KR102473164B1

KR102473164B1 - 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법

Info

Publication number: KR102473164B1
Application number: KR1020200144671A
Authority: KR
Inventors: 최재우; 정경원; 양보람; 김희곤; 김영재; 최예슬
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2022-12-01
Also published as: CN114436358A; KR20220059281A

Abstract

본 발명은 총유기탄소(TOC), 탁도 및 용존유기탄소(DOC)가 높은 하폐수에 대해 냉동과 해동을 반복하는 공정을 적용함으로써 하폐수의 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법은 원수가 채워진 용기를 준비하는 단계; 용기 내의 원수를 냉동시키는 제 1 냉동단계; 냉동된 용기를 상층부(H)와 하층부(L)로 절단하는 단계; 상층부(H)와 하층부(L) 각각을 새로운 용기에 옮겨 해동한 후, 상층부(H)와 하층부(L) 각각을 냉동시키는 제 2 냉동단계; 냉동된 상층부(H)를 상층부(HH)와 하층부(HL)로 절단하고, 냉동된 하층부(L)를 상층부(LH)와 하층부(LL)로 절단하는 단계; 및 상기 상층부(HH), 하층부(HL), 상층부(LH), 하층부(LL) 각각을 해동하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 냉동단계 및 제 2 냉동단계가 진행되는 과정에서, 원수 내의 오염물질이 중력 하강 및 얼음화로 인해 밑으로 이동되어 원수가 정화되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법{Method for wastewater treatment freeze and thaw}

본 발명은 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본 발명은 총유기탄소(TOC), 탁도 및 용존유기탄소(DOC)가 높은 하폐수에 대해 냉동과 해동을 반복하는 공정을 적용함으로써 하폐수의 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법에 관한 것이다.

고농도의 유기성 오염물질을 포함하는 인분, 축산분뇨 등의 고농도 유기성 폐수는 일반적으로 혐기성소화과정을 거쳐 생물학적 수처리공정을 통해 처리되는 것으로 알려져 있다. 한국등록특허 제1099869호는 고농도 유기성 폐기물을 처리하는 혐기성 소화액 처리방법을 제시하고 있고, 한국등록특허 제1819007호는 혐기성소화액을 대상으로 생물학적 처리공정을 적용하는 기술을 제시하고 있다.

이 밖에, 용존유기탄소(DOC), 입자성 오염물질 등으로 인해 총유기탄소(TOC) 및 탁도가 높은 하폐수에 대해 응집, 침전, 여과 등의 수처리공정도 널리 이용되고 있다.

한국등록특허 제1099869호 한국등록특허 제1819007호

본 발명은 총유기탄소(TOC), 탁도 및 용존유기탄소(DOC)가 높은 하폐수에 대해 냉동과 해동을 반복하는 공정을 적용함으로써 하폐수의 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법은 원수가 채워진 용기를 준비하는 단계; 용기 내의 원수를 냉동시키는 제 1 냉동단계; 냉동된 용기를 상층부(H)와 하층부(L)로 절단하는 단계; 상층부(H)와 하층부(L) 각각을 새로운 용기에 옮겨 해동한 후, 상층부(H)와 하층부(L) 각각을 냉동시키는 제 2 냉동단계; 냉동된 상층부(H)를 상층부(HH)와 하층부(HL)로 절단하고, 냉동된 하층부(L)를 상층부(LH)와 하층부(LL)로 절단하는 단계; 및 상기 상층부(HH), 하층부(HL), 상층부(LH), 하층부(LL) 각각을 해동하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 제 1 냉동단계 및 제 2 냉동단계가 진행되는 과정에서, 원수 내의 오염물질이 중력 하강 및 얼음화로 인해 밑으로 이동되어 원수가 정화되는 것을 특징으로 한다.

해동된 상층부(HH), 하층부(HL), 상층부(LH), 하층부(LL) 중 적어도 어느 하나 이상을 각각 냉동시키는 제 3 냉동단계; 제 3 냉동단계를 통해 냉동된 것 각각을 상층부와 하층부로 절단하는 단계; 절단된 상층부와 하층부를 각각 해동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

해동된 상층부와 하층부 각각에 대해 냉동, 절단, 해동을 반복하여 진행할 수 있다.

최상층부에서 최하층부로 갈수록 오염물질의 농도가 커진다. 상기 오염물질은 총유기탄소(TOC), 탁도, 용존유기탄소(DOC) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.

제 2 냉동단계 및 제 3 냉동단계의 냉동온도는 -15℃ ∼ -20℃이다.

본 발명에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법은 다음과 같은 효과가 있다.

하폐수의 냉동, 절단, 해동을 반복하는 과정을 통해 하폐수에 포함되어 있는 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 냉동과 해동의 반복 과정을 통해 하폐수가 6개로 분리되는 과정을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 실험예 1의 -20℃ 조건에 따라 분리된 6개 시료의 용존유기탄소(DOC) 값을 나타낸 참고도.
도 4는 실험예 1의 -20℃ 조건에 따라 분리된 6개의 시료를 나타낸 사진.
도 5는 실험예 1의 -30℃ 조건에 따라 분리된 8개의 시료를 나타낸 사진.

본 발명은 하폐수의 냉동과 해동을 반복하는 방식을 통해 하폐수에 포함되어 있는 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있는 기술을 제시한다.

본 발명에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법은 물의 용해 특성을 이용한다. 물 분자는 극성을 갖고 있어 다양한 종류의 극성 물질을 용해시킬 수 있는 특성을 갖고 있다. 이러한 용해 특성으로 인해 하폐수 내의 다양한 오염물질 예를 들어, 용존유기탄소(DOC, dissolved organic carbon)이 용존된 상태를 이룰 수 있다. 그런데, 물의 용해 특성은 물이 얼음으로 바뀌면 사라진다. 극성 물질이더라도 얼음에는 용해되지 않음은 자명한 사실이다.

한편, 일정 공간에 채워진 물을 물의 어는점인 0℃ 이하의 온도 환경에 노출시키면 물은 표면부터 얼기 시작한다. 여기서, 표면이라 함은 0℃ 이하의 온도 환경에 노출된 물의 표면을 의미하며, 용기 내에 물이 채워진 경우 수면 및 용기와 접촉하는 물의 표면이 상기 '표면'이라 할 수 있다. 다만, 용기 내의 물은 용기의 보온효과로 인해 수면부터 얼게 된다. 이와 함께, 물에 용질 또는 오염물질이 용존되어 있는 경우, 물의 어는점은 0℃보다 낮은 온도로 낮아짐은 익히 알려진 사실이다.

오염물질이 포함된 하폐수를 용기에 채운 상태에서 0℃ 이하의 온도 환경에 노출시키면 수면부터 얼기 시작하여 차츰 얼음의 깊이가 깊어진다. 하폐수가 어는 과정에서, 하폐수 내의 오염물질은 두 가지 작용에 의해 밑으로 이동하게 된다. 첫 번째 작용은 중력에 의해 오염물질이 밑으로 이동하는 것이고, 두 번째 작용은 물이 어는 과정에서 오염물질이 얼음입자로부터 분리되어 밑으로 밀려나는 것이다. 첫 번째 작용은 부유물질(SS, suspended solids)에 해당되고, 두 번째 작용은 총유기탄소(TOC) 및 용존유기탄소(DOC)에 해당된다. 즉, 하폐수 내의 부유물질(SS)은 중력침강에 의해 밑으로 이동되며, 하폐수 내의 총유기탄소(TOC) 및 용존유기탄소(DOC)는 물이 어는 과정에서 얼음입자로부터 분리되어 밑으로 이동된다.

두 번째 작용에 대해 보다 상세히 설명하면, 물이 얼음으로 상변화되는 과정에서 물 분자의 에너지가 방출되어 물 분자의 운동이 감소됨과 함께 물 분자까지 수소결합하여 육각형의 얼음입자를 형성한다. 이 때, 물 분자끼리의 수소결합을 위해 물 분자 사이에 존재하는 총유기탄소(TOC) 및 용존유기탄소(DOC) 등의 용존물질은 얼음입자로부터 분리된다. 얼음이 수면부터 생성되어 아래 방향으로 얼음화가 진행됨에 따라, 물이 얼음으로 변환되는 과정에서 물 속에 존재하는 총유기탄소(TOC) 및 용존유기탄소(DOC)는 얼음입자로부터 분리되어 밑으로 하강할 수 밖에 없다. 또한, 물이 얼음으로 상변화되는 과정에서 얼음 결정 사이에 용질이 농축되는 이른 바, 동결농축효과(Freeze-concentration effect)에 의해 오염물질이 상층과 하층으로 분리되는 과정에서 하층부에 집중되어 농축된다.

상술한 바와 같은 첫 번째 중력침강 작용 및 두 번째 얼음화에 따른 용존물질 분리, 하강 작용에 의해 하폐수의 오염물질은 분리될 수 있다. 이러한 원리를 통해, 이러한 과정에 따라, 용기 내에 채워진 하폐수를 얼리게 되면 상층부에서 하층부로 갈수록 오염물질의 농도가 커진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 원리를 응용하여 하폐수로부터 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있는 기술을 제시한다. 세부적으로, 본 발명은 냉동과 해동의 과정을 복수번 반복하는 것을 통해 하폐수로부터 오염물질을 분리하는 기술을 제시한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 일정 공간에 채워진 하폐수가 준비된다(S101). 일정 공간에 채워진 하폐수라 함은 용기 내에 채워진 하폐수 또는 하폐수 저장조에 채워진 하폐수를 의미할 수 있다. 이하, 설명의 편의상 용기 내에 하폐수가 채워진 것을 기준으로 설명하기로 한다. 용기는 하폐수가 채워질 수 있도록 일정 체적을 구비하며, 상면이 외부 환경에 노출되는 구조를 갖는다.

하폐수가 채워진 용기가 준비된 상태에서, 하폐수가 채워진 용기를 냉동시키는 제 1 냉동과정을 진행한다(S102). 제 1 냉동과정을 통해 용기 내의 하폐수는 모두 얼음으로 변환된다.

용기의 상면이 노출되어 있음에 따라, 용기 내의 하폐수는 수면부터 얼기 시작하고 시간 경과에 따라 얼음의 깊이가 깊어지게 된다. 용기 내의 하폐수가 얼음으로 변환되는 과정에서, 하폐수에 포함된 부유물질(SS)은 중력침강 작용에 의해 밑으로 이동되며, 하폐수에 포함된 총유기탄소(TOC) 및 용존유기탄소(DOC)은 얼음화가 진행되는 과정에서 얼음입자로부터 분리되어 밑으로 하강하게 된다. 얼음화가 진행되는 과정에서 물 분자들은 수소결합을 이루어 얼음을 생성하게 되는데, 물 분자들의 수소결합과정에서 물 분자 사이에 존재하는 총유기탄소(TOC) 및 용존유기탄소(DOC) 등의 용존물질은 얼음입자로부터 분리되며, 분리된 얼음입자들은 얼음으로부 밀려나 하강하게 된다. 이러한 과정에 의해 용기 내에 냉동된 하폐수는 상부에서 하부로 갈수록 오염물질 농도가 커지게 된다.

이어, 제 1 냉동과정에 의해 냉동된 용기를 상층부(H)와 하층부(L)로 절단한다(S103). 예를 들어, 용기의 일정 높이 지점을 수평으로 절단하여 용기를 상층부(H)와 하층부(L)로 절단할 수 있다. 제 1 냉동과정에서 하폐수 내의 오염물질은 중력 하강 이외에 얼음화로 인해 밑으로 이동됨에 따라, 상층부(H)의 오염물질 농도는 하층부(L)보다 상대적으로 작다.

절단된 상층부(H)와 하층부(L) 각각을 새로운 용기 안으로 옮긴 다음, 절단된 상층부(H)와 하층부(L)를 해동시킨다(S104). 이에 따라, 상층부(H)에 해당되는 하폐수 그리고 하층부(L)에 해당되는 하폐수가 각각 새로운 용기 내에서 용해된다.

이와 같은 상태에서, 새로운 용기 안에 용해된 상층부(H) 그리고 하층부(L) 각각을 재차 얼리는 제 2 냉동과정을 진행한다(S105). 제 1 냉동과정이 진행되는 과정에서 하폐수의 오염물질이 중력 하강 및 얼음화로 인해 밑으로 이동되는 것과 마찬가지로, 제 2 냉동과정이 진행되는 과정에서도 하폐수 내의 오염물질이 밑으로 이동된다.

제 2 냉동과정을 통해 얼려진 상층부(H)를 다시 상층부(HH)와 하층부(HL)로 절단함과 함께 냉동된 하층부(L)를 상층부(LH)와 하층부(LL)로 절단한다(S106). 절단 방식은 제 1 냉동과정 후의 절단과 동일하게 용기의 일정 높이 지점을 수평으로 절단한다. 다시 확인하면, 상기 상층부(HH)와 하층부(HL)는 상기 상층부(H)로부터 분리된 것이고, 상기 상층부(LH)와 하층부(LL)는 하층부(L)로부터 분리된 것이다. 제 2 냉동과정에서의 중력 하강 및 얼음화로 인해 상층부(HH)의 오염물질 농도는 하층부(HL)보다 작고, 상층부(LH)의 오염물질 농도는 하층부(LL)보다 작다.

이어, HH, HL, LH, LL 각각을 새로운 용기로 옮긴 후 모두 해동시킨다(S107). 그런 다음, HH, HL, LH, LL 각각이 담기 용기에 대해 제 3 냉동과정을 진행시킨다(S108). 이 과정에서, 제 1 및 제 2 냉동과정에서와 마찬가지로 하폐수 내의 오염물질은 밑으로 이동하게 된다.

냉동된 HH, HL, LH, LL 각각을 재차 상층부와 하층부로 절단한다(S109).

상기의 과정을 통해, 제 1 냉동과정을 통해 얼려진 용기의 상층부(H)는 HHH, HHL, HLH, HLL의 4개로 분리되고, 제 1 냉동과정을 통해 얼려진 용기의 하층부(L)는 LHH, LHL, LLH, LLL로 분리된다(S110). HHH는 최초 용기에 채워진 하폐수의 수면 부분에 해당됨과 함께 오염물질의 농도가 가장 작으며, HHH, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL의 순서로 갈수록 오염물질의 농도가 커진다.

정리하면, 제 1 냉동과정을 통해 얼려진 하폐수는 상층부(H)와 하층부(L)로 분리되고, 상층부(H)는 제 2 냉동과정 및 제 3 냉동과정을 거치면서 HHH, HHL, HLH, HLL로 분리된다(도 2 참조). 이 때, HHH이 수면에 가장 가까운 부위이고, HLL이 가장 깊은 곳에 위치한 부위이다. 또한, 제 1 냉동과정의 하층부(L)는 제 2 냉동과정을 거치면서 상층부(LH)와 하층부(LL)로 분리된다. 따라서, 제 1 냉동과정을 통해 얼려진 하폐수는 HHH, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL의 8개 영역으로 분리되며, HHH, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL의 8개 영역 각각은 순차적으로 배치된 수위 영역을 의미한다. 즉, 최초 용기에 담겨진 하폐수의 수면 부위에 해당되는 것이 HHH이고, 그 아래에 수위별로 HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL이 순차적으로 배치되는 형태이다.

제 1 냉동과정 내지 제 4 냉동과정이 진행되는 과정에서, 하폐수의 오염물질이 밑으로 이동됨에 따라, 오염물질의 농도는 HHH이 가장 작고, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL의 순서로 갈수록 오염물질의 농도가 높아진다.

따라서, 상술한 바와 같은 냉동 및 해동의 반복을 통해 하폐수의 오염물질을 효과적으로 분리할 수 있음을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법에 대해 설명하였다. 이하에서는, 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

<실험예 1 : 냉동과 해동의 반복을 통해 원수를 6개층 및 8개층으로 분리>

인분 폐수를 멸균 채수통(1L) 2개에 각각 500ml씩 주입한 후 -20℃의 온도에서 24시간 동안 냉동시켰다. 이어, 냉동된 채수통을 실톱을 이용하여 상층부(H)(40%)와 하층부(L)(60%)로 절단한 다음, 절단한 상층부(H)을 새로운 용기에 옮긴 후 40℃ 온도에서 해동시켰다. 해동된 상층부(H)에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다.

해동된 상층부(H)를 재차 -20℃ 및 -30℃의 온도 조건에서 각각 얼리고, 상층부(HH)(80%)와 하층부(HL)(20%)로 절단한 후 상층부(HH)와 하층부(HL) 각각을 해동시켰다. 그런 다음, 상층부(HH)와 하층부(HL) 각각에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다. 이어, 해동된 상층부(HH)와 하층부(HL) 각각에 대해 -20℃ 및 -30℃의 온도 조건에서 다시 냉동한 후 각각을 절단하여 상층부(HH)는 상층부(HHH)와 하층부(HHL)로 절단하고, 하층부(HL)는 상층부(HLH)와 하층부(HLL)로 절단하였다. 이 후, 절단된 상층부(HHH), 하층부(HHL), 상층부(HLH), 하층부(HLL)를 해동시켜 각각에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다.

하층부(L)에 대해서도 용해시킨 후, TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하고, 이어 재차 -20℃ 및 -30℃의 온도 조건에서 얼린 다음, 하층부(LH)(80%)와 상층부(LL)(20%)로 절단하였다. 이 후, 하층부(LH)와 상층부(LL)에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다.

냉동과 해동의 반복을 통해 인분 폐수는 수위별로 총 6개의 시료(HHH, HHL, HLH, HLL, LH, LL)로 구분되고, 각 시료에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다. 재냉동 조건이 -30℃의 온도인 경우에는 총 8개의 시료(HHH, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL)로 구분하고, 각 시료에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다.

<실험예 2 : 6개 시료의 오염물질 특성>

원수인 인분 폐수 및 실험예 1을 통해 분리된 6개의 시료(HHH, HHL, HLH, HLL, LH, LL)에 대해 TOC, 탁도, 유기물 농도를 측정하였다. 측정결과는 아래 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같다.

표 1을 참조하면, 재냉동 조건이 -20℃인 경우, 총유기물농도(TOC)는, 원수의 TOC가 571.40mg/L인데 원수의 최상층부에 해당되는 HHH의 경우 26.92mg/L로 측정되어 약 95.3%의 제거율을 나타내었다. 또한, 탁도의 경우 원수의 탁도가 10,138.67 NTU인데 HHH의 탁도는 0.39 NTU로 나타나 약 99.9%의 제거율을 보였다.

또한, 수위가 깊어질수록 즉, HHH, HHL, HLH, HLL, LH, LL의 순서로 TOC 및 탁도가 증가되는 경향을 나타내었으며, 이는 냉동과 해동의 반복 과정에서 오염물질이 중력 하강 및 얼음화로 인해 밑으로 밀려났기 때문이다.

한편, 재냉동 조건이 -30℃인 경우, 아래 표 2에 나타낸 바와 같이 원수의 TOC가 445.50mg/L인데 원수의 최상층부에 해당되는 HHH의 경우 102.23mg/L로 측정되어 약 77.1%의 제거율을 나타내었다. 또한, 탁도의 경우 원수의 탁도가 10,581.33 NTU인데 HHH의 탁도는 122.00 NTU로 나타나 약 98.8%의 제거율을 보였다.

표 1 및 표 2의 실험결과에 근거하여, 탁도 제거에 가장 효과적인 재냉동 온도는 -20℃인 것으로 나타났다. -30℃와 같이 -20℃에서 재냉동 온도가 더 낮아질수록 탁도 제거효율이 저하된다. 이는 냉동온도가 낮아질수록 물이 급속냉동되는 것에 기인하는 것으로 추정된다. 이러한 점을 고려하면, 탁도 제거를 위한 최적의 재냉동 온도는 -15℃ ∼ -20℃인 것으로 판단된다. 아울러, TOC 제거효율 역시 -30℃ 보다는 -20℃ 재냉동 조건에서 우수한 특성을 나타내는 것으로 나타났다. 따라서, TOC 및 탁도 제거를 위한 최적의 재냉동 온도는 -15℃ ∼ -20℃이며, 특히 -20℃ 조건에서 우수한 특성을 나타낸다.

시료명		TOC(mg/L)	탁도(NTU)
1	원수	571.40	10,138.67
2	HHH	26.92	0.39
3	HHL	46.40	17.70
4	HLH	63.34	47.13
5	HLL	156.48	190.33
6	LH	154.06	270.33
7	LL	571.40	10,138.67

시료명	TOC(mg/L)	탁도(NTU)
원수	445.50	10,581.33
HHH	102.23	122.00

표 3은 원수 및 각 시료(실험예 1의 재냉동조건 -20℃)의 용존유기탄소(DOC) 값을 나타낸 것이다. DOC는 물 속에 용존된 물질이기 때문에 표 3의 결과를 통해 중력 하강 및 얼음화로 인해 오염물질이 밑으로 이동됨을 보다 명확히 확인할 수 있다.

표 3에서 Biopolymer, Humic substances, Building blocks, LMW neutrals, LMW acids은 모두 용존유기탄소(DOC)의 각 종류이다. 표 3을 참조하면, HHH는 원수에 대비하여 Biopolymer, Humic substances, LMW neutrals는 90% 이상 제거되었으며, LMW acids와 Building blocks도 각각 78.5%, 86.1%로 높은 제거율을 나타내었다.

시료명	Biopolymer (㎍/L)	Humic substances (㎍/L)	Building blocks (㎍/L)	LMW neutrals (㎍/L)	LMW acids (㎍/L)
원수	16,400	16,300	37,000	45,700	54,900
HHH	280	-	5,160	4,060	11,800
제거율	98.3%	100%	86.1%	91.2%	78.5%

또한, 도 3은 재냉동 조건이 -20℃인 6개의 시료(HHH, HHL, HLH, HLL, LH, LL) 각각의 Biopolymer, Humic substances, Building blocks, LMW neutrals, LMW acids 값을 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, Biopolymer, Humic substances, Building blocks, LMW neutrals, LMW acids 각각에서 수위가 낮아질수록 오염물질 농도가 커짐을 확인할 수 있으며, 이를 통해 냉동과 해동의 반복 과정을 거치면서 중력 하강 및 얼음화로 인해 오염물질이 밑으로 이동됨을 알 수 있다.

한편, 도 4는 재냉동 조건이 -20℃인 6개의 시료(HHH, HHL, HLH, HLL, LH, LL) 각각에 대한 사진인데, 도 4에 도시된 바와 같이 육안으로도 HHH는 거의 투명한 상태임을 알 수 있고, 수위가 낮아질수록(HHL, HLH, HLL, LH, LL의 순서) 탁한 상태를 나타냄을 확인할 수 있다. 또한, 도 5는 재냉동 조건이 -30℃인 8개의 시료(HHH, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL) 각각에 대한 사진인데, -20℃인 조건에서와 마찬가지로 HHH는 거의 투명한 상태임을 알 수 있고, 수위가 낮아질수록(HHH, HHL, HLH, HLL, LHH, LHL, LLH, LLL의 순서) 탁한 상태를 나타냄을 확인할 수 있다.

Claims

원수가 채워진 용기를 준비하는 단계;
용기 내의 원수를 냉동시키는 제 1 냉동단계;
냉동된 용기를 상층부(H)와 하층부(L)로 절단하는 단계;
상층부(H)와 하층부(L) 각각을 새로운 용기에 옮겨 해동한 후, 상층부(H)와 하층부(L) 각각을 냉동시키는 제 2 냉동단계;
냉동된 상층부(H)를 상층부(HH)와 하층부(HL)로 절단하고, 냉동된 하층부(L)를 상층부(LH)와 하층부(LL)로 절단하는 단계; 및
상기 상층부(HH), 하층부(HL), 상층부(LH), 하층부(LL) 각각을 해동하는 단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 제 1 냉동단계 및 제 2 냉동단계가 진행되는 과정에서, 원수 내의 오염물질이 중력 하강 및 얼음화로 인해 밑으로 이동되어 원수가 정화되는 것을 특징으로 하는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법.
제 1 항에 있어서, 해동된 상층부(HH), 하층부(HL), 상층부(LH), 하층부(LL) 중 적어도 어느 하나 이상을 각각 냉동시키는 제 3 냉동단계;
제 3 냉동단계를 통해 냉동된 것 각각을 상층부와 하층부로 절단하는 단계;
절단된 상층부와 하층부를 각각 해동시키는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법.
제 2 항에 있어서, 해동된 상층부와 하층부 각각에 대해 냉동, 절단, 해동을 반복하여 진행하는 것을 특징으로 하는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법.
제 1 항에 있어서, 최상층부에서 최하층부로 갈수록 오염물질의 농도가 커지는 것을 특징으로 하는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법.
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제 2 항에 있어서, 제 2 냉동단계 및 제 3 냉동단계의 냉동온도는 -15℃ ∼ -20℃인 것을 특징으로 하는 냉동 및 해동을 이용한 하폐수 처리방법.