KR102377390B1 - 유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

유기물 및 무기 탄산을 함유하는 배수 중의 유기물을 오존에 의해 효율적으로 분해 제거할 수 있는 유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치가 제공된다. 피처리수를 무기 탄산 제거 장치 (3) 에 의해 탈탄산 처리한 후, 과산화수소를 첨가하고, 이젝터 (8) 에 의해 오존 함유 가스를 첨가하고, 스태틱 믹서 (13) 에 통수하여, 유기물을 산화 처리한다. 오존 함유 가스 중의 오존 농도 A (g/N㎥) 와, 그 이젝터에 유입되는 수중의 무기 탄산 농도 B (g/ℓ) 의 비 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 한다.

Description

유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치

본 발명은, 유기물 함유 배수 중의 유기물을 오존에 의해 효율적으로 분해 제거하는 유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 피처리수 중에 탄산 이온이나 중탄산 이온 (이하, 무기 탄산이라고 하는 경우가 있다) 이 함유되어 있는 경우에 바람직한 유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래, 유기물 함유수 중의 유기물의 제거 방법으로서, 오존에 의해 유기물을 산화 분해하여 제거하는 방법이 알려져 있다. 이와 같은 오존에 의한 유기물의 분해에 있어서, 과산화수소 (H₂O₂) 첨가, 촉매 충전, 자외선 (UV) 조사 또는 알칼리 첨가에 의한 pH 조정을 병용함으로써, 오존의 산화 작용을 향상시켜 분해를 촉진하는 것도 알려져 있다.

배수 중의 유기물의 오존 산화에 있어서는 하이드록시라디칼 (·OH) 이 발생되고, 이 라디칼이 유기물 분해에 작용하고 있다. 피처리수 중에 탄산 이온이나 중탄산 이온이 존재하면, 이것들이 하이드록시라디칼을 소비하여, 유기물의 분해를 저해한다.

특허문헌 1 에는, 오존 처리에 앞서, 피처리수를 pH 6 이하로 조정하여, 수중의 탄산 이온, 중탄산 이온을 이산화탄소로 하고, 탈가스함으로써, 이산화탄소 형태의 탄산 성분 및 다른 용존 가스를 피처리수로부터 효율적으로 제거하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1 에는, 오존 처리와 과산화수소 (H₂O₂) 처리를 병용하는 것이 기재되어 있다. 오존 첨가에 앞서 피처리수에 과산화수소를 첨가하면, 오존에 의한 산화력이 향상된다.

특허문헌 1 에는, 오존 첨가에 앞서 피처리수에 수산화나트륨 등의 알칼리를 첨가하여, pH 중성 ∼ 11, 바람직하게는 9 ∼ 11 로 하면, 산화 반응을 촉진시킬 수 있는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 2 에는, 적어도 일부가 상하 방향으로 연장된 세로 배관부로 되어 있는 배관과, 그 세로 배관부 내를 유기물 함유 배수가 하방을 향해 흐르도록 그 배관에 유기물 함유 배수를 공급하는 통수 (通水) 수단과, 그 세로 배관부의 상부에 형성된 이젝터와, 그 이젝터에 산화성 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 그 배관의 그 이젝터보다 하류측에 형성된 스태틱 믹서를 구비하여 이루어지는 장치가 기재되어 있다. 이와 같이, 이젝터로부터 산화성 가스를 세로 배관부에 불어 넣음으로써, 산화성 가스와 액의 접촉 효율이 양호해져, 유기물이 효율적으로 산화 분해 처리된다.

일본 공개특허공보 2001-113291호 일본 공개특허공보 2013-208554호

본 발명은, 유기물 및 무기 탄산을 함유하는 배수 중의 유기물을 오존에 의해 효율적으로 분해 제거할 수 있는 유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 유기물 함유 배수의 처리 방법은, 적어도 일부가 상하 방향으로 연장된 세로 배관부로 되어 있는 배관과, 그 세로 배관부 내를 유기물 함유 배수가 하방을 향해 흐르도록 그 배관에 유기물 함유 배수를 공급하는 통수 수단과, 그 세로 배관부의 상부에 형성된 이젝터와, 그 이젝터에 오존 함유 가스를 공급하는 오존 공급 수단과, 그 배관의 그 이젝터보다 하류측에 형성된 스태틱 믹서를 구비하여 이루어지는 유기물 함유 배수의 처리 장치를 사용한 유기물 함유 배수의 처리 방법에 있어서, 그 오존 함유 가스 중의 오존 농도 A (g/N㎥) 와, 그 이젝터에 유입되는 수중의 무기 탄산 농도 B (g/ℓ) 의 비 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유기물 함유 배수의 처리 장치는, 적어도 일부가 상하 방향으로 연장된 세로 배관부로 되어 있는 배관과, 그 세로 배관부 내를 유기물 함유 배수가 하방을 향해 흐르도록 그 배관에 유기물 함유 배수를 공급하는 통수 수단과, 그 세로 배관부의 상부에 형성된 이젝터와, 그 이젝터에 오존 함유 가스를 공급하는 오존 공급 수단과, 그 배관의 그 이젝터보다 하류측에 형성된 스태틱 믹서를 구비하여 이루어지는 유기물 함유 배수의 처리 장치에 있어서, 그 오존 함유 가스 중의 오존 농도 A (g/N㎥) 와, 그 이젝터에 유입되는 수중의 무기 탄산 농도 B (g/ℓ) 의 비 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 이젝터에 공급되는 유기물 함유 배수를 무기 탄산 제거 수단에 의해 무기 탄산 제거 처리한다.

본 발명의 일 양태에서는, 상기 스태틱 믹서는 연직 방향으로 설치되어 있고, 상기 이젝터의 유출수를 그 스태틱 믹서에 하향류로 통수한다.

본 발명의 유기물 함유 배수의 처리 방법 및 장치에서는, 상기 비율 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 함으로써, 유기물 분해 효율이 향상되어, 처리수 중의 TOC 농도가 낮은 것이 된다.

도 1 은 실시예를 나타내는 설명도이다.
도 2 는 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태에 대해 설명한다. 도 1 은 실시형태에 관련된 유기물 함유 배수의 처리 장치의 플로 블록도이다.

피처리수는, 배관 (1) 에서 산 첨가 수단 (2) 에 의해 산이 첨가된 후, 무기 탄산 제거 장치 (3) 에 도입되어, 무기 탄산이 제거된다. 산 첨가 수단 (2) 에 의해 첨가되는 산으로는 황산이 바람직하고, 첨가 후의 피처리수의 pH 가 5 ∼ 6 이 되도록 첨가되는 것이 바람직하다. 이와 같이 산을 첨가하여 피처리수의 pH 를 산성으로 함으로써, 무기 탄산이 이산화탄소가 되므로, 다음의 무기 탄산 제거 장치 (3) 에 의한 무기 탄산의 제거 효율이 향상된다.

본 발명은 무기 탄산 농도와 오존 농도를 일정 비율로 하는 것을 특징으로 하므로, 피처리수 중의 무기 탄산 농도에 제한은 없다. 상기 처리에 의해, 수중의 무기 탄산 농도는, 통상 1.0 g/ℓ 이하, 특히 0.01 ∼ 0.5 g/ℓ 정도까지 저감된다. 무기 탄산 제거 장치 (3) 로는, 탈탄산 탑, 탈탄산 막, 막 탈기 장치, 진공 탈기 장치, 질소 탈기 장치 등을 들 수 있고, 특히 탈탄산 탑이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다.

무기 탄산 제거 장치 (3) 에 의해 무기 탄산이 제거된 물은, 펌프 (4) 에 의해 승압되고, 과산화수소 첨가 수단 (6) 에 의해 과산화수소가 첨가되고, 알칼리 첨가 수단 (7) 에 의해 알칼리가 첨가되고, 배관 (5) 을 통하여 이젝터 (8) 에 공급되어, 오존이 첨가된다.

과산화수소 첨가 수단 (6) 으로부터는, 이젝터 (8) 에 의한 단위 시간당의 오존 공급량 E (g/H) 와, 과산화수소 첨가 수단 (6) 으로부터의 단위 시간당의 과산화수소 첨가량 C (g/H) 의 비 E/C 가 바람직하게는 1 ∼ 10 특히 2 ∼ 6 이 되도록 과산화수소가 첨가된다. 과산화수소는 라디칼 반응 개시제로서 작용하여, 오존에 의한 유기물의 분해 반응을 촉진시킨다.

알칼리 첨가 수단 (7) 으로부터는, 바람직하게는 NaOH 수용액이 첨가되고, 물의 pH 가 7 ∼ 11 특히 8 ∼ 10 이 되도록 첨가된다. 이와 같이 물의 pH 를 알칼리성으로 함으로써, 오존에 의한 유기물 산화 반응이 촉진된다.

이젝터 (8) 의 스로트부의 가스 유입구는, 배관 (9) 을 개재하여 오존 발생기 (10) 에 접속되어 있고, 오존 함유 가스가 이젝터 (8) 에 빨려 들어가도록 구성되어 있다. 오존 발생기 (10) 로는, 전해식, 방전식 등, 생성되는 오존 함유 가스 중의 오존 농도를 조정할 수 있는 것이 바람직하다.

이젝터 (8) 는, 수분출 방향이 연직 하향이 되도록 설치되어 있고, 상기 배관 (5) 은 이젝터 (8) 의 상단의 작동 유체 유입구에 접속되어 있다. 이젝터 (8) 의 유출구는, 연직인 배관 (11) 을 개재하여 스태틱 믹서 (12) 상단의 유입부에 접속되어 있다.

스태틱 믹서 (12) 는 관상 케이싱 내에 교반용 유로재를 수용한 구성의 것이고, 이 실시형태에서는 관상 케이싱이 연직 방향이 되도록 설치되어 있다. 또한, 이와 같이 스태틱 믹서 (12) 를 연직 방향으로 설치하여 하향류 통수함으로써, 스태틱 믹서 (12) 내에서 오존 함유 기포가 부력에 의해 상승하려고 하므로, 스태틱 믹서 (12) 내의 오존의 체류 시간이 길어져, 오존의 용해 효율이 향상된다.

스태틱 믹서 (12) 의 하단의 유출부로부터 유출된 물은, 배관 (13) 을 통하여 처리수조 (14) 에 도입되고, 처리수가 그 처리수조 (14) 로부터 취출된다.

본 발명에서는, 이젝터 (8) 에 공급되는 수중의 무기 탄산 농도를 무기 탄산 센서 (도시 생략) 에 의해 검출하도록 해도 된다. 또, 배관 (1) 또는 배관 (5) 을 흐르는 피처리수의 유량을 유량계 (도시 생략) 로 측정하도록 해도 된다.

오존 발생기 (10) 로부터 이젝터 (8) 에 공급하는 오존량은, 오존 발생기 (10) 에서의 전류를 제어하거나, 배관 (9) 에 형성한 밸브 (도시 생략) 의 개도 (開度) 를 제어함으로써 제어된다.

본 발명에서는, 이젝터 (8) 에 공급되는 오존 함유 가스 중의 오존 농도 A (g/N㎥) 와, 배관 (5) 으로부터 이젝터 (8) 에 공급되는 수중의 무기 탄산 농도 B (g/ℓ) 의 비 A/B 가 500 ∼ 1000 이 되도록 한다. A/B = 500 ∼ 1000 으로 하기 위해서, 무기 탄산 제거 장치 (3) 에 의한 무기 탄산 제거량과, 이젝터 (8) 에 공급되는 오존 함유 가스 중의 오존 농도의 적어도 일방을 제어한다.

A/B 가 500 미만인 경우, 수중에 용해된 오존이 무기 탄산에 의해 소비되어 유기물 분해 효율이 저하된다. 한편, A/B 가 1000 이상인 경우, 오존 농도가 지나치게 높은 것에 의해, 오존끼리가 반응 소비되어 버려, 오히려 유기물 분해 효율이 저하된다. A/B 를 500 ∼ 1000 으로 함으로써, 오존의 무기 탄산에 의한 소비와 오존 가스끼리의 반응 소비를 최소한으로 억제하는 것이 가능해져, 유기물의 분해 효율이 향상된다.

상기 설명에서는, 과산화수소 첨가 수단 (6) 을 설치하고 있지만, 과산화수소 첨가 수단 (6) 대신에 차아염소산나트륨, 이산화염소, 차아브롬산나트륨 등의 할로겐계 약제 첨가 수단을 설치해도 된다. 이 경우의 할로겐계 약제의 첨가량은, 이젝터 (8) 로의 단위 시간당의 오존 첨가량 E (g/h) 와, 단위 시간당의 할로겐계 약제 주입량 D (g/h) 의 비 E/D 가 1 ∼ 6, 특히 2 ∼ 5 가 되는 양으로 하는 것이 바람직하다.

실시예

[실시예 1]

산 첨가 수단 (2), 무기 탄산 제거 장치 (3) 및 알칼리 첨가 수단 (7) 을 설치하지 않는 것 이외에는 도 1 과 같은 구성의 장치 (도 2 참조) 를 사용하고, TOC 20 ㎎/ℓ, 무기 탄산 농도 200 ㎎/ℓ (B = 0.2 g/ℓ), pH 8.5 의 피처리수를 처리하였다. 피처리수 유량은 50 ㎥/h 로 하였다. 이젝터 (8) 에 공급되는 오존 함유 가스의 오존 농도 A 는 100 g/N㎥, 오존 함유 가스의 공급량 (유량) 은, 30 N㎥/h 로 하였다.

이젝터 (8) 로는, 주식회사 노리타케 제조 워터 제트 믹서를 사용하였다.

TOC 제거율과 상기 중 주된 조건을 표 1 에 나타낸다.

[실시예 2, 3, 비교예 1 ∼ 3]

이젝터 (8) 에 공급되는 오존 함유 가스의 오존 농도 A 를 표 1 과 같이 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일 조건에서 상기 피처리수를 처리하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[실시예 4]

도 1 과 같이, 산 첨가 수단 (2), 무기 탄산 제거 장치 (3) 및 알칼리 첨가 수단 (7) 을 설치한 장치를 사용하여 상기와 동일한 피처리수를 처리하였다.

무기 탄산 제거 장치 (3) 로는 탈탄산 탑을 설치하였다. 산 첨가 수단 (2) 으로부터는 황산을 pH 6 이 되도록 첨가하였다. 알칼리 첨가 수단 (7) 으로부터는 수산화나트륨 수용액을 pH 8.5 가 되도록 첨가하였다. 무기 탄산 제거 처리에 의해, 수 (이젝터 (8) 로의 유입수) 중의 무기 탄산 농도는 100 ㎎/ℓ 가 되었다.

그 밖의 조건은 실시예 1 과 동일하게 하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

[실시예 5, 6, 비교예 4 ∼ 6]

이젝터 (8) 에 공급되는 오존 함유 가스의 오존 농도 A 를 표 2 와 같이 한 것 이외에는 실시예 4 와 동일 조건에서 상기 피처리수를 처리하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 1, 2 로부터 분명한 바와 같이, 오존과 무기 탄산의 농도비 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 한 각 실시예에 의하면 비교예에 비해 TOC 제거율이 현저하게 높아지는 것이 확인되었다.

본 발명을 특정한 양태를 이용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.

본 출원은, 2016년 5월 12일자로 출원된 일본 특허출원 2016-096244에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

2 : 산 첨가 수단
3 : 무기 탄산 제거 장치
8 : 이젝터
9 : 오존 발생기
12 : 스태틱 믹서
14 : 처리수조

Claims (4)

1. 적어도 일부가 상하 방향으로 연장된 세로 배관부로 되어 있는 배관과,
   그 세로 배관부 내를 유기물 함유 배수가 하방을 향해 흐르도록 그 배관에 유기물 함유 배수를 공급하는 통수 수단과,
   그 세로 배관부의 상부에 형성된 이젝터와,
   그 이젝터에 오존 함유 가스를 공급하는 오존 공급 수단과,
   그 배관의 그 이젝터보다 하류측에 형성된 스태틱 믹서를 구비하여 이루어지는 유기물 함유 배수의 처리 장치를 사용한 유기물 함유 배수의 처리 방법에 있어서,
   그 오존 함유 가스 중의 오존 농도 A (g/N㎥) 와, 그 이젝터에 유입되는 수중의 무기 탄산 농도 B (g/ℓ) 의 비 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이젝터에 공급되는 유기물 함유 배수를 무기 탄산 제거 수단에 의해 무기 탄산 제거 처리하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스태틱 믹서는 연직 방향으로 설치되어 있고, 상기 이젝터의 유출수를 그 스태틱 믹서에 하향류로 통수하는 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 방법.
4. 적어도 일부가 상하 방향으로 연장된 세로 배관부로 되어 있는 배관과,
   그 세로 배관부 내를 유기물 함유 배수가 하방을 향해 흐르도록 그 배관에 유기물 함유 배수를 공급하는 통수 수단과,
   그 세로 배관부의 상부에 형성된 이젝터와,
   그 이젝터에 오존 함유 가스를 공급하는 오존 공급 수단과,
   그 배관의 그 이젝터보다 하류측에 형성된 스태틱 믹서를 구비하여 이루어지는 유기물 함유 배수의 처리 장치에 있어서,
   그 오존 함유 가스 중의 오존 농도 A (g/N㎥) 와, 그 이젝터에 유입되는 수중의 무기 탄산 농도 B (g/ℓ) 의 비 A/B 를 500 ∼ 1000 으로 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유기물 함유 배수의 처리 장치.

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