KR20120031087A - 폐수 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
비소 및 바나듐을 함유하는 폐수에 대하여, 상기 폐수 중의 비소에 대하여 철의 몰비가 20이 되도록 철염을 가함과 더불어, 또한 바나듐에 대하여 철의 몰비가 10 내지 80이 되도록 철염을 가하여 반응시킨 후, pH 5.8 내지 8.6으로 조정하여 고액 분리한다.
Description
본 발명은 비소 및 바나듐을 함유하는 폐수의 처리 방법에 관한 것이다.
석탄 등을 연소시켜 수증기를 발생시키는 보일러(석탄 연소 보일러)에 있어서는, 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하기 위해, 배기 가스 라인에 탈질 촉매가 구비되어 있다. 이 탈질 촉매는, 소정 시간 사용한 후 상기 배기 가스 라인으로부터 꺼내고, 세정 처리된 후 재이용되고 있다.
이와 같은 사용 완료된 탈질 촉매를 세정 처리한 세정수의 폐수에 있어서는, 배기 가스 중에 포함되어 탈질 촉매에 부착하고 있던 비소(As) 성분을 함유하여 버리기 때문에, 예컨대, 하기 비특허문헌 1 등에 기재되어 있는 바와 같이, 칼슘(Ca)이나 마그네슘(Mg)이나 철(Fe)이나 알루미늄(Al)이나 아연(Zn) 등의 금속염을 가하여 상기 비소와 난수용성 염을 형성시킨 후, 고액(固液) 분리하는 것에 의해(공침법), 상기 비소 농도를 규정치(0.1 mg/ℓ) 이하로까지 저감시키고 나서 배출하고 있다.
공해 방지의 기술과 법규 편집 위원회편, 「사정(四訂)?공해 방지의 기술과 법규[수질편]」, 제5판(증보), 사단법인 산업환경관리협회, 1994년 6월 30일, p.256-237
그런데, 전술한 바와 같은 사용 완료된 탈질 촉매를 세정수로 세정 처리하면, 상기 세정수의 폐수는 진한 황색으로 되어 버렸다. 이 원인을 조사한 바, 탈질 촉매 중의 바나듐(V) 성분이 폐수 중에 혼입했기 때문이라는 것이 밝혀졌다. 이 바나듐 성분은 배출 기준치가 없지만, 폐수 중에 존재하면, 폐수의 외관상 나쁜 인상을 받아 버리게 된다.
이러한 것으로부터, 본 발명은, 비소 및 바나듐을 함유하는 폐수이더라도, 비소 농도를 규정치 이하로 하면서도 바나듐에 의한 착색을 제거할 수 있는 폐수 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 제 1 번째 발명에 따른 폐수 처리 방법은, 비소 및 바나듐을 함유하는 폐수에 대하여, 상기 폐수 중의 비소에 대하여 철의 몰비가 20이 되도록 철염을 가함과 더불어, 또한 바나듐에 대하여 철의 몰비가 10 내지80이 되도록 철염을 가하여 반응시킨 후, pH 5.8 내지 8.6으로 조정하여 고액 분리하는 것을 특징으로 한다.
제 2 번째 발명에 따른 폐수 처리 방법은, 제 1 번째 발명에 있어서, 상기철염이 철(III)로 이루어지는 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폐수 처리 방법에 의하면, 비소 농도를 규정치 이하로 하면서도 바나듐에 의한 착색을 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 폐수 처리 방법의 실시형태를 이하에 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태만에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태에 따른 폐수 처리 방법은, 비소(As) 및 바나듐(V)을 함유하는 폐수에 대하여, 상기 폐수 중의 비소(As)에 대하여 철(Fe)의 몰비가 20이 되도록 철염을 가함과 더불어, 또한 바나듐(V)에 대하여 철(Fe)의 몰비가 10 내지 80이 되도록 철염을 가하여 반응시킨 후, pH 5.8 내지 8.6으로 조정하여 고액 분리하는 것이다.
비소(As) 및 바나듐(V)을 함유하는 폐수로서는, 예컨대, 석탄 연소 보일러의 배기 가스 라인에 구비된 탈질 촉매를 세정 처리한 세정액 등을 들 수 있다. 이러한 탈질 촉매를 세정 처리하는 세정액에는, 상기 탈질 촉매를 조(粗)세정하는 물, 조세정된 탈질 촉매를 알칼리 세정하는 알칼리 수용액(예컨대, 1N-수산화나트륨 수용액 등), 알칼리 세정된 탈질 촉매를 산 세정하는 산 수용액(예컨대, 1N-황산 수용액 등) 등이 있다. 이들 세정액의 폐수는, 비소 및 바나듐을 각각 포함하고 있기 때문에, 혼합하여 일괄해서 처리하면 효율적으로 행할 수 있어 바람직하다.
상기 비소(As)는, 예컨대 석탄의 연소 배기 가스로부터 탈질 촉매에 부착함으로써 상기 세정 처리에 따라 상기 폐수 중에 존재하게 된 것이다. 이와 같은 비소(As)를 함유하는 폐수는, 외부로 배출하기 위해서 당해 비소(As) 농도를 규정치(0.1 mg/ℓ) 이하로 할 필요가 있다.
상기 바나듐(V)은, 예컨대 상기 탈질 촉매를 구성하는 성분이며, 상기 탈질 촉매의 상기 세정 처리에 따라 상기 폐수 중에 존재하게 된 것이다. 이러한 바나듐(V)을 함유하는 폐수는, 외부로 배출하기 위한 상기 바나듐(V) 농도의 규정치가 없지만, 앞서 설명한 바와 같이, 바나듐(V) 성분에 의해서 착색(황색)되어 버리기 때문에, 배출함에 있어 외관상 나쁜 인상을 받아 버리고 있다.
이와 같은 비소(As) 및 바나듐(V)을 함유하는 폐수에 대하여, 상기 폐수 중의 비소(As)에 대하여 철(Fe)의 몰비가 20이 되도록, 예컨대 3염화철(FeCl3) 수용액(예컨대, 철(Fe)이 1 mmol/㎖)을 가함과 더불어, 또한 바나듐(V)에 대하여 철(Fe)의 몰비가 10 내지 80이 되도록, 예컨대 3염화철(FeCl3) 수용액(예컨대, 철(Fe)이 1 mmol/㎖)을 가하여 반응시킨 후, 알칼리 수용액(예컨대, 수산화칼슘(Ca(OH)2) 슬러리)을 가하여 pH 5.8 내지 8.6으로 조정하면, 하기의 식(1)에 나타낸 바와 같은 반응을 일으겨, 상기 폐수 중의 비소(As) 성분 및 바나듐(V) 성분이 하기 침전물에 흡착된다.
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 → Fe2O3?3H2O↓ + 3CaCl2 (1)
이렇게 하여 생성한 상기 침전물을 여과 등에 의해 고액 분리한 액상은, 비소(As) 농도가 규정치(0.1 mg/ℓ)이하로 될 뿐만 아니라, 무색(400nm 파장에서의 광 투과율: 90% 이상)으로 된다.
여기서, 본 발명자들이 예의 연구를 행한 결과, 상기 폐수 중의 비소(As)와 바나듐(V)의 합계량에 대한 철(Fe)의 몰비로부터 구해지는 철염의 첨가량과, 전술한 효과와의 사이에는 상관 관계가 없고, 즉, 비소(As)와 바나듐(V)의 합계량에 대한 철(Fe)의 몰비가 적더라도 전술한 효과를 얻을 수 있는 경우가 있는 한편, 비소(As)와 바나듐(V)의 합계량에 대한 철(Fe)의 몰비가 많더라도 전술한 효과를 얻을 수 없는 경우가 있다는 것이 밝혀졌다.
그 이유는 확정적이지는 않지만, 상기 침전물이 비소(As) 성분을 폐수 중으로부터 흡착하여 버리는 것뿐만 아니라, 바나듐(V) 성분도 폐수 중으로부터 추가로 흡착하여 버리는 경우가 있고, 이 때, 바나듐(V) 성분과 비소(As) 성분의 흡착 용이함에 큰 차이가 있기 때문이지 않을까라고 추찰된다.
따라서, 본 실시형태에 따른 폐수 처리 방법에 의하면, 비소(As) 및 바나듐(V)을 함유하는 폐수이더라도, 비소(As) 농도를 규정치(0.1 mg/ℓ) 이하로 하면서도 바나듐(V)에 의한 착색(황색)을 제거(400nm 파장에서의 광 투과율: 90% 이상)할 수 있기 때문에, 상기 폐수를 아무런 문제없이 배출할 수 있다.
한편, 상기 철(Fe)염으로서는, 염화철을 비롯하여 황산철이나 질산철 등의 각종의 것을 들 수 있지만, 철(III)로 이루어는 것이면, 비소(As) 성분을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 폐수에 가하는 상기 철염의 량은, 상기 폐수 중의 비소(As)에 대한 철(Fe)의 몰비를 20으로 하는 량과, 바나듐(V)에 대한 철(Fe)의 몰비를 10 내지80(바람직하게는, 10 내지 30)으로 하는 량의 합계량이다. 왜냐하면, 상기 철염의 량이, 비소(As)에 대한 철(Fe)의 몰비가 20 미만으로 되는 량과, 바나듐(V)에 대한 철(Fe)의 몰비가 10 미만으로 되는 량의 합계량이면, 상기 폐수 중의 비소(As) 농도를 규정치(0.1 mg/ℓ) 이하로 할 수 없게 되어 버리는 것뿐만 아니라, 바나듐(V)에 의한 착색(황색)을 제거(400nm 파장에서의 광 투과율: 90% 이상)하는 것도 할 수 없게 되어 버리는 한편, 비소(As)에 대한 철(Fe)의 몰비가 20을 초과하는 량과, 바나듐(V)에 대한 철(Fe)의 몰비가 80을 초과하는 량의 합계량이면, 상기 철염을 쓸데없이 소비하여 버리기 때문이다.
실시예
본 발명에 따른 폐수 처리 방법의 효과를 확인하기 위해 행한 확인 실험을 이하에 설명하지만, 본 발명은 이하에 설명하는 확인 시험만에 한정되는 것은 아니다.
[탈질 촉매의 세정 처리]
석탄 연소 보일러에서 사용한 하기의 표 1에 나타내는 하니콤(honeycomb) 형상의 탈질 촉매 A 내지 C를 소정량(부피비 3배)의 수중에 침지하여 조세정(상온× 3시간)하고나서, 소정량(부피비 3배)의 1N-수산화나트륨(NaOH) 수용액 중에 침지하여 알칼리 세정(상온×2시간)한 후, 소정량(부피비 3배)의 1N-황산(H2SO4) 수용액 중에 침지하여 산 세정(상온×1시간)함으로써 각각 세정 처리함과 더불어, 상기 세정액의 폐수를 수득했다.
[표 1]
[폐수의 조성 분석]
탈질 촉매 A 내지 C를 세정한 상기 조세정, 상기 알칼리 세정, 상기 산 세정의 각 세정액의 폐액을 등량씩 상기 탈질 촉매 A 내지 C 마다 각각 혼합하는 것에 의해 시험체 A 내지 C를 수득했다. 그리고, 이들 시험체 A 내지 C 중의 비소(As)와 바나듐(V)의 농도 및 광 투과율(파장: 400nm)을 구함과 더불어, 착색 상태를 육안 확인했다. 그 결과를 하기의 표 2에 나타낸다.
[표 2]
[실험 1]
상기 시험체 A 내지 C를 규정량 분취하여, 3염화철(FeCl3) 수용액(철(Fe) 농도: 1 mmol/㎖)를 하기의 표 3에 나타내는 양으로 가한 후, 교반하면서 수산화칼슘(Ca(OH)2) 슬러리를 가하여, pH 7.1 내지 7.4로 되면, 여과하여 고액 분리하고, 수득된 여과액의 비소(As)와 바나듐(V)의 농도 및 광 투과율(파장: 400nm)을 구함과 더불어, 착색 상태를 육안 확인했다. 그 결과를 하기의 표 3에 나타낸다.
[표 3]
α: As의 몰량(Asmol)에 대응하여 가한 Fe의 몰량(Feαmol)의 비율
β: V의 몰량(Vmol)에 대응하여 가한 Fe의 몰량(Feβmol)의 비율
γ: As의 몰량(Asmol)과 V의 몰량(Vmol)의 합계량(Asmol+Vmol)에 대한, 가한 Fe의 합계 몰량(Feαmol+Feβmol)의 비율
상기 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시험예 5(γ= 10.2)에 있어서는, 무색화하는 것이 가능하였지만, 시험예 1(γ= 15.6)에 있어서는, 옅은 황색으로밖에 되지 않았다. 이것으로부터, 비소(As)와 바나듐(V)의 합계량에 대한 철(Fe)의 몰비로부터 구해지는 철염의 첨가량과, 무색화와의 사이에는 상관 관계가 없다는 것이 분명해졌다.
그리고, 시험예 1, 3, 4(α=20, β<10)에 있어서는, 무색화하지 않았지만, 시험예 2, 5 내지 7(α=20, β≥10)에 있어서는, 무색화하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 비소(As)에 대한 철(Fe)의 몰비가 20이 되는 양과, 바나듐(V)에 대한 철(Fe)의 몰비가 10 이상이 되는 양의 합계량으로 철염을 가하면, 비소(As) 농도를 규정치(0.1 mg/ℓ) 이하로 할 수 있는 것은 물론, 바나듐(V)에 의한 착색(황색)을 제거(400nm 파장에서의 광 투과율: 90% 이상)할 수 있다고 말할 수 있다.
[실험 2]
다음으로, pH에 의한 효과의 차이를 확인하기 위해, 상기 시험체 B를 규정량 분취하여, 3염화철(FeCl3) 수용액(철(Fe) 농도: 1 mmol/㎖)을 상기 시험예 5와 동일한 양으로 가한 후, 교반하면서 수산화칼슘(Ca(OH)2) 슬러리를 가하여, 하기의 표 4에 나타내는 pH로 되면, 여과하여 고액 분리하고, 광 투과율(파장: 400nm) 및 착색 상태를 육안 확인했다. 그 결과를 하기의 표 4에 나타낸다.
[표 4]
상기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, pH 5.8 내지 8.6의 범위, 즉 외부로 배출가능한 범위에 있어서, 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명에 따른 폐수 처리 방법은, 비소 및 바나듐을 함유하는 폐수이더라도, 아무런 문제없이 배출할 수 있기 때문에, 산업상 매우 유익하게 이용할 수 있다.
Claims (2)
- 비소 및 바나듐을 함유하는 폐수에 대하여, 상기 폐수 중의 비소에 대하여 철의 몰비가 20이 되도록 철염을 가함과 더불어, 또한 바나듐에 대하여 철의 몰비가 10 내지 80이 되도록 철염을 가하여 반응시킨 후, pH 5.8 내지 8.6으로 조정하여 고액 분리하는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 철염이 철(III)로 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 폐수 처리 방법.
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