KR19980020491A - 폐침출수중의 색도와 cod를 제거하는 폐수처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 폐기물이 매립된 매립지 또는 축산농장등에서 발생되는 폐침출수중의 색도를 무색투명하게 함과 함께 COD를 제거하는데 우수한 폐수처리방법에 관한 것으로, 폐침출수를 공지의 방법으로 일단처리하여서 된 침출수에 있어서, 상기 침출수를 석회유(수산화칼슘)로 처리한 후 담체인 활성탄에 귀금속이 담지된 촉매와 반응시키거나, 또는 석회유 처리공정없이 촉매와 반응시키는 폐수처리방법으로 이루어진 기술이다.

Description

폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법

본 발명은 각종 폐기물로부터 발생되는 폐침출수를 처리하는 것에 관한 것으로, 특히 각종 폐기물이 매립된 매립지 또는 축산농장 등에서 발생되는 폐침출수중의 색도를 무색투명하게 함과 함께 COD를 우수하게 제거하는 폐수처리방법에 관한 것이다.

생활수준 향상 및 생산시설의 증가로 폐기물 발생량은 증가 일로에 있으나, 이에 대한 적절한 대책이 뒤따르지 못해 환경오염을 야기시키고 있다.

폐기물의 처리형태는 크게 매립과 소각 및 재활용으로 나눌 수 있다.

소각처리방식이 적용되는 경우는 극히 적고, 대부분 매립형태의 처리방식을 취하고 있다.

우리 나라의 폐기물은 상당기간 매립에 대한 의존도가 지속될 것으로 판단되나, 기존 매립장의 수명기간의 한계와 소각장 건설의 지연, 재활용율의 저조 등 복합적인 요인으로 인하여 신규매립지 선정에 많은 문제점을 지니고 있다.

이런 문제중에 침출수의 처리문제가 가장 큰 저해요인으로 작용하기 때문에 위생매립시설의 설계 및 시공시에 가장 중요한 시설의 하나가 침출수 처리시설이다.

적절하게 처리되지 않은 침출수는 주변의 지하수 및 지표수 등의 수자원의 오염뿐만 아니라, 토양오염의 원인을 제공하여 주변생태계를 파괴할 수 있어 침출수의 처리는 사전에 매립지의 시공뿐만 아니라 사후의 운영유지관리에 가장 중요한 사항이다.

우리 나라의 경우는 김포수도권 위생매립지가 건설되기 전까지는 매립지 조성상에 문제점이 무엇이고, 폐기물을 매립시에 어떤 문제가 발생하는가 등의 설계 및 운영에 관한 경험이 전혀 없었으므로 침출수에 대한 구체적인 연구가 진행될 수가 없었다.

현재 여러 시행오차를 거듭하며 경험적으로 많은 기술은 축적되었나, 침출수의 처리 문제는 아직도 해결하지 못하는 문제점이 많다.

일반적으로 일반폐기물을 매립하는 경우는 매립후에 2-3년에서 가장 높은 농도의 유기물, 질소, 염분 등의 성분을 함유한 침출수가 배출되며 그 이후로는 점차 감소하는 경향이 있다.

침출수의 특성은 폐기물의 종류, 매립여건 등에 따라 달라지므로 처리공정의 선정시에도 침출수 특성에 따라 선정하여야 한다.

수도권의 매립지와 같은 일반폐기물의 매립지에서 배출되는 침출수는 거대분자의 난분해성 유기물이 많이 존재하고 질소성분 등이 많은 것이 특징이다.

현재 처리 공정을 보면 혐기성 소화처리 공정후에 생물학적 산화처리를 하고 2차 생물처리인 RBC(회전원판법)를 통하여도 COD뿐만 아니라 색깔이 제거되지 않는다(표 1).

이런 문제점을 해결하려고 고급산화처리 공정의 하나인 Fenton 처리 공정이 도입되어 COD 및 색도 등을 어느 정도 제거하고 있으나, 완벽하지 못하고(표 1) 유지관리비가 많이 드는 단점을 가지고 있다.

또한, 많은 침출수 등에는 분해하기 어려운 색을 가지고 있어 기준치내의 처리수를 방류하더라도 처리되지 않은 느낌을 주게 되고 실제로 이러한 색도를 가지는 물질이 COD를 유발하기도 한다.

상기한 침출수에 대하여는 매립지에서 배출되는 배출되는 예를 들었으나, 각종 축산물에서 배출되는 침출수 역시 지하오염에 큰 영향을 미치고 있다.

이와 같은 침출수는 상기한 생물학적 처리방법 이외에도 여타의 물리적 또는 화학적 방법이 있으나 만족한 결과를 얻지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공지의 방법(물리적, 화학적, 생물학적 또는 Fenton 방법)으로 일단처리된 침출수를 재처리(석회유처리 및 촉매처리 또는 촉매처리)함으로써 색도가 무색투명 함과 함께 COD 제거가 현저히 우수한 폐수처리방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 이용되는 폐수처리 공정도.

이와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 폐침출수를 생물학적 방법, 물리적 방법, 화학적 방법, Fenton 산화법등으로 처리한 침출수에 있어서, 상기 침출수를 활성탄 담체에 귀금속이 담지된 촉매와 산화반응시키므로서 침출수의 색도를 무색투명한 색도로 함과 함께 COD가 제거된다.

또한 본 발명은 더욱 바람직하게 상기한 촉매와 반응시키기 전에 침출수를 석회유(수산화칼슘)와 혼합하고 공기 주입하여 유동화 및 침전시켜 상등액을 상기한 촉매와 반응시킨다.

도 1은 COD 및 색도 제거를 위한 본 발명의 공정흐름도를 나타낸 개략도로써, 공지의 방법(생물학적, 물리적, 화학적, Fenton법)으로 처리하여서 된 침출수(1)는 펌프(2)에 의해 석회유 분말과 물이 섞여 있는 석회유 반응조(3)로 공급함과 함께 석회유 반응조(3)의 하부로부터 공기를 주입시키면서 교반하여 유동되도록 한다.

상기 석회유 반응조를 거친 처리수는 다음 단계인 침전조(4)에서 침전물과 상등액으로 구분시킨다.

상기 상등액만이 1차 촉매반응조(5)로 공급된다.

이때 1차 촉매반응조(5)의 하부로부터 공기를 구입시켜 공기가 처리수(상등액) 및 촉매와 충분히 접촉되도록 한다.

1차 촉매반응조(5)로 공급되는 처리수(상등액)는 단독으로 유입될 수 있으나 100∼1000PPm의 과산화수소와 함께 공급함이 바람직하다.

1차 촉매반응조(5)를 통과한 처리수는 2차 촉매반응조(6)에 연속공급되며 이때 역시 하부로부터 공기를 주입하여 유동되도록 한다.

상기 반응처리된 최종 배출수는 여과기(7)를 거쳐 방류된다.

상기 촉매반응조(5)(6)에서 반응은 실온하에서 진행된다.

상기한 촉매반응에서는 1차 및 2차로 구분하였으나 본 발명은 1차 촉매반응만으로서도 가능하며 또한 그 단계를 다수개로 나누어 할 수도 있다.

이와 같은 촉매반응은 투입되는 촉매의 부피비에 따라 임의 선택하여 단계별로 할 수 있다.

따라서 촉매 반응조의 많고 적음에 구애받지 않는다.

또한 본 발명의 침출수(1)는 석회유 반응조(3) 및 침전조(4)를 거치지 않고 곧바로 1차 촉매반응조(5)에 유입시켜 상기와 동일한 방법으로 반응시킬 수 있다.

상기한 촉매는 담체인 활성탄에 귀금속을 담지한 것으로 활성탄은 야자각인 입상 활성탄이 바람직하며, 이는 공기에 의한 유동시 충돌에 의해 부서지는 것을 최소화하기 위해서이다.

활성탄의 크기는 중요하지 않으나 비표면적이 1000m²/g 이상이 되는 것을 선택한다.

담체에 담지되는 귀금속은 백금, 팔라듐 또는 은과 같은 것이 사용되며, 이때 귀금속의 양은 담체 100중량부에 대하여 1-5중량부가 되도록 함이 바람직하다.

상기 담체에 담지되는 귀금속을 제조함에 있어서는 백금염산염, 질산팔라듐, 질산은의 금속염을 만들고, 여기에 활성탄을 첨가하여 촉매수용액이 활성탄에 완전히 흡수되도록 한다.

그리고 여기에 1중량부의 포르말린액을 첨가한 다음 30분후에 5중량부의 NaOH 수용액을 천천히 가하여 방치한다.

이렇게 제조된 촉매로는 물로 세척하여 사용한다.

다음은 실시예에 따라서 설명한다.

[실시예 1]

침출수의 처리공정은 RBC 처리수 및 펜톤처리수를 대상으로 하여 연속적으로 촉매산화 처리하는 방법을 택하였다.

(표 1)의 (시료 1)과 (시료 2)는 활성탄에 은을 담지한 촉매를 각각 사용하여 반응시간별로 처리하여 얻은 결과로, 촉매반응조에는 부피비율로 10부의 촉매를 충전하고 공기만을 공급하여 산화를 진행시켰다.

RBC 처리수를 촉매산화처리한 경우(시료 1)에는 촉매산화 반응후에 상당량의 부유성분과 용해성 물질이 다량 발생하였지만 체류시간을 36시간 정도로 하면 처리수의 COD가 10mg/L가 되었고, 색도도 완전히 제거되어 투명한 처리수를 얻을 수 있었다.

본 실시예 1과 같이 침출수를 촉매산화처리만을 수행하는 경우에는 후단에 응집 침전 시설을 설치하여야 할 것으로 사료되며, 실제 alum과 고분자를 이용하여 응집처리시에 탁도 유발물질을 100% 제거할 수 있었다.

Fenton 처리수를 촉매처리하는 경우(시료 2)에는 30분 정도의 반응후의 망간 COD 농도가 45mg/L 정도가 되었으며, 처리효율은 70%였다.

촉매처리후에 모래여과시설을 설치하면 부유물성분이 완전히 제거되고 처리수는 무색 투명하였다.

촉매로서 은 대신에 백금과 팔라듐이 담지된 것을 사용하여도 (표 1)과 유사한 결과를 나타내었다.

[표 1]

침출수를 공기에 의한 촉매산화처리만 시킨 경우의 결과

[실시예 2]

(표 2)는 촉매반응조의 앞 단계에 석회유처리시설을 설치한 경우(시료 3, 4)와 설치하지 않은 경우(시료 5-8), 또한 산화제로 공기만을 유입시킨 경우(시료 5, 6)와 1000ppm의 과산화수소수와 공기를 함께 공급한 경우(시료 7, 8)에 대한 결과를 함께 나타낸 것이다.

종래의 발명에 의한 방법에서는 처리된 물의 색이 갈색의 색도를 나타내었으나, 본 발명에 의한 처리법으로 얻어진 물은 모두 무색투명하였다.

촉매산화의 전단계로 침출수를 석회유처리조에서 처리하면(시료 3, 4) 촉매산화반응만을 수행한 경우(시료 5-시료 8)에 비하여 높은 처리효율을 나타내었다.

또한 산화제로 공기만을 주입한 경우(시료 5, 6)보다는 과산화수소를 함께 첨가하면(시료 7, 8) 반응처리시간도 짧아지고 생성된 물의 COD 농도도 매우 낮았다.

활성탄에 팔라듐이 담지된 촉매를 사용한 경우에는 표 2의 백금/활성탄 촉매와 유사한 결과를 나타내었다.

[표 2]

침출수를 석회유처리하거나 촉매처리한 경우의 결과

처리시간:2시간(단위 ppm)

이상에서와 같이, 일반폐기물을 매립하는 매립지에서 발생되는 폐침출수 또는 축산농장 등에서 발생하는 폐침출수를 공지의 방법으로만 처리한 경우는 침출수의 색도가 투명하지 않음과 함께 COD 제거가 만족스럽지 못하였으나, 본 발명은 이와 같이 일단 처리된 침출수를 재처리하는 것으로 촉매와 산화반응시키거나 또는 석회유와 반응시킨 후 촉매에 반응시키므로써 배출수의 색도가 무색투명하며 COD값이 (표 1) 및 (표 2)와 같이 현저히 낮게 처리된다.

따라서 이렇게 처리된 배출수를 방류하더라도 오염의 원인이 되지 않는다.

Claims (6)

1. 매립지 또는 축산농가 등에서 배출되는 폐침출수를 공지의 방법으로 처리하여서 된 침출수에 있어서,

   상기 침출수를 활성탄 담체에 귀금속을 담지한 촉매와 반응시킴을 특징으로 하는 폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법.
2. 제1항에 있어서,

   촉매와 반응시키는 전단계에서 침출수를 석회유(수산화칼슘)와 함께 혼합하여 공기를 주입하면서 유동화하고, 침전 및 상등액으로 분리시켜 상등액을 촉매와 반응시킴을 특징으로 하는 폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법.
3. 제1항에 있어서,

   촉매는 활성탄 담체 백중량부에 귀금속이 1-5중량부 담지된 것임을 특징으로 하는 폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   귀금속이 백금, 팔라듐 또는 은임을 특징으로 하는 폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   촉매와의 반응처리시 액중에 공기를 하부로부터 주입하면서 처리함을 특징으로 하는 폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법.
6. 제5항에 있어서,

   촉매와의 반응처리시 액중에 과산화수소를 상부로 첨가함을 특징으로 하는 폐침출수중의 색도와 COD를 제거하는 폐수처리방법.