KR101425676B1 - 코크스 폐수 중 질소의 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 공정 폐수 및 수산화나트륨을 증류탑에 투입하여 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도를 측정하는 단계; 및 측정된 암모니아의 농도에 따라 NaOH 투입량, 증류탑에 투입되는 열량 또는 코크스 공정 폐수의 유량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 질소를 제거하는 방법은 NaOH의 과량 사용을 방지하면서 증류공정에서 총질소 제거효율을 극대화할 수 있다.

코크스, 폐수, 암모니아, 질소제거

Description

코크스 폐수 중 질소의 제거방법{Method for removing nitrogen in cokes waste water}

도 1은 증류 후 폐수의 pH 및 암모니아의 농도 관계를 도시한 그래프

본 발명은 코크스 공정 폐수 및 NaOH를 증류탑에 투입하여 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 상기 질소를 제거하는 방법은 증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도를 측정하는 단계; 및 측정된 암모니아의 농도에 따라 NaOH 투입량, 증류탑에 투입되는 열량 또는 코크스 공정 폐수의 유량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

코크스 공정 폐수 중에 함유되어 있는 질소성분은 그대로 방류시 바닷물의 부영양화 등 생태계에 악영향을 미치기 때문에 처리수의 총질소 농도에 대한 규제가 점차 강화되고 있다. 코크스 공정 폐수 중의 난분해 암모니아 화합물을 분해하기 위하여 증류설비에 NaOH를 투입하며, NaOH의 투입량은 일반적으로 하기 두 가지 방법에 의하여 제어되고 있다. 그 한가지는 폐수중의 Cl^-, SO₄ ^{2 -}, 또는 SCN^- 이온 등 암모니아를 고정시킬 수 있는 이온의 농도를 측정한 후 그 당량 만큼의 NaOH를 투입하여 암모니아가 증류될 수 있는 형태로 만들어 주는 것이다.

또 다른 방법은 증류탑에서 배출되는 폐수의 pH를 측정하여 측정된 pH에 따라 증류 대상 폐수중에 투입되는 NaOH의 양을 조절하여 배출폐수가 설정된 높이의 pH로 관리되도록 하는 것이다. 그러나 상기 방법은 암모니아 증류의 정량적 기준이 없기 때문에 대략적으로 pH를 관리하고 있으며, 과량으로 투입되는 NaOH는 높은 농도의 CO₂ 등과 반응하여 Na₂CO₃와 같은 염을 형성하기 때문에 pH의 측정 만으로는 적정량의 NaOH가 투입되었는지 판단할 수 없다. 이 경우 생성된 염이 증류 시에 잘 증류 되지 않기 때문에 증류 후 배출수의 pH만을 가지고 NaOH의 투입량을 제어하게 되면 염의 생성으로 소비된 NaOH 양만큼 과량의 NaOH를 사용하게 된다.

한편, 상기 염의 생성을 방지하기 위하여 CO₂ 등과 같은 증류 가능 물질이 모두 증류된 후에 NaOH를 투입하는 방법이 사용되기도 한다. 그러나 상기 방법은 증류과정 중간의 고온 상태에서 고농도의 NaOH를 직접 투입하기 때문에, Ca^{2 +}과 같은 경도 이온 성분이 침전되어 고착됨으로써 투입 노즐을 폐쇄시키는 현상이 발생한다. 따라서 온도가 낮은 증류 전의 폐수에 NaOH를 투입함으로써 막힘 현상을 방지하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 방지하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 NaOH의 과량 사용을 방지하면서 증류공정에서 총질소 제거효율을 극대화한 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 코크스 공정 폐수 및 NaOH를 증류탑에 투입하여 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법에 있어서,

증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도를 측정하는 단계; 및

측정된 암모니아의 농도에 따라 NaOH 투입량, 증류탑에 투입되는 열량 또는 폐수의 유입량을 제어하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명자는 약간의 pH 상승으로도 거의 모든 암모니아가 증류될 수 있고, pH가 7.5 이상만 되면 그 이후로는 추가적으로 증류되는 양이 미미하기 때문에, ㅈ증류탑 운전조건의 제어중 NaOH 투입량 등을 증류 후 배출수의 pH로 제어하는 종래의 방법은 효율적이지 못하다는 점을 밝혀 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 난분해성 암모니아를 처리하기 위해 증류탑으로 투입되는 NaOH의 투입량, 증류탑에 투입되는 열량 또는 코크스 공정 폐수의 유량 등 증류탑의 운전 조건의 제어 지표로서 증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도를 사용하는 것을 특징으로 한다.

pH를 기준으로 증류탑을 운전하는 경우 NaOH 사용량이 과다로 사용될 위험성이 항상 존재한다. 그러나 암모니성 질소의 증류 여부는 증류 효율의 문제이며 증류 효율이 좋은 경우에는 pH 8 정도에서도 암모니성 질소의 농도를 기준치 내로 관리할 수 있다. 따라서 증류탑의 가장 중요한 운전 기준은 고정화 된 암모니아의 양이며, 고정화된 암모니아를 NaOH를 이용해 증류 가능 암모니아로 만들 수 있는 당량 만큼만 NaOH를 투입하는 것이 증류 효율 및 증류 공정의 용이성 측면에서 바람직하다.

즉, 증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도를 측정하여 기준치, 예를 들어 200ppm을 초과하는 경우 NaOH의 투입량 또는 증류탑의 열량을 증가시키거나, 폐수의 유입량을 감소시켜 증류탑의 운전을 제어할 수 있다. 반면 증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도가 기준치에 미달하는 경우 NaOH의 투입량 또는 증류탑의 열량의 감소시키거나, 폐수의 유입량을 증가시켜 증류탑의 운전 효율을 최적화할 수 있다.

상기 증류 후 배출수 중 암모니아 농도의 분석은 주기적으로 시료를 채취하여 적정함으로써 수행할 수도 있고, 암모니아 이온 검출 전극을 이용해 수행할 수도 있다.

또한 본 발명의 질소를 제거하는 방법에 있어서, 증류 후 폐수의 pH를 7.5 ~ 9.0, 보다 바람직하게는 7.7 ~ 8.7로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 pH가 7.5 미만이면 NaOH의 투입량이 부족하여 난분해성 암모니아의 처리가 용이하지 않고, 9.0을 초과하면 NaOH가 필요 이상의 과량이 사용될 뿐만 아니라, 염이 생성되어 증류의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.

한편, 본 발명의 질소를 제거하는 방법에 있어서, NaOH는 CO₂ 등 폐수 중의 증류 가능한 물질들의 증류가 완료된 고온 상태에서 증류탑에 투입하는 것이 바람직하다. NaOH가 증류전 폐수에 첨가되는 경우 투입된 NaOH는 높은 농도의 CO₂ 등과 반응하여 Na₂CO₃와 같은 염을 형성하고, 생성된 염은 증류과정에서 효율적으로 제거되지 못한다.

또한 상기와 같이 증류 가능한 물질의 증류가 완료된 고온 상태에서 NaOH를 투입하는 경우 NaOH는 순수 또는 연수의 희석수로 희석하여 투입하는 것이 바람직하다. 이와 같이 희석수로 희석하여 NaOH를 투입하는 경우 고온에서 NaOH 투입노즐의 막힘 현상을 방지하여 칼슘염 등의 생성을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

처리 대상 폐수를 일차적으로 증류하여 증류가 되지 않은 암모니아 성분 및 pH를 측정한 결과, 증류 불가(fixed) 암모니아 성분은 880ppm 이었고 pH는 5.66이었다. 여기에 각각 다른 양의 NaOH를 첨가한 후 추가 증류를 실시하여 남아있는 증류불가(fixed) 암모니아 성분 및 pH를 측정하고 그 결과를 도 1에 도시하였다. 도 1을 참조하면, NaOH를 첨가하여 pH가 상승하면 증류불가 암모니아 농도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, pH가 5.6인 경우 증류 불가 암모니아 성분이 880ppm인 반면 pH가 7.5인 경우 증류 불가 암모니아 성분이 40ppm이었다. 따라서, 약간의 pH 상승만으로도 거의 모든 암모니아가 증류되고, pH가 7.5 이상인 경우 pH 상승에 따른 추가적인 암모니아 증류량은 미미하였다. 따라서 암모니아를 증류하기 위한 pH의 관리는 기술적 의미가 거의 없으며, 단지 증류의 효율에만 조금 관계되어 있다는 점을 알 수 있었다.

본 발명에 따른 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법은 NaOH의 과량 사용을 방지하면서, 증류공정에서의 총질소 제거효율을 극대화 할 수 있다.

Claims (4)

1. 코크스 공정 폐수 및 NaOH를 증류탑에 투입하여 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법에 있어서,

   폐수 중의 CO₂를 포함하는 증류 가능한 물질을 일차 증류하는 단계;

   상기 일차 증류 후의 폐수 중에 암모니아의 농도를 측정하는 단계; 및

   상기 일차 증류 후에 측정된 암모니아의 농도에 따라 NaOH를 투입하여, 상기 일차 증류 후 폐수의 pH를 7.5 ~ 8.7로 제어한 후, 추가 증류하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 NaOH는 희석하여 사용할 수 있고,

   NaOH 희석 시, 희석액은 연수인 것을 특징으로 하는 코크스 공정 폐수 중 질소를 제거하는 방법.
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4. 삭제

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