산을 이용해 2로 일정하게 유지시켜 주었다. 하기 표 2는 4종의 곰팡이와 6가 크롬의 접촉시간에 따른 6가 크롬 제거율(%)을 나타낸 것이다.Four fungi as shown in Table 2 were incubated for 7 days, then sterilized for 40 minutes at 121 ℃, and dried for 24 hours at 80 ℃. 1 g of the obtained mold were added to 200 ml of a 50 mg / l hexavalent chromium solution, respectively, and stirred 200 times per minute in a stirrer. The pH of the solution was kept constant at 2 with sulfuric acid. Table 2 shows the hexavalent chromium removal rate (%) according to the contact time of the four molds and hexavalent chromium.
(Rhizopus oryzae)Reoper Duck
( Rhizopus oryzae )
(Aspergillus niger)
Aspergillus Niger
( Aspergillus niger)
(Saccharomyces cerevisia)Saccharomyces TV
( Saccharomyces cerevisia )
상기 표 2에 따르면, 4종의 죽은 곰팡이 모두 50 mg/l의 6가 크롬을 100% 제거함을 확인할 수 있었으며, 특히 리조퍼스 종이 가장 6가 크롬의 제거속도가 빨랐다.According to Table 2, all of the four dead mold was able to confirm that the removal of 100% of 50 mg / l of hexavalent chromium, in particular, the fastest removal rate of hexavalent chromium in the paper species.
<실시예 3><Example 3>
상기 실시예 1에서 제거율이 가장 우수한 곰피를 이용하여 적절한 전처리 용액을 알아보기 위해 산 및 알칼리 용액으로 각각 전처리 된 곰피의 6가 크롬 제거 율을 알아보았다.In Example 1, the hexavalent chromium removal rate of gomphy, which was pretreated with an acid and an alkaline solution, was examined in order to find an appropriate pretreatment solution using the gompi having the best removal rate.
하기 표 3에 나타낸 바와 같이 1M의 산(H2SO4, HCl, HNO3) 용액 및 1M의 알카리(NaOH, NH4OH) 용액에 곰피를 넣고 1일 동안 세척한 후 80 ℃에서 24시간 동안 건조하였다. 이어 건조된 곰피 1 g을 50 mg/l의 6가 크롬 용액 200 ml에 첨가하고 교반기에서 분당 200회로 교반하였다. 이때 용액의 pH는 황산을 이용해 2로 일정하게 유지시켜 주었다. 하기 표 3은 곰피와 6가 크롬의 접촉시간에 따른 6가 크롬 제거율(%)를 나타낸 것이다.As shown in Table 3 below, 1M acid (H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 ) solution and 1M alkaline (NaOH, NH 4 OH) solution were placed in Gompi, washed for 1 day, and then washed at 80 ° C. for 24 hours. Dried. 1 g of dried Gompi was then added to 200 ml of 50 mg / l hexavalent chromium solution and stirred at 200 times per minute in a stirrer. The pH of the solution was kept constant at 2 with sulfuric acid. Table 3 shows the hexavalent chromium removal rate (%) according to the contact time of gompi and hexavalent chromium.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 증류수, 산 및 알칼리로 전처리(세척)된 곰피 모두 6가 크롬과 장시간 접촉하였을 때 6가 크롬의 제거율이 100%를 나타내었으나, 산으로 전처리(세척)한 경우 6가 크롬의 제거율이 가장 우수하였다. 이러한 결과는 환원제로 사용되는 해조류 또는 곰팡이를 산세척하는 경우 크롬이 함유된 폐수의 6가 크롬 제거율 및 속도가 우수함을 의미한다.As shown in Table 3, all of the gomphy pretreated (washed) with distilled water, acid and alkali showed a 100% removal rate of hexavalent chromium when it was in contact with hexavalent chromium for a long time, but when pretreated (washed) with
<실시예 4><Example 4>
상기 실시예 1에서 제거율이 가장 우수한 곰피를 이용하여 적절한 pH 범위를 알아보기 위해 하기와 같이 실시하였다. In Example 1 was performed as follows to determine the appropriate pH range using the gompi the best removal rate.
건조된 곰피 1 g을 100 mg/l의 6가 크롬 용액 200 ml에 첨가하고 교반기에서 분당 200회로 교반하였다. 이때 용액의 pH는 황산을 이용해 각각 1, 2, 3, 4로 일정하게 유지시켜 주었다. 하기 표 4는 곰피와 6가 크롬의 접촉시간에 따른 6가 크롬 제거율(%)을 나타낸 것이다.1 g of dried Gompi was added to 200 ml of 100 mg / l hexavalent chromium solution and stirred in a stirrer 200 times per minute. The pH of the solution was kept constant at 1, 2, 3, 4 using sulfuric acid, respectively. Table 4 shows the hexavalent chromium removal rate (%) according to the contact time of gompi and hexavalent chromium.
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 처리액의 pH가 낮을 수록 6가 크롬의 제거율이 증가함을 알 수 있다. 이러한 결과는 환원제로 사용되는 해조류 또는 곰팡이를 이용하는 경우 pH가 낮을수록 크롬이 함유된 폐수의 6가 크롬 제거율 및 속도가 우수함을 의미한다.As shown in Table 4, it can be seen that as the pH of the treatment liquid is lowered, the removal rate of hexavalent chromium increases. These results indicate that the lower the pH, the better the hexavalent chromium removal rate and speed of the chromium-containing wastewater when using algae or mold used as a reducing agent.
<실시예 5>Example 5
도 2에 도시한 바의 처리장치를 실험실 크기로 제작하여 6가 크롬을 3가 크롬으로 100% 무독화시키는 동시에 총크롬을 흡착하였다.A treatment apparatus as shown in FIG. 2 was manufactured in a laboratory size to adsorb total chromium while simultaneously detoxifying hexavalent chromium to trivalent chromium.
크롬 함유 폐수는 37.5 mg/l의 6가 크롬과 42.8 mg/l의 총크롬이 함유된 폐수를 저장조에 주입한 다음, 상기 크롬 함유 폐수를 제1 pH 조절조로 유입시켜 산 저장조에서 유입된 산을 이용해 pH를 2로 조절하였다. 이어서, 산 처리된 처리액을 곰피가 충진된 제1 반응조에 주입한 후, 다시 제2 pH 조절조로 유입시켜 알칼리 조장조에서 유입된 알칼리를 이용해 pH를 4로 조절하였다. 다음으로, 제2 pH 조절 조에서 알칼리 처리된 처리액을 곰피가 충진된 제2 반응조에 유입시킨 후, 수집조에 이송시켰다.The chromium-containing wastewater is injected with wastewater containing 37.5 mg / l of hexavalent chromium and 42.8 mg / l of total chromium into the reservoir, and then the chromium-containing wastewater is introduced into the first pH control tank to recover the acid from the acid reservoir. PH was adjusted to 2. Subsequently, the acid-treated treatment solution was injected into the first reaction tank filled with gompi, and then introduced into the second pH control tank to adjust the pH to 4 using alkali introduced from the alkaline bath. Next, the alkali-treated treatment liquid in the second pH adjustment tank was introduced into the second reaction tank filled with gompi, and then transferred to the collection tank.
이때, 제1 반응조 및 제2 반응조에서의 운전 시간에 따른 6가 크롬 및 총크롬의 농도를 측정하여 하기 표 5에 나타내었다.At this time, the concentration of hexavalent chromium and total chromium according to the operating time in the first reactor and the second reactor was measured and shown in Table 5 below.
상기 표 5에 따르면, 제1 반응조를 통과한 처리액 중 6가 크롬의 농도는 0 mg/l로 100% 이상 제거되었고, 제2 반응조를 통과한 처리액 중 총크롬의 농도도 약 72시간 동안에는 1 mg/l 이하로 거의 제거되었다.According to Table 5, the concentration of hexavalent chromium in the treatment liquid passed through the first reactor was removed at 100% or more at 0 mg / l, and the concentration of total chromium in the treatment liquid passed through the second reactor was also about 72 hours. Almost removed below 1 mg / l.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자연계에서 쉽게 다량으로 얻을 수 있는 죽은 해조류 및 발효식품 및 의약품 생산공정에서 다량으로 발생하는 부산물인 죽은 곰팡이(효모 포함)를 이용해 유독한 6가 크롬을 3가 크롬으로 100% 무독화시킬 뿐만 아니라, 2단계에 걸쳐 상기 해조류 또는 곰팡이로 처리함으로써 총크롬도 완전히 제거하는 장점을 지니고 있다. 특히 갈조류인 곰피의 경우 상용화된 크롬 환원제인 FeSO4·H2O보다 단위 질량당 6가 크롬 환원 성능이 3배 이상 높기 때문에 기존의 화학 환원제를 대체할 수 있다.As described above, the present invention uses toxic hexavalent chromium trivalent chromium using dead mold (including yeast), which is a by-product of a large amount of dead seaweed and fermented foods and pharmaceuticals, which are easily obtained in nature. In addition to 100% detoxification, it has the advantage of completely removing the total chromium by treating with the algae or mold in two steps. In particular, gopi, brown algae, can replace the existing chemical reducing agent because the hexavalent chromium reduction performance per unit mass is three times higher than that of commercially available chromium reducing agent FeSO 4 · H 2 O.
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