KR101941943B1 - 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치 - Google Patents

암모니아 폐수 처리 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101941943B1
KR101941943B1 KR1020170079216A KR20170079216A KR101941943B1 KR 101941943 B1 KR101941943 B1 KR 101941943B1 KR 1020170079216 A KR1020170079216 A KR 1020170079216A KR 20170079216 A KR20170079216 A KR 20170079216A KR 101941943 B1 KR101941943 B1 KR 101941943B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
residual chlorine
wastewater
hydrogen peroxide
treatment
treatment water
Prior art date
Application number
KR1020170079216A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190000189A (ko
Inventor
정승준
정종민
이재진
황재동
김성헌
이수철
류병삼
조원석
Original Assignee
삼성엔지니어링 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성엔지니어링 주식회사 filed Critical 삼성엔지니어링 주식회사
Priority to KR1020170079216A priority Critical patent/KR101941943B1/ko
Publication of KR20190000189A publication Critical patent/KR20190000189A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101941943B1 publication Critical patent/KR101941943B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/586—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds by removing ammoniacal nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/29—Chlorine compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

암모니아 폐수 처리 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 암모니아 폐수 처리 방법은 과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수를 생성하는 단계(S10), 상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 단계(S20)로서, 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 전극에 인가되는 전류량을 조절하는 단계(S20), 및 상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 단계(S30)로서, 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 피처리수로 투입되는 잔류염소 제거제의 투입량을 조절하는 단계(S30)를 포함한다.

Description

암모니아 폐수 처리 방법 및 장치{Method and apparatus of treating ammonia wastewater}
암모니아 폐수 처리 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치는 암모니아 폐수에 대한 높은 처리효율을 안정적으로 달성할 수 있다.
고농도 암모니아 폐수의 효과적인 처리방법 중의 하나로서 전기산화(electrochemical oxidation)를 이용한 처리방법이 사용되고 있다. 이러한 처리방법은 고농도 암모니아 함유 폐수의 전기산화 처리시 NaCl, KCl, HCl 등을 산화촉진제로 주입하여 활성 염소를 발생시켜 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시키는 방식을 주로 이용한다.
그러나, 전자산업에서 발생하는 고농도 암모니아 폐수의 경우 수백 ppm(중량 기준) 내지 수천 ppm(중량 기준)의 과산화수소를 함유하고 있고, 이러한 과산화수소는 전기산화 반응조에서 암모니아성 질소의 산화를 위해 발생시키는 활성 염소(OCl-, HOCl)와 반응하여 이 활성 염소를 염소이온(Cl-)으로 환원시킨다. 따라서, 고농도 암모니아 폐수 중의 과산화수소가 전부 제거되기 전까지는 암모니아 폐수의 처리효율이 크게 저해되는 문제점이 있다.
또한, 암모니아성 질소의 제거를 위해 생성된 활성 염소가 암모니아성 질소와 반응한 후 남아있는 유리잔류염소(free residual chlorine)는 이를 함유하는 전기산화 처리수가 후속 생물처리 공정으로 유입될 경우 미생물을 사멸시키는 문제점을 야기할 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 인용발명 1(한국공개특허공보 제10-2010-0085520호, 2010. 07. 29), 인용발명 2(일본공개특허공보 특개평07-016561호, 1995. 01. 20) 및 인용발명 3(일본공개특허공보 특개2012-040524호, 2012. 03. 01)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 구현예는 암모니아 폐수에 대한 높은 처리효율을 안정적으로 달성할 수 있는 암모니아 폐수 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 암모니아 폐수에 대한 높은 처리효율을 안정적으로 달성할 수 있는 암모니아 폐수 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수를 생성하는 단계(S10);
상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 단계(S20)로서, 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 전극에 인가되는 전류량을 조절하는 단계(S20); 및
상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 단계(S30)로서, 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 피처리수로 투입되는 잔류염소 제거제의 투입량을 조절하는 단계(S30)를 포함하는 암모니아 폐수 처리 방법을 제공한다.
상기 과산화수소 제거 단계(S10)는 상기 폐수에 과산화수소 제거제를 투입하거나, 상기 폐수를 과산화수소 분해 촉매와 접촉시켜 상기 폐수 중의 과산화수소를 분해하거나, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다.
상기 전기산화 단계(S20)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치보다 낮은 경우에는 상기 전류량을 증가시키고, 같거나 높은 경우에는 상기 전류량을 줄이거나 전류 공급을 중단할 수 있다.
상기 전기산화 단계(S20)에서 상기 피처리수에는 전해촉진제가 투입될 수 있다.
상기 잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치보다 높은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 증가시키고, 같거나 낮은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 줄이거나 상기 잔류염소 제거제의 투입을 중단할 수 있다.
상기 암모니아 폐수 처리 방법은 상기 2차 처리수의 적어도 일부를 생물학적으로 처리함으로써 상기 2차 처리수 중의 유기물을 제거하여 3차 처리수를 생성하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수를 생성하는 과산화수소 처리조;
상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 전기산화 반응조;
상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위를 측정하는 제1 센서;
상기 제1 센서와 전기적으로 연결되어 상기 제1 센서로부터 입력된 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 조절된 양의 전류를 상기 전기산화 반응조에 인가하는 정류기;
상기 1차 처리수에 잔류염소 제거제를 투입함으로써 상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 잔류염소 처리조;
상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위를 측정하는 제2 센서; 및
상기 제2 센서와 전기적으로 연결되어 상기 제2 센서로부터 입력된 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 조절된 양의 상기 잔류염소 제거제를 상기 1차 처리수에 투입하는 잔류염소 제거제 투입장치를 포함하는 암모니아 폐수 처리 장치를 제공한다.
상기 암모니아 폐수 처리 장치는 상기 전기산화 반응조 내에 전해촉진제를 투입하는 전해촉진제 투입장치를 더 포함할 수 있다.
상기 전해촉진제는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 암모니아 폐수 처리 장치는 상기 2차 처리수의 적어도 일부를 생물학적으로 처리함으로써 상기 2차 처리수 중의 유기물을 제거하여 3차 처리수를 생성하는 생물처리조를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치는 전자산업에서 발생하는 고농도 암모니아 폐수에 대한 높은 처리효율을 안정적으로 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "폐수" 또는 "암모니아 폐수"란 암모니아성 질소 및 과산화수소를 함유하는 미처리 폐수(즉, 원수)를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "암모니아성 질소"란 암모니아 또는 암모늄염으로 존재하는 질소를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "처리율"이란 하기 수학식 1에 의해 계산되는 암모니아성 질소의 제거율을 의미한다.
[수학식 1]
처리율(%)= 암모니아성 질소의 제거율(%) = (미처리 폐수 중의 암모니아성 질소의 농도 - 처리수 중의 암모니아성 질소의 농도)/ 미처리 폐수 중의 암모니아성 질소의 농도 × 100
또한 본 명세서에서, "처리수'란 미처리 폐수 중의 암모니아성 질소가 제거되어 상기 미처리 폐수 보다 적은 양의 암모니아성 질소를 함유하는 모든 단계의 처리된 폐수를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "피처리수'란 어떤 단계에서 처리 대상이 되는 물을 의미하며, 각 단계의 피처리수는 서로 다른 처리율을 갖는다.
또한 본 명세서에서, "전기화학적 산화(electrochemical oxidation)'란 고체 전극과 전해액 사이의 전자들의 흐름에 의해 발생하는 전기화학적 반응 중 전자를 잃는 반응을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "전류량'이란 정류기가 전극에 인가하는 전류의 양을 의미한다. 상기 전류량은 "전류인가량"으로도 지칭되며, 단위는 암페어(A)이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법은 과산화 수소 제거 단계(S10), 전기산화 단계(S20) 및 잔류염소 처리 단계(S30)를 포함한다.
과산화 수소 제거 단계(S10)는 과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수(pretreated wastewater)를 생성하는 단계이다.
상기 과산화수소는 전기산화 단계(S20)에서 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시키는 반응을 저해할 뿐만 아니라 전기산화 단계(S20)의 후단에 생물학적 처리 단계(S40)가 포함될 경우 미생물을 사멸시키는 작용을 하기 때문에 미리 제거되어야 한다. 즉, 폐수 내에 존재하는 과산화수소의 농도에 따라 암모니아성 질소의 제거속도 및 효율이 큰 폭으로 변하게 된다.
상기 폐수는 전자산업에서 발생하는 폐수일 수 있다. 따라서, 상기 폐수는 수천 mg/L의 과산화수소를 함유할 수 있으며, 타 폐수와 혼합되거나 관로를 흐르면서 그 농도가 저하되므로, 적용 처에 따라 수백~수천 mg/L의 과산화수소를 함유할 수 있다.
상기 폐수는 강한 알칼리성(pH 10.5~11.5)을 띨 수 있다.
과산화수소 제거 단계(S10)는 상기 폐수에 과산화수소 제거제를 투입하거나, 상기 폐수를 과산화수소 분해 촉매와 접촉시켜 상기 폐수 중의 과산화수소를 분해(즉, 과산화수소를 물과 산소로 분해)하거나, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다.
상기 과산화수소 제거제는 카탈라아제, 퍼옥시다아제, 크산틴옥시다아제, 메탈포르피린(예를 들어, 망간(Ⅲ) 메조-테트라키스(4-벤조산)포르피린, 망간(Ⅲ) 메조-테트라키스(1-메틸-4-피리딜)포르피린), 아황산수소나트륨, 티오황산나트륨, 요오드화칼륨, 브롬화나트륨, 철염(FeCl3, Fe2(SO4)3, Fe(NO3)3) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 과산화수소 분해 촉매는 이산화망간, 백금족 금속 담지 촉매(한국등록특허 제1668132호), 산화철 촉매(WO 2014012949), 활성탄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
전기산화 단계(S20)는 상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 단계이다.
전기산화 단계(S20)는 전기화학셀에서 수행될 수 있고, 상기 전기화학셀은 작용 전극, 대응전극, 이러한 전극들이 잠긴 전해액, 및 상기 작용 전극과 상기 대응전극을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
또한, 전기산화 단계(S20)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 전극에 인가되는 전류량을 조절한다.
상기 전극은 전기산화 단계(S20)가 수행되는 전기화학셀의 작용 전극일 수 있다.
전기산화 단계(S20)에서 피처리수의 처리율은 상기 전처리 폐수의 처리율과 같거나 크고 상기 1차 처리수의 처리율보다 작을 수 있다.
전기산화 단계(S20)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치(즉, 유리잔류염소 농도 설정치 또는 산화환원전위 설정치) 보다 낮은 경우에는 상기 전류량을 증가시킬 수 있다.
다른 예로서, 전기산화 단계(S20)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치와 같은 경우에는 전류 공급을 중단할 수 있다.
또 다른 예로서, 전기산화 단계(S20)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치 보다 높은 경우에는 상기 전류량을 줄일 수 있다.
상기 전기산화 단계(S20)에서 상기 피처리수에는 전해촉진제가 투입될 수 있다.
상기 전해촉진제는 그 본래의 기능(즉, 전해촉진)을 수행할뿐만 아니라 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시키기 위한 산화촉진제로도 작용할 수 있다.
상기 전해촉진제는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
전기산화 단계(S20)는 PID 제어에 의해 전류량을 조절할 수 있다.
전기산화 단계(S20)에서는 하기와 같은 반응들이 일어날 수 있다,
2Cl-　→ Cl2　+ 2e- (1)
Cl2　+ H2O → HOCl + H+　+ Cl- (2)
HOCl → H+　+ OCl- (3)
2NH4 + + 2OCl- → N2 + 4H+ + 2Cl- + 2H2O (4-1)
2NH4 + + 3HOCl → N2 + 5H+ + 3Cl- + 3H2O (4-2)
OCl-　+ H2O2　→ Cl-　+ H2O + O2 (5-1)
HOCl + H2O2 → H+ + Cl-　+ H2O + O2 (5-2)
상기 반응식 (1)에서 염소이온(Cl-)은 상기 전해촉진제에서 유래한 것일 수 있다. 이 염소이온(Cl-)은 상기 반응식 (1)~(3)으로 표시되는 반응들을 거쳐서 활성 염소(OCl- 또는 HOCl)를 생성한다. 구체적으로, 피처리수의 pH가 높을 때는 주로 OCl-가 생성되고, 피처리수의 pH가 중성 또는 약산성일 경우에는 주로 HOCl이 생성되어 상기 반응식 (4-1) 또는 (4-2)로 표시되는 반응을 통해 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시킨다.
이때, 피처리수에 과산화수소가 존재할 경우에는 생성된 활성 염소는 상기 반응식 (4-1) 또는 (4-2)로 표시되는 반응을 통해 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시키는데 사용되기 이전에, 보다 우세한 반응인 상기 반응식 (5-1)과 (5-2)로 표시되는 반응들을 통하여 염소이온(Cl-)으로 환원된다.
그러나, 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법에서는, 과산화수소 제거 단계(S10)에서 폐수 내에 함유되어 있던 과산화수소가 이미 충분히 제거되었기 때문에, 전기산화 단계(S20)에서는 상기 반응식 (4-1) 또는 (4-2)로 표시되는 반응을 통해 암모니아성 질소가 고효율로 안정적으로 제거될 수 있다.
잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 단계이다. 따라서, 상기 2차 처리수의 처리율은 상기 1차 처리수의 처리율 보다 높다.
상기 잔류염소는 전기산화 단계(S20)의 후단에 생물학적 처리 단계(S40)가 포함될 경우 미생물을 사멸시키는 작용을 하기 때문에 미리 제거되어야 한다.
잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 피처리수로 투입되는 잔류염소 제거제의 투입량을 조절한다. 이와 같이 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 피처리수로 투입되는 잔류염소 제거제의 투입량을 조절함으로써, 잔류염소 제거제의 사용량을 최소화할 수 있다.
잔류염소 처리 단계(S30)에서 상기 피처리수의 처리율은 상기 1차 처리수의 처리율과 같거나 크고 상기 2차 처리수의 처리율보다 작을 수 있다.
잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치(즉, 유리잔류염소 농도 설정치 또는 산화환원전위 설정치) 보다 높은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 증가시킬 수 있다.
다른 예로서, 잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치와 같은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입을 중단할 수 있다.
또 다른 예로서, 잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치보다 낮은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 줄일 수 있다.
잔류염소 처리 단계(S30)는 PID 제어에 의해 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 조절할 수 있다.
상기 잔류염소 제거제는 아황산수소나트륨(sodium bisulfite), 메타중아황산나트륨(sodium metabisulfite), 아황산나트륨(sodium sulfite), 티오황산나트륨(sodium thiosulfate) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 암모니아 폐수 처리 방법은 잔류염소 처리 단계(S30) 이후에 생물학적 처리 단계(S40)을 더 포함할 수 있다.
생물학적 처리 단계(S40)는 상기 2차 처리수의 적어도 일부를 생물학적으로 처리함으로써 상기 2차 처리수 중의 유기물을 제거하여 3차 처리수를 생성하는 단계이다. 구체적으로, 생물학적 처리 단계(S40)는 미생물을 이용하여 상기 2차 처리수에 함유되어 있는 유기물을 제거하는 단계이다.
상기 유기물은 질소 함유 유기물, 기타 유기물 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 질소 함유 유기물은 요소(urea), 요소 유도체(urea derivative), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 미생물은 슈도모나스 종 CP236(Pseudomonas sp. CP236)(수탁번호: KACC 91512P), 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP), 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP), 아시네토박터 속 SMIC-1 (Acinetobacter sp. SMIC-1)(수탁번호 KCCM 10999P), 쿠프리아비더스 속 SMIC-2 (Cupriavidus sp. SMIC-2)(수탁번호 KCCM 11000P) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 상기 미생물은 활성탄과 같은 담체에 담지된 상태로 사용될 수 있다.
상기 담체는 상기 2차 처리수에 함유되어 있는 과산화수소를 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이, 잔류염소 처리 단계(S30)에서 피처리수 내에 함유되어 있던 잔류염소가 이미 충분히 제거되었기 때문에, 생물학적 처리 단계(S40)에서는 미생물의 보존 상태가 양호하여 유기물이 고효율로 안정적으로 제거될 수 있다.
상기 2차 처리수의 적어도 일부는 생물학적 처리 단계(S40)를 거치지 않고 그대로 방류될 수도 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 방법은 암모니아 폐수에 대한 높은 처리효율(즉, 처리율)을 안정적으로 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 암모니아 폐수 처리 장치(100)는 과산화수소 처리조(110), 전기산화 반응조(120), 제1 센서(S1), 정류기(130), 잔류염소 처리조(140), 제2 센서(S2) 및 잔류염소 제거제 투입장치(C2)를 포함한다.
과산화수소 처리조(110)는 과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수를 생성하는 장치이다.
구체적으로, 과산화수소 처리조(110)는 상기 폐수에 함유되어 있는 과산화수소를 물과 산소로 분해시킨다.
전기산화 반응조(120)는 상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 장치이다.
비록 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 전기산화 반응조(120)는 작용 전극, 대응전극, 이러한 전극들이 잠긴 전해액, 및 상기 작용 전극과 상기 대응전극을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터를 포함할 수 있다.
암모니아 폐수 처리 장치(100)는 전기산화 반응조(120) 내에 전해촉진제를 투입하는 전해촉진제 투입장치(C1)를 더 포함할 수 있다.
제1 센서(S1)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위를 측정하는 센서일 수 있다. 즉, 제1 센서(S1)는 유리잔류염소 농도 측정 센서 또는 ORP(oxidation-reduction sensor) 센서일 수 있다.
제1 센서(S1)는 전기산화 반응조(120)의 후단(즉, 상기 1차 처리수의 출구쪽 단부), 또는 전기산화 반응조(120)와 잔류염소 처리조(140) 사이에 배치될 수 있다.
정류기(130)는 제1 센서(S1)와 전기적으로 연결되어 제1 센서(S1)로부터 입력된 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 조절된 양의 전류를 전기산화 반응조(120)(구체적으로, 작용 전극)에 인가하는 장치이다.
잔류염소 처리조(140)는 상기 1차 처리수에 잔류염소 제거제를 투입함으로써 상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 장치이다.
제2 센서(S2)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위를 측정하는 센서이다. 즉, 제2 센서(S2)는 유리잔류염소 농도 측정 센서 또는 ORP(oxidation-reduction sensor) 센서일 수 있다.
제2 센서(S2)는 잔류염소 처리조(140)의 후단(즉, 상기 2차 처리수의 출구쪽 단부), 또는 잔류염소 처리조(140)와 생물처리조(150) 사이에 배치될 수 있다.
잔류염소 제거제 투입장치(C2)는 제2 센서(S2)와 전기적으로 연결되어 제2 센서(S2)로부터 입력된 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 조절된 양의 상기 잔류염소 제거제를 상기 1차 처리수(구체적으로, 잔류염소 처리조(140)의 전단(즉, 상기 1차 처리수의 입구쪽 단부), 또는 전기산화 반응조(120)와 잔류염소 제거제 투입장치(C2) 사이)에 투입하는 장치이다.
암모니아 폐수 처리 장치(100)는 상기 2차 처리수의 적어도 일부를 생물학적으로 처리함으로써 상기 2차 처리수 중의 유기물을 제거하여 3차 처리수를 생성하는 생물처리조(150)를 더 포함할 수 있다.
상기 2차 처리수의 적어도 일부는 생물처리조(150)를 거치지 않고 그대로 방류(160)될 수 있다.
도 2의 설명에 포함된 전해촉진제, 잔류염소 제거제, 유기물 및 미생물은 도 1의 설명에 포함된 전해촉진제, 잔류염소 제거제, 유기물 및 미생물과 각각 동일한 것이므로 여기에서는 이들에 대한 자세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 2와 동일한 구성을 갖는 폐수 처리 장치(100)를 제작하였다. 제1 센서(S1)로는 ORP 센서를 사용하였고, 제2 센서(S2)로는 유리잔류염소 농도 측정기를 사용하였으며, 상기 제1 센서(S1)의 산화환원전위의 설정치는 950mV이었고, 상기 제2 센서의 유리잔류염소 농도의 설정치는 0.1ppm(중량 기준)이었다. 이후, 상기 폐수 처리 장치(100)로 암모니아 농도가 다른 다양한 폐수를 처리함으로써 장치의 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
과산화수소 처리조(110)를 생략한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구성을 갖는 폐수 처리 장치를 제작하였다. 이후, 상기 폐수 처리 장치로 암모니아 농도가 다른 다양한 폐수를 처리함으로써 장치의 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
과산화수소 전처리 여부 체류시간
(min)		 암모니아 농도(mg/L) 암모니아
제거속도 상수(k)*1
(mg/L/min)		 예상
처리시간*2
(hr)
폐수 처리수
비교예 1 X 180 491.7 157.2 1.86 7.2
X 180 561.0 293.2 1.49 9.0
X 180 550.7 264.4 1.59 8.4
실시예 1 ○ 120 576.1 0.02 4.80 2.8
○ 120 650.0 15.8 4.87 2.7
○ 120 588.6 32.7 4.63 2.9
*1: k = (폐수 중의 암모니아 농도(mg/L) - 처리수 중의 암모니아 농도(mg/L))/(체류시간(min)).
*2: 예상 처리시간 = (제거된 암모니아 농도(mg/L))/(암모니아 제거속도 상수(k)(mg/L/min)).
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1에서 제작된 폐수 처리 장치는 비교예 1에서 제작된 폐수 처리 장치에 비해 체류시간이 짧고, 처리수 중의 암모니아 농도가 매우 낮으며(즉, 처리수의 수질이 매우 높으며), 암모니아 제거속도 상수(k)가 크고, 예상 처리시간이 짧은 것으로 나타났다.
이상에서 본 발명이 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 폐수 처리 장치 110: 과산화수소 처리조
120: 전기산화 반응조 130: 정류기
140: 잔류염소 처리조 150: 생물처리조
160: 방류 C1: 전해촉진제 투입장치
C2: 잔류염소 제거제 투입장치 S1, S2: 센서

Claims (10)

  1. 전자산업에서 발생하는 폐수로서 과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 암모니아 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수를 생성하는 단계(S10);
    상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 단계(S20)로서, 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 전극에 인가되는 전류량을 조절하는 단계(S20);
    상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 단계(S30)로서, 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 피처리수로 투입되는 잔류염소 제거제의 투입량을 조절하는 단계(S30); 및
    상기 2차 처리수의 적어도 일부를 생물학적으로 처리함으로써 상기 2차 처리수 중의 유기물을 제거하여 3차 처리수를 생성하는 단계(S40)를 포함하고,
    상기 과산화 수소 제거 단계(S10)는 상기 폐수에 함유되어 있는 과산화수소를 미리 제거함으로써 과산화수소가 상기 전기산화 단계(S20)에서 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시키는 반응을 저해하는 작용 및 상기 전기산화 단계(S20)의 후단에 포함된 상기 생물학적 처리 단계(S40)에서 미생물을 사멸시키는 작용을 억제하는 역할을 수행하고,
    상기 과산화수소 제거 단계(S10)는 상기 암모니아 폐수에 과산화수소 제거제를 투입하거나, 상기 암모니아 폐수를 과산화수소 분해 촉매와 접촉시켜 상기 암모니아 폐수 중의 과산화수소를 분해하거나, 또는 이들의 조합에 의해 수행되고,
    상기 전기산화 단계(S20)는 상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치보다 낮은 경우에는 상기 전류량을 증가시키고, 같거나 높은 경우에는 상기 전류량을 줄이거나 전류 공급을 중단하고,
    상기 전기산화 단계(S20)에서 상기 피처리수에는 전해촉진제가 투입되고,
    상기 잔류염소 처리 단계(S30)는 상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위가 설정치보다 높은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 증가시키고, 같거나 낮은 경우에는 상기 잔류염소 제거제의 투입량을 줄이거나 상기 잔류염소 제거제의 투입을 중단하는 암모니아 폐수 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 전자산업에서 발생하는 폐수로서 과산화수소 및 암모니아성 질소를 함유하는 암모니아 폐수로부터 과산화수소를 제거하여 전처리 폐수를 생성하는 과산화수소 처리조;
    상기 전처리 폐수 중의 암모니아성 질소를 전기화학적으로 산화시켜 1차 처리수를 생성하는 전기산화 반응조;
    상기 전기산화 반응조 내에 전해촉진제를 투입하는 전해촉진제 투입장치;
    상기 1차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위를 측정하는 제1 센서;
    상기 제1 센서와 전기적으로 연결되어 상기 제1 센서로부터 입력된 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 조절된 양의 전류를 상기 전기산화 반응조에 인가하는 정류기;
    상기 1차 처리수에 잔류염소 제거제를 투입함으로써 상기 1차 처리수 중의 잔류염소를 제거하여 2차 처리수를 생성하는 잔류염소 처리조;
    상기 2차 처리수의 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위를 측정하는 제2 센서;
    상기 제2 센서와 전기적으로 연결되어 상기 제2 센서로부터 입력된 유리잔류염소 농도 또는 산화환원전위에 따라 조절된 양의 상기 잔류염소 제거제를 상기 1차 처리수에 투입하는 잔류염소 제거제 투입장치; 및
    상기 2차 처리수의 적어도 일부를 생물학적으로 처리함으로써 상기 2차 처리수 중의 유기물을 제거하여 3차 처리수를 생성하는 생물처리조를 포함하고,
    상기 과산화 수소 처리조는 상기 폐수에 함유되어 있는 과산화수소를 미리 제거함으로써 과산화수소가 상기 전기산화 반응조에서 암모니아성 질소를 질소가스로 산화시키는 반응을 저해하는 작용 및 상기 전기산화 반응조의 후단에 포함된 상기 생물처리조에서 미생물을 사멸시키는 작용을 억제하는 역할을 수행하는 암모니아 폐수 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전해촉진제는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘 또는 이들의 조합을 포함하는 암모니아 폐수 처리 장치.
  10. 삭제
KR1020170079216A 2017-06-22 2017-06-22 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치 KR101941943B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170079216A KR101941943B1 (ko) 2017-06-22 2017-06-22 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170079216A KR101941943B1 (ko) 2017-06-22 2017-06-22 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190000189A KR20190000189A (ko) 2019-01-02
KR101941943B1 true KR101941943B1 (ko) 2019-01-24

Family

ID=65021617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170079216A KR101941943B1 (ko) 2017-06-22 2017-06-22 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101941943B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113213613B (zh) * 2021-05-19 2023-02-10 上海波赛统环境科技有限公司 一种氨氮废水加氯氧化药剂投加量的控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012040524A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Sumitomo Metal Mining Engineering Co Ltd 電解処理装置及び電解処理方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3367150B2 (ja) * 1993-07-02 2003-01-14 日本電気株式会社 フッ素及び過酸化水素含有水の処理方法
KR20100085520A (ko) * 2009-01-21 2010-07-29 그린프라 주식회사 난분해성 폐수의 고효율 처리방법 및 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012040524A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Sumitomo Metal Mining Engineering Co Ltd 電解処理装置及び電解処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190000189A (ko) 2019-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brillas et al. Peroxi‐coagulation of aniline in acidic medium using an oxygen diffusion cathode
JP4040028B2 (ja) 有機物と窒素化合物を含む被処理水の処理方法及び処理システム
WO2006112521A1 (ja) アンモニア性窒素含有廃水の電解処理方法及び装置
US9963362B2 (en) Method for electrochemical bromide and/or chloride removal
US7300591B2 (en) Wastewater treating method and wastewater treating apparatus
KR101866425B1 (ko) 고농도 유기성폐수의 전처리장치
JP2008080236A (ja) アンモニア性窒素含有排水の処理方法および処理装置
KR101941943B1 (ko) 암모니아 폐수 처리 방법 및 장치
JP4920255B2 (ja) 水処理方法及びシステム
JP6146499B2 (ja) アンモニア含有排水の処理方法
KR101046942B1 (ko) 전기분해를 이용한 수처리 방법
Alfafara et al. Electrolytic removal of ammonia from brine wastewater: scale‐up, operation and pilot‐scale evaluation
JP2017512134A (ja) 廃水中の窒素含有化合物を酸化分解するための方法
JP5334148B2 (ja) 排水処理方法
JP2008264668A (ja) 廃水の電解処理方法及びその装置
JP3664135B2 (ja) 有機廃液の処理方法
KR20060046358A (ko) 붕소 도핑 다이아몬드 전극을 이용한 전기화학적 폐수처리방법
JP4106415B2 (ja) シアン含有廃水の処理方法
KR102065713B1 (ko) 격막형 전기분해장치를 이용한 배연탈황폐수의 처리 방법
KR100545306B1 (ko) 질산성 폐수의 전기 화학적 처리 방법
JP2012040524A (ja) 電解処理装置及び電解処理方法
KR20170099615A (ko) 고농도 질산성 질소 함유 폐수에 대한 전기화학적 폐수처리방법 및 폐수처리장치
JP3043931B2 (ja) 還元性硫黄化合物を含む廃水の２段化学的処理方法
JP3921612B2 (ja) 廃水中のｃｏｄ成分の鉄共存電解処理法
KR102613581B1 (ko) 난분해성 유기물질을 함유한 폐수 처리장치 및 처리방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)