KR20040004062A - 폐수의 처리 방법 및 처리 장치 - Google Patents

Abstract

종래에는 폐수에 함유되는 처리 대상물질에 따라서 각각의 처리법이 제안되어 있지만, 본 발명에 있어서는 TMAH 등과 암모니아 및 과산화수소를 함유하는 폐수를 일련의 처리 과정에 의해 분해 처리할 수 있는 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

TMAH 등, 암모니아 및 과산화수소를 함유하는 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 폐수중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소분해 공정(과산화수소 분해부(51))과, 이 H₂O₂가 제거된 폐수로부터 암모니아를 방산하는 방산 공정(방산탑(26))과, 이 암모니아 방산후의 폐수를 농축해서 TMAH 함유 농축액을 얻는 농축 공정 (농축부(56))과, 상기 농축액을 가스화하는 가스화 공정(가스화기(76))과, 이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산된 암모니아 함유 가스를 촉매를 이용해서 분해하는 분해 공정(촉매 반응기(18))을 구비한다.

Description

폐수의 처리 방법 및 처리 장치{Method and apparatus for treating waste water}

본 발명은 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수와 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수와 같은 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 방법 및 처리장치, 또 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수를 처리하는 방법 및 처리장치에 관한 것이다.

이하, 상기 유기화합물로서 수산화 테트라알킬암모늄을 예로 들고, 또 방산 가능한 화합물(이하, "방산 가능 화합물" 이라고 하는 경우가 있다)로서 암모니아를 예로 들어 주로 설명하지만, 본 발명의 처리 대상은 이들 암모니아나 수산화 테트라알킬암모늄에 한정되는 것은 아니다.

방산 가능 화합물의 대표적인 예로 암모니아를 들 수 있다. 그 처리법으로서는 우선 폐수에서 암모니아를 방산시키고 이 암모니아 가스를 촉매 상에 접촉적으로 산화시켜 무해한 질소 가스와 물로 분해하는 방법이 있다(예를 들면, 일본공개특허 평7-289897호 공보). 이 처리법은 촉매 처리법이라 불리고 있다.

이 촉매 처리법 이외에 암모니아 함유 폐수의 처리법으로서는 생물 처리법이 알려져 있다. 이 생물 처리법은 미생물의 작용에 의해서 폐수 중의 암모니아를 무해한 질소 가스와 물로 하는 방법이다. 그러나 이 생물 처리법은 처리 효율이 낮고, 충분한 처리 능력을 얻기 위해서는 장치 규모의 확대에 의존하지 않으면 안되고, 또 잉여 오니가 발생하기 때문에, 그 오니 처리의 문제가 남게 된다.

한편, 가스에 의한 방산에서는 폐수 중에서 실질적으로 방산하지 않지만, 폐수의 실질 전량을 가스화하는 수단에 의해 가스화할 수 있는 유기 화합물이 폐수에 함유되어 배출되는 것으로, 이와 같은 유기화합물로서는 수산화 테트라알킬암모늄이 포함된다. 이 수산화 테트라알킬암모늄과 같은 유기화합물을 함유하는 폐수의 처리법으로서는 소각법, 미생물 처리법, 초임계수를 이용한 분해 처리법이 공지되어 있다.

상기 소각법은 폐수를 고온으로 연소시켜서 폐수 중에 함유되어 있는 유기화합물을 산화 분해 처리하는 방법이다. 이 경우, 수산화 테트라알킬암모늄과 같은 분자 중에 질소를 함유하는 유기화합물(함질소 유기화합물)로부터는 통상 질소 산화물(NOx)이 발생한다. 이 NOx를 무해한 물질로 변환하는 처리 설비를 추가로 정비해야 하기 때문에 이 소각법에서는 설비가 대형화되고, 건설비가 높아진다는 결점이 있다.

상기 미생물 처리법은 미생물의 작용에 의해서 함질소 유기화합물 등의 유기물을 무해한 질소가스, 물, 이산화탄소 가스 등으로 분해 처리하는 방법이다. 그러나 상기와 마찬가지로 처리 효율이 낮고, 처리 설비를 크게 할 필요가 있고, 잉여 오니 처리에 대해서 고려를 해야 할 필요가 있다.

상기 초임계수를 이용한 분해 처리법은 초임계 상태의 물의 물리ㆍ화학적 특성을 이용하는 방법이다. 그러나 물을 초임계 상태로 하기 위해서는 고온ㆍ고압 상태 하에서 제어할 필요가 있기 때문에 처리 장치의 내열성, 내압성에 관한 요구가 엄격하고, 또 고압을 얻기 위한 고압 펌프ㆍ고압 컴프레서 등의 기기가 필요하기 때문에 설비 코스트가 높아지게 된다.

그런데, 수산화 테트라알킬암모늄 등의 정화 처리에 관해서 본 출원인은 상술한 문제점을 해결하여 상기 수산화 테트라알킬암모늄 등의 함질소 유기화합물을 질소가스, 이산화탄소와 같은 후처리가 불필요하고 무해한 가스로 변환하여 배출할 수 있는 폐수 처리법을 새롭게 제안하여 이미 출원한 바 있다(일본특허출원번호; 2000-114086호).

폐수 중의 과산화수소를 처리하는 방법으로서는 촉매에 의한 처리법이 공지되어 있고, 촉매로 활성탄이나 백금, 팔라듐, 루테늄, 로듐, 코발트, 망간, 철, 동, 니켈 등을 성분으로 하는 금속 화합물을 이용하여 물과 산소가스로 분해 처리한다. 또, 과산화수소에 효소를 작용시켜서 분해 처리하는 것도 제안되어 있다.

또 암모니아와 과산화수소의 두 가지를 함유하는 폐수의 처리 방법으로서는 우선, 과산화수소를 촉매로 분해 처리한 후, 암모니아를 휘산시켜서 폐수에서 제거하고, 이 휘산된 암모니아를 촉매로 분해한다는 처리방법이 제안되어 있다(일본 공개특허 2000-51871호 공보).

이상과 같이 각종 폐수에 함유되는 처리 대상물질에 따라서 각각의 처리법이 제안되고 있지만, 반도체 장치 제조공장이나 각종 화학 공장에서는 다양한 폐수가 배출되고 있고, 피처리 폐수의 종류에 따라서 각각의 처리장치를 설치한다고 하면 광대한 설비부지가 필요하게 되고, 설비 코스트나 러닝 코스트가 높아진다는 문제가 있다. 또, 상술한 바와 같이, 암모니아와 과산화수소의 2가지를 함유하는 폐수의 처리법으로서는 제안되어 있지만, 수산화 테트라알킬암모늄 등의 유기화합물과 암모니아와 과산화수소를 전부 함유하는 폐수의 처리에 대해서는 제안되어 있지 않으며, 이것들의 처리 대상물질에 대해서 별도로 처리를 하려고 하면, 상기와 같이 처리 설비가 대형화되고 설비 코스트가 많아지게 되는 문제가 있다.

그래서 수산화 테트라알킬암모늄 등의 유기화합물과 암모니아를 함유하는 폐수에 대해서는 이것들의 처리 대상 물질의 양쪽을 동시에 처리하여 처리장치의 간소화, 설비 코스트의 저렴화를 도모한 폐수 처리방법 및 처리장치를 본 출원인이 새롭게 제안하여 이미 출원한 바 있다(일본국 특허출원번호; 2001-27316호, 2002-27383호). 또 수산화 테트라알킬암모늄 등의 유기화합물을 함유하는 폐수와 암미노아 등의 방산 가능한 화합물을 함유하는 폐수와 같은 2종류의 폐수를 동시에 처리하여 처리장치의 간소화, 코스트의 저렴화를 꾀한 처리 방법 및 처리 장치에 대해서도 본 출원인은 새롭게 제안하여 이미 출원한 바 있다(일본특허출원번호 2001-45400호).

그리고 본 발명에 있어서는, 유기화합물과 암모니아와 함께 과산화수소가 함유된 폐수에 대해서도, 일련의 처리 과정에 의해 이들 3 자의 처리 대상 물질을 분해 처리할 수 있고, 장치의 간소화, 코스트의 저렴화를 꾀할 수 있는 처리방법 및 처리장치를 제공하고, 또 서로 다른 종류의 폐수를 동시에 처리하는데 있어서, 한쪽의 폐수에 과산화수소가 함유된 것이라고 하더라도 이들의 서로 다른 종류의 폐수를 동시에 처리할 수 있고, 장치의 간소화, 코스트의 저렴화를 꾀할 수 있는 폐수의 처리방법 및 처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명의 제 1 발명에 따른 처리 방법은, 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 방법에 있어서, 상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며, 상기 폐수[A]를 가스화하는 가스화 공정과, 상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해 공정과, 상기 폐수[B]중의 상기 방산 가능 화합물을 방산하는 방산 공정과, 상기 가스화 공정에서 수득한 가스(이하, '[A]가스화 가스'라고 부르는 경우가 있음)와, 상기 방산 공정에서 수득한 가스(이하, '[B]방산 가스' 라고 부르는 경우가 있음)를 촉매로 분해 처리하는 분해 공정(이하, '가스 분해 공정'이라고 칭하는 경우가 있음)를 가지는 것을 요지로 한다.

상기 「방산」이란, 액체에 용해되어 있는 휘발성분(이하, '용해 휘발성분' 이라고 부르는 경우가 있음)을 가스에 동반시켜서 방출시키는 조작을 말한다. 이 동반에 이용하는 가스는 상기 용해 휘발성분을 포함하지 않는 가스로써, 이 가스를용액에 접촉시키는 것에 의해 방산을 실시한다. 이와 같은 조작은 스트립핑 (stripping)이라고도 불리고 있다. 이와 같은 방산조작에 의해 휘발성분을 함유하는 방산 가스와 휘발성분이 감소한 액체로 나눌 수 있다. 또 상기 「가스화」란, 액체에 가열이나 감압 등의 수단을 가하는 것에 의해, 액체의 실질 전량을 증발시켜서 기체 상태로 하는 조작하는 것을 말한다. 액체에 용해되어 있는 성분도 실질 전량이 증발 혹은 기화한다. 이와 같이 「방산」이 가스를 이용하여 액체에서 휘발성분을 방출시켜서 휘발성분이 감소한 액체로 하는 조작인데 비해서, 「가스화」는 액체를 실질 전량 증발시켜서 기체화시키는 조작이다.

본 발명의 제 1 발명에 따른 폐수의 처리방법에 있어서, 상기 가스화 공정, 과산화수소 분해 공정, 방산 공정을 각각 별도의 공정으로 실시하여도 좋고(이하, 이 경우를 '본 발명의 제 1 발명의 1'로 부르는 경우가 있음), 혹은 후술하는 바와 같이 상기 과산화수소 분해 공정과 상기 방산 공정을 동시에 실시하는, 즉 과산화수소의 분해와 방산 가능한 화합물의 방산을 동시에 실시하여도 좋다(이하, 이 경우를 '본 발명의 제 1 발명의 2'로 부르는 경우가 있음). 그리고 이하, 과산화수소의 분해와 방산 가능한 화합물의 방산을 동시에 수행하는 공정에 대해서는 특별히, 「분해ㆍ방산공정」이라고 부르는 경우가 있다.

또 본 발명의 제 1 발명의 1의 경우에, 상기 과산화수소 분해 공정을 상기 방산공정에 선행하여 수행하여도 좋고, 혹은 상기 방산 공정을 상기 과산화수소 분해 공정에 선행하여 수행하여도 좋지만, 바람직하게는 상기 과산화수소 분해 공정을 상기 방산 공정에 선행하여 실시하는 경우이다. 즉, 폐수[B]를 과산화수소 분해공정으로 처리한 후, 이 과산화수소 분해 후의 폐수[B](액상)를 상기 방산 공정으로 처리하면 바람직하다. 그 이유는 암모니아 등을 방산시키는 경우에 있어서 방산을 보다 양호하게 수행하기 위해 알칼리(예를 들면, 수산화나트륨)를 폐수 중에 첨가하는 경우가 있는데, 폐수 중에 과산화수소가 존재하게 되면 이 과산화수소가 산성으로 작용하게 되기 때문에 상기 알칼리를 많이 첨가해야할 필요가 발생하기 때문이다. 따라서, 알칼리 소비량을 저감시키기 위해서는 상기와 같이 방산 공정 전에 과산화수소를 분해하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 방산 공정을 상기 과산화수소 분해공정에 선행하여 수행하는 경우는 방산 후의 폐수[B](액상)를 상기 과산화수소 분해 공정으로 처리하면 된다.

이와 같은 본 발명의 제 1 발명의 1의 처리방법을 실현하는 본 발명의 처리장치로서는 다음과 같은 것이 포함될 수 있다. 즉, 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 장치에 있어서, 상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며, 상기 폐수[A]를 가스화하는 가스화부와, 상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해부와, 상기 폐수[B]중의 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 방산부와, 상기 가스화부에서 수득한 가스([A]가스화 가스)와 상기 방산부에서 수득한 가스([B]방산 가스)를 촉매로 분해 처리하는 분해부(이하, '가스 분해부'라고 부르는 경우가 있음)를 가지는 것을 요지로 한다.

본 발명의 제 1 발명의 1의 처리 장치에 있어서, 상기 과산화수소 분해부를 상기 방산부보다 상류측으로 설치하여도 좋고, 혹은 상기 방산부를 상기 과산화수소 분해부보다 상류측에 설치하여도 좋지만, 바람직하게는 상기 과산화수소 분해부를 상류측에 설치하는 경우이다. 이 태양으로서 상기 폐수[B]를 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인과, 이 과산화수소 분해부에서 도출하여 상기 방산부에 도입하는 라인을 구비한 것이 포함된다. 전술한 바와 같이, 암모니아 등의 방산 촉진을 위해 첨가하는 알칼리 량이 과산화수소가 폐수 중에 존재하면 많아지게 되기 때문에, 과산화수소 분해부에 의한 처리를 방산부에 의한 처리보다 선행하여 수행하는 것이 바람직하다.

또 방산부를 상류측에 설치하는 태양으로서는, 상기 폐수[B]를 상기 방산부에 도입하는 라인과, 이 방산부에서 도출하여 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인를 구비하면 좋다.

상기 과산화수소 분해 공정(과산화수소 분해부)에서의 과산화수소의 분해수법으로서는 각종 촉매를 이용하는 수법, 광산화를 이용하는 수법, 폐수와의 동적 접촉을 크게 하는 충전재를 이용한 수법 등이 포함된다.

이 과산화수소 분해에 이용하는 상기 촉매로는 활성탄, 혹은 촉매활성 성분으로서 백금, 팔라듐, 로듐, 코발트, 망간, 철, 동, 니켈 등을 알루미나, 실리카, 실리카-알루미나, 산화티탄 등의 불활성 담체에 담지하여 이루어지는 담지 촉매 등이 포함된다. 이와 같은 촉매를 사용하여 과산화수소를 산소(O₂)와 물(H₂O)로 분해 처리한다.

또 상기 광산화를 이용하는 수법이란, 구체적으로는 폐수[B]에 빛을 조사하는 것으로, 이 광 조사에 의해 폐수[B]중의 과산화수소는 광산화를 받는다. 폐수 [B]에 함유되는「방산 가능한 화합물」이 암모니아인 경우, 과산화수소는 암모니아와 함께 하기 화학식(1)과 같이 분해한다.

2NH₃+ 3H₂O₂→ N₂+ 6H₂O ...(1)

이 식(1)에서 알 수 있듯이, 중량 비로는 암모니아 : 과산화수소 = 1 : 3 으로 이론상 분해되게 된다. 예를 들면, 반도체 장치 제조 공장에서 배출되는 폐수에는 과산화수소와 암모니아가 거의 1 : 1 의 농도로 함유되어 있는 것이 많기 때문에, 상기 광산화를 이용하여 처리하는 것에 의해 과산화수소의 전부와 암모니아의 일부가 분해되게 된다.

상기 충전재를 사용한 수법이란, 폐수[B]를 충전재에 동적 접촉시키는 것에 의해 과산화수소의 분해가 촉진되어 물과 산소로 분해된다. 충전재로는 메쉬(mesh)상 물질, 과립상 물질이 포함된다. 상기 알칼리 첨가 폐액과의 접촉 면적이 큰 형상의 것이 바람직하다. 또 충전재의 재질로서는 스테인레스강 등의 금속, 플라스틱, 세라믹 등, 다양한 것이 이용 가능하다. 상기 충전재로서 구체적으로는 예를 들면, 라이스히링, 폴링, 인터록새들, IMTP, 캐스케이드ㆍ미니링, 메타레트, 텔러레트 등의 불규칙 충전물, 슐저패킹 등의 규칙 충전물이 포함된다.

그리고 이와 같이 하여 과산화수소 분해공정(과산화수소 분해부)을 거친 후의 폐수[B]를 방산공정에 의해 암모니아 등의 화합물을 방산하여 [B]방산 가스(암모니아 등 함유가스)를 얻고, 한편 폐수[A]를 가스화 공정에 의해 가스화하여 [A]가스화 가스를 얻어 이것들을 합쳐서 상기 가스분해 공정에서 촉매에 의한 처리를 수행한다.

이렇게 해서 처리하는 것에 의해, 각각의 폐수별로 별도로 처리하는 경우에 비해서 처리설비를 간소화할 수 있고, 조업 코스트를 저감시킬 수 있다.

또 전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 발명에 따른 폐수처리 방법에 있어서, 상기 과산화수소 분해 공정과 상기 방산 공정을 동시에 수행하고, 이것에 의해 수득된 가스를 상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 함께 상기 분해공정으로 처리하도록 하여도 좋다(본 발명의 제 1 발명의 2). 바꾸어 말하면, 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 방법에 있어서, 상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며, 상기 폐수[A]를 가스화하는 가스화 공정과, 상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 동시에 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산공정과, 상기 가스화 공정에서 수득한 가스([A]가스화 가스)와, 상기 분해ㆍ방산공정에서 수득한 가스([B]방산 가스)를 합쳐서 촉매로 분해 처리하는 분해공정(가스 분해 공정)을 가지는 방법이라도 좋다.

이와 같은 본 발명의 제 1 발명의 2의 처리방법을 실현하는 본 발명의 처리장치로서는, 다음의 것이 포함된다. 즉 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 장치에 있어서, 상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며, 상기 폐수[A]를 가스화하는 가스화부와, 상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 동시에, 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산부와, 상기 가스화부에서 수득한 가스([A]가스화 가스)를 상기 분해ㆍ확산부에서 수득한 가스([B]방산가스)와 함께, 촉매로 분해처리는 하는 분해부(가스 분해부)를 가지는 것을 요지로 한다.

상기 분해ㆍ방산공정(분해ㆍ방산부)에서의 과산화수소의 분해 수법으로서는, 폐수와의 동적 접촉이 크고, 또 과산화수소 분해능을 갖는 충전재를 이용한 수법 등이 포함된다.

상기 충전재를 사용한 수법이란, 폐수[B]를 충전재에 동적 접촉시키는 것 및 충전재의 과산화수소 분해능에 의해 과산화수소의 분해가 촉진되어 물과 산소로 분해된다. 충전재로서는 딕슨패킹, 라이스히링, 폴링, 인터록스새들, IMTP, 캐스케이드ㆍ미니링, 메타레트, 슐저패킹 등의 금속제 충전재가 바람직하게 이용된다. 이 본 발명의 제 1 발명의 2에 있어서는, 과산화수소의 분해와 방산용 가스도입에 의한 암모니아의 방산 제거(stripping)를 동시에 수행하기 때문에, 방산용 가스에 의한 압력손실 및 액의 플러딩(flooding) 방지를 고려하면, 충전재의 형상은 상기 형상이 바람직한 것이다. 이들의 재질로서는 철; SUS304, SUS316 등의 스테인레스제; 니켈 및 그 합금; 동 및 인탈신 청동, 인청동, 알루미늄 청동, 양백 등의 동합금, 등이 바람직하다.

추가로, 과산화수소 분해활성을 가지는 상기 충전재로서 메쉬상, 링상, 파이프상 또는 허니콤(honeycomb)상의 형상을 가지는 각종 금속제의 것을 처리탑에 충전하는 것에 의해서도 본 발명의 제 1 발명의 2의 효과는 달성된다. 이것들의 금속제 충전재의 재질로서도 상기의 경우와 동일하게 철; SUS304, SUS316 등의 스테인레스제; 니켈 및 그 합금; 동 및 인탈신 청동, 인청동, 알루미늄 청동, 양백 등의 동합금 등이 바람직하다.

또, 과산화수소 분해 활성을 가지는 상기 충전재로서 과산화수소의 분해에 일반적으로 이용되고 있는 촉매도 바람직하게 이용된다. 예를 들면, 활성탄, 혹은 촉매활성 성분으로 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐 등의 귀금속 원소, 코발트, 망간, 철, 동, 니켈 등의 비금속 원소를 알루미나, 실리카, 티타니아, 실리카-알루미나, 질코니아, 산화철, 산화세륨, 탄화규소 등의 불활성 담체에 담지하여 이루어지는 담지 촉매를 포함할 수 있다. 촉매활성 성분의 담지량은 담지하는 성분의 종류에 의해서 다르지만, 일반적으로 0.01∼10g/ℓ이다.

이 본 발명의 제 1 발명의 2에 있어서는, 과산화수소의 분해와 방산용 가스 도입에 의한 암모니아의 방산제거(stripping)를 동시에 수행하기 때문에 방산용 가스에 의한 압력 손실 및 액의 플러딩(flooding)의 방지를 고려하면, 상기 불활성 담체의 형상은 메쉬상, 링상, 파이프상 또는 허니콤상인 것이 바람직하다. 또, 담지촉매형 충전재의 성분으로 바람직한 것은,「활성탄」,혹은「제 1 성분으로 티탄, 질코늄, 철 및 세륨으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 산화물과, 제 2 성분으로 백금, 이리듐, 루테늄, 니켈, 동 및 망간으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속 및/또는 산화물을 함유하고 있는 촉매」이다.

또, 과산화수소 분해활성을 가지는 상기 충전재로 상기의 금속제, 플라스틱제, 혹은 세라믹제의 구조체(메쉬상, 과립상, 파이프상 또는 허니콤상 등의 구조체)에, 혹은 상기의 금속제 충전재에 촉매활성을 더욱 부여한 것도 사용할 수 있다. 상기 금속제 구조체의 소재로서는 철(예를 들면, SUS304, SUS316등의 스테인레스강), 니켈 및 그 합금, 동 및 인탈산 청동, 인청동, 알루미늄 청동, 양백 등의 동합금 등이 포함된다. 상기 구조체는 그 구조체 단독으로 과산화수소 분해 활성을 가지지만, 이 구조체에 상기의 귀금속 및/또는 비금속 원소 등의 과산화수소 분해활성 성분을 함침법이나 침지법 등의 일반적인 담지방법에 의해서, 혹은 구조체를 약액 처리나 소성 등으로 하는 것에 의해서 촉매활성을 더욱 부여하여도 좋다. 촉매활성 성분의 담지량은 담지하는 성분의 종류에 의해서 다르지만, 일반적으로 0.01∼1g/ℓ이다.

또, 본 발명의 제 1 발명의 2에 있어서는, 처리탑 내의 상기 충전재층으로 주로 과산화수소 분해 촉매능을 가지는 층(이하, '과산화수소 촉매층' 이라고 부르는 경우가 있음)을 1층 이상과, 주로 암모니아 방산능을 가지는 층(이하, '암모니아 방사 충전재층' 이라고 부르는 경우가 있음)을 1층 이상을 구비하고, 이들 층이 적층된 구성의 것도 바람직한 태양이다.

과산화수소 분해 촉매층과 암모니아 방산 충전재층은 분리하여 설치하여도, 분리하지 않고 설치하여도 혹은 번갈아 적층하여 설치하여도 좋다. 폐수의 액 흐름에 대해서 상류측에 과산화수소 분해 촉매층을 설치하고, 그 후류측(後流側)에 암모니아 방산 충전재층을 설치하여도 좋고, 그 반대의 상류측에 암모니아 방산 충전층을 설치하여도 좋다. 폐수의 pH 등 그 성상에 따라서 설치 순서는 적당하게 결정된다.

과산화수소 분해 촉매층 및 암모니아 방산 충전재층은 각각 1층씩, 또는 2층씩, 혹은 그것 이상의 복수층을 설치하여도 좋지만, 본 발명의 제 1 발명의 2의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 할 수 있다. 예를 들면, 과산화수소 분해 촉매층 2 또는 그 이상과 암모니아 방전 충전재층 2 또는 그 이상을 과산화수소 분해 촉매층이 암모니아 방산 충전재층의 위쪽에 위치하도록 번갈아 설치하고, 처리탑의 저부에서 방산용 가스를 공급하여도 좋다. 또 상기 암모니아 방산 충전재층을 과산화수소 분해 촉매층의 위쪽에 위치하도록 배치하여도 좋다.

이 태양에서의 암모니아 방산 충전재층은 딕슨패킹, 라이스히링, 폴링, 인터록스새들, IMTP, 캐스케이드ㆍ미니링, 메타레트, 텔러레트, 슐저패킹 등의 일반적으로 채용되고 있는 플라스틱제, 테플론제, 자제(磁製) 또는 금속제의 충전재에 의해서 형성된다.

또, 상기 분해ㆍ방산공정(분해ㆍ방산부)에 있어서는 암모니아 등의 방산 가능 화합물을 방산하여 [B]방산가스(암모니아 등 함유가스)를 얻는다.

한편, 폐수[A]를 가스화 공정에 의해 가스화하여 [A]가스화 가스를 얻고, 이 가스와 상기 [B]방산가스를 합쳐서 상기 가스분해 공정에서 촉매에 의한 처리를 수행한다.

이렇게 해서 처리하는 것에 의해, 각각의 폐수 별로 별도로 처리하는 경우에 비해서 처리설비를 간소화할 수 있고, 또 조업 코스트를 저감할 수 있다. 특히 과산화수소의 분해와 암모니아의 방산을 하나의 공정(분해ㆍ방산공정)에서 수행하는 것은, 장치의 간소화에 크게 기여하고 있다. 또 이점에 관해서 과산화수소의 분해와 암모니아의 방산을 각각 별도의 공정에서 수행하여도 좋지만, 하나의 처리탑에 과산화수소 분해활성을 가지는 충전재층을 설치하고, 이 처리탑의 저부에서 공기, 질소가스, 혹은 수증기 등의 가스를 공급하면서 상기 폐수를 처리탑의 상방부(예를 들면, 탑정부(塔頂部))에서 통수(通水)하여 과산화수소의 분해와 암모니아의 방산을 동시에 수행하도록 하면, 상기 충전재의 과산화수소 분해활성이 높게 유지되어 과산화수소를 고분해율로 안정되게 분해할 수 있고, 또 암모니아의 방산처리도 충분하게 수행할 수 있다는 식견에서 상기와 같이 과산화수소의 분해와 암모니아의 방산을 하나의 공정(분해ㆍ방산공정)에서 수행하는 본 발명의 제 1 발명의 2를 보다 바람직한 대응으로 제안하는 것이다.

상기 가스화 가능한 유기화합물로서는 비점이 800℃ 이하의 유기화합물이 포함되며, 비점 100℃ 이상, 600℃ 이하의 함질소 유기화합물이 본 발명에서의 처리에 더욱 적합하다. 가장 바람직한 것은 비점 100℃ 이상, 350℃ 이하의 함질소 유기화합물이다. 이 가운데서도 본 발명의 처리에 적합한 것으로서 수산화 테트라알킬암모늄이 포함되며, 특히 수산화 테트라메틸암모늄(이하, 'TMAH' 라 부르는 경우가 있음)가 대표예로 들 수 있다.

이와 같이 폐수[A]에 함유되는 상기 가스화 가능한 유기화합물로서는 물에 가용성인 물질이라면 그 종류는 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는 상술한 TMAH 외에, 수산화 테르라에틸암모늄이나 콜린 등의 제 4 급 알킬암모늄염, 또 요소, 히드라진, 피리딘, 피페리딘, 피라진, 피라졸, 피라졸린, 2-피롤리돈, N-비닐피롤리돈, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 등의 알카놀아민류, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 개미산, 초산, 아크릴산 등의 유기산류, 초산 암모늄, 개미산 암모늄 등의 열분해에 의해 분해ㆍ가스화하는 유기산 암모늄 등이 포함될 수 있다.

또 본 발명에서의 처리 대상이 되는 상기 폐수[B]에 함유되는 상기 방산 가능 화합물로서는, 물에 가용성인 물질이고, 또 공기 등의 가스 혹은 증기, 또는 그 양쪽에 의해 동반되어 폐수 중에서 방산하는 물질이라면, 그 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는 상술한 암모니아 외에, 아세트이미드에테르, 테트라하이드로푸란, 혹은 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올 등의 알콜류, 포름알데히드, 아세트알데히드 등의 알데히드류, 2-프로파논, 2-부타논 등의 케톤류, N,N-디메틸히드라진, N,N'-디메틸히드라진 등의 히드라진류, 메틸아민, 에틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민 등의 아민류, 에틸렌이민 등의 이민류, 아세트니트릴, 아크릴로니트릴 등의 니트릴류 등이 포함된다.

본 발명의 제 1 발명에 따른 처리 방법에 있어서는 추가로, 상기 가스화 공정보다 앞에, 상기 폐수[A]를 농축하는 농축 공정을 설치한 것이 바람직하다. 이 농축공정으로서는 증발법, 냉동 동결법, 막분리법 등의 공지의 모든 방법을 채용할 수 있다.

상기 농축공정에 의해 폐수[A]를 미리 농축해 두는 것에 의해 다음 공정의 가스화 공정에서 가스화에 필요한 열량을 저감할 수 있다. 즉 상기 농축공정에 의해 폐수[A]를 농축해 두면, 가스화의 장치(가스화부)로서는 적어도 이 농축된 TMAH 등을 가스화할 수 있는 정도의 크기의 것이 있으면 되기 때문에 비교적 작은 것으로 충분하고, 또 가스화 장치(가스화부)의 소비 에너지도 미농축액을 가스화하는 경우에 비해 적게 든다. 또 분해 공정을 향하는 가스량도 저감되기 때문에 분해 공정의 장치(분해부)도 작아도 된다. 따라서, 전체적으로 처리장치를 매우 콤팩트한 것으로 할 수 있다. 또 분해 공정(분해부)에서의 촉매 반응기를 소정 온도까지 승온시키는데 필요한 열량도 대폭적으로 적어도 된다. 따라서, 러닝코스트 및 초기투자의 양면에서 매우 경제적인 처리방법, 장치라도 할 수 있다.

본 발명의 제 2 발명에 따른 폐수의 처리방법은 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 정화 처리하는 방법에 있어서, 상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해공정과, 상기 폐수[C]중의 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 방산공정과, 상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 가스화하는 가스화 공정과, 이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산된 가스를 촉매로 분해 처리하는 분해공정(가스 분해공정)을 구비한 것을 요지로 한다(이하, '본 발명의 제 2 발명의 1' 이라 부르는 경우가 있음). 상기 가스화 공정, 과산화수소 분해공정, 방산공정을 각각 별도의 공정으로 수행하여도 좋고(이하, 이 경우를 '본 발명의 제 2 발명의 1' 이라 부르는 경우도 있음), 혹은 후술하는 바와 같이 과산화수소의 분해와 함께 방산 가능한 화합물의 방산을 수행하여도 좋다(알기 쉽게 하기 위해서, 이 경우의 처리 공정을 후술하는 바와 같이 「분해ㆍ방산공정」이라 부르는 경우가 있음)(이하, 이 발명의 경우를 '본 발명의 제 2 발명의 2' 라고 부르는 경우가 있음).

본 발명의 제 2 발명의 1에 따른 폐수의 처리 방법에 있어서, 추가로, 상기폐수[C]중의 상기 가스화 가능한 유기화합물을 농축하는 농축 공정을 구비하고, 상기 가스화 공정이 이 농축 공정에서 수득한 농축액을 가스화하는 것이 바람직하다. 그리고 ① 상기 과산화수소 분해공정을 상기 농축공정 및 상기 방산공정에 선행하여 수행하여도 좋고, 혹은 ② 상기 농축공정을 상기 과산화수소 분해공정 및 상기 방산 공정에 선행하여 수행하여도 좋고, 또 ③ 상기 방산공정을 상기 농축공정 및 상기 과산화수소 분해 공정에 선행하여 수행하여 실시하여도 좋지만, 바람직하게는 상기 과산화수소 분해 공정을 상기 농축 공정 및 상기 방산 공정에 선행하여 수행하는 경우(①)이다. 전술한 바와 같이, 암모니아 등을 방산하는 경우에 보다 양호하게 방산시키기 위해서 알칼리를 첨가하는 경우가 있지만, 폐수 중에 과산화수소가 존재하면 알칼리 첨가량을 많이 해야 할 필요가 생기게 되기 때문에 알칼리의 소비량을 저감시키기 위해서는 과산화수소 분해 공정을 방산 공정에 앞서서 수행하는 것이 좋다. 또 상기 농축 공정을 상기 과산화수소 분해 공정 및 상기 방산 공정에 선행하여 수행하는 경우(②)는, TMAH 등을 농축한 후의 농축수에 약간 과산화수소가 함유되는 경우가 있으며, 이 과산화수소 함유 농축액을 고온의 가스화 공정으로 처리하면, 과산화수소는 강력한 산화제이기 때문에 장치의 부식을 초래할 가능성이 있다. 따라서, 이 ②의 경우는 가스화 공정의 장치에 고가의 내부식성 재료(예들 들면, Ti 등)을 사용할 필요가 발생한다. 따라서, 장치 코스트를 저감하는 관점에서도 과산화수소 분해 공정을 농축 공정에 선행하여 수행하는 것이 바람직하다.

상기 과산화수소 분해 공정을 상기 농축 공정 및 상기 방산 공정에 선행하여수행하는 경우(①)로서는, 다음의 2가지가 바람직한 형태로서 들 수 있다. 그 하나의 형태는 우선 폐수[C]를 과산화수소 분해 공정으로 처리하고, 이 과산화수소 분해 후의 액상을 상기 방산 공정으로 처리하고, 다음에 이 방산 후의 액상을 상기 농축 공정으로 처리하고, 이 농축 공정에 의해 수득된 농축액을 상기 가스화 공정으로 처리하고, 다음에 이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산 공정에서 수득한 가스를 상기 분해 공정으로 처리한다는 방법이다.(①-1). 다른 하나의 형태는 우선 폐수[C]를 과산화수소 분해 공정으로 처리하고, 이 과산화수소 분해 후의 액상을 농축 공정으로 처리하고(예를 들면, 가열 농축을 수행한다), 다음에 이 농축공정에서 휘산되는 상기 방산 가능한 화합물을 농축하는 농축 공정으로 처리하고, 이 농축 공정에 의해 수득된 농축수를 상기 방산 공정으로 처리하고, 또 상기 농축 공정에서 수득한 농축액을 가스화 공정으로 처리하고, 이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산 공정에서 수득한 가스를 상기 분해 공정으로 처리한다는 방법이다(①-2).

이와 같은 본 발명의 제 2 발명의 1의 처리방법을 실현하는 본 발명의 처리장치는, 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]의 처리장치에 있어서, 상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해부와, 상기 폐수[C]중의 상기 방산 가능 화합물을 방산하는 방산부와, 상기 폐수[C]중의 상기 가스화 가능한 유기화합물을 가스화하는 가스화부와, 이 가스화부에서 배출되는 가스와 상기 방산부에서 방산된 가스를 촉매로 분해하는 분해부 (가스 분해부)를 구비한 것을 요지로 한다.

본 발명의 제 2 발명의 1의 처리장치에 있어서, 상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 농축하는 농축부를 가지고, 상기 가스화부가 이 농축부에서 배출되는 상기 농축액을 가스화하는 것인 것이 바람직하다. 그리고 ① 상기 과산화수소 분해부를 상기 농축부및 상기 방산부보다 상류측에 설치해도 좋고, 혹은 ② 상기 농축부를 상기 과산화수소 분해부 및 상기 방산부보다 상류측에 설치해도 좋고, 또 ③ 상기 방산부를 상기 농축부 및 상기 과산화수소 분해부보다 상류측에 설치하여도 좋다. 이 가운데에서도 가장 바람직한 것은 상기 과산화수소 분해부를 상기 농축부 및 상기 방산부보다 상류측에 설치하는 경우(①)이고, 이 ①의 경우에 있어서 다음 2가지가 보다 바람직한 장치로서 예시할 수 있다. 그 하나는 우선 폐수[C]를 과산화수소 분해부에 도입하고, 이 과산화수소 분해 후의 액상을 상기 방산부에 도입하고, 이 방산 후의 액상을 상기 농축부에 도입하고, 이 농축부에서 배출되는 농축액을 가스화부에 도입하고, 이 가스화부에서 수득한 가스와 상기 가스와 방산부에서 수득한 가스를 상기 분해부에 도입하는 것이다. 즉 상기 폐수[C]를 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인과, 이 과산화수소 분해부에서 액상을 도출하여 상기 방산부에 도입하는 라인과, 이 방산부에서 액상을 도출하여 상기 농축부에 도입하는 라인을 구비한 것이다. 다른 하나는, 우선 폐수[C]를 과산화수소 분해부에 도입하고, 이 과산화수소 분해 후의 액상을 농축부에 도입하고, 이 농축부로부터의 기상을 응축부(여기서 응축부란, 방산 가능한 화합물을 응축하는 부이다)에 도입하고, 이 응축수를 방산부에 도입하고, 또 상기 농축부에서 수득한 농축액을 가스화부에 도입하고, 이 가스화부에서 수득한 가스와 상기 방산부에서 수득한가스를 분해부에 도입하는 것으로, 즉, 상기 폐수[C]를 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인과, 이 과산화수소 분해부에서 기상을 도출하여 상기 농축부에 도입하는 라인과, 이 농축부에서 기상을 도출하여 응축부에 도입하는 라인과, 이 응축부에서 액상을 도출하여 상기 방산부에 도입하는 라인을 구비한 것이다.

본 발명의 제 2 발명의 1에서의 상기 과산화수소 분해 공정(과산화수소 분해부)에서의 과산화수소의 분해수법으로는 상술한 본 발명의 제 1 발명의 1과 동일하게 각종 촉매를 이용하는 수법, 광산화를 이용하는 수법, 폐수와의 동적 접촉을 크게 하는 충전재를 이용한 수법 등이 포함된다.

상기와 같이 하여, 과산화수소 분해공정(과산화수소 분해부)을 거친 후의 폐수[C]에서, 농축된 TMAH 등(유기화합물)과 농축된 암모니아가스를 추출하고, 이것을 촉매로 분해 처리를 수행하는 것이다. 이와 같이 처리하는 것에 의해 TMAH 등의 유기 화합물과 암모니아 및 과산화수소를 질소가스(N₂), 이산화탄소(CO₂), 물(H₂O) 등으로까지 효율적으로 처리할 수 있다.

만일에 TMAH 등 및 암모니아를 함유하는 폐수를 전량 가스화하고, 이 가스를 촉매로 분해 처리하면, 이 촉매 분해 처리에 매우 큰 대형 장치가 필요하게 되고, 거기에다 촉매 반응기를 반응하기에 적당한 온도까지 승온시키는데 매우 많은 열량이 필요하게 되는데, 본 발명의 제 2 발명의 1에 의하면, 처리 장치를 매우 콤팩트하게 할 수 있고, 또 촉매 반응기를 소정 온도에까지 승온시키는데 필요한 열량을 대폭적으로 적게 할 수 있다. 따라서, 러닝 코스트 및 초기 투자의 양면에서 매우경제적인 처리 방법이라 할 수 있다.

또 상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산 공정에서 수득한 암모니아 함유가스를 별도로 분해공정을 수행하도록 하여도 좋지만, 상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 암모니아 함유 가스를 혼합하여 분해 공정을 수행하는 방법이 효율적이고, 또 장치의 간소화를 도모할 수 있다. 예를 들면, 상기와 같이 상기 유기화합물이 TMAH의 경우에, 일단 분리한 TMAH와 암모니아를 재차 혼합하여 분해공정에서 분해하는 것이 바람직하다. 즉, TMAH의 분해 가스와 암모니아가스를 혼합하여 촉매 분해를 가하면, 효율이 좋고 또 장치의 간소화를 도모할 수 있다.

또 본 발명의 제 2 발명에 있어서, 전술한 바와 같이 과산화수소를 분해하는 동시에 방산 가능한 화합물을 방산하도록 하여도 좋다(본 발명의 제 2 발명의 2). 즉, 본 발명의 제 2 발명의 2에 따른 폐수의 처리 방법은 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 정화 처리하는 방법에 있어서, 상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 동시에 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산 공정과, 이 분해ㆍ방산 후의 폐수를 가스화하는 가스화 공정과, 이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스를 촉매를 이용하여 분해하는 분해 공정(가스 분해 공정)을 구비한 것을 요지로 한다.

이와 같은 본 발명의 제 2 발명의 2의 처리 방법을 실현하는 본 발명의 처리장치는 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]의 처리 장치에 있어서, 상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 동시에상기 방산 가능 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산부와, 이 분해ㆍ방산부에서 배출되는 분해ㆍ방산 후의 폐수를 가스화하는 가스화부와, 이 가스화부에서 배출되는 가스를 상기 분해ㆍ방산부에서 방산되는 가스와 함께 촉매로 분해하는 분해부(가스분해부)를 구비한 것을 요지로 한다.

추가로 본 발명의 제 2 발명의 2에 따른 처리 방법에 있어서, 상기 분해ㆍ방산공정을 거친 폐수를 농축하여 유기화합물 함유 농축액을 얻는 농축 공정을 구비하고, 이 농축 공정에서 수득한 농축액을 상기 가스화 공정으로 처리하여 가스화하는 것이 바람직하다. 이 방법에 대응하는 처리 장치로서는 상기 분해ㆍ방산부에서 배출되는 분해ㆍ방산 후의 폐수를 농축하여 유기화합물 농축액을 얻는 농축부를 구비하고, 상기 가스화부가 이 농축부에서 배출되는 상기 농축액을 가스화하는 것이 포함된다.

또 본 발명의 제 3 발명에 따른 폐수의 처리 방법은, 가스화 가능한 유기 화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 정화 처리하는 방법에 있어서, 상기 폐수[C]를 가열해서 농축하는 가열 농축 공정과, 이 가열 농축 공정에서 휘산되는 방산 가능 화합물, 및 과산화수소를 응축하는 응축 공정과, 이 응축수 중의 과산화수소를 분해하는 동시에 방산 가능 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산 공정과, 상기 가열 농축 공정에 의해 수득되는 유기 화합물함유 농축액을 가스화하는 가스화 공정과, 이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산된 가스를 촉매를 이용해서 분해하는 분해 공정(가스 분해 공정)을 구비한 것을 요지로 한다.

이러한 본 발명의 제 3 발명의 처리 방법을 실현시키는 본 발명의 처리 장치는, 가스화 가능한 유기 화합물, 방산 가능 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[c]의 처리 장치에 있어서, 상기 폐수[C]를 가열해서 농축하는 가열 농축부와, 이 가열 농축부에서 휘산되는 방산 가능 화합물 및 과산화수소를 응축하는 응축부와, 이 응축수 중의 과산화수소를 분해하는 동시에 방산 가능 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산부와, 상기가열 농축부에서 배출되는 유기 화합물함유 농축액을 가스화하는 가스화부와, 이 가스화부에서 배출되는 가스를 상기 분해ㆍ방산부에서 방산된 가스와 함께 촉매로 분해하는 분해부(가스 분해부)를 구비한 것을 요지로 한다.

상기 분해ㆍ방산공정(분해ㆍ방산부)에 있어서의 과산화수소의 분해 수법으로는, 상술한 본 발명의 제 1 발명과 같이 폐수와의 동적 접촉을 크게 또 과산화수소 분해능을 가지는 충전재를 이용한 수법 등을 들 수 있다.

상기와 같이 하여 폐수로부터 농축된 TMAH등(가스화 가능한 유기화합물)과 농축된 암모니아 등(방산 가능 화합물)의 가스를 추출하고, 이것을 촉매에 의해 분해 처리를 수행한다는 것이다. 이렇게 해서 처리하는 것에 의해, TMAH등의 가스화 가능 유기 화합물과 암모니아 등의 방산 가능 화합물 및 과산화수소를, 질소 가스 (N₂), 이산화탄소 가스(CO₂), 물(H₂O), 산소 가스(O₂) 등으로 까지 효율적으로 처리 할 수 있다.

또, 본 발명의 제 2 발명의 2 및 본 발명의 제 3 발명에 의하면, 상기 본 발명의 제 2 발명의 1과 마찬가지로, TMAH등 및 암모니아를 함유하는 폐수를 전량 가스화해서 이 가스를 촉매에 의해 분해 처리할 경우와는 달리, 처리 장치를 매우 콤팩트하게 할 수 있고, 또 필요로 하는 열량도 대폭적으로 적게 든다. 따라서 러닝코스트 및 초기 투자의 양면에서 매우 경제적인 처리 방법이라고 말 할 수 있다.

상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 분해ㆍ방산 공정에서 방산된 암모니아 등 함유 가스를 각각 분해 공정을 수행하도록 하여도 좋지만, 상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 암모니아 등 함유 가스를 혼합해서 분해 공정을 실시하는 것이 효율적이고, 또 장치의 간소화를 도모할 수 있다. 예를 들면, 상기한 바와 같이 상기 가스화 가능 유기 화합물이 TMAH이고, 상기 방산 가능 화합물이 암모니아인 경우에, 일단 분리한 TMAH와 암모니아를 다시 혼합해서 분해 공정에서 분해하는 것이 바람직하다. 즉, TMAH의 분해 가스와 암모니아 가스를 혼합해서 촉매분해를 실시하면 효율이 좋고 또 장치의 간소화를 꾀할 수도 있다.

본 발명의 제 2, 3 발명에 있어서도 상기 가스화 가능한 유기 화합물로서는 상기 본 발명의 제 1 발명과 같이 비점이 800℃ 이하의 유기 화합물을 들 수 있고, 특히 비점 100℃ 이상, 600℃ 이하의 함질소 유기화합물이 본 발명에 있어서의 처리에 적합하고, 더욱 적합한 것은 비점 100℃ 이상, 350℃ 이하의 함질소 유기화합물이다. 또 상기 본 발명의 제 1 발명과 같이 본 발명의 제 2, 3 발명의 처리에 적합한 것으로 수산화 테트라알킬암모늄을 들 수 있고, 특히 수산화 테트라메틸암모늄을 대표예로 들 수 있다.

또 본 발명의 제 2, 3 발명에 있어서의 상기 방산 가능 화합물로서도 상기 본 발명의 제 1 발명과 같이 물에 가용성의 물질이며, 또 공기 등의 가스 또는 증기, 또는 그 양쪽에 의해 동반되어 폐수 중에서 방산하는 물질로 암모니아를 대표예로 들 수 있다.

본 발명의 제 1∼3 발명에 있어서 상기 가스 분해 공정(가스 분해부)에서 이용하는 촉매로서는 상기 가스화 가능 유기 화합물과 상기 방산 가능 화합물을 동시에 분해할 수 있는 것이면 어떤 촉매라도 좋다. 예를 들면, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 은 등의 귀금속이나, 구리, 망간, 니켈, 코발트, 크롬, 세륨, 철등의 변이 금속을 활성 성분으로 단독 또는 복수 사용해서 산화물 기재(실리카, 알루미나, 티타니아, 질코니아, 제올라이트 등의 산화물 담체)에 담지한 촉매를 들 수 있고, 또 이밖에 란탄, 세륨, 스트론튬, 바륨, 망간, 니켈, 코발트, 구리, 철 등을 활성 성분으로서 복수 포함하는 촉매나, 이들 란탄 등을 상기 산화물 기재에 담지한 촉매를 포함할 수 있다.

또 상기 가스화 가능 유기 화합물이 수산화 테트라알킬암모늄이고, 상기 방산 가능 화합물이 암모니아인 경우, 이용하는 촉매로서는 예를 들면 티타니아 및/또는 티타니아ㆍ실리카를 포함하는 산화물인 제 1 성분과; 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨 및 철로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 일종의 금속산화물인 제 2 성분과; 백금, 팔라듐, 이리듐, 로듐, 루테늄, 망간, 크롬 및 구리로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 일종의 금속 또는 그 산화물인 제 3 성분을 함유한 것을 들 수 있다. 특히 TiO₂ㆍSiO₂-V-W-Pd 촉매가 바람직하다.

본 발명의 제 1∼3 발명에 있어서의 상기 가스화 공정(가스화부)은 예를 들면, (1): 폐수를 가열된 공간에 분무해서 폐수의 실질전량을 가스화한다, 혹은(2): 폐수를 직접 가열함으로써 증발시켜서 가스화하는 것과 같은 공정이다. 상기 (1)의 가스화 수법으로 구체적으로는, 상압에서 100℃ 이상, 바람직하게는 250℃ 이상, 더 바람직하게는 500℃ 이상으로 가열된 공간에 폐수를 분무한다. 이렇게 공간을 고온으로 가열함으로써 이 공간 내에 분무된 폐수가 증발하고, 또 폐수 중에 포함되어 있는 유기 화합물이 가스화된다. 또한, 증발하기 어려운 고분자의 유기 화합물을 포함할 경우라도, 500℃ 이상으로 하는 것에 의해 분해해서 가스화시킬 수 있다. 반도체 장치제조에 있어서의 포토 에칭의 폐수에 포함되는 수산화 테트라메틸암모늄의 경우, 130℃ 정도에서 트리메틸아민과 메탄올로 분해하는 동시에 가스화한다.

본 발명의 제 1∼3 발명의 처리 장치로서는, ① TMAH등의 가스화부에 암모니아 등 함유 가스(방산 공정에서 수득한 가스 또는 분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스)도 도입하고, 그리고 가스화부에서 배출되는 TMAH분해 가스 등 및 암모니아 등의 혼합 가스를 상기 분해부에 도입할 경우와, ② 가스화부에서 나온 TMAH 분해 가스 등의 가스에 암모니아 등 함유 가스를 혼합하고, 이것을 상기 분해부에 투입할 경우가 있다.

또 본 발명의 제 1∼3 발명의 처리 방법에 있어서, 상기 가스화 공정에서의 가스화를 위한 열량으로 상기 방산 공정 혹은 분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스를 가열할 것인지 혹은 가열하지 않고, 그 열량을 이용하는 것이 바람직하다.

즉 [1]: 상기 가스화 공정에 있어서의 가스화에 즈음하여, 상기 방산 공정(혹은 분해ㆍ방산 공정)에서 수득한 방산 가스의 열량을 이용하는 것이 바람직하며,[2]: 혹은 상기 방산 공정(혹은 상기 분해ㆍ방산 공정)에서 수득한 방산 가스를 가열하는 가열 공정을 구비하고, 상기 가스화 공정에서의 가스화에 즈음하여, 상기 가열 공정을 거쳐서 수득된 가스의 열량을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 방산 공정이나 상기 분해ㆍ방산 공정에 있어서의 방산의 수법으로서는, ①: 폐수를 가열함으로써 방산시키는 방법이나, ②: 산소함유 가스(예를 들면, 공기) 및/또는 증기를 방산 장치에 도입하고, 상기 산소함유 가스나 증기에 암모니아 등의 방산 가능 화합물을 동반시켜서 배출시키는 방법 등을 들 수 있지만, 상기 ①의 방산 방법을 거쳐서 수득한 방산 가스나, 상기 ②의 방산 방법에서 증기를 이용해서 방산할 경우에 수득된 방산 가스는, 모두 비교적 고온이다. 또 상기 ②의 방산 방법에 있어서 공기를 이용해서 방산할 경우라도, 비교적 온도의 높은 공기(예를 들면, 100∼200℃)를 방산 장치에 도입한 쪽이 방산 효율이 높아지기 때문에, 도입하는 공기를 가열하는 것이 일반적이다. 따라서 어느 경우라도 방산 공정이나 분해ㆍ방산 공정을 거쳐서 수득된 방산 가스는 비교적 고온이다.

상기 [1]의 방산 가스의 열량을 이용하는 방법은 상기와 같이, 온도가 높은 방산 가스의 열량을 상기 가스화 공정에서 이용하는 것이며, 이것으로 열의 유효이용을 꾀할 수 있고, 가스화를 위한 에너지 비용을 저감할 시킬 수 있다.

또, 상기 [2]와 같이 방산 가스를 가열하는 가열 공정을 구비하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 촉매에 의해 분해 처리하는데 있어서, 분해 공정(분해부)으로 도입하는 가스의 온도를 소정의 온도(예를 들면, 250∼350℃)로 승온시켜야 할 필요가 있기 때문이다. 그리고 이 가열 공정을 이용하여 상기 촉매 처리에서 구해지는 온도 이상으로 방산 가스를 가열하고, 이렇게 해서 고온으로 한 방산 가스의 열량을 상기 가스화 공정에서 이용하면(즉, 상기 [2]의 방산 가스를 가열해서 이 가스의 열량을 이용하는 방법을 채용하면), 가스화 공정을 위한 가열기를 별도 필요로 하지 않아서 장치의 간소화, 효율화를 도모할 수 있다.

이 [2]의 방법을 실현시키는 바람직한 장치로는 본 발명에 따른 상기 처리 장치에 있어서, 상기 방산부나 상기 분해ㆍ방산부에서 수득한 상기 방산 가스를 가열하는 가열부가 형성된 것을 들 수 있다.

이 가열부에는 전기 히터나 연소로 등의 공지의 모든 수단을 이용할 수 있다. 상기 연소로의 연료에는 등유, LPG, 또는 도시 가스 등이 사용 가능함은 물론이지만, 반도체 장치 제조 공장에서는 이소프로필알콜을 포함하는 폐액이나 폐용제가 세정 공정 등에서 배출되는 경우가 있기 때문에, 이것을 유효하게 이용해서 상기 연소로의 연료로 사용하면 에너지 삭감의 관점에서 바람직하다.

또 본 발명의 제 1∼3 발명의 처리 방법에 있어서, 상기 가스화 공정에서의 가스화를 위한 열량으로 상기 분해 공정(가스 분해 공정)에서 배출되는 처리 완료 가스의 열량을 직접, 또는 상기 방산 공정이나 분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스의 가열을 통해서 이용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 비교적 고온의 가스를 분해 공정(분해부)에 도입하면, 이 분해 공정(분해부)으로부터 배출되는 처리가 끝난 가스도 비교적 고온이 된다. 그래서 상기 본 발명은, 이러한 온도가 높은 처리가 끝난 가스의 열량을, 상기 가스화 공정에서 이용하는 것으로, 이에 따라 열의 유효 이용이 도모되어 상기 가스화를 위한 에너지 비용을 저감시킬 수 있다.

이러한 처리 방법을 실현시키는 바람직한 장치로서는 본 발명에 따른 상기 처리 장치에 있어서, 상기 분해부에서 배출된 가스를, 상기 가스화부로 반송하는 순환 라인이 형성된 것을 들 수 있다. 또, 상기 분해부에서 배출된 가스를, 가열부를 통해서 상기 가스화부로 반송하는 순환 라인이 형성된 것이 바람직하며, 상기 가스화를 위한 열량이 부족할 경우에 이 가열부에서 보급하면 좋다.

부가하여, 본 발명에 따른 처리 방법에 있어서는 상기 방산 공정이나 상기 분해ㆍ방산 공정을 거쳐서 수득된 방산 후의 폐수를 무해화 처리로 처리하는 것이 바람직하다.

방산 후의 폐수에는 각종 유해 성분이 함유되어 있을 경우가 있기 때문에, 이것을 상기와 같이 무해화 처리로 처리하는 것이 바람직하다. 상기 무해화 처리로서는 예를 들면 무촉매 습식산화 처리 공정이나 촉매처리 공정, 생물처리 공정을 들 수 있고, 이것에 의해 무해화하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1 발명의 1에 따른 실시형태 1의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 2는 본 발명의 제 1 발명의 1에 따른 실시형태 2의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 3은 본 발명의 제 1 발명의 1에 따른 실시형태 3의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 4는 본 발명의 제 1 발명의 2에 따른 실시형태 4의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 5는 본 발명의 제 1 발명의 2에 따른 실시형태 5의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 6은 본 발명의 제 1 발명의 2에 따른 실시형태 6의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 7은 본 발명의 제 2 발명의 1에 따른 실시형태 7의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 8은 본 발명의 제 2 발명의 1에 따른 실시형태 8의 폐수의 처리 장치를나타내는 모식도.

도 9는 본 발명의 제 2 발명의 2에 따른 실시형태 9의 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도.

도 10은 본 발명의 제 3 발명에 따른 실시형태 10의 폐수의 처리장치를 나타내는 모식도.

<도면 부호에 대한 간단한 설명>

11, 21; 탱크12, 22, 53; 폐수 도입 라인

13, 23; 폐수 배출 라인14; 농축기

15; 농축액 배출 라인16, 66, 76; 가스화기

17; 가스 배출 라인18; 촉매 반응기

19, 39; 처리가 끝난 가스 배출 라인24; pH 조정조

25; 폐수 투입 라인25a, 28a, 31a; 펌프

26; 방산탑27; 알칼리조

28; 알칼리 공급 라인29, 45; 가스 배출 라인

31; 액 배출 라인32; 증기 도입 라인

33; 공기 도입 라인33a; 공기팬

34, 35, 37; 히터36; 순환 라인

36a; 송풍기38; 폐수 송출 라인

41, 42; 분기 라인43, 44; 열 교환기

46, 47, 52; 배출 라인48; 합류 라인

51; 과산화수소 분해부54, 62, 68; 도출 라인

55; 공급라인56; 농축부

57; 농축액 도출 라인58; 배출 라인

59; 증기 도입 라인60; 연료 공급 라인

61; 공기 도입 라인63; 가열 농축부

64; 기체 배출 라인65, 69; 액 배출 라인

67; 응축부70; 증기 공급 라인

71; 공기 공급 라인(공기 공급 배관)86; 분해ㆍ방산탑

이하, 본 발명에 따른 폐수의 처리 방법 및 처리 장치에 관해서, 예를 나타내는 도면을 참조하면서 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 원래 도면에 나타내는 도시예에 한정되는 것이 아니며, 전ㆍ후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가해서 실시하는 것도 가능하지만, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

<실시 형태1>

도 1은 본 발명의 제 1 발명의 1의 실시형태 1에 따른 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도이다.

탱크(11)는 상기 폐수[A]를 일시 저장해 두는 탱크이며, 이 탱크(11)에는 폐수 도입 라인(12), 폐수 배출 라인(13)이 연결되어 있다. 이 폐수 배출 라인(13)은 농축기(14)에 접속되고, 또 이 농축기(14)로부터 도출되는 농축액 배출 라인(15)은 가스화기(16; 가스화부)에 접속되어 있다.

탱크(21)는 상기 폐수[B]를 일시 저장해 두는 탱크이며, 이 탱크(21)에는 폐수 도입 라인(22), 폐수 배출 라인(23)이 연결되어 있다. 그리고 폐수 배출 라인(23)은 과산화수소 분해부(51)에 접속되고, 이 과산화수소 분해부(51)로부터는 배출 라인(52)이 접속되고, pH 조정조(24)에 연결되어 있다. 상기 과산화수소 분해부(51)에는 예를 들면, 알루미나의 담체에 백금을 담지한 담지 촉매가 충전되어 있다.

상기 pH 조정조(24)에는 알칼리조(27; 알칼리액 저장조)로부터 알칼리용 펌프(28a)를 통해서 알칼리 공급 라인(28)도 접속되어 있다. 상기 pH 조정조(24)로부터 도출되는 폐수 투입 라인(25)은 투입 펌프(25a)를 통해서 방산탑(25; 방산부)에 접속되어 있다.

방산탑(26)의 하방 부분에는 증기를 도입하는 증기 도입 라인(32) 및 가열 공기를 도입하는 공기 도입 라인(33)이 접속되어 있다. 상기 공기 도입 라인(33)에는 공기팬(33a)이 설치되어 있다. 상기 공기 도입 라인(33)에는 히터(34)를 통해서외부 공기가 도입된다. 방산탑(26)의 상방 부분에는 내부의 가스를 배출하는 가스 배출 라인(29)이 접속되고, 한편 방산탑(26)의 바닥 부분에는 방산탑(26) 내의 액을 배출하는 액 배출 라인(31)이 접속되어 있다. 이 액 배출 라인(31)에는 펌프 (31a)가 장착되어 있고, 배출액을 다음 공정으로 안내하도록 되어 있다.

상기 가스 배출 라인(29)은 히터(35)를 통해서 상기 가스화기(16)에 접속되어 있다. 한편, 상기 가스 배출 라인(29)에는 공기 공급 라인(71)이 접속되고 있고, 필요에 따라서 산소 함유 가스(예를 들면, 공기)를 도입할 수 있도록 되어 있다. 가스화기(16)로부터의 가스 배출 라인(17)은 촉매 반응기(18; 가스 분해부)에 접속되고, 이 촉매 반응기(18)로부터는 처리가 끝난 가스 배출 라인(19)이 설치되어 있다. 상기 촉매 반응기(18)에는 촉매로서 예를 들면 티타니아 및/또는 티타니아ㆍ실리카를 포함하는 산화물인 제 1 성분과; 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨 및 철로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 일종의 금속산화물인 제 2 성분과; 백금, 팔라듐, 이리듐, 로듐, 루테늄, 망간, 크롬 및 구리로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 일종의 금속 또는 그 산화물인 제 3 성분을 함유한 것이 충전되어 있다.

다음에 이 실시형태 1의 처리 장치를 이용한 폐수처리 방법에 대해서 설명한다.

상기 폐수[A]로서는 예를 들면, 반도체 장치제조 과정에서 배출되는 현상 폐수를 들 수 있고, 이 폐수에는 TMAH와 같은 유기 화합물이 함유되어 있다. 상기 폐수[B]로서는 예를 들면, 반도체 웨이퍼 세정 폐수를 들 수 있고, 이 폐수에는 암모니아 및 과산화수소가 함유되어 있다.

우선, 탱크(21)로부터 상기 폐수[B]를 과산화수소 분해부(51)에 도입하고, 폐수[B]중의 과산화수소를 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해하는 것에 의해 과산화수소를 제거한다 (과산화수소분해 공정).

이어서 이 과산화수소 분해 후의 폐수[B](이하, 'H₂O₂가 제거된 폐수[B]' 라고 부르는 경우가 있음)를 pH 조정조(24)에 도입하고 알칼리를 첨가한다. 이렇게 폐수를 알카리성으로 하는 것에 의해, 다음의 방산탑(26)에서의 암모니아 방산 효율이 좋아진다. 한편, 상기 알칼리로는 수성액 중에서 알카리성을 나타내는 것이라면 어떤 것이라도 좋다. 예를 들면, 수산화나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘 등을 들 수 있다. 폐수에 첨가하는 알칼리의 량으로는 암모니아를 방산시킬 수 있는 량이라면 어느 량이라도 좋지만, 바람직하게는 폐수의 pH를 7 이상으로 하는 량, 더 바람직하게는 pH를 7∼13으로 하는데 필요한 량이다. 그 이유는 알칼리 량이 적고 폐수의 pH가 7 미만이 되는 경우에는 암모니아의 방산 효율이 낮고, 폐수의 pH가 13 이상이면 첨가하는 알칼리 량이 많아져서 비용이 높아지기 때문이다.

다음에 상기 알칼리를 첨가한 H₂O₂를 제거한 폐수[B](이하, '알칼리 첨가 폐수[B]'라고 부르는 경우가 있음)을 방산탑(26)에 도입한다. 이 때 공기 도입 라인 (33)으로부터 가열한 공기(예를 들면, 100∼20O℃) 및/또는 증기 도입 라인(32)으로부터 증기를 도입하고, 상기 알칼리 첨가 폐수[B]에 함유되는 암모니아를 상기공기 등에 의해 동반해서 암모니아 함유 가스로 하여 가스 배출 라인(29)에서 배출한다. 이렇게 해서 상기 알칼리 첨가 폐수[B]로부터 암모니아를 기상측으로 방산 분리한다 (방산 공정).

방산탑(26)의 조작 조건으로서는, 온도 120℃ 이하, 압력 20kPa(게이지압) 이하가 바람직하고, 방산에 사용하는 가스에 의해 다음과 같이 분류 할 수 있다. 즉 공기나 질소 가스 등을 이용해서 방산을 실시하는 경우에는, 온도 5∼50℃、압력 20kPa(게이지압) 이하의 조작 조건이 바람직하고, 증기를 이용해서 방산을 실시하는 경우에는, 온도 80∼12O℃, 압력 20kPa(게이지압) 이하의 조작 조건이 바람직하다. 또 방산에 사용되는 가스의 투입량은 공기나 질소 가스 등에 의해 방산을 실시할 경우에는, 폐수 투입량에 대하여 용량비로 100∼10000배가 바람직하고, 더 바람직하게는 1000∼5000배이다. 증기에 의해 방산을 실시할 경우에는 폐수 투입량에 대하여 중량비로 0.05∼10배가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.1∼5배이다. 방산탑 (26)에서의 폐수의 공간 속도(SV)로서는 공기나 질소 등에 의해 방산을 실시할 경우에는 1∼60h^-1가 좋고, 더 바람직하게는 5∼40h^-1이며, 또 수증기에 의해 방산을 실시할 경우에는 1∼100h^-1가 좋고, 더 바람직하게는 20∼90h^-1이다.

또 상기 방산탑(26)에 있어서 암모니아가 제거된 폐수(이하, "암모니아가 제거된 폐수"라고 부르는 경우가 있음)에 대해서는, 액 배출 라인(31)으로부터 꺼낸다. 한편, 과산화수소나 암모니아 이외의 성분이 폐수[B]에 함유되어 있을 경우에는 적당하게 고체 촉매에 의한 처리 등을 실시해서 상기 성분을 분해하면 좋다.

다음에 상기 가스 배출 라인(29)으로부터 배출한 암모니아 함유 가스(방산 공정에서 수득한 가스)를 히터(35)에 의해 20O∼600℃로 가열하여(바람직하게는 500℃ 이상), 가스화기(16)에 도입한다.

한편 탱크(11)로부터 폐수[A]를 농축기(14)에 도입한다. 예를 들면, 반도체 장치 제조 과정으로부터 배출되는 현상 폐수는 약 2000ppm의 TMAH가 함유되어 있는데, 이같은 저농도라고 하면, 다음의 가스화기(16)에서의 가스화에 있어서 소비 열량이 과대하게 될뿐 비효율적이다. 따라서 상기한 바와 같이 미리 농축기(14)에서 소정의 농도까지 농축하면 좋다. 또 농축하는 것에 의해 유기물이 거의 포함되지 않는 물을 얻을 수 있다 (이 물의 배출 라인에 대해서는 미도시). 이 물을 공장 용수로서 재이용하는 것도 대단히 효과적이다.

이어서 이 농축액을 상기 가스화기(16)내로 분무하면, 상기 가열된 암모니아 함유 가스의 열량에 의해 상기 농축액이 가스화된다(가스화 공정). 한편, TMAH는 130℃ 이상으로 폭로되는 것에 의해 메탄올과 트리메틸아민(이하, 'TMA' 라고 부르는 경우가 있음)으로 분해되어 가스화된다.

다음에 이 가스화기(16)로부터의 가스(암모니아, 메탄올, 트리메틸아민 함유 가스)를 촉매 반응기(18)에 도입하고, 반응기(18)내의 촉매의 작용에 의해 분해 처리해서 N₂, CO₂, H₂O 등의 무해화 가스로 하고(분해 공정), 배출 라인(19)에서 배출한다.

또, 가스화기(16)로부터 배출되는 가스 중에 함유되는 암모니아, 메탄올, 트리메틸아민은 촉매 반응기(18)에서 하기의 반응식에 따라서 질소(N₂), 이산화탄소 (CO₂), 물(H₂O)로 산화 분해된다.

NH₃+3/4O₂→1/2N₂+3/2H₂O

CH₃OH+3/2O₂→ CO₂+2H₂O

(CH₃)₃N+21/4O₂→ 1/2N₂+9/2H₂O+3CO₂

이 산화 분해에 있어서 라인(29)에 배출되는 암모니아, 메탄올, 트리메틸아민의 모두를 접촉 분해하는데 필요로 하는 산소량에 도달하지 않은 경우에는 라인 (29)중의 가스(암모니아, 메탄올, 트리메틸아민 함유 가스)에 라인(71)으로부터 공기 등의 산소 함유 가스를 필요량 추가하여 촉매 반응기(18)에 도입하면 좋다.

촉매 반응기(18)에 도입하는 가스의 온도로서는, 100∼400℃가 바람직하다. 100℃ 미만에서는 촉매에 의한 산화 효율이 불충분해져 상기 암모니아 등이 잔존할 염려가 있기 때문이다. 또 400℃을 넘을 경우에서는 상기 암모니아 등의 산화가 지나치게 진행되어서, 질소 산화물(NOx)이 생성되기 쉬워져서, NOx의 후처리가 필요하게 될 우려가 있기 때문이다. 더 바람직하게는 250℃ 이상, 350℃ 이하이다. 또 촉매 반응기(18)에서 촉매의 공간 속도(SV)를 500∼50000h^-1(더 바람직하게는 1000∼10000h^-1)로 하여 상기 피처리 가스를 공급하는 것이 바람직하며, 500h^-1미만에서는 반응기(18)로서 큰 것이 필요하게 되어서 비효율적이고, 50000h^-1을 넘는 경우에는 분해 효율이 현저하게 저하될 우려가 있기 때문이다.

또 상기 가스화기(16)에 의해 가스화되지 않은 고형 물질을 제거해서 반응기 (18)에 가스 성분만을 도입하는 것이 바람직하다. 즉, 처리해야 할 폐수 중에는 함질소 유기화합물, 탄화수소류 이외에 금속 원소(예를 들면, Si)나 유황, 가스화 공정에서도 분해되지 않는 난분해성 유기화합물(고무나 열변화성 수지등)이 포함되는 경우가 있다. 이러한 물질은 가스화 공정에서 가스화되지 않기 때문에, 가스화 공정으로부터 촉매 산화 공정으로 이행하기 전에, 폐가스에서 분리 제거해 두는 것이 바람직하다. 이들 난가스화 성분은 촉매의 피독물질이 되어 접촉 산화 공정에서의 반응 효율을 저하시키는 원인이 되기 때문이다. 피독물질의 제거는 전처리제로 제거하는 것에 의해 수행하는 것이 바람직하고, 전처리제로는 알루미나, 실리카, 티타니아 및 질코니아로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하게 이용될 수 있다. 이들은 펠릿상으로 성형해서 이용하는 것이 일반적이지만, 그 형상은 특별하게 한정하지 않는다.

이렇게 해서 폐수[A]와 폐수[B]와 같은 2종의 폐수를 동시에 처리 할 수 있다.

<실시형태 2>

도 2는 본 발명의 제 1 발명의 1의 실시형태 2에 따른 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 1과 같은 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 피한다.

본 실시형태 2의 처리 장치는 촉매 반응기(18)로부터 배출되는 무해화 가스의 열량을 이용하여 가스화기(16)에서의 가스화를 수행하는 것에 의해서, 처리가 끝난 가스 배출 라인(19)에서 분기한 순환 라인(36)이 송풍기(36a)를 통해서 히터 (37)를 거쳐서 가스화기(16)에 접속되어 있다. 또 방산탑(26)으로부터 도출된 가스 배출라인(29)이 가스화기(16)로부터의 가스 배출 라인(17)에 접속되어 있다. 추가로 본 실시형태 2에 있어서는 상기 농축기(14)가 생략되고 있으며, 탱크(11)로부터 폐수 송출 라인(38)이 직접 가스화기(16)에 접속되어 있다. 다른 구성은 상기 실시형태 1과 같다.

상기 실시형태 1과 동일하게 하여 폐수[B]중에서 과산화수소를 분해해서 제거하고(과산화수소 분해 공정), H₂O₂가 제거된 폐수로부터 암모니아를 방산시켜서 암모니아 함유 가스를 얻는다 (방산 공정).

한편 폐수[A]는 가스화기(16) 내로 분무되어 가스화되는데(가스화 공정), 이때 배출 라인(19)에서 분기한 순환 라인(36)으로부터의 무해화 가스를, 히터(37)에 의해 가스화에 필요한 온도, 예를 들면 200∼600℃까지 가열하고, 상기 가스화기 (16)에 도입해서 가스화에 이용한다. 상기 배출 라인(19)에서 무해화 가스의 온도는 촉매에 적합한 반응 온도, 예를 들면 100∼400℃ 정도의 고온이기 때문에 이 열량을 이용하는 것에 의해 히터(37)에서의 가열량을 적게 억제하는 할 수 있어서 열효율이 좋다.

다음에 가스화기(16)로부터 배출되는 가스와 상기 암모니아 함유 가스를 합류시켜, 촉매 반응기(18)에 도입하고, 상기 실시형태 1과 같이 촉매의 작용에 의해 분해 처리하여 N₂, CO₂, H₂O 등의 무해화 가스로 하여 배출라인(19)에서 배출한다 (분해 공정).

이렇게 해서 폐수[A]와 폐수[B]와 같은 2종의 폐수를 동시에 처리 할 수 있다.

<실시형태 3>

도 3은 본 발명의 제 1 발명의 1의 실시형태 3에 따른 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 1과 같은 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 피한다.

본 실시형태 3에 있어서는 촉매 반응기(18)로부터 도출되는 처리가 끝난 가스 배출 라인(39)이 2개로 분기되고, 그 한쪽의 분기 라인(41)이 가스화용 열교환기(43)에 접속되고, 다른 쪽의 분기 라인(42)이 공기 가열용 열교환기(44)에 접속되어 있다.

상기 가스화용 열교환기(43)에는 방산탑(26)으로부터 도출된 가스 배출 라인 (45)이 접속되어 열교환에 의해 가스 배출 라인(45) 내의 암모니아 함유 가스를 가열할 수 있도록 되어 있다. 또 가스화용 열교환기(43)에는 가열 기구를 구비할 수 있어서 폐수[A]의 가스화에 필요한 온도(200∼600℃)로 가열할 수 있도록 되어 있다. 그리고 이 가스화용 열교환기(43)를 거친 가스 배출 라인(45)은 가스화기(16)에 접속되어 폐수[A]의 가스화에 이용된다.

한편 상기 공기 가열용 열교환기(44)에는 방산탑(26)에 공기를 도입하기 위한 공기 도입 라인(33)이 접속되고 있어서 열교환에 의해 공기 도입 라인(33) 내의 공기를 가열할 수 있도록 되어 있다. 또 공기 가열용 열교환기(44)에는 가열 기구를 구비할 수 있어서 적당하게 가열할 수 있도록 되어 있다. 이 공기 가열용 열교환기(44)에 의해 가열된 공기는 공기 도입 라인(33)에 의해 방산탑(26)에 도입되어 암모니아 방산에 이용할 수 있다.

열교환 후의 무해화 가스는 배출 라인(46, 47)을 거쳐서 합류 라인(48)에서 합류되어 대기로 방출된다.

상술한 바와 같이 촉매 반응기(18)로부터 배출되는 무해화 가스는 비교적 고온이기 때문에 이 열량을 상기 열교환기(43, 44)를 이용해서 회수하여 이용하면, 열의 유효 이용을 꾀할 수 있다.

본 실시형태 3에 있어서도, 상기와 같이 폐수[A]와 폐수[B]와 같은 2종의 폐수를 동시에 처리 할 수 있다. 또 열효율이 좋다.

<실시형태 4>

도 4는 본 발명의 제 1 발명의 2의 실시형태 4에 따른 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 1과 같은 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

폐수[B]를 일시 저장하는 탱크(21)에 연결되는 폐수 배출 라인(23)은 도 1과는 달리 pH 조정조(24)에 직접 연결되어 있다. 이 pH 조정조(24)로부터 도출되는 폐수 투입 라인(25)은 투입 펌프(25a)를 통해서 분해ㆍ방산탑(86; 분해ㆍ방산부)에 접속되어 있다.

분해ㆍ방산탑(86)의 하방 부분에는 증기를 도입하는 증기 도입 라인(32) 및 가열 공기를 도입하는 공기 도입 라인(33)이 접속되어 있다. 분해ㆍ방산탑(86)의 상방 부분에는 내부의 가스를 배출하는 가스 배출 라인(29)이 접속되고, 분해ㆍ방산탑(86)의 바닥 부분에는 분해ㆍ방산탑(86) 내의 액을 배출하는 액 배출 라인(31)이 접속되어 있다. 또 상기분해ㆍ방산탑(86)에는 예를 들면 딕슨패킹, 라이스히링, 볼링, 인터록스새들, IMTP, 캐스케이드ㆍ미니링, 메타레트, 슐저패킹 등의 과산화수소 분해능을 가지는 금속제 충전재가 충전되어 있다

다음에 이 실시형태 4의 처리 장치를 이용한 폐수처리 방법에 대해서 설명한다.

상기와 같이, 폐수[A]에는 TMAH와 같은 유기 화합물이 함유되고, 폐수[B]에는 암모니아 및 과산화수소가 함유되어 있다.

우선 탱크(21)로부터 상기 폐수[B]를 pH 조정조(24)에 도입하고 알칼리를 첨가한다. 이렇게 폐수를 알칼리성으로 하는 것에 의해 다음의 분해ㆍ방산탑(86)에 서의 암모니아 방산 효율 및 과산화수소 분해 효율이 좋아진다. 상기 알칼리로서는 수성액중에서 알칼리성을 나타내는 것이면 어느 것이라도 좋지만, 상기 실시형태 1 등과 동일한 것을 사용할 수 있다. 또 폐수에 첨가하는 알칼리의 량으로서도 상기 실시형태 1 등과 같이, 암모니아를 방산 시킬 수 있는 량이라면 어떤 량이라도좋지만, 바람직하게는 폐수의 pH를 7 이상으로 하는 량이고, 더 바람직하게는 pH를 7∼13으로 하는데 필요한 량이다.

다음에 상기 알칼리를 첨가한 폐수[B](이하, '알칼리 첨가 폐수[B]'라고 부르는 경우가 있음)을 분해ㆍ방산탑(86)에 도입한다. 이때 공기 도입 라인(33)으로부터 가열한 공기(예를 들면, 100∼2O0℃) 및/또는 증기 도입 라인(32)으로부터 증기를 도입하고, 상기 알칼리 첨가 폐수[B]에 함유되는 암모니아를 상기 공기 등에 의해 동반해서 암모니아 함유 가스로 하여 가스 배출 라인(29)에서 배출한다. 이렇게 해서 상기 알칼리 첨가 폐수[B]로부터 암모니아를 기상측으로 방산 분리한다. 또한 이 분해ㆍ방산탑에 있어서 상기 과산화수소 분해 촉매에 의해 폐수[B]중의 과산화수소를 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해하고, 폐수[B]중의 과산화수소를 제거한다 (분해ㆍ방산 공정).

분해ㆍ방산탑(86)의 조작 조건으로서는 온도 120℃ 이하, 압력 20kPa(게이지압) 이하가 바람직하다. 그리고 상기 실시형태 1 등과 같이, 방산에 사용하는 가스에 의해 다음과 같이 분류할 수 있다. 즉, 공기나 질소 가스 등을 이용해서 방산을 실시하는 경우에는 온도 5∼50℃, 압력 20kPa(게이지압) 이하의 조작 조건이 바람직하고, 증기를 이용해서 방산을 실시하는 경우에는 온도 80∼120℃, 압력 20kPa(게이지압) 이하의 조작 조건이 바람직하다. 또 방산에 사용되는 가스의 투입량은 공기나 질소 가스 등에 의해 방산을 실시할 경우에는 폐수 투입량에 대하여 용량비로 100∼10000배가 바람직하고, 더 바람직하게는 1000∼5000배이다. 증기에 의해방산을 실시할 경우에는 폐수투입량에 대하여 중량비로 O.05∼10배가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.1∼5배이다. 분해ㆍ방산탑(86)에서의 폐수의 공간속도(SV)는 공기나 질소 등에 의해 분해ㆍ방산을 실시할 경우에는 1∼60h^-1이 바람직하고, 더 바람직하게는 5∼4Oh^-1이다. 또 수증기에 의해 분해ㆍ방산을 실시할 경우에는 1∼ 100h^-1이 바람직하고, 더 바람직하게는 2O∼90h^-1이다.

또 상기 분해ㆍ방산탑(86)에 있어서 과산화수소 및 암모니아가 제거된 폐수(이하, 과산화수소ㆍ암모니아가 제거된 폐수"라고 부르는 경우가 있음)에 대해서는 액 배출 라인(31)으로부터 꺼낸다. 과산화수소나 암모니아 이외의 성분이 폐수[B]에 함유되어 있을 경우에는 적당하게 고체 촉매에 의한 처리 등을 실시해서 상기 성분을 분해하면 좋다.

다음에 상기 가스 배출 라인(29)으로부터 배출된 암모니아 함유 가스(분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스)를 히터(35)에 의해 200∼600℃로 가열하여 (바람직하게는 500℃ 이상) 가스화기(16)에 도입한다.

한편 탱크(11)로부터 폐수[A]를 농축기(14)에 도입한다. 상기 실시형태 1과 같이 TMAH 등의 가스화 가능 유기 화합물의 농도가 낮을 경우에는 다음의 가스화기(16)에서의 가스화에 있어서의 소비 열량이 과대하게 되지 않도록 미리 농축기(14)에서 소정의 농도까지 농축하면 좋다. 또 농축하는 것에 의해 유기물이 거의 포함되지 않는 물을 얻을 수 있고, 이 물을 공장 용수로서 재이용할 수도 있다.

이어서 상기 실시형태 1과 같이 이 농축액을 상기 가스화기(16)내로 분무하면 상기 가열된 암모니아 함유 가스의 열량에 의해 상기 농축액이 가스화된다 (가스화 공정).

다음에 상기 실시형태 1과 같이 이 가스화기(16)로부터의 가스(암모니아, 메탄올, 트리메틸아민 함유 가스)을 촉매 반응기(18)에 도입하여 반응기(18) 내의 촉매의 작용에 의해 분해 처리하여 N₂, CO₂, H₂O 등의 무해화 가스로 하여(분해 공정), 배출 라인(19)에서 배출한다.

과산화수소의 분해에 의해 생성하는 산소가 라인(29)으로부터 배출되는 암모니아, 메탄올, 트리메틸아민의 모두를 접촉 분해하는데 필요로 하는 량에 달하지 않는 경우에는 상기 라인(29)중의 가스에 라인(71)으로부터 산소 함유 가스(예를 들면, 공기)를 필요량 추가해서 촉매 반응기(18)에 도입하면 좋다.

촉매 반응기(18)에 도입하는 가스의 온도도 상기 실시형태 1 등의 경우 와 같이 100∼4O0℃가 바람직하다.

이렇게 해서 폐수[A]와 폐수[B]와 같은 2종의 폐수를 동시에 처리 할 수 있다.

<실시형태 5>

도 5는 본 발명의 제 1 발명의 2의 실시형태 5에 따른 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 1 및 도 4와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 피한다.

본 실시형태 5의 처리 장치는 상기 실시형태 2와 같이 촉매 반응기(18)로부터 배출되는 무해화 가스의 열량을 이용하여, 가스화기(16)에서의 가스화를 수행하는 것에 의해서, 처리가 끝난 가스 배출 라인(19)에서 분기한 순환 라인(36)이 송풍기(36a)를 통해서 히터(37)를 거쳐서 가스화기(16)에 접속되어 있다. 또 분해ㆍ방산탑(86)으로부터 도출된 가스 배출 라인(29)이 가스화기(16)로부터의 가스 배출라인(17)에 접속되어 있다. 추가로 본 실시형태 5에 있어서는 상기 농축기(14)가 생략되고 있으며, 탱크(11)로부터 폐수 송출 라인(38)이 직접 가스화기(16)에 접속되어 있다. 다른 구성은 상기 실시형태 4와 동일하다.

상기 실시형태 1과 같이 해서 폐수[B]의 pH조정을 실시하여 분해ㆍ방산탑 (86)에 도입해서 폐수[B]중에서 과산화수소를 분해 제거하는 동시에 암모니아를 방산시켜서 암모니아 함유 가스를 얻는다(분해ㆍ방산 공정).

한편, 폐수[A]는 가스화기(16)내로 분무되어서 가스화되지만(가스화 공정), 이때 배출 라인(19)에서 분기한 순환 라인(36)으로부터의 무해화 가스를 히터(37)에 의해 가스화에 필요한 온도, 예를 들면 200∼600℃까지 가열하여 상기 가스화기 (16)에 도입해서 가스화에 이용한다. 상기 배출 라인(19)으로부터 배출되는 무해화 가스의 온도는 촉매에 적합한 반응 온도 예를 들면, 100∼400℃ 정도의 고온이기 때문에 이 열량을 이용하는 것에 의해, 히터(37)에서의 가열량을 적게 억제할 수 있어서 열효율이 좋다.

다음에 가스화기(16)로부터 배출되는 가스와 상기 암모니아 함유 가스를 합류시켜서 촉매 반응기(18)에 도입하고, 상기 실시형태 1 등과 같이 촉매의 작용에의해 분해 처리해서 N₂, CO₂, H₂O 등의 무해화 가스로 하여 배출 라인(19)에서 배출한다(가스 분해공정).

이렇게 해서 폐수[A]와 폐수[B]와 같은 2종의 폐수를 동시에 처리 할 수 있다.

<실시형태 6>

도 6은 본 발명의 제 1 발명의 2의 실시형태 6에 따른 폐수의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 1 및 도 4와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 피한다.

본 실시형태 6에 있어서는 상기 실시형태 3과 같이 촉매 반응기(18)로부터 도출되는 처리가 끝난 가스 배출 라인(39)이 2개로 분기되어 그 한쪽의 분기 라인 (41)이 가스화용 열교환기(43)에 접속되고, 다른 쪽의 분기 라인(42)이 공기 가열용 열교환기(44)에 접속되어 있다.

상기 가스화용 열교환기(43)에는 분해ㆍ방산탑(86)으로부터 도출된 가스 배출라인(45)이 접속되어, 열교환에 의해 가스 배출 라인(45) 내의 암모니아 함유 가스를 가열할 수 있도록 되어 있다. 또, 상기 실시형태 3과 같이 가스화용 열교환기 (43)에는 가열 기구를 구비할 수 있어서, 폐수[A]의 가스화에 필요한 온도(200∼ 600℃)로 가열할 수 있도록 되어 있다. 그리고 이 가스화용 열교환기(43)를 거친 가스 배출 라인(45)은 가스화기(16)에 접속되어 폐수[A]의 가스화에 이용된다. 한편 상기 공기 가열용 열교환기(44)에는 분해ㆍ방산탑(86)에 공기를 도입하기 위한 공기 도입 라인(33)이 접속되고 있어서 열교환에 의해 공기 도입 라인(33) 내의 공기를 가열할 수 있도록 되어 있다. 또 공기 가열용 열교환기(44)에는 가열 기구를 구비할 수 있어서 적당하게 가열할 수 있도록 되어 있다. 이 공기가열용 열교환기 (44)에 의해 가열된 공기는 공기 도입 라인(33)에 의해 분해ㆍ방산탑(86)에 도입되어 암모니아 방산에 이용할 수 있다.

열교환 후의 무해화 가스는 배출 라인(46, 47)을 거쳐서 합류 라인(48)에서 합류되어 대기로 방출된다.

상술한 바와 같이 촉매 반응기(18)로부터 배출되는 무해화 가스는 비교적 고온이기 때문에, 이 열량을 상기 열교환기(43, 44)를 이용해서 회수하여 이용하면, 열의 유효 이용을 꾀할 수 있다.

본 실시형태 6에 있어서도 상기와 같이 폐수[A]와 폐수[B]와 같은 2종의 폐수를 동시에 처리 할 수 있다. 또 열효율이 좋다.

<실시형태 7>

도 7은 본 발명의 제 2 발명의 1에 따른 실시형태 7의 처리 장치를 나타내는 모식도이다.

과산화수소 분해부(51)에는 TMAH와 암모니아 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 도입하는 폐수 도입 라인(53)이 접속되어 있다. 이 과산화수소 분해부(51)에는 예를 들면, 실리카알루미나의 담체에 백금을 담지한 담지 촉매가충전되어 있다.

그리고 상기 과산화수소 분해부(51)로부터 도출되는 도출 라인(54)은 암모니아 방산탑(방산부; 26)의 상방 부분에 접속되어 암모니아 방산탑(26) 내로 상기 과산화수소 분해부(51)를 거친 폐수가 내리 쏟아지는 구조로 되어 있다. 또 암모니아 방산탑(26)의 상방 부분에는 내부의 가스를 배출하는 가스 배출 라인(29)이 설치되어 있다. 암모니아 방산탑(26)의 하방 부분에는 공기 또는 증기를 공급하는 공급 라인(55)이 설치되어 있고, 또 암모니아 방산탑(26)의 바닥 부분에는 방산탑(26) 내의 액을 배출하는 액 배출 라인(31)이 설치되어 있다. 이 액 배출 라인(31)은 농축부(56)에 접속되고 있으며, 이 농축부(56)로부터 도출되는 농축액 도출 라인(57)은 가스화기(가스화부; 76)에 접속되어 있다. 상기 농축부(56)에는 농축에 의해 생성된 증류수를 배출하는 배출 라인(58)도 접속되고 있으며, 또 상기 농축부(56)를 가열하기 위한 증기 도입 라인(59)도 접속되어 있다.

상기 가스화기(76)에는 상기 암모니아 방산탑(26)으로부터의 가스 배출 라인 (29)도 접속되고 있으며, 또 연료 공급 라인(60)이 접속되어 가스화기(76)를 가열해서 상기 농축액을 가스화할 수 있도록 되어 있다. 가스 배출 라인(29)에는 공기도입 라인(61)이 접속되고 있어서 방산된 암모니아 함유 가스에 적당하게 공기를 공급해서 희석할 수 있도록 되어 있다.

상기 가스화기(76)로부터의 가스 배출 라인(17)은 촉매 반응기(가스 분해부; 18)에 접속되고 있으며, 또 촉매 반응기(18)로부터 처리가 끝난 가스 등을 배출하는 처리가 끝난 가스 배출 라인(19)이 설치되어 있다.

이 촉매 반응기(18)에는 촉매가 충전되어 있다. 이 촉매로서는 상기 실시형태 1과 같은 것을 들 수 있다.

다음에 이 실시형태 7의 처리 장치의 동작에 대해서 설명한다.

TMAH, 암모니아, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 폐수 도입 라인(53)에서 과산화수소 분해부(51)에 도입한다. 이 과산화수소 분해부(51)에서는 촉매의 작용에 의해 폐수중의 과산화수소가 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해되어서 제거된다(과산화수소 분해공정).

다음에 과산화수소 분해부(51)에 의해 과산화수소가 분해된 폐수(이하, 'H₂O₂가 제거된 폐수'라고 부르는 경우가 있음)을 도출 라인(54)에서 암모니아 방산탑(26)에 도입한다. 이때 공급 라인(55)으로부터 공기 또는 증기를 도입하고, 상기 H₂0₂가 제거된 폐수에 함유되는 암모니아를 상기 공기 등에 의해 동반해서 암모니아 함유 가스로하여 가스 배출 라인(29)에서 배출한다. 이렇게 해서 상기 폐수로부터 암모니아를 기상측으로 방산 분리한다(방산 공정). 암모니아 방산탑(26)을 5∼120℃로 하면, 양호하게 암모니아의 방산이 이루어진다.

다음에 이 암모니아 방산 후의 폐수(이하, 'NH₃가 제거된 폐수'라고 부르는 경우가 있음)을 암모니아 방산탑(26)의 액 배출 라인(31)으로부터 뽑아 내어 농축부(56)에 도입한다. 이 농축부(56)에서는 예를 들면 증기 도입 라인(59)으로부터 증기를 도입해서 5∼120℃에 가열하는 것에 의해 상기 NH₃가 제거된 폐수로부터 물을 증발(배출 라인(58)으로부터 이 수증기를 배출)시켜, TMAH의 농축액을 얻는다(농축 공정). 이 증발한 물은 증류수이기 때문에, 냉각 응축해서 공장 용수 등으로 재이용할 수 있다.

상기 가스 배출 라인(29)으로부터 상기 암모니아 함유 가스를 적당하게 공기에 의해 희석(공기 도입 라인(61)으로부터 공기를 혼합)해서 가스화기(76)에 도입하는 동시에, 연료 공급 라인(60)으로부터 연료를 공급해서 연료 버너에 의해 200∼600℃의 열풍을 발생시켜서 상기 TMAH의 농축액을 농축액 도출 라인(57)으로부터 가스화기(76) 내로 분무하고, 상기 TMAH 농축액을 가스화한다(가스화 공정). TMAH은 130℃ 이상으로 폭로시키는 것에 의해서 메탄올과 트리메틸아민으로 분해되어 가스화된다. 가스화기(76)의 가열수단으로서는 상기 연료 버너에 한정하지 않지만, 예를 들면 전기 히터를 사용해도 좋다.

이어서 상기 가스화기(76)로부터 배출된 가스(암모니아, 메탄올, 트리메틸아민 함유 가스)를 촉매 반응기(18)에 도입하고, 촉매 반응기(18)내의 촉매의 작용에 의해 분해 처리하여 N₂, CO₂, H₂O로 하여 배출 라인(19)에서 배출한다(분해 공정). 촉매 반응기(18)에 있어서 온도를 100∼400℃(더 바람직하게는 250∼350℃)로 하는 것이 바람직하다. 100℃ 미만에서는 촉매에 의한 산화 효율이 불충분해져서 상기 암모니아 등이 잔존할 우려가 있기 때문이며, 한편 400℃을 넘을 경우에는 상기 암모니아 등의 산화가 지나치게 진행되어서 질소 산화물(NOx)을 생성시키기 쉬워져서 NOx의 후처리가 필요하게 될 우려가 있기 때문이다. 또 촉매 반응기(18)에 있어서촉매의 공간속도(SV)를 500∼50000h^-1(더 바람직하게는 100O∼10000h^-1)로 하여 상기 피처리 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 500h^-1미만에서는 촉매 반응기(18)로서 큰 것이 필요하게 되어서 비효율적이고, 50000h^-1을 넘는 경우에는 분해 효율이 현저하게 저하될 우려가 있기 때문이다. 또 상기 가스화기(76)에 의해 가스화되지 않은 고형물질을 제거해서 분해부(18)에 가스 성분만을 도입하는 것이 더 바람직하다.

이렇게 해서 TMAH와 암모니아, 과산화수소를 포함하는 폐액을 무해한 N₂, CO₂, H₂0, O₂으로 까지 동시처리 할 수 있다.

TMAH와 암모니아, 과산화수소를 함유하는 폐수를 그대로 기화해서 촉매에 의한 처리를 실시한 경우에는 전술 바와 같이 대형의 장치가 필요하게 되고, 또 과대한 열량을 필요로 하지만, 상기한 바와 같이 과산화수소를 분해해서 제거한 후, 일단 TMAH와 암모니아를 분리하고 TMAH을 농축한 후 기화하고, 그 후 상기 분리한 암모니아와 함께 촉매에 의한 처리를 수행하면, 적은 처리 장치로도 좋고, 또 필요한 열량도 저감된다.

<실시형태 8>

도 8은 본 발명의 제 2 발명의 1에 따른 실시형태 8의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 7과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 피한다.

TMAH과 암모니아 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 송출하는 폐수 도입 라인(53)은 과산화수소 분해부(51)에 접속되고, 이 과산화수소 분해부(51)로부터 도출되는 도출 라인(62)은 가열 농축부(63)에 접속되어 있다. 이 가열 농축부(63)에는 증기 공급 라인(70)이 접속되어 이 공급된 증기에 의해 가열할 수 있도록 되어 있다. 가열 농축부(63)로부터는 기체 배출 라인(64)과 액 배출 라인(65)이 접속되고, 이 액 배출 라인(65)은 가스화기(가스화부; 66)에 접속되어 있다. 또 상기 기체 배출 라인(64)은 응축부(67)에 접속되고, 추가로 이 응축부(67)로부터 도출 라인(68)에서 암모니아 방산탑(방산부; 26)에 접속되어 있다. 암모니아 방산탑(26)의 하방 부분에는 공기 또는 증기의 공급 라인(55)이 설치되어 있고, 또 암모니아 방산탑(26)의 바닥 부분에는 방산탑(26) 내의 액(처리가 끝난 물)을 배출하는 액 배출 라인(69)이 설치되어 있다. 또 암모니아 방산탑(26)으로부터의 가스 배출 라인 (29)이 상기 가스화기(66)에 접속되어 있다. 이 가스화기(66)에는 추가로 연료 공급 라인(60)이 접속되어 있다. 가스화기(66)로부터의 배출 라인(17)은 상기 실시형태 7과 같이 촉매 반응기(가스 분해부; 18)에 접속되고 있고, 또 촉매 반응기(18)로부터 처리가 끝난 가스 등을 배출하는 배출 라인(19)이 설치되어 있다.

다음에 본 실시형태 8의 장치의 동작에 대해서 설명한다.

암모니아ㆍTMAHㆍ과산화수소 함유 폐수를 우선 과산화수소 분해부(51)에 도입하고, 예를 들면 촉매 작용에 의해 폐수중의 과산화수소를 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해해 폐수 중에서 제거한다(과산화수소분해 공정). 이어서 H₂O₂가 제거된 폐수를 가열 농축부(63)에 도입하고, 상기 가열 농축부(63)에서 폐수를 가열하여 TMAH을 농축한다(가열 농축 공정). 이 가열 농축부(63)에서 증발하여 기체 배출 라인(64)으로부터 배출되는 가스는 주로 수증기와 암모니아이며, 다음에 이들을 응축부(67)에서 응축하고(응축 공정), 이 응집수를 도출 라인(68)에서 암모니아 방산탑(26)에 도입한다. 암모니아 방산탑(26)에서는 공기 또는 증기에 의해 응집수중의 암모니아를 방산하고(방산 공정), 이 방산된 암모니아 함유 가스를 가스 배출 라인(29)으로부터 배출하고, 가스화기(66)에 도입한다.

한편 상기 가열 농축부(63)에서 수득한 TMAH 농축액도 상기 가스화기(66)에 도입한다. 이 가스화기(66)에서 TMAH 농축액을 가스화하고(가스화 공정), 상기 암모니아 함유 가스와 함께 배출 라인(17)에서 배출해서 촉매 반응기(18)에 도입한다. 이 도입 가스는 암모니아와 TMAH의 분해에 의해 생성한 TMAH 및 메탄올이며, 이들을 촉매 반응기(18)의 고체 촉매의 작용에 의해 동시에 분해 정화하고, 배출 라인(19)으로부터 N₂, CO₂, H₂O로서 배출한다(분해 공정).

이렇게 해서 TMAH와 암모니아 및 과산화수소를 포함하는 폐액이 무해한 N₂, CO₂, O₂, H₂O으로까지 효율적으로 처리된다.

<실시형태 9>

도 9는 본 발명의 제 2 발명의 2에 따른 실시형태 9의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 7과 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.

분해ㆍ방산탑(86)에는 예를 들면, 라이스히링, 볼링, 인터록스새들, IMTP, 캐스케이드ㆍ미니 링, 메타레트, 슐저패킹 등의 과산화수소 분해능을 가지는 금속제 충전재가 충전되고 있고, TMAH와 암모니아 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 도입하는 폐수 도입 라인(53)이 분해ㆍ방산탑(분해ㆍ방산부; 86)의 상방 부분에 접속되어 분해ㆍ방산탑(86) 내로 상기 폐수가 내리 쏟아지는 구조로 되어 있다. 또 분해ㆍ방산탑(86)의 상방 부분에는 내부의 가스를 배출하는 가스 배출 라인(29)이 설치되어 있다. 분해ㆍ방산탑(86)의 하방 부분에는 공기 또는 증기를 공급하는 공급 라인(55)이 설치되어 있고, 또 분해ㆍ방산탑(86)의 바닥 부분에는 분해ㆍ방산탑 (86) 내의 액을 배출하는 액 배출 라인(31)이 설치되어 있다. 상기 가스화기(76)에는 상기 분해ㆍ방산탑(86)으로부터의 가스 배출 라인(29)도 접속되어 있다. 다음에 이 실시형태 9의 처리 장치의 동작에 대해서 설명한다.

TMAH, 암모니아, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 폐수 도입 라인(53)으로부터 분해ㆍ방산탑(86)에 도입한다. 이때 공급 라인(55)으로부터 공기 또는 증기를 도입하고, 상기 폐수에 함유되는 암모니아를 상기 공기 등에 의해 동반해서 암모니아 함유 가스로 하여 가스 배출 라인(29)으로부터 배출한다. 또 분해ㆍ방산탑(86) 내의 충전재의 작용에 의해 폐수중의 과산화수소를 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해 제거한다. 이렇게 해서 상기 폐수로부터 과산화수소를 제거하는 동시에 암모니아를 기상측으로 방산 분리한다(분해ㆍ방산 공정). 분해ㆍ방산탑(86)을 5∼120℃로 하면, 양호하게 암모니아의 방산 및 과산화수소의 분해가 이루어진다.

다음에 이 과산화수소분해/암모니아 방산 후의 폐수(이하, 과산화수소ㆍ암모니아가 제거된 폐수"라고 부르는 경우가 있음)를 분해ㆍ방산탑(86)의 액 배출 라인(31)으로부터 뽑아 내어 농축부(56)에 도입한다. 이 농축부(56)에서는 예를 들면 증기 도입라인 (59)으로부터 증기를 도입해서 5∼120℃로 가열하는 것에 의해, 상기 과산화수소ㆍ암모니아가 제거된 폐수로부터 물을 증발(배출 라인(58)으로부터 이 수증기를 배출)시키고, TMAH의 농축액을 얻는다 (농축 공정). 이 증발한 물은 증류수이기 때문에 냉각 응축해서 공장용수 등으로서 재이용할 수 있다.

상기 실시형태 7과 같이 상기 가스 배출 라인(29)으로부터 상기 암모니아 함유 가스를 적당하게 공기에 의해 희석(공기 도입 라인(61)으로부터 공기를 혼합)하여 가스화기(76)에 도입하는 동시에, 연료 공급 라인(60)으로부터 연료를 공급해서 연료 버너에 의해 200∼600℃의 열풍을 발생시켜서 상기 TMAH의 농축액을 농축액 도출 라인(57)으로부터 가스화기(76) 내로 분무하여 상기 TMAH 농축액을 가스화한다(가스화 공정). TMAH은 130℃ 이상으로 폭로시키는 것에 의해서 메탄올과 트리메틸아민으로 분해되어 가스화한다. 가스화기(76)의 가열수단으로는 상기 연료 버너에 한정하는 것은 아니지만, 예를 들면 전기 히터를 이용해도 좋다.

이어서 상기 실시형태 7과 같이 상기 가스화기(76)로부터 배출된 가스(암모니아, 메탄올, 트리메틸아민 함유 가스)를 촉매 반응기(가스 분해부; 18)에 도입하고, 촉매 반응기(18)내의 촉매의 작용에 의해 분해 처리하여, N₂, CO₂, H₂O 로 하여 배출 라인(19)으로부터 배출한다(가스 분해 공정). 상기와 같이 촉매 반응기(18)에서 온도를 100∼400℃(더 바람직하게는 250∼350℃)로 하는 것이 바람직하다. 또 촉매 반응기(가스 분해부)(18)에서 촉매의 공간속도(SV)를 500∼50000h^-1(더 바람직하게는 1000∼10000h^-1)로 하여 상기 피처리 가스를 공급하는 것이 바람직하다. 또 상기 가스화기(76)에 의해 가스화되지 않은 고형 물질을 제거해서 촉매 반응기(18)에 가스 성분만을 도입하는 것이 더 바람직하다.

이렇게 해서 TMAH와 암모니아의 양쪽을 포함하는 폐액을 무해한 N₂, CO₂, O₂, H₂O으로까지 동시 처리 할 수 있다.

TMAH와 암모니아, 과산화수소를 함유하는 폐수를 그대로 기화해서 촉매에 의한 처리를 실시한 경우에는, 전술한 바와 같이 대형의 장치가 필요해지게 되고, 또 과대한 열량을 필요로 하게 되지만, 상기한 바와 같이 과산화수소의 분해 및 암모니아의 방산을 수행하는 것에 의해, 이들을 제거한 TMAH 함유액으로 하고, 이어서 TMAH를 농축한 후 기화하고, 그 후 상기 방산에 의해 분리한 암모니아와 함께 촉매에 의한 처리를 실시하면, 작은 처리 장치로 할 수 있고, 또 필요한 열량도 저감된다.

<실시형태 10>

도 10은 본 발명의 제 3발명에 따른 실시형태 10의 처리 장치를 나타내는 모식도이다. 도 9와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 중복 설명을 피한다.

TMAH와 암모니아 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 송출하는 폐수 도입 라인(53)은 가열 농축부(63)에 접속되어 있다. 이 가열 농축부(63)에는 증기 공급 라인(70)이 접속되고, 이 공급된 증기에 의해 가열할 수 있도록 되어 있다. 가열 농축부(63)로부터는 기체 배출 라인(64)과 액 배출 라인(65)이 접속되고, 이 액 배출 라인(65)은 가스화기(가스화부)(66)에 접속되어 있다. 또 상기 기체 배출 라인(64)은 응축부(67)에 접속되고, 추가로 이 응축부(67)로부터 도출 라인(68)에서 분해ㆍ방산탑(분해ㆍ방산부; 86)에 접속되어 있다. 분해ㆍ방산탑(86)의 하방 부분에는 공기 또는 증기의 공급 라인(55)이 설치되어 있고, 또 분해ㆍ방산탑(86)의 바닥 부분에는 분해ㆍ방산탑(86) 내의 액(처리가 끝난 물)을 배출하는 액 배출 라인(69)이 설치되어 있다. 또 분해ㆍ방산탑(86)로부터의 가스 배출 라인(29)이 상기 가스화기(66)에 접속되어 있다. 이 가스화기(66)에는 추가로 연료 공급 라인(60)이 접속되어 있다. 가스화기(66)로부터의 배출 라인(17)은 상기 실시형태 9와 같이 촉매 반응기(가스 분해부; 18)에 접속되고 있고, 또 촉매 반응기(18)로부터 처리가 끝난 가스 등을 배출하는 배출 라인(19)이 설치되어 있다.

다음에 본 실시형태 10의 장치의 동작에 대해서 설명한다.

암모니아ㆍTMAHㆍ과산화수소 함유 폐수[C]를 가열 농축부(63)에 도입하고, 상기 가열 농축부(63)에서 폐수를 가열하여 TMAH를 농축한다(가열 농축 공정). 이 가열 농축부(63)에서 증발하여 기체 배출 라인(64)으로부터 배출되는 가스는 주로 수증기와 암모니아 및 과산화수소이며, 다음에 이들을 응축부(67)에서 응축하고(응축 공정), 이 응집수를 도출 라인(68)에서 분해ㆍ방산탑(86)에 도입한다. 분해ㆍ방산탑(86)에서는 공기 또는 증기에 의해 응집수중의 암모니아를 방산하고(분해ㆍ방산 공정), 이 방산된 암모니아 함유 가스를 가스 배출 라인(29)으로부터 배출하고, 가스화기(66)에 도입한다. 또 상기 분해ㆍ방산탑(86)에서 예를 들면 촉매 작용에 의해 폐수중의 과산화수소를 물(H₂O)과 산소(O₂)로 분해해서 폐수 중에서 제거한다.

한편, 상기 가열 농축부(63)에서 수득한 TMAH 농축액도 상기 가스화기(66)에 도입한다. 이 가스화기(66)에서 TMAH 농축액을 가스화하고(가스화 공정), 상기 암모니아 함유 가스와 함께 배출 라인(17)으로부터 배출하여 촉매 반응기(18)에 도입한다. 이 도입 가스는 암모니아와 TMAH의 분해에 의해 생성한 TMAH 및 메탄올이며, 이것들을 촉매 반응기(18)의 고체 촉매의 작용에 의해 동시에 분해 정화하고, 배출라인(19)으로부터 N₂, C0₂, H₂O로 하여 배출한다 (가스 분해 공정).

이렇게 해서 TMAH와 암모니아 및 과산화수소를 포함하는 폐액[C]이 무해한 N₂, CO₂, O₂, H₂O로까지 효율적으로 처리된다.

또 본 발명의 제 2 및 제 3의 발명의 처리 방법 및 처리 장치에 의하면 암모니아, TMAH 및 과산화수소를 함유한 폐수[C]의 정화 처리뿐만 아니라, 상기TMAH 이외의 가스화 가능한 고비점 유기화합물과 암모니아, 과산화수소를 함유하는 폐수의 정화 처리도 가능하다. 예를 들면, 2―피롤리돈 등의 함질소 유기화합물과 암모니아, 과산화수소를 함유한 폐수의 정화 처리도 가능하다. 또 암모니아 이외의 방산 가능 화합물을 함유하는 폐수라도 좋다.

상기 실시형태에서는 과산화수소 분해부(51)나 분해ㆍ방산부(분해ㆍ방산탑; 86)에 촉매를 충전한 것을 들었지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 광조사 기구를 구비한 과산화수소 분해부 또는 분해ㆍ방산부로 하여 도입된 폐수에 광조사를 실시하여 광산화에 의해 과산화수소를 분해하는 구성의 것이라도 좋다.

추가로 상기 실시형태 1∼3, 7, 8에 있어서 상기 과산화수소 분해부(51)에 배출 라인을 접속하고, 과산화수소 분해부(51)에서 생성한 산소 가스와 같은 무해화 가스를 배출하도록 하여도 좋다.

<실험예 1>

상기 실시형태 1의 처리 장치를 이용해서 배수 처리를 실시한 예를 이하에 나타낸다. 처리 대상의 폐수 조성은 폐수[A]가 TMAH를 3000mg/L 함유하는 물이고, 폐수[B]가 암모니아 2500mg/L과 과산화수소 5000mg/L을 함유하는 물이다.

우선, 탱크(21)로부터 폐수[B]를 과산화수소 분해부(51)에 도입한다(과산화수소분해 공정). 과산화수소 분해부(51)에는 촉매로서 Pt/TiO₂(TiO₂담체 1ℓ당 Pt 1g을 담지)를 50L 충전해 두었다. 이 과산화수소 분해 공정에 있어서 폐수[B]중의과산화수소가 분해되어 H₂O₂가 제거된 폐수[B]를 수득하였다. H₂O₂가 제거된 폐수[B]중의 H₂O₂농도는 2mg/L 이하였다.

다음에 pH 조정조(24)에서 상기 H₂O₂가 제거된 폐수[B]에 알칼리(NaOH)를 첨가해서 pH 11.5로 하고, 이 알칼리 첨가 폐수[B]를 800L/hr.로 방산탑(26)의 꼭대기부(頂部)에서 투입하였다. 이때 방산탑(26)의 하부에서 고온 공기(150℃)를 850m³(normal)/hr.의 속도로 공급하였다. 이 방산탑(26)의 하부에서 암모니아가 제거된 폐수를 배출하였다. 또 방산탑(26)의 상부에서 배출되는 암모니아 함유 가스를 히터35에 도입하여 가열해서 500℃까지 승온시킨 후, 가스화기(16)에 도입하였다.

한편 폐수[A]를 농축기(14)에 도입해서 약 6%까지 농도를 높이고, 이 농축액을 40L/hr.로 상기 가스화기(16)내로 분무해서 실질적으로 전량을 가스화하였다. 이 가스화 공정에 있어서 TMAH는 트리메틸아민과 메탄올에 열분해되어 가스화한다.

이 가스화기(16)로부터 배출되는 암모니아, 트리메틸아민, 메탄올 함유 가스를 촉매 반응기(18)에 도입하였다. 반응기(18)의 촉매 입구 온도를 330℃로 하였다. 또 반응기(18)에는 후술하는 촉매를 250L 충전해 두었다.

반응기(18)(배출 라인(19))로부터 배출되는 정화가 끝난 가스의 분석 결과는 하기와 같다.

트리메틸아민: 0. 2ppm 이하

메탄올: 0.2ppm 이하

암모니아: 1ppm 이하

질소산화물: 14ppm

이산화탄소: 2600ppm

일산화탄소: 2ppm 이하

과산화수소: 1ppm 이하.

한편, 반응기(18)에 충전한 상기 촉매는 이하와 같이 조제하였다. 즉 10질량%의 암모니아수 700ℓ, 20질량% 실리카졸 35.5kg을 첨가하고, 교반 혼합한 후, 황산티타닐에 황산수용액 300l를 교반하면서 서서히 적하하였다 (125gㆍTiO₂/ℓ, 0.55kgㆍH₂SO₄/ℓ). 수득된 겔을 숙성시키고, 여과 수세한 후, 150℃에서 10시간 건조하고, 이어서 500℃에서 6시간 소성하였다. 수득된 분체 조성은 TiO₂:SiO₂= 4:1(mol비)이며, BET 비표면적은 200m²/g이었다. 이 분말 20kg에 메타바나진산암모늄 2.00kg 및 파라텅스텐산암모늄 0.77kg을 포함하는 15% 모노에탄올아민 수용액 12kg을 첨가하고, 성형 조제로서 전분을 첨가하여 니더로 혼합한 후, 압출 성형기에 의해 외(外)치수 80mm각, 눈금 2.8mm, 두께 0.5mm, 길이 450mm의 허니콤상으로 성형하였다. 이것을 80℃에서 건조하고, 이어서 450℃의 공기 분위기 하에서 5시간 소성하였다. 이 허니콤 성형체의 조성은 Ti-Si복합 산화물:V₂O₅:WO₃=90:7:3(중량비)이었다. 이 성형체를 초산팔라듐 수용액에 함침하고, 150℃에서 3시간 건조한 후, 450℃의 공기 분위기 하에서 3시간 소성하였다. 수득된 촉매의 조성은 Ti-Si복합산화물:V₂O₅:WO₃:Pd=89.1:6.9:3:1(중량비)이며, BET 비표면적은 120m²/g, 세공(細孔)용적은 0.45cc/g 이었다.

<실험예 2>

상기 실시형태 7의 처리 장치, 처리 방법에 의해 폐수[C]의 처리를 실시한 예를 이하에 나타낸다. 처리대상의 폐수조성은 암모니아: 2500mg/L, TMAH:3O0Omg/L, 과산화수소:5000mg/L이다.

우선 이 폐수를 과산화수소 분해부(51)에 도입해서 폐수중의 과산화수소를 분해하여 H₂O₂가 제거된 폐수를 얻었다. H₂O₂가 제거된 폐수중의 H₂O₂농도는 2mg/L 이하였다. 또 과산화수소 분해부(51)에는 촉매로서 Pt/TiO₂(TiO₂담체 1ℓ당 Pt 1g을 담지)을 50L 충전해 두었다.

다음에 상기 H₂O₂가 제거된 폐수를 800L/hr.로 암모니아 방산탑(26)의 꼭대기부에서 투입하였다. 이때 방산탑(26)의 하부에서 고온공기(150℃)를 850m³(norma1) /hr의 속도로 공급하였다. 다음에 이 방산탑(26)의 하부로부터 배출되는 TMAH 함유 폐수를 농축부(56)에서 TMAH 농도가 6%가 될 때까지 농축하였다.

한편 방산탑(26)의 상부로부터 배출되는 암모니아 함유 가스를 가스화기(76)에 도입하고, 또 연료를 가스화기(76)에 공급해서 500℃까지 승온시키고, 상기 농축부(56)에서 농축된 TMAH 농축액을 40L/hr.로 상기 가스화기(76)내로 분무해서 실질적으로 전량을 가스화하였다. 이 가스화 공정에서 TMAH는 트리메틸아민과 메탄올에 열분해되어서 가스화한다.

이 가스화기(76)로부터 배출되는 암모니아, 트리메틸아민, 메탄올 함유 가스를 촉매 반응기(18)에 도입하였다. 촉매 반응기(18)의 촉매입구 온도를 330℃로 하였다. 또 촉매 반응기(18)에는 상기 실험예 1과 같이 해서 조정한 촉매를 250L 충전하였다.

촉매 반응기(18)로부터 배출되는 정화가 끝난 가스의 분석 결과는 하기와 같다.

트리메틸아민: 0.2ppm 이하

메탄올: 0.2ppm 이하

암모니아: 1ppm 이하

질소산화물: 14ppm

이산화탄소: 26O0ppm

일산화탄소: 2ppm 이하

과산화수소: 1ppm 이하.

<시험예 3>

상기 실시형태 4의 처리 장치를 이용해서 배수 처리를 실시한 예를 이하에 나타낸다. 처리대상의 폐수조성은 상기 실험예 1과 같이 폐수[A]가 TMAH를 3000mg/L 포함하는 물이고, 폐수[B]가 암모니아 2500mg/L과 과산화수소 5000mg/L을 포함하는 물이다. 또 분해ㆍ방산탑(86)에는 충전재로서 딕슨패킹(재질: SUS316)을 0.6L 충전해 두었다.

우선 탱크(21)로부터 폐수[B]를 pH 조정조(24)에 도입하고, 상기 폐수[B]에알칼리(NaOH)를 첨가해서 pH 11.5로 하고, 이 알칼리 첨가 폐수[B]를 2L/hr.로 분해ㆍ방산탑(86)의 꼭대기부에서 투입하였다. 이때 증기공급관(32)으로부터 송출되는 증기를 분해ㆍ방산탑(86)의 바닥에서 1kg/hr.의 속도로 공급하였다. 이 분해ㆍ방산탑(86)에서는 폐수[B]중의 과산화수소가 분해되는 동시에 암모니아가 방산된다. 그리고 분해ㆍ방산탑(86)의 하부로부터 과산화수소ㆍ암모니아가 제거된 폐수를 배출하였다. 상기 과산화수소ㆍ암모니아가 제거된 폐수중의 과산화수소는 8mg/ℓ이며, 암모니아 농도(질소 원자로)7mg/ℓ이었다. 또 분해ㆍ방산탑(86)의 상부로부터 배출되는 암모니아 함유 가스에 공기 공급관(71)으로부터 촉매 반응용 공기를 혼합해서 희석하고, 이어서 히터(35)에 도입하여 가열해서 500℃까지 승온시킨 후, 가스화기(16)에 도입하였다.

한편 폐수[A]를 농축기(14)에 도입해서 약 6%까지 농도를 높이고, 이 농축액을 0.1L/hr.로 상기 가스화기(16) 내로 분무해서 실질적으로 전량을 가스화하였다. 이 가스화 공정에 있어서 TMAH는 트리메틸아민과 메탄올에 열분해되어서 가스화한다.

이 가스화기(16)로부터 배출되는 암모니아, 트리메틸아민, 메탄올 함유 가스를 촉매반응기(18)에 도입하였다. 반응기(18)의 촉매입구 온도를 33O℃로 하였다. 또 반응기(18)에는 상기 실험예 1과 같이 해서 조정한 촉매를 0.6L 충전해 두었다.

반응기(18)(배출 라인(19))로부터 배출되는 정화가 끝난 가스의 분석 결과는 하기와 같다.

트리메틸아민: 0.2ppm 이하

메탄올: 0.2ppm 이하

암모니아: 1ppm 이하

질소산화물: 15ppm

이산화탄소: 260Oppm

일산화탄소: 2ppm 이하

과산화수소: 1ppm 이하

<실험예 4>

상기 실시형태 9의 처리 장치, 처리 방법에 의해 폐수[C]의 처리를 실시한 예를 이하에 나타낸다. 처리대상의 폐수조성은 실험예 2와 같이 암모니아: 250Omg/L, TMAH: 3000mg/L, 과산화수소: 5000mg/L이다. 분해ㆍ방산탑(86)에는 과산화수소 분해촉매(Pt/TiO₂―ZrO₂(TiO₂-ZrO₂담체 1ℓ당 Pt를 0.5g 담지)) O.1ℓ와 맥매혼 타입의 충전재(재질: SUS304) 1.6ℓ를 충전해 두었다.

상기 폐수[C]를 2L/hr.로 분해ㆍ방산탑(86)의 꼭대기부에서 투입하였다. 이때 증기 공급관(55)으로부터 송출되는 증기를 분해ㆍ방산탑(86)의 바닥에서 1kg/hr.의 속도로 공급하였다. 다음에 이 분해ㆍ방산탑(86)의 하부로부터 배출되는 TMAH 함유 폐수를 농축부(56)에서 TMAH농도가 6%가 될 때까지 농축하였다.

한편, 분해ㆍ방산탑(86)의 상부에서 배출되는 암모니아 함유 가스에 공기 공급관(71)으로부터의 촉매 반응용 공기를 혼합하여 희석하고 이어서 각가스화기(76)에 도입하고, 또 연료를 가스화기(76)에 공급하여 500℃까지 승온시키고, 상기 농축부(56)에서 농축된 TMAH 농축액을 0.1L/hr.로 상기 가스화기(76) 내로 분무하여 실질적으로 전량을 가스화하였다. 이 가스화 공정에서 TMAH는 트리메틸아민과 메탄올에 열분해되어 가스화된다.

이 가스화기(76)로부터 배출되는 암모니아, 트리메틸아민, 메탄올 함유 가스를 촉매반응기(18)에 도입하였다. 촉매 반응기(18)의 촉매입구 온도를 330℃로 하였다. 또 촉매 반응기(18)에는 상기 실험예 1과 같이 해서 조제한 촉매를 0.6L 충전하였다.

촉매 반응기(18)로부터 배출되는 정화가 끝난 가스의 분석 결과는 하기 와 같다.

트리메틸아민: 0.2ppm 이하

메탄올: 0.2ppm 이하

암모니아: 1ppm 이하

질소산화물: 15ppm

이산화탄소: 2600ppm

일산화탄소: 2ppm 이하

과산화수소: 1ppm 이하.

본 발명에 따른 폐수의 처리 방법, 처리 장치에 의하면 가스화 가능한 유기 화합물(TMAH등)과 방산 가능 화합물(암모니아 등)과 함께 과산화수소가 함유된 폐수에 대해서, 일련의 처리 과정에 의해 이것들 3자 처리 대상물질을 분해 처리 할 수 있고, 또 다른 2 종류의 폐수를 동시에 처리함에 있어서, 한쪽의 폐수에 과산화수소와 방산 가능 화합물(암모니아 등)이 함유되고, 다른 쪽의 폐수에 가스화 가능한 유기화합물(TMAH등)이 함유된 것이라도, 이들 서로 다른 종류의 폐수를 동시에 처리할 수 있다. 따라서 장치의 간소화, 설비 비용이나 러닝코스트의 저감을 도모할 수 있다.

Claims (21)

1. 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 방법에 있어서,

   상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며,

   상기 폐수[A]를 가스화 하는 가스화 공정과,

   상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해 공정과,

   상기 폐수[B]중, 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 방산 공정과,

   상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산 공정에서 수득한 가스를 촉매로 분해 처리하는 분해 공정,

   을 가지는 것을 특징으로 하는 폐수의 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가스화 공정보다 앞에 상기 폐수[A]를 농축하는 농축 공정을 실시하는 폐수의 처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 과산화수소 분해공정을 상기 방산 공정에 선행하여 실시하고, 과산화수소 분해 후의 액상을 상기 방산 공정으로 처리하는 폐수의 처리방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 과산화수소 분해 공정과 상기 방산 공정을 동시에 실시하고, 이것에 의해서 수득된 가스를 상기 가스화 공정에서 수득한 가스와 함께 상기 분해 공정으로 처리하는 폐수의 처리 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 가스화 공정보다 앞에 상기 폐수[A]를 농축하는 농축 공정을 설치한 폐수의 처리 방법.
6. 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 정화 처리하는 방법에 있어서,

   상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해 공정과,

   상기 폐수[C]중, 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 방산 공정과,

   상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 가스화하는 가스화 공정과,

   이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 방산 공정에서 수득한 가스를 촉매로 분해 처리하는 분해 공정,

   을 구비한 것을 특징으로 하는 폐수의 처리 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 농축하는 농축 공정을 실시하고,

   상기 과산화수소 분해 공정을 상기 방산 공정과 상기 농축 공정보다 선행하여 실시하고,

   이 과산화수소 분해 후의 액상을 상기 방산 공정으로 처리하고,

   다음에 이 방산 후의 액상을 상기 농축 공정으로 처리하고,

   이 농축 공정에서 수득한 농축액을 상기 가스화 공정으로 처리하는 폐수의 처리 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 농축하는 농축 공정을 실시하고,

   상기 과산화수소 분해 공정을 상기 방산 공정과 상기 농축 공정보다 선행하여 실시하고,

   이 과산화수소 분해 후의 액상을 상기 농축 공정으로 처리하고,

   다음에 이 농축 공정에서 휘산되는 상기 방산 가능한 화합물을 응축하는 응축 공정으로 처리하고,

   이 응축 공정에 의해 수득된 응축수를 상기 방산 공정으로 처리하고,

   또 상기 농축 공정에서 수득한 농축액을 상기 가스화 공정으로 처리하는 폐수의 처리 방법.
9. 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는폐수[C]를 정화 처리하는 방법에 있어서,

   상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 동시에 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산공정과,

   이 분해ㆍ방산 후의 폐수를 가스화하는 가스화 공정과,

   이 가스화 공정에서 수득한 가스와 상기 분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스를 촉매를 이용하여 분해하는 분해 공정,

   을 구비한 것을 특징으로 하는 폐수의 처리 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 분해ㆍ방산 공정을 거친 폐수를 농축하여 유기화합물 함유 농축액을 얻는 농축 공정을 실시하고, 이 농축 공정에서 수득한 농축액을 상기 가스화 공정으로 처리하여 가스화하는 폐수의 처리방법.
11. 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]를 정화 처리하는 방법에 있어서,

    상기 폐수[C]를 가열하여 농축하는 가열농축 공정과,

    이 가열 농축 공정에서 휘산되는 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 응축하는 응축 공정과,

    이 응축수 중의 과산화수소를 분해하는 동시에 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산 공정과,

    상기 가열 농축 공정에 의해 수득되는 유기화합물 함유 농축액을 가스화하는가스화 공정과,

    이 가스화 고정에서 수득되는 가스와 상기 방산된 가스를 촉매를 이용하여 분해하는 분해 공정,

    을 구비한 것을 특징으로 하는 폐수의 처리방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스화 공정에서의 가스화를 위한 열량으로 상기 분해 공정에서 배출되는 처리가 끝난 가스의 열량을 직접 또는 상기 방산 공정 혹은 상기 분해ㆍ방산 공정에서 수득한 가스의 가열을 통해서 이용하는 폐수의 처리 방법.
13. 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 장치에 있어서,

    상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며,

    상기 폐수[A]를 가스화하는 가스화부와,

    상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해부와,

    상기 폐수[B]중, 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 방산부와,

    상기 가스화부에서 수득한 가스와 상기 방산부에서 수득한 가스를 촉매로 분해 처리하는 분해부,

    를 가지는 것을 특징으로 하는 폐수의 처리장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 폐수[B]를 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인과,

    이 과산화수소 분해부에서 도출하여 상기 확산부에 도입하는 라인을 구비한 폐수의 처리 장치.
15. 2 종류의 폐수를 동시에 처리하는 장치에 있어서,

    상기 폐수의 하나가 가스화 가능한 유기화합물을 함유하는 폐수[A]이고, 상기 폐수의 다른 하나가 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[B]이며,

    상기 폐수[A]를 가스화하는 가스화부와,

    상기 폐수[B]중의 과산화수소를 분해하는 동시에 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산부와,

    상기 가스화부에서 수득한 가스를 상기 분해ㆍ방산부에서 수득한 가스와 함께 촉매로 분해 처리하는 분해부,

    를 가지는 것을 특징으로 하는 폐수의 처리 장치.
16. 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]의 처리장치에 있어서,

    상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 과산화수소 분해부와,

    상기 폐수[C]중, 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 방산부와,

    상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 가스화하는 가스화부와,

    이 가스화부에서 배출되는 가스와 상기 방산부에서 방산된 가스를 촉매로 분해하는 분해부,

    를 구비한 것을 특징으로 하는 폐수의 처리 장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 농축하는 농축부를 가지며,

    상기 가스부는 이 농축부에서 배출되는 상기 농축액을 가스화하는 것으로,

    상기 폐수를 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인과,

    이 과산화수소 분해부에서 액상을 도출하여 상기 방산부에 도입하는 라인과,

    이 방산부에서 액상을 도출하여 상기 농축부에 도입하는 라인,

    을 구비한 폐수의 처리 장치.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 폐수[C]중, 상기 가스화 가능한 유기화합물을 농축하는 농축부와,

    상기 방산 가능한 화합물을 응축하는 응축부를 가지며,

    상기 가스화부는 상기 농축부에서 배출되는 상기 농축액을 가스화하는 것으로,

    상기 폐수를 상기 과산화수소 분해부에 도입하는 라인과,

    이 과산화수소 분해부에서 액상을 도출하여 상기 농축부에 도입하는 라인과,

    상기 농축부에서 기상을 도출하여 상기 응축부에 도입하는 라인과,

    이 응축부에서 액상을 도출하여 상기 방산부에 도입하는 라인,

    을 구비한 폐수의 처리 장치.
19. 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]의 처리 장치에 있어서,

    상기 폐수[C]중의 과산화수소를 분해하는 동시에 상기 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산부와,

    이 분해ㆍ방산부에서 배출되는 분해ㆍ방산 후의 폐수를 가스화하는 가스화부와,

    이 가스부화에서 배출되는 가스를 상기 분해ㆍ방산부에서 방산된 가스와 함께 촉매로 분해하는 분해부,

    를 구비한 것을 특징으로 하는 폐수의 처리장치.
20. 청구항 19에 있어서,

    상기 분해ㆍ방산부에서 배출되는 분해ㆍ방산 후의 폐수를 농축하여 유기화합물 함유 농축액을 얻는 농축부를 구비하고,

    상기 가스화부가 이 농축부에서 배출되는 상기 농축액을 가스화하는 것인 폐수의 처리장치.
21. 가스화 가능한 유기화합물, 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 함유하는 폐수[C]의 처리장치에 있어서,

    상기 폐수를 가열하여 농축하는 가열농축부와

    이 가열농축부에서 휘산되는 방산 가능한 화합물, 및 과산화수소를 응축하는 응축부와,

    이 응축수 중의 과산화수소를 분해하는 동시에 방산 가능한 화합물을 방산하는 분해ㆍ방산부와,

    상기 가열농축부에서 배출되는 유기화합물 함유 농축액을 가스화하는 가스화부와,

    이 가스화부에서 배출되는 가스를 상기 분해ㆍ방산부에서 방산된 가스와 함께 촉매로 분해하는 분해부,

    를 구비한 것을 특징으로 하는 폐수의 처리 장치.