KR101086076B1 - 암모니아 폐수의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암모니아 폐수의 처리방법에 관한 것으로, 암모니아 폐수를 반응조에 투입하는 폐수투입단계, 반응조에 생석회를 투입하는 생석회투입단계, 반응조에 투입된 암모니아 폐수와 생석회를 교반하는 교반단계, 반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 폭기(曝氣)시키는 폭기단계 및 전술한 폭기단계를 거쳐 생성된 암모니아 기체를 반응조에 구비된 스크러버의 순환수로 회수시키는 회수단계를 포함하여 이루어진다.

전술한 암모니아 폐수의 처리 방법은 외부로부터 열을 공급하는 것이 아니라 생석회를 과량 투입하여 자체 발열로 인한 탈기(脫氣)를 유도한다.

암모니아, 폐수처리, 생석회, 반응조, 폭기, 탈기, 교반, 무기산

Description

암모니아 폐수의 처리방법 {THE SYSTEM FOR TREATING WASTEWATER WHICH COTAIN AMMONIA}

본 발명은 암모니아 폐수의 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐수투입단계, 생석회투입단계, 교반단계, 폭기단계 및 회수단계를 포함하여 이루어지며, 외부로부터 열을 공급하는 것이 아니라 저가의 생석회를 과량 투입하여 자체 발열로 인한 반응조의 승온을 통해 폐수로부터 암모니아성 질소의 탈기를 유도하는암모니아 폐수의 처리방법에 관한 것이다.

암모니아는 질소원자를 포함하는 화합물로, 식물체에 대한 질소공급원으로 매우 유용하게 사용되며, 산업에서도 제품생산시에 촉매로 사용되어 폐수로 전량 배출된다.

암모니아를 촉매로 사용한 폐수의 경우 암모니아의 함량이 매우 고농도이며, 이러한 고농도의 암모니아 폐수는 주로 정유 생산공정에서 발생하는 폐촉매를 재생하거나 정밀화학 제품을 생산하는 공정에서 발생한다.

전술한 공정을 통해 발생된 암모니아 폐수는 총질소(T-N)량이 법적 규제치의 200배를 초과하는 20,000ppm 정도의 암모니아성 질소가 함유되어 있어, 효과적이 처리방법이 요구되고 있다.

암모니아 폐수를 처리하는 방법에 하나로 세균을 이용한 생화학적 처리방법을 고려해 볼 수 있다.

전술한 생화학적 처리방법은 크게 나누어 산소공급을 필요로 하는 호기성폐수처리와 산소접촉을 차단하는 혐기성폐수처리의 두 가지가 있으나, 전술한 공정을 통해 발생된 고농도의 암모니아 폐수는 암모니아의 농도가 높아 전술한 두 가지의 생물학적 처리방법은 효과적이지 못한 문제점이 있었다.

따라서, 고농도 암모니아 폐수를 법적 규제치까지 처리 할 수 있는 명확한 시설이 없고, 설비투자비가 과도하게 발생하여 대부분의 업체는 자체 처리보다는 전문 폐수처리업체에 위탁하고 있는 실정이며, 폐수처리업체의 경우 증발농축기를 이용하여 폐수를 처리하고 있지만 증발농축기를 이용한 폐수 처리방법은 증발농축기 가동시 염이나 산 가스 등이 다량 발생하여 있어 관이 부식되는 문제점이 있었다.

다른 방법으로, 물리화학적인 처리시설이 사용되고 있으나, 종래에 사용되던 처리시설은 운전비용이 고가이며, 암모니아 가스가 방출되어 2차 대기오염을 유발하고, 작업자의 건강을 해치는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 과량의 생석회를 투입하여 외부열원 없이, 내부발열의 과정을 통해 암모니아 폐수를 처리하기 때문에 운전비용이 저렴한 암모니아 폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 암모니아의 회수율이 높아 2차 대기오염이 차단되는 암모니아 폐수의 처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 암모니아 폐수를 반응조에 투입하는 폐수투입단계, 반응조에 생석회를 투입하는 생석회투입단계, 반응조에 투입된 암모니아 폐수와 생석회를 교반하는 교반단계, 반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 폭기시키는 폭기단계 및상기 폭기단계를 거쳐 생성된 암모니아 기체를 반응조에 구비된 스크러버의 순환수로 회수시키는 회수단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 암모니아 폐수의 처리방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 암모니아 폐수는 암모니아성 질소가 0.5 내지 8.0중량% 혼합되어 있는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 암모니아 폐수는 70 중량부가 투입되고, 상기 생석회는 30 중량부가 투입되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 생석회는 5중량부씩 6회에 걸 쳐 투입되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 상기 순환수에는 인산, 염산 및 황산으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 무기산이 16 내지 20 중량부 투입되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 교반단계는 회전식 교반기를 통해 이루어지며, 교반속도는 90 rpm인 것으로 한다.

본 발명에 따른 암모니아 폐수의 처리방법은 과량의 생석회를 투입하여 외부열원 없이, 내부발열의 과정을 통해 암모니아 폐수를 처리하기 때문에 운전비용이 저렴한 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 암모니아의 회수율이 높기 때문에, 암모니아에 의한 2차 대기오염을 차단하는 탁월한 효과를 나타낸다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 암모니아 폐수의 처리방법은 암모니아 폐수를 반응조에 투입하는 폐수투입단계(S101), 반응조에 생석회를 투입하는 생석회투입단계(S103), 반응조에 투입된 암모니아 폐수와 생석회를 교반하는 교반단계(S105), 반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 폭기시키는 폭기단계(S107) 및 전술한 폭기단계(S107)를 거쳐 생성된 암모니아 기체를 반응조에 구비된 스크러버의 순환수로 회수시키는 회수단계(S109)를 포함하여 이루어진다.

전술한 폐수투입단계(S101)는 암모니아 폐수를 반응조에 투입하는 단계로, 암모니아성 질소가 0.5 내지 8.0% 혼합된 암모니아 폐수 70 중량부를 반응조에 투입하는데, 암모니아성 질소의 pH는 1.0 내지 5.0이며, 이때, 전술한 반응조는 수용량은 12톤이며, 회전식 교반기, 암모니아 회수용 스크러버, 폭기장치 및 호이스트(Hoist)를 구비하고 있다.

전술한 생석회투입단계(S103)는 생석회를 반응조에 투입하는 단계로, 순도가 80% 이상인 생석회를 반응조에 투입하는데, 생석회의 투입량은 30 중량부이며, 호이스트(Hoist)를 이용하여 생석회 5중량부를 6회에 걸쳐 나누어 투입한다.

전술한 암모니아 폐수가 산성이기 때문에, 알칼리성의 생석회를 투입하므로 인해 폐수가 중화되고, 생석회가 과량 투입되면 산화칼슘이 수산화칼슘으로 전환되면서 열을 발산하는 발열반응이 진행되기 때문에 반응기 내의 온도는 80℃ 이상, pH는 11 내지 13을 유지하게 된다.

전술한 교반단계(S105)는 반응조에 투입된 폐수와 생석회를 교반하는 단계로, 반응조에 구비된 회전식 교반기를 통해 교반하는데, 이때 교반기의 교반속도는 90 rpm이다.

생석회를 과량 투입하여 반응기 내의 온도가 80℃ 이상으로 유지된 상태에서, 교반과정을 진행하게 되면, 암모니아 폐수 내에 암모니아의 탈기가 진행되게 된다.

전술한 폭기단계(S107)는 반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 폭기시키는 단계로, 반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 반응조에 구비된 폭기장치를 이용하여 폭기시키면, 탈기의 진행이 더욱 가속화 된다.

전술한 회수단계(S109)는 전술한 폭기단계(S107)를 거쳐 생성된 암모니아 기체를 반응조에 구비된 스크러버의 순환수로 회수시키는 단계로, 전술한 폭기단계를 거쳐 탈기된 암모니아는 순환수에 의해 수용성 암모늄염 형태로 회수되게 된다.

이때, 전술한 순환수에는 순환수의 pH가 1.0 내지 5.0를 유지할 수 있도록 인산, 염산 및 황산으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 무기산이 16 내지 20 중량부 투입되며, 암모니아의 회수율을 99% 이상으로 높이기 위해서는 무기산이 18 중량부 이상 첨가되어야 하며, 무기산으로는 인산을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 암모니아 폐수의 처리방법을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

암모니아성 질소가 1.23% 포함되어 있는 암모니아 폐수 70 중량부를 반응조에 투입하고, 생석회(CaO) 30 중량부를 반응조에 투입하고, 회전식교반기를 이용하여 90rpm의 교반속도로 교반하고, 폭기장치를 이용하여 반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 폭기시키는 과정을 통해 탈기된 암모니아 기체를 반응조에 구비된 스크러버 내에 인산 18.3 중량부가 혼합된 순환수로 회수시키는 방법으로 암모니아 폐수를 처리하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 스크러버 내에 순환수에 인산 16.5 중량부를 혼합하여 암모니아 폐수를 처리하였다.

<비교예 1>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 스크러버 내에 순환수에 인산 4.95 중량부를 혼합하여 암모니아 폐수를 처리하였다.

<비교예 2>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 스크러버 내에 순환수에 인산 3.3 중량부를 혼합하여 암모니아 폐수를 처리하였다.

<비교예 3>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 반응조에 암모니아 폐수 80 중량부 및 생석회 20 중량부를 투입하고, 스크러버 내에 순환수에 인산 0.55 중량부를 혼합하여 암모니아 폐수를 처리하였다.

전술한 실시예 1,2와 비교예 1 내지 3을 통해 처리된 암모니아 폐수의 탈기율과 회수율을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

<표 1>

위에 표 1에 나타난 것처럼 암모니아 폐수를 처리할 때는 순도가 80% 이상인 생석회를 사용하고, 암모니아 폐수와 생석회의 비율이 7:3일때 탈기가 가장 잘 이루어지며, 회수율을 높이기 위해서는 인산을 혼합한 순화수의 pH가 1.0 내지 5.0을 유지하는 것이 바람직하나, 더욱 바람직하게는 3.0을 유지하는 것이 좋기 때문에, 인산의 함유량은 18 내지 20 중량부를 유지해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 암모니아 폐수의 처리방법을 나타낸 순서도이다.

도 2는 본 발명에 따른 암모니아 폐수를 처리하는 반응조를 나타낸 사진이다.

도 3은 본 발명에 따른 암모니아 폐수를 처리하는 스크러버를 나타낸 사진이다.

도 4는 본 발명에 따른 암모니아 폐수를 처리하는 호이스트(Hoist)를 나타낸 사진이다.

Claims (6)

1. 암모니아 폐수를 반응조에 투입하는 폐수투입단계;

   반응조에 생석회를 투입하는 생석회투입단계;

   반응조에 투입된 암모니아 폐수와 생석회를 교반하는 교반단계;

   반응조 바닥에 형성되는 암모니아수를 폭기시키는 폭기단계; 및

   상기 폭기단계를 거쳐 생성된 암모니아 기체를 반응조에 구비된 스크러버의 순환수로 회수시키는 회수단계;를 포함하여 이루어지며,

   상기 순환수에는 인산, 염산 및 황산으로 이루어진 그룹으로 부터 선택된 무기산이 16 내지 20 중량부 투입되는 것을 특징으로 하는 암모니아 폐수의 처리방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 암모니아 폐수는 암모니아성 질소가 0.5 내지 8.0중량% 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 암모니아 폐수의 처리방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 암모니아 폐수는 70 중량부가 투입되고, 상기 생석회는 30 중량부가 투입되는 것을 특징으로하는 암모니아 폐수의 처리방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 생석회는 5중량부씩 6회에 걸쳐 투입되는 것을 특징으로 하는 암모니아 폐수의 처리방법.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 교반단계는 회전식 교반기를 통해 이루어지며, 교반속도는 90 rpm인 것을 특징으로 하는 암모니아 폐수의 처리방법.

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