KR101360314B1 - 계면활성제 함유 배수의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계면활성제를 함유하는 배수를 막 분리 처리함에 있어서, 막의 플럭스 저하를 방지하여 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 계속한다. 본 발명에서는 막 분리 처리에 앞서 알칼리성 조건 하에서 오존 산화를 행하여, 배수 중의 계면활성제를 산화 분해하고, 그 알칼리성의 산화 처리수를 막 분리 처리한다. 산화 처리수를 중화하지 않고, 알칼리성 그대로 막 분리 장치에 급수하기 때문에, 막 분리 장치 내에서의 미생물에 의한 오염은 억제되고, 장기간 플럭스의 저하를 방지할 수 있다. 막 분리에 앞서 알칼리성 조건 하에서 오존 산화를 행하여, 배수 중의 계면활성제를 분해 제거할 수 있기 때문에, 계면활성제에 의한 막 플럭스의 저하를 방지하여 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 계속할 수 있다.

계면활성제, 배수, 막 플러스, 오존 산화, RO 막 분리, 알칼리성

Description

계면활성제 함유 배수의 처리방법{METHOD FOR TREATING WASTE WATER CONTAINING SURFACTANT}

도 1은 본 발명의 계면활성제 함유 배수의 처리방법의 실시 형태를 나타내는 계통도이다.

<도면의 설명>

1: 오존반응탑

2: RO 막 분리 장치

3: 오존발생기

4: 활성탄 여과탑

본 발명은 반도체·액정 등의 전자 디바이스 제조 분야에서 발생하는 계면활성제를 포함하는 배수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

반도체·액정 등의 전자 디바이스 제조 분야에서 사용되는 초순수의 제조 장 치에 있어서는, 통상 유기물질(TOC) 제거 장치로서 역침투(RO) 막 분리 장치가 설치되어 있다. 특히, TOC 수mg/L 정도의 저농도 TOC 함유 배수에서 TOC를 제거하여 초순수 제조 장치의 원수로서 회수·재이용하는 배수 회수 시스템에 있어서, RO 막 분리 장치가 널리 이용되고 있다.

그러나, RO 막 분리 장치의 원수(이하 「RO 원수」라 칭하는 경우가 있음)에 TOC 성분으로서 비이온성 계면활성제가 포함되는 경우, RO 막 분리 장치의 RO 막은 비이온성 계면활성제에 의해 심하게 오염되고, 막 플러스의 저하로 처리수량이 저하한다는 문제가 있다.

종래, 이런 막 오염의 문제를 해결하기 위하여, 일반적으로는 RO 막 분리 장치의 전 단계에서 활성탄 흡착탑을 설치하고, 비이온성 계면활성제를 흡착 제거하는 방법이 채용되었으나, 이 방법에서는 대량의 폐기 활성탄이 발생한다는 문제가 있다.

이 비이온성 계면활성제에 의한 RO 막 오염의 문제에 대해서는, 비특허문헌 1에, 비이온성 계면활성제가 어느 정도 분해되고, 그 계면활성능력을 잃으면, 그 분해물질은 RO 막 오염성이 없어지는 것이 보고되어 있다.

또한, 특허문헌 1에는 RO 막 오염을 방지하기 위하여, 원수를 오존 산화한 후 RO 막 분리하는 방법이 제안되어 있다. 이 특허문헌 1에서는, 오존 산화 처리수의 pH는 8∼10이 되도록 조정되지만, 이 pH 알칼리성의 오존 산화 처리수에 산을 첨가하여 pH 중성으로 한 다음 RO 막 분리 처리가 행해지고 있다.

또한, 계면활성제를 포함하는 배수여도 pH 알칼리성의 조건이면, RO 막을 오 염시키기 어렵다는 것이 알려져 있으며, 특허문헌 2에는 TOC 함유 배수를 pH 9.5 이상의 알칼리성 조건 하에서 RO 막 분리하는 방법이 제안되어 있다.

[특허문헌 1] 일본공개특허 제2005-230731호 공보

[특허문헌 2] 일본공개특허 제2005-169372호 공보

[비특허문헌 1] 「분리기술회강연요지집」(2004년 6월 4일 발행)

특허문헌 1의 방법에서는 RO 막 분리에 앞서 오존 산화를 행하고 있으나, RO 막 분리는 pH 중성 조건 하에서 행해지기 때문에, RO 막 분리 장치 내에서 미생물이 번식하여 막면을 오염시키고, 시간 경과에 따라 막 플럭스가 저하한다고 하는 문제가 있다.

특허문헌 2의 방법에서는 pH 알칼리성 조건 하에서 RO 막 분리하고 있기 때문에 계면활성제가 막면에 부착하기 어려워, 막 플럭스의 저하를 방지할 수 있지만, 장기간 운전을 계속한 경우의 플럭스의 저하는 피할 수 없고, 또한 RO 급수 중의 계면활성제 농도에 의해서는 조기에 플럭스 저하가 생기는 경우도 있다. 따라서, RO 급수 중의 계면활성제는 가능한한 제거해 두는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 종래의 실태를 감안하여 이루어진 것으로서, 계면활성제를 포함하는 배수를 막 분리 처리함에 있어서, 막의 플럭스 저하를 방지하여 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 계속하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 막 분리 처리에 앞서, 오존 산화에 의해 배수 중의 계면활 성제를 분해하는 방법에 있어서, 막 플럭스의 저하를 효과적으로 방지하는 방법에 관한 것이다.

본 발명(청구항 1)의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 계면활성제 함유 배수를 산화 공정과 막 분리 공정으로 순차 처리하는 방법에 있어서, 상기 산화 공정은 상기 배수를 알칼리성 조건 하에서 오존과 접촉시켜 상기 배수 중의 계면활성제를 산화 처리하는 공정이며, 상기 막 분리 공정은 상기 산화 공정에서 배출되는 알칼리성의 산화 처리수를 막 분리 하는 공정인 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 1에 있어서, 상기 산화 공정에서 배출되는 산화 처리수가 pH 9∼12이고, 또한 잔류 TOC를 함유하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 2에 있어서, 상기 산화 처리수 중의 잔류 TOC 농도가 2∼20 mg/L인 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막 분리 공정이 역침투막 분리 공정인 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화 공정에서, 상기 계면활성제 함유 배수 중의 계면활성제에 대하여 2∼10배 중량의 오존을 상기 배수에 공급하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화 공정이 오존과 과산화수소의 병용에 의한 촉진 산화 공정인 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화 공정을 거친 물 중에 잔류하는 산화제를 제거하는 산화제 제거 공정을 포함하고, 상기 산화제 제거 공정을 거친 물이 상기 막 분리 공정에 도입되는 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 계면활성제 함유 배수의 처리방법은, 청구항 7에 있어서, 상기 산화제 제거 공정이 활성탄 처리 공정인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 계면활성제 함유 배수의 처리방법에 의하면, 막 분리 처리에 앞서 알칼리성 조건하에서 오존 산화를 행하여, 배수 중의 계면활성제를 산화 분해하고, 이 알칼리성의 산화처리수를 막 분리 처리하기 때문에, 막 플럭스의 저하를 방지하여 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 계속할 수 있다.

즉, 특허문헌 1의 방법과 같이 pH 중성조건에서 막 분리 처리하면 미생물의 번식으로 막면이 오염되고 막 플럭스가 저하하지만, 본 발명에서는 산화 처리수를 중화하지 않고, 알칼리성 그대로 또는 필요에 따라서 한층 더 알칼리를 첨가하여 소정의 높은 pH가 되도록 하여 막 분리 장치에 급수하므로, 막 분리 장치 내에서의 미생물에 의한 오염은 억제되고, 장시간 플럭스의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 특허문헌 2의 방법에서는 pH 알칼리성으로 하여 계면활성제의 막면 부착을 방지하고 있는 것이지만, 계면활성제는 존재하기 때문에 장기의 운전에서는 계면활성제에 의한 플럭스 저하는 피할 수 없고, 또한 계면활성제 농도가 높은 경우에는 조기에 플럭스 저하의 문제가 있으나, 본 발명에서는 막 분리에 앞서 알칼리성 조건하에서 오존 산화를 행하여 배수 중의 계면활성제를 분해 제거할 수 있기 때문에 이와 같은 문제는 해결된다.

본 발명에서의 산화 공정은 오존과 과산화수소의 병용에 의한 촉진 산화 공정일 수 있다(청구항 6).

오존 산화 처리, 또는 오존과 과산화수소를 병용한 촉진 산화 처리에 있어서, 배수 중의 TOC는 오존이나 과산화수소로부터의 히드록시 라디칼과 반응하여 우선 유기산과 같은 산성화합물로 변화한다. 유기산의 생성은 피처리수의 pH 저하를 야기하기 때문에, 이 pH가 저하한 상태에서 그대로 오존 등을 계속해서 첨가해도 오존 등의 반응성이 저하된다. 이 때문에, TOC의 더 나은 분해 제거를 위해서는 다량의 오존의 첨가가 필요하게 된다. 본 발명에서는 산화 공정(또는 촉진 산화 공정)의 물 또는 산화 공정(또는 촉진 산화 공정)의 유출수의 pH가 오존이나 히드록시 라디칼의 반응성이 높은, 바람직하게는 pH 9∼12의 알칼리 영역이 되도록 pH 조정을 함으로써, 적은 오존 사용량으로 계면활성제를 포함하는 TOC를 효율적으로 분해 제거할 수 있다.

본 발명에서의 알칼리 조건하에서의 오존 산화 또는 오존 촉진 산화는, 상술한 바와 같은 오존 사용량의 감소뿐만 아니라 다음과 같은 작용 효과도 있다.

즉, 알칼리 조건하에서 오존 산화 또는 오존 촉진 산화를 행하면 산화 처리 후, 수분 이내에 산화 처리수 중의 오존 농도는 검출하한가 이하로 감소한다. 한 편, 중성∼산성에서는 반응 후에도 오존이 수mg/L 검출되는 경우가 많다. 이것은 오존의 안정성에 pH 의존성이 있기 때문이며, 특히 처리대상 원수에 유기성분이 존재하면 알칼리성에서는 산화 반응이 계속해서 이어진다. 여기에, 유기성분이 완전히 무기화하기까지 오존을 첨가하지 않으면, 반응 직후에 TOC가 남고 오존이 없는 상태를 만들 수 있다. 한편, 다음 단계의 RO 막은 오존에 의해 산화 열화를 받기 쉬우므로, RO 급수가 되는 산화처리수 중의 잔류 오존을 완전히 분해할 필요가 있지만, 이와 같이 TOC가 잔존하는 오존 산화 처리수에는 잔류 오존은 존재하지 않기 때문에 잔류 오존의 분해 장치를 설치할 필요가 없다.

또한, RO 급수가 되는 산화 처리수 중에 TOC가 잔류하여도 후술하는 바와 같이 계면활성제의 계면활성을 나타내는 활성 부위(소수성 부분과 친수성 부분의 경계부)는 오존에 의해 변성됨으로써, 막 오염성은 저감되고, 계면활성제에 의한 막 플럭스 저하의 문제는 해소된다.

따라서, 오존 산화 공정에서는 산화 처리수의 pH가 알칼리성이 되도록 반응 pH를 조정하는 것, 및 유기성분을 완전 분해하지 않고서 TOC를 남기는 것이 중요하다.

그리고, 본 발명에서는 이 pH 알칼리성의 산화 처리수를 막 분리 공정에 공급함으로써 미생물의 번식에 의한 막 플럭스의 저하를 방지할 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 있어서 배수 중의 계면활성제는 오존 산화에 의해 분해되어 그 활성부위가 변성되고, 이생물(易生物) 분해성이 되기 때문에, 이와 같은 이생물 분해성의 성분을 포함하는 산화 처리수가 막 분리 공정에 도입되면, 미생물 의 번식에 의한 막 플럭스 저하를 야기하고, 이것을 방지하기 위해서는 다량의 슬라임 방지제의 첨가가 필요하지만, 본 발명에 의하면 미생물이 번식하기 어려운 알칼리성의 산화 처리수를 막 분리 공정에 공급함으로써 이와 같은 미생물에 의한 막 플럭스의 저하를 방지할 수 있다. 이 때문에, 슬라임 장해의 문제를 일으키지 않으며, 따라서 슬라임 방지제의 첨가를 필요로 하지 않고, 약제 비용을 저감하여 안정적인 처리를 할 수 있다.

이와 같은 알칼리 조건에서의 막 분리 처리를 하는데 더하여, 그 전단계에 알칼리 조건에서의 오존 산화를 행하는 것은, 오존 산화 처리수의 pH 조정이 필요로 하지 않을 수 있다는 점에서 바람직하다. 단, 본 발명에 있어서는 오존 산화 처리수에 한층 더 알칼리제를 첨가하여 막 분리 처리를 할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 오존 산화에 의해, 배수 중의 계면활성제는 완전히 무기화하기까지 분해할 필요 없이, 계면활성제의 계면활성부위가 변성되면 된다. 즉, 비특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 계면활성제는 그 계면활성의 기능이 없어지면 막 오염성은 경감된다. 한편으로, 계면활성제의 오존 산화에서는 계면활성제 가운데 산화되기 쉬운 활성부위가 우선적으로 산화된다. 본 발명에서는 적어도 계면활성제의 활성부위가 산화되면 되고, 오존 산화로 변성된 계면활성제의 분해물이 산화 처리수 중의 TOC로서 잔류하고 있어도 된다. 약간의 TOC가 잔류하는 것과 같은 오존 산화 조건에서는 오존이 거의 소비된 상태이며, 막 분리 장치에의 오존의 유입이 방지될 수 있는 점에서도 바람직하다.

따라서 본 발명에 있어서 산화 공정에서 배출되는 산화 처리수는 pH 9∼12이고, 또한 잔류 TOC를 함유하는 것이 바람직하고(청구항 2), 특히 그 잔류 TOC 농도가 2∼20mg/L인 것이 바람직하다(청구항 3). 그러나, 이와 같은 농도로 TOC를 잔류시키기 위해서, 산화 공정에 있어서 계면활성제 함유 배수 중의 계면활성제에 대하여 2∼10배 중량의 오존을 공급하는 것이 바람직하다(청구항 5).

또한, 본 발명에 있어서의 막 분리 공정은 RO 막 분리 공정인 것이 바람직하다(청구항 4).

또한, 산화 공정을 거친 물 중에 잔류하는 산화제를 제거하는 산화제 제거 공정을 설치하고, 산화제 제거 공정을 거친 물을 막 분리 공정에 도입하도록 하여도 좋고(청구항 7), 이 경우 산화제 제거 공정으로는 활성탄 처리 공정이 바람직하다(청구항 8).

[ 발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 계면활성제 함유 배수의 처리방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

도 1(a), (b)는 본 발명의 계면활성제 함유 배수의 처리방법의 실시 형태를 나타내는 계통도이다.

도 1 (a)에서는, 원수(계면활성제 함유 배수)에 필요에 따라 과산화수소(H₂O₂) 등의 산화제를 첨가하고, 다음에 오존반응탑(1) 내의 물의 pH가 알칼리성, 바람직하게는 pH 9∼12가 되도록 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리를 첨가한 후, 오 존반응탑(1)에서 오존 산화 처리하고, 오존 산화 처리수를 RO 막 분리 장치(2)에서 RO 막 분리 처리하여 처리수를 얻는다. (3)은 오존발생기이다.

원수에의 H₂O₂ 등의 산화제의 첨가는 반드시 필요하지 않지만, 산화제를 첨가함으로써 오존의 산화력을, 보다 강한 히드록시 라디칼 발생에 이용하여 산화 분해 효율을 높일 수 있고, 오존 첨가량을 보다 더 저감할 수 있기 때문에 산화제의 첨가는 바람직하다.

사용하는 산화제로는 히드록시 라디칼을 발생시킬 수 있는 것이면 특별히 제한은 없지만, H₂O₂는 바람직한 산화제이다.

산화제의 첨가 개소는 원수가 오존과 접촉하기 전일 수 있고, 알칼리제의 첨가 후일 수도 있다.

또한, 산화제의 첨가량에 있어서는 특별히 제한은 없고, 원수의 수질, 이용하는 산화제의 종류에 따라서 적당하게 결정되지만, 일반적으로는 H₂O₂일 경우 원수에 첨가하는 오존량에 대하여 중량비로 0.1∼1의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 촉진 산화 수단은 H₂O₂ 등의 산화제의 첨가 외에, 자외선 조사를 적용할 수도 있다.

오존반응탑(1)으로는 오존이나 히드록시 라디칼의 반응성이 높은 알칼리성 영역을 유지하면서, 오존을 효율적으로 원수에 흡수시켜 반응을 진행시킬 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 도 1에 나타낸 바와 같이 반응탑(1)의 상부에 설치된 살수판(1b)에서 원수를 살수하고, 오존발생기(3)에서 이송되는 오존을 탑 하부의 산기관(1b)에서 산기(散氣)하는 타입의 것 외에, 기계식 교반기를 가지는 개방수조일 수 있다. 또한, 배관에 설치한 라인믹서나 와류펌프와 같은 유로내 오존 공급 수단일 수 있다. 단, 오존과 원수를 충분히 접촉시켜, 원수 중의 계면활성제를 포함하는 TOC를 고도로 산화 반응시키기 위하여 반응조를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 이 오존반응탑(1) 내의 물 또는 오존반응탑(1)의 유출수의 물의 pH가 9∼12, 특히 10∼11이 되도록 알칼리제를 첨가한다. 이 조정 pH가 9 미만에서는, pH 알칼리성으로 함으로써 오존 산화분해 효율의 향상 효과를 충분히 얻을 수 없다. pH 12를 넘는 강알칼리성 조건에서는 오존의 자기분해가 촉진되고, 미분해의 계면활성제가 잔류하게 되어 바람직하지 않다.

이 pH 조정을 위한 알칼리제로는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 등의 무기물계 알칼리제가 사용된다. 알칼리제는 오존반응탑(1)에의 원수 도입배관에 첨가할 수도 있고, 오존반응탑(1)에 첨가할 수도 있다.

다만, 이 알칼리제 첨가는 반드시 필요한 것은 아니며, 원수가 pH 12 정도의 높은 pH 값인 경우에는 이것을 특히 pH 조정함이 없이 그대로 오존 산화처리에 이용할 수 있다.

오존 첨가 방법으로도 특별히 제한은 없고, 도 1에 나타낸 바와 같이 오존발생기(3)로부터의 오존을 오존반응탑(1) 내에 산기관(1b)에서 산기하는 방법이나 이젝터에 주입하는 방법 등 일반적인 방법에 따라 행할 수 있다. 또한, 오존은 처리수 등을 이용하여 이에 용해시킨 오존수로 첨가할 수도 있다.

오존의 첨가량은 원수의 수질(계면활성제 농도), 산화제의 병용 유무 및 그 첨가량에 따라 다르지만, 통상 원수의 TOC에 대하여 10배 중량 이하, 특히 2∼10 배 중량, 그 중에서도 6∼8배 중량으로 하는 것이 바람직하다.

즉, 계면활성제의 활성 부위와 오존과의 반응은 반응속도가 높기 때문에, 소량의 오존으로 빠르게 반응한다. 계면활성제를 탄산가스로까지 완전히 산화 분해하는 경우의 오존의 필요량은 계면활성제에 대해 20∼50배 중량 정도로 하는 것이 바람직하지만, 전술한 바와 같이 본 발명에서는 반드시 계면활성제를 완전히 분해할 필요가 없고, 계면활성제에 대해서 2∼10배 중량 정도의 오존으로 계면활성제의 계면활성을 없애는 정도로 산화분해하는 것이 바람직하다. 그러나, 산화처리수에 잔류하는 변성된 유기물(TOC)은 계면활성제와 달리, 막의 플럭스 저하에의 영향은 거의 없고, 또한 막 분리에서 효율적으로 제거된다.

이와 같이, 계면활성제를 완전히 산화분해시키지 않고서 활성부위만을 변성함으로써 산화처리 중에 잔류하는 TOC의 정도로는 특별히 제한은 없으나, 통상 2∼20 mg/L 정도이다. 이 잔류 TOC 농도가 너무 낮으면 오존과의 반응성이 나빠지는 경향이 있고, 너무 높으면 계면활성제의 분해(변성)가 충분하지 않은 경우가 있다.

다만, RO 급수가 되는 산화 처리수는 pH가 알칼리성이면 되고, TOC가 반드시 잔류하지 않아도 된다. 그러나, TOC가 잔류하고 있는 것은 오존이 잔류하지 않는 것을 나타내며, 막의 산화 열화의 방지 면에서 바람직하다.

또한, 산화 처리수 중의 TOC가 잔류되지 않고 오존이 잔류하고 있는 경우에는 후술의 산화제 제거 공정에서 그것을 제거하면 된다.

도 1(a)에서는, 오존반응탑(1)의 산화 처리수는 다음에 RO 막 분리 장치(2) 에서 RO 막 분리 처리된다.

본 발명에 있어서, 이 RO 막 분리 장치(2)에 도입되는 RO 급수는 pH 알칼리성, 바람직하게는 pH 9∼12, 특히 바람직하게는 pH 10∼11의 산화 처리수이다. 이 RO 급수의 pH가 9 미만이면, 미생물의 번식에 의한 막 플럭스 저하의 문제가 일어난다. 다만, 이 RO 급수의 pH가 과도하게 높으면, 원수의 수질에 따라서는 RO 막 분리 장치에서의 스케일 장해의 우려가 있고, 또한 RO 막분리 장치(2)의 투과수를 회수, 재이용하는 경우에도, 방류하는 경우에도, 다량의 산을 첨가하여 pH 중성으로 조정할 필요가 생겨서 바람직하지 않다.

이 RO 막 분리 장치(2)의 RO 막으로는 내알칼리성이 낮은 초산 셀룰로오스계 RO 막은 적용할 수 없고, 내알칼리성을 가지는 것, 예를 들면, 폴리에테르아미드 복합막, 폴리비닐알코올 복합막, 방향족 폴리아미드막 등, 바람직하게는 방향족 폴리아미드계 복합막을 들 수 있다. 이 RO 막은 스파이럴형, 중공사형, 관상형 등 어떠한 형식의 것이어도 된다.

이 RO 막 분리 장치(2)의 투과수는, 처리수로서 계 밖으로 배출되고, 통상 순수 장치의 원수나 냉각탑의 보급수 등에 재이용된다.

도 1(b)에 있어서는, 오존 반응탑(1)에서의 유출수는 활성탄 여과탑(4)에 도입되고, 잔류하는 오존 및/또는 H₂O₂ 등의 산화제가 제거된 후, RO 막분리 장치(2)에 도입되는 점이 도 1(a)에 나타낸 방법과 다르고, 그 외는 동일하게 하여 처리가 행해진다. 이 활성탄 여과탑(4)에서의 처리조건은 오존반응탑(1)의 유출수 중의 산화제의 잔류량에 따라 적당하게 결정된다. 이 활성탄 처리에 의하면, 오존산화처리수 중에 잔류하는 TOC를 한층 더 제거할 수 있다.

도 1(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 계면활성제를 함유하는 원수를 오존 산화 처리한 후, 필요에 따라 활성탄 처리하여 RO 막 분리 장치(2)에 도입함으로써, RO 막 분리 장치(2)에서의 플럭스의 저하를 일으키지 않고, 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 행하여, TOC가 고도로 제거된 고수질 처리수를 얻을 수 있다.

또한, 도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례를 나타낸 것이며, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한 어떠한 도시에도 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, RO 막 분리 장치에 도입되는 산화 처리수 또는 활성탄 처리수의 pH가 충분한 알칼리성이 아닌 경우에는, RO 급수가 되는 산화 처리수 또는 활성탄 처리수에 한층 더 알칼리제를 첨가하여 pH 조정한 후 RO 막 분리 처리를 행할 수도 있다. 또한, 원수가 칼슘이온, 마그네슘이온 등의 경도(硬度) 성분을 포함하는 경우에는, 농축에 의한 스케일 장해를 방지하기 위하여 이 RO 급수에 스케일 방지제를 첨가할 수도 있다.

이 경우, RO 급수에 첨가하는 스케일 방지제로는, 알칼리 영역에서 해리하여 금속이온과 착체를 형성하기 쉬운 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)이나 니트릴로트리아세트산(NTA) 등 킬레이트계 스케일 방제지가 적합하게 이용되지만, 기타 (메타)아크릴산 중합체 및 그 염, 말레산 중합체 및 그 염 등의 저분자량 폴리머, 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산 및 그 염, 히드록시에틸리덴디포스폰산 및 그 염, 니트릴로트리메틸렌포스폰산 및 그 염, 포스포노부탄트리카르본산 및 그 염 등의 포스폰산 및 포스폰산염, 헥사메타인산 및 그 염, 트리폴리인산 및 그 염 등의 무기중합인산 및 무기중합인산염 등을 사용할 수 있다.

또한, 산화처리 후의 막 분리 처리는 RO 막 분리 처리에 한하지 않고, 나노필터(NF) 막 분리 처리일 수도 있다. 다만, TOC의 제거 면에서 RO 막 분리 처리가 바람직하다.

본 발명에서 처리하는 원수는 계면활성제를 함유하는 배수이지만, 통상 그 계면활성제 농도는 0.2∼10 mg/L 정도이며, 본 발명에서는 이와 같은 계면활성제 함유 배수를 산화처리함으로써 계면활성제 농도 0.1∼1 mg/L, TOC 5∼15 mg/L 정도의 산화 처리수를 얻고, 이것을 RO 막 분리 처리하여 TOC 0.5∼1 mg/L 정도의 처리수를 얻는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하에서 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

액정 제조공정의 수세수(TOC = 11 mg/L, 비이온성 계면활성제 2 mg/L)를 원수로 하여, 이것에 NaOH를 첨가하여 pH 10.5로 조정하였다. 이것에 오존가스를 취입하고, 50 mg/L 상당의 오존을 용해시켰다. 얻어진 오존 산화 처리수는 pH 9.6, 전기전도율 190 mS/m, TOC = 8 mg/L, 비이온 계면활성제 = 0.5 mg/L 이하, 잔류오존 = 0.5 mg/L 이하였다.

이 산화처리수를 RO 막분리 장치에 통수하였다. RO 막으로는 방향족 폴리아 미드계 복합막을 이용하고, 막간차압 약 1.2 MPa, 회수율 75%로 운전하였다.

그 결과, 투과수량(플럭스) 0.6 ㎥/㎡/d를 2주간 유지하여 처리를 계속할 수 있었고, RO 막 분리 장치의 투과수의 수질은 pH 9.8, 전기전도율 1.2 mS/m, TOC = 0.8 mg/L이었다.

실시예 2

실시예 1에서 원수로 한 액정 제조공정의 수세수에, 과산화수소 10 mg/L를 첨가한 후, NaOH를 가하여 pH 10.5로 조정하였다. 이것에 오존가스를 취입하고, 40 mg/L 상당의 오존을 용해시켰다. 얻어진 오존 산화 처리수는 pH 9.4, 전기전도율 18 mS/m, TOC = 9 mg/L, 비이온 계면활성제 = 0.5 mg/L 이하, 잔류오존 = 0.5 mg/L, 과산화수소 = 5 mg/L 이하였다.

이 산화처리수를 활성탄여과기에 SV 10hr^-1의 통수속도로 통수한 후, 실시예 1과 동일한 조건에서 RO 막 분리 장치에 통수하였다.

그 결과, 투과수량(플럭스) 0.7 ㎥/㎡/d를 2주간 유지하여 처리를 계속할 수 있었고, 투과수의 수질은 pH 9.5, 전기전도율 1.0 mS/m, TOC = 0.6 mg/L이었다.

비교예 1

실시예 1과 동일하게 하여 얻어진 오존 산화 처리수에 염산을 첨가하여 pH 6.5로 조정하고, 결합 염소계 슬라임 방지제로서 키시다카가쿠社 제조 「클로라민T 」를 10 mg/L 첨가한 후, 실시예 1과 동일한 조건으로 RO 막 분리 장치에 통수한 결과, 투과수량(플럭스)이 서서히 저하하고, 1주 후에 0.3 ㎥/㎡/d가 되었다. 투과수의 수질은 pH 6.3, 전기전도율 0.3 mS/m, TOC = 0.2 mg/L이었다.

이상의 결과로부터, 본 발명에 의하면 계면활성제 함유 배수를 오존에 의해 산화처리한 후 RO 막 분리 처리하는 경우에 있어서, 계면활성제에 의한 RO 막 오염을 방지하여 막 플러스를 높게 유지하여 안정적인 처리를 계속할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (8)

1. 계면활성제 함유 배수를 산화 공정과 막 분리 공정으로 순차 처리하는 방법에 있어서,

   상기 산화 공정은 상기 배수를 알칼리성 조건 하에서 계면활성제에 대해 2 ~ 10배 중량의 오존과 접촉시켜 상기 배수 중의 계면활성제를 산화 처리하는 공정이고,

   상기 산화 처리에서 배출되는 산화 처리수의 잔류 TOC 농도가 2∼20 mg/L이 되도록 하며,

   상기 막 분리 공정은 상기 산화 공정에서 배출되는 pH 9∼12인 알칼리성의 산화 처리수를 막 분리하는 공정인 것을 특징으로 하는 계면활성제 함유 배수의 처리방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 막 분리 공정이 역침투막 분리 공정인 것을 특징으로 하는 계면활성제 함유 배수의 처리방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 산화 공정은 오존과 과산화수소의 병용에 의한 촉진 산화 공정인 것을 특징으로 하는 계면활성제 함유 배수의 처리방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 산화 공정을 거친 물 중에 잔류하는 산화제를 제거하는 산화제 제거 공정을 포함하고, 상기 산화제 제거 공정을 거친 물이 상기 막 분리 공정에 도입되는 것을 특징으로 하는 계면활성제 함유 배수의 처리방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 산화제 제거 공정이 활성탄 처리 공정인 것을 특징으로 하는 계면활성제 함유 배수의 처리방법.
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