KR20140114138A - 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물과 이의 제조 및 이를 이용한 산업폐수 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 물리화학적 처리 및 생물학적 처리에도 분해되지 않는 유기물 함유 난분해성 COD 물질을 선택적으로 처리하여, COD를 제거할 수 있도록 한 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물과 이의 제조 및 이를 이용한 산업폐수 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물 제조방법은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합하여 제조함을 특징으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법은 처리 대상 유기물 함유 폐수에 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것인 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 주입하여 반응하는 단계(S 10); pH 조절제를 첨가하여 소정의 pH로 조절하는 단계(S 20); 응집보조제를 주입하는 단계(S 30); 응집 및 침전단계(S 40); 상등액을 활성탄에 통과시키는 단계(S 50)로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물 제조방법은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합하여 제조함을 특징으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법은 처리 대상 유기물 함유 폐수에 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것인 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 주입하여 반응하는 단계(S 10); pH 조절제를 첨가하여 소정의 pH로 조절하는 단계(S 20); 응집보조제를 주입하는 단계(S 30); 응집 및 침전단계(S 40); 상등액을 활성탄에 통과시키는 단계(S 50)로 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물과 이의 제조 및 이를 이용한 산업폐수 처리방법에 관한 것으로, 특히 종래의 물리화학적 처리 및 생물학적 처리에도 분해되지 않는 유기물 함유 난분해성 COD 물질을 처리하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물과 이의 제조 및 이를 이용한 산업폐수 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 석유를 원료로 하는 합성고분자 화합물들은 원래 자연계에는 존재하지 않는 난분해성 물질들로서, 사용 후 발생하는 폐수로 인한 수질오염의 커다란 원인물질이 되어 그 처리문제가 심각하게 대두되고 있다.
석유산업, 축산, 제지산업, 염료산업, 각종 실험실 등 유기물을 방출하는 산업폐수와 에너지 산업 중 원자력 발전소에서 발생하는 유기물 폐수는 회전기기에 사용되는 윤활유, 각 열교환기 및 계통에 부식을 방지하는 약품 등으로 인해 생성된 것으로서 원전에서는 폐수처리장치에 유기물 제거가 반영되어 있지 않았기 때문에 처리하기가 곤란하다.
염색폐수에 다량 포함되어 있는 염료는 난분해성 물질로 그 처리 방안에 관한 연구가 진행되고 있다.
미생물 고정화를 이용한 유기물 제거, 한외 여과막을 이용한 폐수 내에 유기물 제거, H2O2를 이용한 산화 공정, Photo-Fenton 법을 이용한 유기물로 인한 COD 감소 등이 연구되고 있다.
하지만, 유기물 함유 폐수는 COD가 높은 난분해성 물질이기 때문에 하천에 방류하는 경우, 자연정화를 거의 기대할 수 없는 수질오염의 원인물질이 된다.
그리고 폐수의 잔존 유기물의 처리방법으로 활성오니법을 주로 이용하고 있는데, 운영상의 문제점으로 불충분한 분해 상태로 희석, 방류되고 있다.
최근에 폐수 중의 현탁물과 용존물을 동시에 처리하는 전해법에 의한 폐수처리방법을 이용한 유기물 함유 폐수처리가 연구되고 있으나 산업현장에 적용하기는 어려움이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 물리화학적 처리 및 생물학적 처리에도 분해되지 않는 유기물 함유 난분해성 COD 물질을 선택적으로 처리하여, COD를 제거할 수 있도록 한 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물과 이의 제조 및 이를 이용한 산업폐수 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물 제조방법은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합하여 제조함을 특징으로 한다.
그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법은 처리 대상 유기물 함유 폐수에 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것인 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 주입하여 반응하는 단계(S 10); pH 조절제를 첨가하여 소정의 pH로 조절하는 단계(S 20); 응집보조제를 주입하는 단계(S 30); 응집 및 침전단계(S 40); 상등액을 활성탄에 통과시키는 단계(S 50)로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물과 이의 제조 및 이를 이용한 산업폐수 처리방법은 물리화학적 처리 및 생물학적 처리로 난분해성 물질인 유기물에 의해 유발되는 COD를 제거하는 폐수처리제로 FeCl2 와 MgCl2를 사용하여 복합 응집제를 제조하고 비율은 1:1로 하면 가장 좋은 것으로 확인했다. 유기물 함유 폐수 처리공정은 pH를 10.0∼11.0로 조절하고 FeCl2 /MgCl2 복합 응집제를 주입한 후, 응집보조제인 고분자 응집제(anionic polyacrylamide)를 투입하여 응집 및 침전한다. 상등액을 활성탄 탑을 거친다. 이것을 사용하여 난분해성 유기물로 유발된 COD 폐수 시료에 적절한 양의 복합 응집제를 주입하면 COD를 고효율로 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용하여 유기물 함유 폐수를 처리하는 과정을 도시한 공정도,
도 2는 pH 11에서 복합 응집제의 Fe/Mg의 비율에 따른 COD 제거효율을 나타낸 그래프,
도 3은 pH 11에서 복합 응집제의 Fe/Mg=1과 Fe/Mg=5의 농도에 따른 COD 제거효율을 나타낸 그래프,
도 4는 복합 응집제의 pH에 따른 Zeta potential를 나타낸 그래프,
도 5는 pH=2에서 복합 응집제의 입자 분포를 나타낸 그래프,
도 6은 pH=11에서 복합 응집제의 입자 분포를 나타낸 그래프,
도 7은 각기 다른 COD농도의 유기물을 함유한 폐수의 COD 제거효율을 나타낸 그래프.
도 2는 pH 11에서 복합 응집제의 Fe/Mg의 비율에 따른 COD 제거효율을 나타낸 그래프,
도 3은 pH 11에서 복합 응집제의 Fe/Mg=1과 Fe/Mg=5의 농도에 따른 COD 제거효율을 나타낸 그래프,
도 4는 복합 응집제의 pH에 따른 Zeta potential를 나타낸 그래프,
도 5는 pH=2에서 복합 응집제의 입자 분포를 나타낸 그래프,
도 6은 pH=11에서 복합 응집제의 입자 분포를 나타낸 그래프,
도 7은 각기 다른 COD농도의 유기물을 함유한 폐수의 COD 제거효율을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물 제조방법은 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합하여 제조한다.
도 1은 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용하여 유기물 함유 폐수를 처리하는 과정을 도시한 공정도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법은 처리 대상 유기물 함유 폐수에 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것인 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 주입하여 반응하는 단계(S 10); pH 조절제를 첨가하여 소정의 pH로 조절하는 단계(S 20); 응집보조제를 주입하는 단계(S 30); 응집 및 침전단계(S 40); 상등액을 활성탄에 통과시키는 단계(S 50)로 이루어진다.
또한, 상기 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 처리 대상 유기물 함유 폐수의 총중량에 대하여 0.01∼3중량%, pH는 9∼12로 한다.
그리고 상기 pH조절제는 가성소다와 황산으로 구성된다.
또한, 상기 응집보조제는 고분자 응집제(anionic polyacrylamide)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법은 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수가 사용되어야 하므로 동 폐수의 COD농도는 900ppm∼2,500ppm 이었고, 처리 약제로는 단일응집제로 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 무기 염화물 및 이를 혼합한 복합 응집제를 사용하여 비교하였고, 가성소다와 황산을 pH 조절제로 사용하였다. 응집보조제로는 고분자 응집제(anionic polyacrylamide)를 용해하여 사용하였다. COD분석은 수질오염공정시험법을 이용하였고, 응집제의 특성을 확인하기 위하여 zeta-potential meter 및 nano-size 분석은 dynamic scattering zeta potential analyzer 와 nano-size 측정은 particle size analyzer를 사용하였다.
Fe염과 Mg염을 사용하여 제조한 복합 응집제의 FeCl2/MgCl2 비율에 따른 영향을 확인하였다. 시료는 유기물을 용해하여 제조한 폐수를 사용하였고, 응집제로는 FeCl2 와 MgCl2의 중량비를 일정한 비율로 조합하였다.
도 2는 FeCl2 와 MgCl2 의 중량비를 변화시키면서 COD농도 1,000ppm으로 pH=11인 폐수에 주입한 COD 제거율을 도시한 것이다.
급속혼합을 1분간 실시하고, 15분간 완속 혼합을 하였고, 30분간 정치하여 SV30을 확인하였다. 그리고 상등액을 이용하여 COD를 관찰하였다. 유기물 함유 폐수에 1,000ppm의 MgCl2, FeCl2, FeCl3 단일 응집제를 사용하여 53%, 46%, 15% COD 제거율을 얻었고, FeCl2 와 MgCl2 를 사용한 복합 응집제 중량비로 1:1일 때 56%의 제거율을 얻었다. 2,000ppm인 경우 84% 제거율을 얻을 수 있었다. SV30을 관찰에 따르면 Fe 와 Mg의 비가 1:1과 2:1인 경우는 20이었고, 3:1∼5:1에 이르기까지 18로 거의 비슷했다. FeCl2 와 MgCl2의 중량비 1:1과 2:1은 동일한 COD제거율을 나타냈다. FeCl2 대비 MgCl2 양을 비율적으로 증가시켰다. MgCl2의 양을 2, 3, 4, 5로 증가시켜 응집 및 침전 후 COD를 분석한 결과는 도 2에 도시하였다. FeCl2/MgCl2 비율에서 FeCl2 비가 높아질수록 COD 감소율은 낮아졌다. 또한, FeCl2 /MgCl2의 비가 2를 초과한 경우에도 COD 제거율은 감소하였다.
도 3은 FeCl2/MgCl2=1, FeCl2/MgCl2=1/5의 복합 응집제를 제조하여 pH 11인 폐수에 농도를 변화시키면서 확인한 결과이다. FeCl2/MgCl2=1인 복합 응집제는 FeCl2 /MgCl2=1/5 응집제에 비해 30∼40% 정도의 COD 제거율이 상승하였다. 복합 응집제의 특성을 확인하기 위하여 zeta potential을 확인하였다. 복합 응집제 희석용액에 NaOH와 H2SO4를 이용하여 pH를 조절하였다. pH는 1∼13까지 조절하였으며 결과를 도 4에 도시하였다. 등전점은 pH 8∼9였고, pH가 알칼리성으로 갈수록 안정되었다. FeCl2는 pH 8부터 응집하기 시작했고, MgCl2는 pH 9.5부터 응집이 시작되므로 pH 9∼12의 영역에서 이 복합 응집제를 이용하면 응집효과를 볼 수 있다는 것으로 확인되었다.
안정 상태에 있는 pH 2에서 입자의 분포를 nano-size meter를 이용하여 측정해 보았다. 입자 평균 45㎜이었고, 이 입자 분포를 도 5에 도시하였다.
COD 제거효율이 가장 좋은 pH 11에서의 입자의 분포는 도 6에 도시하였다. 이 분포는 OH-에 의해 Fe와 Mg이 수산화물로 형성된 물질의 분포이다. 입자의 크기는 45㎜에서 2.5㎛ 크기로 증대되어 유기물과의 결합이 가능한 것으로 판단된다.
[실시예 1]
현장 적용은 A사의 기존 폐수처리 설비를 이용하여 복합 응집제를 적용시켰다.
반응기에서 가성소다를 이용하여 pH 10∼11까지 올리고 Fe/Mg 복합 응집제를 실험실 시행 확인 농도로 주입하여 30분간 반응시켰고, 고분자 응집보조제를 이용하여 침전시켰다.
그 결과 응집 및 침전상태도 뛰어났으며, 초기 폐수는 현탁한 상태였으나 처리결과 상등수는 투명하였고, 탁도의 변화를 확인한 결과 85 NTU에서 3 NTU로 청정상태를 유지하였다.
COD분석 결과도 양호하게 나타났다.
여과한 후 상등액을 중화 반응은 실시하지 않고 일반 폐수에 주입하여 혼합, 희석한 후 폐수의 방출이 가능하였다.
[실시예 2]
복합 응집제를 사용한 현장 실무 적용으로 B사의 유기물 함유 폐수의 성상은 pH=7, COD의 농도는 920ppm, 1,550ppm, 2,068ppm 이었고, 상온 조건하에서 NaOH를 주입하여 pH를 11.0으로 조정한 후, 복합 응집제를 500ppm에서 7,500ppm까지 일정간격 농도로 주입하였으며, 초기에는 clarifier agitator를 5분간은 250rpm으로 작동시켰으며, 후반에는 40rpm으로 20분간 반응시켰다.
고분자응집제를 주입하여 응집 및 침전시켰다.
침전 슬러지를 여과한 후, 여과액 중의 COD를 분석하였다.
도 7은 복합 응집제의 첨가에 따른 COD 제거율을 도시한 것이다.
본 발명 결과는 유기물을 함유한 폐수의 초기 COD 농도 920ppm에서 복합 응집제를 2,000ppm을 주입할 경우 COD 제거율은 약 80% 이상으로 나타났다.
Claims (6)
- 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물.
- 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물 제조방법.
- 처리 대상 유기물 함유 폐수에 염화제일철, 염화제이철, 염화마그네슘, 염화칼슘, 염화코발트, 염화니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 어느 하나의 물질을 선택하고, 이를 기준으로 다른 물질을 1 내지 5중량부 혼합한 것인 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 주입하여 반응하는 단계(S 10);
pH 조절제를 첨가하여 소정의 pH로 조절하는 단계(S 20);
응집보조제를 주입하는 단계(S 30);
응집 및 침전단계(S 40);
상등액을 활성탄에 통과시키는 단계(S 50)로 이루어짐을 특징으로 하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법. - 제3항에 있어서,
상기 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 처리 대상 유기물 함유 폐수의 총중량에 대하여 0.01∼3중량%, pH는 9∼12로 함을 특징으로 하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법. - 제3항에 있어서,
상기 pH조절제는 가성소다와 황산으로 구성됨을 특징으로 하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법. - 제3항에 있어서,
상기 응집보조제는 고분자 응집제(anionic polyacrylamide)로 구성됨을 특징으로 하는 난분해성 유기물을 함유한 산업폐수처리용 무기질 복합 응집제 조성물을 이용한 산업폐수 처리방법.
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| KR20170070824A (ko) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 주식회사 엘지화학 | 공액디엔 제조방법 및 제조장치 |
| KR101914450B1 (ko) | 2017-09-08 | 2019-01-24 | 주식회사 바이오팜앤팜스 | 난분해성 산업폐수의 처리방법 |
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