KR101836819B1 - A heavy metal wastewater treatment facility and a method using ions which get through the pores of membrane - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐수 속에 포함된 중금속을 제거하기 위한 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 폐수가 유입되는 반응조; 상기 반응조의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제2멤브레인; 및 상기 제2멤브레인의 내측에 충진된 화합물을 포함하며, 상기 화합물은 알칼리금속화합물 또는 알칼리토금속화합물 중 어느 하나인 중금속 폐수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a treatment apparatus and a treatment method for removing heavy metals contained in wastewater, comprising a reaction tank into which wastewater flows; A hollow drum-shaped second membrane disposed inside the reaction vessel; And a compound filled in the inside of the second membrane, wherein the compound is an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound.
Description
본 발명은 멤브레인의 기공을 통과하는 이온을 이용하여 폐수 속에 포함되어 있는 중금속을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로 폐수 속에 포함된 중금속 이온이 멤브레인 기공을 통과하는 이온들과 이온결합되어 반응조 내에서 침전되도록 하고, 동시에 또 다른 멤브레인의 내측으로 유입된 물은 멤브레인의 내측과 연결된 연결관을 통하여 반응조 외부로 유출되도록 하는 기술적 특징을 개시한 중금속 폐수 처리장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for treating heavy metals contained in wastewater using ions passing through pores of a membrane. Specifically, heavy metal ions contained in wastewater are ion-bonded to ions passing through membrane pores, And at the same time, the water introduced into the inside of another membrane is allowed to flow out of the reactor through a connection pipe connected to the inside of the membrane, and to a method and apparatus for treating heavy metal wastewater.
경제성장과 더불어 급변하는 산업화로 인해 중금속의 수요량은 하루가 다르게 증가하고 있다. 이들 대부분은 유독성으로 인해 인체 및 생태계에 광범위하게 영향을 미칠 뿐만 아니라 하천 및 토양 등의 환경에 심각한 오염원으로 작용하고 있다.Due to rapid economic growth and rapid industrialization, the demand for heavy metals is increasing day by day. Most of them are toxic, which not only affects the human body and ecosystem but also acts as a serious pollutant to environment such as river and soil.
특히 우리나라는 단기간에 걸쳐 산업발달이 이루어져 일반하수, 산업폐수, 각종 폐기물의 매립 및 농약살포 등을 통해 다양한 오염물질이 하천 및 강으로 배출되었고 이에 따라 수 환경뿐만 아니라 인체 건강까지도 위협받고 있는 실정이다. In particular, Korea has developed industrial development over a short period of time, and various pollutants have been discharged into rivers and rivers through general sewage, industrial wastewater, landfill of various wastes, and pesticide application, resulting in threats to human health as well as water environment .
중금속의 주요 배출원으로는 산업폐수, 도시하수, 농약 살포 등이 있으며, 산업체 중에서는 도금 공장이나 제련, 피혁, 안료 및 제약 업체 등에서 카드뮴, 아연, 구리, 니켈, 납, 수은, 크롬 등 생물체에 유해한 중금속을 과량 배출하는 것으로 알려져 있다.The major sources of heavy metals are industrial wastewater, city sewage and pesticide spraying. In the plating industry, smelting, leather, pigment and pharmaceutical companies in industry are harmful to organisms such as cadmium, zinc, copper, nickel, lead, mercury and chromium. It is known to over-discharge heavy metals.
무분별한 중금속 배출에 의한 수질 오염은 지난 수십 년간 전세계적인 문제를 야기해왔다. 인간과 생태계에 특히 악영향을 미치는 독성 금속 원소로는 비소(As), 크롬(Cr), 구리(Cu), 납(Pb), 수은(Hg), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 니켈(Ni) 등이 있다. Water pollution by indiscriminate heavy metal emissions has been causing global problems for decades. Toxic metal elements that adversely affect humans and ecosystems in particular are As, Cr, Cu, Pb, Hg, Mn, Cd, Ni, Ni).
중금속은 독성 유기화합물과 달리 생물 분해성이 없으므로 생물체 내에 축적되어 다양한 질병과 장해를 유발하는 것으로 알려져 있다. 종래에는 하천수, 지하수 및 폐수에 존재하는 중금속의 제거를 위해, 화학적 침전법, 이온교환 수지 및 분리막을 이용한 제거법 등이 제시되었다. Heavy metals, unlike toxic organic compounds, are not biodegradable and are known to accumulate in organisms and cause a variety of diseases and disorders. Conventionally, a chemical precipitation method, an ion exchange resin and a removal method using a separation membrane have been proposed for the removal of heavy metals present in river water, ground water and wastewater.
그러나 이온교환 수지나 분리막을 이용한 제거법은 고형의 오염물질을 다량 함유하는 오염 수의 처리가 어렵고, 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 또한, 화학적 침전법을 이용하는 경우에는 중금속 제거 처리 후에도 저농도의 중금속을 완전히 제거하지 못하는 문제점이 있다. However, the removal method using an ion exchange resin or a separation membrane has a problem in that it is difficult to treat contaminated water containing a large amount of solid pollutants, which is costly. Further, when the chemical precipitation method is used, there is a problem that the heavy metal at a low concentration can not be completely removed even after the heavy metal removal treatment.
멤브레인을 이용하여 폐수 속의 중금속을 제거하는 종래의 기술인 대한민국 특허등록번호 제10-1516827호를 살펴본다.Korean Patent Registration No. 10-1516827, which is a conventional technique for removing heavy metals in wastewater by using a membrane, will be described.
종래의 기술은 화학침전법의 일종으로, 일차적으로 pH를 조절하고, 이후 암모니아 중합체를 반응시켜 폐수 속에 포함되어 있는 중금속을 침전시킨다. 이후, 폐수를 멤브레인에 통과시켜 폐수 속에 잔존하는 고형물질을 제거하는 방법에 관한 발명이다.The conventional technique is a kind of chemical precipitation method in which the pH is controlled first and then the ammonia polymer is reacted to precipitate the heavy metal contained in the wastewater. Thereafter, the waste water is passed through the membrane to remove the solid matter remaining in the wastewater.
그러나, 종래의 기술에서는 여전히 폐수 속의 저농도 중금속을 완전히 제거하지 못하는 문제점을 안고 있으며, 반응조에 별도의 중합체를 투입하고 교반시켜야 하는 장치 운영상 번거로움이 따르게 된다.However, in the conventional technique, the low concentration heavy metals in the wastewater still can not be completely removed, and the operation of the device, which requires the addition and stirring of a separate polymer into the reaction tank, is troublesome.
또한, 중합체가 투입되어 폐수 속에서 균일하게 교반되지 않을 경우 중금속 침전의 효율성이 떨어지는 문제점이 발생하고, 나아가 멤브레인의 기공의 크기가 한정되지 않는 상태에서 멤브레인 내측으로 유입되는 물 속에 중금속이 포함될 우려가 상존하게 된다.In addition, when the polymer is not stirred uniformly in the wastewater, the efficiency of precipitation of heavy metal is low. Further, there is a fear that heavy metal is contained in the water flowing into the membrane while the pore size of the membrane is not limited .
또한, pH 조절하는 공정, 중합체가 투입되어 중금속을 침전시키는 공정 및 침전처리된 폐수를 멤브레인에 통과시키는 공정이 별개로 이루어짐에 따라 많은 처리 공간이 필요하며, 또한 공정과 공정을 잇는 부대시설이 필요하는 바, 시설 투자 대비 중금속 처리 효율이 현격히 낮아지는 문제점을 안고 있다.In addition, since a process of adjusting the pH, a process of precipitating a heavy metal by injecting a polymer, and a process of passing the precipitated wastewater through a membrane are separately performed, a lot of processing space is required, and an additional facility The efficiency of treatment of heavy metals compared to facility investment is significantly lowered.
상술한 문제점을 해결하고자 하나의 공정에서 유입수의 부유물질을 제거하고, 폐수 속의 중금속을 침전시키고, 초종적으로 처리된 물의 침전물이 제거된 상태로 외부로 유출시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for removing suspended solids in influent water in a single process, precipitating heavy metals in wastewater, and discharging the precipitate of water treated in the extruded state .
또한, 중금속 침전의 효율을 증대시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.It is also intended to provide an apparatus and method for increasing the efficiency of heavy metal precipitation.
또한, 폐수 속의 중금속을 처리하는데 있어서 효율을 증대시키고 설비를 최대한 단순화할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides an apparatus and method for increasing the efficiency and simplifying the facility in treating heavy metals in wastewater.
상술한 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치는 폐수가 유입되는 반응조(100); 상기 반응조(100)의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제2멤브레인(202); 및 상기 제2멤브레인(202)의 내측에 위치된 화합물을 포함하며, 상기 화합물은 알칼리금속화합물 또는 알칼리토금속화합물 중 어느 하나이다.In order to solve the above-mentioned problems, the heavy metal wastewater treatment apparatus according to the present invention includes a
바람직하게는, 상기 반응조(100)의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제1멤브레인(201)을 더 포함하며, 폐수가 상기 제1멤브레인(201)을 통하여 상기 반응조(100)로 유입된다.The waste water may be introduced into the
바람직하게는, 상기 반응조(100)의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제3멤브레인(203)을 더 포함하며, 상기 제3멤브레인(203) 내측으로 유입된 물이 상기 제3멤브레인(203) 내측으로 연결된 연결관을 통하여 상기 반응조(100) 외부로 유출된다.The
바람직하게는, 상기 알칼리금속화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이며, 상기 알칼리토금속화합물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 또는 탄산칼슘(CaCO3)이다.Preferably, the alkali metal compound is sodium carbonate (Na 2 CO 3) or a bicarbonate (NaHCO 3) carbonate, the alkaline earth metal compound is magnesium (MgO), calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO 3) oxide .
바람직하게는, 상기 제2멤브레인(202) 기공의 직경은 0.1 내지 5㎛이다.Preferably, the diameter of the pores of the
바람직하게는, 상기 반응조(100)에 폐수가 체류하는 시간은 1 내지 24시간이다.Preferably, the time for which the wastewater stays in the
상술한 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리방법은 (a) 내측에 중공의 드럼 형상의 제2멤브레인(202) 및 제3멤브레인(203)이 위치된 반응조(100)에 폐수가 유입되는 단계; (b) 상기 제2멤브레인(202) 내측에 알칼리금속화합물 또는 알칼리토금속화합물이 충진되는 단계; 및 (c) 상기 제3멤브레인(203)의 내측으로 유입된 물이 상기 제3멤브레인(203) 내측으로 연결된 연결관을 통하여 상기 반응조(100) 외부로 유출되는 단계를 포함한다.In order to solve the above-described problems, the method of treating heavy metal wastewater according to the present invention is characterized in that (a) wastewater flows into a
바람직하게는, 상기 반응조(100)의 내측에는 중공의 드럼 형상의 제1멤브레인(201)이 위치되며, 상기 (a) 단계에서, 상기 제1멤브레인(201)을 통하여 폐수가 상기 반응조(100)에 유입된다.Preferably, a hollow drum-shaped
바람직하게는, 상기 알칼리금속화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이며, 상기 알칼리토금속화합물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 또는 탄산칼슘(CaCO3)이다.Preferably, the alkali metal compound is sodium carbonate (Na 2 CO 3) or a bicarbonate (NaHCO 3) carbonate, the alkaline earth metal compound is magnesium (MgO), calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO 3) oxide .
바람직하게는, 상기 제2멤브레인(202) 기공의 직경은 0.1 내지 5㎛이다.Preferably, the diameter of the pores of the
상술한 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리방법은 직경이 0.1 내지 5㎛인 제2멤브레인(202) 기공을 유동하는 탄산이온 또는 탄산수소이온에 의한 이온결합으로 폐수에 포함된 중금속을 침전시킨다.In order to solve the above-mentioned problems, the heavy metal wastewater treatment method according to the present invention is a method of treating heavy metal wastewater containing heavy metals contained in wastewater by ionic bonding by carbonic acid ions or bicarbonate ions flowing in pores of a
상술한 과제 해결 수단으로, 하나의 공정으로 폐수 속의 중금속을 침전시키 동시에 멤브레인 내측으로 유입된 정수된 물을 외부로 유출시킬 수 있어 중금속 처리 장치 운영이 매우 단순화된다. 이에 따라 비용 대비 효율성이 증가된다.As a means for solving the above-mentioned problems, the heavy metal in the wastewater can be precipitated in one process and the purified water introduced into the membrane can be discharged to the outside, which greatly simplifies the operation of the heavy metal processing apparatus. This increases cost efficiency.
또한, 반응조의 크기에 맞게 다수의 멤브레인을 위치시킬 수 있고, 이에 따라 멤브레인 기공을 통과하는 이온의 분포가 균일하게 이루어지는 바, 교반에 필요한 별도의 부대시설이 필요하지 않는다.In addition, a plurality of membranes can be positioned according to the size of the reaction vessel, and the distribution of the ions passing through the membrane pores is uniform, so that there is no need for any additional facilities necessary for stirring.
또한, 화합물을 연속적으로 충진하면서 지속적으로 중금속 침전이 일어나게 함과 동시에 중금속 제거처리된 물을 멤브레인을 통과시켜 외부로 유출시킬 수 있는 바, 많은 양의 폐수를 연속적으로 처리할 수 있어 효율성이 증대된다.In addition, the heavy metal removal treatment can be continuously performed while the compound is continuously filled, and at the same time, the water that has been subjected to heavy metal removal can be discharged to the outside through the membrane, so that a large amount of wastewater can be continuously treated, .
도 1은 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치에 있어서 제2멤브레인의 기술적 특징을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치의 기술적 특징을 전체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제1실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제2실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제3실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제4실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제5실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제6실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명인 중금속 폐수 처리장치의 제7실시예에 따른 데이터를 도시한 도면이다.1 is a view for conceptually explaining technical characteristics of a second membrane in a heavy metal wastewater treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the overall technical characteristics of the heavy metal wastewater treatment apparatus according to the present invention.
3 is a view showing data according to the first embodiment of the heavy metal wastewater treatment apparatus of the present invention.
4 is a view showing data according to a second embodiment of the heavy metal wastewater treatment apparatus of the present invention.
5 is a view showing data according to a third embodiment of the heavy metal wastewater treatment apparatus of the present invention.
6 is a diagram showing data according to a fourth embodiment of the heavy metal wastewater treatment apparatus of the present invention.
7 is a view showing data according to a fifth embodiment of the heavy metal wastewater treatment apparatus of the present invention.
8 is a view showing data according to the sixth embodiment of the heavy metal wastewater treatment apparatus of the present invention.
9 is a diagram showing data according to a seventh embodiment of the heavy metal waste water treatment apparatus of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치 및 방법을 설명한다.An apparatus and method for treating heavy metal wastewater according to the present invention will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.
본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치는 반응조(100), 제1멤브레인(201), 제2멤브레인(202) 및 제3멤브레인(203)을 포함한다. 반응조(100)로 중금속을 포함한 폐수가 유입되어 처리된다.The heavy metal wastewater treatment apparatus according to the present invention includes a
제1멤브레인(201), 제2멤브레인(202) 및 제3멤브레인(203)은 반응조(100)의 내측에 위치된다. 제1멤브레인(201), 제2멤브레인(202) 및 제3멤브레인(203)의 형상은 중공의 드럼 형상임이 바람직하다. The
반응조(100)에 유입되는 폐수의 부유물질 농도가 높은 경우, 부유물질에 의한 중금속 제거처리의 효율이 낮아질 수 있는 바, 부유물질이 제거된 폐수가 반응조(100)에 유입됨에 바람직하다. 이에 따라, 반응조(100)에 유입될 폐수는 제1멤브레인(201)을 통해서 외부에서 반응조(100) 내측으로 유입될 수 있다. 이에 따라, 폐수 속의 부유물질은 제1멤브레인(201)을 거치면서 제1멤브레인(201) 내측에서 걸러지게 된다.When the concentration of the suspended solids in the wastewater flowing into the
폐수는 제1멤브레인(201)의 내측에 연결된 연결관을 통하여 외부에서 제1멤브레인(201) 내측으로 유입될 수 있으며, 유입된 폐수는 제1멤브레인(201) 내측에서 반응조(100) 내측(즉, 제1멤브레인(201)의 외측)으로 유동될 수 있으며, 이 과정을 통하여 폐수 속의 부유물질이 제거된다.The wastewater can be introduced from the outside into the
다만, 폐수의 부유물질 농도가 낮은 경우, 폐수가 제1멤브레인(201)을 통하지 않고 곧바로 반응조(100)로 유입될 수 있음은 물론이다. 따라서, 제1멤브레인(201)은 폐수의 부유물질 농도에 따라 운영됨이 바람직하다.However, when the concentration of the suspended solids in the wastewater is low, it goes without saying that the wastewater can flow directly into the
제2멤브레인(202)의 내측에는 화합물이 충진되고, 충진된 화합물은 제2멤브레인(202) 기공을 통해 유입된 물에 의해 이온화된다. The compound is filled inside the
제2멤브레인(202) 내측의 화합물 및 물이 이온화된 이후, 이온들이 제2멤브레인(202) 기공을 통하여 제2멤브레인(202) 외측으로 유출되어 폐수 속에 포함되어 있는 중금속 이온과의 이온결합이 이루어지는데, 도 1을 참조하여 이러한 과정을 설명한다.After the compound and the water inside the
제2멤브레인(202) 기공을 통하여 폐수 중의 물(H2O)이 제2멤브레인(202)의 내측으로 유입된다. 제2멤브레인(202) 내측으로 유입된 물에 의하여 내측에 충진된 화합물이 이온화된다. 화화물 및 물에서 이온화된 양이온 및 음이온은 제2멤브레인(202) 기공을 통해 제2멤브레인(202) 외측인 폐수 속으로 유출되고, 유출된 음이온은 폐수 속에 포함된 중금속 이온과 이온결합하게 된다. 이온결합된 중금속은 침전된다. 제2멤브레인(202)의 바람직한 직경크기는 적어도 물분자가 유동할 수 있는 직경크기 이상이다.Water (H 2 O) in the wastewater flows into the
화합물은 알칼리금속화합물 또는 알카리토금속화합물일 수 있다. 바람직하게는, 알칼리금속화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3)일 수 있으며, 알칼리토금속화합물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 또는 탄산칼슘(CaCO3)일 수 있다.The compound may be an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound. Preferably, the alkali metal compound is sodium carbonate (Na 2 CO 3) or may be a sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3) carbonate, an alkaline earth metal compound is magnesium (MgO), calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO 3) oxidation days .
도 2를 참조하여 다수의 제2멤브레인(202) 및 제3멤브레인(203)이 포함된 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치를 설명한다.A heavy metal wastewater treatment apparatus according to the present invention including a plurality of
처리되어야 할 폐수의 양에 따라 반응조(100)의 처리용량이 달라지며, 반응조(100)의 처리용량에 따라 제2멤브레인(202)의 크기나 갯수가 달라질 수 있다. 반응조(100)의 처리용량에 다수의 제2멤브레인(202)을 반응조(100) 내측에 균일하게 위치시킬 수 있다. 이에 따라, 교반에 필요한 별도의 부대시설이 필요하지 않는다.The treatment capacity of the
제2멤브레인(202) 내측에 연결된 연결관을 통해 화합물이 제2멤브레인(202) 내측으로 충진된다. 다량의 폐수를 처리하는 경우, 이러한 연결관을 통해 지속적으로 화합물을 충진시킬 수 있고, 또는 충진된 일정량이 소모된 이후 다시 일정량이 재충진되는 것처럼 주기적으로 재충진될 수도 있다.The compound is filled inside the
도 1 및 도 2에 도시된 화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3) 등을 도시하였지만 이에 한정되지 않고 물에 의해 이온화된 이온이 중금속과 이온결합할 수 있는 화합물이면 어느 것이나 가능함은 물론이다.1 and 2 illustrate sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or sodium bicarbonate (NaHCO 3 ), but the present invention is not limited thereto. The compound shown in FIG. 1 and FIG. 2 is a compound capable of ion- Of course it is possible.
반응조(100)에서 중금속 제거처리된 물은 반응조(100) 외부로 유출된다. 폐수 속의 중금속이 제거처리된 상태라도 부유물질이 폐수 속에 잔존할 수 있는 바, 이러한 부유물질이 제거된 후에 외부로 유출됨이 바람직하다. 곧바로 반응조(100)에 유입된 폐수 뿐만 아니라 상술한 바와 같이 제1멤브레인(201)을 통하여 반응조(100)에 유입된 폐수 속에도 여전히 부유물질이 잔존할 수 있다.The water removed in the
반응조(100)에서 중금속 제거처리된 물을 부유물질이 제거된 상태로 외부로 유출시키기 위해 반응조(100) 내측에 제3멤브레인(203)이 위치된다. 제3멤브레인(203)에는 제2멤브레인(202)과 달리 내측에 화합물이 충진되지 않는다. 이에 따라, 폐수 속의 물이 제3멤브레인(203) 기공을 통해 제3멤브레인(203) 내측으로 유입되고, 유입된 물은 제3멤브레인(203) 내측으로 연결된 연결관을 통해 반응조(100) 외부로 유출된다. 이러한 과정 중에 부유물질이 제3멤브레인(203) 외측에 걸러지게 된다. 제2멤브레인(203)과 마찬가지로 제3멤브레인(203) 기공의 바람직한 직경크기는 적어도 물분자가 유동할 수 있는 직경크기 이상이다.The
반응조(100) 내측에 위치된 제1멤브레인(201), 제2멤브레인(202) 및 제3멤브레인(203)의 기술적 특징을 전체적으로 설명한다.The technical characteristics of the
제1멤브레인(201)을 통하여 또는 제1멤브레인(201)을 통하지 않고 곧바로 반응조(100)로 폐수가 유입된 이후, 반응조(100) 내측에 위치된 다수의 제2멤브레인(202)의 기공을 통하여 제2멤브레인(202) 내측으로 물이 유입된다. 제2멤브레인(202) 내측에 위치된 화합물이 유입된 물에 의해 이온화되고, 화합물 및 물에서 이온화된 이온들이 제2멤브레인(202) 기공을 통해 폐수 쪽으로 유출되어 폐수 속에 포함되어 있는 중금속 이온과 이온결합되어 침전된다. 일정 이상 중금속이 제거된 상태에서 중금속이 포함되지 않은 물이 제3멤브레인(203) 기공을 통하여 제3멤브레인(203) 내측으로 유입되면서 물 속에 잔존하는 부유물질이 제3멤브레인(203) 외측에 걸러지고, 제3멤브레인(203) 내측으로 유입된 물은 제3멤브레인(203)의 내측에 연결된 연결관을 통해 반응조(100) 외부로 유출된다.The wastewater flows into the
도면 3 내지 7을 참조하여 본 발명에 따른 중금속 폐수 처리장치의 배치모드(batch mode) 실시예를 설명한다.A batch mode embodiment of a heavy metal wastewater treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG.
이하에서, 직경크기가 1 내지 5㎛인 다수의 기공이 형성된 제2멤브레인(202)을 블랙멤브레인으로 지칭하고, 직경크기가 0.1 내지 1㎛인 다수의 기공이 형성된 제2멤브레인(202)을 화이트멤브레인으로 지칭한다.Hereinafter, a
제1실시예First Embodiment
도 3을 참조하여 제1실시예를 설명한다.The first embodiment will be described with reference to Fig.
기공의 직경크기에 따른 중금속 제거 효율을 조사하기 위해 폐수가 포함된 반응조(100)에 블랙멤브레인과 화이트멤브레인을 각각 1일 동안 위치시켰다. 충진된 알칼리금속화화물은 동일한 양의 탄산나트륨이다.In order to investigate the heavy metal removal efficiency according to the pore diameter size, a black membrane and a white membrane were placed in a
도 3(a)인 블랙멤브레인 경우, 2번째 배치까지는 모든 중금속이 제거되었으나 3번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현격히 떨어진다.In the case of the black membrane shown in FIG. 3 (a), all the heavy metals were removed until the second batch, but the heavy metal removal efficiency remarkably dropped from the third batch.
도 3(b)인 화이트멤브레인 경우, 7번째 배치까지는 모든 중금속이 신속하게 제거되었으나 9번째 배치부터 12번째까지는 모든 중금속이 천천히 제거되었다. 12번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현겨히 떨어진다.In the case of the white membrane shown in Fig. 3 (b), all heavy metals were rapidly removed until the seventh batch, but all the heavy metals were slowly removed from the ninth batch to the twelfth. From the 12th batch, the removal efficiency of heavy metals is seriously degraded.
결과적으로 직경크기가 0.1 내지 1㎛인 다수의 기공이 형성된 화이트멤브레인이 바람직하다.As a result, a white membrane having a large number of pores having a diameter of 0.1 to 1 m is preferable.
제2실시예Second Embodiment
도 4를 참조하여 제2실시예를 설명한다.The second embodiment will be described with reference to FIG.
직경크기가 1 내지 5㎛인 다수의 기공이 형성된 블랙멤브레인에서 알칼리금속화합물에 따른 중금속 제거 효율을 조사하기 위해 폐수가 포함된 반응조(100)에 탄산나트륨이 내측에 충진된 블랙멤브레인과 동일한 양의 탄산수소나트륨이 내측에 충진된 블랙멤브레인 각각을 1일 동안 위치시켰다. In order to investigate the removal efficiency of heavy metals according to alkali metal compounds in a black membrane having a large number of pores having a diameter of 1 to 5 μm, a
도 4(a)인 탄산나트륨이나 도 4(b)인 탄산수소나트륨이나 모두 2번째 또는 3번째 배치 이후 중금속 제거효율이 현저히 떨어진다.4 (a) or 4 (b) sodium bicarbonate, the removal efficiency of heavy metals is remarkably decreased after the second or third batch.
제3실시예Third Embodiment
도 5를 참조하여 제3실시예를 설명한다.The third embodiment will be described with reference to Fig.
직경크기가 0.1 내지 1㎛인 다수의 기공이 형성된 화이트멤브레인에서 알칼리금속화합물에 따른 중금속 제거 효율을 조사하기 위해 폐수가 포함된 반응조(100)에 탄산나트륨이 내측에 충진된 화이트멤브레인과 동일한 양의 탄산수소나트륨이 내측에 충진된 화이트멤브레인 각각을 1일 동안 위치시켰다. In order to investigate the removal efficiency of heavy metals according to alkali metal compounds in a white membrane having a large number of pores having a diameter of 0.1 to 1 m, sodium carbonate was filled in the
도 5(a)인 탄산나트륨의 경우, 12번째 배치까지는 시간의 차이는 있지만 중금속이 완전히 제거된다. 13번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현저히 떨어진다.In the case of sodium carbonate as shown in Fig. 5 (a), the heavy metal is completely removed up to the 12th batch, although the time is different. From the 13th batch, the removal efficiency of heavy metals is significantly reduced.
도 5(b)인 탄산수소나트륨의 경우, 10번째 배치까지는 시간의 차이는 있지만 중금속이 완전히 제거된다. 11번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현저히 떨어진다.In the case of sodium hydrogencarbonate shown in Fig. 5 (b), the heavy metal is completely removed up to the tenth arrangement although the time is different. From the 11th batch, the removal efficiency of heavy metals is significantly reduced.
결과적으로, 화이트멤브레인의 경우 제2멤브레인(201)에 충진되는 알칼리금속화합물로 탄산나트륨이 바람직하다.As a result, in the case of a white membrane, sodium carbonate is preferable as an alkali metal compound to be filled in the
제4실시예Fourth Embodiment
도 6을 참조하여 제4실시예를 설명한다.The fourth embodiment will be described with reference to Fig.
충진되는 알칼리금속화합물이 탄산나트륨인 경우 반응조(100)에서 제2멤브레인(202)의 체류시간에 따른 중금속 제거 효율을 조사하고자, 폐수가 포함된 반응조(100)에 동일한 양의 탄산나트륨이 내측에 충진된 화이트멤브레인을 각각 1일 및 2일 동안 위치시켰다.In the case where the alkali metal compound to be filled is sodium carbonate, in order to investigate the heavy metal removal efficiency according to the residence time of the
도 6(a)인 1일 동안의 체류시간의 경우, 12번째 배치까지는 시간의 차이는 있지만 중금속이 완전히 제거된다. 13번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현저히 떨어진다.In the case of the residence time for one day as shown in FIG. 6 (a), the heavy metal is completely removed up to the twelfth arrangement, although the time is different. From the 13th batch, the removal efficiency of heavy metals is significantly reduced.
도 6(b)인 2일 동안의 체류시간의 경우, 7번째 배치까지는 시간의 차이는 있지만 중금속이 완전히 제거된다. 8번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현저히 떨어진다.In the case of the residence time for 2 days shown in FIG. 6 (b), the heavy metal is completely removed up to the seventh arrangement although the time is different. From the eighth batch, the removal efficiency of heavy metals is significantly reduced.
결과적으로 충진된 알칼리금속화합물이 탄산나트륨인 경우, 1시간의 짧은 체류시간에도 중금속 제거처리가 완전히 이루어지는 배치가 존재하는 바, 체류시간은 1시간 내지 24시간이 바람직하다.As a result, when the filled alkali metal compound is sodium carbonate, there is an arrangement in which the heavy metal removal treatment is completely performed even for a short residence time of 1 hour, and the residence time is preferably 1 hour to 24 hours.
제5실시예Fifth Embodiment
도 7을 참조하여 제5실시예를 설명한다.The fifth embodiment will be described with reference to Fig.
충진된 알칼리금속화합물이 탄산수소나트륨인 경우 반응조(100)에서 제2멤브레인(202)의 체류시간에 따른 중금속 제거 효율을 조사하고자, 폐수가 포함된 반응조(100)에 동일한 양의 탄산수소나트륨이 내측에 충진된 화이트멤브레인을 각각 1일 및 2일 동안 위치시켰다.In the case where the filled alkali metal compound is sodium hydrogencarbonate, in order to investigate heavy metal removal efficiency according to the residence time of the
도 7(a)인 1일 동안의 체류시간의 경우, 10번째 배치까지는 시간의 차이는 있지만 중금속이 완전히 제거된다. 11번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현저히 떨어진다.In the case of the residence time for one day in Fig. 7 (a), the heavy metal is completely removed up to the tenth arrangement although there is a time difference. From the 11th batch, the removal efficiency of heavy metals is significantly reduced.
도 7(b)인 2일 동안의 체류시간의 경우, 7번째 배치까지는 시간의 차이는 있지만 중금속이 완전히 제거된다. 8번째 배치부터는 중금속 제거 효율이 현저히 떨어진다.In the case of the residence time for 2 days shown in Fig. 7 (b), the heavy metal is completely removed up to the seventh arrangement although the time is different. From the eighth batch, the removal efficiency of heavy metals is significantly reduced.
결과적으로 충진된 알칼리금속화합물이 탄산수소나트륨인 경우, 1시간의 짧은 체류시간에도 중금속 제거처리가 완전히 이루어지는 배치가 존재하는 바, 탄산나트륨과 마찬가지로 체류시간은 1시간 내지 24시간이 바람직하다.As a result, when the filled alkali metal compound is sodium hydrogencarbonate, there is an arrangement in which the heavy metal removal treatment is completely performed even for a short residence time of 1 hour, and the retention time is preferably 1 to 24 hours as in the case of sodium carbonate.
제6실시예Sixth Embodiment
도 8을 참조하여 제6실시예를 설명한다.The sixth embodiment will be described with reference to Fig.
화합물의 농도에 따른 중금속 제거 효율를 조사하고자, 탄산수소나트륨이 충진된 블랙멤브레인를 반응조(100)에 위치시켜 첫번째 배치에서의 중금속이 제거되는 속도를 살펴보았다.In order to investigate the heavy metal removal efficiency according to the concentration of the compound, a black membrane filled with sodium hydrogencarbonate was placed in the
첫번째 배치에서 모든 중금속이 1시간 이내에 제거되었음이 나타난다. 그러나, 도 3 내지 도 7에서는 살펴보듯이 대부분 3 내지 5배치부터는 중금속이 완전히 제거되는 시간이 6시간 이상이 되는 배치가 많아짐을 알 수 있고, 그 이상의 배치에서는 중금속이 완전히 제거되는 시간이 1일 정도가 걸리는 것을 알 수 있다.In the first batch, all heavy metals were removed within one hour. However, as can be seen from FIGS. 3 to 7, it can be seen that the arrangement in which the time for completely removing the heavy metal is more than 6 hours from the arrangement of 3 to 5 is increased, It can be seen that it takes about several minutes.
결과적으로, 도 3 내지 도 8의 그래프를 조사한 결과에 따르면, 중금속 제거 효율(속도)은 충진된 화합물의 농도에 따라 달라짐을 알 수 있다. 즉, 농도가 높을수록 제거 속도가 빠르며 농도가 낮을수록 제거 속도가 느리다는 것을 알 수 있다. 따라서, 충진된 화합물의 농도에 따라 1시간 내에서도 중금속 완전 제거가 가능한 바, 반응조(100)에서 제2멤브레인(202)의 체류시간은 1시간에서 1일 정도가 바람직하다.As a result, according to the results of the examination of the graphs of FIGS. 3 to 8, it can be seen that the removal efficiency (rate) of heavy metal depends on the concentration of the compound to be packed. That is, the higher the concentration, the faster the removal rate, and the lower the concentration, the slower the removal rate. Accordingly, the heavy metal can be completely removed even within 1 hour depending on the concentration of the compound to be packed. It is preferable that the retention time of the
제7실시예Seventh Embodiment
도 9는 다양한 화합물이 충진된 제2멤브레인이 반응조(100)에 위치된 상태에서, 폐수가 반응조(100)에 유입된 이후 시간에 따른 폐수의 pH를 조사한 데이터이다. 충진된 화합물은 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 산화마그네슘, 탄산칼슘, 산화칼슘이다. 모든 화합물에서 pH 상승이 일어났지만 그 중에서도 탄산나트륨과 탄산수소나트륨이 가장 높은 상승율을 보이고 있다.FIG. 9 shows data of the pH of the wastewater with time after the wastewater is introduced into the
중금속은 pH에 따라 다른 상(phase)으로 변하며, 통상적으로 pH 4 정도의 산성상태에서는 이온 상태로 존재하고, pH 5 이상의 중성상태에서는 수산화물과 탄산염 등과 결합하여 고체상태로 변화된다. 고체화된 중금속은 침전 또는 필터를 통해 손쉽게 제거가 가능하므로 이온상태의 중금속에 비해 처리가 용이하다.Heavy metals change into different phases depending on their pH. They usually exist in the ionic state at an acidic pH of about 4, and in a neutral state at a pH of 5 or more, they are combined with hydroxides and carbonates to change into a solid state. The solidified heavy metals can be easily removed through sedimentation or filtration, so they are easier to treat than heavy metals in the ionic state.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It will be appreciated that embodiments are possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the claims.
100: 반응조
201: 제1멤브레인
202: 제2멤브레인
203: 제3멤브레인100: Reactor
201: first membrane
202: second membrane
203: third membrane
Claims (11)
상기 반응조(100)의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제2멤브레인(202); 및
상기 제2멤브레인(202)의 내측에 충진된 화합물을 포함하며,
상기 화합물은 상기 반응조(100) 외부에서 상기 제2멤브레인(202) 내측으로 연결된 연결관을 통해 재충진되며,
상기 화합물은 알칼리금속화합물 또는 알칼리토금속화합물 중 어느 하나인 중금속 폐수 처리장치.
A reaction tank 100 into which wastewater flows;
A second membrane 202 in the shape of a hollow drum positioned inside the reaction tank 100; And
And a compound filled inside the second membrane 202,
The compound is refilled from the outside of the reaction tank 100 through a connection pipe connected to the inside of the second membrane 202,
Wherein the compound is any one of an alkali metal compound and an alkaline earth metal compound.
상기 반응조(100)의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제3멤브레인(203)을 더 포함하며,
상기 제3멤브레인(203) 내측으로 유입된 물이 상기 제3멤브레인(203) 내측으로 연결된 연결관을 통하여 상기 반응조(100) 외부로 유출되는 중금속 폐수 처리장치.
The method according to claim 1,
And a third membrane (203) in the form of a hollow drum located inside the reaction tank (100)
Wherein the water flowing into the third membrane (203) flows out of the reaction tank (100) through a connection pipe connected to the inside of the third membrane (203).
상기 반응조(100)의 내측에 위치된 중공의 드럼 형상의 제1멤브레인(201)을 더 포함하며,
폐수가 상기 제1멤브레인(201)을 통하여 상기 반응조(100)로 유입되는 중금속 폐수 처리장치.
The method according to claim 1,
And a hollow drum-shaped first membrane (201) located inside the reaction vessel (100)
Wherein the wastewater flows into the reaction tank (100) through the first membrane (201).
상기 알칼리금속화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이며,
상기 알칼리토금속화합물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 또는 탄산칼슘(CaCO3)인 중금속 폐수 처리장치.
The method according to claim 1,
The alkali metal compound is sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 )
The alkaline earth metal compound is magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO 3) of heavy metal waste water treatment apparatus.
(b) 상기 제2멤브레인(202) 내측에 화합물이 충진되는 단계; 및
(c) 상기 제3멤브레인(203)의 내측으로 유입된 물이 상기 제3멤브레인(203) 내측으로 연결된 연결관을 통하여 상기 반응조(100) 외부로 유출되는 단계를 포함하며,
상기 화합물은 상기 반응조(100) 외부에서 상기 제2멤브레인(202) 내측으로 연결된 연결관을 통해 재충진되며,
상기 화합물은 알칼리금속화합물 또는 알칼리토금속화합물 중 어느 하나인 중금속 폐수 처리방법.
(a) introducing wastewater into a reaction tank (100) in which a second membrane (202) and a third membrane (203) having a hollow drum shape are located inside;
(b) filling the inside of the second membrane (202) with a compound; And
(c) water flowing into the third membrane (203) flows out of the reaction tank (100) through a connection pipe connected to the inside of the third membrane (203)
The compound is refilled from the outside of the reaction tank 100 through a connection pipe connected to the inside of the second membrane 202,
Wherein the compound is any one of an alkali metal compound and an alkaline earth metal compound.
상기 반응조(100)의 내측에는 중공의 드럼 형상의 제1멤브레인(201)이 위치되며,
상기 (a) 단계에서, 상기 제1멤브레인(201)을 통하여 폐수가 상기 반응조(100)에 유입되는 중금속 폐수 처리방법.
8. The method of claim 7,
A hollow drum-shaped first membrane 201 is positioned inside the reaction vessel 100,
In the step (a), wastewater flows into the reaction tank (100) through the first membrane (201).
상기 알칼리금속화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3)이며,
상기 알칼리토금속화합물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO) 또는 탄산칼슘(CaCO3)인 중금속 폐수 처리방법.
8. The method of claim 7,
The alkali metal compound is sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 )
The alkaline earth metal compound is magnesium (MgO), calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO 3) the heavy metal oxidation method for treating wastewater.
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- 2016-07-18 KR KR1020160091052A patent/KR101836819B1/en active IP Right Grant
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