KR101339303B1 - 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법 - Google Patents

전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법에 관한 것으로, 유입되는 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리할 수 있도록 함으로써 전기응집에 의한 전처리 공정을 통해 전극판의 손상 및 스케일로 인한 전극판의 수명을 저하시키는 이온들을 처리하여 유입되는 질소를 효율적으로 처리할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 (a) 유입된 원폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 원폐수의 pH 3.0∼6.0으로 조절하는 단계; (b) 단계(a) 과정을 통해 pH가 조절된 원폐수를 전기응집장치에 의한 전기응집처리하는 단계; (c) 단계(b) 과정을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 액상의 고분자 응집제를 1∼10ppm의 비율로 투입하여 반응수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온을 응집처리하여 침전시키는 단계; (d) 단계(c) 과정을 통해 고분자 응집제에 의해 응집처리된 1차 처리수를 전기분해장치에 의한 전기분해처리하는 단계; 및 (e) 단계(d) 과정을 통해 전기분해처리한 2차 처리수를 여과처리하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.

Description

전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법{Flocculation and electrolysis using electricity fluoride concentration of nitrogen-containing merge handling}
본 발명은 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입되는 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리하여 폐수를 처리할 수 있도록 하는 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 급격한 경제발전 과정에서 환경보전에 대한 인식이 부족하였다는 것은 주지의 사실이다. 이처럼 환경보전에 대한 인식의 부족으로 인하여 대기는 물론 수질 또한 그 오염의 정도가 매우 심각한 지경에 이르렀다. 특히, 생활하수, 농·축산폐수 및 산업폐수 등은 호소, 내만 및 내해 등의 공용 수역과 도시 중소 하천 등의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 수질의 오염으로 인한 호소, 내만 및 내해 등의 총질소(N)와 총인(P)에 관련된 수질환경 기준인 COD(Chemical Oxygen Demand), BOD(Biochemical Oxygen Demand)의 달성률은 매우 낮은 상태이다. 더욱이, 하천이나 호소 및 댐은 식수원인 경우가 많기 때문에 곰팡이 냄새나 여과장해 및 유독성 조류의 이상 증식 등은 커다란 수질오염의 원인으로 대두되고 있다.
한편, 종래의 생활하수나 농·축산폐수 및 산업폐수의 오염물질은 주로 일정한 미생물에 의해 분해 가능한 유기물인 반면, 근래 들어서 급속한 산업의 발달과 인구증가 및 도시의 인구 집중으로 인하여 각종 용수량의 증가와 함께 폐수 중에 무기 및 유기성분이 차지하는 비율이 점차로 증가하고 있는 실정이다. 특히, 축산시설의 폐수나 피혁공장의 폐수 및 염색공장의 폐수 등은 악성폐수를 배출하는 산업으로 하천, 호소, 해안 및 만 등의 수질을 오염시키는 가장 큰 원인이라 할 수 있다.
전술한 바와 같은 생활하수나 농·축산폐수 및 산업폐수를 처리하는데 있어서 국내의 경우 미생물의 부유식 성장을 이용한 표준 활성슬러지법 및 그 변법이 거의 보편적으로 이용되어 왔다. 특히, 침출수나 염색폐수 및 도금폐수 등의 난분해성 폐수의 처리는 화학적으로 응집처리한 상태에서 생물학적 처리를 행하는 방법이 대부분으로, 화학적 응집처리는 폐수 내의 인을 화학약품에 의하여 응집 침전시켜 제거한다.
그러나, 전술한 바와 같은 화학적 응집처리의 인 제거 효과가 높은데 비해 질소 제거가 미비한 실정이다. 따라서, 전처리가 완전하게 처리되지 않은 난분해성 폐수의 생물학적 처리는 폐수처리 하는데 있어서 효과적이지 못하고, 침출수 등의 폐수는 높은 농도의 색도를 함유하고 있어 생물학적 처리만으로 색도를 적정 수준까지 제거하기가 어렵다.
한편, 전기화학적 처리방법의 경우에는 단일 공정으로 모든 폐수처리에 일률적으로 적용하여 유기물질이나 질소 및 인을 제거하기 어렵고, 시설비 및 전력비 등의 유지관리비가 많이 드는 단점이 있다. 또한, 전기화학적 처리방법은 전해질이 풍부한 폐수에 적용이 용이하고, 하수 등의 전해질이 부족한 폐수의 경우 소금 등을 이용하여 전해질을 외부에서 보충해 주어야 하며, 음극판에 부착된 부착물은 전해효율의 저하를 방지하기 위해 염산이나 황산 등을 이용하여 수시로 탈착시켜야 한다.
그리고, 기존의 음극판에 부착된 부착물은 인력에 의한 수작업으로 강제 탈착시키거나 염산 및 황산에 의한 부착물을 산화시키는 방법이 있다. 이러한 방식은 부착물 및 폐산 슬러지 등 부가적인 부산물의 재처리를 필요로 하고, 전기분해장치에서 주로 사용되는 이리듐전극(Ti-IrO2)은 불소이온에 이리듐코팅이 손상되어 전극 교체주기가 짧아져 많은 유지관리비의 부담이 가중된다.
특히, 유입되는 불소이온은 전극판의 손상을 주는 주요 인자로서 전기분해시 불소이온이 함유된 폐수는 전기분해처리에 막대한 지장을 초래한다. 또한, 질소농도가 높은 폐수에 전기분해 공정의 적용은 시설비 및 유지관리비의 소요가 크게 요구되어 단일공정보다 생물학적 처리 등의 타 처리공정과 병행할 필요가 있다.
따라서, 국내외에 설치된 대부분의 폐수처리 시설은 초기 시설된 설비로 운전함에 따라 유입수질이 변화한 경우 자체 처리시설로 능동적으로 대처하기 어렵고, 추가 설비 또는 공법 변경 등의 개선설비를 행하여 처리수질 조건을 만족시키는 실정이지만, 그에 따른 추가적인 시설비 때문에 비경제적인 방식으로 운전되고 있다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유입되는 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리할 수 있도록 함으로써 전기응집에 의한 전처리 공정을 통해 전극판의 손상 및 스케일로 인한 전극판의 수명을 저하시키는 이온들을 처리하여 유입되는 질소를 효율적으로 처리할 수 있도록 한 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 유입되는 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리할 수 있도록 함으로써 수질변화 등의 유입부하 변동에 따른 추가설비 없이 안정적이고 양호한 처리수를 얻을 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 유입되는 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리할 수 있도록 함으로써 수산화칼슘(Ca(OH)2)이나 염화칼슘(CaCl2) 등을 사용하지 않고 불소를 처리하여 불소이온으로부터의 전극판 보호 및 칼슘이온으로 인한 스케일을 방지할 수 있도록 함은 물론, 질소성분의 제거에도 높은 효율을 기대할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법은 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 처리하는 방법에 있어서, (a) 유입된 원폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 원폐수의 pH 3.0∼6.0으로 조절하는 단계; (b) 단계(a) 과정을 통해 pH가 조절된 원폐수를 전기응집장치에 의한 전기응집처리하는 단계; (c) 단계(b) 과정을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 액상의 고분자 응집제를 1∼10ppm의 비율로 투입하여 반응수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온을 응집처리하여 침전시키는 단계; (d) 단계(c) 과정을 통해 고분자 응집제에 의해 응집처리된 1차 처리수를 전기분해장치에 의한 전기분해처리하는 단계; 및 (e) 단계(d) 과정을 통해 전기분해처리한 2차 처리수를 여과처리하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 단계(c) 과정의 응집 및 침전처리 과정에서 발생되어 침전된 슬러지는 취출하여 탈수시킨 다음 케이크화 하여 처리할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단계(b) 과정의 전기응집장치에 적용되는 전극판은 소모성(용해성) 전극판으로 알루미늄(Al) 전극판을 단독으로 사용하거나 알루미늄(Al) 전극판과 철(Fe) 전극판을 70∼95 : 5∼30%의 비율로서 알루미늄과 철이 상기 비율로 혼합된 전극판이 교차배열되거나 상기 알루미늄(Al) 전극판과 철(Fe) 전극판이 상기 비율의 크기로 교차 배열된 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 기술에 따르면 유입되는 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리할 수 있도록 함으로써 전기응집에 의한 전처리 공정을 통해 전극판의 손상 및 스케일로 인한 전극판의 수명을 저하시키는 이온들을 처리하여 유입되는 질소를 효율적으로 처리할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 수질변화 등의 유입부하 변동에 따른 추가설비 없이 안정적이고 양호한 처리수를 얻을 수 있음은 물론, 수산화칼슘(Ca(OH)2)이나 염화칼슘(CaCl2) 등을 사용하지 않고 불소를 처리하여 불소이온으로부터의 전극판 보호 및 칼슘이온으로 인한 스케일을 방지할 수가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법을 보인 블록도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법을 보인 블록도이다.
먼저, 본 발명에 따른 기술은 앞서의 목적에서도 밝힌 바와 같이 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리함으로써 수산화칼슘(Ca(OH)2)이나 염화칼슘(CaCl2) 등을 사용하지 않고 불소를 처리할 수 있도록 하여 불소이온으로부터 전극판을 보호할 수 있도록 함은 물론, 칼슘이온으로 인한 스케일을 방지할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
한편, 전술한 바와 같이 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리과정을 살펴보면 도 1 에 도시된 바와 같이 (a) 유입된 원폐수의 pH를 일정 농도로 조절하는 과정(S100), (b) 단계(a) 과정(S100)을 통해 pH가 조절된 원폐수를 전기응집처리하는 과정(S110), (c) 단계(b) 과정(S110)을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 고분자 응집제를 이용하여 각종 함유 이온들을 응집처리하여 침전시키는 과정(S120), (d) 단계(c) 과정(S120)을 통해 응집처리된 1차 처리수를 전기분해처리하는 과정(S130) 및 (e) 단계(d) 과정(S130)을 통해 전기분해처리한 2차 처리수를 여과처리하는 과정(S140)을 포함한 구성으로 이루어진다.
다시 설명하면, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리과정은 먼저, 단계(a) 과정(S100)을 통해 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유된 폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 서서히 투입하는 가운데 pH를 낮추거나 높여 일정 농도로 조절한다.
다음으로, 전술한 바와 같이 단계(a) 과정(S100)을 통해 유입된 폐수의 pH를 일정하게 조절한 다음에는 단계(b) 과정(S110)을 통해 pH가 일정하게 조절된 폐수를 전기응집장치를 이용한 전기응집처리하여 폐수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온의 응집이 이루어져 질 수 있도록 한다. 이처럼 전기응집처리에 의해 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온들은 미세플록(Floc)으로 성장된다.
그리고, 전술한 바와 같이 단계(b) 과정(S110)의 전기응집반응을 통해 폐수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온의 응집이 이루어질 수 있도록 한 다음에는 단계(c) 과정(S120)을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 고분자 응집제를 일정량 투입하여 미세플록(Floc)을 고분자 응집제를 통해 더욱 응집 성장시켜 침전이 이루어질 수 있도록 한다. 이처럼 고분자 응집제의 투입에 의한 응집 및 침전처리하여 1차 처리수를 얻었다.
다음으로, 전술한 바와 같이 단계(c) 과정(S120)의 고분자 응집제에 의한 응집 및 침전처리된 1차 처리수를 얻은 다음에는 단계(d) 과정(S130)을 통해 1차 처리수를 전기분해하여 1차 처리수를 다시 2차로 처리함으로써 2차 처리수를 얻는다. 이때, 전극판으로는 비소모성(불용성) 전극판(Ti-IrO2)을 사용하였다.
전술한 바와 같이 단계(d) 과정(S130)을 통해 1차 처리수를 전기분해하여 2차 처리수를 얻은 다음에는 단계(e) 과정(S140)을 통해 여과처리하여 폐수를 최종적으로 처리한다.
본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리과정을 구성하는 각각의 과정을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 단계(a) 과정은 유입되는 원폐수의 pH를 일정 농도로 조절하는 과정(S100)으로, 이러한 단계(a) 과정(S100)은 도 1 에 도시된 바와 같이 유입된 원폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 서서히 투입하여 원폐수의 pH 일정 농도로 조절한다. 이때, 조절되는 원폐수의 pH는 2.0∼6.0의 범위로 조절한다.
전술한 바와 같이 단계(a) 과정(S100)을 통해 유입된 원폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 투입하는 과정에서 유입된 원폐수의 pH가 6.0 보다 높은 경우에는 황산(H2SO4)을 투입하여 폐수의 pH를 3.0∼6.0의 범위로 낮추고, 원폐수의 pH가 3.0 보다 낮은 경우에는 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 폐수의 pH를 3.0∼6.0의 범위로 높인다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(b) 과정은 pH가 3.0∼6.0의 범위로 조절된 원폐수를 전기응집장치를 통해 전기응집반응시키는 과정(S110)으로, 이러한 단계(b) 과정(S110)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(a) 과정(S100)을 통해 pH가 조절된 원폐수를 전기응집장치를 이용하여 전기응집반응 처리하여 폐수에 함유된 오염성분과 전극판으로부터 용출된 이온이 서로 흡착하여 플록(Floc)으로 성장이 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 단계(b) 과정(S110)의 전기응집반응은 전기의 통전에 의해 전극판에서 이온(Fe와 Al)이 용출되어 폐수 중의 오염성분과 응집 흡착한 후 생성된 수소와 염소가스에 의해 부상하거나 때로는 침전되어 물과 분리된다. 이러한 전기응집반응은 이후의 고분자 응집제에 의한 침전을 보다 용이하게 한다.
한편, 전술한 바와 같은 단계(b) 과정(S110)의 전기응집장치에 적용되는 전극판은 소모성(용해성) 전극판으로 본 발명에서는 알루미늄(Al) 전극판을 단독으로 사용하거나 알루미늄(Al) 전극판과 철(Fe) 전극판을 70∼95 : 5∼30%의 비율로 교차 배열 구성하였다.
그리고, 본 발명을 구성하는 단계(c) 과정은 전기응집반응 과정을 통해 응집된 미세플록(Floc)을 고분자 응집제를 이용하여 더욱 성장시켜 침전이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 과정(S120)으로, 이러한 단계(c) 과정(S120)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(b) 과정(S110)을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 고분자 응집제를 일정 비율로 투입하여 반응수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온의 응집 및 침전이 이루어질 수 있도록 함으로써 1차 처리수를 얻는다. 이때, 단계(c) 과정(S120)의 고분자 응집제는 액상의 상태로 1∼10ppm의 범위로 투입된다.
한편, 앞서의 과정인 단계(b) 과정(S110)의 전기응집반응에 의해 전극판으로부터 용출된 이온과 폐수에 함유된 오염성분이 서로 흡착하여 미세플록(Floc)으로 성장이 이루어진 상태이기 때문에 단계(c) 과정(S120)을 통해 액상의 고분자 응집제의 투입이 이루어지면 미세플록(Floc)은 고분자 응집제에 의해 더욱 성장하여 침전이 보다 용이하게 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 단계(c) 과정(S120)의 고분자 응집제에 의한 응집 및 침전처리 과정에서 발생되어 침전된 슬러지는 취출하여 탈수시킨 다음 케이크화 하여 처리되어진다.
다음으로, 본 발명을 구성하는 단계(d) 과정은 1차 처리수를 전기분해반응을 통해 1차 처리수에 함유된 오염성분을 분해처리하는 과정(S130)으로, 이러한 단계(d) 과정(S130)은 도 1 에 도시된 바와 같이 단계(c) 과정(S120)을 통해 고분자 응집제에 의해 응집처리된 1차 처리수를 전기분해장치에 의한 전기분해처리하여 폐수에 함유된 미세 오염성분의 처리가 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이 단계(d) 과정(S130)을 통해 전기분해반응을 통해 처리된 2차 처리수는 단계(e) 과정(S140)의 여과처리과정을 통해 여과처리되어 방류되어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법을 정리하면, 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 처리하는 방법에 있어서, (a) 유입된 원폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 원폐수의 pH 3.0∼6.0으로 조절하는 과정(S100), (b) 단계(a) 과정(S100)을 통해 pH가 조절된 원폐수를 전기응집장치에 의한 전기응집처리하는 과정(S110), (c) 단계(b) 과정(S110)을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 액상의 고분자 응집제를 1∼10ppm의 비율로 투입하여 반응수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온을 응집처리하여 침전시키는 과정(S120), (d) 단계(c) 과정(S120)을 통해 고분자 응집제에 의해 응집처리된 1차 처리수를 전기분해장치에 의한 전기분해처리하는 과정(S130) 및 (e) 단계(d) 과정(S130)을 통해 전기분해처리한 2차 처리수를 여과처리하는 과정(S140)으로 이루어짐을 알 수 있다.
[실험 예 1]
불소이온의 농도 30mg/L, 칼슘 250mg/L, T-N 600 mg/L 및 인 10mg/L인 침출수 폐수를 pH 3.0∼6.0의 범위로 조절하고, 1차 전기응집처리한 상태에서 고분자 응집제를 첨가하여 응집 침전시킴으로써 얻은 1차 처리수의 농도는 불소이온 농도 2mg/L, 칼슘이온 농도 130mg/L, T-N 농도 490mg/L 및 인이온 농도 0.1mg/L로 제거되었다.
다음으로, 1차 처리된 1차 처리수를 전기분해처리 후 여과하여 얻은 2차 처리수의 농도는 불소이온 농도 2mg/L, 칼슘이온 농도 75mg/L, T-N 이온 농도 24mg/L 및 인이온 농도 0.1mg/L 로 제거된 효과를 얻었다.
한편, 전술한 바와 같은 침출수 폐수의 전기전도도는 15ms/s 수준으로 상당히 고전도도를 갖도록 하고, 인가 전압은 10V, 온도는 상온에서 시행하였으며, 전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)의 손상 정도를 확인하기 위해 180일간 실험을 진행하였다. 전극판의 손상 정도는 초기 전압대비 상승전압으로 확인을 하였으며, 실험 결과는 아래의 표 1 과 같다.
[비교 예 1]
전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)의 손상 정도를 비교하기 위해 전기응집공정의 전처리 공정을 하지 않은 침출수 폐수로 전기분해장치 단독으로 실험을 진행하였다.
항 목 원수 1차
전기응집		 2차
전기분해		 전기분해 단독처리 항목 2차
전기분해		 전기분해
단독처리
F- (mg/L) 30 2 2 30
전압(V)
(초기)
10
10
Ca (mg/L) 250 130 75 98
T-N (mg/L) 600 485 24 35
전압(V) (180일경과)
12
38
P (mg/L) 10 0.1 0.1 10
실험결과 1차 전기응집을 하게 되면 불소, 칼슘, 인이 제거되어 2차 처리 전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)의 손상을 줄여 전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)의 수명이 연장 가능함을 알 수 있다.
[실험 예 2]
불소이온의 농도 70mg/L, 칼슘이온 농도 780mg/L 및 T-N 이온 농도 300 mg/L인 전자폐수를 pH 3.0∼6.0의 범위로 조절한 다음, 1차 전기응집처리한 상태에서 고분자를 첨가하여 응집 및 침전시켜 얻은 1차 처리수의 농도는 불소이온의 농도 4mg/L, 칼슘이온 농도 520mg/L 및 T-N 이온 농도 280mg/L로 제거되었다.
다음으로, 1차 처리된 1차 처리수를 전기분해처리한 다음 여과하여 얻은 2 차 처리수의 농도는 불소이온의 농도 3mg/L, 칼슘이온 농도 480mg/L 및 T-N 이온 농도 12mg/L로 제거된 효과를 얻었다.
한편, 전자폐수의 전기전도도는 9ms/s 수준으로 상당히 고전도도를 갖도록 하고, 인가 전압은 12V, 온도는 상온에서 시행하였으며, 전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)의 손상 정도를 확인하기 위해 90일간 실험을 진행하였다. 이때, 전극판의 손상 정도는 초기 전압대비 상승전압으로 확인을 하였다. 실험한 결과는 아래의 표 2 와 같다.
[비교 예 2]
전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)의 손상 정도를 비교하기 위해 전기응집공정의 전처리공정을 하지 않은 전자폐수로 전기분해장치 단독으로 실험을 진행하였다.
항목 원수 1차
전기응집		 2차
전기분해		 전기분해
단독처리		 항목 2차
전기분해		 전기분해 단독처리
F- (mg/L) 70 4 3 68 전압(V)
(초기)		 12 12
Ca (mg/L) 780 520 490 650
전압(V)
(180일 경과)		 14 32
T-N (mg/L) 300 280 12 25
실험결과 1차 전기응집을 하게 되면 불소 및 칼슘이 제거되어 2차 처리 전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2)에 대한 손상을 줄여 전기분해장치의 전극판(Ti-IrO2) 수명이 연장됨을 알 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 기술은 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 전기응집을 이용한 전처리 공정과 전기응집을 통해 전처리된 폐수를 전기분해를 이용한 후처리 공정을 통해 병합처리함으로써 전극판의 손상 및 스케일로 인한 전극판의 수명을 연장시킬 수 있음은 물론, 수질변화 등의 유입부하 변동에 따른 추가설비 없이 안정적이고 양호한 처리수를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (3)

  1. 불소, 칼슘, 질소, 인 및 색도 함유 폐수를 처리하는 방법으로서, (a) 유입된 원폐수에 황산(H2SO4) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 원폐수의 pH 3.0∼6.0으로 조절하는 단계; (b) 단계(a) 과정을 통해 pH가 조절된 원폐수를 전기응집장치에 의한 전기응집처리하는 단계; (c) 단계(b) 과정을 통해 전기응집반응이 이루어진 반응수에 액상의 고분자 응집제를 1∼10ppm의 비율로 투입하여 반응수에 함유된 불소이온, 칼슘이온, 질소이온 및 인이온을 응집처리하여 침전시키는 단계; (d) 단계(c) 과정을 통해 고분자 응집제에 의해 응집처리된 1차 처리수를 전기분해장치에 의한 전기분해처리하는 단계; 및 (e) 단계(d) 과정을 통해 전기분해처리한 2차 처리수를 여과처리하는 단계를 포함하여 이루어진 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법에 있어서,
    상기 단계(c) 과정의 응집 및 침전처리 과정에서 발생되어 침전된 슬러지는 취출하여 탈수시킨 다음 케이크화 하여 처리하는 한편,
    상기 단계(b) 과정의 전기응집장치에 적용되는 전극판은 소모성(용해성) 전극판으로 알루미늄(Al) 전극판을 단독으로 사용하거나 알루미늄(Al) 전극판과 철(Fe) 전극판을 70∼95 : 5∼30%의 비율로서 알루미늄과 철이 상기 비율로 혼합된 전극판이 교차배열되거나 상기 알루미늄(Al) 전극판과 철(Fe) 전극판이 상기 비율의 크기로 교차 배열된 것을 특징으로 하는 전기응집과 전기분해를 이용한 불소가 함유된 질소 함유 병합처리방법.
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