KR102526373B1 - Process for Treating Wastewater of Nickel Plating - Google Patents

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KR102526373B1 KR1020220047953A KR20220047953A KR102526373B1 KR 102526373 B1 KR102526373 B1 KR 102526373B1 KR 1020220047953 A KR1020220047953 A KR 1020220047953A KR 20220047953 A KR20220047953 A KR 20220047953A KR 102526373 B1 KR102526373 B1 KR 102526373B1
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Abstract

본 발명에서는 니켈 도금 폐수 내 니켈을 비롯한 다른 중금속 등을 효과적으로 1차적으로 제거할 수 있는 흡착제로서 복수의 소스로부터 유래하는 활성탄 혼합물을 이용하고, 후속적으로 복수의 멤브레인 프로세스를 수행함으로써 침전제 등과 같은 화학 물질의 사용을 최소화하거나 억제하면서 정제된 처리액을 배출할 수 있는 니켈 도금 폐수의 처리 방법이 기재된다.In the present invention, an activated carbon mixture derived from a plurality of sources is used as an adsorbent that can effectively firstly remove nickel and other heavy metals in nickel plating wastewater, and a plurality of membrane processes are subsequently performed to chemical chemicals such as precipitants. A method for treating nickel plating wastewater capable of discharging a purified treatment liquid while minimizing or suppressing the use of materials is described.

Description

니켈 도금 폐수의 처리방법{Process for Treating Wastewater of Nickel Plating}Nickel plating wastewater treatment method {Process for Treating Wastewater of Nickel Plating}

본 발명은 니켈 도금 폐수의 처리방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 니켈 도금 폐수 내 니켈을 비롯한 다른 중금속 등을 효과적으로 1차적으로 제거할 수 있는 흡착제로서 복수의 소스로부터 유래하는 활성탄 혼합물을 이용하고, 후속적으로 복수의 멤브레인 프로세스를 수행함으로써 침전제 등과 같은 화학 물질의 사용을 최소화하거나 억제하면서 정제된 처리액을 배출할 수 있는 니켈 도금 폐수의 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating nickel plating wastewater. More specifically, the present invention uses an activated carbon mixture derived from a plurality of sources as an adsorbent that can effectively firstly remove nickel and other heavy metals in nickel plating wastewater, and subsequently performs a plurality of membrane processes. A method for treating nickel plating wastewater capable of discharging a purified treatment liquid while minimizing or suppressing the use of chemicals such as precipitating agents.

도금은 일반적으로 기재 상에 금속 도금층을 형성시키는 프로세스로서, 상업적으로 가장 많이 적용되는 금속 도금으로서 니켈 도금 프로세스를 예시할 수 있다. 니켈 도금 프로세스는 반도체 회로 도금, 인쇄회로기판(PCB) 도금, 차량의 피스톤, 브레이크, 베어링, 밸브 등의 각종 부품 도금, 플라스틱 도금 등에 광범위하게 적용되고 있다.Plating is generally a process of forming a metal plating layer on a substrate, and a nickel plating process can be exemplified as the most commercially applied metal plating. The nickel plating process is widely applied to semiconductor circuit plating, printed circuit board (PCB) plating, plating of various parts such as pistons, brakes, bearings, and valves of vehicles, and plastic plating.

니켈 도금 프로세스에서는 도금의 질 및 효율을 향상시킬 목적으로 불순물을 제거하는 세척 단계가 수행되는 바, 그 과정에서 각종 산 성분, 염기 성분, 시안화 화합물 등이 사용되고 있다. 그 결과, 니켈 도금 폐수에는 다양한 중금속, 특히 니켈이 함유되어 있으며, 강산성을 나타낸다. 더욱이, 니켈 도금 폐수에 함유된 각종 중금속 성분은 낮은 농도로도 인체 등에 축적될 뿐만 아니라, 태아의 기형 등을 유발하는 등, 각종 건강 상 위해 요소로 널리 알려져 있다.In the nickel plating process, a cleaning step to remove impurities is performed for the purpose of improving plating quality and efficiency, and various acid components, basic components, cyanide compounds, and the like are used in the process. As a result, nickel plating wastewater contains various heavy metals, especially nickel, and exhibits strong acidity. Moreover, various heavy metal components contained in nickel plating wastewater are widely known as various health hazards, such as not only accumulating in the human body even at low concentrations, but also causing deformities in the fetus.

따라서, 도금 공정, 특히 가장 널리 적용되고 있는 니켈 도금 공정에서 배출되는 폐수를 적절히 처리하여 방류하는 과정이 요구된다. 이때, 폐수 내 니켈의 경우, 배출 허용 농도가 3 mg/L로 강화된 바 있다.Therefore, a process of appropriately treating and discharging wastewater discharged from the plating process, particularly the most widely applied nickel plating process, is required. At this time, in the case of nickel in wastewater, the permitted emission concentration has been strengthened to 3 mg/L.

니켈 도금 공정으로부터 배출되는 폐수를 처리하는 방법으로서, 대표적으로 침전법이 적용되고 있다. 일 예로서, 국내특허번호 제1214187호는 니켈 도금폐수에 염화나트륨 또는 질산나트륨을 첨가하고 에탄올을 혼합하여 니켈 이외의 성분을 먼저 침전시킨 다음, 가성소다를 첨가하여 니켈을 수산화니켈로 회수하는 방식을 개시하고 있다.As a method of treating wastewater discharged from the nickel plating process, a precipitation method is typically applied. As an example, Korean Patent No. 1214187 discloses a method in which sodium chloride or sodium nitrate is added to nickel plating wastewater, mixed with ethanol to precipitate components other than nickel, and then caustic soda is added to recover nickel as nickel hydroxide. are starting

전술한 침전법의 경우, 전형적으로 염기 성분을 투입하여 pH를 증가시킨 상태에서 금속 이온을 비용해성인 수산화물로 전환시켜 응집 및 침전시키는 방식이다. 특히, 침전제 이외의 별도 장비 및 설비가 필요하지 않으므로 다른 처리방식에 비하여 경제적이고, 운전이 용이한 장점을 갖고 있다. In the case of the above-described precipitation method, a metal ion is converted into an insoluble hydroxide in a state where the pH is increased by typically introducing a basic component, thereby coagulating and precipitating the metal ion. In particular, since it does not require separate equipment and facilities other than a precipitating agent, it is economical and easy to operate compared to other treatment methods.

그러나, 폐수 내에 함유된 금속에 따라 착이온을 형성하여 수산화물 형태의 침전물 형성이 곤란할 수 있기 때문에 효과적으로 중금속을 제거하는데 한계가 있다. 특히, 단일 pH에서 모든 금속 수산화물이 완전히 침전되지 않기 때문에 복수의 금속이 혼재되어 있는 니켈 도금 폐수의 처리 효율을 높이기는 사실상 곤란하다. 더욱이, 다량의 화학 약품의 첨가가 요구되는 화학적 반응을 수반하는 만큼, 2차 오염을 유발할 수도 있고, 반응 조건을 엄격히 설정해야 하는 등, 전문적인 지식이 요구된다.However, there is a limit to effective removal of heavy metals because it may be difficult to form complex ions depending on the metals contained in the wastewater to form hydroxide-type precipitates. In particular, since all metal hydroxides are not completely precipitated at a single pH, it is practically difficult to increase the treatment efficiency of nickel plating wastewater in which a plurality of metals are mixed. Moreover, since the addition of a large amount of chemicals accompanies a required chemical reaction, secondary contamination may be caused, and reaction conditions must be strictly set, requiring specialized knowledge.

침전법 이외에도 이온교환 방식, 멤브레인 방식 등이 당업계에 알려져 있으나, 니켈 도금 폐수 내 부유물 농도가 높은 경우에는 이온교환수지 컬럼을 폐색시켜 운전 효율을 저하시킨다. 또한, 멤브레인 방식의 경우, 폐수 내 콜로이드 물질로 인하여 멤브레인에 파울링 현상이 유발되어 빈번한 멤브레인 교체 또는 세정이 요구되어 안정적인 운전이 곤란하다. 이처럼, 니켈 도금 폐수를 직접 이온교환 또는 멤브레인 공정에 적용하는 것은 상용화에 적합하지 않다.In addition to the precipitation method, an ion exchange method, a membrane method, and the like are known in the art, but when the concentration of suspended matter in the nickel plating wastewater is high, the ion exchange resin column is clogged and the operational efficiency is reduced. In addition, in the case of the membrane method, fouling is induced in the membrane due to colloidal substances in wastewater, so frequent membrane replacement or cleaning is required, making stable operation difficult. As such, direct application of nickel plating wastewater to ion exchange or membrane processes is not suitable for commercialization.

한편, 최근 환경 의식이 고양됨에 따라 도금 폐수의 처리 공정에서도 화학 약품을 사용하기보다는 최대한 천연재료 또는 폐기물을 활용하고자 하는 연구가 진행되고 있으나, 천연재료 단독으로 사용할 경우에는 환경 기준에 부합되는 배출 요건을 충족하기 곤란하다.On the other hand, with the recent increase in environmental awareness, research is being conducted to utilize natural materials or wastes as much as possible rather than using chemicals in the treatment process of plating wastewater. However, when using natural materials alone, emission requirements that meet environmental standards difficult to meet

본 발명에서는 다량의 중금속을 함유하는 니켈 도금 폐수를 처리하여 환경 기준을 충족할 뿐만 아니라, 더 나아가 식수원으로 사용할 수 있는 수준으로 정화할 수 있는 방안을 제공하고자 한다.In the present invention, it is intended to provide a method for treating nickel plating wastewater containing a large amount of heavy metals to meet environmental standards and further purifying the wastewater to a level that can be used as a drinking water source.

또한, 본 발명에서는 기존의 화학 약품 사용에 따른 2차 오염 등의 문제점을 완화하기 위하여 화학 물질의 사용을 최대한 억제하면서 저가의 천연재료 또는 폐기물의 활용을 통하여 환경 친화성이 강화된 니켈 도금 폐수의 처리 방안을 제공하고자 한다.In addition, in the present invention, in order to alleviate problems such as secondary pollution caused by the use of existing chemicals, the use of chemicals is minimized while the use of low-cost natural materials or waste is used to improve nickel plating wastewater We would like to provide a treatment plan.

더 나아가, 본 발명에서는 니켈 도금 폐수 내 중금속 등을 효과적으로 제거할 수 있는 장치를 활용하여 처리 효율이 개선된 니켈 도금 폐수의 처리 방안을 제공하고자 한다.Furthermore, the present invention intends to provide a method for treating nickel plating wastewater with improved treatment efficiency by utilizing an apparatus capable of effectively removing heavy metals in nickel plating wastewater.

본 발명의 일 구체예에 따르면.According to one embodiment of the present invention.

a) 적어도 50 mg/L의 니켈, 적어도 30 mg/L의 크롬, 적어도 20 mg/L의 아연, 적어도 10 mg/L의 구리, 및 적어도 50 mg/L의 철을 함유하고, pH 5 이하이며, 그리고 전체 용해된 고형분의 농도가 적어도 40 mg/L인 수계 니켈 도금 폐수를 제공하는 단계;a) contains at least 50 mg/L nickel, at least 30 mg/L chromium, at least 20 mg/L zinc, at least 10 mg/L copper, and at least 50 mg/L iron, and has a pH of 5 or less; and providing an aqueous nickel plating wastewater having a total dissolved solids concentration of at least 40 mg/L;

b) 참나무-유래 활성탄 및 대나무-유래 활성탄을 조합한 활성탄 혼합물의 수분산액을 제공하는 단계;b) providing an aqueous dispersion of an activated carbon mixture combining oak-derived activated carbon and bamboo-derived activated carbon;

c) 상기 수계 니켈 도금 폐수를 상기 활성탄 혼합물의 수분산액과 접촉시켜 상기 활성탄 혼합물에 의하여 니켈 도금 폐수 내 금속 성분의 일부를 흡착 제거하여 금속 함량이 저감된 제1 처리액을 형성하되, 이를 (i) 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액 및 (ii) 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액으로 분리하는 단계;c) contacting the water-based nickel plating wastewater with an aqueous dispersion of the activated carbon mixture to adsorb and remove a part of metal components in the nickel plating wastewater by the activated carbon mixture to form a first treatment liquid having a reduced metal content, which is (i) ) separating into a first treatment liquid having a high activated carbon mixture content and (ii) a first treatment liquid having a low activated carbon mixture content;

d) 상기 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액을 정치시킨 후, 이의 상층액을 정밀여과 단계로 이송하는 한편, 상기 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액을 정치하지 않고 정밀여과 단계로 이송함으로써 고형물 함량이 감소된, 다가 금속 이온-함유 제2 처리액을 형성하는 단계; 및 d) After the first treatment liquid having a high activated carbon mixture content is allowed to stand, the supernatant thereof is transferred to a microfiltration step, while the first treatment liquid having a low activated carbon mixture content is transferred to a microfiltration step without being allowed to stand, thereby forming solids forming a multivalent metal ion-containing second treatment liquid having a reduced content; and

e) 상기 제2 처리액을 나노여과 단계로 이송하여 다가 금속 이온이 제거된 제3 처리액을 형성하는 단계;e) transferring the second treatment liquid to a nanofiltration step to form a third treatment liquid from which polyvalent metal ions are removed;

를 포함하는 니켈 도금 폐수의 처리 방법이 제공된다.There is provided a method for treating nickel plating wastewater comprising a.

예시적 구체예에 있어서, 상기 단계 c)에 앞서 2 mm 이하의 입경을 갖는 목재 톱밥이 15 내지 50 g/L의 량으로 충진된 필터를 이용하여 수계 니켈 도금 폐수를 전처리는 단계를 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, prior to step c), the step of pre-treating the aqueous nickel plating wastewater using a filter filled with wood sawdust having a particle size of 2 mm or less in an amount of 15 to 50 g / L is further included. can

예시적 구체예에 있어서, 상기 단계 c)는,In an exemplary embodiment, the step c),

하측 영역에 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액을 배출하기 위한 제1 배출관, 상측 영역에 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액을 배출하기 위한 제2 배출관, 그리고 상단에 덮개가 구비된 실린더 형상의 외측 탱크;A first discharge pipe for discharging the first treatment liquid having a high activated carbon mixture content in the lower region, a second discharge pipe for discharging the first treatment liquid having a low activated carbon mixture content in the upper region, and a cylinder shape having a cover on the top. outer tank;

상기 외측 탱크와 동심 구조를 형성하면서 상기 덮개로부터 연장되며, 이의 하측 단부가 상기 외측 탱크의 바닥과 소정 거리를 두고 이격되어 제1 유체 흐름 공간을 제공하며, 상기 덮개와 연결된 교반기가 구비된 실린더 형상의 내측 탱크, 이때 내측 탱크는 제1 유체 흐름 공간을 통하여 내용물을 외측 탱크 측으로 이송하도록 구성됨;It extends from the cover while forming a concentric structure with the outer tank, and a lower end thereof is spaced apart from the bottom of the outer tank at a predetermined distance to provide a first fluid flow space, and has a cylindrical shape with an agitator connected to the cover. an inner tank of the inner tank, wherein the inner tank is configured to transfer contents to the outer tank side through the first fluid flow space;

상기 내측 탱크의 내부와 연통되면서 내측 탱크의 내용물 중 일부를 외부로 배출하는 리사이클 관, 상기 리사이클 관을 통하여 내측 탱크의 내용물을 흡입하여 가압된 상태로 배출하도록 배치된 펌프, 및 상기 외측 탱크의 바닥을 통하여 내측 탱크와 연통되고 상기 펌프에 의하여 가압된 내용물을 내측 탱크로 이송하는 가압 리사이클 관을 포함하는 리사이클 유닛, 상기 가압 리사이클 관의 단부에 이송된 내용물을 내측 탱크 내부로 분사하기 위한 분사관이 구비됨;A recycle pipe communicating with the inside of the inner tank and discharging some of the contents of the inner tank to the outside, a pump arranged to suction the contents of the inner tank through the recycle pipe and discharging them in a pressurized state, and a bottom of the outer tank. A recycling unit including a pressurized recycling pipe communicating with the inner tank through and transferring the contents pressurized by the pump to the inner tank, and a spray pipe for injecting the contents transferred to the end of the pressurized recycling pipe into the inner tank provided;

신규 활성탄 혼합물의 수분산액을 공급하도록 외측 탱크의 바닥을 경유하여 내측 탱크의 내부로 연장 형성되며, 상기 분사관과 연결되는 활성탄 유입관, 이때 상기 리사이클되는 내용물과 상기 신규 활성탄 혼합물의 수분산액이 혼합되어 분사관을 통하여 내측 탱크 내부로 분사됨; 및An activated carbon inlet pipe extending into the inner tank via the bottom of the outer tank to supply an aqueous dispersion of the new activated carbon mixture and connected to the injection pipe, wherein the recycled contents and the aqueous dispersion of the new activated carbon mixture are mixed. is sprayed into the inner tank through the injection pipe; and

상기 외측 탱크의 바닥면에 배치되며, 상측 단부가 내측 탱크의 외측면과 소정 거리를 두고 이격되어 제2 유체 흐름 공간을 제공하는 역펀넬 형상의 경사판;an inverted funnel-shaped inclined plate disposed on the bottom surface of the outer tank and having an upper end spaced apart from the outer surface of the inner tank by a predetermined distance to provide a second fluid flow space;

을 포함하는 처리 장치를 이용하여 수행되며,It is performed using a processing device comprising a,

이때, 제2 유체 흐름 공간을 통과한 처리액이 중력의 작용 하에 (i) 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액 및 (ii) 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액으로 분리되어 각각 제1 배출관 및 제2 배출관을 통하여 배출될 수 있다.At this time, the treatment liquid that has passed through the second fluid flow space is separated under the action of gravity into (i) a first treatment liquid having a high activated carbon mixture content and (ii) a first treatment liquid having a low activated carbon mixture content, respectively in the first discharge pipe and It can be discharged through the second discharge pipe.

예시적 구체예에 따르면, 상기 분사관은 폭이 테이퍼링된 후에 확장되는 오리피스 영역을 구비하며, 상기 오리피스 영역에 상기 활성탄 유입관이 연결될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the injection pipe has an orifice area that expands after the width is tapered, and the activated carbon inlet pipe may be connected to the orifice area.

본 발명에 따른 니켈 도금 폐수의 처리 공정은 복수의 천연재료로부터 유래하는 활성탄 혼합물을 이용한 흡착 공정 및 멤브레인 공정을 순차적으로 수행함으로써 침전제와 같은 화학 물질의 사용을 억제하면서 종래 기술의 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다. The nickel plating wastewater treatment process according to the present invention can effectively solve the problems of the prior art while suppressing the use of chemicals such as precipitants by sequentially performing an adsorption process using an activated carbon mixture derived from a plurality of natural materials and a membrane process. there is.

더 나아가, 본 발명의 예시적인 구체예의 경우, 흡착 공정에서 활성탄 혼합물에 의한 흡착을 극대화할 수 있는 처리 장치를 사용함으로써 후단의 멤브레인 공정의 부하를 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. Furthermore, in the case of an exemplary embodiment of the present invention, the load of the subsequent membrane process can be effectively reduced by using a treatment device capable of maximizing adsorption by the activated carbon mixture in the adsorption process.

도 1은 본 발명에 따른 니켈 도금 폐수의 처리 공정을 개략적으로 도시하는 도면이고; 그리고
도 2는 본 발명의 예시적 구체예에서 적용 가능한 흡착 처리 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
1 is a diagram schematically showing a treatment process of nickel plating wastewater according to the present invention; and
2 is a diagram showing the configuration of an adsorption treatment device applicable in an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 개별 구성에 관한 세부 사항은 후술하는 관련 기재의 구체적 취지에 의하여 적절히 이해될 수 있다.The present invention can all be achieved by the following description. The following description should be understood as describing preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not necessarily limited thereto. In addition, the accompanying drawings are for understanding, and the present invention is not limited thereto, and details of individual components can be properly understood by the specific purpose of the related description to be described later.

본 명세서에서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.Terms used in this specification may be defined as follows.

"흡착(adsorption)"은 유체 내 임의의 성분이 고체 흡착제의 표면 또는 내부표면에 친화성에 따라 부착되는 방식의 분리 프로세스를 의미할 수 있는 바, 이때 부착은 물리적 또는 화학적 방식에 의하여 구현될 수 있다. "Adsorption" may refer to a separation process in which a certain component in a fluid is attached to the surface or inner surface of a solid adsorbent according to affinity, wherein the attachment may be implemented by a physical or chemical method. .

"멤브레인(membrane)"은 2 또는 그 이상의 성분을 포함하는 혼합물로부터 선택적으로 특정 성분을 분리할 수 있는 물리적 배리어(barrier)를 의미할 수 있으며, 멤브레인을 투과하거나 멤브레인으로 배제된 상(phase) 중 특정 성분의 농도는 증가 또는 감소하게 된다. 멤브레인 기반의 여과 프로세스는 멤브레인 표면의 포어 사이즈에 따라 역삼투, 나노여과, 한외여과 및 정밀여과로 구분될 수 있다."Membrane" may mean a physical barrier capable of selectively separating a specific component from a mixture containing two or more components, and among the phases that permeate the membrane or are excluded by the membrane The concentration of a particular component is increased or decreased. Membrane-based filtration processes can be classified into reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration, and microfiltration according to the pore size of the membrane surface.

"정밀여과(microfiltration)"은 입자 형태의 불순물을 제거할 수 있도록 약 0.1 내지 10 ㎛ 범위의 포어 사이즈를 갖는 멤브레인 필터를 사용하는 여과 방식을 의미할 수 있다. "Microfiltration" may mean a filtration method using a membrane filter having a pore size in the range of about 0.1 to 10 μm to remove particulate impurities.

"나노여과(nanofiltration)"는 유체 혼합물 내 상이한 성분을 분리하기 위하여 멤브레인을 이용하는 멤브레인 테크닉을 의미할 수 있다. 나노여과용 멤브레인의 포어 사이즈는 일반적으로 대략 1 내지 100 nm 범위 내에서 정하여질 수 있고, 이와 접촉하는 유체 성분과의 분자 사이즈 및/또는 물리화학적 상호작용을 기반으로 하여 분리하는 과정을 수반할 수 있다.“Nanofiltration” may refer to a membrane technique that uses a membrane to separate different components in a fluid mixture. The pore size of the nanofiltration membrane may generally be set within the range of approximately 1 to 100 nm, and may involve a separation process based on molecular size and/or physicochemical interaction with fluid components in contact therewith. there is.

본 명세서에 있어서, 어떠한 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 별도의 언급이 없는 한, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. In the present specification, when a component is referred to as “including”, it means that other components may be further included unless otherwise specified.

"상에" 또는 "상측에" 및 "하측에" 또는 "아래에"와 같은 용어는 구성 요소 또는 부재 간의 상대적인 위치 관계를 기술하는 것으로 이해될 수 있으며, "상측에 위치한다" 또는 "하측에 위치한다"는 용어는 특정 대상과 접촉된 상태뿐만 아니라 접촉되지 않은 상태에서 상대적인 위치 관계를 표현하는 것으로 이해될 수 있다.Terms such as “above” or “upper” and “lower” or “below” may be understood to describe the relative positional relationship between components or elements, and may be understood as “located above” or “below”. The term "located" may be understood to express a relative positional relationship in a non-contact state as well as a state in contact with a specific object.

니켈 도금 폐수의 제공Provision of nickel-plated wastewater

본 발명에 따른 니켈 도금 폐수의 처리 공정을 도 1에 개략적으로 도시하였다.A process for treating nickel plating wastewater according to the present invention is schematically shown in FIG. 1 .

도 1을 참조하면, 먼저 수계 니켈 도금 폐수를 제공한다. 이때, 니켈 도금 폐수의 조성 및 성상은 니켈의 도금 공정에 따라 상이할 수 있으나, 복수의 금속, 구체적으로 니켈 이외에 복수의 금속, 구체적으로 크롬, 아연, 구리, 철 등을 전형적으로 함유한다. 본 발명에 있어서, 도금 폐수 내 니켈의 함량은, 예를 들면 적어도 약 50 mg/L, 구체적으로 적어도 약 80 mg/L, 보다 구체적으로 약 100 내지 200 mg/L의 범위일 수 있다. 크롬의 함량은, 예를 들면 적어도 약 30 mg/L, 구체적으로 적어도 약 50 mg/L, 보다 구체적으로 약 80 내지 150 mg/L의 범위일 수 있다. 아연의 함량은, 예를 들면 적어도 약 20 mg/L, 구체적으로 적어도 약 40 mg/L, 보다 구체적으로 약 50 내지 120 mg/L의 범위일 수 있다. 한편, 구리 함량은, 예를 들면 적어도 약 10 mg/L, 구체적으로 적어도 약 20 mg/L, 보다 구체적으로 약 30 내지 90 mg/L의 범위일 수 있다. 이외에도, 철 함량은, 예를 들면 적어도 약 50 mg/L, 구체적으로 적어도 약 60 mg/L, 보다 구체적으로 약 70 내지 110 mg/L의 범위일 수 있다.Referring to Figure 1, first, aqueous nickel plating wastewater is provided. At this time, the composition and properties of the nickel plating wastewater may vary depending on the nickel plating process, but typically contain a plurality of metals, specifically, a plurality of metals other than nickel, specifically chromium, zinc, copper, iron, and the like. In the present invention, the content of nickel in the plating wastewater may be, for example, at least about 50 mg/L, specifically at least about 80 mg/L, and more specifically in the range of about 100 to 200 mg/L. The content of chromium may be, for example, in the range of at least about 30 mg/L, specifically at least about 50 mg/L, and more specifically in the range of about 80 to 150 mg/L. The zinc content may be, for example, at least about 20 mg/L, specifically at least about 40 mg/L, and more specifically in the range of about 50 to 120 mg/L. Meanwhile, the copper content may be, for example, at least about 10 mg/L, specifically at least about 20 mg/L, and more specifically in the range of about 30 to 90 mg/L. Additionally, the iron content may be, for example, in the range of at least about 50 mg/L, specifically at least about 60 mg/L, and more specifically in the range of about 70 to 110 mg/L.

전술한 금속 성분 이외에도, 도금 폐수의 소스 또는 도금 공정에 따라서는 카드뮴, 비소 등의 중금속을 1 이상 함유할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.In addition to the above-mentioned metal components, it can be understood that one or more heavy metals such as cadmium and arsenic may be contained depending on the source of plating wastewater or the plating process.

일 구체예에 따르면, 니켈 도금 폐수는 산성을 나타내는 바, pH는 약 5 이하, 구체적으로 약 2 내지 4.5, 보다 구체적으로 약 3 내지 4의 범위일 수 있다.According to one embodiment, since the nickel plating wastewater exhibits acidity, the pH may be in the range of about 5 or less, specifically about 2 to 4.5, and more specifically about 3 to 4.

특정 구체예에 따르면, 후술하는 흡착 처리, 멤브레인 공정 등의 후단 공정에서 특정 pH 범위가 필요한 경우에는 산(예를 들면, 염산) 또는 염기(예를 들면, NaOH, KOH 등)를 첨가하여 pH를 조정할 수도 있을 것이다. 특히, 도금 공정에서 각종 화학물질의 첨가, 외부 유입물 등의 혼입으로 인하여 도금 폐수 내에 덩어리 형태, 콜로이드, 안정화된 상태로 존재하는 고상 물질 등과 같이 수계 매질에 용해된 형태의 고형분이 상당량 함유되어 있는 바, 폐수 내 총 용해된 고형분(total dissolved solids)의 농도는, 예를 들면 적어도 약 40 mg/L, 구체적으로 적어도 약 70 mg/L, 보다 구체적으로 적어도 약 80 mg/L일 수 있으며, 경우에 따라서는 약 200 mg/L를 초과할 수도 있다. According to a specific embodiment, when a specific pH range is required in a later step such as an adsorption treatment or a membrane process described later, an acid (eg, hydrochloric acid) or a base (eg, NaOH, KOH, etc.) is added to adjust the pH. might be able to adjust. In particular, due to the addition of various chemicals and mixing of external inflows in the plating process, a significant amount of solids dissolved in aqueous media such as lumps, colloids, and solid substances present in a stabilized state are contained in the plating wastewater. Bar, the concentration of total dissolved solids in the wastewater may be, for example, at least about 40 mg/L, specifically at least about 70 mg/L, and more specifically at least about 80 mg/L. Depending on, it may exceed about 200 mg/L.

활성탄 혼합물의 수분산액 제공Provides an aqueous dispersion of activated carbon mixture

도 1을 참조하면, 니켈 도금 폐수를 제공하는 것과 별도로, 상이한 소스로부터 유래하는 활성탄 혼합물의 수분산액을 제공한다. Referring to Figure 1, apart from providing nickel plating wastewater, an aqueous dispersion of activated carbon mixtures from different sources is provided.

이와 관련하여, 활성탄 혼합물은 입수가 용이한 천연재료로부터 제조할 수 있는 바, 본 발명에서는 참나무-유래 활성탄 및 대나무-유래 활성탄을 조합하여 사용한다. 이와 같이 2종의 소스로부터 유래하는 활성탄을 조합하는 이유는, 각각의 포어 성상 등이 상이하기 때문에 이를 조합하여 사용할 경우에 폐수 내에 함유된 다양한 금속 성분 또는 이온, 기타 미세한 불순물 등을 흡착 제거하는데 효과적이기 때문이다.In this regard, the activated carbon mixture can be prepared from readily available natural materials, and in the present invention, oak-derived activated carbon and bamboo-derived activated carbon are used in combination. The reason for combining activated carbon derived from two sources is that each pore property is different, so when used in combination, it is effective in adsorbing and removing various metal components or ions and other fine impurities contained in wastewater. because it wins

일 예로서, 참나무-유래 활성탄은, 전형적으로 참나무 열매의 껍질, 참나무 목재, 참나무 폐기물(예를 들면, 참나무를 가공하고 남은 절단물) 등으로부터 제조될 수 있다. 이때, 참나무를 활성탄 형태로 탄화시키기 위하여는 먼저 적당한 크기로 분쇄하는 과정이 수행될 수 있는 바, 당업계에서 공지된 기계적 분쇄 장치, 예를 들면 볼 밀(구체적으로 고 에너지 볼 밀), 핀 밀, 임팩트 밀, 에지 러너 밀, 롤러 밀, 해머 밀 등을 이용할 수 있고, 경우에 따라서는 보다 미세한 분쇄물을 얻도록 제트 밀 등을 이용하여 추가 분쇄할 수도 있다. As an example, oak-derived activated carbon can be typically prepared from bark of oak nuts, oak wood, oak waste (eg, cuts left over from processing oak trees), and the like. At this time, in order to carbonize the oak in the form of activated carbon, a process of crushing it to an appropriate size may be performed first, a mechanical crushing device known in the art, such as a ball mill (specifically, a high energy ball mill), a pin mill , impact mill, edge runner mill, roller mill, hammer mill, etc. may be used, and in some cases, additional grinding may be performed using a jet mill or the like to obtain a finer pulverized product.

이와 같이 형성된 참나무 분쇄물에 대하여 탄화 처리를 수행하는데, 탄화 또는 열분해 반응 온도는, 예를 들면 약 400 내지 800 ℃, 구체적으로 약 450 내지 750 ℃, 보다 구체적으로 약 500 내지 700 ℃의 범위일 수 있고, 탄화 시간은 약 5 시간 이하, 구체적으로 약 4 시간 이하, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 2 시간 범위일 수 있다. 또한, 탄화는 비활성 분위기 하에서 수행될 수 있는 바, 예를 들면 질소, 아르곤, 네온 등으로부터 선택되는 적어도 하나의 가스 분위기일 수 있다. A carbonization treatment is performed on the pulverized oak tree formed in this way, and the carbonization or thermal decomposition reaction temperature may be, for example, in the range of about 400 to 800 °C, specifically about 450 to 750 °C, and more specifically about 500 to 700 °C. , and the carbonization time may range from about 5 hours or less, specifically about 4 hours or less, and more specifically about 0.5 to 2 hours. In addition, carbonization may be performed under an inert atmosphere, for example, an atmosphere of at least one gas selected from nitrogen, argon, neon, and the like.

한편, 경우에 따라서는 흡착 효과를 높이기 위하여 수산화칼륨, 인산 등에 의한 활성화 처리를 거친 후에 탄화 처리를 수행할 수도 있다.On the other hand, in some cases, carbonization treatment may be performed after activation treatment with potassium hydroxide, phosphoric acid, etc. in order to increase the adsorption effect.

한편, 대나무-유래 활성탄의 경우, 주로 대나무 껍질 또는 몸체를 전술한 장치를 이용하여 분쇄한 후에 탄화 또는 열분해시켜 활성탄으로 전환시킬 수 있다. 이때, 탄화 온도는, 예를 들면 약 300 내지 600 ℃, 구체적으로 약 350 내지 500 ℃, 보다 구체적으로 약 400 내지 450 ℃의 범위에서 설정될 수 있으며, 탄화 시간은, 예를 들면 약 1 내지 4 시간, 구체적으로 약 1.5 내지 3 시간, 보다 구체적으로 약 2 내지 2.5 시간 범위에서 정하여질 수 있다.Meanwhile, in the case of bamboo-derived activated carbon, the bamboo skin or body may be pulverized using the above-described device and then carbonized or thermally decomposed to be converted into activated carbon. At this time, the carbonization temperature may be set in the range of, for example, about 300 to 600 °C, specifically about 350 to 500 °C, and more specifically about 400 to 450 °C, and the carbonization time is, for example, about 1 to 4 time, specifically from about 1.5 to 3 hours, more specifically from about 2 to 2.5 hours.

대나무의 경우, 흡착 효과를 높이기 위하여 스팀 처리 또는 인산 처리를 거친 후에 탄화 반응을 수행할 수도 있다. 또한, 탄화 반응 시 분위기는 앞서 기술한 바와 같다.In the case of bamboo, a carbonization reaction may be performed after steam treatment or phosphoric acid treatment in order to increase the adsorption effect. In addition, the atmosphere during the carbonization reaction is as described above.

본 발명에서 사용되는 참나무-유래 활성탄 및 대나무-유래 활성탄의 예시적인 성상을 하기 표 1에 나타내었다.Exemplary properties of the oak-derived activated carbon and bamboo-derived activated carbon used in the present invention are shown in Table 1 below.

구분division 참나무-유래 활성탄Oak-Derived Activated Carbon 대나무-유래 활성탄Bamboo-derived activated carbon BET 비표면적(㎡/g)BET specific surface area (㎡/g) 약 200 내지 700, 구체적으로 약 250 내지 600, 보다 구체적으로 약 300 내지 500 about 200 to 700, specifically about 250 to 600, more specifically about 300 to 500 약 800 내지 2500(구체적으로 약 900 내지 2200, 보다 구체적으로 약 1000 내지 2000)about 800 to 2500 (specifically about 900 to 2200, more specifically about 1000 to 2000) 포어 체적(㎤/g)Pore volume (cm3/g) 약 0.1 내지 0.,4, 구체적으로 약 0.15 내지 0.35, 보다 구체적으로 약 0.2 내지 0.3 about 0.1 to 0.,4, specifically about 0.15 to 0.35, more specifically about 0.2 to 0.3 약 0.5 내지 1.5, 구체적으로 약 0.8 내지 1.4, 보다 구체적으로 약 1 내지 1.3about 0.5 to 1.5, specifically about 0.8 to 1.4, more specifically about 1 to 1.3 포어 직경(nm)Pore diameter (nm) 약 2.5 내지 5, 구체적으로 약 3 내지 4.5, 보다 구체적으로 약 3.5 내지 4 from about 2.5 to 5, specifically from about 3 to 4.5, more specifically from about 3.5 to 4 약 2 내지 4, 구체적으로 약 2.2 내지 3.5, 보다 구체적으로 약 2.5 내지 3.4about 2 to 4, specifically about 2.2 to 3.5, more specifically about 2.5 to 3.4 흡착제 사이즈(㎛)Adsorbent size (㎛) 약 50 내지 300, 구체적으로 약 100 내지 250, 보다 구체적으로 약 150 내지 200 about 50 to 300, specifically about 100 to 250, more specifically about 150 to 200 약 30 내지 800, 구체적으로 약 50 내지 400, 보다 구체적으로 약 70 내지 200about 30 to 800, specifically about 50 to 400, more specifically about 70 to 200

상기 표에 기재된 바와 같이, 참나무-유래 활성탄 및 대나무-유래 활성탄은 구별되는 포어 성상을 갖고 있는 바, 특히 대나무-유래 활성탄은 현저히 높은 다공성을 나타낸다.As shown in the table above, oak-derived activated carbon and bamboo-derived activated carbon have distinct pore properties, and in particular, bamboo-derived activated carbon exhibits remarkably high porosity.

본 발명에 따르면, 니켈 도금 폐수 내 금속 이온의 종류 및 함량, 기타 불순물의 성상을 고려하여 2종의 천연 소스로부터 유래하는 활성탄을 조합하여 사용할 경우, 니켈 도금 폐수 내에 함유된 다양한 금속 이온 등을 동시에 효과적으로 흡착할 수 있는 포어 성상을 제공할 수 있다.According to the present invention, when activated carbon derived from two natural sources is used in combination in consideration of the type and content of metal ions in the nickel plating wastewater and the properties of other impurities, various metal ions contained in the nickel plating wastewater are simultaneously removed. It is possible to provide a pore property capable of effectively adsorbing.

이와 관련하여, 활성탄 혼합물 중 참나무-유래 활성탄 : 대나무-유래 활성탄의 중량 비는, 예를 들면 1 : 약 0.5 내지 4, 보다 구체적으로 1 : 약 0.8 내지 3, 보다 구체적으로 1 : 약 1 내지 2의 범위에서 정하여질 수 있다. 이때, 참나무-유래 활성탄의 사용량이 지나치게 많거나, 또는 적은 경우에는 도금 폐수 내에 함유되어 있는 복수의 금속 중 일부를 흡착하는데 비효율적인 결과를 나타내므로 전술한 범위 내에서 조절함으로써 다양한 금속을 흡착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이처럼, 참나무 및 대나무는 입수가 용이하고, 이의 폐기물 등을 활용할 경우에는 경제성 면에서도 유리하다.In this regard, the weight ratio of oak-derived activated carbon to bamboo-derived activated carbon in the activated carbon mixture is, for example, 1 : about 0.5 to 4, more specifically 1 : about 0.8 to 3, more specifically 1 : about 1 to 2 can be determined in the range of At this time, if the amount of oak-derived activated carbon is excessively large or small, it shows inefficient results in adsorbing some of the plurality of metals contained in the plating wastewater, so various metals can be adsorbed by adjusting within the above-mentioned range. It is desirable to have As such, oak and bamboo are easy to obtain, and it is advantageous in terms of economy when using wastes thereof.

본 구체예에서, 2종의 활성탄을 포함하는 활성탄 혼합물을 물에 첨가하여 수분산액으로 제조하는 바, 이는 수계 니켈 도금 폐수와 효율적인 접촉을 통하여 금속 성분들(또는 금속 이온들)의 흡착을 최대한 높이고, 더 나아가 후술하는 흡착 처리 장치를 이용하여 효율적인 흡착 공정을 용이하게 구현하기 위함이다. In this embodiment, an activated carbon mixture containing two types of activated carbon is added to water to prepare an aqueous dispersion, which maximizes adsorption of metal components (or metal ions) through efficient contact with aqueous nickel plating wastewater. , Furthermore, it is to easily implement an efficient adsorption process using an adsorption treatment device described later.

예시적 구체예에 따르면, 활성탄 혼합물의 수분산액 농도는, 예를 들면 약 1 내지 20 %(w/w), 구체적으로 약 3 내지 15 %(w/w), 보다 구체적으로 약 5 내지 10 %(w/w)의 범위에서 정하여질 수 있는 바, 수분산액의 농도가 지나치게 낮거나 높은 경우에는 경제성 면에서 바람직하지 않거나 활성탄 혼합물 수분산액의 흐름 특성을 저하시켜 흡착 시 비효율성을 유발할 수 있는 만큼, 전술한 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 유리하다.According to an exemplary embodiment, the aqueous dispersion concentration of the activated carbon mixture is, for example, about 1 to 20% (w/w), specifically about 3 to 15% (w/w), more specifically about 5 to 10% (w / w), if the concentration of the aqueous dispersion is too low or high, it is undesirable from the point of view of economics or reduces the flow characteristics of the aqueous dispersion of the activated carbon mixture to the extent that it can cause inefficiency during adsorption. , it is advantageous to properly adjust within the above range.

흡착 공정adsorption process

도 1을 다시 참조하면, 니켈 도금 폐수 및 활성탄 혼합물의 수분산액을 조합하여 니켈 도금 폐수 내 다양한 금속 이온, 다른 음이온(예를 들면, 염소 음이온, 인산 음이온 등) 등을 흡착 제거하는 단계가 수행된다.Referring back to FIG. 1, a step of adsorbing and removing various metal ions and other anions (eg, chlorine anions, phosphate anions, etc.) in the nickel plating wastewater by combining nickel plating wastewater and an aqueous dispersion of an activated carbon mixture is performed. .

선택적으로, 니켈 도금 폐수 내 부유물, 고형물 등의 함량이 지나치게 높은 경우에는 흡착 공정의 부하를 낮추기 위한 전처리 단계가 수행될 수 있다. 이를 위하여, 천연재료로서 목재의 가공 과정 중 발생하는 목재 톱밥을 이용할 수 있다. 톱밥은 용이하게 입수 가능할 뿐만 아니라, 가격 역시 저렴한 소재로서 비록 활성탄 대비 다공성이 덜 발달한 관계로 흡착능은 다소 낮으나, 이를 이용하여 니켈 도금 폐수를 전처리할 경우에는 후단 공정, 특히 활성탄 혼합물을 이용한 흡착 공정의 원활한 운전, 부하 절감 등의 효과를 제공할 수 있다. Optionally, when the content of suspended solids and solids in the nickel plating wastewater is excessively high, a pretreatment step may be performed to lower the load of the adsorption process. To this end, as a natural material, wood sawdust generated during wood processing may be used. Sawdust is not only easily obtainable, but also inexpensive. Although its adsorption capacity is rather low due to its less developed porosity than activated carbon, in the case of pre-treatment of nickel-plated wastewater using sawdust, it is a downstream process, especially an adsorption process using an activated carbon mixture. It can provide effects such as smooth operation and load reduction.

본 구체예에서 적용되는 폐목재 톱밥의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 입자 형태로 분쇄시켜 사용할 수 있다. 또한, 톱밥 입자의 입경은, 예를 들면 약 2 mm 이하, 구체적으로 약 1 mm 이하, 보다 구체적으로 약 0.5 mm 이하일 수 있다. 이때, 전처리 장치 내에서 톱밥을 충진시킨 형태로 적용할 수 있는 바, 예를 들면 약 15 내지 50 g/L, 구체적으로 약 20 내지 45 g/L, 보다 구체적으로 약 25 내지 40 g/L의 량으로 충진시켜 사용할 수 있다.The shape of the waste wood sawdust applied in this embodiment is not particularly limited, but may be used after being pulverized into particles. In addition, the particle size of the sawdust particles may be, for example, about 2 mm or less, specifically about 1 mm or less, and more specifically about 0.5 mm or less. At this time, it can be applied in the form of filling sawdust in the pretreatment device, for example, about 15 to 50 g / L, specifically about 20 to 45 g / L, more specifically about 25 to 40 g / L It can be used by filling in quantity.

예시적 구체예에 따르면, 흡착 단계 중 니켈 도금 폐수와 접촉하는 활성탄 혼합물의 수분산액의 량은 니켈 도금 폐수의 조성 및 성상, 수분산액 내 활성탄 혼합물의 농도 등을 고려하여 정할 수 있다. 일 예로서, 니켈 도금 폐수 : 수분산액 내 활성탄 혼합물의 중량 비는, 예를 들면 1 : 약 0.01 내지 0.5, 구체적으로 1 : 약 0.05 내지 0.3, 보다 구체적으로 1 : 약 0.08 내지 0.2의 범위에서 조절될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. According to an exemplary embodiment, the amount of the aqueous dispersion of the activated carbon mixture in contact with the nickel plating wastewater during the adsorption step may be determined in consideration of the composition and properties of the nickel plating wastewater, the concentration of the activated carbon mixture in the aqueous dispersion, and the like. As an example, the weight ratio of the activated carbon mixture in the nickel plating wastewater:water dispersion is, for example, 1: about 0.01 to 0.5, specifically 1: about 0.05 to 0.3, more specifically 1: about 0.08 to 0.2. It may be, but is not necessarily limited thereto.

예시적 구체예에 따르면, 흡착 단계는 니켈 도금 폐수와 활성탄 혼합물의 수분산액이 효과적으로 접촉하여 흡착을 극대화하고, 후속 멤브레인 공정을 효율적으로 운전하는데 적합한 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명의 예시적 구체예에서 적용 가능한 흡착 처리 장치의 구성을 도 2에 도시하였다.According to an exemplary embodiment, the adsorption step may be performed using an apparatus suitable for effectively contacting the aqueous dispersion of the nickel plating wastewater and the activated carbon mixture to maximize adsorption and efficiently operating the subsequent membrane process. The configuration of an adsorption treatment device applicable to an exemplary embodiment of the present invention is shown in FIG. 2 .

상기 도면을 참조하면, 흡착 처리 장치(100)는 크게 실린더 형상의 외측 탱크(101), 외측 탱크와 동심 구조로 배치되는 실린더 형상의 내측 탱크(107) 및 장치 내부를 폐쇄하도록 외측 탱크(101)의 상단에 구비된 덮개(112)를 포함한다. 이때, 외측 탱크 및 내측 탱크 각각의 재질은, 도금 폐수에 의하여 부식되는 등의 현상이 일어나지 않는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 스테인리스 스틸 재질일 수 있다. 또한, 덮개 역시 외측 탱크 및 내측 탱크와 동일 재질로 구성될 수도 있으나, 성형이 용이하도록 고분자 재질로 구성할 수도 있다.Referring to the drawings, the adsorption treatment device 100 largely includes a cylindrical outer tank 101, a cylindrical inner tank 107 concentrically disposed with the outer tank, and an outer tank 101 to close the inside of the device. Includes a cover 112 provided on top of. At this time, the material of each of the outer tank and the inner tank is not particularly limited as long as no phenomenon such as corrosion by plating wastewater occurs. For example, it may be made of stainless steel. In addition, the cover may also be made of the same material as the outer tank and the inner tank, but may be made of a polymer material to facilitate molding.

도시된 구체예에서 외측 탱크(101)의 하측에는 제1 배출관(110), 그리고 상측에는 제2 배출관(111)이 구비되어 있다. 이때, 제1 배출관(110)은 후술하는 바와 같이 니켈 도금 폐수의 흡착 처리에 의하여 형성된 제1 처리액 중 외측 탱크(101)의 바닥 부근에 위치하는, 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액을 장치(100) 외부로 배출하기 위한 것이다. 반면, 제2 배출관(111)은 니켈 도금 폐수의 흡착 처리에 의하여 형성된 제1 처리액 중 외측 탱크(101)의 상측 부근에 위치하는, 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액을 장치(100) 외부로 배출하기 위한 것이다. In the illustrated embodiment, a first discharge pipe 110 is provided on the lower side of the outer tank 101 and a second discharge pipe 111 is provided on the upper side. At this time, as will be described later, the first discharge pipe 110 is a first treatment liquid having a high activated carbon mixture content located near the bottom of the outer tank 101 among the first treatment liquid formed by adsorption treatment of nickel plating wastewater. (100) It is for discharging to the outside. On the other hand, the second discharge pipe 111 transfers the first treatment liquid, which is located near the upper side of the outer tank 101 and has a low activated carbon mixture content, out of the first treatment liquid formed by the adsorption treatment of the nickel plating wastewater to the outside of the device 100. It is intended to be discharged as

한편, 내측 탱크(107)는 덮개(112)로부터 연장 형성되는 바, 이때 고정 또는 체결 수단(예를 들면, 볼트 조임, 리벳 접합 등)을 이용하여 덮개와 고정시킬 수 있으며, 택일적으로 덮개(112)와 일체화된 형태로 제작될 수도 있다. 도시된 구체예에서, 덮개의 중앙에는 교반기(108)가 설치되어 내측 탱크(107)의 내용물, 즉 니켈 도금 폐수와 활성탄 혼합물의 수분산액이 균일하게 혼합될 수 있도록 유도한다. 이와 함께, 교반기(108)는 내측 탱크(107)의 내용물을 하측 방향으로 밀어내는 형상을 갖는 교반 날개를 구비할 수 있다. 이와 같이 유체를 하측 방향으로 이송시킬 수 있는 교반 날개의 형상은 당업계에서 알려져 있는 만큼, 구체적인 설명은 생략한다. On the other hand, the inner tank 107 is formed extending from the cover 112, and at this time, it can be fixed to the cover using a fixing or fastening means (eg, bolt fastening, rivet bonding, etc.), alternatively the cover ( 112) may be manufactured in an integrated form. In the illustrated embodiment, an agitator 108 is installed at the center of the cover to induce uniform mixing of the contents of the inner tank 107, that is, the nickel plating wastewater and the aqueous dispersion of the activated carbon mixture. In addition, the stirrer 108 may include a stirring blade having a shape for pushing the contents of the inner tank 107 downward. Since the shape of the agitation blade capable of transferring the fluid in the downward direction is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

도시된 구체예에서, 내측 탱크(107)의 하측 단부는 외측 탱크(101)의 바닥과 소정 거리를 두고 이격되어 있어, 내측 탱크의 내용물이 동심 형태로 배치된 외측 탱크의 내부 공간(내측 탱크의 외면과 외측 탱크의 내면에 의하여 경계가 정하여짐)으로 이동할 수 있는 제1 유체 흐름 공간(A)을 제공한다. In the illustrated embodiment, the lower end of the inner tank 107 is spaced apart from the bottom of the outer tank 101 by a predetermined distance, so that the inner space of the outer tank in which the contents of the inner tank are concentrically arranged (the inner tank A movable first fluid flow space (A) is provided, which is bounded by the outer surface and the inner surface of the outer tank.

내측 탱크(107)의 내부는 교반기(108)에 의하여 와류가 발생하도록 구성된다. 이와 달리, 외측 탱크 내부 공간은 내측 탱크의 용적에 비하여, 예를 들면 약 2 내지 10 배, 구체적으로 약 3 내지 8 배, 보다 구체적으로 약 4 내지 7 배의 용적을 갖도록 하여 유속 저하를 유도함으로써 중력의 작용 하에 활성탄 혼합물이 외측 탱크의 바닥 쪽으로 가라앉도록 유도할 수 있다. 또한, 제1 유체 흐름 공간(A)의 폭은 특별히 한정되는 것은 아니며, 교반기에 의한 유체의 유동 과정에서 내측 탱크의 내용물이 외측 탱크 내부 공간으로 이동할 수 있는 한, 특정 수치로 한정되는 것은 아니다.The inside of the inner tank 107 is configured so that a vortex is generated by the agitator 108 . In contrast, the inner space of the outer tank has a volume of, for example, about 2 to 10 times, specifically about 3 to 8 times, and more specifically about 4 to 7 times the volume of the inner tank, thereby inducing a decrease in flow rate. Under the action of gravity, the activated carbon mixture can be caused to sink toward the bottom of the outer tank. In addition, the width of the first fluid flow space A is not particularly limited, and is not limited to a specific value as long as the contents of the inner tank can move to the inner space of the outer tank during the flow of the fluid by the agitator.

도 2를 참조하면, 처리 장치(100)는 내부로 유입된 니켈 도금 폐수와 활성탄 혼합물의 수분산액 간의 접촉 및 흡착 효율을 높이도록 내측 탱크(107)의 내용물을 장치 외부로 취출한 후에 다시 내측 탱크로 도입하기 위한 리사이클 유닛을 구비한다. 이때, 리사이클 유닛은 리사이클 관(103), 펌프(104) 및 가압 리사이클 관(106)을 포함한다. 리사이클 관(103)은 내측 탱크(107)의 내용물의 일부(도시된 구체예에서 내측 탱크 내 상측 영역의 내용물)를 펌프(104)에 의하여 흡입하여 장치 외부로 배출하도록 설치된다. 이때, 리사이클 관(103)은 외측 탱크(101)의 상단에 구비된 덮개(112)를 경유 또는 관통하여 연장될 수 있고, 펌프(104)에 의하여 흡입된 내용물은 가압된 상태로 다시 내측 탱크(107)로 도입되는데, 도시된 예에서는 가압 리사이클 관(106)에 의하여 외측 탱크(101)의 바닥을 경유하여 내측 탱크의 내부 공간으로 이송된다. 이때, 가압 리사이클 관(106)은 내측 탱크(107) 내부, 예를 들면 중앙 영역의 높이까지 연장될 수 있다.Referring to FIG. 2, the treatment device 100 takes the contents of the inner tank 107 out of the device to increase the contact and adsorption efficiency between the nickel plating wastewater and the aqueous dispersion of the activated carbon mixture, and then the inner tank again. It is provided with a recycling unit for introducing into. At this time, the recycling unit includes a recycling pipe 103, a pump 104 and a pressurized recycling pipe 106. The recycling pipe 103 is installed so that a part of the contents of the inner tank 107 (in the illustrated embodiment, the contents of the upper region in the inner tank) is sucked in by the pump 104 and discharged to the outside of the device. At this time, the recycling pipe 103 may extend via or through the cover 112 provided at the top of the outer tank 101, and the contents sucked by the pump 104 are pressed back into the inner tank ( 107), in the illustrated example, it is transferred to the inner space of the inner tank via the bottom of the outer tank 101 by the pressurized recycle pipe 106. At this time, the pressurized recycling pipe 106 may extend to the inside of the inner tank 107, for example, to the height of the central region.

도시된 구체예에 따르면, 가압 리사이클 관(106)의 단부에는 리사이클 유닛에 의하여 내측 탱크로 이송된 내용물 및 신규 활성탄 혼합물의 수분산액의 혼합물을 내측 탱크(107)의 내부로 분사하기 위한 분사관(109)이 구비되어 있다. 이때, 분사관(109)에는 신규 활성탄 혼합물의 수분산액을 공급하는 활성탄 유입관(102)과 연결 또는 연통되어 가압 리사이클 관(106)을 통하여 이송된 내용물과 신규 활성탄 혼합물의 수분산액이 혼합된다. 이때, 분사관(109)을 통하여 혼합물이 내측 탱크(107)의 내부 공간, 구체적으로 내측 탱크(107)의 내부 공간 중 교반기(108) 아래의 영역에서 교반기(108)를 향하여 분사된다. According to the illustrated embodiment, at the end of the pressurized recycling pipe 106, a spray pipe for injecting a mixture of the contents transferred to the inner tank by the recycling unit and the aqueous dispersion of the new activated carbon mixture into the inner tank 107 ( 109) is provided. At this time, the injection pipe 109 is connected or communicated with the activated carbon inlet pipe 102 for supplying the aqueous dispersion of the new activated carbon mixture, and the contents transferred through the pressurized recycling pipe 106 are mixed with the aqueous dispersion of the new activated carbon mixture. At this time, the mixture is injected toward the agitator 108 through the spray pipe 109 in the inner space of the inner tank 107, specifically, in the inner space of the inner tank 107, in the region below the agitator 108.

이처럼, 리사이클 유닛은 내측 탱크(107) 내 상대적으로 상측 공간에 분포하는 내용물의 일부를 취출하여 외부 루프를 거치면서 가압된 상태로 다시 내측 탱크(107) 내 상대적으로 하측인 공간까지 이송시켜 상측 방향으로 분사하는 기능을 수행할 수 있다.In this way, the recycling unit takes out a part of the contents distributed in the relatively upper space in the inner tank 107 and transfers it to the relatively lower space in the inner tank 107 in a pressurized state while passing through the outer loop to move upward. It can perform the function of spraying with.

도시된 구체예에서, 활성탄 유입관(102)은 외부 공급원(도시되지 않음)과 연결되는 바, 외측 탱크의 바닥을 경유하여 내측 탱크(107)의 내부로 연장 형성될 수 있고, 이의 단부 영역이 벤딩되어 분사관(109)에 유체 연통되도록 구성됨으로써 분사관(109) 내에서 리사이클된 내용물과 신규 활성탄 혼합물 수분산액이 혼합될 수 있다. 신규 활성탄 혼합물의 수용액의 도입량은 제1 배출관(110) 및 제2 배출관(111) 각각을 통하여 배출되는 제1 처리액에 함유된 활성탄 혼합물의 량을 계산하여 결정할 수 있다. In the illustrated embodiment, the activated carbon inlet pipe 102 is connected to an external supply source (not shown), and may extend into the inner tank 107 via the bottom of the outer tank, and has an end region thereof. By being bent and configured to be in fluid communication with the injection pipe 109, the recycled contents and the new activated carbon mixture aqueous dispersion can be mixed in the injection pipe 109. The introduction amount of the new activated carbon mixture aqueous solution may be determined by calculating the amount of the activated carbon mixture contained in the first treatment liquid discharged through the first discharge pipe 110 and the second discharge pipe 111, respectively.

한편, 도시된 구체예에서 분사관(109)은 유체가 흐르는 유로의 폭이 테이퍼링된 후에 다시 확장되는 형상을 갖도록 구성된다(즉, 오리피스와 유사한 형상의 유로 구조가 형성됨). 이때, 오리피스 영역 또는 이의 근처에 활성탄 유입관이 연결 또는 연통되어, 활성탄 유입관(102)을 통하여 도입되는 신규 활성탄 혼합물 수분산액이 용이하게 분사관 내부로 유입될 수 있다.On the other hand, in the illustrated embodiment, the injection pipe 109 is configured to have a shape in which the width of the passage through which the fluid flows is tapered and then expanded again (ie, a passage structure having a shape similar to an orifice is formed). At this time, the activated carbon inlet pipe is connected or communicated to or near the orifice region, so that the aqueous dispersion of the new activated carbon mixture introduced through the activated carbon inlet pipe 102 can be easily introduced into the injection pipe.

흡착처리를 거친 제1 처리액은 감소된 금속 함량을 갖는 니켈 도금 폐수 및 흡착처리된 활성탄 혼합물을 함유하게 된다.The first treatment liquid subjected to adsorption treatment contains a mixture of nickel plating wastewater having a reduced metal content and adsorption treatment activated carbon.

도 2를 다시 참조하면, 외측 탱크(101)의 바닥(구체적으로 바닥 주연부를 따라)에는 역펀넬 형상의 경사판(105)이 구비되어 있는 바, 흡착을 거친 제1 처리액은 제1 유체 흐름 공간(A)을 통하여 외측 탱크의 내부 공간(즉, 내측 탱크의 외면과 외측 탱크의 내면 사이의 공간)으로 빠져 나가고, 경사판 내에서 상측으로 갈수록 좁아지는 흐름 공간을 통과하게 된다. 이때, 경사판(105)의 상단 부위는 개방되어 있어 유체가 흐를 수 있는 제2 유체 흐름 공간(B)이 형성되어 있다. 또한, 경사판(105)은 스테인리스 스틸 재질 등으로 구성할 수 있다.Referring back to FIG. 2 , an inverted funnel-shaped inclined plate 105 is provided at the bottom of the outer tank 101 (specifically, along the bottom periphery), so that the first treatment liquid that has undergone adsorption passes through the first fluid flow space. Through (A), it escapes into the inner space of the outer tank (that is, the space between the outer surface of the inner tank and the inner surface of the outer tank), and passes through a flow space that becomes narrower toward the upper side in the inclined plate. At this time, the upper end of the inclined plate 105 is open to form a second fluid flow space B through which fluid can flow. In addition, the inclined plate 105 may be made of stainless steel or the like.

이와 같이 상측으로 갈수록 유로의 축소를 유도하는 경사판(105)에 의하여 제1 유체 흐름 공간(A)을 통과한 제1 처리액의 흐름에 대한 저항을 유도하고, 제2 유체 흐름 공간(B)을 통과함에 따라 급격한 팽창으로 인하여 유체의 유속이 현저히 감소한다. In this way, resistance to the flow of the first treatment liquid that has passed through the first fluid flow space (A) is induced by the inclined plate 105 that induces the flow path to be reduced as it goes upward, and the second fluid flow space (B) As it passes through, the flow velocity of the fluid is significantly reduced due to rapid expansion.

그 결과, 활성탄 혼합물을 상대적으로 다량 함유하는 유체는 외측 탱크(101)의 하측 영역에 머무는 반면, 활성탄 혼합물을 상대적으로 소량 함유하는 유체는 외측 탱크의 상측 영역에 있게 된다. 이때, 외측 탱크(101)의 하측 부위에 구비된 제1 배출관(110) 및 외측 탱크(101)의 상측 부위에 구비된 제2 배출관(111)을 통하여 각각 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액 및 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액이 배출된다. 이처럼, 폐수의 처리 과정과 분리 과정을 단일 장치 내에서 구현할 수 있고, 특히 별도의 복잡한 장치 없이도 처리 장치(100) 내에 간편한 구조의 경사판을 배치하고 중력을 이용함으로써 용이하게 분리 과정을 수행할 수 있다.As a result, the fluid containing a relatively large amount of the activated carbon mixture stays in the lower region of the outer tank 101, while the fluid containing a relatively small amount of the activated carbon mixture resides in the upper region of the outer tank. At this time, the first treatment liquid having a high activated carbon mixture content and A first treatment liquid having a low content of the activated carbon mixture is discharged. In this way, the wastewater treatment process and separation process can be implemented in a single device, and in particular, the separation process can be easily performed by arranging a inclined plate having a simple structure in the treatment device 100 and using gravity without a separate complicated device. .

도 1을 참조하면, 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액은 별도의 처리 없이 후단의 멤브레인 공정(즉, 정밀 여과 및 나노 여과)으로 이송된다. 반면, 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액은 비교적 높은 활성탄 함량을 갖고 있기 때문에, 일단 정치 과정을 통하여 흡착처리된 활성탄 혼합물을 가라앉히고, 이의 상층액을 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액과 함께 정밀 여과 단계로 도입한다. 이때, 정치 과정을 통하여 분리된 폐활성탄은 잔여 폐수를 제거한 후에 폐기하거나, 재생 과정을 거쳐 사용할 수 있다. 이러한 재생 과정은 당업계에서 공지된 만큼, 상세한 기술은 생략한다. Referring to FIG. 1 , the first treatment liquid having a low activated carbon mixture content is transferred to a subsequent membrane process (ie, microfiltration and nanofiltration) without separate treatment. On the other hand, since the first treatment liquid having a high activated carbon mixture content has a relatively high activated carbon content, once the adsorbed activated carbon mixture is settled through a stationary process, and the supernatant liquid is mixed with the first treatment liquid having a low activated carbon mixture content. It is introduced into the microfiltration stage. At this time, the spent activated carbon separated through the stationary process may be discarded after removing residual wastewater or used through a regeneration process. Since this regeneration process is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

정밀 여과 공정microfiltration process

앞서 수행된 흡착 공정에 의하여 형성된 제1 처리액은 금속 함량이 상당히 감소되기는 하나, 법적 배출 기준 또는 음용수로 적합한 수준까지 감소시키는데 한계가 있다. 또한, 흡착제로 사용된 활성탄 혼합물의 일부(활성탄 혼합물의 대부분은 전술한 바와 같이 장치 내 분리 및 후속 정치 과정을 통하여 제거될 수 있음), 원 니켈 도금 폐수 내에 함유되어 있는 미세 고형물 등을 여전히 함유할 수 있다. Although the metal content of the first treatment liquid formed by the previously performed adsorption process is significantly reduced, there is a limit to reducing the metal content to a level suitable for legal emission standards or drinking water. In addition, it may still contain a part of the activated carbon mixture used as an adsorbent (most of the activated carbon mixture can be removed through separation in the device and subsequent stationary process as described above), fine solids contained in the original nickel plating wastewater, and the like. can

도 1에 따르면, 제1 처리액에 대하여 정밀 여과 단계를 수행하여 제2 처리액, 구체적으로 다가 금속 이온-함유 제2 처리액을 형성한다. 이때, 정밀 여과는 시빙(sieving)에 의한 메커니즘을 이용한 멤브레인 분리 공정에 해당한다. 정밀 여과는 여과 정밀도가 정확하며, 한외 여과, 나노 여과, 역삼투 등의 방식에 비하여 상대적으로 큰 포어 사이즈로 인하여 여과 저항이 적기 때문에 여과 능력이 높고, 멤브레인의 수명이 길다.According to FIG. 1 , a microfiltration step is performed on the first treatment liquid to form a second treatment liquid, specifically, a polyvalent metal ion-containing second treatment liquid. At this time, microfiltration corresponds to a membrane separation process using a mechanism by sieving. Microfiltration has accurate filtration precision, and compared to methods such as ultrafiltration, nanofiltration, and reverse osmosis, the filtration resistance is low due to the relatively large pore size, so the filtration capacity is high and the life of the membrane is long.

이러한 정밀여과 처리를 위한 멤브레인의 포어 사이즈는, 예를 들면 약 0.1 내지 10 ㎛, 구체적으로 약 0.2 내지 5 ㎛, 보다 구체적으로 약 0.3 내지 1 ㎛의 범위로서, 니켈 등의 금속 이온을 제거하기는 실질적으로 곤란하나, 제1 처리액 내에 함유되어 있는 부유 입자(활성탄 입자 등), 콜로이드, 용존 유기물 등을 제거하여 탁도를 낮출 수 있고, 특히 후단의 나노여과 단계의 부하를 낮춤으로써 나노여과용 멤브레인의 수명 단축을 억제할 수 있다.The pore size of the membrane for this microfiltration treatment is, for example, in the range of about 0.1 to 10 μm, specifically about 0.2 to 5 μm, more specifically about 0.3 to 1 μm, and it is difficult to remove metal ions such as nickel. Although it is practically difficult, it is possible to lower the turbidity by removing suspended particles (activated carbon particles, etc.), colloids, dissolved organic matter, etc. contained in the first treatment liquid, and in particular, by lowering the load of the subsequent nanofiltration step, the membrane for nanofiltration shortening of life can be prevented.

예시적 구체예에서 정밀여과용 멤브레인의 재질은, 당업계에서 공지된 종류에서 선정 가능한 바, 예를 들면 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에테르 설폰, 폴리아미드, 셀룰로오스 아세테이트 등일 수 있다. In an exemplary embodiment, the material of the microfiltration membrane can be selected from types known in the art, for example, polysulfone, polyvinylidene fluoride (PVDF), polypropylene, polyethylene, polyether sulfone, and polyamide. , cellulose acetate and the like.

또한, 정밀여과용 멤브레인의 투과율(permeability)은, 예를 들면 약 30 내지 400 LMH, 구체적으로 약 50 내지 300 LMH, 보다 구체적으로 약 80 내지 200 LMH의 범위일 수 있다. 또한, pH는 특별히 한정되지 않는 바, 예를 들면 약 1 내지 14, 구체적으로 약 2 내지 13의 범위에서도 가능하므로, 본 발명에서 별도의 pH 조정을 위한 물질의 첨가 등이 요구되지 않을 수 있다. In addition, the permeability of the microfiltration membrane may be, for example, in the range of about 30 to 400 LMH, specifically about 50 to 300 LMH, and more specifically about 80 to 200 LMH. In addition, since the pH is not particularly limited, for example, in the range of about 1 to 14, specifically about 2 to 13, the addition of a material for pH adjustment may not be required in the present invention.

예시적 구체예에 따르면, 정밀여과 단계에서 인가되는 구동 압력(즉, 압력 차)은, 예를 들면 약 1 내지 3 bar, 구체적으로 약 1.5 내지 2.5 bar, 보다 구체적으로 약 1.7 내지 2 bar 범위에서 조절 가능하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 멤브레인의 형태는 중공사막, 평막, 나권형 막 등일 수 있으나, 효율성 면에서 중공사막이 유리하다.According to an exemplary embodiment, the driving pressure (ie, pressure difference) applied in the microfiltration step is, for example, in the range of about 1 to 3 bar, specifically about 1.5 to 2.5 bar, more specifically about 1.7 to 2 bar. Adjustable, but not limited thereto. In addition, the form of the membrane may be a hollow fiber membrane, a flat membrane, a spiral wound membrane, etc., but a hollow fiber membrane is advantageous in terms of efficiency.

이와 같이, 정밀여과 단계를 통하여, 제1 처리액 내에 잔류하는 활성탄 혼합물 입자, 미세 고형물 등이 대부분 제거될 수 있고, 이는 후단 공정인 나노 여과 시 멤브레인에 가해지는 부하를 저감할 수 있다. 다만, 정밀여과 과정에서 제1 처리액 내 다가 금속 이온(구체적으로, 다가의 금속 양이온)은 거의 제거되지 않고 이온, 구체적으로 다가 양이온 형태로 잔류한다.As such, through the microfiltration step, most of the activated carbon mixture particles and fine solids remaining in the first treatment liquid can be removed, which can reduce the load applied to the membrane during nanofiltration, which is a subsequent step. However, during the microfiltration process, multivalent metal ions (specifically, multivalent metal cations) in the first treatment liquid are hardly removed and remain in the form of ions, specifically multivalent cations.

나노 여과 공정nanofiltration process

도 1을 다시 참조하면, 정밀 여과 처리를 거친 제2 처리액은 나노 여과 공정으로 이송되고, 이로부터 정제된 제3 처리액을 형성한다. 나노 여과의 경우, 도입된 유체 내에 함유된 다가 이온을 제거할 수 있기 때문에 제3 처리액은 다가 금속 이온이 제거되거나 현저히 저감된 유체일 수 있다. 이때, 니켈 도금 폐수 내에 함유된 중금속(니켈, 크롬, 아연, 구리, 철 등)은 다가 양이온 상태로 존재하므로 나노 여과용 멤브레인을 통과하지 못하는 반면, 1가 이온은 멤브레인을 투과하게 된다. 이와 관련하여, 나노 여과에서는 앞서 기술된 정밀 여과와는 달리 용매 확산에 의해 분리 메커니즘을 이용한다. 예시적 구체예에 있어서, 나노여과 시 구동 압력(압력 차)은, 예를 들면 약 6 내지 17 bar, 구체적으로 약 9 내지 15 bar, 보다 구체적으로 약 10 내지 14 bar의 범위일 수 있다. Referring back to FIG. 1 , the second treatment liquid subjected to the microfiltration process is transferred to the nano filtration process, thereby forming a purified third treatment liquid. In the case of nanofiltration, since polyvalent ions contained in the introduced fluid can be removed, the third treatment liquid may be a fluid in which polyvalent metal ions are removed or significantly reduced. At this time, heavy metals (nickel, chromium, zinc, copper, iron, etc.) contained in the nickel plating wastewater exist in the form of multivalent cations and therefore do not pass through the nanofiltration membrane, whereas monovalent ions pass through the membrane. In this regard, nanofiltration uses a separation mechanism by solvent diffusion, unlike the previously described microfiltration. In an exemplary embodiment, the driving pressure (pressure difference) during nanofiltration may range, for example, from about 6 to 17 bar, specifically from about 9 to 15 bar, and more specifically from about 10 to 14 bar.

한편, 나노여과에 사용되는 멤브레인은, 예를 들면 약 5 nm 이하, 구체적으로 약 0.1 내지 3 nm, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 1 nm 범위의 포어 사이즈를 나타낼 수 있는데, 처리 대상인 제2 처리액 내에 함유된 다가 금속 이온의 사이즈 등을 고려하여 정하여질 수 있다.On the other hand, the membrane used for nanofiltration, for example, may exhibit a pore size in the range of about 5 nm or less, specifically about 0.1 to 3 nm, and more specifically about 0.5 to 1 nm, in the second treatment liquid to be treated. It may be determined in consideration of the size of the contained polyvalent metal ion, and the like.

예시적 구체예에 있어서, 이러한 나노여과용 멤브레인은 제1 수용액 내 2가 이상의 이온성 물질에 대한 분리능을 나타낼 수 있으며, 또한 분획 분자량은, 예를 들면 약 200 내지 1000 달톤, 구체적으로 약 300 내지 900 달톤의 범위일 수 있다. 또한, 나노 여과용 멤브레인의 투과율(permeability)은, 예를 들면 약 20 내지 80 LMH, 구체적으로 약 30 내지 70 LMH, 보다 구체적으로 약 40 내지 60 LMH의 범위일 수 있다. 다만, 본 개시 내용이 상술한 멤브레인의 성상에 관한 수치 범위로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변경이 가능하다.In an exemplary embodiment, such a membrane for nanofiltration may exhibit a separation ability for divalent or higher ionic substances in the first aqueous solution, and has a cutoff molecular weight of, for example, about 200 to 1000 Daltons, specifically about 300 to about 300 Daltons. It may be in the range of 900 Daltons. In addition, the permeability of the membrane for nanofiltration may be, for example, about 20 to 80 LMH, specifically about 30 to 70 LMH, and more specifically about 40 to 60 LMH. However, the present disclosure is not limited to the range of values related to the properties of the membrane described above, and various changes are possible.

예시적 구체예에 따르면, 나노여과용 멤브레인은 폴리아미드, 폴리아미드-폴리에틸렌이민, 폴리아크릴로니트릴 등의 재질일 수 있으며, 구체적으로 폴리아미드 재질일 수 있다.According to exemplary embodiments, the membrane for nanofiltration may be made of polyamide, polyamide-polyethyleneimine, polyacrylonitrile, or the like, and may be specifically made of polyamide.

예시적 구체예에 있어서, 나노여과용 멤브레인은 평막, 나권형 또는 중공사막의 형태일 수 있으며, 보다 구체적으로는 중공사막의 형태일 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 나노여과 시 멤브레인 모듈은 중공사 직교류 멤브레인 모듈일 수 있다.In an exemplary embodiment, the membrane for nanofiltration may be in the form of a flat membrane, spiral wound or hollow fiber membrane, and more specifically, may be in the form of a hollow fiber membrane. According to certain embodiments, the membrane module in nanofiltration can be a hollow fiber cross-flow membrane module.

이와 관련하여, 금속 이온의 제거율은 하기 수학식 1로 표시될 수 있다.In this regard, the metal ion removal rate may be expressed by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112022041635917-pat00001
Figure 112022041635917-pat00001

상기 식에서, Ci 및 Cf 각각은 처리 공정 전후의 금속의 농도(mg/L)를 의미한다.In the above formula, C i and C f respectively mean the metal concentration (mg/L) before and after the treatment process.

예시적 구체예에 따르면, 나노여과용 멤브레인을 통하여 대다수의 다가 금속 양이온이 제거될 수 있는데, 일 예로서, 초기 니켈 도금 폐수 대비, 니켈 양이온의 적어도 약 85%(구체적으로 적어도 약 90%, 보다 구체적으로 적어도 약 95%), 크롬 양이온의 적어도 약 80%(구체적으로 적어도 약 90%, 보다 구체적으로 적어도 약 95%), 아연 양이온의 적어도 약 90%(구체적으로 적어도 약 95%, 보다 구체적으로 적어도 약 99%), 구리 양이온의 적어도 약 90%(구체적으로 적어도 약 92%, 보다 구체적으로 적어도 약 95%), 그리고 철 양이온의 적어도 약 85%(구체적으로 적어도 약 90%, 보다 구체적으로 적어도 약 95%)가 제거될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the majority of multivalent metal cations can be removed through the nanofiltration membrane, for example, at least about 85% (specifically, at least about 90%, more than about 90%) of nickel cations compared to the initial nickel plating wastewater. specifically at least about 95%), at least about 80% (specifically at least about 90%, more specifically at least about 95%) of chromium cations, at least about 90% (specifically at least about 95%, more specifically at least about 95%) of zinc cations. at least about 99%), at least about 90% (specifically at least about 92%, more specifically at least about 95%) of copper cations, and at least about 85% (specifically at least about 90%, more specifically at least about 95%) of iron cations. about 95%) can be removed.

상술한 나노여과 공정을 통하여 수득된 제3 처리액은 다가 금속 이온이 현저히 저감된 상태이며, 물 이외에 1가 이온 등이 함유될 수 있다. 이와 같이 처리된 후에는 법적 허용 기준을 충족할 수 있는 만큼, 추가적인 처리 없이 회수하여 산업 용수로 사용하거나, 현장 외부로 배출될 수 있다. 택일적으로, 음용수 등으로 활용하기 위하여 제3 처리액 내에 잔류하는 1가 이온, 미량의 중금속 이온 등을 제거하는 것이 요구될 수 있는 바, 이를 위하여 역삼투 여과 공정을 추가적으로 수행할 수도 있다.The third treatment liquid obtained through the above-described nanofiltration process has significantly reduced polyvalent metal ions, and may contain monovalent ions in addition to water. After being treated in this way, it can be recovered and used as industrial water without additional treatment, or discharged off-site, as long as the legal permissible standards can be met. Alternatively, it may be required to remove monovalent ions, trace amounts of heavy metal ions, etc. remaining in the third treatment liquid in order to use it as drinking water. To this end, a reverse osmosis filtration process may be additionally performed.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are presented to aid understanding of the present invention, but the following examples are provided to more easily understand the present invention, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example

- 니켈 도금 폐수의 제공- Provision of nickel plating wastewater

본 실시예에서는 대한민국, 경기도, 안산시 소재 경수도금 협동화 단지의 도금 업체로부터 배출되는 니켈 도금 폐수를 입수하여 사용하였다. In this embodiment, nickel plating wastewater discharged from a plating company of a light plating cooperative complex in Ansan, Gyeonggi-do, Korea was procured and used.

입수된 니켈 도금 폐수 내 금속 성분의 농도는 하기 표 2와 같다.The concentrations of metal components in the received nickel plating wastewater are shown in Table 2 below.

성분ingredient 농도(mg/L)Concentration (mg/L) 니켈(Ni)Nickel (Ni) 135135 크롬(Cr)Chromium (Cr) 109109 아연(Zn)Zinc (Zn) 5252 구리(Cu)Copper (Cu) 2828 철(Fe)Iron (Fe) 7373 기타 금속(Cd, As 등)Other metals (Cd, As, etc.) 4545

또한, 니켈 도금 폐수의 pH는 3.8, 총 용해된 고형물의 농도는 78 mg/L 이었다.In addition, the pH of the nickel plating wastewater was 3.8, and the concentration of total dissolved solids was 78 mg/L.

- 활성탄 혼합물의 제조- Preparation of activated carbon mixtures

본 실시예에서는 참나무 및 대나무를 각각으로부터 활성탄을 제조한 후에 소정 비율로 혼합하여 활성탄 혼합물을 제조하였다.In this embodiment, an activated carbon mixture was prepared by preparing activated carbon from oak and bamboo, respectively, and then mixing them in a predetermined ratio.

참나무-유래 활성탄의 경우, 참나무를 정육면체(2.0 × 2.0 × 2.0 cm) 형태로 절단하고, 고 에너지 볼 밀을 이용하여 분쇄하였고, 그 다음 110 ℃로 유지되는 오븐 내에서 24시간 동안 건조하였다. 건조된 참나무 조각 10 g을 질소 분위기에서 5 ℃/min의 속도로 600 ℃까지 가열하여 2.5시간 동안 열처리하여 탄화시킴으로써 활성탄을 수득하였다. 수득된 참나무-유래 활성탄의 사이즈(직경)는 150 내지 200 ㎛ 범위이었다.In the case of oak-derived activated carbon, oak was cut into cubes (2.0 × 2.0 × 2.0 cm), pulverized using a high-energy ball mill, and then dried in an oven maintained at 110 ° C. for 24 hours. Activated carbon was obtained by carbonizing 10 g of dried oak pieces by heating them to 600° C. at a rate of 5° C./min in a nitrogen atmosphere for 2.5 hours. The size (diameter) of the oak-derived activated carbon obtained ranged from 150 to 200 μm.

한편, 대나무-유래 활성탄은 먼저 대나무 껍질을 작은 사이즈로 절단하고, 물로 3회에 걸쳐 세척한 후에 60 ℃에서 4 시간 동안 건조시켰다. 이후, 건조된 대나무 껍질을 적당한 사이즈로 절단한 후에 고에너지 볼 밀을 이용하여 분쇄하였다. 이후, 분쇄물을 질소 분위기에서 5 ℃/min의 속도로 420 ℃까지 가열하여 2 시간 동안 열처리함으로써 탄화시킨 활성탄을 수득하였다. 수득된 대나무-유래 활성탄의 사이즈(직경)는 90 내지 180 ㎛ 범위이었다. On the other hand, bamboo-derived activated carbon was first cut into small sizes of bamboo skins, washed with water three times, and then dried at 60° C. for 4 hours. Thereafter, the dried bamboo skins were cut into appropriate sizes and then pulverized using a high-energy ball mill. Thereafter, the pulverized product was heated to 420° C. at a rate of 5° C./min in a nitrogen atmosphere for 2 hours to obtain carbonized activated carbon. The size (diameter) of the obtained bamboo-derived activated carbon ranged from 90 to 180 μm.

상술한 바와 같이 제조된 2종의 활성탄 각각의 성상은 하기 표 3과 같다.The properties of each of the two kinds of activated carbons prepared as described above are shown in Table 3 below.

구분division 참나무-유래 활성탄Oak-Derived Activated Carbon 대나무-유래 활성탄Bamboo-derived activated carbon BET 비표면적(㎡/g)BET specific surface area (㎡/g) 335 335 11281128 포어 체적(㎤/g)Pore volume (cm3/g) 0.270.27 1.211.21 포어 직경(nm)Pore diameter (nm) 3.73.7 2.62.6

수득된 2종의 활성탄을 하기 표 4에 기재된 중량 비로 조합한 후에, 균일하게 혼합하여 활성탄 또는 활성탄 혼합물을 제조하였다.After combining the obtained two kinds of activated carbon in the weight ratio shown in Table 4, they were uniformly mixed to prepare activated carbon or activated carbon mixture.

구분division 참나무-유래 활성탄 : 대나무-유래 활성탄Oak-Derived Activated Carbon: Bamboo-Derived Activated Carbon 실시예 1Example 1 1 : 11:1 실시예 2Example 2 1 : 1.81:1.8 비교예 1Comparative Example 1 참나무-유래 활성탄만 사용Use only oak-derived activated carbon 비교예 2Comparative Example 2 대나무-유래 활성탄만 사용Uses only bamboo-derived activated carbon

이후, 활성탄(비교예 1 및 2) 또는 활성탄 혼합물(실시예 1 및 2)을 각각 탈이온수에 투입하여 8 %(w/w) 농도의 수분산액을 제조하였다.Thereafter, activated carbon (Comparative Examples 1 and 2) or activated carbon mixtures (Examples 1 and 2) were added to deionized water, respectively, to prepare an aqueous dispersion with a concentration of 8% (w/w).

그 다음, 앞서 제공된 니켈 도금 폐수 및 활성탄(또는 활성탄 혼합물)의 수분산액을 조합하였는 바, 이때 니켈 도금 폐수 : 수분산액 내 활성탄(또는 활성탄 혼합물)의 중량 비는 1 : 0.09로 조절하였다. 교반 하에서 3 시간 동안 흡착 처리를 수행하였고(제1 처리액 생성), 이후 정치시켜 활성탄 농도가 낮은 상층액 및 활성탄 농도가 높은 하층액을 체적 기준으로 1 : 1의 비율로 분리하였다. 분리된 하층액에 대하여는 재차 정치시킨 후에 활성탄 고형물을 제거하였다.Then, the nickel plating wastewater and the aqueous dispersion of activated carbon (or activated carbon mixture) provided above were combined. At this time, the weight ratio of nickel plating wastewater: activated carbon (or activated carbon mixture) in the aqueous dispersion was adjusted to 1:0.09. Adsorption treatment was performed for 3 hours under agitation (production of a first treatment liquid), and then the mixture was allowed to stand to separate an upper layer having a low activated carbon concentration and a lower layer having a high activated carbon concentration at a ratio of 1:1 based on volume. The separated lower layer liquid was allowed to stand again, and then activated carbon solids were removed.

이후, 흡착 처리 과정에서 상층액으로 분리된 제1 처리액 및 추가적인 정치 과정에 의하여 활성탄 함량이 감소된 제1 처리액을 조합하여 정밀 여과 모듈로 이송하여 여과시켰다(제2 처리액). 이때, 정밀 여과용 멤브레인은 상품명 MF-Millipore로 시판 중인 폴리설폰 재질의 멤브레인이었고, 이때 포어 사이즈는 약 0.45 ㎛이었다. 정밀 여과 시 구동 압력은 1.8 bar로 설정하였다.Thereafter, the first treatment liquid separated into the supernatant in the adsorption treatment process and the first treatment liquid in which the activated carbon content was reduced by the additional stationary process were combined, transferred to a microfiltration module, and filtered (second treatment liquid). At this time, the microfiltration membrane was a polysulfone membrane commercially available under the trade name MF-Millipore, and at this time, the pore size was about 0.45 μm. During microfiltration, the driving pressure was set to 1.8 bar.

후속적으로, 정밀 여과 단계를 거친 유체를 나노 여과 모듈로 이송하여 여과시켰다(제3 처리액). 이때, 나노 여과용 멤브레인은 상품명 NF-270으로 시판 중인 폴리아미드계 멤브레인으로서, 포어 사이즈는 0.8 nm이었다. 나노 여과 시 구동 압력은 8.7 bar로 설정하였다.Subsequently, the fluid subjected to the microfiltration step was transferred to the nanofiltration module and filtered (third treatment liquid). At this time, the nanofiltration membrane was a commercially available polyamide-based membrane under the trade name NF-270, and had a pore size of 0.8 nm. The driving pressure during nanofiltration was set to 8.7 bar.

비교예 1 및 2, 그리고 실시예 1 및 2 각각에 따른 활성탄 또는 활성탄 혼합물을 사용하여 흡착 처리하고, 후속적으로 멤브레인 공정(정밀 여과 및 나노 여과)을 거쳐 수득된 처리액과 원 도금 폐수 간의 농도에 기초하여 제거율을 산출하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.Concentration between the treatment liquid obtained through adsorption treatment using activated carbon or activated carbon mixtures according to Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2, respectively, and subsequent membrane processes (microfiltration and nanofiltration) and raw plating wastewater The removal rate was calculated based on, and the results are shown in Table 5 below.

금속metal 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 니켈(Ni)Nickel (Ni) 98%98% 99%99% 89%89% 91%91% 크롬(Cr)Chromium (Cr) 94%94% 96%96% 88%88% 91%91% 아연(Zn)Zinc (Zn) 96%96% 98%98% 87%87% 87%87% 구리(Cu)Copper (Cu) 90%90% 93%93% 84%84% 89%89% 철(Fe)Iron (Fe) 88%88% 90%90% 80%80% 86%86% 기타 금속(Cd, As 등)Other metals (Cd, As, etc.) 85%85% 89%89% 79%79% 70%70%

상기 표에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 얻어진 처리액 내 니켈의 제거율은 98% 및 99%로서, 이를 환산하면 법적 기준인 3 mg/L 미만이었다. As shown in the table above, the removal rates of nickel in the treatment solutions obtained in Examples 1 and 2 were 98% and 99%, which were less than the legal standard of 3 mg/L.

한편, 대나무-유래 활성탄을 단독으로 사용하는 경우(비교예 2)에는 참나무-유래 활성탄을 단독으로 사용하는 경우(비교예 1)에 비하여 상대적으로 양호한 제거율을 나타내었으나, 여전히 실시예에 비하여 낮은 수준이었으며, 특히 처리액 내 니켈 농도는 법적 기준을 초과하였다.On the other hand, when bamboo-derived activated carbon was used alone (Comparative Example 2), a relatively good removal rate was shown compared to when oak-derived activated carbon was used alone (Comparative Example 1), but the level was still lower than that of Example. and, in particular, the concentration of nickel in the treatment liquid exceeded the legal standard.

반면, 실시예 1 및 2에서와 같이 참나무 및 대나무 각각으로부터 유래하는 활성탄을 소정 비율로 조합한 활성탄 혼합물 형태의 흡착제를 사용할 경우, 도금 폐수 내 니켈 이외의 금속(또는 중금속)에 대하여도 양호한 제거율을 얻을 수 있었다. 이는 니켈 도금 폐수 내 복수의 금속 양이온 각각의 흡착에 적합한 성상 차이에 따른 불균일한 흡착 현상을 실시예에서와 같이 성상을 달리하는 2종의 활성탄을 조합 사용하여 완화함으로써 니켈 도금 폐수 내 다양한 금속에 대하여 양호한 흡착능을 제공한 것으로 판단된다.On the other hand, when the adsorbent in the form of an activated carbon mixture in which activated carbon derived from oak and bamboo is combined in a predetermined ratio as in Examples 1 and 2 is used, a good removal rate for metals (or heavy metals) other than nickel in plating wastewater is obtained. could get This is because the non-uniform adsorption phenomenon due to the difference in properties suitable for adsorption of each of a plurality of metal cations in the nickel plating wastewater is mitigated by using a combination of two types of activated carbon having different properties as in the example, so that various metals in the nickel plating wastewater It is judged that it provided good adsorption capacity.

비교예 3Comparative Example 3

정밀 여과를 처리하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 절차에 따라 니켈 도금 폐수를 처리하였으며, 시간 경과에 따라 나노 여과용 멤브레인의 파울링 또는 폐색에 따른 성능 저하 여부를 관찰하였다. 이와 함께, 실시예 1에 따른 처리 공정에서 사용된 나노 여과용 멤브레인에 대하여도 동일한 관찰을 수행하였다.Nickel plating wastewater was treated according to the same procedure as in Example 1, except that microfiltration was not performed, and performance degradation due to fouling or clogging of the nanofiltration membrane was observed over time. In addition, the same observation was made for the nanofiltration membrane used in the treatment process according to Example 1.

관찰 결과, 실시예 1에서 나노 여과용 멤브레인은 1일 3회 반복 실험을 3주일 간 수행한 경우에도 성능에 큰 문제점이 관찰되지 않았다. 반면, 비교예 3의 경우, 1주일 경과 후에는 니켈 도금 폐수 내에 존재하는 콜로이드 등의 고형물이 멤브레인 표면에 침적되어 나노여과 성능이 현저히 저하됨을 확인하였다. As a result of the observation, even when the nanofiltration membrane in Example 1 was repeated three times a day for three weeks, no significant performance problems were observed. On the other hand, in the case of Comparative Example 3, after 1 week, it was confirmed that solids such as colloids present in the nickel plating wastewater were deposited on the surface of the membrane, and the nanofiltration performance was significantly reduced.

상술한 결과를 고려할 때, 정밀 여과 자체가 니켈 도금 폐수 내 금속 제거에 결정적인 요인에 해당하지 않음에도 불구하고, 원 니켈 도금 폐수에 함유된 고형물, 특히 미세 콜로이드 형태로 존재하는 각종 부유 물질이 흡착 과정에서 상당량 제거되지 않은 상태로 후단의 나노 여과 단계에 도입될 경우, 나노 여과용 멤브레인에 과도한 부하를 가하기 때문에 전체 공정의 장기 운전에 바람직하지 않은 영향을 미치게 되나, 활성탄에 의한 흡착 단계와 나노 여과 단계의 사이에 정밀 여과 단계를 개재함으로써 전술한 문제점을 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 판단된다. Considering the above results, although microfiltration itself is not a decisive factor for metal removal in nickel plating wastewater, solids contained in raw nickel plating wastewater, especially various suspended substances present in the form of fine colloids, are adsorbed during the adsorption process. If it is introduced into the subsequent nanofiltration step without being removed in a significant amount from the activated carbon, it exerts an excessive load on the nanofiltration membrane, which undesirably affects the long-term operation of the entire process. It is determined that the above problems can be effectively suppressed by interposing a microfiltration step between the.

비교예 4Comparative Example 4

멤브레인 공정(정밀 여과 및 나노 여과)을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 니켈 도금 폐수를 처리하였다. 이와 같이, 흡착 처리만을 수행한 후, 처리액 내 니켈 농도는 19.3 mg/L이었다. 이는 현재 규정된 폐수 방류 시 니켈의 허용치를 현저히 초과하는 수준임을 알 수 있다.The nickel plating wastewater was treated in the same manner as in Example 1, except that the membrane process (microfiltration and nanofiltration) was not performed. Thus, after performing only the adsorption treatment, the nickel concentration in the treatment liquid was 19.3 mg/L. It can be seen that this is a level that significantly exceeds the allowable value of nickel in the current regulated discharge of wastewater.

이처럼, 2종의 활성탄 혼합물에 의한 흡착이 도금 폐수 내 각종 금속의 제거에 유효하기는 하나, 극히 낮은 수준으로 저감하는데 한계가 있기 때문에 멤브레인 공정, 특히 정밀 여과 및 나노 여과의 순으로 처리할 때, 니켈 함량을 3 mg/L 이하의 낮은 수준으로 저하시킬 수 있는 것으로 판단된다.As such, although adsorption by two types of activated carbon mixtures is effective in removing various metals in plating wastewater, there is a limit to reducing them to an extremely low level. It is believed that the nickel content can be reduced to a low level of 3 mg/L or less.

상술한 바와 같이, 실시예에 따른 처리 공정은 화학 물질의 첨가에 따른 화학적 처리 방식 대신에 물리적 방식으로 이루어지는 친환경 공정을 구현할 수 있는 점에서 유용하다.As described above, the treatment process according to the embodiment is useful in that it can implement an eco-friendly process performed by a physical method instead of a chemical treatment method according to the addition of a chemical substance.

실시예 3Example 3

목재 톱밥을 이용한 전처리 단계의 영향 평가Assessment of impact of pretreatment step using wood sawdust

목재 제재소에서 입수한 참나무를 가공하는 과정 중 발생한 톱밥을 KS 규격의 체를 이용하여 시빙하였으며, 2 mm 이하의 입경을 갖는 종류를 수집하였다. 증류수 세척을 통하여 톱밥 내 이물질을 제거시킨 후, 105 ℃의 온도로 유지되는 건조기 내에서 1일 동안 완전 건조시켰다. 그 다음, 건조된 톱밥을 40 g/L의 밀도로 압축시켜 전처리 층을 제조하여 실린더 관에 고정시키는 방식으로 충진하였다. Sawdust generated in the process of processing oak obtained from a wood sawmill was sieved using a KS standard sieve, and types with a particle size of 2 mm or less were collected. After removing foreign substances in the sawdust by washing with distilled water, it was completely dried for 1 day in a dryer maintained at a temperature of 105 ° C. Then, the dried sawdust was compressed to a density of 40 g/L to prepare a pre-treatment layer, which was then filled in a cylinder tube in a fixed manner.

니켈 도금 폐수를 먼저 톱밥이 충진된 층을 통하여 전처리한 후에 활성탄 혼합물의 수분산액과 조합하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 절차에 따라 도금 폐수를 처리하였다. 이때, 전처리 장치는 내경 10 ㎝, 높이 150 ㎝인 스테인리스 스틸 재질의 실린더형 흡착탑으로 구성되었으며, 니켈 도금 폐수는 정량 펌프를 이용하여 45 mL/분의 유속으로 흘려주는 방식으로 전처리를 수행하였다. The plating wastewater was treated according to the same procedure as in Example 1, except that the nickel plating wastewater was first pretreated through a bed filled with sawdust and then combined with an aqueous dispersion of an activated carbon mixture. At this time, the pretreatment device was composed of a cylindrical adsorption tower made of stainless steel with an inner diameter of 10 cm and a height of 150 cm.

그 결과, 활성탄 혼합물을 이용한 흡착 과정 중 실시예 1에서와 동일한 흡착 효과(즉, 니켈 농도가 135 g/L에서 19.3 mg/L까지 저감됨)를 달성하는데 소요되는 시간이 대략 10% 감소하였고, 특히 반복 실험 시 흡착제의 교체 주기가 30% 이상 길어짐을 확인하였다. 이는 톱밥이 활성탄 대비 낮은 다공성을 갖고 있음에도 불구하고, 톱밥에 의한 전처리 과정 중 금속 제거능을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 도금 폐수 내에 상당량 함유되어 있는 각종 고형물에 의하여 활성탄의 표면에 존재하는 포어를 폐색시켜 흡착제의 수명을 단축시키는 현상이 상당히 완화되었기 때문으로 판단된다.As a result, the time required to achieve the same adsorption effect as in Example 1 (i.e., the nickel concentration is reduced from 135 g/L to 19.3 mg/L) during the adsorption process using the activated carbon mixture was reduced by approximately 10%, In particular, it was confirmed that the replacement cycle of the adsorbent was extended by more than 30% in repeated experiments. Despite the fact that sawdust has a lower porosity than activated carbon, it can not only provide metal removal ability during the pretreatment process with sawdust, but also block pores present on the surface of activated carbon by various solids contained in plating wastewater in a considerable amount. It is believed that this is because the phenomenon of shortening the life of the adsorbent is significantly alleviated.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be clarified by the appended claims.

Claims (6)

a) 적어도 50 mg/L의 니켈, 적어도 30 mg/L의 크롬, 적어도 20 mg/L의 아연, 적어도 10 mg/L의 구리, 및 적어도 50 mg/L의 철을 함유하고, pH 5 이하이며, 그리고 전체 용해된 고형분의 농도가 적어도 40 mg/L인 수계 니켈 도금 폐수를 제공하는 단계;
b) 참나무-유래 활성탄 및 대나무-유래 활성탄을 조합한 활성탄 혼합물의 수분산액을 제공하는 단계;
c) 상기 수계 니켈 도금 폐수를 상기 활성탄 혼합물의 수분산액과 접촉시켜 상기 활성탄 혼합물에 의하여 니켈 도금 폐수 내 금속 성분의 일부를 흡착 제거하여 금속 함량이 저감된 제1 처리액을 형성하되, 이를 (i) 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액 및 (ii) 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액으로 분리하는 단계;
d) 상기 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액을 정치시킨 후, 이의 상층액을 정밀여과 단계로 이송하는 한편, 상기 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액을 정치하지 않고 정밀여과 단계로 이송함으로써 고형물 함량이 감소된, 다가 금속 이온-함유 제2 처리액을 형성하는 단계; 및
e) 상기 제2 처리액을 나노여과 단계로 이송하여 다가 금속 이온이 제거된 제3 처리액을 형성하는 단계;
를 포함하며,
상기 단계 c)는,
하측 영역에 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액을 배출하기 위한 제1 배출관, 상측 영역에 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액을 배출하기 위한 제2 배출관, 그리고 상단에 덮개가 구비된 실린더 형상의 외측 탱크;
상기 외측 탱크와 동심 구조를 형성하면서 상기 덮개로부터 연장되며, 이의 하측 단부가 상기 외측 탱크의 바닥과 소정 거리를 두고 이격되어 제1 유체 흐름 공간을 제공하며, 상기 덮개와 연결된 교반기가 구비된 실린더 형상의 내측 탱크, 이때 내측 탱크는 제1 유체 흐름 공간을 통하여 내용물을 외측 탱크 측으로 이송하도록 구성됨;
상기 내측 탱크의 내부와 연통되면서 내측 탱크의 내용물 중 일부를 외부로 배출하는 리사이클 관, 상기 리사이클 관을 통하여 내측 탱크의 내용물을 흡입하여 가압된 상태로 배출하도록 배치된 펌프, 및 상기 외측 탱크의 바닥을 통하여 내측 탱크와 연통되고 상기 펌프에 의하여 가압된 내용물을 내측 탱크로 이송하는 가압 리사이클 관을 포함하는 리사이클 유닛, 상기 가압 리사이클 관의 단부에 이송된 내용물을 내측 탱크 내부로 분사하기 위한 분사관이 구비됨;
신규 활성탄 혼합물의 수분산액을 공급하도록 외측 탱크의 바닥을 경유하여 내측 탱크의 내부로 연장 형성되며, 상기 분사관과 연결되는 활성탄 유입관, 이때 상기 리사이클되는 내용물과 상기 신규 활성탄 혼합물의 수분산액이 혼합되어 분사관을 통하여 내측 탱크 내부로 분사됨; 및
상기 외측 탱크의 바닥면에 배치되며, 상측 단부가 내측 탱크의 외측면과 소정 거리를 두고 이격되어 제2 유체 흐름 공간을 제공하는 역펀넬 형상의 경사판;
을 포함하는 처리 장치를 이용하여 수행되며,
이때, 제2 유체 흐름 공간을 통과한 처리액이 중력의 작용 하에 (i) 활성탄 혼합물 함량이 높은 제1 처리액 및 (ii) 활성탄 혼합물 함량이 낮은 제1 처리액으로 분리되어 각각 제1 배출관 및 제2 배출관을 통하여 배출되는 니켈 도금 폐수의 처리 방법.
a) contains at least 50 mg/L nickel, at least 30 mg/L chromium, at least 20 mg/L zinc, at least 10 mg/L copper, and at least 50 mg/L iron, and has a pH of 5 or less; and providing an aqueous nickel plating wastewater having a total dissolved solids concentration of at least 40 mg/L;
b) providing an aqueous dispersion of an activated carbon mixture combining oak-derived activated carbon and bamboo-derived activated carbon;
c) contacting the water-based nickel plating wastewater with an aqueous dispersion of the activated carbon mixture to adsorb and remove a part of metal components in the nickel plating wastewater by the activated carbon mixture to form a first treatment liquid having a reduced metal content, which is (i) ) separating into a first treatment liquid having a high activated carbon mixture content and (ii) a first treatment liquid having a low activated carbon mixture content;
d) After the first treatment liquid having a high activated carbon mixture content is allowed to stand, the supernatant thereof is transferred to a microfiltration step, while the first treatment liquid having a low activated carbon mixture content is transferred to a microfiltration step without being allowed to stand, thereby forming solids forming a multivalent metal ion-containing second treatment liquid having a reduced content; and
e) transferring the second treatment liquid to a nanofiltration step to form a third treatment liquid from which polyvalent metal ions are removed;
Including,
In step c),
A first discharge pipe for discharging the first treatment liquid having a high activated carbon mixture content in the lower region, a second discharge pipe for discharging the first treatment liquid having a low activated carbon mixture content in the upper region, and a cylinder shape having a cover on the top. outer tank;
It extends from the cover while forming a concentric structure with the outer tank, and a lower end thereof is spaced apart from the bottom of the outer tank at a predetermined distance to provide a first fluid flow space, and has a cylindrical shape with an agitator connected to the cover. an inner tank of the inner tank, wherein the inner tank is configured to transfer contents to the outer tank side through the first fluid flow space;
A recycle pipe communicating with the inside of the inner tank and discharging some of the contents of the inner tank to the outside, a pump arranged to suction the contents of the inner tank through the recycle pipe and discharging them in a pressurized state, and a bottom of the outer tank. A recycling unit including a pressurized recycling pipe communicating with the inner tank through and transferring the contents pressurized by the pump to the inner tank, and a spray pipe for injecting the contents transferred to the end of the pressurized recycling pipe into the inner tank provided;
An activated carbon inlet pipe extending into the inner tank via the bottom of the outer tank to supply an aqueous dispersion of the new activated carbon mixture and connected to the injection pipe, wherein the recycled contents and the aqueous dispersion of the new activated carbon mixture are mixed. is sprayed into the inner tank through the injection pipe; and
an inverted funnel-shaped inclined plate disposed on the bottom surface of the outer tank and having an upper end spaced apart from the outer surface of the inner tank by a predetermined distance to provide a second fluid flow space;
It is performed using a processing device comprising a,
At this time, the treatment liquid that has passed through the second fluid flow space is separated under the action of gravity into (i) a first treatment liquid having a high activated carbon mixture content and (ii) a first treatment liquid having a low activated carbon mixture content, respectively in the first discharge pipe and A method of treating nickel plating wastewater discharged through the second discharge pipe.
제1항에 있어서, 상기 단계 c)에 앞서 2 mm 이하의 입경을 갖는 목재 톱밥이 15 내지 50 g/L의 량으로 충진된 필터를 이용하여 수계 니켈 도금 폐수를 전처리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈 도금 폐수의 처리 방법.The method of claim 1, further comprising pre-treating the aqueous nickel plating wastewater using a filter filled with wood sawdust having a particle size of 2 mm or less in an amount of 15 to 50 g / L prior to step c). Nickel plating wastewater treatment method characterized by. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 분사관은 폭이 테이퍼링된 후에 확장되는 오리피스 영역을 구비하며, 상기 오리피스 영역에 활성탄 유입관이 연결된 것을 특징으로 하는 니켈 도금 폐수의 처리 방법.The method of claim 1, wherein the injection pipe has an orifice area that expands after its width is tapered, and an activated carbon inlet pipe is connected to the orifice area. 제1항에 있어서, 상기 단계 b) 중 참나무-유래 활성탄 및 대나무-유래 활성탄의 조합 비는 중량 기준으로 1 : 0.5 내지 4의 범위인 것을 특징으로 하는 니켈 도금 폐수의 처리 방법.The method of claim 1, wherein the combination ratio of oak-derived activated carbon and bamboo-derived activated carbon in step b) is in the range of 1:0.5 to 4 by weight. 제1항에 있어서, 상기 단계 c) 중 수계 니켈 도금 폐수 : 활성탄 혼합물의 수분산액 내 활성탄 혼합물의 중량 비는 1 : 0.01 내지 0.5의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 하는 니켈 도금 폐수의 처리 방법.The method of claim 1, wherein in step c), the weight ratio of the aqueous nickel plating wastewater: the activated carbon mixture in the aqueous dispersion of the activated carbon mixture is controlled in the range of 1:0.01 to 0.5.
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