KR19990003750A - 염색폐수의 처리방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 고농도의 유기폐수인 염색폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

본 발명은 색도제거가 어려운 염료제조공정에서의 발생 폐수 및 염색처리 공정으로부터 발생하는 폐수등과 같이 COD가 2,000∼8,000ppm이고, 염분농도가 30,000∼50,000ppm인 고농도폐수의 폐수처리공정을 최단시간으로 처리하면서 높은 처리효율을 얻고, 또 슬럿지의 량을 최소화하는 방법을 제공하는데 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명에서는 폐수를 흡착성 여과기인 규조토여과기(11)를 통과시켜 미세한 부유물질 입자 및 유기물질등을 제거하는 공정을 거치게 하여 흡착성물질을 분리하고, 분리수를 나노필터레이션 막이 설치되어 있는 막분리기(13)를 통과시켜 유기물질 및 무기이온을 다량 함유하는 농축수와 유기물질 및 무기이온이 제거된 처리수로 분리한 다음 필요한 처리공정을 거치도록 함으로서 상기의 문제점을 해결 할 수 있다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명의 염료의 제조공정 및 염색공정의 폐수를 처리하기 위한 것이다.

Description

염색폐수의 처리방법

본 발명은 염료 및 염색공장으로부터 배출되는 폐수를 처리하는 방법에 관한것으로 좀더 상세하게는 염료생산공장 또는 염색처리공장에서 발생되는 고농도유기물을 함유하는 페수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 염료제조공정에서 발생되는 폐수 및 염색처리공정에서 발생되는 고농도의 유기물 함유폐수를 처리하는 데에는 여러단계의 물리적처리, 화학적처리 및 생물학적처리를 하여야 하므로 넓은 설치장소 및 많은 설치비용을 필요로 하게 된다.

또한, 염료제조공정 및 염색처리공정으로 부터 발생하는 폐수는 일반 폐수에 비하여 높은 염분농도를 갖게되므로 생물학적처리의 과정에서 미생물의 활동이 활발하지 못하여 장기간의 처리기간이 요구될 뿐만 아니라, 다량의 회석수를 사용하여야하는 문제점이 있고, 회석수를 사용하지 않는 경우에는 삼투압현상으로 인하여 소망의 효과를 얻을 수가 없었다.

도1은 상기와 같은 문제점을 내포하는 종래의 처리법에 관한 계통도를 도시한 것이다.

도1에 도시된 바와같은 종래의 처리계통도틀 살펴보면, 염료의 제조공정 또는 염색처리공정으로 부터 발생하는 고농도의 유기폐수를 집수조(1)에서 일정시간동안 저장하여 1차적으로 발생되는 침전물등의 고형분을 분리하고, 고형분이 제거된 폐수를 화학처리조(2)로 이동시켜 공침제 및 또는 pH조절제 등을 첨가하여 교반혼합시킨 후, 여과 또는 침전의 방법에 의한 분리조(3)으로 이동시켜 슬럿지를 분리하여 분리된 슬럿지의 일부는 반송시켜 다시 공침제의 보조역할을 할 수 있도록 하고 나머지의 슬러지는 폐기하며, 분리여액은 호기성반응조(4) 및 혐기성반응조(5)에서 미생물처리를 거친후 발생되는 미생물슬럿지는 폐기 또는 반송처리하고 미생물처리가 끝난 폐수는 방류하는 구조를 하고 있다.

상기와 같은 시스템으로 되어 있는 처리방법은 앞에서 이미 설명한 바와 같이 고도한 염분농도에 의하여 호기성반응조(4) 및 혐기성반응조(5)에서의 미생물의 활동이 둔화되기 때문에 처리하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 방류수에 있어서도 높은 염분농도를 갖는 폐수가 방류되는 문제점과 많은 량의 희석수를 필요로 하게된다.

본 발명은 색도제거가 어려운 염료제조공정에서의 발생 폐수 및 염색처리 공정으로부터 발생하는 폐수등과 같이 COD가 2,000∼8,000ppm이고, 염분농도가 30,000∼50,000ppm인 고농도폐수의 폐수처리공정을 최단시간으로 처리하면서 높은 처리효율을 얻고, 또 슬럿지의 량을 최소화하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 염색폐수를 처리하기 위한 종래의 처리 계통도

도 2는 본 발명에서의 처리 계통도

도 3은 나노필터레이션 막분리기의 설명도

도 4는 본 발명을 이용한 염색폐수 처리의 일실시예에 대한 계통도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 집수조 2 : 화확처리조

3 : 침전분리조 4 : 호기성반응조

5 : 혐기성반응조 11 : 규조토여과기

12, 14, 19 : 저장조 13 : 막분리기

131 : 분리막 132 : 농축수관

133 : 농축액저장조 134 : 처리수관

15 : 화학반응조 16 : 농축조

17 : 압착기 20 : 분리조

22 : 역삼투막분리기 P, P' : 펌프

본 발명은 도2에 도시된 바와 같은 처리계통도에 따라 화학적처리등의 공정이전에 물리적인 방법에 의하여 처리를 하를 하는 것으로 도면에 의하여 설명하면 다음과 같은 것이다.

집수조(1)에 저장되어 있는 염료제조공정폐수 또는 염색폐수(이하 염색페수라 한다.)를 흡착성 여과기인 규조토여과기(11)를 통과시켜 미세한 부유물질 입자 및 유기물질등을 제거하는 공정을 거치게 하여 흡착성물질을 분리하고, 분리수를 저장조(12)에 저장한 다음 나노필터가 설치되어 있는 막분리기(13)를 통과시켜 탈염한후, 탈염에 의하여 발생된 농축액은 건조기에 의한 건조처리공정을 거쳐 건조하여 염분을 제조하여 재사용하거나, 화학적처리를 하여 염분 및 슬럿지를 제거하고 남은 여액은 처음의 집수조로 반송한다.

막분리기(13)에 의하여 탈염된 탈염액은 방류, 재사용 또는 화학적처리 및 생물학적처리를 거친후, 방류하거나 또는 저장조에 저장하였다가 역삼투압 처리공정을 거쳐 정수처리하여 염색공정의 공업용수로 재사용한다.

본 발명에서 사용되는 규조토여과기(11)는 일반적인 규조토를 1200℃의 고열로 급속처리하여 10∼20배 이상의 용적을 갖도록 팽창시켜 물에 분산시킨 다음 적당한 여과기에 규조토막을 형성시킨 것으로 경우에 따라서는 다수개를 직렬로 설치하여 사용될 수도 있는 것으로 고열의 급속처리에 의하여 다수의 기공이 형성되어 흡착성이 뛰어날 뿐만 아니라, 이온교환능력을 보유하여 부유물등의 미세입자의 분리에 주로 이용되는 것이다.

막분리기(13)는 목적하는 분자량의 용질은 막을 투과하지 못하도록 배재하고 목적하는 분자량 이하의 용질만을 투과시키는 고분자 중합체로 된 멤브레인을 갖는 것 으로 나노필터레이션(nanofiltration)와 울트라필터레이션(ultrafiltration) 또는 역삼투막(reverse Osmosis) 등이 있다.

역삼투막은 배재분자량이 50정도의 것으로 무기물인 염화나트륩(NaCl)도 막을투과하지 못하도록 설계된 것이고, 울트라필터레이션막은 배재분자량이 수천이상으로 설계된 것으로 저분자량의 유기물 및 염이 통과되는 것이다.

이에 반하여 나노필터레이션은 울트라필터레이션막 보다는 비교적 작고, 역삼투막보다는 비교적 큰 분자량을 배제하는 것이며, 해수의 담수화, 염색폐수의 탈색, 금속을 함유한 폐수의 처리, 역삼투막의 대용으로 사용하기 위한 목적으로 개발된 것으로, 해수로부터 황산염의 제거등 다양하게 이용되고 있는 것으로, 그 종류에 있어서도 배제분자량이 200, 400, 700으로 나뉘어지며, 또한, pH, 온도범위 및 유기용제 사용을 위한 재질등 그 용도에 따라 다양한 종류로 되어 있고 대부분은 고분자 중합체의 필름으로 되어 있으나, 분자량 크기에 의한 배제와 멤브레인 사이에 정전기적 상호작용에 의한 이온의 배제 2가지 원리에 의하여 배제된다.

염용액중에 녹아 있는 용질의 배제를 결정하는 것은 음이온의 반발작용에 의하는 것으로 배제의 정도는 멤브레인애 의한 반발작용이 증가되기 때문에 음이온의 원자가의 증가에 따라 증가하며, 양이온은 전기적으로 중성이 되어야 하는 관계로 음이온과 같은 크기로 배제되나, 양이온의 원자가의 증가에 따라 감소하고, 또 수화작용도 영향을 미치게 된다.

예를들면, 황산이온()의 배제는 염소이온(CI^-)의 배제보다 상당히 더 높고 염화칼슘(CaCl₂)보다는 염화나트륩(NaCl)의 배제가 더 높으며, 질산나트륨(NaNO₃)의 배제는 염화나트륩(NaCl)보다 수용액에서 더 잘 수화되기 때문에 더 낮게 되는 것이다.

도3은 막분리기의 기능을 설명하기 위한 도면으로 원수(W)는 막분리기(13)으로 유입되어 분자량의 유기물 및 무기이온들은 분리막(131)을 투과하지 못하고 농축수관(132)로 유출되어 농축액저장조(133)에 저장되거나, 최초단계인 집수조(1)로 피이드백되고, 분리막(131)을 통과란 처리수는 처리수관(134)을 통하여 방류되거나, 화학처리공정 또는 생물학적 처리공정으로 이송되는 것이다.

이때, 농축수와 처리수와의 수량조절은 농축수관(132)와 처리수관(134)의 압력비율에 의하여 설정되는 것으로 처리수관(134)의 압력보다 농축수관(132)의 압력을 높게 설정하여 주면 처리수관(132)을 통과하여 배출되는 처리수의 오염농도는 높아지게 되고 반대로 처리수관(134)의 압력을 농축수관(132)의 압력보다 낮게 설정하여 주면 처리수의 오염농도는 낮아지게 되는 것이다.

[실시예 1 내지 9]

도2에 도시된 바와같은 규조토 여과기와 나노필터레이션으로 구성된 장치를 이용하여 폐수의 유입량을 100으로 할때 농축수의 량을 40으로 하고 생성수의 량을 60으로 하여 염료제조공정에서 발생하는 폐수의 pH를 6∼8의 범위가 되도록 조정하여 인입압력 30kg/㎠로 하여 각기다른 9가지의 폐수를 통과시킨 결과 하기의 표1과 같은 결과를 얻었다.

[표 1]

상기의 표1로 부터 파악될 수 있는 바와 같이 원폐수의 COD는 실시예8의 최저1,980ppm으로 부터 실시예3의 최고 4,1380ppm을 나타내고 있으나, 처리수의 COD를 살펴보면, 실시예1의 최저 20ppm으로 부터 실시예5의 최고 64ppm을 나타내고 있는 바와 같이 COD가 현저하게 낮아지고 있어 이를 화학적 처리 또는 생물학적처리를 하는데 어려움을 덜 수 있을 뿐만 아니라, 필요한 경우 역삼투여과 또는 나노필터레이션에 의한 재처리를 하여 공업용수로 재사용할 수 있고, 농축수의 경우는 COD가 현저하게 높아져 있고, 염분농도에 있어서도 다소 높아지기는 하였으나 농축수량이 현저하게 작으므로 이를 별도 처리함으로서 폐수처리의 비용등을 현저하게 절감할 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 도4에 도시되어 있는 바와 같은 처리공정에 따라 폐수의 처리를 임의로 선택하여 운전할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본발명을 이용한 일실시예틀 나타낸 처리 계통도로서, 도시된 도면과 같이 이용될 수 있는 것으로 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

집수조(1)로 인입된 폐수는 일정시간동안 대기하면서 침전물과 부유물질을 함유하는 폐수로 분리되고, 폐수는 펌프의 작용에 의하여 규조토 여과기(11)을 통과하면서, 일부의 유기물질과 부유물질은 규조토에 흡착되고 저장조(12)로 모여 임시저장되었다가 또다른 펌프(P')의 작용에 의해 막분리기(13)의 내부로 진입하여 분리막(131)을 통과한 처리수는 처리수관(134)를 통하여 저장조(19)에 저장되었다가 재처리가 필요한 경우에는 역삼투막분리기(22)를 통과시켜 처리수는 재사용하고 농축수는 저장조(14)로 보내어 처리하거나, 호기성조(4), 혐기성조(5)로 보내어 미생물처리를 거친 다음 분리조(20)에서 침전물과 방류수로 분리하여 침전물은 집수조(1)로 부터 분리된 침전물과 함께 압착기(17)로 압착하고 포장하여 폐기하며, 방류수는 그대로 방류하거나, 필요에 따라 역삼투막 분리기(22)로 보내어 재차분리하여 재사용한다.

또한, 막분리기(13)에 의하여 유기물 및 무기물을 다량 함유하는 농축수는 농축수관(132)를 통하여 집수조(1)로 반송되거나 저장조(14)에 저장되었다가 화학반응조(15)에서 약품처리된 후 농축조(16)으로 보내져 농축 및 건조된 후 포장되어 폐기될 수 있다.

상기 도4에서 미설명부호 18은 건조기이며 21은 포장기를 의미한다.

도4에 도시된 계통도 이외의 다른 규성에도 적용할 수 있는 본 발명의 처리방법에 의하면 실제 폐기하여야만 하는 폐기물의 량이 현저하게 감소되어 수질오염의 방지에 지대한 효과를 갖는 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같은 본 발명은 물리적인 방법으로 여과장치를 거쳐 일부의 유기물과 부유물질을 제거한 후, 나노필터레이션에 의한 막분리를 함으로서 기존의 화학적처리, 생물학적처리를 통하여 얻어진 처리수와는 비교가 안될 정도로 COD 및 염분농도 등을 조절할 수 있고, 원하는 농도의 처리수가 얻어지는 경우에는 처리수 그 자체를 그대로 방류하거나, 염색용 또는 염료제조용의 공업용수로 재사용할 수 있고, 농축수는 그 처리량이 감소하게 되므로 처리비용이 절감되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 염료제조공정폐수 또는 염색폐수를 처리하는 방법에 있어서, 폐수를 흡착성 여과기인 규조토여과기(11)를 통과시켜 미세한 부유물질 입자및 유기물질등을 제거하는 공정을 거치게 하여 흡착성물질을 분리하고, 분리수를 나노필터레이선 막이 설치되어 있는 막분리기(13)를 통과시켜 유기물질 및 무기이온을 다량 함유하는 농축수와 유기물질 및 무기이온이 제거된 처리수로 분리한다음 필요한 처리공정을 거치는 것을 특징으르 하는 염료제조공정 및 염색폐수를처리하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 막분리기(13)로 부터 배츨되는 농축수를 피이드백시킴을 특징으로 하는 염료제조공정 및 염색폐수를 처리하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 막분리기(13)로 부터 배출되는 처리수를 재차 화학적 처리 또는 생물학적처리를 행하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 염료제조공정 및 염색폐수를 처리하는 방법.