KR102277551B1 - 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법은, 난분해성 유기폐수를 제 1 반응조에 투입하는 단계; 상기 제 1 반응조에 황산 및 황산철을 포함한 것으로서 pH 1 내지 pH 3의 제 1 처리용액을 투입하여 상기 유기폐수를 산화시키는, 산화 단계; 산화된 상기 유기폐수를 제 2 반응조에 유입시키고, 상기 제 2 반응조에 수산화나트륨을 포함하는 pH 8 내지 pH 10의 제 2 처리용액을 투입하여 산화된 상기 유기폐수를 중화시키는, 중화 단계; 중화된 상기 유기폐수를 제 3 반응조에 유입시키고, 상기 제 3 반응조에 응집제를 투입하여 잔류 부유물을 응집시켜 제거하는, 부유물 응집 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법{Processing Method of Non-biodegradable Organic Wastewater Based on Improved Oxidation Treatment}

본 발명은 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법, 보다 상세하게 설명하면 강산성으로써 미네랄을 포함하는 용액을 통해 난분해성 유기폐수를 산화시키고 포함된 유기물을 분해시키며, 그 후 유기폐수의 중화 및 잔류 부유물의 응집을 통해 반응약품의 양을 절감하고 슬러지 발생을 최소화한, 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고농도 난분해성 폐수를 배출하는 산업은 다양한 수 생태 환경의 수질을 오염시키는 원인이 되고 있다. 특히, 고농도 난분해성 폐수 배출 업체 중에서도 축산농가는 대부분이 영세하며 넓은 수 생태 환경과 접하는 상수원 지역에 밀집되어 있어 그 심각성이 더 크다고 하겠다.

또한, 축산농가에서는 축산분뇨처리시 다량의 슬러지(sludge, 물이나 기름 등에 혼합된 불순물이 밑바닥에 침전된 것을 말함)가 발생하여 이를 처리하는 비용의 증가로 축산농가의 운영에 심각한 문제로 다가오고 있다.

또한 대표적인 고농도 난분해성 폐수 중의 하나인 피혁 제조업체에서 발생되는 피혁폐수의 경우 각종 유기물과 잔존 화학약품, 중금속 등이 혼재하는 고농도,난분해성 폐수로써 전 세계적으로 물리, 화학적 처리방법만으로 처리하고, 생물학적인 처리방법은 단순히 보조적인 역할로서만 이용되고 있는 추세이다.

폐수(waste water)의 처리에는 여러 가지 방법과 장치들이 개발되어 사용되어 오고 있다. 특히 폐수처리는 오염원에 따라 생활하수의 처리나, 공장폐수의 처리, 폐광유출수의 처리 등에 따라 그 처리방법 및 장치의 구성 등이 달라지며, 그에 사용되는 화학약품이나 설비들도 다양하게 개발되어 왔다.

이에 대한 선행기술로써, 한국 등록특허 제 10-0706536호에 ‘급속폐수처리장치 및 이를 이용하는 급속폐수처리방법’이 개시되어 있다. 상기 발명은 폐수처리를 신속하게 처리하여 바로 방류할 수 있도록 하며, 특히 처리속도를 신속하게 하여 짧은 시간 내에 오염방제가 요구되는 곳에서 사용될 수 있는 급속폐수처리장치 및 이를 이용하는 급속폐수처리방법에 관한 것으로서, 처리하고자 하는 폐수를 수용하며, 산화제의 투입에 의한 산화 이후 응집제의 투입에 의한 응집을 수행하는 응집조와; 상기 응집조에서 수득되는 응집된 고형물로부터 유출수를 분리하는 벨트프레스와; 상기 응집조에서 고형물과 분리된 폐수와 상기 벨트프레스에서 분리된 유출수를 수용하며, 과산화수소를 투입하여 산화처리하는 산화처리조와; 상기 산화처리된 폐수를 수용하며, 이산화티탄 광촉매가 날개에 도포된 회전수차와 자외선조사장치 및 오존공급장치를 포함하여 오존처리 및 자외선처리를 동시에 수행하는 자외선처리조와; 상기 자외선처리조에서 자외선처리된 폐수를 수용하며, 공기를 투입하여 폭기시키는 공기처리조; 및 상기 공기처리조에서 공기처리된 폐수를 필터를 통해 가압여과하는 필터프레스;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같은 종래 기술의 경우 펜톤 산화법을 기본으로 하는데, 산화 처리에 있어 과산화수소가 필수적으로 이용될 뿐 아니라 산화철 등의 폐기물이 필수적으로 발생되며, 슬러지와 같은 발생 부산물의 양이 많아 처리에 있어 문제점이 따른다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 과산화수소 및 산화제이철을 이용하지 않고, 순수 황산 용액이 아닌 강산성으로써 미네랄을 포함한 용액을 통해 난분해성 유기폐수에 대한 산화 및 유기물의 분해 처리가 가능한, 개선된 급속 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 산화철 및 슬러지와 같은 처리부산물의 양을 줄여 처리의 편의성을 높이고, 사용하는 반응약품을 절감화되 난분해성 유기폐수의 산화 및 유기물의 분해 처리를 가능케 한, 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 유기폐수를 처리하는 강산성 용액에 있어 단순 황산이 아닌 다양한 미네랄을 포함시키도록 하여 안전성을 높이는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 잔류 부유물의 응집 효율을 높인 응집제의 조성비 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

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본 발명의 추가 목적은, 유기폐수 처리용 산성 용액의 첨가제 조성 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법은, 난분해성 유기폐수를 제 1 반응조에 투입하는 단계; 상기 제 1 반응조에 황산 및 황산철을 포함한 것으로서 pH 1 내지 pH 3의 제 1 처리용액을 투입하여 상기 유기폐수를 산화시키는, 산화 단계; 산화된 상기 유기폐수를 제 2 반응조에 유입시키고, 상기 제 2 반응조에 수산화나트륨을 포함하는 pH 8 내지 pH 10의 제 2 처리용액을 투입하여 산화된 상기 유기폐수를 중화시키는, 중화 단계; 중화된 상기 유기폐수를 제 3 반응조에 유입시키고, 상기 제 3 반응조에 응집제를 투입하여 잔류 부유물을 응집시켜 제거하는, 부유물 응집 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 제 1 처리용액은, 황산 3 내지 6 중량부, 황산철 0.5 내지 3 중량부, 알루미늄포타슘설페이트(Aluminium Potassium Sulfate) 0.5 내지 3 중량부, 정제수 90 내지 95 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 응집제는, 황산반토(aluminium sulfate) 및 활성백토(activated Clay)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 응집제를 제조하는 단계는, 황산반토 15 내지 25 중량부와 정제수 75 내지 85 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 단계; 상기 제 1 용액 80 내지 90 중량부와, 활성백토 10 내지 15 중량부 및, 소듐도데실설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate) 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 2500 내지 4500rpm으로 1 내지 10분동안 교반 처리하여 제 2 용액을 제조하는 단계; 상기 제 2 용액 80 내지 85 중량부와, 사포닌 5 내지 10 중량부와, 키토산 3 내지 5 중량부 및, 수르팩틴(Surfactin)을 포함하는 흡착 강화제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 응집제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법은,

1) 과산화수소 및 산화제이철을 이용하지 않고, 순수 황산 용액이 아닌 강산성으로써 미네랄을 포함한 용액을 통해 난분해성 유기폐수에 대한 산화 및 유기물의 분해 처리가 가능하도록 하여 산화철 및 슬러지와 같은 처리부산물의 양을 줄여 처리의 편의성을 높이고, 사용하는 반응약품을 절감한 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법을 제공하며,

2) 황산, 황산철, 알루미늄포타슘설페이트 등을 포함하는 처리용액을 통해 유기폐수를 산처리하여 산처리 용액의 안전성을 높였고,

3) 황산반토 및 활성백토를 포함하는 응집제를 통해 잔류 부유물에 대한 응집 효율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

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도 1은 본 발명의 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 시험 결과를 나타낸 표.
도 3은 전분공장 폐수에 대한 산화 처리 실시예를 나타낸 사진.
도 4는 응집제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법은, 기본적으로 최초 투입 단계(S11), 산화 단계(S12), 중화 단계(S13), 부유물 응집 단계(S14)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

(S11) 최초 투입 단계

최초 투입 단계(S11)는 난분해성 유기폐수를 제 1 반응조에 투입시키는 단계이다. 이때 기본적으로 난분해성 유기폐수가 폐수 처리를 위한 수조라 할 수 있는 제 1 반응조에 별도로 구비된 관이나 수로 등을 통해 유입되어 제 1 반응조에 난분해성 유기폐수가 투입 처리되는 것을 기본으로 한다.

(S12) 산화 단계

다음으로 산화 단계(S12)가 이루어지는데, 산화 단계(S12)는 난분해성 유기폐수가 유입되어 있는 제 1 반응조에 황산 및 황산철을 포함하는 제 1 처리용액을 투입하여 난분해성 유기폐수를 산화시키고 폐수 속에 포함된 유기물을 분해 처리하는 과정이다. 특히, 이러한 산화 단계(S12)는 급속으로 산화하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.

제 1 처리용액은 황산 및 황산철을 기본으로 포함한 상태에서, pH의 값이 1 내지 3을 갖는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 제 1 처리용액의 pH를 2.0 이하로 조절하게 된다. 따라서 이러한 제 1 처리용액은 기본적으로 황산을 포함한 상태에서 기타 다른 산성 물질을 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

따라서 황산에 포함된 산에 의해 난분해성 유기폐수의 유기물이 산처리되고, 이러한 산처리된 유기물이 철 이온의 촉매 작용에 의해 가수분해되면서 유기물의 분해가 이루어지는 것이다. 따라서 철이온은 여기서 환원제로써 작용하며, 산화 단계에는 유기물의 완전 산화, 고농도의 난분해성 미생물의 분해가 일어나게 된다.

일반적으로 종래의 펜톤 산화 처리에서는 과산화수소와 산화제이철을 투입하여 산화가 이루어지게 되는데, 본 발명에서는 과산화수소와 산화제이철의 투입 없이 황산 및 황산철과 같은 미네랄을 포함하는 제 1 처리용액의 투입을 통해 산화 및 유기물의 분해가 이루어지게 된다.

이때 제 1 처리용액은 바람직하게는 황산 및 황산철 뿐만 아니라 다양한 미네랄을 포함하는 것을 특징으로 하는데, 여기서 제 1 처리용액에 포함되는 미네랄의 경우 광석에서 추출한 다양한 미네랄들이 포함될 수 있으며 여기서 미네랄의 종류는 한정되지 않는다.

(S13) 중화 단계

다음으로 이루어지는 중화 단계(S13)는 산화 및 유기물의 분해가 이루어진 유기폐수를 제 1 반응조 및 제 2 반응조를 연결 처리하는 수로 또는 관을 통해 제 2 반응조에 유입시키고, 산화 및 유기물의 분해가 이루어진 유기폐수가 유입 처리된 제 2 반응조에 수산화나트륨을 포함하는 제 2 처리용액을 투입하여 산화되어 산성을 나타내는 유기폐수의 중화가 이루어진다.

여기서 중화에 이용되는 제 2 처리용액은 수산화나트륨을 포함하는 상태에서, pH 8 내지 pH 10을 가지며, 가장 바람직하게는 pH가 9 내외의 값을 갖도록 제 2 처리용액에 포함된 수산화나트륨의 농도를 조절하는 것이 바람직하다.

따라서 이와 같은 중화 반응을 통해 강산성으로 산화 처리된 유기폐수에 포함된 수소이온을 수산화나트륨에 포함된 수산화이온으로 중화 처리하여 유기폐수의 pH 적정을 수행하게 된다. 여기서 제 2 처리용액의 투입량은 제 1 처리용액의 투입량에 따라 유동적으로 조절될 수 있다.

(S14) 부유물 응집 단계

마지막으로, 중화 처리된 유기폐수를 제 2 반응조 및 제 3 반응조를 연결 처리하는 수로나 관을 통해 제 3 반응조에 유입시키고, 제 3 반응조에 잔류 부유물의 제거를 위한 응집제를 투여하여 응집제를 매개로 잔류 부유물을 응집시키고, 응집된 잔류 부유물을 제거하여 폐수 처리를 완료하는 부유물 응집 단계(S14)가 수행된다.

여기서 이용되는 응집제의 종류에는 제한이 없으므로, 종래의 무기계 응집제인 폴리염화알루미늄, 폴리황산알루미늄, 폴리염화제이철 및 폴리황산제이철이나 종래의 유기계 응집제 중 어느 하나 또는 이의 혼합물이 이용될 수 있다. 더불어 후술할 본 발명의 응집제 구성이 이용될 수도 있음은 물론이다.

따라서 상술한 산화 단계에서 분해된 유기물에 의해 생성된 부산물 및 잔류 부유물이 응집제에 의해 폐수에 포함되어 있는 입자상 물질을 중심으로 상술한 응집제를 매개로한 화학적 결합을 유도하여 입자의 크기를 성장시킨 후 침전시킴으로써 부산물 및 잔류 부유물을 제거하여 폐수 처리를 완료하게 된다.

이와 같은 본 발명의 개선된 산화 처리 방식을 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법은 황산만을 사용하여 유기물을 산화 및 분해 처리하던 종래의 방식에 비해 사용하는 용액의 안전성이 높으며, 종래의 펜톤 산화 방식에서 사용하던 과산화수소 및 산화제이철을 사용하지 않고도 산화 처리가 가능하며, 발생 부산물의 양이 현저히 줄어든다는 장점이 있다.

더불어, 이러한 미네랄을 포함하는 제 1 처리용액은, 제 1 처리용액의 전체 중량 대비로, 황산 3 내지 6 중량부, 황산철 0.5 내지 3 중량부, 알루미늄포타슘설페이트(Aluminium Potassium Sulfate) 0.5 내지 3 중량부, 정제수 90 내지 95 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하여 황산을 통해 pH가 2 이하로 조절된 상태에서 다양한 미네랄을 포함하게 되는데, 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

황산(sulfuric acid)는 종래의 펜톤 산화 처리 방식에서도 유기물의 산화 및 분해를 위해 투입되던 물질이며, 냄새가 없고 무색을 띠며 점성도가 높은 액체이고, 정제수에 잘 용해되는 특징이 있다. 정수, 알루미늄, 산성화 등의 공정에 널리 사용되며 후술할 알루미늄포타슘설페이트의 제조에도 황산이 이용되기도 한다.

황산철(Iron sulfate)은 철의 황산염으로 철의 산화수가 2가인 황산철(Ⅱ)과 3가인 황산철(Ⅲ) 및 2가와 3가의 철을 모두 함유한 황산철(Ⅱ)철(Ⅲ)이 알려져 있다. 본 발명의 황산철이라 함은 황산철(Ⅱ), 황산철(Ⅲ), 황산철(Ⅱ)철(Ⅲ)을 모두 포함할 수 있어 이중 어느 하나일 수 있으며 바람직하게는 황산철(Ⅱ)철(Ⅲ)일 수 있다. 촉매의 역할을 하여 2가와 3가의 철 이온이 순환되면서 유기물의 분해를 촉진시킨다.

알루미늄포타슘설페이트(Aluminium Potassium Sulfate)는 덩어리 또는 투명한 결정이거나 백색의 분말로서 냄새가 없고 맛은 약간 달며 수렴성이 있다. 물에 잘 녹고, 알코올에는 녹지 않으며, 온도가 올라갈수록 용해도가 증가하는 특성이 있다. 수처리에서 응결제로 이용되어 유기폐수에 포함된 콜로이드 형태의 부유물의 응결을 위해 사용된다.

이러한 제 1 처리용액을 통해 산화제이철 및 과산화수소 없이도 산화 및 유기물의 분해 처리가 가능해지며, 나아가 난분해성 유기폐수 속에 포함된 유기, 무기 콜로이드 입자들의 응결 처리가 가능해서 폐수처리 효율이 증대될 수 있다.

더불어 상술한 응집제는 유기, 무기 응집제들이 모두 이용될 수 있다고 하였는데, 여기서 바람직하게는 응집제에 황산반토(aluminium sulfate) 및 활성백토(activated Clay)가 포함되어 이용될 수 있다.

여기서 응집제로써 이용되는 황산반토는 무색의 결정으로서 물, 산, 알칼리에 녹는다. 수중의 알칼리분과 반응하여 수산 알루미늄이 되고, 이것이 응집 작용을 하기 때문에 물처리할 때의 응집제로서 쓰이기도 한다. 여기서 황산반토를 포함하는 응집제의 주입 범위는 일반적으로 10 내지 100ppm의 농도 범위 내인 것을 특징으로 하며, 부유물 응집 단계의 최적 pH 값은 6 내지 7인 것을 특징으로 한다.

활성백토는 일본의 화산 지대에 넓게 분포하는 산성 백토를 황산을 처리하고 활성을 높여 흡착 탈색력을 증대시킨 것이며, 악취 물질의 흡착제로써의 성능이 뛰어나다. 따라서 응집제에 활성백토가 포함되는 경우 잔류 부유물의 흡착 성능이 향상될 뿐 아니라 유기폐수에서 발생할 수 있는 악취에 대한 저감 효과를 함께 기대할 수 있다.

따라서 이와 같이 황산반토 및 활성백토를 포함하는 응집제는 잔류 부유물 및 유기물 분해 부산물에 대한 흡착 및 응집 효과가 뛰어날 뿐 아니라 부산물에서 발생할 수 있는 악취 역시 효과적으로 저감할 수 있다.

이하, 본 발명의 유기폐수의 처리 방법에 따른 폐수 처리 효과를 입증하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 푀포 투입 단계, 산화 단계, 중화 단계, 부유물 응집 단계를 거침에 있어 제 1 처리용액에 황산, 황산철, 알루미늄포타슘설페이트를 포함하는 미네랄이 포함되며, 응집제로써 황산반토 및 활성백토를 사용하는 바람직한 실시예인 실시예 1과, 응집제로써 종래의 무기계 응집제인 폴리염화제이철을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 실시예 2 및, 본 발명의 응집제로써 종래의 무기계 응집제인 폴리염화제이철을 이용하고, 황산 및 황산철만을 포함하는 제 1 처리용액을 이용한 실시예 3으로 구성되어 있고, 비교예는 공지의 펜톤 산화식 폐수 처리 방법이다.

실시예 1

국내 합성수지공장의 제조폐수 1L를 난분해성 유기폐수로 준비하였다.

황산 4g, 황산철 2g, 알루미늄포타슘설페이트 2g, 정제수 92g을 혼합하여 제 1 처리용액 100g을 준비하였다.

제 2 처리용액으로써 수산화나트륨 10g과 정제수 90g을 혼합하여 제 2 처리용액 100g을 준비하였다.

황산반토 15g 및 활성백토 10g을 정제수 75g과 혼합하고 2500rpm에서 3분동안 교반 처리하여 용액 상태의 응집제 100g을 준비하였다.

제조폐수 1L의 pH가 2가 될 때까지 상술한 제 1 처리용액을 첨가하였으며, 처리 후 5분 동안 교반 처리를 하여 산화 및 유기물의 분해가 이루어지도록 하였다.

산화된 폐수에 제 2 처리용액을 첨가하여 pH가 7이 되도록 적정 처리하였으며, 여기에 응집제 1.5g을 첨가하고 12시간 동안 유지 처리하여 부유물이 응집되도록 처리한 뒤 응집 및 침전 처리된 침전물을 제거하고 처리수를 수득한다.

실시예 2

국내 합성수지공장의 제조폐수 1L를 난분해성 유기폐수로 준비하였다.

황산 4g, 황산철 2g, 알루미늄포타슘설페이트 2g, 정제수 92g을 혼합하여 제 1 처리용액 100g을 준비하였다.

제 2 처리용액으로써 수산화나트륨 10g과 정제수 90g을 혼합하여 제 2 처리용액 100g을 준비하였다.

폴리염화제이철 20g을 정제수 80g과 혼합하고 2500rpm에서 3분동안 교반 처리하여 용액 상태의 응집제 100g을 준비하였다.

제조폐수 1L의 pH가 2가 될 때까지 상술한 제 1 처리용액을 첨가하였으며, 처리 후 5분 동안 교반 처리를 하여 산화 및 유기물의 분해가 이루어지도록 하였다.

산화된 폐수에 제 2 처리용액을 첨가하여 pH가 7이 되도록 적정 처리하였으며, 여기에 응집제 1.5g을 첨가하고 12시간 동안 유지 처리하여 부유물이 응집되도록 처리한 뒤 응집 및 침전 처리된 침전물을 제거하고 처리수를 수득한다.

실시예 3

국내 합성수지공장의 제조폐수 1L를 난분해성 유기폐수로 준비하였다.

황산 4g, 황산철 2g, 정제수 94g을 혼합하여 제 1 처리용액 100g을 준비하였다.

제 2 처리용액으로써 수산화나트륨 10g과 정제수 90g을 혼합하여 제 2 처리용액 100g을 준비하였다.

폴리염화제이철 20g을 정제수 80g과 혼합하고 2500rpm에서 3분동안 교반 처리하여 용액 상태의 응집제 100g을 준비하였다.

제조폐수 1L의 pH가 2가 될 때까지 상술한 제 1 처리용액을 첨가하였으며, 처리 후 5분 동안 교반 처리를 하여 산화 및 유기물의 분해가 이루어지도록 하였다.

산화된 폐수에 제 2 처리용액을 첨가하여 pH가 7이 되도록 적정 처리하였으며, 여기에 응집제 1.5g을 첨가하고 12시간 동안 유지 처리하여 부유물이 응집되도록 처리한 뒤 응집 및 침전 처리된 침전물을 제거하고 처리수를 수득한다.

비교예

국내 합성수지공장의 제조폐수 1L를 난분해성 유기폐수로 준비하였다.

황산 4g, 정제수 94g을 혼합하여 제 1 처리용액 100g을 준비하였다.

제 2 처리용액으로써 수산화나트륨 10g과 정제수 90g을 혼합하여 제 2 처리용액 100g을 준비하였다.

폴리염화제이철 20g을 정제수 80g과 혼합하고 2500rpm에서 3분동안 교반 처리하여 용액 상태의 응집제 100g을 준비하였다.

제조폐수 1L의 pH가 3이 될 때까지 상술한 제 1 처리용액을 첨가하였으며, 처리 후 5분 동안 교반 처리를 하였다.

처리된 용액에 과산화수소 2g 및 산화제이철 3g을 투입하여 산화반응을 유도하고, 유기물의 분해가 이루어지도록 하였다.

산화된 폐수에 제 2 처리용액을 첨가하여 pH가 7이 되도록 적정 처리하였으며, 여기에 응집제 1.5g을 첨가하고 12시간 동안 유지 처리하여 부유물이 응집되도록 처리한 뒤 응집 및 침전 처리된 침전물을 제거하고 처리수를 수득한다.

이와 같은 유기폐수 원수, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3에 포함된 중크롬산칼륨법을 이용한 화학적 산소요구량(CODcr), 부유물질(SS) 총인(T-P), 총질소(T-N)를 측정하였다.

도 2는 시험 결과를 나타낸 표이며, 도 3은 합성수지 폐수에 대한 산화 처리 실시예를 나타낸 사진이다.

도 2 및 도 3을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 3과 비교예를 비교하면, 본 발명의 실시예는 비교예에 비해서 CODcr, SS, T-P, T-N에 있어 상대적으로 우수한 폐수 처리 성능을 보임을 확인할 수 있다.

더불어 실시예 1과 2의 비교 처리를 통해 본 발명의 황산백토 및 활성백토를 포함하는 응집제의 부유물 응집 성능을 확인할 수 있으며, 본 발명의 실시예 2 내지 3의 비교 처리를 통해 알루미늄포타슘설페이트 첨가에 따른 부유물질 제거 효과를 확인할 수 있다.

더불어 실시예 1을 통한 유기폐수 처리 실시예의 사진인 도 3을 확인하면, 육안 상으로도 원수에 비해 맑은 처리수의 색상 및 투명도를 확인할 수 있다.

더불어 이러한 본 발명의 응집제는, 황산반토, 활성백토 뿐 아니라 응집 효율을 높이기 위한 추가적인 조성들을 더 포함할 수 있는데, 이러한 응집제를 제조하는 단계에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4는 응집제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 응집제를 제조하는 단계는, 제 1 용액을 제조하는 단계(S21), 제 2 용액을 제조하는 단계(S22), 응집제를 완성하는 단계(S23)를 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

(S21) 제 1 용액을 제조하는 단계

제 1 용액은 기본적으로 황산반토 15 내지 25 중량부와 정제수 75 내지 85 중량부를 혼합하여 제조된다. 여기서 황산반토는 상술한 바와 같이 무색의 결정으로서 물, 산, 알칼리에 녹으므로, 정제수와 혼합되며 안정한 제 1 용액을 이룬다. 응집 효율이 높은 것으로 알려져 수처리시의 응집제로 쓰이기도 한다.

(S22) 제 2 용액을 제조하는 단계

다음으로, 제 1 용액 80 내지 90 중량부와, 활성백토 10 내지 15 중량부 및, 소듐도데실설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate) 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 2500 내지 4500rpm으로 1 내지 10분동안 교반 처리하여 제 2 용액을 제조한다.

여기서 활성백토는 상술한 바와 같이 악취 성분을 제거하며 흡착능을 강화시키는 역할을 수행하며, 소듐도데실설페이트는 음이온 계면활성제로서 제 2 용액에 포함된 성분들의 혼합성을 높이기 위해 첨가된다. 더불어 상술한 활성백토는 정제수 상에 쉽게 용해되지 않으므로, 2500 내지 4500rpm으로 1 내지 10분동안 교반을 수행하여 안정한 분산액 상을 이루도록 한다.

(S23) 응집제를 완성하는 단계

마지막으로, 제 2 용액 80 내지 85 중량부와, 사포닌 5 내지 10 중량부와, 키토산 3 내지 5 중량부 및, 수르팩틴(Surfactin)을 포함하는 흡착 강화제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 응집제를 완성하게 된다.

사포닌(Saponin)은 인삼에 많이 포함된 것으로 흔히 알려져 있으며, 친환경 계면활성제 및 증점제로서의 역할을 수행하여 첨가 시 용액의 안정성을 높임과 동시에 점도를 높여 응집 성능을 향상시키는 역할을 수행한다.

키토산(Chitosan)은 갑각류에 함유되어 있는 키틴을 가공한 것으로서, 글루코사민의 고분자이며, 증점제로써의 기능을 할 수 있어 천연의 응집제로써 이용될 수 있다.

더불어 첨가되는 흡착 강화제는 수르팩틴(Surfactin)을 포함하는데, 여기서 수르팩틴은 강력한 양극성 계면활성제로써 항박테리아 및 항바이러스성 물질로 용액에 대한 혼합성을 높임과 동시에 항균성을 지녀 본 발명의 응집제에 첨가 시 유기폐수 속에 포함되어 있는 세균이나 박테리아, 바이러스 등에 대한 항균 효과를 부가시킬 수 있다.

따라서 이러한 응집제를 첨가하여 유기폐수를 처리하게 되면, 활성백토, 황산반토, 사포닌, 키토산 등의 다양한 천연 물질을 통해 응집성능을 향상시켜 친환경적이면서도 응집 성능이 뛰어난 폐수 처리 공정을 구현해낼 수 있음과 동시에, 응집제에 포함된 다양한 성분들이 소듐도데실설페이트 및 수르팩틴을 매개로 하여 안정하게 혼합될 수 있으며, 나아가 항균, 항바이러스 효과까지 기대할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

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S11: 최초 투입 단계
S12: 산화 단계
S13: 중화 단계
S14: 부유물 응집 단계
S21: 제 1 용액을 제조하는 단계
S22: 제 2 용액을 제조하는 단계
S23: 응집제를 완성하는 단계

Claims (8)

1. 개선된 산화 처리를 통한 난분해성 유기폐수의 처리 방법으로서,
   난분해성 유기폐수를 제 1 반응조에 투입하는, 최초 투입 단계;
   상기 제 1 반응조에 황산 및 황산철을 포함한 것으로서 pH 1 내지 pH 3의 제 1 처리용액을 투입하여 상기 유기폐수를 산화시키는, 산화 단계;
   산화된 상기 유기폐수를 제 2 반응조에 유입시키고, 상기 제 2 반응조에 수산화나트륨을 포함하는 pH 8 내지 pH 10의 제 2 처리용액을 투입하여 산화된 상기 유기폐수를 중화시키는, 중화 단계;
   중화된 상기 유기폐수를 응집제와 함께 제 3 반응조에 투입하여 잔류 부유물을 응집시켜 제거하는, 부유물 응집 단계;를 포함하되,
   상기 응집제는,
   황산반토(aluminium sulfate) 15 내지 25 중량부와 정제수 75 내지 85 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 단계;
   상기 제 1 용액 80 내지 90 중량부와, 활성백토(activated Clay) 10 내지 15 중량부 및, 소듐도데실설페이트(Sodium Dodecyl Sulfate) 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 2500 내지 4500rpm으로 1 내지 10분동안 교반 처리하여 제 2 용액을 제조하는 단계;
   상기 제 2 용액 80 내지 85 중량부와, 사포닌(Saponin) 5 내지 10 중량부와, 키토산(Chitosan) 3 내지 5 중량부 및, 수르팩틴(Surfactin)을 포함하는 흡착 강화제 1 내지 5 중량부를 혼합하여 응집제를 완성하는 단계;를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 유기폐수의 처리 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 처리용액은,
   황산 3 내지 6 중량부, 황산철 0.5 내지 3 중량부, 알루미늄포타슘설페이트(Aluminium Potassium Sulfate) 0.5 내지 3 중량부, 정제수 90 내지 95 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기폐수의 처리 방법.
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