KR20100096825A

KR20100096825A - 폐수의 인산염 처리방법

Info

Publication number: KR20100096825A
Application number: KR1020090015886A
Authority: KR
Inventors: 권혁기; 최종철
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-09-02

Abstract

본 발명은 환원 슬래그를 이용하여 폐수에 함유된 인산염을 경제적으로 제거할 수 있도록 한 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것이다.

본 발명은 인(P)이 함유된 폐수를 집수조에 집수하고, 집수된 폐수를 다수개의 환원 슬래그가 충진된 충진탑의 내부로 공급하고 상기 충진탑 내에서 체류하는 중에 상기 폐수 내 함유된 인산염을 상기 환원 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 제거하는 단계를 포함하여 된 것이다.

또한, 본 발명은 집수조의 폐수를 충진탑의 하부에서 상부측으로 공급하여 역세하는 역세단계를 더 구비한다.

이에 따르면 본 발명은 과량의 소석회를 투입하지 않고 환원 슬래그를 이용하여 폐수 내의 인산염을 제거할 수 있으므로, 경제적 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 슬러지의 배출량을 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

폐수의 인산염 처리방법{PROCESS FOR REMOVING PHOSPHATE FROM WASTES WATER}

본 발명은 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것으로, 특히 전기로 공정 중 발생되는 환원 슬래그를 이용하여 폐수 중에 함유된 인산염을 처리할 수 있도록 한 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업 폐수는 다양한 오염물질이 포함되며, 그 중 인(P)을 함유하고 있는 폐수는 질산염이나 유기물을 포함하고 있다.

이러한 산업 폐수들 중 중금속, 불소, 인이 함유된 경우에는 화학적 응집제로 황산 알루미늄을 이용하여 제거하고 있다.

하지만, 폐수 내에 질산염이나 유기물이 포함된 경우에는 생물학적 처리 시스템을 이용해 수 처리하고 있으며, 주로 생물학적 처리 시스템 이전에 인(P)을 먼저 제거한 후에 질산염이나 유기물을 제거하고 있다.

또한, 산업 폐수들 중 반도체 및 LCD 등의 전자산업 폐수에는 질산염과 함께 다량의 인산염을 함유하고 있으므로, 질산염을 처리하기 위한 생물학적 처리 시스템 전에 인산염을 제거하기 위해 과량의 소석회를 투입하고 있다.

이 경우에는, 소석회의 과량 투입으로 인해 비용이 많이 발생하게 됨과 아울러, 슬러지가 많이 발생하는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 제철 및 제강공정에서 발생하는 환원 슬래그를 이용하여 폐수에 함유된 인산염을 경제적으로 제거할 수 있도록 한 폐수의 인산염 처리방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인(P)이 함유된 폐수를 집수조에 집수하는 제 1단계와,

상기 집수된 폐수를 다수개의 환원 슬래그가 충진된 충진탑의 내부로 공급하고 상기 충진탑 내에서 체류하는 중에 상기 폐수 내 함유된 인산염을 상기 환원 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 제거하는 제 2단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

상기 집수조의 폐수를 상기 충진탑의 하부에서 상부측으로 공급하여 역세하는 역세단계를 더 구비한다.

본 발명의 다른 특징은 다수개의 환원 슬래그를 충진탑 내부에 충진시킨 후에,

인을 함유한 폐수를 충진탑 내로 통과시키는 중에 상기 환원 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 상기 폐수 내의 인산염을 제거하는 것이다.

본 발명은 환원 슬래그를 이용하여 폐수에 함유된 인산염을 경제적으로 제거 할 수 있도록 한 폐수의 인산염 처리방법에 관한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 과량의 소석회를 투입하지 않고 환원 슬래그를 이용하여 폐수 내의 인산염을 제거할 수 있으므로, 경제적 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 슬러지의 배출량을 줄일 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

환원 슬래그는 제강공정에서 산소(O₂)와 황(S)을 제거하는 탈산과 탈황 공정에서 생석회를 투입하여 염기도를 증가시킴에 따라, 생석회와 용강의 반응에 의해 발생한다.

이러한 환원 슬래그의 성분비의 예는 아래의 표 1과 같다.

성분	Fe	SiO₂	Al₂O₅	MgO	CaO	Free CaO	F	Ni	Zn	Pb	Cu
함량 (%)	22.09	3.91	19.41	11.52	38.03	1.62	0.52	N.D.	N.D.	N.D.	N.D.

표 1에서와 같이 CaO 함량이 Free CaO를 포함하여 39.65%인 것을 확인할 수 있으며, 이는 반응식 1을 통하여 인산염을 제거할 수 있다.

5Ca ²⁺ + 3PO ₄ ^3- + OH ^- ↔ Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH (s)

위의 반응식 1에서와 같이, 인산염은 칼슘화합물로 반응하여 고형화되고, 이 고형물은 슬러지와 같이 고형물 처리한다.

본 발명에 사용된 환원슬래그의 입자 크기는 환원슬래그 야적장에서 시료를 채취하여 Ball mill, Sieve등을 이용하여 150~250 μm로 제조하여 사용한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 반응식 1에 근거하여 슬래그를 이용하여 인산염을 제거하는 실험을 실시하였다.

[실시 예]

초기의 인산의 농도를 100 P mg/L의 수용액으로 맞추고 환원슬래그를 0.5g, 1g, 3g, 5g, 10g 투입한 후 30분 동안 반응시켜 인의 농도 변화를 살펴 본 결과, 각각의 투입량 어느 곳에서도 인이 검출되지 않았다.

본 발명은 전자산업 폐수등과 같이 질산염 및 유기물을 다량 함유하고 있는 폐수의 전처리 시스템에 활용할 수 있다. 더 바람직하게는, 질산염 및 유기물을 처리하기 위한 생물학적 처리 시스템의 전처리를 위한 시스템에 적용이 가능하다.

먼저 본 발명에 사용된 폐수 처리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 인을 함유한 산업 폐수를 집수하는 집수조(10)와, 150~250 μm의 고형물인 환원 슬래그(S)가 충진된 충진탑(20)과, 생물학적 처리 시스템등과 같은 반응기로 투입하기 위한 저류조(30) 및, 슬러지와 폐수로 구분하여 폐수를 최종 방류하기 위한 침전조(50)로 구성되어 있다.

충진탑(20)은 일반 모래여과 및 활성탄 여과와 같은 방식으로 환원 슬래그가 내부에 충진되고, 집수조(10)의 폐수가 공급되는 공급 배관(12)이 상부에 연결되며, 역세를 위한 역세 배관(14)이 하부에 연결되고, 상부에 역세시 충진탑(20) 내의 폐수가 다시 집수조(10)측으로 귀환되도록 리턴 배관(25)이 연결되어 있다.

역세 배관에는 평상시 폐수의 공급을 차단하기 위한 개폐밸브(15)가 배치된다.

폐수 내의 인산염을 제거하는 방법은 다음과 같다.

집수조(10)에서 산업 폐수를 집수한 후에, 집수된 폐수를 공급 배관2)을 통해 충진탑(20) 내부로 공급하면, 충진탑(20) 내에서 저류조(30) 측으로 배수 되기까지 충진탑(20) 내부에 체류하는 중에 환원 슬래그(S)의 칼슘 성분이 폐수 내에 함유된 인산염 성분과 상기한 반응식을 근거로 화학 반응하여 칼슘화합물로 고형화되어 충진탑(20) 내부에 잔존하게 되고, 인산염이 제거된 폐수는 후의 공정인 생물학적 처리 시스템인 저류조(30)측으로 배수된다.

또한, 집수조(10)의 폐수를 충진탑(20)의 하부에서 상부측으로 공급하여 역세하는 역세 공정을 주기적으로 시행한다.

이때, 역세 공정시 고형화된 칼슘화합물 및 폐수를 집수조(10)로 보내어 재처리하게 되어 있다.

폐수의 충진탑(20)내 체류시간은 10분 ~ 30분 정도 유지하는 것이 바람직하다.

이는, 10분 미만일 경우에는 인산염의 제거 효율이 저하되고, 30분을 초과할 때에는 운전 효율이 저하되므로 상기한 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 충진탑(20)의 인산염 제거 효율이 떨어지게 될 경우에는, 충진탑(20)의 환원 슬래그를 성토용 골재나 매립 등에 활용할 수 있다.

저류조(30)측으로 배수된 폐수는 기존의 생물학적 처리 시스템의 과정과 동일하게 반응조(40)를 통해 반응 처리된 후 침전조(50)에서 슬러지와 폐수로 구분되어 별도 배출되는 과정을 갖는다.

따라서, 본 발명은 환원 슬래그(S)를 이용하여 폐수 중의 인산염을 처리할 때에는 운전비용 및 슬러지 발생을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기로 환원 슬래그를 이용하여 폐수의 인산염을 처리하는 상태를 개략적으로 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 집수조 12 : 공급 배관

14 : 역세 배관 15 : 개폐밸브

20 : 충진탑 25 : 리턴 배관

30 : 저류조 40 : 반응조

50 : 침전조 S : 환원 슬래그

Claims

인(P)이 함유된 폐수를 집수조에 집수하는 제 1단계와,

상기 집수된 폐수를 다수개의 환원 슬래그가 충진된 충진탑의 내부로 공급하고 상기 충진탑 내에서 체류하는 중에 상기 폐수 내 함유된 인산염을 상기 환원 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 제거하는 제 2단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 폐수의 인산염 처리방법.
청구항 1에 있어서,

상기 집수조의 폐수를 상기 충진탑의 하부에서 상부측으로 공급하여 역세하는 역세단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수의 인산염 처리방법.
다수개의 환원 슬래그를 충진탑 내부에 충진시킨 후에,

인을 함유한 폐수를 충진탑 내로 통과시키는 중에 상기 환원 슬래그의 칼슘(Ca) 성분으로 상기 폐수 내의 인산염을 제거하는 것을 특징으로 하는 폐수의 인산염 처리방법.