KR20070063028A - 유전 수반수 중의 유기물의 제거 방법 및 제거 장치 - Google Patents

유전 수반수 중의 유기물의 제거 방법 및 제거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원유와 염수의 혼합물로부터 원유를 분리하여 얻어진 유전 수반수와 흡착제를 접촉시켜 유탁수 중의 용존 유기물을 흡착 제거하고, 흡착제를 재생하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법 및 제거 장치에 관한 것이다.
유전 수반수, 흡착제, 용존 유기물

Description

유전 수반수 중의 유기물의 제거 방법 및 제거 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING ORGANIC SUBSTANCE FROM OILY WATER FROM OILFIELD}
본 발명은 유전 지대에서 원유와 염수의 혼합물로부터 분리, 생산되는 유전 수반수의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이며, 특히 유전 수반수에 포함되는 기름 방울 등의 유기물 및 용존하는 유기 화합물을 효과적으로 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
유전 지대에 있어서는 원유와 염수가 혼합된 상태의 혼합물이 채굴되며, 이 혼합물로부터 원유와 염수를 분리하여 유전 수반수를 생성한다. 유전 수반수는 기름 방울과 용존 유기 화합물을 상당히 포함하고 있기 때문에, 그대로 바다나 호수늪으로 되돌리는 것은 환경 파괴로 이어질 우려가 있다.
종래, 유전 지대에서 생산되는 유전 수반수에 포함되는 유분을 분리, 제거하기 위해 여러가지 방법이 검토되어 왔다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제2003-144805호 공보에 있어서는, 유전 수반수 중의 유분을 에멀전화하고, 여기에 자성분 및 응집제를 첨가하여 자성 플록을 형성하고, 자성 플록을 자기 흡인하여 분리하는 방법이 개시되어 있다.
또한 「Experience of Produced Water Treatment in the North Sea, Marine Pollution Bulletin, Vol. 29, No.6-12, (1994), p.312-316」에서는 액체 사이클론을 이용하여 기름 방울을 분리하는 방법이 기재되어 있다.
그런데, 유전 수반수의 기름 방울을 제거했다고 해도, 유전 수반수에는 꽤 다량의 유기 화합물, 예를 들면 아세트산, 프로피온산, 발레르산 등이 용존하며, 이것이 악취나 환경에 대한 손상의 원인이라고 하여, 그 제거가 검토되고 있다. 상기 용존 유기 화합물의 함유량을 측정하는 지표는 COD(화학적 산소 요구량)라고 불리는 값이다. 따라서, 상기 유전 수반수 중의 용존수 유기 화합물을 통칭 COD 성분이라고 한다.
일본 특허 공개 제2004-275884호 공보에 있어서는, 유전 수반수에 활성탄 분말을 첨가하여 COD 성분을 흡착하고, 여기에 응집제를 첨가하여 활성탄 분말을 응집 분리하는 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-255290호 공보에 있어서는, 유전 수반수에 유기 고분자 응집제를 첨가하고, 추가로 고분자 응집제와 산화제를 첨가하여 유분을 분해하는 방법이 기재되어 있다. 잉여 산화제를 활성탄으로 흡착하여 제거하는 것이나, 전기 분해에 의해 생성되는 차아염소산 등을 산화제로 하는 것도 기재되어 있다.
상기 각종 공지 문헌에 기재된 기술은, 유전 수반수 중의 유분 및 금후 문제가 되는 용존 유기 화합물의 적절한 처리 및 분리된 유기 화합물의 처리라는 점에서 문제가 있다. 예를 들면, 유기물 등을 흡착한 활성탄을 응집제로 침전시키는 방법에 있어서는 그 대량의 침전물 처리가 큰 문제가 된다. 차아염소산 등의 산화제로 유분은 어느 정도 분해할 수 있을지 몰라도, 용존 유기 화합물을 효과적으로 감소시킬 수 있을지는 불명확하다.
또한, 일본 특허 공개 제2000-93957호 공보에는, 음료수 등의 소량의 유기물을 함유하는 물을 제올라이트를 포함하는 정수막에 의해 정화하는 기술이 개시되어 있지만, 유전 수반수와 같은 다량의 유분이나 유기 화합물을 포함하는 열악한 물을 처리하는 기술은 아니다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-144805호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-275884호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2004-255290호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 공개 제2000-093957호 공보
비특허 문헌 1: 「Experience of Produced Water Treatment in the North Sea, Marine Pollution Bulletin, Vol. 29, No.6-12, (1994), p.312-316」
<발명의 개시>
발명이 해결하고자 하는 과제
따라서, 유전 수반수 중의 유분 및 용존 유기 화합물을 효과적으로 분리, 제거하고, 그 후처리에 있어서 설비, 비용 및 환경 등에의 부하가 적은 유전 수반수의 처리 방법 및 장치가 요구된다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은 유전에서 채굴된 원유와 염수의 혼합물로부터 원유를 분리하여 얻어진 유전 수반수의 유분 분리 처리를 행하는 것, 및 유분 제거 처리된 유전 수반수의 용존 유기 화합물을 흡착, 제거하는 흡착제를, 상기 유전 수반수와 접촉시킴 으로써, 유분 및 용존 유기 화합물을 효과적으로 제거하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 1 실시예에 의한 유전 수반수의 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 선도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전 수반수의 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 선도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 흡착탑의 구성예를 나타내는 단면 개략도이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 흡착제의 X선 회절 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서의 실시예에 의한 처리 시스템의 흡착탑의 구성예를 나타내는 외관도이다.
도 6은 본 발명에서 사용되는 흡착제의 승온 탈착시의 흡착제의 가열 온도와 이탈 가스 성분의 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에서 사용되는 촉매화 성분을 담지한 흡착제의 재생 온도와, 재생 후의 흡착제에 잔류한 탄소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서의 흡착제의 재생 온도와 흡착 전후의 CODMn치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 촉매화 성분 Co의 농도와, Co를 담지한 흡착제를 사용한 후, 400 ℃에서 1 시간 가열 재생한 후에 잔류한 탄소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 촉매화 성분 Mn의 농도와, Mn을 담지한 흡착제를 사용한 후, 400 ℃에서 1 시간 가열 재생한 후에 잔류한 탄소 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 흡착제의 사용 온도와 처리 후의 처리수의 COD 감소율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 6에서 도 1 중의 전위 발생 장치 및 전기 분해조 대신에 배치된 폭기조의 구조를 나타내는 개략도이다.
<부호의 설명>
1: 유전 수반수 2: 원수 탱크 3: 응집조
4: 회전 여과 장치 5: 회전 여과막 6: 회전 원통체
7: 플록 8: 스크레이퍼판 10: 배수 처리 장치
11: 자기 분리 장치 13: 전기 발생 장치 14: 전기 분해조
15: 배기관 16: 배기 연소탑 17, 19: COD 흡착조
18: 배수 공급관 20: 가열로 21: 흡착제
22: 열풍 블로워 23: 물 빠짐관 24: 밸브
25: 2차 처리수 26: COD 모니터 27: 저수조
28: 송풍 배관 29: 수분계 30: 덕트
31: 샘플링 입구 31': 가스 분석계 91, 92: 전극
180: 2차 처리수
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명은 유전 수반수 중의 기름 방울 등을 제거하고, 수반수 중의 용존 유기 화합물을 흡착 제거하는 것인데, 기름 방울 등의 제거 방법으로서는 자기 분리법이 특히 바람직하다. 또한, 용존 유기 화합물의 제거 방법으로서는 흡착제를 이용한 흡착 제거가 필수이지만, 흡착 처리의 전처리로서 전기 분해법 등을 이용할 수도 있다. 이하, 본 발명에서 중요한 흡착 제거 방법에 대하여 몇가지 항목을 상세하게 설명한다.
[1] 용존 유기 화합물의 함유량예; 하기 표 1은 전형적인 일본산 원유의 수반수의 염 및 용존 유기 화합물의 함유량을 나타내는 것이다. 또한, 하기 표 2는 전형적인 외국산 원유의 수반수의 성분 및 농도를 나타낸다. 유전에 의해 상기 유기 화합물의 종류, 함유량은 여러가지로 변화할 수 있다. 노르말 및/또는 이소부티르산, 노르말 및/또는 이소발레르산은 악취의 원인 물질이다.
Figure 112007033561425-PCT00001
Figure 112007033561425-PCT00002
[II] COD 처리 방법 비교
여러가지 COD 제거 처리 방법에 대하여 실험에 의해 그 유효성을 확인한 바, 이하와 같은 결과가 얻어졌다. 즉, 본 발명에서 사용하는 제올라이트 흡착제와 같은 재생 용이성 무기 흡착제를 사용하는 방법 이외에는, 실용상 문제가 있다는 것을 알았다.
(1) 활성 오니 처리 방법; 염소의 영향으로 생물은 저해를 받는다. 처리 시간이 길다.
(2) 차아염소산나트륨 첨가; COD 감소 효과가 거의 없다.
(3) 차아염소산 발생(전기 분해); COD 감소 효과가 거의 없다.
(4) 펜톤 산화; COD 감소 효과가 거의 없다.
(5) 감압 농축(증류); 물과 비점이 크게 상이한 물질만 분리 가능. 농축액의 처리가 문제이다.
(6) 활성탄; COD는 감소시킬 수 있지만, 재생이 곤란하다. 대량의 활성탄이 필요하며, 비용이 고가이다.
본 발명에서 이용되는 바람직한 재생 용이성 무기 흡착제의 성상은 이하와 같다.
(a) 흡착 용량이 크다.
(b) 흡착ㆍ탈착의 속도가 크다.
(c) 재생이 가능하다(재생에 따른 흡착제의 소모가 적다).
(d) 기계적 강도가 충분히 크다.
(e) 흡착제의 세공 직경이 적절하다.
(f) 흡착제의 표면 성질이 대상인 피흡착 물질과 적합하다.
본 발명의 특히 바람직한 COD 제거 공정의 실시 형태에 있어서, 유수(油水) 분리법과 전기 분해법과 흡착 제거법을 조합함으로써, 합성 제올라이트의 COD 성분 흡착 특성을 살려 제거할 수 있다. 또한, 수용성 유기 화합물 성분이 충분량 흡착되고, 흡착 성능이 저하된 후에도 가열 재생함으로써 용이하게 흡착 성능을 사용 전과 동일한 정도로 회복하는 것이 가능하기 때문에, 조작 상의 번잡함이 없고, 배수 처리 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 흡착제로서 양성자형 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 실리카/알루미나의 비율이 높고, 몰비로 5 이상의 합성 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 실리카/알루미나의 비율이 높은 합성 제올라이트는 소수성이 우수하고, 배수 중의 유기 성분을 선택적으로 흡착하는 데 적합하다.
처리수의 COD치가 배출 기준의 120 mg/L 이하가 되도록, 피처리수의 양과 흡착제의 양, 흡착탑 1기당 흡착 처리 시간 등을 고려하여 COD 제거 장치의 운전을 관리, 운용한다. 본 발명의 실시 형태에 의한 COD 제거 방법 및 장치에 있어서, 상기 각종 데이터를 제어 장치의 기억부에 저장하고, 필요에 따라 그 데이터에 기초하여 방법 및 장치를 제어한다.
본 발명의 일실시 형태에 의한 수반수 처리 장치는, 유전 수반수에 포함되는 유기 용매 등의 성분을 농도에 상관없이 고도로 처리할 수 있는 데다가, 대규모 설비 등의 필요가 없고, 장치 자체를 휴대 가능하기 때문에 저비용으로 유전 수반수를 처리할 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 유전 수반수에는 여러가지 유기 성분이 용해되어 있고, COD 상승의 원인 물질이 되고 있다. 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이러한 유분 분리수를 배수 기준 이하의 COD까지 저하시키는 데 있다. 또한, 장시간에 걸쳐 흡착 활성, 내구성을 유지하는 COD 제거 시스템을 제공하는 것이다.
유전 수반수로부터 유기 용매를 흡착에 의해 제거하는 흡착제로서는 탄소계 흡착제(활성탄)와 무기물계 흡착제에 의해 실현 가능하다. 단, 활성탄은 흡착 성능은 양호하지만, 재생이 용이하지 않다는 문제점이 있어, 이를 해결하는 사용 방법을 취하는 것이 중요하다.
전형적인 일본산 석유의 수반수의 COD 성분은 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 헥사클로로벤젠, 이황화탄소, 메탄올, 에탄올, 숙신산, 락트산 등이다.
상기 COD 성분에 대한 합성 제올라이트의 흡착성에는 특이성이 있다. 복수종의 합성 제올라이트끼리 혼합 또는 병용하여 사용할 수 있다. 특히 다른 세공 직경(포어 사이즈)의 흡착제를 조합함으로써, 분자량이 작은 유기 화합물로부터 분자량이 큰 유기 화합물까지를 효과적으로 흡착할 수 있다. 예를 들면, 아세트산 등의 분자량이 작은 유기 화합물은 세공 직경이 작은 흡착제로 흡착시키고, 분자량이 큰 발레르산이나 방향족 화합물은 세공 직경이 큰 흡착제에 흡착시킨다. 이와 같이 하는 것은, 1종의 흡착제로는 흡착할 수 없는 분자량의 화합물이 수반수에 잔존할 가능성이 있기 때문이다. 이와 같이, 흡착제를 충전한 복수의 흡착탑을, 피처리수의 흐름에 대하여 병렬 또는 직렬로 배치하거나, 다른 세공 직경의 흡착제를 혼합하여 1개의 흡착탑에 충전해도, 단계적으로 각 흡착제가 의도하는 성분을 흡착함으로써도 효율적으로 COD 성분을 제거할 수 있다는 것을 알았다.
흡착제의 형상으로서는 여러가지가 고려되며, 분상, 입상, 펠릿상, 막대상, 섬유상 외에 판상, 벌집상이나 라시히 링 등의 성형체가 있다. 경제적 및 환경 보호 등의 관점에서, 사용한 흡착제를 재생하여 반복 사용하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 흡착제는 재생이 용이한 형태 또는 사용 방법으로 사용된다. 예를 들면, 분상, 입상, 펠릿상과 같은 형태라도, 이것을 피처리수로부터 용이하게 분리하고, 재생 처리를 적용하는 것이 중요하다. 따라서, 이들 제각기 형태의 흡착제는, 흡착탑에서 유출되지 않고, 피처리수로부터 간단히 분리할 수 있도록 메쉬나 다공판 등 사이에 끼워 흡착탑에 설치한다. 그 밖의 형상의 경우에도 재생을 고려한 설치 방법을 채용한다.
본 발명에 따르면, 배수 중에 부유 현탁하는 유분과 불용해 입자를 제거하는 유수 분리조와, 상기 유수 분리조를 통과한 1차 처리수 중에서 유기 성분의 분자를 분해하는 전기 분해조와, 상기 전기 분해조를 통과한 2차 처리수로부터 유기 성분을 흡착 제거하는 흡착 제거조와, 상기 흡착 제거조에 충전된 흡착 제거제로부터 이탈하는 유기 화합물을 연소 배기하는 연소기를 갖는 유전 수반수의 처리 장치가 제공된다.
또한, 배수 중에 부유 현탁하는 유분과 불용해 입자를 제거하는 유수 분리조와, 상기 유수 분리조를 통과한 1차 처리수 중의 유기 성분의 분자를 분해하는 전기 분해조와, 상기 전기 분해조를 통과한 2차 처리수로부터 유기 성분을 분리 제거하는 분리 제거조와, 상기 분리 제거조를 통과한 3차 처리수로부터 유기 성분을 흡착 제거하는 흡착 제거조와, 상기 분리 제거조로 분리 제거된 유기 성분과 상기 흡착 제거조에 의해 분리 제거된 유기 성분을 합쳐 연소 배기하는 연소기를 갖는 유전 수반수의 처리 장치가 제공된다. 상기 유수 분리조는 자기 분리조인 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡착 제거조에 사용되는 흡착 제거제로서는 무기물계 흡착 제거제가 바람직하다. 상기 무기물계 흡착제가, 규산과 산화알루미늄을 함유하는 결정 구조가 제올라이트이며, 규산과 산화알루미늄의 존재비가 SiO2/Al2O3 몰비로 5 이상인 천연 제올라이트 또는 합성 제올라이트가 바람직하다. 특히 소수성이 높은 합성 제올라이트가 바람직하다. 또한, 상기 무기물계 흡착제가 규산과 산화알루미늄과 산화나트륨 중 1 성분 이상을 함유하고, 규산과 산화알루미늄의 존재비가 SiO2/Al2O3의 몰비로 5 이상임과 동시에, 흡착제에 Pt, Pd, Ru, Rh, Ni, Fe, Cu, Mn, Co 중 1종 이상의 성분을 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 유기 성분을 흡착 제거한 후의 무기물계 흡착 제거제를 100 ℃ 내지 600 ℃의 대기 분위기하에서 가열하여 반복 재생하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 분리 제거조가, 상기 1차 처리수를 폭기함으로써 휘발성 유기 화합물을 분리 제거하는 분리 제거조일 수 있다.
또한, 본 발명은 배수 중에 부유 현탁하는 유분과 불용해 입자를 제거하는 자기 분리 공정과, 자기 분리된 유전 수반수를 전기 분해하는 전기 분해 공정과, 상기 전기 분해 공정에서의 2차 처리수로부터 휘발성 유기 화합물을 분리 제거하는 분리 제거 공정과, 상기 분리 제거조로부터 배출되는 3차 처리수 중에서 유기 성분을 흡착 제거하는 흡착 제거 공정과, 상기 분리 제거조로부터 증기와 함께 배출되는 휘발성 유기 화합물을 연소 배기하는 공정을 갖는 처리 방법을 제공한다.
원료인 유전 수반수의 COD치에 따라, 자기 분리 장치, 폭기조, 증발 농축 장치, 차아염소산 반응 장치 및/또는 전기 분해 반응 장치를 병용하면서, 최종적으로는 환경 배출 기준치 이하의 COD치가 될 때까지 촉매화 흡착제를 이용한 흡착법에 의해 COD 성분을 제거하는 방식이 적당하며, 그를 위해서는 촉매화 흡착제에는 제올라이트가 적합하다. 그 중에서도 특히 규소/알루미나 비율이 높고, 소수성을 갖는 합성 제올라이트가 유효하다.
촉매 흡착 처리 방법은 비교적 시스템화가 용이한 반면, 촉매의 수명 및 교환 빈도가 처리 비용에 크게 관여하기 때문에, 흡착제의 성능과 함께 재생이 용이한 것이 중요하다.
유기 용매 등의 유기물이 흡착된 흡착제를 재생하기 위해서는, 가열법에 의해 흡착한 탄소분을 산화 연소하여 제거하는 방법, 이른바 건식 가열법이 유효하다. 그러나, 탄소계 흡착제는 그 자체가 연소, 소모되기 때문에, 반복 재생에는 한계가 있으며, 소모된 분량의 추가 충전 설비를 필요로 하는 등, 효율이 양호한 COD 제거 시스템을 구축할 수 없다는 결점이 있다. 또한, 해상 유전의 경우에는 수송 비용면에서 가능한 한 흡착제를 추가 공급하는 것을 피하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 유전 수반수로부터의 COD 성분의 제거에 관하여, COD 성분을, 제올라이트를 흡착제로 사용한 흡착법에 의해 제거할 수 있고, 또한 피흡착 물질에 의한 흡착 특성의 저하를 대기 중 등에서의 연소, 분해 등에 의해 회복하는 것을 가장 주요한 특징으로 한다.
이미 설명한 바와 같이, 제올라이트 중에서도, 특히 합성 제올라이트가 본 발명의 특징을 살리는 물질로서 적합하며, 그 중에서도 SiO2/Al2O3의 비가 몰비로 5 이상이고, 성상이 소수성을 갖는 합성 제올라이트가 가장 적합하다. 특히, ZSM-5가 본 발명의 목적에 적합한 흡착제이다.
흡착한 유기물에 기인하는 탄소 성분이 그대로 흡착제 표면에 잔류하면, 흡착제의 표면 활성을 저하시킨다. 따라서, 흡착제의 활성이 저하되었다면, 탄소 성분을 제거하여 활성을 회복시켜야 한다.
흡착제에 흡착한 유기물 성분은 탄소분으로서 잔류한다. 통상, 대기 중에서 600 ℃ 이상으로 가열하지 않으면 탄소분을 제거할 수 없다. 그러나, 실제 유전 수반수에는 해수 농도와 동일한 정도의 염화나트륨이 용해되어 있다. 따라서, 600 ℃에서 반복 재생한 것에서는 제올라이트의 주성분인 SiO2와 염화나트륨의 Na가 단시간만에 반응하여 흡착제로서의 기능을 저하시켜 버린다. 따라서, 600 ℃보다 될 수 있는 한 낮은 온도에서의 가열이 바람직하다.
촉매화 성분의 담지에 의해, 500 ℃ 이하의 온도, 가장 우수한 조건에서는 400 ℃ 이하라는 저온에서 흡착제 표면의 유기물을 분해, 산화 연소하고, 흡착제를 원래 활성 상태로 회복할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래 기술에 비하여 흡착제의 소모를 방지하면서, 이로 인해 저렴한 운전 비용에 의해 유전 수반수 중의 유기 성분 농도를 감소시키는 것이 가능하다.
또한, 이하의 점에서 본 발명은 종래 방법보다 우수한 이점을 갖는다. 즉, 합성 제올라이트를 흡착제의 주성분으로 하고, 상기 합성 제올라이트 표면에 피복 담지한 촉매화 성분의 촉매 효과에 의해, 흡착제 표면에 흡착한 유기물 성분을 산화 연소하고, 흡착 성능을 사용 전과 동일한 정도로 회복하는 것이 가능하다.
촉매화 성분은 Pt, Pd, Rh, Au, Ag 등의 귀금속 외에, Fe, Ni, Mn, Co 등의 전이 금속류라도 동일한 효과를 갖는다.
재생 조작은 흡착제를 충전한 상태로 처리수를 제외하는 것만으로 가능하기 때문에 조작상의 번잡함이 없고, 배수 처리 비용을 감소시킬 수 있다는 관점에서도 이점이 있다.
유전 수반수로부터 COD 성분을 제거할 목적으로 유전 수반수와 합성 제올라이트를 접촉시킨 결과, 흡착 성능이 발휘되어 목표의 배수 기준 이하의 COD 농도 이하로 감소시킬 수 있었다. 또한, 장시간 사용에 의해 흡착 성능이 저하한 것은, 흡착제를 가열함으로써 유기물 유래의 탄소 성분이 연소, 제거되어 활성이 회복되고, 장시간에 걸쳐 반복하여 유전 수반수 중의 COD계분을 제거하는 데 효과가 있다.
특히, 합성 제올라이트 표면에 촉매화 성분을 담지시킨 흡착제는, 흡착 성능을 유지하면서, 500 ℃ 이하의 비교적 저온으로 가열하기만 해도 흡착한 유기 성분을 산화 분해하고, 탄소분을 산화 연소하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명의 실시예에 있어서는 이하의 방법을 이용하여 성능 평가를 행하였다.
흡착 성능 평가
100 mL의 비어커에 흡착제를 1.0 g 정량 칭량하여 넣는다. 그 중에 유전 수반수 100 mL를 정량 칭량하여 넣는다. 교반자를 넣어 마그네틱 스탤러에 의해 교반하고, 소정 시간 흡착을 행한다. 종료 후, 미세한 입자가 분리되지 않은 경우에는 원심 분리기에 의해 처리수로부터 미세 입자를 신속히 분리한 후, 액체를 분석한다. 원심 분리기에 의해 흡착제와 액체를 신속히 분리한 후, 액체를 COD 분석에 사용한다.
배수 중의 COD 농도의 측정
COD의 측정은, JIS K 0102 공장 배수 시험법의 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량(CODMn)에 의해 행하였다.
배수의 아세트산 및 프로피온산 농도의 정량
아세트산 농도 및 프로피온산 농도의 정량은 이온 크로마토그래피에 의해 행하였다.
<실시예 1>
이하, 본 발명의 일실시 형태를 도 1에 기초하여 설명한다. 본 발명의 일실시 형태인 배수 처리 장치 (10)은, 유전 수반수 중의 유분을 분리하는 자기 분리 장치 (11)과 전기 분해조 (14)와 COD 흡착조 (17)과 배기 연소탑 (16)으로 구성되어 있다.
배수 처리 장치의 조작에 대하여 이하에 설명한다. 우선, 유전 수반수 (1)은 원수 탱크 (2)에 수용된다. 유전 수반수에 있어서, 기름은 에멀전화하여 분산 되어 있다. 유전 수반수에는 유기 성분 및 나트륨으로 대표되는 무기 이온 외에, 매우 미소한 진흙, 모래, 그 밖의 고형물이 포함되어 있다. 따라서, 유전 수반수 (1)은 응집조 (3)으로 이송되고, 황산제이철 또는 폴리염화알루미늄 등의 응집제 및 마그네타이트(Fe3O4), γ-헤마타이트(Fe2O3) 등의 자성 입자를 이용하여 부유물을 응집시켜 플록화하는 처리가 행해진다.
플록을 포함하는 원수는 회전 여과 장치 (4)로 이송되며, 유분과 플록이 제거된다. 회전 여과 장치 (4)에는 회전 여과막 (5)와 회전 원통체 (6)이 구비되어 있고, 회전 원통체 (6)의 내부에는 도시하지 않았지만, 전자석 등의 자장 발생 장치가 설치되어 있다. 원수는 회전 여과막 (5)에 의해 여과되고, 유분 및 플록 (7)이 원수로부터 분리된다. 회전 여과막 (5)에 퇴적한 유분 및 플록은 세정수의 분무 및 스크레이퍼판 (8)에 의한 스크래치에 의해 회전 원통체 (6)으로부터 제거되고, 회전 여과 장치 (11)의 외부로 배출된다. 여과수 (90)은 전기 분해조 (14)로 이송된다.
전기 분해조 (14) 내에는 전극 (91) 및 (92)가 설치되어 있다. 전극 (91) 및 (92)는 전위 발생 장치 (13)에 접속되어 있다. 전기 분해조 (14)에 들어간 후, 연속적으로 전해를 받음으로써 여과수 (90) 중의 유기물이 분해되어 보다 분자량이 작은 유기물이 된다. 유전 수반수에는 고농도의 염화나트륨이 용해되어 있기 때문에 전해 반응의 진행에는 유리하다. 전기 분해조 (14)의 배기 가스 성분을 가스 분석계 (31')에 의해 분석한다.
전기 분해조 (14) 내에서는 통전에 의해 탄화수소 생성 반응도 발생하며, 휘발성 유기 성분이 발생한다. 따라서, 전기 분해조 (14) 상부에는 휘발성 유기 성분을 회수하는 배기관 (15)으로부터 배기된다. 배기관 (15)의 선단에는 휘발성 유기 성분을 연소 제거하기 위한 배기 연소탑 (16)이 설치되고, 덕트 (30)으로부터 연소 배기 가스가 대기 중으로 방출된다.
분석에 따르면, 전기 분해조 (14)로부터 배기되는 휘발성 유기 성분은 에탄, 에틸렌, 시클로프로판 등의 포화 탄화수소류였다. 전기 분해조 (14)에 있어서, 전해에 사용하는 전극의 재료는 Fe, Ni, Al, Au, Pt, SUS 등이 바람직하다. 높은 전류 밀도를 얻을 수 있는 전극 재료라면, 2 분자량의 카르복실산과 2개의 양성자가 결합하여 탄화수소가 주로 생성되는 반응이 발생한다. 따라서, 높은 전류 밀도 조건이 바람직하며, 상기 전극 재료 중에서도 특히 Pt 또는 Pt를 박막상으로 피복한 재료가 적합하다는 것이 본 발명자의 검토로 확인되었다.
전기 분해조 (14)에서는 전해 반응을 완결시킬 필요는 없으며, 따라서 여과수 (90)이 연속적으로 전기 분해조 (14) 중에 유입 가능하다. 전기 분해조 (14)에서 분해되지 않은 유기 성분 또는 도중까지 분해된 유기 성분은 2차 처리수 (180) 중의 성분으로서 배수 공급관 (18)을 통해 COD 흡착조 (17) 또는 (19) 중 어느 한쪽으로 이송된다.
COD 흡착조는 제1의 COD 흡착조 (17)과 제2의 COD 흡착조 (19)를 포함한다. 통상의 운전시에는 제1의 COD 흡착조 (17)을 사용하고, 제2의 COD 흡착조 (19)는 예비로서 설치하거나, 제1과 제2의 흡착탑을 교대로 사용한다. 따라서, 제1의 COD 흡착조와 제2의 COD 흡착조의 구성은 동일하다. 흡착조 전체의 구성을 제1의 COD 흡착조 (17)에 기초하여 이하에 설명한다.
본 실시예에서는 COD 흡착조를 2기 구비하고 있지만, 더 많은 흡착조를 구비할 수도 있다. 흡착제 (21)에는 합성 제올라이트의 1종인 ZSM-5의 입자를 충전하였다. ZSM-5의 입자에는 미리 촉매화 성분을 담지하였다. 본 실시예의 경우에는 Ni 성분을 ZSM-5의 단위 중량당으로 환산하여 0.5 중량％가 되도록 담지하였다. 흡착제 (21)의 성분으로서는 ZSM-5 외에 모르데나이트도 동일한 정도의 흡착 성능을 갖는다.
본 실시예의 COD 흡착조 용기는 SUS304제의 원통상이다. 흡착조 용기의 재질은 SUS304로 한정되지 않는다. COD 흡착조 (17)은 가열로 (20) 내부에 배치되어 COD 흡착조 (17)마다 흡착제 (21)을 가열할 수 있는 구조이다. COD 흡착조 (17)에는 열풍 블로워 (22)와 물 빠짐관 (23)을 설치하고 있다. 물 빠짐관 (23)은 물 빠짐 밸브 (24)와 함께 흡착조 하부에 부착되어 있다.
흡착제의 흡착 성능이 저하했을 때에는, 피처리수의 유로를 흡착탑 (19)로 전환하고, 흡착탑 (17)의 물 빠짐 밸브 (24)를 열어 COD 흡착조 (17) 내의 물을 빼낸다. 이어서, 열풍 블로워 (22)를 작동시켜 COD 흡착조 (17) 내에 100 내지 120 ℃ 정도의 열풍을 불어넣고, 흡착제 (21)을 건조시킨다. 상부로부터 송풍하여 COD 흡착조 하부에서 물을 빼냄과 동시에 배기하는 구조가 바람직하다.
열풍 블로워 (22)에 의해 약 30 분간 송풍함으로써, COD 흡착조 (17) 내 전체의 흡착제 (21)의 함수율이 10 ％ 이하로 감소하였다. 또한, 송풍 시간은 COD 흡착조 (17)의 조 길이 및 송풍 온도에 따라 변화하며, 본 실시예로 한정되지 않는다.
흡착제의 함수율을 제어 관리하기 위해 흡착조 하부의 송풍 배관 (28)에 수분계 (29)를 설치해 두는 것이 바람직하다. COD 흡착조 (17)을 통과한 2차 처리수 (25)는 일단 저수조 (27)에 저류한 후 배수(28)된다. 저수조의 전후에는 COD 모니터 (26)을 설치하여, 특히 배수의 COD치의 관리(COD≤120 mg/L)에 이용한다.
상기 가열로 (20) 대신에 동일한 온도까지 승온하는 열풍 블로워를 사용할 수도 있다. 이 경우 열풍 분위기는 대기 성분인 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서 사용되는 흡착탑의 구성예를 나타낸다. 도 3(a)는 COD 흡착제를 충전한 흡착탑 주위에 전기로 또는 마이크로파로 (61)을 설치한 것이다. 흡착탑의 하측으로부터 원수(COD 함유) (62)를 공급하고, 처리수 (63)이 되어 흡착탑으로부터 배출된다. 흡착탑의 재생시, 탑내 잔량수 (67)을 배출하고, 연소용 공기 (64)를 흡착탑의 하측으로부터 공급하고, 연소 배기 가스(CO2, CO, CH 함유) (65)를 연소기 (66)에 도입하여 연소한다.
도 3(b)도 도 3(a)와 대략 동일하지만, 흡착탑 주위에 가열로를 설치하지 않고, 고온 공기 또는 고온 가스(T≤600 ℃) (68)을 흡착탑 하측으로부터 공급한다. 연소 배기 가스 (69)를 연소기 (66)에 도입한다.
도 3(c)는 가스 터빈 배기 가스 (70)을 흡착탑의 상측으로부터 공급하고, 연소 공기 (68)을 흡착탑의 하측으로부터 공급하여 연소 배기 가스 (69)를 배출한다. 이들 흡착탑의 구성은 예시이며, 상기 실시 형태 이외의 경우에도 물론 적용할 수 있다.
<실시예 2>
실시예 2는 실시예 1에 나타낸 장치에 의한 시험 결과의 일례이다.
하기 표 3은 전기 분해 과정 및 흡착 과정에서의 CODMn치의 측정 결과를 나타낸다.
Figure 112007033561425-PCT00003
표 3의 1차 처리수는 도 1의 1차 처리수 샘플링 입구 (31)에서 샘플링한 분석 결과이다. 2차 처리수는 전기 분해 장치의 전기 분해조 (14) 중에 설치한 전극 (91)과 전극 (92) 사이에, 전계 인가 장치 (13)을 이용하여 전계를 제공함으로써 처리된 것이다. 도 1에는 표기하지 않았지만, 배수 공급관 (18) 도중에 분석 샘플을 채취할 수 있도록 되어 있으며, 채취한 2차 처리수 (180)의 분석 결과이다.
전기 분해 장치를 통과한 후에는 CODMn치가 116 mg/L 저하하였다. 아세트산 농도는 540 mg/L 저하하고, 프로피온산 농도는 약 170 mg/L 저하하였다. 반대로 메탄올이 발생하고, 메탄올 농도가 150 mg/L가 되었다. 이와 같이 유전 산출수 중에 전계를 제공하여, 유전 산출수 중의 유기산류의 농도가 변화한 결과는 콜베(Kolbe) 반응이 진행된 것을 의미한다.
CODMn치가 전기 분해에 의해 저하된 것은, 아세트산이 하기 수학식 1에 나타낸 콜베 반응에 의해 에탄 C2H6을 발생하여 기체가 되어 2차 처리수로부터 분위기 중으로 방출되었기 때문이다.
Figure 112007033561425-PCT00004
여기서, (+)는 양성자를 의미한다.
전기 분해조 (14)의 상부에 설치한 배기관 (15)의 도중에 설치한 가스 분석계 (31)로 분석한 결과에도 에탄의 농도 상승이 확인되었다.
본 발명의 상기 실시예에서 메탄올이 발생한 결과는, 하기 수학식 2로 표시되는 반응이 진행된 것을 나타내는 것이다.
Figure 112007033561425-PCT00005
본 발명에서 사용한 전극 (91) 및 (92)의 재질은 Pt(백금)이지만, 전극재 전체가 Pt일 필요는 없다. 표면에 Pt를 피복한 SUS, Fe, Al, Ti 등이라도 동일한 결과를 얻을 수 있다. SUS, Fe, Al, Ti 등의 표면에 Pt를 피복하는 방법은, 이온 플레이팅, 증착, 또는 스퍼터링 등의 방법이 있으며, 어느 것이라도 전극재로서 유효하다.
이어서, 흡착제 (21)에 대하여 설명한다. 흡착제 (21)의 특징으로서, 본 발명자의 실험 결과, 이하의 것이 판명되었다. 흡착제의 성분으로서는 SiO2/Al2O3비가 몰비로 5 이상인 것이 바람직하지만, 특히 유전 수반수 중의 수용성 유기물을 효율적으로 흡착하기 위해서는, SiO2/Al2O3비가 몰비로 80 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡착질의 유기물의 종류로 비교한 경우, 유기물의 탄소수가 증대하면 동일한 흡착제에서는 흡착량이 떨어지는 경향이 있기 때문에, 흡착에 기여하는 세공의 개구경이 0.5 내지 0.6 nm인 것이 바람직하고, 흡착에 기여하는 세공이 3차원 구조로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
흡착탑에 충전하는 흡착제는 입자상, 분말상 등, 상기 흡착 성능을 갖는 것이라면 문제없지만, 분말상의 경우에는 통수시의 유로가 분산되지 않을 우려가 있고, 가열 재생 과정에서는 압력 손실 상승으로 이어진다. 따라서, 분말상의 흡착제는 미리 입자상으로 성형하거나, 또는 벌집상 등의 담체에 분말상 흡착제를 담지하여 COD 흡착 제거조에 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 형태에서의 흡착탑의 구체예를 도 5에 나타낸다. 도면에 있어서, 복수의 COD 흡착탑 (70)은 수반수 (85)의 흐름에 대하여 직렬로 배치되어 있고, 처리수 (90)은 최후의 흡착탑 머리부로부터 배출된다. 각각의 흡착탑 (70)은 흡착제의 재생을 위해 사용되는 가열로 (75)를 구비하고 있다. 또한, 각각의 흡착탑에 재생시의 흡착제 건조를 위해 열풍 블로워 시스템 (80)을 구비하고 있다.
<실시예 3>
도 6은 본 발명의 흡착제의 재생에 관한 결과를 나타낸다. 즉, 반복 재생시의 흡착제로부터 발생한 CO2, C0 및 탄화수소의 발생량과 가열 온도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 여러가지 농도의 촉매화 성분을 담지한 흡착제를 사용하여 동일 조건의 흡착을 행하고, 동일 조건으로 승온 이탈 시험을 행하여 CO2 및/또는 CO의 가스 발생 피크 온도를 비교함으로써, 최적의 촉매화 성분의 종류와 농도 범위를 결정할 수 있다.
도 6의 결과를 얻기 위한 시험 조건을 이하에 나타낸다. 흡착제로서 합성 제올라이트 ZSM-5로 SiO2/Al2O3비가 90인 것을 사용하였다. 우선, 상기 흡착제를 200 mL의 비어커 내에 5.0 g 넣고, 유전 수반수의 2차 처리수를 50 mL 더 넣어 10 분간 교반하였다. 이 조작이 흡착 과정에 해당한다. 그 후, 원심 분리기 등에 의한 고액 분리 조작을 행하여 흡착제만을 채취한다. 이 흡착제를 대기 중에서 약 100 ℃로 가열하여 건조한다.
도 7 및 도 8에서는 이하의 수법을 이용하여 흡착 성능 평가를 행하였다. 유전 수반수 300 mL를 계량하여 비어커에 넣고, 또한 비어커에 정량 칭량한 흡착제를 투입하였다. 마개 밀봉 후, 소정 시간 진탕 혼합 또는 스탤러에 의한 회전 혼합에 의해 반응을 충분히 진행시켰다. 반응 종료 후, 신속히 흡착제를 여과하여 처리수로부터 분리하였다. 미세한 입자가 분리되지 않는 경우에는 원심 분리기에 의해 처리수로부터 미세 입자를 분리한다. 상기와 같이 하여 얻은 액체를 분석하 였다.
이어서, 도 7에 매분 10 ℃의 승온 속도로 가열하면서, 대기 분위기 중에서 가열했을 때와 흡착제에 잔류한 탄소의 농도와 재생한 흡착제의 흡착 성능을 나타내었다.
흡착제는 Pt를 제올라이트 중량비로 0.2 중량％ 담지하여 촉매화한 것이다. 제올라이트는 압출 성형법으로 제조한 직경 3 mm, 길이 5 내지 20 mm의 ZSM-5 입자이다. Pt는 디니트로디아민 Pt(II) 질산액을 원료로 하여, 상기 농도가 되도록 정제수로 희석한 Pt 수용액에 상기 ZSM-5 입자를 침지하였다.
Pt 용액을 입자 전체에 구석구석까지 부착 함침한 후, 120 ℃에서 수분을 증발하고, 수분이 완전히 증발한 후에 600 ℃에서 1 시간 대기 중에서 가열하였다.
상기 방법으로 제조한 촉매화 흡착제를 이용하여 비어커 내에서 유전 수반수를 접촉시켜 10 분간 교반하였다. 비어커에 넣기 전의 유전 수반수의 COD치는 600 mg/L였다. 교반 시간은, 10 분 이후에는 처리 후의 물의 COD치가 거의 변화하지 않게 되는 것을 확인한 후에 결정하였다. 교반 종료 후, 처리수와 흡착제를 분리하고, 흡착제를 열풍 블로워로 건조하여 300 내지 550 ℃의 온도로 1 시간 가열하고, 가열 후의 흡착제 중의 탄소 농도를 정량 분석하였다.
도 7의 횡축은 촉매화 흡착제의 재생 가열 온도이고, 본 발명의 흡착제의 재생 온도에 해당한다. 종축의 값은 흡착제 중의 잔류 탄소 농도이다. 재생 온도가 400 ℃ 이하이면, 잔류 C 농도는 0.1 중량％ 이상이다. 반대로 400 ℃ 이상이면, 잔류하는 C 농도는 0.1 중량％ 이하이다. 상기 잔류 C가 흡착 성능에 어느 정도 영향을 주는가를 유탁수의 CODMn치의 변화로 구한 것이 도 8이다. 도 8의 종축은 유전 수반수의 흡착 반응을 10회 및 재생을 10회 행한 후의 처리수의 COD치이다. 원수의 CODMn치가 600 mg/L였지만, 300 ℃와 350 ℃에서의 재생을 반복한 ZSM-5 입자 흡착제의 흡착으로 COD치는 저하했지만, 환경 기준치인 CODMn치≤120 mg/L를 충족하지는 못하였다. 재생 온도를 400 ℃ 및 500 ℃로 하면, 원수 농도 600 mg/L가 105 내지 110 mg/L까지 저하되어 환경 기준치를 충족하였다. 이것은 350 ℃ 이하의 온도에서의 재생은, 흡착제 표면에 타고 남은 탄소 농도가 높기 때문에, 원수 중의 COD 성분이 흡착되기 어려워져 흡착 성능을 저하시켰다고 추측된다. 도 8로부터, 380 ℃ 정도의 온도에서의 재생에 의해, 환경 기준을 충족하는 재생이 가능하다는 것을 알았다.
본 발명의 상기 실시 형태에 따르면, 유전 수반수 중의 COD 성분을 흡착제로 흡착하면서, 흡착제의 흡착능을 유지하기 위해 재생 공정을 갖기 때문에 장시간에 걸쳐 COD 성분을 제거하는 것이 가능해진다.
<실시예 4>
도 9는 흡착제의 촉매화 성분 중 1종인 Co에 대하여 Co 함유량의 최적 함유량을 결정할 때의 결과를 나타낸다.
흡착제는 Co를 제올라이트 중량비로 최대 3 중량％까지 담지하여 촉매화한 것이다. 제올라이트는 압출 성형법으로 제조한 직경 3 mm, 길이 5 내지 10 mm의 ZSM-5 입자이다. Co는 질산코발트 육수화물 수용액을 원료로 하여, 상기 촉매화 농도가 되도 정제수로 희석한 Co 수용액에 상기 ZSM-5 입자를 침지하였다.
Co 용액을 입자 전체에 구석구석까지 부착 함침한 후, 100 내지 120 ℃에서 수분을 완전히 증발시킨 후, 600 ℃에서 1 시간 대기 중에서 가열하였다.
상기 방법으로 제조한 Co 함침 흡착제를 이용하여 비어커 내에서 유전 수반수를 접촉시켜 10 분간 교반하였다. 비어커에 넣기 전의 유전 수반수의 COD치는 450 mg/L였다. 교반 시간은 실시예와 동일한 이유로 10 분으로 하였다. 교반 종료 후, 처리수와 흡착제를 분리하고, 흡착제를 항온 건조기 중에서 건조하고, 그 후 400 ℃에서 1 시간 대기 중에서 가열하여, 가열 후의 흡착제 중에 잔류한 탄소 농도를 정량 분석하였다.
도 9의 횡축은 ZSM-5 담체에 담지시킨 Co 농도를 나타낸다. 종축은 흡착제 중에 잔류하는 C 농도를 비율로 나타낸 것이다. 종축의 잔류 C 농도비의 분모에 해당하는 것은, 촉매화 성분 Co를 함유하지 않은 흡착제(ZSM-5 입자)에 의한 흡착, 건조 및 400 ℃에서 1 시간 가열한 후의 흡착제 중의 잔류 C 농도이다.
도 9로부터 명확한 바와 같이, 잔류 C 농도비가 가장 낮을 때가, 가장 촉매 성분으로서 유효한 농도 범위인 것을 의미한다 따라서, ZSM-5 입자에 Co를 촉매 성분으로서 담지하기 위해서는, Co 담지량은 약 1 내지 2 중량％가 최적이라는 것을 알 수 있다.
촉매 성분이 Mn인 경우에도 Co의 결과와 마찬가지로 잔류 C 농도가 최저가 되는 Mn 농도 범위의 존재가 확인되었다. Mn의 경우에는 흡착제를 재생하는 데 최적의 농도 범위가 0.3 내지 0.6 중량％였다.
<실시예 5>
본 발명의 배수 처리 시스템을 원수 채굴 우물에서의 유전 수반수의 처리에 적용한 실시예에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한다. 단, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 도 2에 나타낸 유전 수반수의 처리 시스템에 있어서, 유전 수반수 (100)은 원수 탱크 (106)에 수용된다. 유전 수반수에 있어서, 기름은 에멀전화되어 분산되어 있다. 유전 수반수에는 유기 성분 및 나트륨 외에, 매우 미소한 진흙, 모래, 그 밖의 고형물이 포함되어 있다. 따라서, 유전 수반수인 원수는 응집조 (107)로 이송되고, 황산제이철 또는 폴리염화알루미늄 등의 응집제 및 마그네타이트(Fe3O4), γ-헤마타이트(Fe2O3) 등의 자성 입자를 이용하여, 부유물을 응집시켜 플록화하는 처리가 행해진다. 플록을 포함하는 원수는 회전 여과 장치 (108)로 이송되어 유분과 플록이 제거된다.
회전 여과 장치 (108)에는 회전 여과막 (109)와 회전 원통체 (111)이 구비되어 있고, 회전 원통체 (111)의 내부에는 도시하지 않았지만, 전자석 등의 자장 발생 장치가 설치되어 있다. 원수는 회전 여과막 (109)에 의해 여과되고, 유분 및 플록이 원수로부터 분리된다. 여과수 (110)은 후술하는 본 발명의 배수 처리 시스템으로 이송된다. 회전 여과막 (109)에 퇴적한 유분 및 플록은 세정수의 분무 및 스크레이퍼판 (112)에 의한 스크래치에 의해 회전 원통체 (111)로부터 제거되고, 회전 여과 장치 (108)의 외부로 배출된다.
여과수 (110)은 배수 공급관 (114)를 통해 흡착탑 (115a, 115b) 중 어느 한 쪽으로 이송된다. 본 실시예에서는 흡착탑이 2기 구비되어 있지만, 더 많은 흡착탑을 구비할 수도 있다. 2기 구비한 것은, 한쪽의 흡착탑에서 흡착 처리를 행할 때, 다른쪽의 흡착탑에서 재생 처리를 행하도록 하여 배수 처리가 연속적으로 행해지도록 하기 위해서이다. 흡착탑의 전환은 밸브 (117a, 117b)를 개폐함으로써 행해진다. 흡착탑 (115a, 115b)에는 각각 무기물계 흡착제 (116a, 116b)가 충전되어 있다. 흡착제는 흡착 표면적을 크게 취하기 위해 미립자를 원료로 하는 것이 바람직하다. 미립자 자체는 유수(流水)에 의해 유출이 발생하기 때문에 그 관리가 번잡하지만, 이것을 일정 형상으로 성형하여 소성한 것은 사용이 용이하다. 성형체의 형상은 기둥상, 펠릿상, 원통상, 벌집상 또는 메쉬상일 수 있다. 여러가지 성형체 담체에 흡착제 미립자를 담지시킨 것일 수도 있다. 벌집상 또는 메쉬상 담체로서는, 반복 재생에 견딜 필요가 있기 때문에 무기물 또는 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
배수 공급관 (104)에는 배수의 나트륨 농도를 분석하기 위한 분석 장치 (130)이 접속되어 있고, 흡착탑 출구의 처리수 배출관 (121, 122)에는 처리수의 나트륨 농도를 분석하기 위한 분석 장치 (140a, 140b)가 접속되어 있다.
흡착탑 (115a, 115b)에는 흡착제를 가열하기 위한 가열 장치 (118a, 118b)가 구비되어 있고, 공기 송풍관 (120a, 120b)가 밸브를 통해 설치되어 있다. 공기 송풍관은 도시하지 않은 공기 공급 장치에 접속되어 있다. 이들 가열 장치와 공기 송풍관은 흡착탑 내의 흡착제를 재생할 때 사용된다. 즉, 흡착제의 유기 성분 흡착량이 많아져 흡착 능력이 저하되었다면, 일단 흡착 조작을 정지하고, 흡착탑 내 로 공기 송풍관으로부터 공기를 불어넣고, 가열 장치에 의해 흡착제를 고온으로 가열하여 흡착제에 흡착되어 있는 유기 성분을 연소 제거한다. 이 때의 가열 온도는 고온이 될수록 흡착제의 유리화가 진행되기 쉽기 때문에, 유기 성분을 연소 제거할 수 있는 범위에서 되도록이면 낮은 온도가 바람직하다. 구체적으로는 500 ℃ 이하의 온도가 바람직하고, 특히 400 ℃ 이하가 바람직하다. 흡착제가 재생 처리되어 있을 때에는, 그 조작이 행해지는 흡착탑의 출구측에 설치되어 있는 밸브 (119a) 또는 밸브 (119b)를 닫힌 상태로 해 둔다.
분석 장치 (130, 140a, 140b)에서는 연속적 또는 임의의 시간 간격으로 나트륨 농도의 분석을 행하고, 그 분석 데이터를 제어 장치 (150)의 데이터 집적 장치 (151)에 통신 회선 등을 이용하여 송신한다. 데이터 집적 장치 (151)에 집적된 데이터는 연산 장치 (152)로 이송된다. 연산 장치 (152)에서는 분석 장치 (130)의 데이터와 분석 장치 (140a, 140b)의 데이터를 비교하고, 이들이 미리 설정해 둔 소정의 조건이 되었다면, 흡착제가 나트륨에 의해 피독되어 수명이 다했다고 판단하여, 흡착 조작을 행하는 쪽의 밸브, 즉 밸브 (117a, 117b) 중 어느 하나를 닫는 신호를 보낸다. 밸브 (117a, 117b)를 닫을 때의 조건은, 일례로서 분석 장치 (140a, 140b)에서 측정된 나트륨 농도가 분석 장치 (130)에서 측정된 나트륨 농도를 초과한 경우이며, 또는 분석 장치 (140a, 140b)에서 측정된 나트륨 농도가 분석 장치 (130)에서 측정된 나트륨 농도에 대하여 소정의 비율이 되었을 때이다. 또한, 분석 장치 (130, 140a, 140b)에는 흡광 광도계, 이온 크로마토그래피 또는 프레임 원자 흡광 분석 장치 등을 이용할 수 있다.
제어 장치 (150)에 의해 밸브 (117a) 또는 밸브 (117b)를 닫는 신호가 송출되어 흡착탑으로의 배수 공급이 중지되었다면, 흡착탑 내에 충전되어 있는 흡착제를 교환하거나, 또는 나트륨을 제거하기 위한 처리를 행한다. 제어 장치 (150)으로 행해지는 기능은, 그 기능을 갖는 프로그램을 판독함으로써 행할 수 있다. 또한, 그 프로그램을 기록 매체에 기록시키고, 그것을 제어 장치에 입력시켜 그 기능을 행하도록 할 수도 있다.
이어서, 각종 실험 결과에 대하여 설명한다.
(실험 1)
유전 수반수 300 ㎖를 폴리에틸렌 시약병에 넣고, 그 안에 흡착제를 투입하여 마개 밀봉하고, 시약병을 약 30 분간 진동시켜 유전 수반수와 흡착제를 교반 혼합하였다. 그 후, 여과지를 이용하여 흡착제와 수분을 분리하고, 수중의 COD 성분의 감소율을 분석하였다. COD 감소율의 측정은, JIS K 0102의 공장 배수 시험법의 과망간산칼륨에 의한 COD 분석법에 의해 행하였다. 흡착제에는, 하기 표 5에 나타낸 실리카/알루미나의 몰비와 비표면적이 상이한 No.1 내지 8의 8종의 합성 제올라이트를 사용하였다. 또한, 유전 수반수로서, 하기 표 4에 나타낸 제1 원액, 제2 원액의 2종을 사용하였다. 이들 유전 수반수에는 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 숙신산, 락트산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 헥사클로로벤젠, 이황화탄소 등이 포함되어 있고, 모두 COD를 높이는 요인이 되고 있다. 처리수의 COD 감소량을 표 4에 나타내었다. COD 성분의 감소량이 높을수록 흡착제 에 흡착되는 유기 성분량이 많고, 처리 후의 배수에 포함되는 유기 성분량이 적어지게 된다.
Figure 112007033561425-PCT00006
Figure 112007033561425-PCT00007
No.1 내지 8의 제올라이트 중에서는, No.6과 No.7의 제올라이트가 제1 원액 및 제2 원액 중 어느 것에 대해서나 높은 COD 감소율을 나타내었다. 실리카/알루미나의 몰비와 비표면적은 COD 감소율에 대하여, 그다지 큰 영향을 주지 않았다.
(실험 2)
표 4에 나타낸 제2 원액과, 표 5의 No.7에 나타낸 합성 제올라이트를 시약병에 넣어 1 시간 혼합 교반하였다. 그 후, 제2 원액을 새로운 것으로 교환하여 다시 1 시간 혼합 교반하고, 원액의 교환을 5회 반복한 후, 시약병으로부터 흡착제를 취출하여 고온으로 가열하였다. 가열 온도는 120 내지 700 ℃의 범위 내에서 4종으로 변화시켰다. 또한, 흡착제의 탄소 함유량과 비표면적을 측정하였다. 탄소 함유량은 고주파 연소 적외선 흡수법에 의해 측정하고, 비표면적은 BET법에 의해 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure 112007033561425-PCT00008
표 6에 있어서, 원료로 표시되어 있는 것은 실험에 사용하기 전의 상태를 의미하고, 사용 후란 흡착 재생을 5회 반복한 후의 상태를 의미한다. 가열 온도가 500 ℃ 및 700 ℃일 때에는 흡착제에 잔류하는 탄소 함유량이 매우 적고, 사용 전의 상태와 거의 동일하게 되었다. 한편, 가열 온도가 120 ℃ 및 300 ℃일 때에는 탄소 함유량이 많아지고, 유기 성분이 완전 연소되지 않아 잔류하는 비율이 높아졌다. 이들의 결과로부터, 유기 성분을 효과적으로 연소시키기 위해서는 500 ℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 그러나, 가열 온도가 높아지면 흡착제가 유리화하기 쉬워진다는 점에서 보면, 가열 온도는 될 수 있는 한 낮은 것이 바람직하며, 촉매화 성분을 담지하여 400 ℃ 이하의 온도로 가열하여 유기 성분을 연소할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 500 ℃ 이하, 구체적으로는 400 내지 450 ℃의 범위가 가장 바람직하다.
비표면적은 가열 온도가 120 내지 700 ℃의 범위 내에서는 거의 변화하지 않으며, 이 온도 범위에서는 가열 온도의 영향이 적었다.
(실험 3)
흡착제로서, X선 회절 패턴에서의 회절 피크 강도가, 도 4에 나타낸 바와 같이 흡착을 행하기 전에는 2θ=22.98°의 범위에 있는 합성 제올라이트를 사용하여, 흡착과 가열 재생을 반복하는 실험을 행하였다. 실험은 시약병에 흡착제와 표 3에 나타낸 제1 원액을 넣어 1 시간 교반 혼합한 후, 흡착제를 취출하여 600 ℃로 가열하여 재생하고, 다시 시약병에 흡착제를 새로운 제1 원액을 넣고, 이후 동일한 조작을 반복하는 방법으로 행하였다. 도 4에 흡착에 사용하기 전, 즉 신품의 흡착제와, 흡착과 가열 재생을 각 20회 행했을 때의 흡착제와, 흡착과 재생을 각 50회 행했을 때의 흡착제의 X선 회절 피크를 나타내었다. X선 회절 패턴의 측정은 분말 X선 회절법으로 행하였다. 도 4에 있어서, 2θ=22.98°의 피크 위치는, 이 흡착제가 SiO2를 포함하는 것을 나타낸다. 흡착과 재생을 반복하면, 2θ=21.68°의 범위에도 피크가 나타나게 되며, 이 위치의 강도는 흡착 재생 회수가 많아짐에 따라 높아진다. 이 위치는 나트륨이 존재하는 것, 즉 유리화가 발생하는 것을 나타낸다. 도 4로부터, 유리화 정도는 흡착 재생 회수가 많아짐에 따라 증대된다는 것을 알았다.
도 11에 흡착제 사용 시간의 증대에 따라, 처리 후의 배수의 COD 감소율 및 나트륨 농도가 변화하는 상태를 나타내었다. 또한, 도면 중의 화살표는, 그 방향으로 감에 따라 수치가 높아지는 것, 예를 들면 배수 중 Na 농도가 높아지는 것을 의미한다. 측정점의 간격은 대략 10 시간이다. 실제로는 1 시간 흡착을 행할 때마다 재생을 행하기 때문에, 10 시간 사이에 각 10회의 흡착과 재생이 행해지게 된다. COD 감소율은 사용 시간의 증가에 따라 저하되며, 한편 배수 중의 나트륨 농도는 사용 시간의 증가에 따라 높아지는 것을 알았다. 이로부터 흡착과 재생을 반복하더라도 사용 시간의 증대와 함께 흡착제 중에는 나트륨이 축적하여, 유기 성분의 흡착 제거율이 저하되는 것이 확인되었다. 따라서, 흡착제에 접촉시키기 전과 접촉시킨 후의 배수 중의 나트륨 농도를 계측하는 것은, 흡착제의 수명을 판단하는 데 있어서 매우 유효하다.
<실시예 6>
이하, 본 발명의 다른 실시 형태를 도 12 및 도 1에 기초하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 1과는 달리 도 12에 나타낸 바와 같이, 피처리수의 전기 분해를 행하지 않고, 폭기조 (12) 내에 충전된 충전제 (113)의 하측으로부터 블로워에 의해 공기 (114)가 공급된다. 그 밖의 점은 도 1과 동일하기 때문에, 동일 부호를 이용하여 설명한다. 본 발명의 일실시 형태인 배수 처리 장치 (10)은, 유전 수반수 중의 유분을 분리하는 자기 분리 장치 (11)과 폭기조 (12)와 COD 성분 흡착조 (17)과 배기 연소탑 (16)으로 구성되어 있다.
배수 처리 장치 (10)의 조작에 대하여 이하에 설명한다. 우선, 유전 수반수 (1)은 원수 탱크 (2)에 수용된다. 유전 수반수에 있어서, 기름은 에멀전화하여 분산되어 있다. 유전 수반수에는 유기 성분 및 나트륨 외에, 매우 미소한 진흙, 모래, 그 밖의 고형물이 포함되어 있다. 따라서, 유전 수반수 (1)은 응집조 (3)으로 이송되고, 황산제이철 또는 폴리염화알루미늄 등의 응집제 및 마그네타이트(Fe3O4), γ-헤마타이트(Fe2O3) 등의 자성 입자를 이용하여, 부유물을 응집시켜 플록화하는 처리가 행해진다. 플록을 포함하는 원수는, 회전 여과 장치 (4)로 이송되고, 유분과 플록이 제거된다. 회전 여과 장치 (4)에는 회전 여과막 (5)와 회전 원통체 (6)이 구비되어 있고, 회전 원통체 (6)의 내부에는 도시하지 않았지만, 전자석 등의 자장 발생 장치가 설치되어 있다. 원수는 회전 여과막 (5)에 의해 여과되고, 유분 및 플록 (7)이 원수로부터 분리된다. 회전 여과막 (5)에 퇴적한 유분 및 플록은 세정수 분무 및 스크레이퍼판 (8)에 의한 스크래치에 의해 회전 원통체 (6)으로부터 제거되고, 자기 분리 장치 (11)의 외부로 배출된다.
여과수 (90)은 폭기조 (12)로 이송된다. 폭기조 (12) 내에는 충전제 (113)이 타워 내부에 충전되고, 충전제 하부로부터 공기가 송풍되도록 블로워 (114)가 설치되어 있다. 여과수 (90)은 폭기조 (12)에 들어간 후, 휘발성 유기 성분이 타워 상부에 설치된 배기관 (15)로부터 배기된다. 배기관 (15)의 선단에는 휘발성 유기 성분을 연소 제거하기 위한 배기 연소탑 (16)이 설치되어 있다. 분석에 따르면, 폭기조 (12)로부터 배기되는 휘발성 유기 성분은 아세톤 등의 케톤류와 벤젠류였다.
여과수 (90) 중의 휘발되지 않는 성분은 폭기조 (12)의 하부로부터 폭기 처리수 (180)으로서 배수 공급관 (18)을 통해 제1의 COD 흡착조 (17) 또는 제2의 COD 흡착조 (19) 중 어느 한쪽으로 이송된다. 이 폭기 처리수 (180)은 2차 처리수이다. COD 흡착조는, 제1의 COD 흡착조 (17)과 제2의 COD 흡착조 (19)를 포함한다. 통상의 운전시에는 제1의 COD 흡착조 (17)을 사용하고, 제2의 COD 흡착조 (19)는 예비로서 설치한다. 따라서, 제1의 COD 흡착조와 제2의 COD 흡착조의 구성은 동일하다. 흡착조 전체의 구성을 제1의 COD 흡착조 (17)을 기초하여 이하에 설명한다. 본 실시예에서는 COD 흡착조를 2기 구비하고 있지만, 더 많은 흡착조를 구비할 수도 있다.
흡착제 (21)에는 합성 제올라이트의 1종인 ZSM-5의 입자를 충전하였다. ZSM-5의 입자에는 미리 촉매화 성분을 담지하였다. 본 실시예의 경우에는 Pt 성분을 ZSM-5의 단위 중량당으로 환산하여 0.2 중량％가 되도록 담지하였다. 흡착제 (21)의 성분으로서는 ZSM-5 외에 모르데나이트도 동일한 정도의 흡착 성능을 갖는다.
본 실시예의 COD 흡착조 용기는 SUS304제의 원통상이다. 흡착조 용기의 재질은 SUS304로 한정되지 않는다. COD 흡착조 (17)은 가열로 (20) 내부에 배치되어 COD 흡착조 (17)마다 흡착제 (21)을 가열할 수 있는 구조이다. COD 흡착조 (17)에는 열풍 블로워 (22)와 물 빠짐관 (23)을 설치하고 있다. 물 빠짐관 (23)은 물 빠짐 밸브 (24)와 함께 흡착조 하부에 설치되어 있다.
흡착제의 흡착 성능이 저하했을 때에는, 물 빠짐 밸브 (24)를 열어 COD 흡착조 (17) 내의 물을 뽑는다. 이어서 COD 흡착조 (17) 내를 건조시키기 위해서이다. 열풍 블로워 (22)를 작동시켜 COD 흡착조 (17) 내에 100 내지 120 ℃ 정도의 열풍을 불어 넣어 흡착제 (21)을 건조시킨다. 상부로부터 송풍하여 COD 흡착조 하부에서 물을 빼냄과 동시에 배기하는 구조가 바람직하다.
열풍 블로워 (22)에 의해 약 30 분간 송풍함으로써, COD 흡착조 (17) 내 전체의 흡착제 (21)의 함수율이 10 ％ 이하로 감소하였다. 또한, 송풍 시간은 COD 흡착조 (17)의 조 길이 및 송풍 온도에 따라 변화하며, 본 실시예로 한정되지 않는다.
흡착제의 함수율을 제어 관리하기 위해 흡착조 하부의 송풍 배관 (28)에 수분계 (29)를 설치해 두는 것이 바람직하다.
COD 흡착조 (17)을 통과한 처리수 (25)는 일단 저수조 (27)에 저류한 후 배수(28)된다. 저수조의 전후에는 COD 모니터 (26)을 설치하고, 특히 배수의 COD치의 관리(COD≤120 mg/L)에 이용한다.
상기 배수 처리 장치 (10)에서는 폭기조 (12)를 사용했지만, 원수의 성질에 따라서는 폭기조 (12) 대신에 감압 증류기 또는 전기 분해 장치 또는 차아염소산 반응기일 수도 있다.
또한, 분리 제거 장치인 폭기조 (12)의 전단에, 전기 분해 장치를 설치할 수도 있다. 이 때, 전기 분해 장치의 전극 (91, 92)보다 하류에 블로워 (114)를 설치하여 전기 분해조 (14)와 폭기조 (12)를 일체화할 수도 있다. 또한, 폭기조를 전단에 두고, 전기 분해조를 후단에 설치할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 유전 수반수 중의 COD 성분을 흡착제로 흡착하면서, 흡착제의 흡착능을 유지하기 위해 재생 공정을 갖기 때문에, 장시간에 걸쳐 제거하는 것이 가능해진다.
본 발명은 유전 등에서 채굴되는 원유와 염수의 혼합물로부터 원유를 회수하여 얻은 유전 수반수의 무해화 처리에 적용할 수 있으며, 상기 처리수는 환경 배출 기준을 만족할 수 있다.

Claims (36)

  1. 원유와 염수의 혼합물로부터 원유를 분리하여 얻어진 유전 수반수와 흡착제를 접촉시켜 유전 수반수 중의 용존 유기물을 흡착 제거하고, 상기 흡착제로부터 피흡착물을 탈착하여 흡착제를 재생하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 유전 수반수와 흡착제를 접촉하기에 앞서, 유전 수반수를 유수 분리하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서, 유전 수반수를 자기 분리에 의해 유전 수반수 중의 기름 방울을 분리하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서, 흡착제가 입상, 펠릿상, 막대상, 섬유상, 판상, 성형품 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  5. 제1항에 있어서, 흡착제를 유전 수반수 중에서 일정 구획 내에 유지하여, 유전 수반수로부터 용이하게 분리 가능한 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  6. 제5항에 있어서, 흡착제가 분상, 펠릿상, 막대상 또는 이들의 조합이며, 그 평균 직경이 1 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  7. 제6항에 있어서, 흡착제가 SiO2-Al2O3 또는 SiO2-Al2O3-Na2O를 주성분으로 하는 무기 흡착제인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 무기 흡착제가 다른 금속 원소를 담지하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  9. 제1항에 있어서, 흡착제가 활성탄인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  10. 제1항에 있어서, 흡착제가, 구멍 크기가 상이한 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  11. 제10항에 있어서, 흡착제가, 구멍 크기가 약 7 Å 이하인 흡착제와, 약 7 Å보다 큰 흡착제의 2종인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  12. 제1항에 있어서, 흡착제를 산화 분위기 중에서 가열하여 흡착제를 탈착, 재생하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  13. 제1항에 있어서, 흡착제의 탈착물을 가열하여, 탈착물 중의 유기물을 분해 또는 연소하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  14. 제1항에 있어서, 흡착제층에 공기를 공급하여 탈착하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  15. 제1항에 있어서, 흡착제와 유전 수반수를 접촉 처리하기에 앞서 유전 수반수에 응집제를 첨가하여 부유물을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  16. 제1항에 있어서, 흡착제와 유전 수반수를 접촉 처리하기에 앞서 유전 수반수를 전계를 인가한 전극 사이에 유입시켜, 유전 수반수 중의 용존 유기물 분자를 분해하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  17. 제1항에 있어서, 유기 성분과 나트륨을 포함하는 배수를 무기물계 흡착제에 접촉시킴으로써 상기 배수 중의 유기 성분을 제거하는 배수 처리 방법이고, 상기 무기물계 흡착제에 접촉시키기 전의 배수의 나트륨 농도 및 접촉시킨 후의 배수의 나트륨 농도에 기초하여 상기 무기물계 흡착제에 의한 배수 처리를 지속할지의 여부를 판단하도록 한 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  18. 제7항에 있어서, 상기 흡착제가 양성자형 제올라이트인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 무기물계 흡착제에 유기 성분을 흡착시키는 흡착 공정과 상기 무기물계 흡착제에 흡착한 유기 성분을 탈착시키는 탈착 공정을 반복하면서 배수를 처리하고, 그 과정에서 상기 무기물계 흡착제에 접촉시키기 전의 배수의 나트륨 농도와 상기 무기물계 흡착제에 접촉시킨 후의 배수의 나트륨 농도를 계측하여, 양자의 계측치에 기초하여 상기 무기물계 흡착제에 배수를 접촉시킬지의 여부를 결정하도록 한 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  20. 유전 수반수 중에 부유 현탁하는 유분과 불용해 입자를 제거하는 유수 분리 공정과, 상기 유수 분리 공정을 통과한 처리수 중의 용존 유기물을 전기 분해하는 공정과, 전기 분해 공정으로부터의 2차 처리수로부터 유기 성분을 분리 제거하는 분리 제거 공정과, 상기 분리 제거 공정을 통과한 3차 처리수로부터 유기 성분을 흡착 제거하는 흡착 제거 공정과, 상기 분리 제거 공정에서 분리 제거된 유기 성분과 상기 흡착 제거 공정에 의해 분리 제거된 유기 성분을 합쳐 연소 배기하는 연소 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 흡착 제거 공정에 무기물계 흡착 제거제를 사용하고, 유기 성분을 흡착 제거한 후의 상기 무기물계 흡착 제거제를 380 내지 600 ℃의 대기 분위기하에서 탈착, 재생하여 반복 사용하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 방법.
  22. 원유와 염수의 혼합물로부터 원유를 분리하여 유전 수반수를 생성하는 수단과, 유전 수반수의 용존 유기물에 대한 흡착성을 갖는 흡착제를 유지하는 수단과, 상기 유전 수반수와 흡착제를 접촉하는 수단과, 상기 용존 유기물을 흡착한 흡착제를 재생하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 접촉하는 수단이, 흡착제를 충전한 복수의 흡착탑인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 복수의 흡착탑이, 처리해야 할 유전 수반수의 흐름에 대하여 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 장치.
  25. 제22항에 있어서, 다른 종류의 흡착제가 피처리 유전 수반수의 유동 방향에 직렬 또는 병렬로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 장치.
  26. 제22항에 있어서, 상기 흡착제가, 흡착제를 가열하기 위한 마이크로파 가열 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 장치.
  27. 제22항에 있어서, 원유와 원유에 동반하는 염수를 자기 분리하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 장치.
  28. 염수의 염 농도를 검출하는 검출 수단과, 상기 검출 수단으로부터의 신호에 기초하여 제22항에 기재된 제거 장치를 제어하는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  29. 유기 성분 및 나트륨을 포함하는 배수를 무기물계 흡착제와 접촉시킴으로써 배수 중에 포함되는 용존 유기 성분을 제거하는 배수 처리 시스템이며, 상기 무기물계 흡착제에 접촉시키는 배수 및 상기 무기물계 흡착제로부터 배출되는 배수의 나트륨 농도에 기초하여 상기 무기물계 흡착제로의 배수의 공급을 정지하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 무기물계 흡착제에 접촉시키는 배수의 일부를 채취하여 나트륨 농도를 분석하는 분석 장치와, 상기 무기물계 흡착제로부터 배출된 배수의 나트륨 농도를 분석하는 분석 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제어 장치가, 2개의 상기 분석 장치로 계측된 분석 데이터를 집적하는 데이터 집적 장치와, 상기 데이터 집적 장치에 축적된 데이터에 기초하여 상기 무기물계 흡착제로의 배수 공급을 중지하는 신호를 내는 연산 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  32. 배수 중에 부유 현탁하는 유분과 불용해 입자를 제거하는 유수 분리조와, 상기 유수 분리조를 통과한 배수 중의 유기 성분을 전기 분해하는 전기 분해 수단과, 상기 전기 분해 수단을 통과한 2차 처리수로부터 유기 성분을 분리 제거하는 분리 제거조와, 상기 분리 제거조를 통과한 3차 처리수로부터 유기 성분을 무기물계 흡착제에 흡착시켜 제거하는 흡착 제거조와, 상기 분리 제거조로 분리 제거된 유기 성분과 상기 흡착 제거조에 의해 분리 제거된 유기 성분을 합쳐 연소 배기하는 연소기를 갖는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 무기물계 흡착제를, 유기 성분을 흡착 제거한 후 380 ℃ 내지 600 ℃의 대기 분위기하에서 가열, 재생하여 반복 사용하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  34. 제32항에 있어서, 상기 유수 분리조가 자기 분리조와 전기 분해조를 겸하는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  35. 제32항에 있어서, 상기 무기물계 흡착 제거제가 규산과 산화알루미늄을 포함하고, 규산과 산화알루미늄의 존재비가 SiO2/Al2O3 몰비로 5 이상이고, 흡착 세공이 3차원 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
  36. 제32항에 있어서, 상기 분리 제거조가, 상기 2차 처리수를 폭기함으로써 휘발성 유기 화합물을 분리 제거하는 분리 제거조인 것을 특징으로 하는 유전 수반수 중의 용존 유기물의 제거 시스템.
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