KR102277491B1 - 하폐수의 인 제거 및 회수 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하폐수의 인 제거 및 회수 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 하폐수의 인 제거 및 회수 방법은 인(P)을 포함하는 피처리수에 희토류계 응집제를 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물로부터 처리수와 침전물로 분리하는 단계;를 포함하며, 상기 침전물은 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.

Description

하폐수의 인 제거 및 회수 방법 {METHOD FOR PHOSPHORUS REMOVAL AND RETRIEVING FROM WASTEWATER}
본 발명은 하폐수의 인 제거 및 회수 방법에 관한 것이다.
하천, 호수 및 연안 등의 수계 부영양화(Eutrophication)는 자연계의 자정 능력을 상회하는 농도로 영양물질이 수계에 축적이 되었을 때 발생한다. 이러한 부영양화는 수중 용존 산소를 결핍시켜 수생 동식물의 생존을 위협하며, 부패와 악취를 유발한다. 따라서, 세계 각국은 영양물질의 방류 기준을 낮춰 엄격하게 관리하고 있으며, 영양물질인 질소(N)와 인(P)을 보다 효율적으로 제거하는 기술을 개발하고 있다.
인(P)은 모든 생물체에 필수 영양분이지만, 아직까지 대체 원소가 알려지지 않았으며, 현재의 사용량이 지속된다면 60년 이내에 고갈되는 자원이다. 이러한 이유로 인하여, 인 비료의 가격은 지속적으로 상승하며, 궁극적으로는 세계적인 식량 수급 문제를 불러올 수 있다.
한편, 현재까지의 인 재활용 방법은 하폐수 처리장에서 발생되는 바이오솔리드(biosolid)를 비료 목적으로 토양에 적용하는 것이 일반적이다. 그러나, 이러한 인 재활용 방법은 하폐수에 포함되어 있는 다양한 중금속과 난분해성 오염물질들을 수반하고 있으므로 토양 적용 시에 생산된 환경적 피해와 작물의 인체 안전성에 대한 면밀한 검토가 필요하다.
따라서 하폐수로부터 선별적으로 인을 회수하기 위한 기술이 필수적이며, 보다 효과적인 인 회수 방법을 개발하기 위하여 세계적으로 부단한 노력을 기울이고 있다.
인을 하폐수로부터 효과적으로 회수하기 위한 방법으로는 흡착법 및 이온교환법 등이 있으며, 일반적으로 칼슘 염(아파타이트, apatite) 또는 마그네슘 염(스트루바이트, struvite) 등의 상태로 침전물을 형성시키는 방법을 사용한다. 이 중 스트루바이트 침전법이 하폐수 처리시설에서 가장 널리 적용이 되는 인 회수 방법이다. 스트루바이트는 충분한 마그네슘이 하폐수에 존재할 때 빠르게 생성되는 장점이 있지만, 처리시설의 배관, 펌프 등에 스케일이 쌓여 시설의 효율을 떨어뜨리고, 배관의 막힘 현상을 야기하여, 시설의 유지 비용이 많이 발생하는 단점이 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2017-0106539호(2017.09.21. 공개, 발명의 명칭: PAC 처리 폐수 슬러지에서 인을 회수하고 슬러지를 용해하는 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 하폐수에 포함된 인의 선택적인 제거 및 회수 효율성이 우수한 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하폐수 처리시 사용되는 희토류 응집제의 재활용이 가능한 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수계 부영양화를 방지하며, 경제성 및 친환경성이 우수한 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 처리 설비의 부하와, 유지 보수 비용을 최소화하는 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 하폐수의 인 제거 및 회수 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 하폐수의 인 제거 및 회수 방법은 인(P)을 포함하는 피처리수에 희토류계 응집제를 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물로부터 처리수와 침전물로 분리하는 단계;를 포함하며, 상기 침전물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다:
[화학식 1]
RePO4·nH2O
(상기 화학식 1에서 Re는 희토류 금속이며, 상기 n은 0.5~0.9 이다).
한 구체예에서 상기 희토류계 응집제는 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu) 및 가돌리늄(Gd) 중 하나 이상의 희토류 금속을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 처리수와 침전물을 분리하는 단계 이후, 상기 침전물을 1000℃ 이상에서 소각하여 소각물을 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 소각물을 1차 처리하여, 인(P) 함유 화합물을 분리하는 단계;를 더 포함하며, 상기 1차 처리는, 원심분리, 가압 부상 및 초음파 중 하나 이상을 사용하여 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 소각물을 1차 처리하는 단계 이후, 상기 인(P) 함유 화합물을 2차 처리하여, 인(P) 및 희토류 금속을 회수하는 단계;를 더 포함하며, 상기 2차 처리는 알칼리, 무기산 및 이온교환수지 중 하나 이상을 사용하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 적용시 하폐수에 포함된 인의 선택적인 제거 및 회수 효율성이 우수하고, 하폐수 처리시 사용되는 희토류 응집제의 재활용이 가능하여 경제성이 우수하며, 수계 부영양화를 방지하며, 경제성 및 친환경성이 우수하고, 하폐수 처리 설비의 부하와, 하폐수 처리시 발생하는 슬러지 등에 의한 배관 막힘을 최소화하여 유지 보수 비용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
하폐수의 인 제거 및 회수 방법
본 발명의 하나의 관점은 하폐수의 인 제거 및 회수 방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 하폐수의 인 제거 및 회수 방법은 (S10) 혼합물 제조단계; 및 (S20) 처리수 및 침전물 분리단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 하폐수의 인 제거 및 회수방법은 (S10) 인(P)을 포함하는 피처리수에 희토류계 응집제를 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (S20) 상기 혼합물로부터 처리수와 침전물로 분리하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 혼합물 제조단계(침전물 제조단계)
상기 단계는 인(P)을 포함하는 피처리수에 희토류계 응집제를 혼합 및 교반하여 침전물(또는 침전물과 처리수를 포함하는 혼합물)을 제조하는 단계이다.
한 구체예에서, 본 발명의 "피처리수"는 인(P)을 포함하는 물을 의미한다. 예를 들면, 상기 피처리수로는 인을 포함하는 하폐수, 호수 및 연안수 등에서 유래된 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 피처리수는 하폐수처리시설에서 발생하는 것이며, 이를 총인(T-P) 처리시설 또는 3차처리 시설로 유입시켜 인을 제거 및 회수할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 희토류계 응집제는 상기 피처리수 중에 포함된 인(P) 성분과 결합하여, 침전물을 형성시키기 위한 목적으로 포함된다. 예를 들면 상기 피처리수에 희토류 응집제를 투입하고 교반하여 혼합물 제조시, 하폐수에 포함된 인 성분과 희토류계 응집제와의 화학반응이 발생하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 침전물을 생성할 수 있다.
한 구체예에서 상기 희토류계 응집제는 원자번호 57~64를 갖는 상대적으로 가벼운 희토류 금속(희토류 원소)을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 희토류계 응집제는 란타늄(La), 세륨(Ce) 중 하나 이상을 주 성분으로 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 희토류계 응집제는 란타늄(La), 세륨(Ce) 중 하나 이상을 주성분으로 포함하며, 미량의 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu) 및 가돌리늄(Gd) 중 하나 이상의 희토류 금속을 포함할 수 있다. 상기 종류의 희토류 금속을 포함하는 응집제는 인(P) 과의 반응성이 우수하여 인의 선택적 제거 효율성이 우수하고, 후술할 화학식 1의 화합물을 포함하는 결정성의 침전물이 용이하게 형성되어, 인의 제거/회수 효율성과, 상기 응결제의 희토류 금속의 회수 효율성이 우수할 수 있다.
예를 들면, 상기 희토류계 응집제는 염화세륨(CeCl3)을 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 희토류계 응집제로 염화세륨을 포함시, 경제성이 우수하며, 상기 피처리수의 인(P) 성분과 용이하게 반응하여 침전물을 용이하게 형성하여, 피처리수의 인 제거 및 회수 효율성이 우수할 수 있다.
(S20) 처리수 및 침전물 분리단계
상기 단계는 상기 혼합물로부터 침전물과, 인(P)이 제거된 처리수로 분리하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 침전물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다:
[화학식 1]
RePO4·nH2O
(상기 화학식 1에서 Re는 희토류 금속이며, 상기 n은 0.5~0.9 이다).
한 구체예에서 상기 희토류 금속(Re)는 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu) 및 가돌리늄(Gd) 중 하나 이상의 희토류 금속을 포함할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 형성시, 인의 제거/회수 효율성과, 상기 응결제의 희토류 금속의 회수 효율성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 화학식 1의 n은 0.533~0.804일 수 있다.
한 구체예에서 상기 화학식 1로 표시되는 희토류 인산염 화합물은 렙도페인(Rhabdophane)계 광물일 수 있다. 상기 렙도페인계 광물은 단사정계 결정구조를 가지며, 비중은 3.8~10 일 수 있다. 상기 비중 조건에서 용이하게 혼합물로부터 침전 분리되어, 침전지 등에서 용이한 회수가 가능하며, 총인처리시설 운전시 배관 막힘 등을 방지하여 설비 부하를 최소화할 수 있다. 예를 들면 상기 비중은 4~6 일 수 있다.
본 발명에 따른 침전물 분리로 수득되는 화학식 1의 렙도페인계 광물은 반도체 소재, 화학기상증착용 소재, 인광소재, 광촉매용 소재, 자외선차단제, 부식방지제 및 희토류 비료의 원료 등에 사용되어, 환경오염 방지와 함께 경제성이 우수할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 하폐수의 인 제거 및 회수 방법은 상기 처리수 및 침전물 분리단계(S20) 이후, (S30) 소각 단계;를 더 포함할 수 있다.
(S30) 침전물 소각단계
상기 단계는 상기 침전물을 1000℃ 이상에서 소각하여 소각물을 제조하는 단계이다. 상기 소각물은 모나자이트계 광물을 포함할 수 있다. 상기 온도에서 소각시 상기 침전물 중 유기 물질을 용이하게 제하여 상기 화학식 1의 화합물을 RePO4 구조를 갖는 모나자이트(monazite)계 광물로 용이하게 변환시킬 수 있다. 상기 모나자이트계 광물은 육방정계 결정 구조를 가지며, 비중은 3.8~10일 수 있다. 예를 들면 상기 소각은 1000~1100℃에서 실시될 수 있다.
한 구체예에서 상기 침전물은, 상기 소각되기 전에 100℃ 이하의 온도에서 건조 및 탈수 후에 소각될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 하폐수의 인 제거 및 회수 방법은 상기 침전물 소각단계(S30) 이후, (S40) 1차 처리 단계;를 더 포함할 수 있다.
(S40) 1차 처리단계
상기 단계는 상기 소각물을 1차 처리하여, 상기 소각물로부터 인(P) 함유 화합물을 분리하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 1차 처리는 원심분리, 가압 부상 및 초음파 중 하나 이상의 수단을 사용하여 실시할 수 있다.
상기 원심분리, 가압부상 및 초음파 인가 중 하나 이상을 적용하여 상기 소각물을 1차 처리시, 상기 소각물의 인(P) 함유 화합물(또는 모나자이트계 광물)과, 상기 소각물에 잔류된 유기물질 또는 불순물을 용이하게 분리할 수 있다.
한 구체예에서, 상기 1차 처리 후 분리된 인(P) 함유 화합물(또는 모나자이트계 광물)은 세척 및 건조시켜 고순도의 화합물을 수득할 수 있다.
또한 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 하폐수의 인 제거 및 회수 방법은 상기 1차 처리 단계(S40) 이후, (S50) 2차 처리단계를 더 포함할 수 있다.
(S50) 2차 처리단계
상기 단계는 상기 소각물을 1차 처리하는 단계 이후, 상기 인(P) 함유 화합물(또는 모나자이트계 광물)을 2차 처리하여, 인(P) 및 희토류 금속을 회수하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 2차 처리는 알칼리, 무기산 및 이온교환수지 중 하나 이상을 사용하여 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 알칼리는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH) 및 암모니아(NH3) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 무기산은 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 플루오린화 수소산(HF) 및 붕산(H3BO3) 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 이온교환수지는 음이온교환수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 이온교환수지는 4급 암모늄; 1급 아민; 2급 아민; 및 3급 아민; 중 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.
상기 2차 처리는, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0076261호 및 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0058054호 등에 개시된 방법을 사용하여 추출할 수 있다.
예를 들면, 상기 2차 처리는 인 함유 화합물(RePO4)을 상기 알칼리와 접촉하여 분해물을 제조하는 단계; 상기 분해물과 무기산을 접촉하여 추출물을 제조하는 단계; 상기 추출물과 추출제를 접촉하여 희토류 금속을 포함하는 제1상과, 물을 포함하는 제2상으로 분리하는 단계; 상기 제1상에 포함된 산 성분 및 희토류 금속을 상기 이온교환수지에 흡착시키고 제1상 중의 용제 성분을 제거하는 단계; 상기 이온교환수지에서 산 성분을 제거하는 단계; 및 상기 이온교환수지에서 희토류 금속을 회수하는 단계;를 포함하여 실시될 수 있다.
한 구체예에서 상기 인 함유 화합물 및 알칼리는 350~600℃에서 접촉할 수 있다. 상기 조건에서 반응이 용이하게 발생하여, 상기 인 함유 화합물 중 PO4 성분이 용이하게 분리될 수 있다.
한 구체예에서 상기 추출제는 트리부틸 포스페이트, 2-에틸헥실 2-에틸헥실 인산(2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphoric acid; PC88A) 및 디-(2-에틸헥실)인산(di-(2-ethyl hexyl)phosphoric acid; D2EHPA) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 예를 들면, 상기 2차 처리는 상기 인 함유 화합물(RePO4)을 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리와 혼합 및 교반하여 제1 조성물을 제조하는 단계; 상기 제1 조성물을 복수 개의 볼(ball)을 포함하는 밀(mill)에 투입하는 단계; 상기 볼과 제1 조성물을 충돌시켜 제1 조성물을 파우더 형태로 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 단계; 및 상기 분쇄물을 물로 세척하여 희토류 금속을 회수하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때 상기 분쇄물은 상기 분쇄과정에서 생성된 희토류 수산화물(rare earth hydroxide)과 인산나트륨(sodium phosphate)을 포함하며, 상기 분쇄물을 물로 세척시 상기 희토류 금속을 용이하게 추출할 수 있다.
본 발명에 따른 하폐수의 인 제거 및 회수 방법을 적용시 하폐수에 포함된 인의 선택적인 제거 및 회수 효율성이 우수하고, 하폐수 처리시 사용되는 희토류 응집제의 재활용이 가능하여 경제성이 우수하며, 수계 부영양화를 방지하며, 경제성 및 친환경성이 우수하고, 하폐수 처리 설비의 부하와, 하폐수 처리시 발생하는 스트루바이트에 의한 배관 막힘을 최소화하여 유지 보수 비용을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 처리수 및 침전물 분리: 하폐수 처리시설에서, 6.0mg/L의 농도로 인을 포함하는 피처리수 10L를 유입라인을 통해 총인(T-P)처리시설의 응집조로 유입하였다. 상기 피처리수에 희토류계 응집제(염화란타늄(LaCl3) 포함)를 50mg/L 농도로 투입하고 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물로부터 처리수와 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 침전물로 분리하였다. 화학식 1의 화합물의 비중은 약 4.0 이었으며, 상기 침전물은 경사판 침전지로 이송되었다.
[화학식 1]
RePO4·nH2O
(상기 화학식 1에서 Re는 란타늄(La) 이며, 상기 n은 0.804 이다).
(2) 소각물 및 1차 처리: 상기 경사판 침전지에서 상기 침전물을 회수한 다음, 1000~1100℃에서 소각하여, 모나자이트계 광물(RePO4)을 포함하는 소각물을 제조하였다. 그 다음에 상기 소각물에 대하여 가압부상 및 초음파 인가를 적용하여 상기 소각물로부터 불순물을 분리하는 1차 처리를 실시하여, 인(P) 함유 화합물(모나자이트계 광물)을 분리하였다.
(3) 2차 처리: 상기 인(P) 함유 화합물을 500℃의 반응기에 투입하고, 상기 반응기에 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 2시간 동안 유지하여 상기 인 함유 화합물을 분해하여 PO4 성분을 제거하여 분해물을 제조하였다. 그 다음에 농도 35%의 염산 수용액을 접촉하여, 추출물을 제조하였다. 추출제로 케로센(Kerosene)으로 희석된 33% 농도의 PC88A(1M)을 준비하고, 상기 추출물과 추출제를 접촉하여 희토류 금속을 포함하는 제1상과, 물을 포함하는 제2상으로 분리하여 제2상을 제거하고, 제1상을 수득하였다.
상기 제1상을 아민계 성분을 포함하는 음이온교환수지가 충전된 컬럼에 통과시켜서 제1상에 포함된 희토류 금속 및 산 성분을 음이온교환수지에 흡착시켰다. 그 다음에, 산 제거 용매로서 메탄올을 사용하여 상기 음이온교환수지의 산 성분을 제거하였다. 그 다음에, 산 성분이 제거된 음이온 계면활성제에 염산을 통과시켜 희토류 금속 성분을 회수하였고, 여과 및 건조과정을 거쳐 최종적으로 희토류 금속(La)을 회수하여 하폐수의 인 제거 및 회수를 실시하였다.
실시예 2
희토류계 응집제(염화세륨(CeCl3) 포함)를 50mg/L 농도로 적용하여 피처리수와 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하였으며, 상기 혼합물로부터 처리수와 하기 화학식 1로 표시되며, 비중이 4.0~4.5인 화합물을 포함하는 침전물로 분리하였으며, 상기 침전물을 회수하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하폐수의 인 제거 및 회수를 실시하였다.
[화학식 1]
RePO4·nH2O
(상기 화학식 1에서 Re는 세륨(Ce) 이며, 상기 n은 0.732 이다).
비교예 1
상기 피처리수에 응집제(Mg(OH)2 포함)를 50 mg/L의 농도로 투입하고 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물로부터 처리수와 침전물로 분리하였다.
상기 실시예 및 비교예에서 처리된 피처리수에 대하여 인 농도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 및 비교예의 총인처리시설의 운전과정에서 침전물에 의한 배관 막힘 또는 오염 물질에 의한 손상을 관찰하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112020107327152-pat00001
상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1~2의 경우, 고비중의 침전물이 형성되어 용이하게 분리가 가능하였으며, 이를 통해 피처리수 중의 인 제거 및 회수 효율성이 우수하였고, 희토류계 응집제로 사용된 희토류 금속의 회수 효율성이 우수하였고, 배관의 막힘을 최소화하여 설비 부하를 최소화할 수 있음을 알 수 있었다. 반면, 본 발명의 희토류계 응집제를 미적용한 비교예 1의 경우, 실시예 1~2에 비하여 피처리수의 인 제거 효율성이 저하되었으며, 스트루바이트에 의한 배관 막힘 등 설비 부하가 증가됨을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 인(P)을 포함하는 피처리수에 희토류계 응집제를 혼합 및 교반하여 혼합물을 제조하는 단계;
    상기 혼합물로부터 처리수와, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 침전물로 분리하는 단계;
    상기 침전물을 1000~1100℃에서 소각하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 모나자이트(monazite)계 광물로 변환하여, 소각물을 제조하는 단계;
    상기 소각물을 가압부상 및 초음파 인가를 통해 불순물을 제거하여 1차 처리하여 상기 모나자이트계 광물을 분리하는 단계; 및
    상기 모나자이트계 광물을 2차 처리하여, 인(P) 및 희토류 금속을 회수하는 단계;를 포함하는 하폐수의 인 제거 및 회수 방법이며,
    상기 2차 처리는, 상기 모나자이트계 광물과 알칼리를 350~600℃에서 접촉하여, 상기 모나자이트계 광물 중 PO4 성분을 제거하여 분해물을 제조하는 단계;
    상기 분해물과 무기산 수용액을 접촉하여 추출물을 제조하는 단계;
    상기 추출물과 추출제를 접촉하여 무기산 성분과 희토류 금속을 포함하는 제1상과, 물을 포함하는 제2상으로 분리하는 단계;
    상기 제1상에 포함된 무기산 성분 및 희토류 금속을 이온교환수지에 흡착시키는 단계;
    상기 이온교환수지에서 무기산 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 이온교환수지에서 희토류 금속을 회수하는 단계;를 포함하여 실시되며,
    상기 추출제는 2-에틸헥실 2-에틸헥실 인산을 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 제거 및 회수 방법:
    [화학식 1]
    RePO4·nH2O
    (상기 화학식 1에서 Re는 희토류 금속이며, 상기 n은 0.5~0.9 이다).
  2. 제1항에 있어서, 상기 희토류계 응집제는 란타늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu) 및 가돌리늄(Gd) 중 하나 이상의 희토류 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 하폐수의 인 제거 및 회수 방법.
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