KR20000011702A - 불소함유폐수처리장치및불소함유폐수가저농도의불소를함유하도록처리하는방법 - Google Patents

불소함유폐수처리장치및불소함유폐수가저농도의불소를함유하도록처리하는방법 Download PDF

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가네꼬 히사시
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Abstract

반응조 및 침강조를 포함하는 불소 함유 폐수 처리 장치에서, 칼슘 화합물 첨가 장치는 반응조 중의 불소 함유 폐수에 칼슘 화합물을 첨가하여 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성한다. 침강조의 하부는 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결된다. 불소 함유 폐수는 개구를 통해 반응조로부터 침강조로 보내진다. 침강조의 바닥은 경사면이다. 불화칼슘은 불화칼슘 자체 중량에 의하여 경사면을 따라서 침강조로부터 반응조로 반환된다. 교반기는 반응조 내의 불소 함유 폐수를 교반한다. 고분자 용액 첨가 장치는 반응조 내의 불소 함유 폐수에 고분자 용액을 첨가한다. 상층액 배수 장치는 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수한다.

Description

불소 함유 폐수 처리 장치 및 불소 함유 폐수가 저농도의 불소를 함유하도록 처리하는 방법 {Fluoride Including Waste Water Processing Device and Method Capable of Processing Fluoride Including Waste Water to Have Low Concentration of Fluoride}
본 발명은 불소 함유 폐수 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 불소 함유 폐수는 반도체 제조 공장, 금속 표면 가공 공장, 스테인레스 제조 공장 및 세라믹 제조 공장 등으로부터 배수된다.
보다 상세하게 설명하자면, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법은 반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물을 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계, 반응조로부터 침강조로 보내지는 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 응집제를 가하여 불화칼슘으로 침강시키는 침강 처리 단계, 및 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수하는 상층액 배수 단계를 포함한다.
다른 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법은 일본 특허 공개 제241988/1985 및 제166083/1985 및 일본 특허 공고 제26755/1989호에 개시되어 있다. 이러한 각각의 방법은 반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물을 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계, 반응조로부터 침강조로 보내지는 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 응집제를 가하여 불화칼슘으로 침강시키는 침강 처리 단계, 불화칼슘을 다시 반환시키는 반환 처리 단계, 및 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수하는 상층액 배수 단계를 포함한다.
또한, 추가의 통상적 불소 함유 폐수 처리 방법은 일본 특허 공개 제185073/1993호 및 제241988/1985호에 개시되어 있다. 이러한 각각의 방법은 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 칼슘 화합물을 가할 때 고분자량 응집제, 제2철염, 및 알루미늄염 중 하나를 가하는 단계를 포함한다.
또한, 통상적인 유기 폐수 처리 장치는 일본 특허 공개 제113362/1976호에 개시되어 있다. 이 통상적인 유기 폐수 처리 장치는 유기 폐수 중 유기 물질과 반응조 내의 활성화된 슬러지의 미생물을 폭기에 의하여 반응시키는 수단, 폭기 후에 침전지에서 활성화된 슬러지를 침강시켜 유기 물질로부터 활성화된 슬러지를 분리하는 수단, 및 유기 물질로부터 반응조로 분리된 활성화된 슬러지를 반환시키는 수단을 포함한다.
그러나, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법에서는, 불소 함유 폐수의 불소 농도가 5 mg/ℓ 미만이 되는 것이 어렵다. 또한, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법에서는, 반응조에서 불소 함유 폐수의 불화칼슘 농도가 2 % 이상이 되는 것이 어렵다. 또한, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법에서는, 반응조 중에서 불소 함유 폐수의 불화칼슘 농도를 높게 유지하는 것이 필요하기 때문에, 침강조에서 반응조로 불화칼슘을 반환시키기 위해 다량의 물이 요구된다.
본 발명의 목적은 불소 함유 폐수의 불소 농도가 5 mg/ℓ 미만이 되도록 불소 함유 폐수를 처리할 수 있는 불소 함유 폐수 처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 반응조 중에서 불소 함유 폐수의 불화칼슘의 농도가 2 % 이상이 되도록 불소 함유 폐수를 처리할 수 있는 불소 함유 폐수 처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반응조 중에서 불소 함유 폐수의 불화칼슘의 농도를 높게 유지하기 위해서 불화칼슘을 침강조로부터 반응조로 반환시키기 위한 많은 양의 물이 요구되지 않도록 불소 함유 폐수를 처리할 수 있는 불소 함유 폐수 처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 설명이 계속되는 동안 명확해질 것이다.
도 1은 통상적인 불소 함유 폐수 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시양태에 따른, 침강조에서 불소 함유 폐수의 불소 농도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시양태에 따른, 반응조에서 불소 함유 폐수의 불화칼슘 농도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6, 및 도 1의 통상적인 불소 함유 폐수 처리 장치의 비교예에 따른, 침강조에서 불소 함유 폐수의 불소 농도를 나타내는 표이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 6, 17, 19, 26, 27: 불소 함유 폐수
2, 11: 반응조
3, 5, 12, 23: 교반기
4, 15: 침강조
13: 칼슘 화합물 첨가 장치
14: 고분자 용액 첨가 장치
16: 상층액 배수 장치
18: 불소 함유 폐수 유입 장치
20: 개구
21: 경사면
22: 응집조
24: 추가 고분자 용액 첨가 장치
25: 추가 침강조
본 발명의 제1면에 따르면,
반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 침강 처리 단계, 및
침강조로부터 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제2면에 따르면,
반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 침강 처리 단계,
침강조의 바닥이 경사면이고, 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 경사면을 따라서 침강조에서 반응조로 반환되는, 침강조에서 반응조로 불화칼슘을 보내는 반환 처리 단계, 및
침강조로부터 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제3면에 따르면,
반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
제1 침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 제1 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제1 침강 처리 단계,
제1 침강조에서 응집조로 보내진 교반되는 불소 함유 폐수에 응집제를 가하여 반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘을 응집시키는 응집 처리 단계,
응집조에서 제2 침강조로 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제2 침강 처리 단계, 및
제2 침강조로부터 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제4면에 따르면,
반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
제1 침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 제1 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제1 침강 처리 단계,
제1 침강조의 바닥이 경사면이고, 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 경사면을 따라서 제1 침강조에서 반응조로 반환되는, 침강조에서 반응조로 불화칼슘을 보내는 반환 처리 단계, 및
제1 침강조에서 응집조로 보내진 교반되는 불소 함유 폐수에 응집제를 가하여 반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘을 응집시키는 응집 처리 단계,
응집조에서 제2 침강조로 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제2 침강 처리 단계, 및
제2 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제5면에 따르면,
불소 함유 폐수를 수취하는 반응조,
반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 폐수에 칼슘 화합물을 가하고 칼슘 화합물을 불소 함유 폐수의 불소와 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 칼슘 화합물 첨가 수단,
개구를 통하여 하부가 반응조의 하부와 연결되어 불소 함유 폐수가 개구를 통하여 반응조에서 침강조로 보내지며 바닥이 경사면이고 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 경사면을 따라서 침강조에서 반응조로 반환되는, 반응조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 침강조,
반응조 내의 불소 함유 폐수를 교반하는 교반 수단,
반응조 내의 불소 함유 폐수에 응집제를 가하기 위한 응집제 첨가 수단, 및
침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수하기 위한 상층액 배수 수단
을 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제6면에 따르면,
불소 함유 폐수를 수취하는 반응조,
반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 칼슘 화합물을 가하고 칼슘 화합물을 불소 함유 폐수의 불소와 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 칼슘 화합물 첨가 수단,
개구를 통하여 하부가 반응조의 하부와 연결되어 불소 함유 폐수가 개구를 통하여 반응조에서 제1 침강조로 보내지며 바닥이 경사면이고 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 경사면을 따라서 침강조에서 반응조로 반환되는, 반응조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 제1 침강조,
반응조 내의 불소 함유 폐수를 교반하는 제1 교반 수단,
반응조 내의 불소 함유 폐수에 응집제를 가하기 위한 제1 응집제 첨가 수단,
제1 침강조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 응집조,
응집조 내의 불소 함유 폐수를 교반하는 제2 교반 수단,
응집조 내의 불소 함유 폐수에 응집제를 가하기 위한 제2 응집제 첨가 수단,
응집조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 제2 침강조, 및
제2 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수하기 위한 상층액 배수 수단
을 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 장치를 제공한다.
도 1을 참조하여, 먼저 본 발명을 보다 잘 이해하기 위해 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법이 기재되어 있다. 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법은 반응 처리 단계, 침강 처리 단계 및 상층액 배수 단계를 포함한다. 반응 처리 단계는 반응조 (2)에 수취된 불소 함유 폐수 (1)을 교반기 (3)으로 교반하면서 이 불소 함유 폐수 (1)에 칼슘 화합물을 첨가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수 (1)의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 단계이다. 침강 처리 단계는 반응조 (2)의 상부로부터 침강조 (4)로 보내진 불소 함유 폐수를 교반기 (5)로 교반하면서 이 폐수에 응집제를 첨가하여 불화칼슘을 침강시키는 단계이다. 상층액 배수 단계는 침강조 (4)의 상부로부터 불소 함유 폐수 (6)의 상층액을 배수하는 단계이다.
그러나, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법에서는, 불소 함유 폐수의 불소 농도가 5 ㎎/ℓ 미만이 되기가 어렵다. 또한, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법에서는, 반응조 내의 불소 함유 폐수의 불화칼슘의 농도가 2% 이상이 되기가 어렵다. 그 밖에, 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법에서는, 반응조 내의 불소 함유 폐수의 불화칼슘 농도를 높게 유지해야 하기 때문에, 불화칼슘을 침강조로부터 반응조로 반환시키는 데 많은 양의 물이 필요하다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치를 설명한다.
도 2에서 불소 함유 폐수 처리 장치는 반응조 (11), 교반기 (12), 칼슘 화합물 첨가 장치 (13), 고분자 용액 첨가 장치 (14), 침강조 (15) 및 상층액 배수 장치 (16)을 포함한다. 반응조 (11)은 불소 함유 폐수 유입 장치 (18)로부터 불소 함유 폐수 (17)을 받아들인다. 교반기 (12)는 반응조 (11) 내에 위치하여 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)을 교반한다.
칼슘 화합물 첨가 장치 (13)은 반응조 (11) 내로 수취된 불소 함유 폐수 (17)에 칼슘 화합물을 첨가하고, 이 칼슘 화합물을 교반기 (12)에 의해 교반하면서 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17) 중의 불소와 반응시켜 불화칼슘을 생성한다. 또한, 고분자 용액 첨가 장치 (14)는 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)를 교반기 (12)에 의해 교반하면서 이 폐수에 응집제로서 고분자 용액을 첨가한다.
침강조 (14)는 반응조 (11)에 인접해 있다. 침강조 (14)는 반응조 (11)로부터 불소 함유 폐수 (19)를 받아들인다. 침강조 (15)의 하부는 개구 (20)을 통해 반응조 (11)의 하부와 연결되어 있다. 불소 함유 폐수 (19)는 개구 (20)을 통해 반응조 (11)로부터 침강조 (15)로 보내진다. 침강조 (15)는 경사면 (21)을 갖는다. 침강조 (15) 내의 불화칼슘은 자체 중량에 의해 경사면 (21)을 따라 침강조 (15)로부터 반응조 (11)로 반환된다. 상층액 배수 장치 (16)은 침강조 (15)로부터 불소 함유 폐수 (19)의 상층액을 배수시킨다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치를 설명한다. 유사한 부분들은 같은 부호로 지정되어 있다.
도 3에서 불소 함유 폐수 처리 장치는 반응조 (11), 교반기 (12), 칼슘 화합물 첨가 장치 (13), 고분자 용액 첨가 장치 (14), 침강조 (15), 응집조 (22), 추가 교반기 (23), 추가 고분자 용액 첨가 장치 (24), 추가 침강조 (25) 및 상층액 배수 장치 (16)을 포함한다.
침강조 (15)는 경사면 (21)을 갖지 않는다. 응집조 (22)가 침강조 (15)에 인접해 있다. 응집조 (22)는 침강조 (15)의 상부로부터 보내진 불소 함유 폐수 (26)을 받아들인다. 교반기 (23)이 응집조 (22) 내에 위치하여 응집조 (22) 내의 불소 함유 폐수 (26)을 교반한다. 고분자 용액 첨가 장치 (24)는 응집조 (22) 내의 불소 함유 폐수 (26)를 교반기 (23)에 의해 교반하면서 이 폐수에 응집제로 고분자 용액을 첨가한다.
침강조 (25)는 응집조 (22)에 인접해 있다. 침강조 (25)는 응집조 (22)의 상부로부터 보내진 불소 함유 폐수 (27)을 받아들인다. 상층액 배수 장치 (16)은 침강조 (25)로부터 불소 함유 폐수 (27)의 상층액을 배수시킨다. 그 밖에, 불소 함유 폐수 처리 장치의 침강조 (15)는 경사면 (21)을 가질 수 있다 (도 2 참조). 또한, 이 불소 함유 폐수 처리 장치는 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)를 교반기 (12)에 의해 교반하면서 이 폐수에 고분자 응집제, 제2철염, 알루미늄염, 입상 담체 및 불화칼슘 중 하나를 첨가하는 장치를 포함한다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법 및 장치의 실시예 1을 설명한다. 물에 불화나트륨을 용해시켜 불소 함유 폐수를 제조하였다. 불소 함유 폐수의 불소 농도는 100 ㎎/ℓ였다. 도 2에서, 불소 함유 폐수 유입 장치 (18)은 1 ℓ의 반응조 (11)에 불소 함유 폐수를 1 ℓ/시의 속도로 연속적으로 유입시켰다. 또한, 물에 염화칼슘을 용해시켜 칼슘 용액을 제조하며, 이 용액의 칼슘 농도는 20,000 ㎎/ℓ였다. 또한, 물에 고분자 응집제 AP-120을 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 고분자 응집제 AP-120은 다이야후로쿠 코포레이션 (Daiyafurokku Corporation)에서 제조된 것이다. 칼슘 화합물 첨가 장치 (13)은 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)에 30.6 ㎖/시의 속도로 칼슘 용액을 첨가하며, 이 때, 교반기 (12)가 불소 함유 폐수 (17)을 200 rpm의 속도로 교반하였다. 동시에 교반기 (12)가 200 rpm의 속도로 교반하고 있는 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)에 고분자 용액 첨가 장치 (14)가 고분자 용액을 10.2 ㎖/시의 속도로 첨가하였다. 반응조 (11) 내에서, 염화칼슘은 불소 함유 폐수 (17) 중의 불화나트륨과 반응하여 반응 생성물로 불화칼슘을 생성시켰다. 불화칼슘은 반응조 (11) 내에서 침강되고 보유되었다.
반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)이 0.14 m/시의 수면적 부하로 개구 (20)을 통해 침강조 (15)로 유입되었다. 침강조 (15)에서, 불소 함유 폐수 (19) 중의 염화칼슘과 불화나트륨의 반응이 진행되어 반응 생성물로 불화칼슘을 생성하였다. 불화칼슘이 침강조 (15) 내에 침강되었다. 불소 함유 폐수 (19)는 분리되어 불화칼슘과 상층액을 발생시켰다. 이후, 불화칼슘은 경사면 (21)을 따라 침강조 (15)로부터 개구 (20)을 통해 반응조 (11)로 반환되었다. 반응조 (11)은 침강조 (15)로부터 반환된 불화칼슘을 보유하였다. 상층액 배수 장치 (16)은 침강조 (15)로부터 불소 함유 폐수 (19)의 상층액을 배수시켰다.
여과지로 상층액 배수 장치 (16)에서 나오는 불소 함유 폐수 (19)의 상층액을 여과한 후, 불소의 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘의 농도도 측정하였다. 그 결과로, 불화나트륨과 염화칼슘의 반응 기간 동안의 상층액 내의 불소 농도를 도 4에 A 선으로 나타내었다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘의 농도도 도 5에 B 선으로 나타내었다.
도 5의 B선으로 도시된 바와 같이, 반응조 (11) 내의 불화칼슘의 농도는 반응 시간이 경과할 수록 증가하였다. 반응 시간이 300 시간 이상 경과하면, 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도는 안정해져서 약 3%가 되었다.
도 4의 A 선으로부터 알 수 있는 바와 같이, 불소 함유 폐수 (19)의 상층액 중의 불소 농도는 불화칼슘의 농도가 증가할수록 감소하였다. 마침내 불소 함유 폐수 (19)의 상층액 중의 불소 농도는 안정해져서 약 3 ㎎/ℓ가 되었다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 실시예 2를 설명한다. 물에 불화나트륨을 용해시켜 불소 농도가 25,000 ㎎/ℓ가 되도록 불소 용액을 제조하였다. 다음으로, 이 불소 용액 1 ℓ에 35% 염화칼슘 용액을 첨가하여 칼슘 농도가 35,000 ㎎/ℓ이 되게 하였다. 그 후, 불소 용액을 30 분 동안 교반하여, 불소 용액 중에 불화칼슘을 생성시켰다.
또한, 물에 고분자 응집제 AP-120을 용해시켜 고분자 용액의 고분자 응집제의 농도가 1,000 ㎎/ℓ가 되도록 고분자 용액을 제조하였다. 고분자 응집제 AP-120은 다이야후로쿠 코포레이션에서 제조된 것이다. 다음으로, 고분자 용액을 불소 용액에 첨가하여 고분자 용액의 첨가 농도가 100 ㎎/ℓ이 되게 하여 불화칼슘의 시드 슬러지 (seed sludge)를 생성하였다. 불화칼슘 시드 슬러지를 반응조 (11)에 부었다.
또한, 물에 불화나트륨을 용해시켜 불소의 농도가 100 ㎎/ℓ가 되도록 불소 함유 폐수를 제조하였다. 도 3에서는, 불소 함유 폐수 유입 장치 (18)이 부피가 1 ℓ인 반응조 (11)에 불소 함유 폐수를 1 ℓ/시의 속도로 연속적으로 첨가하였다.
그 밖에, 물에 염화칼슘을 용해시켜 칼슘의 농도가 20,000 ㎎/ℓ인 칼슘 용액을 제조하였다. 또한, 물에 고분자 응집제 AP-120을 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 고분자 응집제 AP-120은 다이야후로쿠 코포레이션에서 제조된 것이다. 칼슘 화합물 첨가 장치 (13)은 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)에 30.6 ㎖/시의 속도로 칼슘 용액을 첨가하며, 이 때, 교반기 (12)는 불소 함유 폐수 (17)을 200 rpm의 속도로 교반하였다. 동시에 고분자 용액 첨가 장치 (14)가 역시 교반기 (12)가 200 rpm의 속도로 교반하고 있는 반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)에 고분자 용액을 10.2 ㎖/시의 속도로 첨가하였다. 반응조 (11) 내에서, 염화칼슘은 불소 함유 폐수 (17) 중의 불화나트륨과 반응하여 반응 생성물로서 불화칼슘을 생성시켰다. 불화칼슘은 침강되었다. 불화칼슘 중 일부는 반응조 (11) 내에 보유되었다. 불화칼슘 시드 슬러지의 일부 역시 반응조 (11) 내에 보유지었다.
반응조 (11) 내의 불소 함유 폐수 (17)을 5.0 m/시의 수면적 부하로 개구 (20)을 통해 침강조 (15)로 받아들였다. 이 때, 불화칼슘 일부와 불화칼슘 시드 슬러지의 일부는 반응조 (11) 내에 보유되었다. 침강조 (15)에서, 불소 함유 폐수 (19) 중의 염화칼슘과 불화나트륨의 반응이 진행되어 반응 생성물로서 불화칼슘을 형성시켰다. 불화칼슘이 침강조 (15) 내에서 침강되었다. 이후, 불화칼슘 중 일부는 경사면 (21)을 따라 침강조 (15)로부터 개구 (20)을 통해 반응조 (11)로 반환되었다. 반응조 (11)은 침강조 (15)로부터 반환된 불화칼슘을 보유하였다. 불소 함유 폐수 (19)를 침강조 (15)의 상부로부터 응집조 (22)로 받아들였다.
또한, 물에 고분자 응집제 AP-120을 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 고분자 응집제 AP-120은 다이야후로쿠 코포레이션에서 제조된 것이다. 다음으로, 고분자 용액 첨가 장치 (24)에 의해 고분자 용액을 부피 100 ㎖의 응집조 (22) 내의 불소 함유 폐수 (26)에 첨가하여 고분자 용액의 첨가 농도를 2 ㎎/ℓ가 되게 하며, 이 때, 응집조 (22) 내에서는 교반기 (23)이 불소 함유 폐수 (26)을 100 rpm의 속도로 교반하였다. 다음으로, 불소 함유 폐수 (26)을 응집조 (22)의 상부로부터 침강조 (25)로 받아들였다. 침강조 (25)에서, 불소 함유 폐수 (27) 중의 반응 생성물이 침강되었다.
반응 시간이 10 시간 경과했을 때 여과지로 상층액 배수 장치 (16)으로부터 불소 함유 폐수 (27)의 상층액을 여과한 후, 불소의 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘의 농도도 측정하였다. 결과로, 상층액 중의 불소 농도가 4.5 ㎎/ℓ였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘의 농도는 3.8%였다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 실시예 3을 설명한다. 실시예 2의 방법과 동일한 방법으로 불화칼슘의 시드 슬러지를 제조하였다. 또한, 탄산칼슘 분말 50 g을 제조하였다. 불화칼슘 시드 슬러지 및 탄산칼슘 분말 50 g을 반응조 (11)에 부었다. 실시예 2와 동일한 조건 하에서 방법을 수행하였다. 불소 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도도 측정하였다. 그 결과로, 상층액의 불소 농도는 4.8 mg/ℓ였다. 또한, 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도는 4.1 %였다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 실시예 4를 설명한다. 물 중에 철 이온으로 염화제2철을 용해시켜 염화제2철의 농도가 400 mg/ℓ이 되고, 물 중에 25 %의 가성 소다를 용해시켜서 물의 pH가 7이 되도록 하여 수산화제2철을 제조하였다. 또한, 실시예 2의 방법과 동일한 방법으로 불화칼슘의 시드 슬러지를 제조하였다. 불화칼슘 시드 슬러지 및 수산화제2철 50 ml를 반응조 (11)에 부었다. 실시예 2와 동일한 조건 하에서 방법을 수행하였다. 불소 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도도 측정하였다. 그 결과로, 상층액의 불소 농도는 3.9 mg/ℓ였다. 또한, 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도는 4.0 %였다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 실시예 5를 설명한다. 물 중에 알루미늄 이온으로 황산알루미늄을 용해시켜 황산알루미늄의 농도가 400 mg/ℓ가 되고, 물 중에 25 %의 가성 소다를 용해시켜서 물의 pH가 7이 되도록 하여 수산화알루미늄을 제조하였다. 또한, 실시예 2의 방법과 동일한 방법으로 불화칼슘의 시드 슬러지를 제조하였다. 불화칼슘 시드 슬러지 및 수산화알루미늄 50 ml를 반응조 (11)에 부었다. 실시예 2와 동일한 조건 하에서 방법을 수행하였다. 불소 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도도 측정하였다. 그 결과로, 상층액의 불소 농도는 4.8 mg/ℓ였다. 또한, 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도는 4.3 %였다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 실시예 6을 설명한다. 실리카겔 (28 내지 200 메시) 50 g을 제조하였다. 또한, 실시예 2의 방법과 동일한 방법으로 불화칼슘의 시드 슬러지를 제조한다. 불화칼슘 시드 슬러지 및 실리카겔 50 g을 반응조 (11)에 부었다. 실시예 2와 동일한 조건 하에서 방법을 수행하였다. 불소 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도도 측정하였다. 그 결과로, 상층액의 불소 농도는 3.2 mg/ℓ였다. 또한, 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도는 3.9 %였다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시양태에 따른 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 실시예 7을 설명한다. 입상 형석 (96 %의 미세도, 50 내지 150 메시의 입도)을 제조하였다. 입상 형석을 반응조 (11)에 부었다. 실시예 2와 동일한 조건 하에서 방법을 수행하였다. 불소 농도를 측정하였다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도도 측정하였다. 그 결과로, 상층액의 불소 농도는 3.9 mg/ℓ였다. 또한, 반응조 (11) 내의 불화칼슘 농도는 4.9 %였다.
도 1을 참조하여, 도 1의 통상적인 불소 함유 폐수 처리 방법과 장치의 비교예를 설명한다. 물 중에 불화나트륨을 용해시켜 불소 용액의 불소 농도가 100 mg/ℓ이 되도록 불소 함유 폐수를 제조하였다. 다음으로, 물 중에 염화칼슘을 용해시켜 칼슘의 농도가 20,000 mg/ℓ가 되도록 염화칼슘을 제조하였다. 그 후에, 불소 함유 폐수를 1 ℓ/시의 속도로 부피가 1ℓ인 반응조 (2)에 연속적으로 첨가하였다. 동시에, 교반기 (3)이 200 rpm의 속도로 교반하고 있는 반응조 (2) 내의 불소 함유 폐수 (1)에 고분자 용액을 30.6 ㎖/시의 속도로 반응조 (2)에 받아들였다.
또한, 물에 고분자 응집제 AP-120을 용해시켜 고분자 용액의 고분자 응집제의 농도가 100 ㎎/ℓ가 되도록 고분자 용액을 제조하였다. 고분자 응집제 AP-120은 다이야후로쿠 코포레이션에서 제조된 것이다. 다음으로, 고분자 용액을 부피 100 ㎖의 침강조 (2) 내에 첨가하여 고분자 용액의 첨가 농도가 2 ㎎/ℓ가 되게 하며, 이 때, 침강조 (4) 내에서는 교반기 (5)가 불소 함유 폐수 (6)을 100 rpm의 속도로 교반하였다. 반응 시간이 10 시간 경과했을 때 여과지로 상층액 배수 장치 (도시되지 않음)으로부터 불소 함유 폐수 (6)의 상층액을 여과한 후, 불소의 농도를 측정하였다. 그 결과로, 상층액 중의 불소 농도는 10.5 ㎎/ℓ였다. 실시예 1 내지 실시예 7 및 비교예에서 상층액의 불소 농도는 도 6에 나타내었다. 반응조 (11) 내의 불화칼슘의 농도도 도 6에 나타내었다.
본 발명에 따르면, 불소 함유 폐수의 불소 농도가 5 mg/ℓ 미만이 되도록 불소 함유 폐수를 처리하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 반응조 중에서 불소 함유 폐수의 불화칼슘 농도가 2 % 이상이 되도록 불소 함유 폐수를 처리하는 것이 가능하다.
그 밖에, 본 발명에 따르면, 반응조 내의 불소 함유 폐수의 불화칼슘 농도를 높게 유지하기 위해서 불화칼슘을 침강조에서 반응조로 반환시키기 위한 많은 양의 물이 요구되지 않도록 불소 함유 폐수를 처리하는 것이 가능하다.

Claims (26)

  1. 반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 상기 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
    반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
    침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 침강 처리 단계, 및
    침강조로부터 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
    를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 고분자 응집제를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 제2철염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 알루미늄염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 입상 담체를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 불화칼슘을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  7. 반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 상기 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
    반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
    침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 침강 처리 단계,
    침강조의 바닥이 경사면이고, 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 상기 경사면을 따라서 침강조에서 반응조로 반환되는, 침강조에서 반응조로 불화칼슘을 보내는 반환 처리 단계, 및
    침강조로부터 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
    를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 고분자 응집제를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 제2철염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 알루미늄염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 입상 담체를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 불화칼슘을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  13. 반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 상기 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
    반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
    제1 침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 제1 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제1 침강 처리 단계,
    제1 침강조에서 응집조로 보내진 교반되는 불소 함유 폐수에 응집제를 가하여 반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘을 응집시키는 응집 처리 단계,
    응집조에서 제2 침강조로 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제2 침강 처리 단계, 및
    제2 침강조로부터 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
    를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 고분자 응집제를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 제2철염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 알루미늄염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 입상 담체를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 불화칼슘을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  19. 반응조에 수취된 불소 함유 폐수를 교반하면서 상기 폐수에 칼슘 화합물 및 응집제를 가하고, 칼슘 화합물과 불소 함유 폐수의 불소를 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 반응 처리 단계,
    반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘의 적어도 일부를 반응조 내에 유지하는 보유 처리 단계,
    제1 침강조의 하부가 개구를 통하여 반응조의 하부와 연결되고, 불소 함유 폐수가 이 개구를 통하여 반응조에서 제1 침강조로 보내지며, 침강조에서 반응조에서 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제1 침강 처리 단계,
    제1 침강조의 바닥이 경사면이고, 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 상기 경사면을 따라서 제1 침강조에서 반응조로 반환되는, 침강조에서 반응조로 불화칼슘을 보내는 반환 처리 단계, 및
    제1 침강조에서 응집조로 보내진 교반되는 불소 함유 폐수에 응집제를 가하여 반응 처리 단계에서 생성된 불화칼슘을 응집시키는 응집 처리 단계,
    응집조에서 제2 침강조로 보내진 불소 함유 폐수 중의 불화칼슘을 침강시키는 제2 침강 처리 단계, 및
    제2 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수시키는 상층액 배수 단계
    를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 고분자 응집제를 가하는 단계를 포함하는, 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 제2철염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 알루미늄염을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 입상 담체를 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  24. 제19항에 있어서, 상기 반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 불화칼슘을 가하는 단계를 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 방법.
  25. 불소 함유 폐수를 수취하는 반응조,
    반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 칼슘 화합물을 가하고 칼슘 화합물을 불소 함유 폐수의 불소와 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 칼슘 화합물 첨가 수단,
    개구를 통하여 하부가 반응조의 하부와 연결되어 불소 함유 폐수가 상기 개구를 통하여 반응조에서 침강조로 보내지며 바닥이 경사면이고 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 상기 경사면을 따라서 침강조에서 반응조로 반환되는, 반응조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 침강조,
    반응조 내의 불소 함유 폐수를 교반하는 교반 수단,
    반응조 내의 불소 함유 폐수에 응집제를 가하기 위한 응집제 첨가 수단, 및
    침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수하기 위한 상층액 배수 수단
    을 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 장치.
  26. 불소 함유 폐수를 수취하는 반응조,
    반응조에 수취된 불소 함유 폐수에 칼슘 화합물을 가하고 칼슘 화합물을 불소 함유 폐수의 불소와 반응시켜 불화칼슘을 생성하는 칼슘 화합물 첨가 수단,
    개구를 통하여 하부가 반응조의 하부와 연결되어 불소 함유 폐수가 상기 개구를 통하여 반응조에서 제1 침강조로 보내지며 바닥이 경사면이고 불화칼슘이 자체 중량에 의하여 상기 경사면을 따라서 침강조에서 반응조로 반환되는, 반응조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 제1 침강조,
    반응조 내의 불소 함유 폐수를 교반하는 제1 교반 수단,
    반응조 내의 불소 함유 폐수에 응집제를 가하기 위한 제1 응집제 첨가 수단,
    제1 침강조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 응집조,
    응집조 내의 불소 함유 폐수를 교반하는 제2 교반 수단,
    응집조 내의 불소 함유 폐수에 응집제를 가하기 위한 제2 응집제 첨가 수단,
    응집조로부터 불소 함유 폐수를 수취하는 제2 침강조, 및
    제2 침강조로부터 불소 함유 폐수의 상층액을 배수하기 위한 상층액 배수 수단
    을 포함하는 불소 함유 폐수의 처리 장치.
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