KR20000019167A - 폐수중 유기물질 산화처리방법 - Google Patents

Abstract

과다한 슬러지 발생을 억제하고 투입되는 약품의 양을 감소시켜 비용을 절감할 수 있는 폐수중 유기물질 산화처리방법에 관해 개시한다. 이를 위해 본 발명은 순환유동 촉매반응조와 촉매분리조와 생물학적 처리조를 거치면서 진행하는 폐수중 유기물질 산화처리방법에 있어서, 상기 고농도 난분해성 폐수가 들어오는 순환유동 촉매반응조에 1차 촉매인 Fe²⁺를 투입하는 공정과, 상기 1차 촉매가 반응하고 남은 Fe³⁺를 촉매분리조에서 분리하여 상기 순환유동 촉매반응조로 재투입하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수중 유기물질 산화처리방법을 제공한다.

Description

폐수중 유기물질 산화처리방법

본 발명은 폐수처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 순환 유동촉매를 이용한 폐수중 유기물질 산화처리방법에 관한 것이다.

생물학적 처리공법만으로는 처리가 불가능한 고농도 난분해성 폐수를 처리하기 위해서는 생물학적 처리의 전처리 공정으로써 펜톤처리 방식이 일반적으로 이루어진다.

도 1은 종래기술에 의한 폐수중 유기물질 산화처리방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 폐수중 유기물질 산화처리는 일반적으로 펜톤반응조(51)에서 침전조(53)를 거쳐 생물학적 처리조(55)를 거치면서 이루어진다. 즉, 펜톤반응조(51)에 고농도의 난분해성 폐수(57)가 들어오면 이곳에 약품으로 투입되는 1차 촉매인 Fe²⁺(59)를 지속적으로 투입하고 산화제로 작용하는 과산화수소(H₂O₂)와 철(Fe²⁺)의 1:1 촉매반응을 유도함으로써 난분해성 폐수(57)를 산화시켜 후단처리인 생물학적 처리조(55)에서 최종처리가 가능하도록 한다.

그러나 상술한 종래기술은 약품으로 투입되는 과다한 철(Fe)로 인한 슬러지(sludgy)의 과다한 발생으로 폐수처리 비용이 상승되고, 반응 종결 후 불안정하게 잔존하는 과산화수소(H₂O₂)로 인한 미생물 활동저해 및 추가로 투입해야 하는 과산화수소 분해제로 인한 과중한 약품비가 부담이 되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 펜톤처리조에 약품으로 투입되는 Fe²⁺뿐만 아니라 반응 후 잔존하는 Fe³⁺이온도 촉매역할이 가능하다는 원리를 이용하여 Fe³⁺를 침전조에서 분리하여 다시 펜톤반응조인 순환유동촉매 반응조에 투입함으로써 슬러지(sludgy)의 과다한 발생을 줄이고 촉매로 투입되는 약품의 가격을 절약할 수 있는 폐수중 유기물질 산화처리방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 의한 폐수중 유기물질 산화처리방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 폐수중 유기물질 산화처리방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 순환유동 촉매반응조와 촉매분리조와 생물학적 처리조를 거치면서 진행하는 폐수중 유기물질 산화처리방법에 있어서, 상기 고농도 난분해성 폐수가 들어오는 순환유동 촉매반응조에 1차 촉매인 Fe²⁺를 투입하는 공정과, 상기 1차 촉매가 반응하고 남은 Fe³⁺를 촉매분리조에서 분리하여 상기 순환유동 촉매반응조로 재투입하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수중 유기물질 산화처리방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 폐수중 유기물질 산화처리방법에 있어서 과다한 슬러지의 발생을 억제하고, 폐수처리에 들어가는 약품의 양을 절약하여 폐수처리 비용을 절약할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 폐수중 유기물질 산화처리방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 폐수중 유기물질의 산화처리 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 고농도 난분해성 폐수(100)가 수집되는 순환유동 촉매반응조(102)에 1차 촉매(104)인 Fe²⁺를 과산화수소(H₂O₂)와 1:20으로 반응하도록 투입한다. 이어서 반응하고 남는 Fe³⁺를 촉매분리조(106)에서 다시 축출하여 이를 순환유동 촉매반응조에 1차 촉매(108)로 다시 투입한 후, 생물학적 처리조(110)를 거쳐 폐수중 유기물질 산화처리를 진행한다. 따라서, 1차 촉매반응 후 남은 Fe³⁺를 2차 촉매로 재이용함으로써 그만큼의 Fe²⁺투입량이 절감된다.

이러한 방식에 따르면 폐수처리 중에 발생하는 슬러지(sludgy)의 양을 기존의 펜톤처리방식보다 약 80% 이상 줄여 투입되는 약품의 비용을 절감하고 생물학적 처리조에서 반응 종결 후, 불안정하게 잔존하는 과산화수소에 의한 미생물의 활동저해 문제를 해결할 수 있다.

도 3은 하버-위스(Haber-Weiss) 사이클을 통하여 산화반응을 위해 주입된 철이온이 Fe²⁺와 Fe³⁺사이를 순환하면서 촉매기능을 발휘하는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 유기물질이 존재할 경우, Fe²⁺는 산화에 의해 Fe³⁺로 변환되고 Fe³⁺는 다시 환원에 의해 Fe²⁺로 변환된다. 이하 첨부된 식을 참조하여 이를 상세히 설명하기로 한다.

HOOH + Fe²⁺→ Fe³⁺+ OH^-+ OH

RH + OH → R + H₂O

R + Fe³⁺→ R⁺+ Fe²⁺

R⁺+ OH^-→ R-OH, H₂O₂+ RH → R-OH + H₂O (유기물 산화분해반응)

순환운동 촉매반응조에 투입되는 Fe²⁺이온은 과산화수소(H₂O₂)와 반응하여 Fe³⁺이온과 OH 라디컬을 생성(화학식 1)하고, 이때 생성된 OH 라디컬은 유기물과 반응하여 유기물 라디컬을 만든다(화학식 2). 다시, 유기물 라디컬은 Fe³⁺이온(화학식 1에 의해 생성된 것 + 순환유동 촉매반응조에서 투입된 슬러지 성분)을 Fe²⁺이온으로 환원시키며 자신은 유기물 이온으로 변환된다(화학식 3). 즉, 순환유동 촉매반응조에서 기존 펜톤 반응에 비해 Fe²⁺이온 투입량을 대폭 감소시켰지만, 촉매분리조 중의 Fe³⁺성분을 계속 순환 이용함으로써 Fe²⁺이온의 부족분이 해결되고 그만큼 또한 슬러지 발생량이 줄어든 것이다.

최종적으로 화학식 3에 의해 생성된 유기물 이온은 화학식 1에 의해 생성된 OH^-이온과 반응함으로써 결국 산화분해되는 것이다(화학식 4)

따라서, 순환유동 촉매반응은 촉매분리조의 슬러지 성분중 Fe³⁺이온을 계속 리사이클(recycle)시켜 이용함으로써 Fe²⁺이온의 부족분이 해결되어 Fe²⁺투입량이 대폭 감소되었음에도 불구하고 기존 펜톤방식과 동일한 처리효율을 얻을 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.

따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 첫째 폐수중 유기물질 산화처리방법에 있어서 과다한 슬러지의 발생을 억제하고, 둘째 폐수처리에 들어가는 약품의 양을 절약하여 폐수처리 비용을 절약할 수 있다.

Claims (1)

1. 순환유동 촉매반응조와 촉매분리조와 생물학적 처리조를 거치면서 진행하는 폐수중 유기물질 산화처리방법에 있어서,

   상기 고농도 난분해성 폐수가 들어오는 순환유동 촉매반응조에 1차 촉매인 Fe²⁺를 투입하는 공정;

   상기 1차 촉매가 반응하고 남은 Fe³⁺를 촉매분리조에서 분리하여 상기 순환유동 촉매반응조로 재투입하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수중 유기물질 산화처리방법.