KR102469415B1 - 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수의 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 과황산염 1 내지 99 몰% 및 염소계 산화제 1 내지 99 몰%로 이루어진 폐수 처리용 혼합산화제를 유기오염물과 암모니아성 질소가 함유된 난분해성 폐수에 투입하는 산화제투입단계 및 상기 산화제투입단계를 통해 난분해성 폐수에 함유된 산화제를 활성화하는 산화제활성화단계로 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법은 난분해성 폐수 내에 함유된 유기오염물과 암모니아성 질소를 높은 효율과 낮은 비용으로 제거할 수 있다.
상기의 성분으로 이루어지는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법은 난분해성 폐수 내에 함유된 유기오염물과 암모니아성 질소를 높은 효율과 낮은 비용으로 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 난분해성 폐수 내에 함유된 유기오염물(Total Organic Carbon, TOC) 및 암모니아성 질소(Ammonia Nitrogen, NH3-N)를 높은 효율과 낮은 비용으로 제거할 수 있는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법에 관한 것이다.
난분해성 물질로 알려진 에탄올아민(NH2CH2CH2OH)은 원자력발전소 2차 계통수의 pH 조절제로 사용되고 있는 유기화합물이다. 기존의 pH 조절제인 암모니아에 비해 휘발성이 낮고 염기성이 높아 적은 양의 주입만으로도 pH 조절이 가능하여 장치 등의 부식관리 측면에 유리하고, 효과가 검증된 안정한 유기화합물이다. 그러나 환경적 측면에선 안정한 유기화합물인 에탄올아민은 기존의 폐수처리 설비로 제거하기 어렵고, 폐수 내 유기오염물과 암모니아성 질소 농도를 크게 증가시키는 원인 물질이다. 또한, 미생물에 의해 분해되기 어려운 난분해성 유기물질로 알려져 있다. 이러한 난분해성 물질을 제거하기 위해서는 수산화 라디칼(Hydroxyl Radical, OH·) 또는 황산 라디칼(Sulfate Radical, SO4-·) 같은 강력한 산화제가 필요하다.
수산화 라디칼을 생성하는 대표적 고도산화처리법(Advanced Oxidation Process, AOP)에는 펜톤산화법(Fenton Oxidation)과 오존산화법(Ozone Oxidation) 등이 알려져 있다. 펜톤산화법은 2가 철 이온과 과산화수소를 반응시켜 강력한 산화제인 수산화 라디칼(OH·)을 생성하고, 생성된 수산화 라디칼로 난분해성 유기오염물을 제거하는 산화 처리 방법이다. 그러나 펜톤산화법은 수산화 라디칼을 생성하기 위해 다량의 철 이온과 과산화수소를 필요로 하고, 다량 투입된 철 이온은 과량의 슬러지를 발생시키고, 상대적으로 고가인 과산화수소의 소모량이 증가하여 경제성이 크게 떨어지는 단점이 있다. 또한, 펜톤 반응은 산성인 조건에서만 오염물의 처리가 가능하여 처리하고자 하는 대상 폐수의 정밀한 pH 관리가 요구된다.
Fe2+ + H2O2 → Fe2+ + OH· + OH- (1)
오존산화법은 폐수에 투입된 오존 산화제와 투입된 오존의 분해 과정에서 생성되는 강력한 산화제인 수산화 라디칼로 난분해성 유기오염물을 제거하는 산화 처리 방법이다. 그러나, 오존산화법은 수산화라디칼의 생성량이 적어 난분해성 유기물질의 처리율이 높지 않고, 산성 및 염기성 조건에 따라 산화 방식이 달라져 대상 폐수의 pH 관리도 요구된다.
O3 + OH- → HO2· + O2 (2)
OH2· → O2 - + H+ (3)
O3 + O2 - → O3 - + O2 (4)
O3 - + H+ ↔ HO3· (5)
HO3· → OH· + O2 (6)
황산 라디칼(SO4 -·)을 이용하여 난분해성 유기오염물을 제거하는 방법은 과황산(Persulfate, S2O8 2- 및 SO5 2-) 음이온을 갖는 과황산나트륨(Sodium Persulfate, Na2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium Persulfate, (NH4)2S2O8), 과황산칼륨(Potassium Persulfate, K2S2O8) 및 포타슘퍼옥시모노설페이트(Patassium Peroxymonosulfate, KHSO5)를 대상 폐수에 주입하고 활성화시켜 난분해성 유기오염물을 제거하는 방법이다. 황산 라디칼은 가열, 자외선 조사, 금속, 염기(base), 킬레이트 금속 촉매 투입 등의 활성화 방법에 의해 발생된다.
S2O8 2- + heat → 2SO4 -· (7)
S2O8 2- + UV → SO4 -· + SO4 2- (8)
S2O8 2- + Fe2+ → SO4 -· + Fe3+ + SO4 2- (9)
대한민국 특허등록 제10-1533979호(에탄올아민이 함유된 원자력발전소 2차 계통 폐수 처리 공정)에는 과황산나트륨과 과탄산나트륨(Sodium Percarbonate, Na2H3CO6)를 혼합한 산화제로 유기오염물(COD)을 제거하는 공정이 소개되어 있다.
그러나, 강력한 산화제인 수산화 라디칼과 황산 라디칼을 이용한 폐수 처리 방법은 폐수 내 유기오염물만을 제거하기 때문에, 에탄올아민 같이 유기오염물과 암모니아성 질소의 농도를 동시에 증가시키는 오염물질이 유입되거나, 유기오염물 및 암모니아성 질소의 농도 증가를 유발하는 각각의 오염물질이 혼합된 폐수 처리 시에는 유기오염물 처리 공정의 전/후단에 암모니아성 질소를 제거하기 위한 처리 공정이 추가되어야 한다.
암모니아성 질소를 제거하기 위한 대표적 방법으로는 암모니아 스트리핑법(Ammonia Stripping)과 파과점 염소주입법(Breakpoint Chlorination) 등이 있다. 암모니아 스트리핑법은 공기를 불어 넣어 암모니아를 대기 중으로 방출시키고, pH가 11 내지 12인 물을 살포하여 암모니아성 질소를 제거하는 공정이다. 파과점 염소주입법은 폐수 내 염소를 충분히 주입하여 암모니아성 질소를 제거하는 공정으로, 반응식은 다음과 같다.
NH4 + + 1.5HOCl → 0.5N2 + 1.5H2O + 2.5H+ + 1.5Cl- (10)
본 발명의 목적은 난분해성 폐수에 함유된 유기오염물과 암모니아성 질소를 높은 효율로 동시에 제거하는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 과황산염 1 내지 99 몰% 및 염소계 산화제 1 내지 99 몰%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 과황산염은 황산 라디칼(SO4 -·)을 발생시키는 과황산(Persulfate, S2O8 2- 및 SO5 2-)을 포함하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 염소계 산화제는 염소, 차아염소산염, 염소를 포함하는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제는 산화제의 성능을 유지하는 것이 중요하고, 이는 혼합 산화제에 안정화제를 첨가하여 혼합 산화제의 pH를 5 이상으로 조정하고 유지하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 안정화제는 pH를 조정하는 pH 조정제 및 pH를 일정 값으로 조정하고 유지시킬 수 있는 완충(buffer) 용액으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 안정화제에는 지시제 및 촉진제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 첨가제가 더 함유되는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 유기오염물 및 암모니아성 질소가 함유된 난분해성 폐수에 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제를 투입하는 산화제투입단계 및 상기 산화제투입단계를 통해 난분해성 폐수에 함유된 산화제를 활성화하는 산화제활성화단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수의 처리방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 산화제투입단계는 상기 난분해성 유기폐수에 함유된 유기오염물 100 중량부 대비 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 산화제 1000 내지 13000 중량부를 투입하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산화제활성화단계는 가열, 자외선 조사 및 촉매 투입으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며, 상기 촉매는 금속촉매, 염기촉매 및 킬레이트 금속 촉매로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 가열은 50℃ 내지 끓는점(Boiling Point)의 온도로 10 내지 100분 동안 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산화제투입단계 이전에는 상기 난분해성 폐수에 pH 조정제를 투입하여 난분해성 폐수의 pH를 4 내지 13으로 조절하는 pH조절단계가 더 진행되는 것으로 한다.
본 발명에 따른 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 산화제를 이용한 폐수처리 방법은 난분해성 폐수 내에 함유된 유기오염물과 암모니아성 질소를 높은 효율로 동시에 제거하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명의 혼합 산화제를 기존 폐수 처리 공정에 적용하면, 암모니아성 질소 처리 공정을 배제하거나, 암모니아성 질소 처리조의 용량을 축소하여 설치할 수 있어 초기 투자비 및 약품 사용량 저감, 전력비용 감소에 따른 폐수 처리 운영비 절감 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 난분해성 폐수의 처리방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 난분해성 폐수의 처리방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 진행하는데 사용되는 실험 장치를 나타낸 사진이다.
도 4는 실시예 2와 비교예 3을 통해 이루어진 혼합 산화제 용액의 pH 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2와 비교예 3을 통해 이루어진 TOC 및 TN의 제거효율 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 난분해성 폐수의 처리방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 진행하는데 사용되는 실험 장치를 나타낸 사진이다.
도 4는 실시예 2와 비교예 3을 통해 이루어진 혼합 산화제 용액의 pH 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 2와 비교예 3을 통해 이루어진 TOC 및 TN의 제거효율 측정결과를 나타낸 그래프이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제는 과황산염과 염소계 산화제로 이루어지는데, 과황산염 1 내지 99 몰% 및 염소계 산화제 1 내지 99 몰%로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 혼합 산화제의 과황산염 및 염소계 산화제의 혼합 몰분율은 폐수 내 유기오염물(TOC) 농도와 암모니아성 질소의 농도, 난분해성 정도에 따라 혼합 비율을 달리하여 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혼합 산화제 제조 시 과황산염 및 염소계 산화제의 혼합 몰비율이 1 %미만이거나 99 %를 초과하면 유기오염물(TOC) 또는 암모니아성 질소의 제거율이 감소되어 혼합 산화제를 사용함으로 얻을 수 있는 효과가 감소하게 된다.
또한, 상기 과황산염 산화제는 황산 라디칼(SO4 -·)을 발생시키는 과황산(Persulfate, S2O8 2- 및 SO5 2-) 음이온을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 염소계 산화제는 염소, 차아염소산염(차아염소산나트륨, 차아염소산칼륨, 차아염소산칼슘), 염소를 포함하는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 혼합 산화제는 산화제의 성능을 장시간 유지하는 것이 중요하고 이는 혼합 산화제에 안정화제를 첨가하여 혼합 산화제의 pH를 5 이상으로 조정하고 유지하는 것으로 이루어진다.
상기 안정화제는 pH를 조정하고 유지하기 위한 pH 조정제 및 완충(buffer) 용액으로 이루어지고, 상기 완충(buffer) 용액은 산과 염기를 가해도 공통이온효과에 의해 수소 이온 농도인 pH의 변화가 크지 않은 용액을 의미한다.
또한, 상기 혼합 산화제의 pH가 5 미만으로 낮아지면, 혼합 산화제의 안정성은 감소하게 되고, 혼합 산화제의 유기오염물 및 암모니아성 질소 제거율도 감소하게 된다.
상기 완충 용액은 인산염, 중탄산염, 탄산염, 구연산, 포름산염, 아세트산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 질산, 황산과 같은 약산과 짝염기 및 약염기와 짝산을 조합하여 완충용액을 제조할 수 있다.
상기 안정화제에는 지시제 및 촉진제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 첨가제가 더 함유될 수 있는데, 상기 지시제는 혼합 산화제의 pH 변화에 따라 용액의 색상이 변화하여 혼합 산화제의 안정화 정도를 육안으로 판단할 수 있도록 하는 역할을 하고, 상기 촉진제는 혼합 산화제의 활성화 시 산화제의 산화력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 지시제로는 pH 변화에 따라 색상이 변화하는 에틸 레드(ethyl red), 메틸 레드(methyl red), 프로필 레드(propyl red), 브로모크레졸 퍼플(bromocresol purple), 브로모티몰 블루(bromothymol blue), 크레졸 레드(cresol red) 및 페놀프탈레인(phenolphthalein) 같은 성분들이 적용될 수 있다.
또한, 상기 촉진제로는 수산화나트륨과 같은 염기성 물질, 중탄산염, 탄산염 및 철 이온으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 난분해성 폐수의 처리방법은 난분해성 폐수에 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제를 투입하는 산화제투입단계(S101) 및 상기 산화제 투입단계(S101)를 통해 산화제가 투입된 후 산화제를 활성화시키는 산화제활성화단계(S102)로 이루어진다.
상기 산화제투입단계(S101)는 난분해성 폐수에 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제를 투입하는 단계로, 난분해성 폐수에 함유된 유기오염물(TOC) 100 중량부 대비 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제 1000 내지 13000 중량부를 투입하여 이루어진다.
상기 과황산염은 황산 라디칼을 발생시키는 과황산 음이온(Persulfate, S2O8 2- 및 SO5 2-)을 포함하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 염소계 산화제는 염소, 차아염소산염(차아염소산나트륨, 차아염소산칼륨, 차아염소산칼슘 등), 염소를 포함하는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혼합 산화제 투입량이 폐수 내 포함된 유기오염물(TOC) 100 중량부 대비 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제 1000 내지 13000 중량부를 투입한다는 것은 폐수에 존재하는 용질 기준 총유기탄소 1g 대비 과황산염 및 염소계 산화제가 몰비율로 혼합된 혼합 산화제의 용액 속에 녹아있는 용질 기준으로 10g 내지 100g이 되도록 투입하는 것을 의미한다.
또한, 상기 혼합 산화제의 함량이 1000 중량부 미만이면, 상기 난분해성 폐수에 함유된 유기오염물(TOC)과 암모니아성 질소의 제거효과가 크게 저하되며, 상기 혼합 산화제의 함량이 13000 중량부를 초과하게 되면 상기의 제거 효과는 크게 향상되지 않으면서 경제성은 큰 폭으로 감소되고 난분해성 폐수가 다시 황산염과 염소계 산화제로 오염되는 문제가 발생한다.
상기 산화제활성화단계(S102)는 상기 산화제투입단계(S101)를 통해 산화제를 투입하고 투입된 산화제를 활성화 시키는 단계로, 상기 산화제투입단계(S101)를 통해 산화제가 투입된 난분해성 폐수의 활성화는 가열, 자외선 조사 및 촉매 투입으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 촉매는 금속촉매, 염기촉매 및 킬레이트 금속 촉매로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 산화제활성화단계(S102) 중 가열에 의한 산화제 활성화는 50℃ 내지 끓는점(Boiling Point)의 온도로 10분 내지 100분 동안 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 산화제활성화단계(S102)의 가열 온도가 50℃ 미만이거나 가열시간이 10분 미만이면 난분해성 폐수에 함유된 유기오염물(TOC)과 암모니아성 질소의 제거효과가 저하되며, 상기 산화제 활성화단계(S102)의 가열 온도가 끓는점(Boiling Point)을 초과하거나 가열시간이 100분을 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 에너지 효율성 측면에서 바람직하지 못하다.
또한, 상기 산화제투입단계(S101) 이전에 난분해성 폐수에 pH 조정제를 투입하여 난분해성 폐수의 pH를 4 내지 13으로 조절하는 pH조절단계(S100)가 더 진행될 수도 있다.
상기의 pH조절단계(S100)가 진행되어 pH가 4 내지 13으로 조정된 난분해성 폐수에 상기의 산화제투입단계(S101)와 산화제활성화단계(S102)를 진행하게 되면 난분해성 폐수에 함유된 유기오염물(TOC)과 암모니아성 질소의 제거효과가 더욱 향상되고, 난분해성 폐수의 pH가 4 미만인 경우에는 유기폐수에 함유된 암모니아성 질소의 제거효과가 저하되고, pH가 13을 초과하면 경제성 측면에서 바람직하지 못하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제의 제조방법, 그 제조방법을 통해 제조된 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제를 이용한 난분해성 폐수의 처리방법 및 효과를 실시예를 들어 설명하기로 한다.
실시예 및 비교예를 수행하기 위해 에탄올아민을 3차 증류수와 혼합하여 난분해성 모의폐수를 제조하였다. 또한, 과황산나트륨(Na2S2O8)과 차아염소산나트륨(NaOCl)을 사용하여 혼합 산화제를 제조하였다.
난분해성 모의폐수의 에탄올아민 농도는 산화제 혼합 시 0.025M 이 되도록 제조하였고, 이 용액의 TOC(Total Organic Carbon) 농도는 약 600ppm, TN(Total Nitrogen) 농도는 약 350ppm으로 측정되었다. 또한, 혼합 산화제는 가열하는 방법으로 활성화하였다.
실시예는 아래 도 3에 나타낸 것처럼, 용액의 온도 조절 및 교반이 가능한 히팅맨틀(Heating mantel)과 가열시 용액의 증발을 최소화할 수 있는 이중자켓 코일냉각관을 장착한 장치를 사용하여 진행하였다.
<실시예 1>
에탄올아민과 탈이온수를 혼합하여 난분해성 모의폐수(TOC 630ppm, TN 380ppm)를 제조하였고, 과황산나트륨 20 내지 98 몰분율(mol%)과 차아염소산나트륨 80 내지 2 몰분율(mol%)로 혼합한 혼합 산화제를 제조하였다. 혼합 산화제의 혼합 몰 분율 및 유기오염물(TOC) 대비 투입량은 아래 표 1과 2에 나타내었다.
아래 도 3에 나타낸 장치를 사용하여 에탄올아민으로 제조한 난분해성 모의폐수의 온도가 90℃가 되도록 가열하고, 아래 표 1에 나타낸 몰분율로 제조된 혼합 산화제를 0.15M(6000 중량부)이 되도록 상기의 난분해성 모의폐수에 각각 주입하였다. 혼합 산화제 주입 후 90℃에서 30분 동안 유지하며 유기오염물 및 암모니아성 질소를 처리하고, 90℃로 가열된 난분해성 모의폐수를 상온까지 수냉 한 후 모의폐수 내 TOC(Total Organic Carbon) 및 TN(Total Nitrogen)의 농도를 분석하였다.
아래 표 1은 산화제 혼합물의 몰 농도 및 몰 비율을 나타낸 것이다.
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 혼합 산화제 대신 과황산나트륨을 사용하여 에탄올아민으로 제조한 난분해성 모의폐수를 처리하였고, 처리 후 폐수 내 잔류 TOC 및 TN의 농도를 분석하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 혼합 산화제 대신 과황산칼륨을 사용하여 에탄올아민으로 제조한 난분해성 모의폐수를 처리하였고, 처리 후 폐수 내 잔류 TOC 및 TN의 농도를 분석하였다.
상기 실시예 1과 비교예 1 내지 2의 분석결과(모의 폐수의 대한 산화제 혼합물 처리시 TOC 및 TN 농도변화)를 아래 표 2에 나타내었다.
상기 표 2에 나타낸 것처럼, 실시예 1의 TOC 제거율은 혼합 산화제의 혼합 비율에 따라 최소 93%에서 최대 99%의 제거율을 보였으며, 평균 제거율은 95%로, 비교예 1과 2의 TOC 제거율과 유사한 결과를 보였다. 또한, 실시예 1의 TN 제거율은 차아염소산나트륨의 혼합 비율에 따라 25%에서 84%로 나타났으며, 제거율 평균은 62%로 비교예 1과 2에 비해 월등히 높은 TN 제거율을 보였다.
결과적으로, 실시예 1의 혼합 산화제는 비교예 1과 2의 과황산염에 비해 적은 양의 산화제를 투입하고도 높은 효율로 TOC 및 TN을 동시에 제거하는 것으로 나타났다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 과황산나트륨과 차아염소산나트륨을 20:80의 몰 비율로 혼합한 혼합 산화제에 안정화제를 첨가하여 pH를 13 이상으로 조정하였다. 이때 pH를 13 이상으로 조정하기 위해 질량농도가 50%인 NaOH를 사용하였고, 5vol%의 양이 되도록 혼합 산화제에 투입하였다. 산화제 혼합물의 보관 온도를 25℃로 유지하며, 시간 경과에 따른 pH 변화와 TOC 및 TN의 제거 효과를 확인하였다. TOC 및 TN의 제거효과는, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 에탄올아민으로 제조한 난분해성 모의폐수를 대상으로 실험을 진행하여 확인하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 2와 동일하게 진행하되, 안정화제를 첨가하지 않고 시간 경과에 따른 pH 변화와 TOC 및 TN의 제거 효과를 확인하였다.
상기 실시예 2와 비교에 3의 TOC 및 TN의 제거효율 측정 결과를 아래 도 4와 5에 나타내었다. 안정화제가 첨가되어 시간 경과에 따른 pH 변화가 없는 실시예 2의 결과를 보면, 혼합 산화제 제조 후 보관 시간의 경과와 무관하게 TOC 및 TN의 제거율은 모두 유사한 결과를 보였다. 반면, 안정화제가 첨가되지 않아 시간 경과에 따라 pH가 감소한 비교예 3의 결과를 보면, 혼합 산화제의 보관 시간이 약 24시간을 경과한 이후부터 TOC 및 TN의 제거율은 10% 이하로 급격히 감소되는 결과를 보였다.
따라서, 본 발명에 따른 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제 및 그 혼합 산화제를 이용한 폐수처리 방법은 난분해성 폐수 내에 함유된 유기오염물과 암모니아성 질소를 높은 효율로 제거하는 효과를 나타낸다.
S100 ; pH조절단계
S101 ; 산화제투입단계
S102 ; 산화제활성화단계
S101 ; 산화제투입단계
S102 ; 산화제활성화단계
Claims (12)
- 과황산염 1 내지 99 몰% 및 염소계 산화제 1 내지 99 몰%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제로서,
혼합 산화제는 혼합 산화제의 pH를 5 이상으로 조정하고 유지하는 안정화제를 더 포함하고, 안정화제는 지시제 및 촉진제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 첨가제를 더 포함하는 혼합 산화제.
- 제1항에 있어서,
상기 과황산염은 황산 라디칼(SO4 -·)을 발생시키는 과황산(Persulfate, S2O8 2- 및 SO5 2-)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제.
- 제1항에 있어서,
상기 염소계 산화제는 염소 및 차아염소산염, 염소를 포함하는 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 안정화제는 pH를 조정하는 pH 조정제 및 pH를 일정 값으로 조정하고 유지시킬 수 있는 완충(buffer) 용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수 처리용 혼합 산화제.
- 삭제
- 유기오염물 및 암모니아성 질소가 함유된 난분해성 폐수에 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제를 투입하는 산화제투입단계; 및
상기 산화제투입단계를 통해 유기폐수에 함유된 산화제를 활성화하는 산화제활성화단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
혼합 산화제는 혼합 산화제의 pH를 5 이상으로 조정하고 유지하는 안정화제를 더 포함하고, 안정화제는 지시제 및 촉진제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 첨가제를 더 포함하는 난분해성 폐수의 처리방법.
- 제8항에 있어서,
상기 산화제투입단계는 상기 난분해성 폐수에 함유된 유기오염물 100 중량부 대비 과황산염 및 염소계 산화제로 이루어진 혼합 산화제 1000 내지 13000 중량부를 투입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수의 처리방법.
- 제8항에 있어서,
상기 산화제활성화단계는 가열, 자외선 조사 및 촉매 투입으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지며,
상기 촉매는 금속촉매, 염기촉매 및 킬레이트 금속 촉매로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수의 처리방법.
- 제10항에 있어서,
상기 가열은 50℃ 내지 혼합 산화제가 포함된 폐수의 끓는점(Boiling point)의 온도로 10 내지 100분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수의 처리방법.
- 제8항에 있어서,
상기 산화제투입단계 이전에는 상기 난분해성 폐수에 pH 조정제를 투입하여 난분해성 폐수의 pH를 4 내지 13으로 조절하는 pH조절단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 난분해성 폐수의 처리방법.
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