KR101205065B1 - Process for removing phosphate from wastes water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것으로, 용광로에서 선철 생산 시 발생하는 고로 슬래그를 급냉한 수재 슬래그를 사용하여 폐수의 인산염을 제거하는 것이다.
본 발명은 인산염 제거 비용을 획기적으로 줄이는 효과가 있는 것이다.
또한, 본 발명은 인산염 제거에 사용된 슬래그를 시멘트용 골재 또는 비료로 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 뿐만 아니라, 폐수 처리 시 슬러지의 배출량을 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.The present invention relates to a method for treating phosphate in wastewater, by using blast furnace slag quenched slag generated during pig iron production in a blast furnace to remove phosphate in wastewater.
The present invention is to significantly reduce the cost of phosphate removal.
In addition, the present invention can recycle the slag used to remove the phosphate as a cement aggregate or fertilizer to improve the economics, as well as to have a useful effect of reducing the discharge of sludge during wastewater treatment.
Description
본 발명은 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것으로, 특히 제철 공정에서 발생되는 슬래그를 이용하여 폐수 중에 함유된 인산염을 처리할 수 있도록 한 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating phosphate in wastewater, and more particularly, to a method for treating phosphate in wastewater, which enables the treatment of phosphate contained in wastewater using slag generated in a steelmaking process.
일반적으로 산업 폐수는 다양한 오염물질이 포함되며, 그 중 인(P)을 함유하고 있는 폐수는 질산염이나 유기물을 포함하고 있다.In general, industrial wastewater contains a variety of pollutants, and wastewater containing phosphorus (P) contains nitrates or organic matter.
이러한 산업 폐수들 중 중금속, 불소, 인이 함유된 경우에는 화학적 응집제로 황산 알루미늄을 이용하여 제거하고 있다.Heavy metals, fluorine, and phosphorus in the industrial wastewater are removed using aluminum sulfate as a chemical flocculant.
하지만, 폐수 내에 질산염이나 유기물이 포함된 경우에는 생물학적 처리 시스템을 이용해 수 처리하고 있으며, 주로 생물학적 처리 시스템 이전에 인(P)을 먼저 제거한 후에 질산염이나 유기물을 제거하고 있다.However, when nitrates or organic substances are contained in the wastewater, water treatment is carried out using a biological treatment system. In general, phosphorus (P) is first removed before biological treatment systems and then nitrates or organic substances are removed.
또한, 산업 폐수들 중 반도체 및 LCD 등의 전자산업 폐수에는 질산염과 함께 다량의 인산염을 함유하고 있으므로, 질산염을 처리하기 위한 생물학적 처리 시스템 전에 인산염을 제거하기 위해 소석회 또는 황산 반토등을 투입하고 있다.In addition, since industrial wastewater, such as semiconductors and LCDs, contains a large amount of phosphate along with nitrate, slaked lime or alumina sulfate is added to remove phosphate before a biological treatment system for treating nitrate.
본 발명의 목적은 제철 및 제강공정에서 발생하는 슬래그를 이용하여 폐수에 함유된 인산염을 경제적으로 제거할 수 있도록 한 폐수의 인산염 처리방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for treating phosphate in wastewater, which enables economic removal of phosphate contained in wastewater by using slag generated in steelmaking and steelmaking processes.
이러한 본 발명의 목적은 직경이 0 초과 1mm이하의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자가 충진된 충진탑에 폐수를 통과시켜 폐수 내에 포함된 인산염을 제거하는 폐수의 인산염 처리 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다. This object of the present invention is solved by providing a phosphate treatment method of wastewater to remove the phosphate contained in the wastewater by passing the wastewater through the packed column filled with the slag particles having a diameter of more than 0 and less than 1mm.
인(P)이 함유된 폐수를 집수조에 집수하는 제 1단계와,A first step of collecting the wastewater containing phosphorus (P) into the sump,
상기 집수된 폐수를 초과 1mm이하의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자가 충진된 충진탑의 내부로 공급하고 상기 충진탑 내에서 체류하는 중에 상기 폐수 내 함유된 인산염을 상기 수재 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 제거하는 제 2단계를 포함하여 폐수 내에 포함된 인산염을 제거하는 것이다.The phosphate contained in the wastewater was supplied to the inside of the packed column filled with the water slag particles having a diameter of 1 mm or less exceeding the collected wastewater and retained in the packed column as the calcium (Ca) component of the water slag. Including the second step of removal to remove the phosphate contained in the waste water.
상기 수재 슬래그 입자는 용광로에서 생성된 고로 슬래그를 급냉한 수지 슬래그를 파쇄하여 직경이 0 초과 1mm이하의 직경을 가지도록 형성한 것이다.The resin slag particles are formed by crushing the resin slag quenched from the blast furnace slag produced in the furnace to have a diameter of more than 0 and less than 1mm.
본 발명은 제철 공정 또는 제강 공정에서 발생한 슬래그를 이용하여 폐수에 함유된 인산염을 제거함으로써 인산염 제거 비용을 획기적으로 줄이는 효과가 있는 것이다.The present invention has the effect of drastically reducing the cost of phosphate removal by removing the phosphate contained in the waste water by using the slag generated in the steelmaking process or steelmaking process.
또한, 본 발명은 인산염 제거에 사용된 슬래그를 시멘트용 골재 또는 비료로 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 뿐만 아니라, 폐수 처리 시 슬러지의 배출량을 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.In addition, the present invention can recycle the slag used to remove the phosphate as a cement aggregate or fertilizer to improve the economics, as well as to have a useful effect of reducing the discharge of sludge during wastewater treatment.
도 1은 본 발명에 따른 폐수의 인산염을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 블록도1 is a block diagram schematically showing a process for treating phosphate in wastewater according to the present invention
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 수재 슬래그를 0 초과 1mm이하의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자로 파쇄한 뒤 상기 수재 슬래그 입자를 충진탑에 충진시킨 후 폐수를 상기 충진탑 내부를 통과시킴으로써 폐수 내의 인산 염을 제거하는 것이다.The present invention is to remove the phosphate salt in the waste water by crushing the water slag into the wood slag particles having a diameter of more than 0 and 1mm or less and then filling the wood slag particles in the packed tower and then passing the waste water through the packed tower.
본 발명은 수재 슬래그 입자로 폐수의 인산염을 제거하는 것으로 더 상세히 인(P)이 함유된 폐수를 집수조에 집수하는 제 1단계와,The present invention is to remove the phosphate of the wastewater by the manual slag particles, the first step of collecting the wastewater containing phosphorus (P) in the sump tank,
상기 집수된 폐수를 초과 1mm이하의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자가 충진된 충진탑의 내부로 공급하고 상기 충진탑 내에서 체류하는 중에 상기 폐수 내 함유된 인산염을 상기 수재 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 제거하는 제 2단계를 포함한 것이다.The phosphate contained in the wastewater was supplied to the inside of the packed column filled with the water slag particles having a diameter of 1 mm or less exceeding the collected wastewater and retained in the packed column as the calcium (Ca) component of the water slag. It includes a second step of elimination.
용광로의 철광석으로부터 철을 만드는 경우에는 철광석 중의 규소, 알루미늄, 칼슘 등은 환원되지 않고 산화물로 남아 용융한다. When iron is made from iron ore in a blast furnace, silicon, aluminum, calcium, and the like in the iron ore remain as oxides and are melted without being reduced.
그리고 용광로의 하부에는 용융철이 보이고 상부에는 용융산화물이 남고 이 용융 산화물이 고로 슬래그이며, 상기 고로 슬래그를 고압의 냉각수로 급속 냉각시킬 때 생성되는 것이 수재 슬래그인 것이다. In addition, molten iron remains in the lower part of the furnace, and molten oxide remains in the upper part, and the molten oxide is blast furnace slag, and the slag is generated when the blast furnace slag is rapidly cooled with a high pressure cooling water.
상기 수재 슬래그는 침상 구조로 되어 있어 파쇄하면 0 초과 1mm이하의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자로 쉽게 분말화되는 특성이 있는 것이다.The slag slag has a needle-like structure and when crushed, it is easily powdered into a slag particle having a diameter of more than 0 and 1mm or less.
이러한 수지 슬래그의 성분비의 예는 아래의 표 1과 같다.Examples of the component ratio of such a resin slag are shown in Table 1 below.
FeTotal
Fe
(wt%)content
(wt%)
표 1에서와 같이 CaO 함량이 35 ~ 45wt%인 것을 확인할 수 있으며, 이는 반응식 1을 통하여 인산염을 제거할 수 있다.
As shown in Table 1, it can be seen that the CaO content is 35 ~ 45wt%, which can remove phosphate through Scheme 1.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
5Ca2+ + 3PO4 3- + OH- ↔ Ca5(PO4)3OH(s)5Ca 2+ + 3PO 4 3- + OH - ↔ Ca 5 (PO 4 ) 3 OH (s)
위의 반응식 1에서와 같이, 인산염은 칼슘화합물로 반응하여 고형화되고, 이 고형물은 슬러지와 같이 고형물 처리하는 것이다.As in Scheme 1 above, the phosphate is reacted with a calcium compound to solidify, and this solid is treated with solids like sludge.
본 발명의 바람직한 실시 예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 반응식 1에 근거하여 수재 슬래그 입자를 이용하여 인산염을 제거하는 실험을 실시하였다.
Through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. Based on Scheme 1, an experiment was performed to remove phosphate using the handmade slag particles.
[실시 예1]Example 1
인산염 농도 1ppm, 1.5ppm, 2ppm의 시험 용액에 각각 5g의 수재 슬래그를 투입하고 10분 동안 교반하면서 반응시켜 인의 농도 변화를 살펴 본 결과, 각각의 시험 용액의 어느 곳에서도 인이 검출되지 않았다.
Phosphate concentration 1ppm, 1.5ppm, 2ppm test solution of 5g each of the slag was added to each reaction for 10 minutes while stirring to see the change in the concentration of phosphorus, phosphorus was not detected anywhere in each test solution.
[실시 예2][Example 2]
초기의 인산의 농도를 10 P mg/L의 수용액으로 맞추고 1mm 직경을 가지는 수재 슬래그 입자 5g, 2mm 직경을 가지는 수재 슬래그 입자 5g, 4.5mm 직경을 가지는 수재 슬래그 입자 5g을 상기 수용액에 투입했을 때 반응시간에 따른 잔존 인산염 농도는 하기 표 2와 같다.
When the concentration of initial phosphoric acid is adjusted to 10 P mg / L aqueous solution, 5 g of handmade slag particles having a diameter of 1 mm, 5 g of handmade slag particles having a diameter of 2 mm, and 5 g of handmade slag particles having a diameter of 4.5 mm are added to the aqueous solution. Residual phosphate concentration over time is shown in Table 2 below.
(min)
Reaction time
(min)
(5g)1mm handmade slag particles
(5 g)
(5g)2mm handmade slag particles
(5 g)
(5g)4.5mm handmade slag particles
(5 g)
즉, 표 2에서 확인되는 바와 같이 1mm의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자를 사용할 때 인산염의 제거 시간이 가장 짧은 것을 확인할 수 있는 것이다.That is, it can be confirmed that the removal time of the phosphate is the shortest when using the handmade slag particles having a diameter of 1mm as confirmed in Table 2.
0 초과 1mm이하의 직경을 가지는 상기 슬래그 입자는 흡착 표면적이 커 인산염 제거 효율이 우수한 것이다.The slag particles having a diameter of more than 0 and 1 mm or less have a high adsorption surface area and are excellent in phosphate removal efficiency.
따라서, 0 초과 1mm이하의 직경을 가져 흡착 표면적이 큰 수재 슬래그 입자를 사용하여 폐수 내의 인산염을 제거하는 것이 바람직한 것이다.
Therefore, it is preferable to remove the phosphate in the waste water by using the slag particles having a diameter of more than 0 and 1 mm or less and having a large adsorption surface area.
본 발명은 전자산업 폐수등과 같이 질산염 및 유기물을 다량 함유하고 있는 폐수의 전처리 시스템에 활용할 수 있다. 더 바람직하게는, 질산염 및 유기물을 처리하기 위한 생물학적 처리 시스템의 전처리를 위한 시스템에 적용이 가능하다. Industrial Applicability The present invention can be utilized for a pretreatment system for wastewater containing a large amount of nitrates and organic matters, such as wastewater in the electronics industry. More preferably, it is applicable to systems for the pretreatment of biological treatment systems for treating nitrates and organics.
먼저 본 발명에 사용된 폐수 처리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 인을 함유한 산업 폐수를 집수하는 집수조(10)와, 0 초과 1mm이하의 직경을 가지는 상기 수재 슬래그 입자(S)가 충진된 충진탑(20)과, 생물학적 처리 시스템등과 같은 반응기로 투입하기 위한 저류조(30) 및, 슬러지와 폐수로 구분하여 폐수를 최종 방류하기 위한 침전조(50)로 구성되어 있다. First, in the wastewater treatment system used in the present invention, as shown in FIG. 1, a
충진탑(20)은 일반 모래여과 및 활성탄 여과와 같은 방식으로 수재 슬래그 입자(S)가 내부에 충진되고, 집수조(10)의 폐수가 공급되는 공급 배관(12)이 상부에 연결되며, 역세를 위한 역세 배관(14)이 하부에 연결되고, 상부에 역세시 충진탑(20) 내의 폐수가 다시 집수조(10)측으로 귀환되도록 리턴 배관(25)이 연결되어 있다. The filling
역세 배관에는 평상시 폐수의 공급을 차단하기 위한 개폐밸브(15)가 배치된다.In the backwash pipe, an on-off
폐수 내의 인산염을 제거하는 방법은 다음과 같다. The method for removing phosphate in waste water is as follows.
집수조(10)에서 산업 폐수를 집수한 후에, 집수된 폐수를 공급 배관(12)을 통해 충진탑(20) 내부로 공급하면, 충진탑(20) 내에서 저류조(30) 측으로 배수 되기까지 충진탑(20) 내부에 체류하는 중에 수재 슬래그 입자(S)의 칼슘 성분이 폐수 내에 함유된 인산염 성분과 상기한 반응식 1을 근거로 화학 반응하여 칼슘화합물로 고형화되어 충진탑(20) 내부에 잔존하게 되고, 인산염이 제거된 폐수는 후의 공정인 생물학적 처리 시스템인 저류조(30)측으로 배수된다.After the industrial wastewater is collected in the
또한, 집수조(10)의 폐수를 충진탑(20)의 하부에서 상부측으로 공급하여 역세하는 역세 공정을 주기적으로 시행한다.In addition, the backwashing process of backwashing the wastewater of the
이때, 역세 공정시 고형화된 칼슘화합물 및 폐수를 집수조(10)로 보내어 재처리하게 되어 있다.At this time, during the backwashing process, the solidified calcium compound and wastewater are sent to the
폐수의 충진탑(20)내 체류시간은 10분 ~ 30분 정도 유지하는 것이 바람직하다.The residence time of the
이는, 10분 미만일 경우에는 인산염의 제거 효율이 저하되고, 30분을 초과할 때에는 운전 효율이 저하되므로 상기한 범위를 유지하는 것이 바람직하다.It is preferable to maintain the above range because the removal efficiency of phosphate is lowered when it is less than 10 minutes, and when the efficiency is lowered when it exceeds 30 minutes.
또한, 충진탑(20)의 인산염 제거 효율이 떨어지게 될 경우에는, 충진탑(20)의 수재 슬래그 입자(S)를 골재나 비료 원료 등에 활용할 수 있다. In addition, when the phosphate removal efficiency of the filling
저류조(30)측으로 배수된 폐수는 기존의 생물학적 처리 시스템의 과정과 동일하게 반응조(40)를 통해 반응 처리된 후 침전조(50)에서 슬러지와 폐수로 구분되어 별도 배출되는 과정을 갖는다.The wastewater drained to the
따라서, 본 발명은 수재 슬래그를 이용하여 폐수 중의 인산염을 처리할 때에는 운전비용 및 슬러지 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다. Therefore, the present invention has the advantage of minimizing the running cost and sludge generation when treating the phosphate in the wastewater using the wood slag.
10 : 집수조 12 : 공급 배관
14 : 역세 배관 15 : 개폐밸브
20 : 충진탑 25 : 리턴 배관
30 : 저류조 40 : 반응조
50 : 침전조 S : 수재 슬래그 입자10: sump tank 12: supply piping
14: backwash piping 15: on-off valve
20: filling tower 25: return piping
30: storage tank 40: reaction tank
50: sedimentation tank S: wood slag particles
Claims (3)
인(P)이 함유된 폐수를 집수조에 집수하는 제 1단계와,
상기 집수된 폐수를 초과 1mm이하의 직경을 가지는 수재 슬래그 입자가 충진된 충진탑의 내부로 공급하고 상기 충진탑 내에서 체류하는 중에 상기 폐수 내 함유된 인산염을 상기 수재 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 제거하는 제 2단계를 포함하여 폐수 내에 포함된 인산염을 제거하는 것을 특징으로 하는 폐수의 인산염 처리 방법.The wastewater is passed through a packed column filled with water slag particles having a diameter greater than 0 and less than 1 mm to remove phosphate contained in the wastewater.
A first step of collecting the wastewater containing phosphorus (P) into the sump,
The phosphate contained in the wastewater was supplied to the inside of the packed column filled with the water slag particles having a diameter of 1 mm or less exceeding the collected wastewater and retained in the packed column as the calcium (Ca) component of the water slag. A phosphate treatment method for wastewater, characterized in that to remove the phosphate contained in the wastewater, including the second step of removing.
상기 수재 슬래그 입자는 용광로에서 생성된 고로 슬래그를 급냉한 수지 슬래그를 파쇄하여 직경이 0 초과 1mm이하의 직경을 가지도록 형성한 것을 특징으로 하는 폐수의 인산염 처리 방법.
The wastewater is passed through a packed column filled with water slag particles having a diameter greater than 0 and less than 1 mm to remove phosphate contained in the wastewater.
The said slag particle is phosphate treatment method for wastewater, characterized in that the blast furnace slag generated in the blast furnace was formed by crushing the resin slag quenched to have a diameter of more than 0 to 1mm or less.
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