KR101079071B1

KR101079071B1 - 배수 처리 방법 및 배수 처리 장치

Info

Publication number: KR101079071B1
Application number: KR1020110061128A
Authority: KR
Inventors: 아키코 미야케
Original assignee: 가부시키가이샤 신꼬오 간쿄우 솔루션
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2011-11-02
Also published as: TW200607765A; KR101079069B1; KR20110084391A; JP4813106B2; JP2006075820A; KR20060049010A

Abstract

본 발명은 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 이온과 인산 이온을 함유하는 배수에서 인산 이온을 선택적으로 회수하기 위한 간편한 배수(排水) 처리 방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은, 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상, 및 인산 이온을 포함하는 배수로부터 상기 인산 이온을 회수하는 단계를 포함하는 배수 처리 방법으로서, 산성을 나타내는 상태에서 상기 배수를 음이온 교환 수지에 접촉시킴으로써, 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온 중, 상기 배수에 포함된 이온을 이온 교환시킨 다음, 상기 배수를 다시 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 상기 음이온 교환 수지에 상기 인산 이온을 이온 교환시킴으로써, 상기 인산 이온을 회수하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법, 및 상기 처리 방법에 이용되는 배수 처리 장치를 제공한다.

Description

배수 처리 방법 및 배수 처리 장치 {METHOD OF TREATING WASTEWATER AND APPARATUS FOR TREATING WASTEWATER}

본 발명은 배수(排水) 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인산 이온을 포함하는 산성 배수의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.

액정 표시판 등의 기판으로서는 절연 재료 상에 형성된 알루미늄 단층이나, 알루미늄층과 몰리브덴층의 2층으로 이루어진 도전층의 패턴을 형성한 것이 이용되고 있다.

종래부터 이 같은 도전층 패턴을 형성할 때에는 질산, 인산, 및 아세트산의 혼합물로 이루어진 에칭액을 이용하여 에칭하는 방법이 이용되어 왔다.

상기 액정 표시판 등과 같은 기판의 제조 시에 얻어지는 에칭액의 폐액은 농도가 높고 쉽게 재활용할 수 있기 때문에 그 외의 용도에 전용(轉用)하기 쉽다. 한편, 에칭 후의 액정 기판을 세정하고 얻어지는 배수는 상기 에칭액의 폐액에 비해서 인산 이온의 농도가 낮기 때문에 재활용되지는 않고, 기타 폐액과 마찬가지로 생물학적으로 처리된다. 이러한 생물학적 처리 시에는 단위 시간 당 소비되는 인산 이온의 양이 거의 일정하기 때문에, 배수 중에 포함된 인산 이온 농도에 따라서 수면적 부하(水面積負荷)를 다르게 하고 있다. 즉, 배수에 따라서 단위 시간 당 처리량을 변경하여 처리하고 있다.

그런데, 최근 들어 환경 의식이 높아짐에 따라, 전술한 에칭 후의 액정 기판을 세정하고 얻어지는 배수와 같은, 이온 농도가 낮은 배수를 재활용하는 것이 요구되고 있다. 특히 인 성분은 이용 가치가 높기 때문에 인산 이온의 선택적인 회수가 시도된 바 있으며, 인산 이온을 선택적으로 회수하는 방법으로서 특허문헌 1에는, 인산 이온을 포함하는 배수 중에 전계(電界)를 인가하여 철 이온이나 알루미늄 이온을 발생시킨 다음, 이들을 첨가함으로써 인산철이나 인산알루미늄으로서 침전시키는 단계를 포함하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 상기 특허문헌 1에 기재된 방법에 따르면, 배수 중에 포함된 이온 농도의 변화에 따라서, 발생시킬 철 이온이나 알루미늄 이온의 양을 조정해야 하므로 처리가 번거로워진다.

또한, 상기 특허문헌 1의 방법에 따르면, 전계에 의해 철 이온이나 알루미늄 이온을 발생시키기 때문에 고가의 에너지 비용이 소요되며, 특히 상기 인산 이온의 농도를 상기 인산철이나 인산알루미늄의 용해도 이하로 하는 것이 어렵기 때문에, 인산 농도가 낮아질 수록 처리 효율이 저하되며, 예를 들어, 인산 이온 농도가 1% 이하인 저농도의 배수 등에는 현실적으로, 전술한 방법에 따라 수행하기 어렵다.

또한, 이렇게 하여 얻어지는 침전물은 인산염 이외의 철염이나 알루미늄염을 함유할 우려가 있어, 인산 이온이 선택적으로 회수된다고 할 수는 없다.

아울러, 인산 이온을 회수하기 위해 음이온 교환 수지 등을 이용하여 이온 교환시키는 방법을 고려할 수도 있지만, 통상적으로 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 음이온은 인산 이온과 마찬가지로 음이온 교환 수지에 이온 교환되기 쉬운 것으로 알려져 있어, 배수를 음이온 교환 수지로 이온 교환시켜 인산 이온을 회수하는 방식으로 수행되지 않는다.

전술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 배수 처리에서는 인산을 선택적으로 회수하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 전술한 문제점은, 액정 기판을 세정하고 얻어지는 배수와 같이 인산 이온을 저농도로 포함하는 배수를 비롯하여, 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 이온과 인산 이온을 함유하는 배수로부터 인산 이온을 선택적으로 회수하는 배수 처리 전반에 걸쳐 공통적으로 나타난다.

일본 특개평10-225690호 공보

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 이온, 및 인산 이온을 함유하는 배수로부터 인산 이온을 선택적으로 회수하기 위한 간편한 배수 처리 방법, 및 배수 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

인산 이온은 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 음이온과 마찬가지로 음이온 교환 수지에 의해 이온 교환되기 쉽기 때문에, 종래에는 이들 이온과 인산 이온을 분리하는 데 음이온 교환 수지를 이용하지 않았다.

그러나, 본 발명자는 이 점을 면밀히 검토한 결과, 배수가 산성인 경우에는 인산 이온이 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 음이온에 비해서 음이온 교환 수지에 의해 쉽게 이온 교환되지 않도록 할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 달성하였다.

즉, 전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상, 및 인산 이온을 포함하는 배수로부터 상기 인산 이온을 회수하는 단계를 포함하는 배수 처리 방법으로서, 산성을 나타내는 상태에서 상기 배수를 음이온 교환 수지에 접촉시킴으로써, 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온 중, 상기 배수에 포함된 이온을 이온 교환시킨 다음, 상기 배수를 다시 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 상기 음이온 교환 수지에 상기 인산 이온을 이온 교환시킴으로써, 상기 인산 이온을 회수하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법; 및 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상, 및 인산 이온을 포함하며, 산성 상태를 나타내는 배수로부터 상기 인산 이온을 회수하기 위한 배수 처리 장치로서, 상기 배수를 통과시켜 2회 이상의 음이온 교환이 수행될 수 있도록, 음이온 교환 수지를 구비한 음이온 교환기가 2대 이상 직렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치를 제공한다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 제1 실시 형태에 따른 배수 처리 방법에 이용되는 배수 처리 장치에 대해 설명한다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 배수 처리 장치는, 배수를 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 질산 이온, 황산 이온, 요오드 이온 등의 이온을 이온 교환시키는 제1 음이온 교환탑(1); 상기 제1 음이온 교환탑(1)을 통과한 배수를 저장하는 제1 저장조(13); 상기 제1 음이온 교환탑(1)을 통과한 배수를 다시 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 인산 이온을 이온 교환시키는 제2 음이온 교환탑(2); 및 상기 제2 음이온 교환탑(2)을 통과한 배수를 저장하는 제2 저장조(23)를 구비한다.

또한, 상기 배수 처리 장치는 제1 음이온 교환탑(1)에 배수를 도입하기 위한 주수(注水) 파이프(3), 제1 음이온 교환탑(1)의 음이온 교환 수지와 접촉시킨 배수를 제2 음이온 교환탑(2)에 도입하기 위한 연결 파이프(4), 및 제2 음이온 교환탑(2)에서 음이온 교환된 배수를 시스템 외부로 배출하는 배출 파이프(5)를 구비한다.

그리고, 상기 배수 처리 장치는 제1 음이온 교환탑(1)을 통과한 배수를 다시 제1 음이온 교환탑(1)으로 되돌리는 제1 환류 파이프(14), 및 제2 음이온 교환탑(2)을 통과한 배수를 다시 제2 음이온 교환탑(2)으로 되돌리는 제2 환류 파이프(24)를 구비한다.

상기 배수 처리 장치의 제1 음이온 교환탑(1)에는, 주수구(注水口) 및 배수구를 구비한 용기에 약염기성 음이온 교환 수지가 충전된 2대의 음이온 교환기(11,12)가 구비되어 있다. 상기 2대의 음이온 교환기(11,12)에서는 제1 음이온 교환기를 이용하여 배수 처리를 수행함에 따라 음이온 교환 수지의 음이온 교환 성능이 저하된 경우, 상기 배수의 흐름을 제2 음이온 교환기로 전환함으로써, 계속하여 배수 처리가 수행될 수 있도록 상기 각각의 음이온 교환기의 주수구와 주수 파이프가 서로 연결되어 있으며, 전자 밸브(6)에 의해 상기 각각의 음이온 교환기로의 흐름과 상기 배수의 흐름이 전환되도록 구성되어 있다. 아울러, 상기 각각의 배수구는 상기 배수를 제1 저장조(13)에 도입하는 제1 배수 파이프(15)에 연결되어 있다. 도 1에서, 전자 밸브(6) 이외의 부분에는 부호가 표기되어 있지 않지만, 도 1의 전자 밸브(6)와 동일한 기호로 표시된 부분은 전자 밸브가 이용되고 있음을 나타낸다.

또한, 제2 음이온 교환탑(2) 역시 제1 음이온 교환탑(1)과 동일한 구성을 갖는 것으로서, 제2 음이온 교환탑(2)에 구비된 2대의 음이온 교환기(21,22)에 의해 주수구와 연결 파이프(4)가 서로 연결되며, 배수구는 제2 배수 파이프(25)와 연결되어 있다.

아울러, 주수 파이프(3), 제1 배수 파이프(15), 및 제2 배수 파이프(25)에는 전체 유기 탄소(TOC) 측정기가 구비되어 있고, 제1 배수 파이프(15)와 제2 배수 파이프(25)에는 전기 전도도(EC) 측정기가 더 구비되어 있으며, 상기 파이프에 흐르는 배수의 TOC값과 EC값을 측정함으로써, 상기 각각의 파이프에 흐르는 배수에 포함된 이온을 판정할 수 있다.

상기 음이온 교환기에 충전되는 약염기성 음이온 교환 수지로서는 이온 교환 용량이 1.1∼1.7 eq/L-resin인 것을 이용할 수 있다.

본 발명에 이용되는 상기 약염기성 음이온 교환 수지의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 통상적으로는 직경이 수 ㎜ 이하의 비드(bead)형인 것을 이용할 수 있다.

이어서, 상기 제1 배수 파이프와 상기 제2 배수 파이프를 흐르는 배수의 시간에 따른 이온 농도 변화를 도시한 도 2를 참조해서, 전술한 배수 처리 장치를 이용하여, 에칭액에 의해 에칭 처리된 액정 기판을 순수로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수를 처리하는 방법에 대해 설명한다.

액정 기판을 순수로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수에는 통상적으로 인산 이온이 100∼1000 ppm의 양으로, 질산 이온이 5∼50 ppm의 양으로 함유되어 있고, 상기 산성 배수 중의 인산 이온보다 음이온 교환 수지에 의해 이온 교환되기 어려운 아세트산 이온이 10∼1OO ppm의 양으로 함유되어 있으며, 상기 산성 배수의 pH 값이 약 2이다.

이러한 산성 배수를 처리하기 위해서는 먼저, 상기 산성 배수의 통수량(通水量)으로부터 상기 음이온 교환기의 이온 교환 상황을 파악할 수 있도록, 상기 산성 배수 중에 포함된 각각의 이온의 농도를 미리 이온 농도계 등으로 측정한다. 그런 다음, 상기 산성 배수를 일반적인 액체 반송(搬送) 수단, 예를 들면, 펌프(도시하지 않음) 등을 이용하여 상기 배수 처리 장치에 도입한다.

도입된 산성 배수를, 상기 전자 밸브에 의해 주수 파이프, 제1 음이온 교환탑의 제1 음이온 교환기, 제1 저장조, 연결 파이프, 제2 음이온 교환탑의 제2 음이온 교환기, 제2 저장조, 및 배출 파이프의 순서로 통과시킴으로써, 전술한 배수 처리 장치를 통해서 처리한다.

전술한 바와 같이 상기 산성 배수 처리를 개시한 다음에는, 도 2에서 시간 0∼a에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 음이온 교환탑의 제1 음이온 교환기에서 질산 이온, 인산 이온, 및 아세트산 이온을 모두 이온 교환시킨 후, 제1 배수 파이프로부터 순수를 배출시킨다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 음이온 교환탑에서 이들 모든 이온이 이온 교환되었는지의 여부는 상기 제1 배수 파이프의 TOC값 및 EC값을 관측하여, 이들 값이 모두 낮은 값, 예를 들면, TOC＜0.1 ppm, EC＜1 μS/cm의 값으로 관측되는지를 통해 판정할 수 있다.

시간 a에서, 상기 제1 음이온 교환탑의 제1 음이온 교환기에 구비된 이온 교환 수지는 질산 이온, 인산 이온, 및 아세트산 이온으로 포화되어 있다. 이어서, 시간 a∼b에서도 상기 산성 배수를 상기 제1 음이온 교환탑에서 이온 교환시킴으로써, 이온 교환 선택성이 낮은 이온을 이온 교환 선택성이 높은 이온으로 치환시켜, 상기 이온 교환 선택성이 낮은 이온을 배출할 수 있다. 즉, 상기 산성 배수에 포함된 질산 이온과 인산 이온에 의해 상기 음이온 교환 수지에 이온 교환되고 있는 아세트산 이온을 탈리시키는 한편, 상기 아세트산 이온이 탈리된 음이온 교환 수지에 상기 질산 이온과 인산 이온을 이온 교환시킬 수 있다.

이처럼, 상기 제1 배수 파이프로부터는 원래의 산성 배수에 포함되어 있던 아세트산 이온, 및 상기 음이온 교환 수지로부터 탈리된 아세트산 이온이 배출되기 때문에, 일단은 상기 제1 배수 파이프에서의 TOC값이 상기 주수 파이프에서의 TOC값보다 높아지고, 시간 b에서 상기 음이온 교환 수지로부터 상기 아세트산 이온의 탈리가 완료되면 상기 제1 배수 파이프에서와 상기 주수 파이프에서의 TOC값이 동일하게 된다.

이 때, 상기 아세트산 이온의 배출 개시 여부는 상기 제1 배수 파이프에서의 TOC값 및 EC값이 약간 상승하였는지를 관측함으로써 판정할 수 있다(예를 들면, TOC= 0.7 ppm, EC= 4 μS/㎝). 그러나, 상기 제1 음이온 교환탑에서 배출된 아세트산 이온을 상기 제2 음이온 교환탑에 이온 교환시킬 수 있기 때문에, 상기 배출 파이프로부터는 순수를 배출시킬 수 있다.

또한, 시간 b 이후에도 계속하여 상기 산성 배수를 처리함으로써, 상기 배수에 포함된 질산 이온이 상기 제1 음이온 교환탑의 음이온 교환 수지에 의해 이온 교환되고 있는 인산 이온을 탈리시키는 한편, 상기 산성 배수 중에 포함된 질산 이온을 상기 음이온 교환 수지에 이온 교환시킨다.

이 때, 상기 제1 음이온 교환탑으로부터는 인산 이온과 아세트산 이온이 배출되기 때문에, 상기 아세트산 이온과 인산 이온에 의해 상기 제1 배수 파이프의 EC값이, 예를 들면, EC= 10O μS/㎝와 같이, 크게 상승한다.

또한, 상기 제1 배수 파이프에는 원래의 산성 배수에 포함되어 있던 인산 이온, 및 상기 음이온 교환 수지로부터 탈리된 인산 이온이 배출되기 때문에, 상기 원래의 산성 배수 중에 포함된 인산 이온보다도 인산 이온 농도가 높은 배수가 흐르게 된다.

아울러, 상기 제1 음이온 교환탑에서 배출된 인산 이온은 상기 아세트산 이온과 함께, 상기 제2 음이온 교환탑에 의해 이온 교환될 수 있기 때문에 상기 배출 파이프로부터는 여전히 순수를 배출시킬 수 있다.

그리고, 전술한 배수 처리를 계속 수행하여 시간 c에 이르면, 상기 제2 음이온 교환탑의 이온 교환 수지가 인산 이온과 아세트산 이온으로 포화된 상태가 되도록 할 수 있으므로, 상기 연결 파이프로부터 상기 제2 음이온 교환탑으로 도입된 아세트산 이온이 상기 제2 음이온 교환탑을 통과하여 상기 제2 배수 파이프로 배출되도록 할 수 있으며, 전술한 배수 처리를 계속 수행하여, 상기 제2 음이온 교환탑의 음이온 교환 수지에 이미 이온 교환된 아세트산 이온을 탈리시키는 한편, 인산 이온을 이온 교환시킬 수 있다.

이 경우에도, 상기 제2 배수 파이프에는 원래의 산성 배수에 포함되어 있던 아세트산 이온, 및 상기 음이온 교환 수지로부터 탈리된 아세트산 이온이 배출되기 때문에, 상기 제2 배수 파이프에서의 TOC값은 상기 제1 배수 파이프에서의 TOC값보다 높아지고, 시간 d에서 상기 음이온 교환 수지로부터 상기 아세트산 이온의 탈리가 완료되면 상기 제1 배수 파이프에서와 상기 제2 배수 파이프에서의 TOC값이 동일하게 된다.

즉, 시간 d에서 상기 제2 음이온 교환탑의 제1 음이온 교환기는 인산 이온으로 포화된 상태라고 간주할 수 있으며, 상기 음이온 교환기를 회수함으로써 상기 인산 이온을 선택적으로 회수할 수 있다.

또한, 시간 c∼d에서는 상기 아세트산 이온과 함께 약간의 인산 이온이 배출되는 경우가 있지만, 경우에 따라서, 전자 밸브를 이용하여 상기 배출 파이프와 상기 제2 환류 파이프의 개폐를 조절하여, 상기 제2 저장조의 배수를 배출 파이프로 유출하지 않고서 상기 제2 음이온 교환탑에서 다시 이온 교환을 수행함으로써, 상기 인산 이온을 시스템 외부로 배출시키지 않고 회수할 수 있다. 또한, 배출시킨 아세트산 이온은 생물학적 처리에서의 영양원으로서 이용할 수도 있다.

상기 제2 음이온 교환탑에서 수행되는 인산 이온의 선택적인 회수 공정은, 상기 제1 음이온 교환탑의 음이온 교환기가 질산 이온으로 포화되는 시간 e까지의 기간 중에는 상기 제2 음이온 교환탑의 전자 밸브를 이용하여, 상기 제2 음이온 교환탑에서 상기 배수를 이온 교환시키는 데 이용되는 음이온 교환기를 교체하여 이용함으로써 반복적으로 수행할 수 있다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 시점 t2, t4, t6, 및 t8에서 상기 제2 음이온 교환탑의 음이온 교환기를 교체하는 경우, 상기 제2 배수 파이프로부터 배출되는 배수의 이온 농도를 나타내는 그래프로부터도 알 수 있듯이, 음이온 교환기를 교체하여 이용함으로써 0∼t1, t2∼t3, t4∼t5, 및 t6∼t7의 시간 동안에는 순수를 회수하면서, 시점 t2, t4, t6, 및 t8에서는 인산 이온이 포화된 음이온 교환기를 새로운 것으로 교환하거나, 알칼리성 수용액 등과 같은 음이온 교환 수지로부터 인산 이온을 탈리시켜, 상기 인산 이온을 회수할 수 있다.

여기에서, t1∼t2, t3∼t4, t5∼t6, 및 t7∼t8 시간 동안에는 인산 이온과 아세트산 이온이 배출되지만, 이 경우 역시, 상기 제2 저장조의 배수를 배출 파이프로 유출하지 않고서 상기 제2 음이온 교환탑에서 다시 이온 교환을 수행함으로써, 상기 인산 이온을 시스템 외부로 배출시키지 않고 회수할 수 있다.

또한, 도 2에서의 시간 e가 될 때까지, 상기 제1 음이온 교환탑에서 산성 배수를 처리하기 위한 음이온 교환기를 교체하면, 상기 일련의 처리(0∼t8)를 반복 수행할 수 있어, 처리를 중단시키지 않고서 연속적으로 배수 처리할 수 있다.

본 실시 형태에서는 TOC값 및 EC값을 확인함으로써, 제1 음이온 교환탑에서의 음이온 교환기의 교체 시기를 정하지만, 실제로는 사전에 측정된 배수 중에 포함된 각각의 이온의 농도와 통수량으로부터 정한다. 단, 본 발명에서는 전술한 방법에 한정되지 않으며, 경우에 따라서 EC값이나 TOC값을 참조하여 상기 음이온 교환기의 교체 시기를 정할 수도 있다. 예를 들면, 통수량을 일정하게 유지하면서, 제1 배수 파이프에서의 EC값을 확인하여 도 2에 도시한 시간 b에서의 상태가 된 것을 판정한 다음, 타이머 등으로 측정한 시간이 e가 되기 전에 상기 제1 음이온 교환탑에서 배수를 이온 교환시키기 위한 음이온 교환기를 교체함으로써, 상기 제1 저장조 또는 상기 제2 음이온 교환탑에 질산 이온이 유입되는 것을 억제할 수도 있다.

전술한 바와 마찬가지로, 상기 제2 음이온 교환탑에서의 음이온 교환기의 교체 시기도 통수량을 일정하게 유지하고 타이머로 확인하여 정할 수 있다.

또한, 나트륨, 칼륨, 및 마그네슘 중 어느 하나의 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수용액을 이용하여 상기 음이온 교환 수지를 재생함으로써, 상기 제2 음이온 교환탑의 음이온 교환 수지에 이온 교환된 인산 이온을, 인산염을 고농도로 함유하는 인산염 수용액으로서 회수할 수 있으며, 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 수산화마그네슘 수용액 등을 이용하여 상기 음이온 교환 수지를 재생함으로써, 탈리시킨 인산 이온과 상기 금속 이온을 포함하는 인산 금속염의 수용액으로서 회수할 수 있다.

이 때, 보다 높은 농도의 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수용액을 이용하면, 상기 인산염 수용액의 농도를 높일 수 있기 때문에, 상기 인산염 수용액의 반송이나 상기 인산염의 건조, 고화 공정에 소요되는 비용을 삭감할 수 있다.

이렇게 하여 얻어지는 인산염 중에서 인산나트륨염은 통상적으로 인산이수소나트륨과 인산수소이나트륨의 혼합물로서 회수할 수 있지만, 회수할 인산나트륨 수용액의 pH를 조정함으로써 인산이수소나트륨, 인산수소이나트륨, 또는 인산삼나트륨의 함유율을 높일 수 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 인산나트륨 수용액의 pH를 4.3∼4.9로 조정함으로써 상기 인산나트륨염을 인산이수소나트륨으로서 회수할 수 있고, 상기 pH를 9.0∼9.6으로 조정함으로써 인산수소이나트륨으로서 회수할 수 있으며, 상기 pH를 11.5∼12.5로 조정함으로써 인산삼나트륨으로서 회수할 수 있다.

본 발명에서는 특히, 회수 시에 사용되는 수산화나트륨의 양을 적게 할 수 있고, 보다 저비용으로 회수할 수 있다는 점, 그리고 회수된 인산을 식품 첨가제로서 이용할 수 있다는 점을 감안할 때, 상기 인산나트륨염을 인산이수소나트륨 또는 인산수소일나트륨으로서 회수하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인산수소이나트륨은 인산이수소나트륨보다도 쉽게 석출되기 때문에, 보다 높은 농도로 인산을 회수할 수 있다는 점을 감안하면 상기 인산나트륨염을 인산이수소나트륨으로서 회수하는 것이 바람직하다.

즉, 인산나트륨 수용액의 회수를 pH 4.3∼4.9의 범위에서 수행하여, 인산이수소나트륨 수용액으로서 회수하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 인산나트륨염을 인산수소이나트륨 및 인산삼나트륨으로 회수하는 경우에는 수산화나트륨 첨가량 등을 조정함으로써 pH를 조정할 수 있으며, 상기 수산화나트륨의 첨가량을 상기 인산나트륨의 회수에 필요한 이론량보다 많게 한 경우에는 음이온 교환 수지를 재생시킬 수 있어 바람직하다.

전술한 바와 마찬가지로, 수산화칼륨을 이용한 경우에 얻어지는 인산염 중에서 인산칼륨염은 통상적으로 인산이수소칼륨과 인산수소이칼륨의 혼합물로서 회수될 수 있지만, 회수할 인산칼륨 수용액의 pH를 조정함으로써 상기 인산이수소칼륨, 인산수소이칼륨 또는 인산삼칼륨의 함유율을 높일 수 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 인산칼륨 수용액의 pH를 4.4∼4.9로 조정함으로써 상기 인산칼륨염을 인산이수소칼륨으로서 회수할 수 있고, 상기 pH를 8.7∼9.3으로 조정함으로써 상기 인산칼륨염을 인산수소이칼륨으로서 회수할 수 있으며, 상기 pH를 11.5∼12.5로 조정함으로써 상기 인산칼륨염을 인산삼칼륨으로서 회수할 수 있다.

또한, 상기 인산이수소나트륨의 회수 시에는 도 4에 도시한 바와 같이, 일단 재생액을 회수조(100)에 저장한 다음, 펌프(101)를 이용하여 상기 재생액을 양이온 교환기(103)에 도입하여, 나트륨 이온 교환을 수행한다. 이렇게 함으로써, 상기 재생액의 pH를 저하시킨 다음, 상기 재생액의 pH가 4.3∼4.9의 범위가 되는 단계에서 전자 밸브(102)를 폐쇄하고, 양이온 교환을 중지하여 회수조(100)의 재생액에 인산수소이나트륨이 혼입되는 것을 더욱 억제할 수 있기 때문에, 회수되는 인산이수소나트륨 수용액의 순도를 고순도로 할 수 있다.

이러한 재생 공정은, 염산, 황산, 또는 그 염 등을 이용하여 상기 재생액의 pH를 4.3∼4.9의 범위로 하는 경우에 비해서 인산이수소나트륨에 염소나 유황 등의 불순물이 혼입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이어서, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다.

제2 실시 형태 및 전술한 제1 실시 형태에 따른 각각의 배수 처리 장치를 배교해 볼 때, 제2 실시 형태에 따른 배수 처리 장치에는 전술한 제1 실시 형태에 구비되어 있었던 제1 저장조(13) 및 제2 저장조(23)가 구비되어 있지 않으며, 제1 음이온 교환탑(1)과 제2 음이온 교환탑(2)이 직접 파이프로 연결되어, 제2 음이온 교환탑(2)으로부터 배출되는 배수가 직접 배수 파이프(5)로부터 시스템 외부로 배출된다는 점에 차이가 있다. 또한, 제2 실시 형태의 배수 처리 장치에는 제1 환류 파이프(14) 및 제2 환류 파이프(24)라 칭하는, 제1 및 제2 저장조로부터 배수를 환류시키는 수단이 구비되어 있지 않다. 즉, 제2 실시 형태의 배수 처리 장치는 제1 배수 파이프(15)가 연결 파이프(4)와 직접 연결되어 있고, 제2 배수 파이프(25)가 배수 파이프(5)와 직접 연결되어 있다. 제1 실시 형태에 따른 배수 처리 장치와의 공통점으로서는 제1 음이온 교환탑(1)과 제2 음이온 교환탑(2), 이들 2개의 음이온 교환탑에 음이온 교환기가 2대씩 구비되어 있다는 점이다. 또한, 하나의 음이온 교환탑에 구비된 2대의 음이온 교환기를 교체하여 사용할 수 있도록 구성되어 있다는 점 역시 제1 실시 형태의 배수 처리 장치와 공통된 점이다. 아울러, 도시하지는 않았지만, 주수 파이프(3), 제1 배수 파이프(15), 및 제2 배수 파이프(25)에는 전체 유기 탄소(TOC) 측정기가 구비되어 있고, 제1 배수 파이프(15)와 제2 배수 파이프(25)에는 전기 전도도(EC) 측정기가 더 구비되어 있으며, 상기 파이프를 흐르는 배수의 TOC와 EC를 측정하여, 각각의 파이프를 흐르는 배수 중에 포함된 이온을 확인하는 것, 그리고 미리 배수 중에 포함된 각각의 이온 농도를 측정하여, 이 측정값과 상기 이온 교환탑에의 배수의 유입량을 확인하여 각각의 이온 교환탑에서의 이온 교환기의 교체 시점을 결정하는 것 역시 제1 실시 형태에 따른 배수 처리 장치에서와 동일하다.

그리고, 제2 실시 형태의 배수 처리 장치는, 순수로 제1 및 제2 음이온 교환탑의 음이온 교환기를 역세정(逆洗淨)할 수 있도록 구성되어 있다는 점이 제1 실시 형태의 배수 처리 장치와 다르다. 또한, 제2 실시 형태의 배수 처리 장치는, 나트륨, 칼륨, 및 마그네슘 중 어느 하나의 금속 이온을 함유하는 수용액을 상기 제1 및 제2 음이온 교환탑의 음이온 교환기에 통과시켜 음이온 교환 수지를 재생할 수 있도록 구성되어 있다.

제2 실시 형태의 배수 처리 장치에는 역세정을 수행하기 위한 설비로서, 역세정 시에 이용되는 순수를 저장하는 역세정용 순수조(16,26), 상기 역세정용 순수조(16,26)에 저장된 순수를 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)로 도입하는 역세수 도입 파이프(17a,27a), 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)로부터 역세수를 배출시키기 위한 역세수 배출 파이프(17b,27b), 및 상기 역세수 배출 파이프(17b,27b)에 의해 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)로부터 배출된 역세정 배수를 저장하기 위한 역세정 배수 저장조(18,28)가 구비되어 있다.

그리고, 제2 실시 형태에 따른 배수 처리 장치에서, 상기 역세수 도입 파이프(17a,27a)는 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)의 하류측(배수구측)에 연결되어 있고, 상기 역세수 배출 파이프(17b,27b)는 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)의 상류측(주수구측)에 연결되어 있어, 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)에, 하류측에서 상류측으로 세정수를 흘려 세정할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 제2 실시 형태에 따른 배수 처리 장치에는 음이온 교환 수지의 재생을 위한 설비로서, 이온 교환된 음이온 교환 수지를 재생하기 위한 알칼리 수용액을 저장하는 알칼리 재생액 저장조(19,29); 상기 알칼리 재생액을 이용하여 상기 음이온 교환 수지를 재생한 다음, 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)에 잔류하는 알칼리 재생액을 씻어내기 위한 순수가 저장된 순수 저장조(110,210); 및 이들 알칼리 재생액 저장조(19,29)나 순수 저장조(110,210)로부터 알칼리 재생액이나 순수를 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)에 도입하는 재생액 도입 파이프(111a,211a)가 구비되어 있으며, 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)로부터 알칼리 재생액이나 순수를 배출시키기 위한 재생액 배출 파이프(111b,211b); 및 상기 재생액 배출 파이프(111b,211b)에 의해 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)로부터 배출된 알칼리 재생액 및 순수를 저장하는 재생 배수 저장조(112,212)가 더 구비되어 있다.

그리고, 상기 재생액 도입 파이프(111a,211a)는 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)의 상류측(주수구측)에 연결되어 있고, 상기 재생액 배출 파이프(111b,211b)는 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)의 하류측(배수구측)에 연결되어 있으며, 각각의 음이온 교환기(11,12,21,22)에, 상류측에서 하류측으로 재생액 또는 순수를 유출함으로써, 상기 음이온 교환기의 음이온 교환 수지를 재생액으로 재생하거나, 상기 음이온 교환기에 잔류하는 재생액을 순수하고 세정하거나 할 수 있도록 구성되어 있다.

이어서, 전술한 배수 처리 장치를 이용하여, 에칭액에 의해 에칭 처리된 액정 기판을 순수로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수를 음이온 교환 수지로 이온 교환시킴과 아울러, 상기 음이온 교환 수지에 이온 교환된 인산 이온을 알칼리 재생액으로 재생하면서 인산염을 회수하는 방법에 대해 설명하되, 본 실시 형태에서는 상기 알칼리 재생액으로서 수산화나트륨 수용액을 이용한 경우를 예로 든다.

여기서, 제1 및 제2 음이온 교환탑으로부터 배출되는 배수를 일단 제1 저장조(13)나 제2 저장조(23)에 저장하지 않은 것, 상기 제1 및 제2 저장조에 저장된 각각의 배수를 제1 및 제2 환류 파이프에 환류시키지 않은 것을 제외하면, 제2 음이온 교환탑(2)의 제2 음이온 교환기(21)를 인산 이온으로 포화시키기까지의 순서는 전술한 제1 실시 형태에서와 동일하다.

제2 음이온 교환탑(2)의 제1 음이온 교환기(21)가 인산 이온으로 포화된 경우, 이 포화된 음이온 교환기(21)의 주수구측과 배수구측에 설치된 전자 밸브를 폐쇄시키는 동시에, 제2 음이온 교환기(22)의 주수구측과 배수구측 전자 밸브를 개방함으로써 연결 파이프(4)로부터 도입되는 배수의 유로를 제2 음이온 교환기(22)로 전환시킨 다음, 계속해서 제2 음이온 교환기(22)로 이온 교환시킨다. 그리고, 역세수 도입 파이프(27a)와 역세수 배출 파이프(27b)가 설치된 전자 밸브를 개방하고, 역세정용 순수조(26)에 설치된 펌프를 작동시키는 동시에, 상기 펌프 출구의 전자 밸브를 개방함으로써, 인산 이온으로 포화된 제1 음이온 교환기(21) 중에 역세정용 순수를 공급하고, 제1 음이온 교환기(21) 중에 잔류하는 배수를 배출시킨 다음, 배출한 배수를 역세정 배수 저장조(28)에 저장시킨다.

전술한 바와 같은 역세정 공정을 종료한 후에는 역세정용 순수조(26)에 설치된 펌프의 작동을 정지시키고, 상기 펌프 출구의 전자 밸브, 및 역세수 도입 파이프(27a)와 역세수 배출 파이프(27b), 양 파이프의 전자 밸브를 폐쇄한 다음, 알칼리 재생액 저장조(29)에 설치된 펌프를 작동시키는 동시에, 상기 펌프 출구에 설치된 전자 밸브, 및 재생액 도입 파이프(211a)와 재생액 배출 파이프(211b)의 전자 밸브를 개방하여, 수산화나트륨 수용액을 재생액 도입 파이프(211a)를 통해 음이온 교환기(21)에 도입한다. 그리고, 제1 음이온 교환기(21)의 음이온 교환 수지를 재생시키면서 상기 음이온 교환 수지에 이온 교환되어 있는 인산 이온을 탈리시켜, 제1 음이온 교환기(21)로부터 재생액 배출 파이프(211b)를 통해 인산나트륨으로서 배출시킨 다음, 재생 배수 저장조(212)에 인산나트륨 수용액으로서 저장한다.

상기 음이온 교환 수지의 재생을 종료한 다음에는, 알칼리 재생액 저장조(29)에 설치된 펌프의 작동을 정지시킨 다음, 상기 펌프 출구에 설치된 전자 밸브를 폐쇄하여 순수 저장조(210)의 펌프를 작동시키는 동시에, 상기 펌프 출구에 설치된 전자 밸브를 개방하여 음이온 교환기(21)에 순수를 도입한다. 그리고, 음이온 교환기(21) 중에 잔류하는 수산화나트륨 수용액을 배출시키고, 음이온 교환기(21)를 상기 인산 이온을 이온 교환하기 전의 상태(초기 상태)로 되돌린 다음, 순수 저장조(210)의 펌프를 정지시킨다. 그런 다음, 순수 저장조(210)의 펌프 출구에 설치된 전자 밸브, 및 재생액 도입 파이프(211a)와 재생액 배출 파이프(211b)의 각각의 파이프에 설치된 전자 밸브를 폐쇄한다. 또한, 순수를 도입하여 음이온 교환기(21)로부터 배출시킨 수산화나트륨 수용액 역시 재생액 배출 파이프(211b)를 통하여 재생 배수 저장조(212)에 저장시킨다.

전술한 바와 같이 제1 음이온 교환기(21)의 재생 처리가 수행되는 동안, 제2 음이온 교환기(22)에서는 상기 인산 이온의 이온 교환이 수행되기 때문에 산성 배수 처리를 중단하지 않은 채로 연속적으로 수행할 수 있다.

또한, 제1 음이온 교환기(21)의 재생은 모든 음이온 교환 수지가 수산화나트륨 수용액으로 재생된 경우에 종료시키는데, 모든 음이온 교환 수지가 수산화나트륨 수용액으로 재생되었는지의 여부는 음이온 교환 수지의 이온 교환능과 재생에 이용되는 수산화나트륨 수용액의 농도 및 양으로부터 판정할 수 있다.

그 외에도, 제1 음이온 교환기(21)의 음이온 교환 수지를 수산화나트륨 수용액으로 재생할 때에 제1 음이온 교환기(21)로부터 배출되는 수산화나트륨 수용액(인산나트륨 수용액)의 온도를 측정하여, 제1 음이온 교환기(21) 내에서의 음이온 교환 수지의 재생 상태를 보다 자세히 판정하는 방법을 이용할 수도 있다. 즉, 상기 음이온 교환 수지로부터 인산 이온이 탈리되는 경우에는 발열 반응이 일어나기 때문에, 제1 음이온 교환기(21)로부터 배출되는 수산화나트륨 수용액의 온도가 상승하지만, 곧 이어 상기 음이온 교환 수지로부터 인산 이온이 탈리됨과 함께 제1 음이온 교환기(21)로부터 배출되는 수산화나트륨 수용액의 온도가 저하된다. 따라서, 제1 음이온 교환기(21)로부터 배출되는 수산화나트륨 수용액의 온도를 측정함으로써, 제1 음이온 교환기(21) 내에서의 음이온 교환 수지의 재생 상태를 보다 자세히 판정할 수 있다.

제1 음이온 교환기(21)로부터 배출되는 수산화나트륨 수용액의 온도를 측정하기 위한 방법으로서는 제1 음이온 교환기(21)의 배수구 직후의 재생액 배출 파이프(211b)에 열전쌍을 설치하여 이용하는 등의 방법이 있다. 본 발명에서는 상기 수산화나트륨 수용액의 온도를 측정하는 데 이용되는 온도 계측기로서 통상적으로 0.1K 정도의 정밀도를 갖는 것이라면, 음이온 교환 수지의 재생 상태를 판정하는 데 이용할 수 있다.

또한, 제2 음이온 교환기(22)의 음이온 교환 수지가 인산 이온으로 포화된 경우에도 전술한 바와 같이 수행하여 인산나트륨을 회수할 수 있다.

아울러, 제2 실시 형태에서는 제1 음이온 교환탑(1)에도 역세정 및 음이온 교환 수지의 재생을 위한 설비가 구비되어 있기 때문에, 제1 음이온 교환탑(1)의 음이온 교환기가 질산 이온으로 포화된 경우에도 제2 음이온 교환탑(2)의 음이온 교환기가 인산 이온으로 포화된 경우와 마찬가지로, 산성 배수를 처리하면서 음이온 교환기를 재생시킬 수 있다. 여기서, 제1 음이온 교환탑(1)의 음이온 교환 수지를 재생함으로써 재생 배수 저장조(112)에 저장되는 질산나트륨 수용액은, 별도로 폐기 처리된다. 또한, 상기 질산나트륨 수용액의 폐기 처리 시에는, 처리 대상물을 감량시킬 수 있다는 점을 감안할 때, 상기 질산나트륨 수용액을 증발 농축 등으로 농축 처리하는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2 실시 형태에서는, 질산 이온, 인산 이온, 및 아세트산 이온 이외의 부유물이나 양이온 등을 거의 함유하지 않으며, 배출 파이프로 아세트산 이온이 배출될 때까지 배출되는 배출수를 순수로서 재이용할 수 있다는 이점 때문에, 에칭액에 의해 에칭 처리된 액정 기판을 순수로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수를 이용하여 배수 처리하였지만, 본 발명은 전술한 바와 같이 액정 기판을 세정하여 얻어지는 산성 배수에 한정되지 않는다.

아울러, 산성을 나타내는 배수 중에서, 인산 이온보다도 음이온 교환 수지에 이온 교환되기 쉬운 것으로서 질산 이온을 함유하는 배수를 이용하였으나, 본 발명은 상기 질산 이온 이외에도 황산 이온, 요오드 이온을 함유하는 배수를 이용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서는, 질산 이온이 제2 음이온 교환탑에 도입되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다는 점, 및 제2 음이온 교환탑의 배출수를 순수로서 재이용할 때에 아세트산 이온이 혼입되는 것을 억제할 수 있다는 점 때문에, 배수 중에 포함된 각각의 이온의 농도를 사전에 측정한 다음, 측정된 이온 농도값과 상기 음이온 교환 수지의 양으로부터 상기 제1 음이온 교환탑에서의 음이온 교환기의 교체 처리 수량 또는 처리 시간을 구하여 처리하지만, 이러한 음이온 교환기의 교체 처리 수량 또는 처리 시간은 사전에 이온 농도를 측정하지 않고서 TOC 측정기나 EC 측정기를 이용하여 정할 수도 있으며, 경우에 따라서는 pH계를 이용하여 pH를 측정한 다음, 그 지점에서의 배수에 포함된 이온의 상황을 판정하여 정할 수도 있다.

또한, 상기 음이온 교환 수지로서 약염기성 음이온 교환 수지 또는 강염기성 음이온 교환 수지를 사용할 수 있다.

그리고, 전술한 실시 형태에서는 배수 처리가 중단되는 것을 방지하기 위해서 상기 제1 및 제2 음이온 교환탑 각각에 구비된 2대의 음이온 교환기가 이용되지만, 1대의 음이온 교환기를 이용하여 배치(batch) 처리에 의한 배수 처리를 수행할 수도 있다. 또한, 3대 이상의 음이온 교환기를 이용하여 배수 처리를 수행할 수도 있다.

아울러, 본 발명의 배수 처리 장치는 2단의 음이온 교환탑을 구비하는 것으로 한정되지 않고, 상기 음이온 교환탑을 2단 이상의 다단으로 구비할 수 있다.

경우에 따라서는, 1개의 음이온 교환탑을 이용하여 인산 이온보다도 이온 선택성이 높은 이온을 미리 제거한 다음, 상기 음이온 교환탑의 음이온 교환 수지를 재생한 후, 계속해서 인산 이온을 이온 교환할 수도 있다.

본 발명에서, 전술한 음이온 교환기 및 음이온 교환탑의 개수나 크기 등은 처리될 배수의 양에 따라 적절하게 변경할 수 있다.

또한, 음이온 교환 수지를 다단으로 구비한 경우에는 인산 이온만을 더욱 확실하게 회수할 수 있다.

그리고, 전술한 실시 형태에서는 배수의 유로를 전환하기 위해 전자 밸브를 이용하지만, 본 발명에서는 이 전자 밸브에 한정되지 않고, 유로를 전환하기 위한 통상의 수단을 이용할 수 있으며, 이들 수단을 이용하지 않을 수도 있다.

아울러, 경우에 따라서, 미리 배수를 양이온 교환하기 위한 양이온 교환기, 부유 미립자 등을 제거하기 위한 막 분리 장치 등을 더 구비한 배수 처리 장치를 이용하여 배수 처리할 수도 있다.

상기 양이온 교환 수지가 더 구비된 본 발명의 배수 처리 장치를 이용한 경우에는 알루미늄 이온, 티탄 이온, 인듐 이온, 몰리브덴 이온 등의 양이온을 제거할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 인산 이온을 인산나트륨염 등의 형태로 회수하지만, 인산 이온의 회수 방식이 전술한 것만으로 한정되지는 않는다.

아울러, 상기 인산나트륨염 등의 염은 침전 반응을 이용하여 회수할 수 있기 때문에, 간편하게 회수할 수 있다는 점에서 바람직하다.

본 발명에 따르면, 배수가 산성인 상태에서는 상기 배수 중에 포함된 인산 이온이 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온에 비해서 음이온 교환 수지에 의해 이온 교환되기 어렵기 때문에, 상기 배수를 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 먼저 질산 이온, 황산 이온 및 요오드 이온을 상기 음이온 교환 수지로 이온 교환시킨 다음, 상기 배수를 다시 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 상기 음이온 교환 수지에 상기 인산 이온을 선택적으로 이온 교환시킴으로써, 인산 이온을 회수할 수 있다.

또한, 상기 배수 중의 인산 이온 농도가 변화된 경우에도 단위 시간 당 배수 처리량을 일정하게 할 수 있기 때문에 배수 처리를 안정하게 수행할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 전계에 의한 침전 방법과 같이 높은 에너지 비용이 소요되지 않는 방법을 이용함으로써, 상기 배수 중의 인산 이온 농도가 1% 이하인 저농도, 예를 들면, 수 ppm의 배수에까지 적용할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 사용된 배수 처리 장치를 도시한 블록도.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 제1 및 제2 음이온 교환탑의 배출수 상황을 도시한 이온 농도 변화 그래프.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 제2 음이온 교환탑의 배출수 상황을 도시한 이온 농도 변화 그래프.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 인산나트륨염 회수 장치를 도시한 블록도.
도 5는 제2 실시 형태에 사용된 배수 처리 장치를 도시한 블록도.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

(실시예 1)

〈배수 처리 및 인산나트륨염의 회수〉

각각의 제1 및 제2 음이온 교환탑에 음이온 교환 수지로서 바이엘 케미컬사의 「레바티트 MP62WS」를 공탑 속도 SV=(처리량/수지량)= 10[1/h]로 배치하고, 처리할 배수로서 인산 이온 300 ppm, 아세트산 이온 25 ppm, 및 질산 이온 8 ppm을 함유하는 산성 배수를 3 ℓ/분의 유량으로 상기 제1 및 제2 음이온 교환탑에 연속적으로 통과시킨 다음, 순수로 세정하고, 10 중량%의 수산화나트륨 수용액 2배 당량으로 재생 처리함으로써, 인산나트륨 수용액을 얻었다.

〈결과〉

전술한 바와 같은 회수 공정을 수행함으로써, 상기 배수에 포함된 인산 이온을 8 중량%의 인산나트륨염 수용액으로서 80% 이상 회수할 수 있었다. 또한, 이온 크로마토그래피 분석에 의해 상기 인산나트륨염에서의 인과 나트륨의 몰 비를 측정한 결과, 약 1.5인 것으로 보아, 회수된 인산나트륨염이 인산이수소나트륨과 인산수소이나트륨의 혼합물인 것임을 확인할 수 있었다.

또한, 재생액을 재생조에 저장한 다음, 순환용 펌프를 작동시키고, 양이온 교환 수지인 다우 케미컬사에서 시판하는 「650C-H」를 사용하여 이온 교환한 다음, pH가 4.5가 된 시점에서 상기 순환용 펌프의 작동을 정지시킨 후, 회수된 상기 인산나트륨염에서의 인과 나트륨의 몰 비를 이온 크로마토그래피 분석에 의해 측정한 결과, 약 1인 것으로 보아, 상기 인산나트륨염을 인산이수소나트륨의 상태로 회수할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 2)

〈배수 처리 및 인산나트륨염의 회수〉

재생에 이용된 수산화나트륨 수용액의 양을 25 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 배수 처리하고 인산나트륨을 회수하였다.

〈결과〉

전술한 바와 같이 회수 공정을 수행함으로써, 상기 배수 중의 인산 이온을 15 중량%의 인산나트륨염 수용액으로서 80% 이상 회수할 수 있었다.

또한, 상기 재생액과 상기 양이온 교환 수지를 접촉시킨 다음, pH를 4.5로 조정한 인산나트륨염에서의 인과 나트륨의 몰 비를 이온 크로마토그래피 분석에 의해 측정한 결과, 약 1인 것으로 보아, 회수된 인산나트륨염이 인산이수소나트륨인 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 3)

〈배수 처리 및 인산나트륨염의 회수〉

재생에 이용된 수산화나트륨 수용액의 양을 40 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 배수 처리하고 인산나트륨을 회수하였다.

〈결과〉

전술한 바와 같이 회수 공정을 수행함으로써, 상기 배수 중의 인산 이온을 17 중량%의 인산나트륨염 수용액으로서 80% 이상 회수할 수 있었다.

본 실시예에서는 수산화나트륨의 첨가 시에 일어나는 발열 반응에 의해, 상기 이온 교환 수지의 온도가 70∼80℃일 때에 인산수소이나트륨이 대단히 석출되기 쉬운 것으로 관측되었다.

(실시예 4)

〈배수 처리 및 인산칼륨염의 회수〉

수산화나트륨 대신 수산화칼륨을 이용하고, 상기 수산화칼륨의 농도를 20 중량%, 2.5배 당량으로 하여 재생 처리한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 회수하였다.

〈결과〉

또한, 상기 인산칼륨염을 이온 크로마토그래피로 분석하여 인산과 칼륨의 몰 비(칼륨/인산)을 측정한 결과, 2 이상인 것으로 확인되었다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 제1 음이온 교환탑 2: 제2 음이온 교환탑
3: 주수(注水) 파이프 4: 연결 파이프
5: 배수 파이프 6: 전자 밸브
11, 12, 21, 22: 음이온 교환기 19, 29: 알칼리 재생액 저장조

Claims

질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상; 및 인산 이온을 포함하는 배수(排水)로부터 상기 인산 이온을 회수하는 단계를 포함하는 배수 처리 방법으로서,
산성을 나타내는 상태에서 상기 배수를 음이온 교환 수지에 접촉시킴으로써, 질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온 중, 상기 배수에 포함된 이온을 이온 교환시킨 다음, 상기 배수를 다시 음이온 교환 수지에 접촉시켜, 상기 음이온 교환 수지에 상기 인산 이온을 이온 교환시킴으로써, 상기 인산 이온을 회수하고,
다단으로 배치된 상기 음이온 교환 수지에, 질산 및 인산을 포함하는 에칭액에 의해 에칭 처리된 액정 기판을 순수(純水)로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수를 통과시켜, 상기 배수를 상기 음이온 교환 수지에 연속적으로 접촉시키고, 상기 두 번째 단 이후에 배치된 음이온 교환 수지에 있어서 상류측에서 도입되는 배수와 하류측에서 배출되는 배수 각각의 전체 유기 탄소 농도 및 전기 전도도를 측정하면서, 상기 인산 이온을 이온 교환시키는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제1항에 있어서,
상기 다단으로 배치된 음이온 교환 수지에 상기 배수를 접촉시키기 전에, 상기 배수에 포함된 각각의 이온의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 배수가, 질산 및 인산을 포함하는 에칭액에 의해 에칭 처리된 액정 기판을 순수로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수인 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 음이온 교환 수지에 인산 이온을 이온 교환시킨 다음, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 및 마그네슘 이온 중 어느 하나의 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수용액을 상기 음이온 교환 수지에 접촉시킴으로써, 상기 인산 이온을 상기 음이온 교환 수지로부터 탈리시켜 인산 금속염 수용액으로서 회수하는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제4항에 있어서,
상기 알칼리성 수용액으로서 나트륨 이온을 함유하는 알칼리성 수용액을 이용함으로써, 상기 인산 이온이 인산나트륨 수용액으로서 회수되는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제5항에 있어서,
상기 회수 단계가 상기 인산나트륨 수용액의 pH를 조정하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제4항에 있어서,
상기 알칼리성 수용액으로서 칼륨 이온을 함유하는 알칼리성 수용액을 이용함으로써, 상기 인산 이온이 인산칼륨 수용액으로서 회수되는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
제7항에 있어서,
상기 회수 단계가 상기 인산칼륨 수용액의 pH를 조정하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 배수 처리 방법.
질산 이온, 황산 이온, 및 요오드 이온으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상, 및 인산 이온을 포함하며, 산성 상태를 나타내는 배수로부터 상기 인산 이온을 회수하기 위한 배수 처리 장치로서,
상기 배수를 통과시켜 2회 이상의 음이온 교환이 수행될 수 있도록, 음이온 교환 수지를 구비한 음이온 교환기가 2대 이상 직렬로 배치되어 있고,
상기 2회 이후의 음이온 교환이 수행되는 음이온 교환기 중 한 대 이상의 음이온 교환기의 상류측과 하류측에는 상기 배수의 전체 유기 탄소 농도 및 전기 전도도를 측정하기 위한 전체 유기 탄소 농도 측정기 및 전기 전도도계가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 장치가 질산 및 인산을 함유하는 에칭액에 의해 에칭 처리된 액정 기판을 순수로 세정함으로써 얻어지는 산성 배수의 처리에 이용되는 것임을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 2회 이후의 음이온 교환이 수행되는 음이온 교환기 중 한 대 이상의 음이온 교환기가, 상기 배수를 통과시켜 음이온 교환한 다음, 상기 배수를 나트륨 이온, 칼륨 이온, 및 마그네슘 이온 중 어느 하나의 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수용액과 접촉시켜 통과시킬 수 있도록 구성된 것임을 특징으로 하는 배수 처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 2회 이후의 음이온 교환이 수행되는 음이온 교환기 중 한 대 이상의 음이온 교환기가, 상기 배수를 통과시켜 음이온 교환한 다음, 상기 배수를 나트륨 이온, 칼륨 이온, 및 마그네슘 이온 중 어느 하나의 금속 이온을 함유하는 알칼리성 수용액과 접촉시켜 통과시킬 수 있도록 구성되며,
상기 통과시킨 후의 상기 알칼리성 수용액의 온도를 측정할 수 있도록 온도 계측기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 배수 처리 장치.