KR20030052376A

KR20030052376A - 제강 슬래그와 연탄재 분말을 이용한 폐수처리방법

Info

Publication number: KR20030052376A
Application number: KR1020010082300A
Authority: KR
Inventors: 김해룡; 오요환; 곽영세
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-06-27

Abstract

본 발명은 제강 슬래그와 연탄재 분말을 이용한 폐수처리방법에 관한 것으로,

제강슬래그를 50 ~ 80메쉬로 분쇄하는 단계;

연탄재 분말과 상기 분쇄된 제강슬래그를 8.5:1.5 ~ 6.5:3.5의 비율로 균일하게 혼합하여 제강슬래그와 연탄재 분말의 혼합재를 제조하는 단계; 및

상기 혼합재를 폐수와 접촉시키는 단계;

를 포함하는 폐수처리방법을 제공한다.

본 발명에 의해 효과적이면서 경제적으로 크롬과 같은 중금속 및 부유물질의 제거, 색도 저감 및 산성폐수의 중화 처리가 가능하다.

Description

제강 슬래그와 연탄재 분말을 이용한 폐수처리방법{WASTEWATER TREATMENT METHOD USING SLAG AND BRIQUETTE OF ASH}

본 발명은 제강 슬래그와 연탄재 분말을 이용한 폐수처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소의 제철공정중 생성되는 부산물인 제강 슬래그와 가정에서 폐기되는 연탄재 분말을 이용하여 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

물의 오염중 착색되어 생기는 색도는 수중에 유입되는 일광을 차단하므로 용존산소의 부족을 초래하여 수중생태계의 변화를 초래하고 빈번한 민원의 대상이 되고 있다. 중금속인 크롬은 공장폐수내에 다량 함유되어 있으며 하천, 해양 등 수계에 방류될 경우 독성물질로서 어패류에 축적되며, 고농도의 경우 폐사를 초래한다. 부유물질은 물속에 미세한 현탁 입자가 많아져 투시도가 저하되고 관을 막히게 하는 결과를 가져온다. 또한, 물의 액성을 나타내는 pH지수가 너무 높거나 낮은 경우, 예를들어 산성에서는 물질을 산화시키고 알칼리성에서는 물질을 환원부식시키는 현상을 일으킨다. pH조절은 일반적으로 산,알칼리 중화법이 가장 많이 사용된다.

폐수를 처리하는데 있어서, 종래에는 일반적으로 중금속인 크롬제거의 경우 물리화학적 방법인 산, 알칼리를 이용한 수산화물 침전법, 산화환원법 등이 있으며, 색도의 제거방법으로는 오존산화법과 활성탄 흡착법이 있으며 그리고 부유물질 제거방법으로는 모래여과법과 약품침전법이 많이 사용되어지고 있다.

그러나, 상기의 폐수처리방법들은 오염물질에 따라 별도의 처리방법을 적용해야하는 문제점이 있고 약품사용에 의한 2차 오염의 발생이 예상되며 경제적인 면에서도 부담이 커지고 있는 실정이다.

이에 본 발명의 목적은 제철소에서 발생되는 부산물인 제강슬래그와 가정에서 배출되는 폐기물인 연탄재 분말을 이용하여 효과적이면서 경제적인 폐수처리방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 방법에 의한 크롬 제거효율을 나타내는 그래프이며,

도 2는 본 발명의 방법에 의한 색도 제거효율을 나타내는 그래프이며,

도 3은 본 발명의 방법에 의한 부유물질 제거효율을 나타내는 그래프이며,

도 4는 본 발명의 방법에 의한 처리수의 pH 변화를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 일견지에 의하면,

제강슬래그를 50 ~ 80메쉬로 분쇄하는 단계;

상기 혼합재를 폐수와 접촉시키는 단계;

를 포함하는 폐수처리방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 폐수중 오염물질을 제거하는데 있어서, 제철소의 제강슬래그를 이용하여 이를 분말상태의 연탄재와 혼합하여 혼합재를 만들고, 이것을 오염물질이 함유된 폐수와 일정시간동안 접촉시켜 폐수를 처리하는 방법이다.

본 발명에 사용되는 제강슬래그는 50-80메쉬로 분쇄한 것을 사용한다. 이러한 입자크기를 갖는 제강슬래그를 사용하는 이유는 연탄재 분말의 경우 물과 접촉하게되면 경화되는 수경성이 있어 폐수의 유로를 차단하게되므로 원활한 폐수의 흐름을 제공하기위한 것이다. 만일 슬래그의 입자가 50메쉬이하인 경우, 폐수의 유량이 적어져 막힘현상이 일어날 수 있으며 처리속도가 늦어져 비경제적이며, 또한 80메쉬이상인 경우에는 폐수의 유속이 너무 빨라 혼합재와 폐수의 접촉시간이 줄어들어 충분한 폐수처리가 이루어지지 않는다.

제강슬래그는 제철공정중에 생성되는 부산물로서 1300-1500℃의 고온에서 철강석이 용융되어 비중의 차이에 의해 철과 분리되어 냉각된다. 이때, 냉각과정에서 초당 수십도의 속도로 냉각되면서 100kcal/kg의 결정화 열이 발생되고 응고과정에서 기포가 발생하게된다. 이와 같이 발생된 자유기포는 슬래그내의 수많은 기공을형성하게되는데, 이러한 슬래그내의 기공은 폐수중의 오염물질에 대한 흡착능력을 갖는다.

본 발명에 사용되는 제철공정중에 발생한 제강슬래그의 화학적 조성은 하기 표 1과 같다.

제강슬래그의 화학적 조성

화학성분	SiO₂	CaO	T-Fe	MgO	MnO	S	TiO₂
함량(중량%)	33	40	0.6	0.4	0.6	1	1.2

또한, 제강슬래그는 물과 접촉하게되는 경우 Ca성분을 용출시켜 pH가 낮은 폐수를 중화시키는데 적합하다.

한편, 본 발명에 사용되는 연탄재 분말은 비교적 흡습성이 높고 물과 반응하여 경화하는 수경성이 있으며, 상기 제강슬래그와 혼합시 균일하게 분포되어 오염물질을 제거한다. 상기 제강슬래그와 연탄재 분말의 혼합비는 바람직하게 8.5:1.5 ~ 6.5:3.5범위, 보다 바람직하게는 7:3인 것으로 실험을 통해 알 수 있었으며, 연탄재 분말이 갖는 흡습성이 오염물질을 처리할 수 있는 처리능으로 파악된다. 만일 제강슬래그와 연탄재 분말의 혼합비가 이러한 범위를 벗어나는 경우, 오염물질의 처리능이 저하되거나 처리유량이 줄어들거나 또는 폐수처리시 막힘현상이 발생할 수 있다.

본 발명에 사용되는 연탄재 분말의 화학적 조성은 하기 표 2와 같다.

연탄재 분말의 화학적 조성

화학성분	SiO₂	CaO	T-Fe	MgO	Na₂O	TiO₂
함량(중량%)	52	6.25	4.2	0.75	1.92	1.8

이와 같이, 제강슬래그와 연탄재 분말로 이루어진 혼합재는 폐수의 오염물질 제거능을 갖는 담체로 작용하여 폐수와 접촉되어 오염물질을 제거하게된다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예

실시예 1

제철공정중에 발생한 부산물인 제강슬래그를 채취하여 65메쉬의 크기로 분쇄하고 가정에서 배출된 연탄재를 분말화하여 제강슬래그 7: 연탄재 분말 3의 비율로 혼합하여 연속식으로 오염물질을 제거하기위한 흡착탑을 설치하여 5분, 10분, 30분, 1시간, 3시간, 5시간, 10시간 간격으로 시료를 채취하여 농도를 분석하여 오염물질의 처리정도를 관찰하였다. 폐수는 제철소에서 발생된 것으로 배수종말처리장 집수조 폐수를 대상으로 실험하였다. 그 결과로서, 도 1에 크롬 제거율, 도 2에 색도 제거율, 도 3에 부유물질 제거율 그리고 도 4에 pH의 변화를 나타내었다.

도 1-4로부터 알 수 있는 바와 같이, 중금속인 크롬의 제거율은 시간이 경과함에 따라 75%정도로 나타났으며, 제거하는데 걸리는 최적시간은 2-2.5시간인 것을 알 수 있었으며 색도의 경우, 200도에서 50도미만으로 감소하여 80%이상의 제거율을 나타내었으며, 이에 걸리는 시간은 30분-1시간이 소요되었으며, 부유물질은 흡착탑 통과 즉시 95%이상이 제거되어 우수한 부유물질 제거능을 보였으며 그리고 pH는 처음에 4에서 통과유량 1000ml부터 pH 7-8을 나타내고 있어 산성폐수가 중성으로 중화되고 유지됨을 알 수 있었다.

비교예 1

제강슬래그와 연탄재 분말의 혼합비를 6:4로 한것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건하에서 시험을 수행하였다.

이 경우, 크롬의 제거율은 60-65%, 색도는 50%의 제거율, 부유물질은 40-50%의 제거율을 그리고 pH는 처리후 5.0-5.5이었다. 따라서, 상기 실시예 1에 비하여 오염물질 처리성능이 현저히 낮으며 pH 수준도 거의 산성을 그대로 유지하고있어 바람직하지 않음을 알 수 있었다.

비교예 2

이 경우, 크롬의 제거율은 65-70%, 색도는 50-55%의 제거율, 부유물질은 85-90%의 제거율을 그리고 pH는 처리후 6.5-7.5으로, 부유물질의 제거율은 높았으나 다른 오염물질 처리성능이 우수하지못하였다. 특히, 이 경우에는 폐수의 처리유량이 상기 실시예 1에 비하여 25%정도 감소하였으며 막힘현상이 자주발생되었다.

상기 실시예를 통해 본 발명의 폐수처리방법은 폐수중에서 크롬 3-5mg/l, 색도 50-200 부유물질 20-200mg/l 또는 pH 4-6을 갖는 산업폐수를 처리하는데 적합함을 알 수 있었다.

본 발명의 방법에 의해 제강슬래그와 연탄재 분말을 이용하여, 효과적이면서 경제적으로 특히, 크롬과 같은 중금속 및 부유물질의 제거, 색도 저감 및 산성폐수의 중화 처리가 가능하다.

Claims

제강슬래그를 50 ~ 80메쉬로 분쇄하는 단계;

연탄재 분말과 상기 분쇄된 제강슬래그를 8.5:1.5 ~ 6.5:3.5의 비율로 균일하게 혼합하여 제강슬래그와 연탄재 분말의 혼합재를 제조하는 단계; 및

상기 혼합재를 폐수와 접촉시키는 단계;

를 포함하는 폐수처리방법.