KR20170042015A - Method for removing zinc oxide in water using phosphate and iron salt - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of removing zinc oxide contained in water, comprising the following steps of: primarily settling soil or sand by introducing sewage or wastewater containing zinc oxide into a primary settling basin; floating a material having a weight less than water and secondarily settling a material having a weight greater than the water by introducing the sewage or wastewater that has passed through the step of primarily settling into a secondary settling basin to stay the same; measuring a concentration of the zinc oxide of the sewage or wastewater that has passed through the step of secondarily settling, and injecting phosphate thereto; introducing the sewage or wastewater to which the phosphate is injected into a bioreactor, and aerating the same; measuring a concentration of the phosphate of the sewage or wastewater that has passed through the step of aeration, and adding iron salt thereto; introducing the sewage or wastewater to which the iron salt is added into a final settling basin to settle sludge and to discharge supernatant; and performing an activated carbon adsorption process and/or an ozone oxidation process on the discharged supernatant.

Description

인산염과 철염을 이용하여 하폐수에 포함된 산화아연을 제거하는 방법 {METHOD FOR REMOVING ZINC OXIDE IN WATER USING PHOSPHATE AND IRON SALT}METHOD FOR REMOVING ZINC OXIDE IN WATER USING PHOSPHATE AND IRON SALT BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 수계에 함유된 산화아연의 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인산염과 철계 응집제를 주입하여 하수 또는 폐수에 포함된 산화아연을 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing zinc oxide contained in a water system, and more particularly, to a method for removing zinc oxide contained in sewage or wastewater by injecting a phosphate and an iron-based coagulant.

나노물질은 원료 물질로서 제조 과정에서 작업장에 노출이 되거나 나노물질을 함유한 나노소비재를 사용하고 폐기하는 과정에서 비의도적으로 환경에 배출되고 있으며, 이는 의도하지 않은 환경 오염을 일으키는 원인이 되고 있다.Nanomaterials are raw materials that are unintentionally released into the environment during exposure to the workplace in the manufacturing process or in the process of using and disposing of nanomaterials containing nanomaterials, which causes unintentional environmental pollution.

이러한 나노물질로는 다양한 산업분야에서 널리 사용되는 산화아연(ZnO)을 들 수 있으며, 산화아연(ZnO)이 포함된 폐수나 하수는 일반적으로 적용되고 있는 하폐수 처리공정만으로는 상기한 산화아연(ZnO)을 완벽하게 제거할 수 없다.Such nanomaterials include zinc oxide (ZnO), which is widely used in various industrial fields, and wastewater or sewage containing zinc oxide (ZnO) can be treated with zinc oxide (ZnO) Can not be completely removed.

즉, 산화아연은 액상에서 쉽게 이온화되는 경향이 있기 때문에, 전통적 하폐수 처리공정만으로는 완전히 제거할 수 없고, 따라서 하폐수 처리장의 방류수에 미량이나마 포함되어 방류된다.In other words, since zinc oxide tends to be easily ionized in a liquid phase, it can not be completely removed by a conventional wastewater treatment process, and thus is released even in a small amount in discharged water of the wastewater treatment plant.

이러한 수중에 함유된 나노물질인 산화아연(ZnO)을 완벽하게 제거하기 위하여 새로운 응집제를 개발하려는 시도는 있었으나, 뛰어난 수용해성으로 인하여 충분한 응집 효과를 얻을 수 없었고, 결국 제거되지 못한 산화아연(ZnO)은 생물체 내에 축적되어 2차적 오염을 유발시킬 수 있다는 문제점에 노출되어 있는 상황이다.Although attempts have been made to develop a new coagulant to completely remove zinc oxide (ZnO) contained in such water, zinc oxide (ZnO) which can not be sufficiently removed due to excellent water solubility, Is exposed to the problem of accumulating in the organism and causing secondary pollution.

한국등록특허공보 제1993-0000095호Korean Patent Registration No. 1993-0000095 한국등록특허공보 제10-1386599호Korean Patent Registration No. 10-1386599

본 발명은 상기 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수중에 포함되어 있는 미량의 산화아연 나노물질을 효과적으로 제거할 수 있는 산화아연의 제거 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a method for removing zinc oxide that can effectively remove a small amount of zinc oxide nanomaterials contained in water.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인산염과 철염을 이용한 하폐수에 함유된 산화아연 제거방법은, 산화아연을 포함하는 하수 또는 폐수를 1차 침전지로 유입시켜 흙이나 모래를 침전시키는 1차 침전단계; 상기 1차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수를 2차 침전지로 유입 체류시켜, 비중이 물보다 작은 물질은 부유시키고, 비중이 물보다 큰 물질은 침전시키는 2차 침전단계; 상기 2차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수의 산화아연 농도를 측정하고 인산염을 주입하는 단계; 상기 인산염이 주입된 하수 또는 폐수를 생물반응조로 유입시켜 폭기시키는 단계; 상기 폭기단계를 거친 하수 또는 폐수의 인산염 농도를 측정하고 철염을 첨가하는 단계; 상기 철염이 첨가된 하수 또는 폐수를 최종침전지로 유입시켜 슬러지는 침전시키고 상등수는 배출시키는 단계; 및 상기 배출된 상등수를 활성탄 흡착공정 및/또는 오존산화공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for removing zinc oxide contained in wastewater using phosphate and iron salts, comprising: a first precipitation step in which sewage or wastewater containing zinc oxide is introduced into a first settling tank to deposit soil or sand; A second precipitation step in which sewage or wastewater having undergone the primary precipitation step is flowed into a secondary settler so that a material having a specific gravity smaller than water is suspended and a material having a specific gravity larger than that of water is precipitated; Measuring the concentration of zinc oxide in the sewage or wastewater through the secondary precipitation step and injecting phosphate; Introducing the phosphate-infused sewage or wastewater into the bioreactor and aeration; Measuring the phosphate concentration of the sewage or wastewater through the aeration step and adding the iron salt; Introducing the iron salt-added sewage or wastewater into the final settling basin, thereby precipitating the sludge and discharging the supernatant; And performing the activated carbon adsorption process and / or the ozone oxidation process on the discharged supernatant.

또한, 본 발명의 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법은, 상기 인산염을 주입하는 단계에서, 상기 2차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수의 산화아연과 상기 주입한 인산염이 반응할 수 있도록 교반단계와 침전단계를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.In the method of treating sewage or wastewater containing zinc oxide according to the present invention, in the step of injecting phosphate, zinc oxide of the sewage or wastewater subjected to the second precipitation step is reacted with the injected phosphate The stirring step and the precipitation step are further carried out.

또한, 본 발명의 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법은, 상기 인산염과 반응하여 침전한 인산아연 수화물(Zn3(PO4)2·H2O)을 외부로 반출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the method of treating sewage or wastewater containing zinc oxide according to the present invention further comprises the step of taking out zinc phosphate hydrate (Zn 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O) precipitated by reaction with the phosphate, to the outside .

또한, 본 발명의 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법은, 상기 인산염은 인산수소이나트륨(Na2HPO4)인 것을 특징으로 한다.Further, the method for treating sewage or wastewater containing zinc oxide of the present invention is characterized in that the phosphate is disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ).

또한, 본 발명의 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법은, 상기 인산염의 주입농도는 0.05 ∼ 1M인 것을 특징으로 한다.Further, in the method of treating sewage or wastewater containing zinc oxide of the present invention, the injection concentration of the phosphate is 0.05 to 1 M.

본 발명에 따른 산화아연 제거 방법에 의하면, 인산염을 주입함으로써 수용성인 산화아연을 불용화시켜 제거할 수 있기 때문에, 종래 하폐수 처리방법에 비하여 산화아연의 제거효율을 높일 수 있다. According to the zinc oxide removal method of the present invention, water soluble zinc oxide can be insolubilized and removed by injecting phosphate, so that the removal efficiency of zinc oxide can be increased compared with the conventional method of treating wastewater.

또한, 발명에 따른 산화아연 제거 방법에 의하면, 잔존하는 인성분은 응집제를 투입하여 제거하기 때문에 부영양화를 억제할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the zinc oxide removal method of the present invention, the remaining phosphorus component has the effect of suppressing eutrophication because the coagulant is added to remove it.

또한, 발명에 따른 산화아연 제거 방법에 의하면, 미생물 폭기단계 이후에 인성분 제거를 위한 철염 응집제를 투입하기 때문에, 응집생성물인 인산철의 분리를 위한 별도의 침전지가 필요 없어 공정의 효율화를 도모할 수 있다는 효과가 있다. In addition, according to the zinc oxide removal method of the present invention, since the iron salt flocculant for removing phosphorus is added after the microbial aeration step, there is no need for a separate flocculant for the separation of iron phosphate which is an aggregation product, Can be effective.

도 1은 본 발명의 산화아연 제거방법 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2은 산화아연과 인산나트륨의 침강반응 결과를 나타내는 사진이다((a)는 반응 시작 시, (b)는 반응 완료 후 8 시간 동안 방치한 이후).
도 3은 침강된 아연 화합물의 투과전자현미경 분석으로 얻은 이미지이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart showing a zinc oxide removal method of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a photograph showing the sedimentation reaction results of zinc oxide and sodium phosphate ((a) at the start of the reaction and (b) after standing for 8 hours after completion of the reaction).
3 is an image obtained by transmission electron microscopy analysis of a precipitated zinc compound.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

이하에서는 첨부된 도 1을 참조하면서, 본 발명의 인산염과 철염을 이용한 하폐수에 함유된 산화아연 제거 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of removing zinc oxide contained in wastewater using phosphate and iron salts of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 attached hereto.

본 발명의 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법은 산화아연을 포함하는 하수 또는 폐수를 1차 침전지로 유입시켜 흙이나 모래를 침전시키는 1차 침전단계, 상기 1차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수를 2차 침전지로 유입 체류시켜, 비중이 물보다 작은 물질은 부유시키고, 비중이 물보다 큰 물질은 침전시키는 2차 침전단계, 상기 2차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수에 인산염을 주입하는 단계, 상기 인산염이 주입된 하수 또는 폐수를 생물반응조로 유입시켜 폭기시키는 단계, 상기 폭기단계를 거친 하수 또는 폐수에 철염을 첨가하는 단계, 상기 철염이 첨가된 하수 또는 폐수를 최종침전지로 유입시켜 슬러지는 침전시키고 상등수는 배출시키는 단계 및 상기 배출된 상등수를 활성탄 흡착공정 및/또는 오존산화공정을 실시하는 단계를 포함한다.The method for treating sewage or wastewater containing zinc oxide according to the present invention comprises a first precipitation step in which sewage or wastewater containing zinc oxide is introduced into a primary settler so as to deposit soil or sand, Or the wastewater is introduced into the secondary settling tank, the material having a specific gravity smaller than that of the water is floated, and the material having a specific gravity larger than that of the water is settled; a step of injecting phosphate into the sewage or wastewater having passed through the secondary settling step A step of introducing the phosphate-infused sewage or wastewater into the bioreactor to aerate the effluent, adding an iron salt to the sewage or wastewater through the aeration step, introducing the iron salt-added sewage or wastewater into the final settling basin, And discharging the supernatant; and performing the activated carbon adsorption process and / or the ozone oxidation process on the discharged supernatant. The.

1차 침전단계는 하수관로 등을 통해 들어온 흙이나 모래 등 비교적 비중이 큰 물질을 침전시켜 제거하기 위하여 1차 침전지(침사지)로 유입시키는 단계이다. 즉, 유입되는 하수나 폐수에 포함된 토사류, 협잡물 등을 사전에 제거하여 후속 공정과 슬러지처리 공정에서 야기될 수 있는 침사물의 퇴적에 의한 데드 스페이스(Dead Space)방지, 펌프시설의 마모에 의한 고장 및 배관 폐쇄를 방지하는 것에 그 목적이 있다.The first precipitation step is a step of introducing into the first settling basin (sedimentation bed) in order to precipitate and remove a relatively heavy material such as soil or sand that has entered through a sewage line. That is, it is possible to prevent dead space by depositing sediments which may be caused in the subsequent process and the sludge disposal process by previously removing the sludge and contaminants contained in the inflow sewage or wastewater, Thereby preventing breakdown and piping closure.

이렇게 흙이나 모래가 제거된 하수나 폐수는 2차 침전지로 유입시켜 2차 침전단계를 수행한다. 상기 2차 침전단계에서는 유입된 하수 중의 부유물질(SS; Suspended Solid)을 제거하고, 부유물질(SS)에 의해 유발되는 생물학적 산소요구량(BOD; Biochemical Oxygen Demand)을 함께 제거함으로써, 후처리 공정부하를 줄이고 처리효율을 높이는 게 목적이라 할 수 있다.The sewage or wastewater from which the soil or sand has been removed is introduced into the secondary settling tank to carry out the second settling step. In the secondary precipitation step, SS (Suspended Solid) is removed and the biological oxygen demand (BOD) caused by the suspended solids (SSO) is removed together, And to increase the treatment efficiency.

즉, 상기 2차 침전단계는 2차 침전지 시설을 통해 부유성 고형물을 중력침전으로 제거하는 단계로서, 생물학적 처리공정의 부하감소, 후속처리시설의 시설용량의 감소 및 운전비용의 안정적 절감 등을 목적으로 하고 있는 것이다.That is, the second settling step is a step of removing floating solids by gravitational sedimentation through a secondary settling facility, which is intended to reduce the load of the biological treatment process, reduce the facility capacity of the subsequent treatment facility, and reduce the operating cost stably .

상기 2차 침전단계에서는 하수 또는 폐수를 약 3 ∼ 4시간 체류시킴으로써 생물학적 산소요구량(BOD; Biochemical Oxygen Demand)의 약 30% 그리고 부유물질(SS; Suspended Solid)을 약 35% 제거할 수 있다.In the second precipitation step, about 30% of the biological oxygen demand (BOD) and about 35% of the suspended solid (SS) can be removed by retaining the sewage or the wastewater for about 3 to 4 hours.

그러나 1차 침전단계와 2차 침전단계를 실시하여도, 유입 하수나 폐수에 포함되어 있는 산화아연은 제거되지 않고 대부분이 그대로 잔류하게 된다.However, even if the first precipitation step and the second precipitation step are carried out, zinc oxide contained in the influent sewage or wastewater is not removed and most of it remains as it is.

즉, 산화아연(ZnO)이 수중에서 이온화되면 일부 이온은 ZnOH+ 또는 Zn(OH)2로도 존재하게 되지만, 대부분은 Zn2 +이온 형태로 존재하게 되어 1차 침전 및 2차 침전단계에서 제거되지 않는다.In other words, when zinc oxide (ZnO) ionizes in water, some ions exist as ZnOH + or Zn (OH) 2 , but most of them are present in the form of Zn 2 + ion and are removed in the first precipitation and second precipitation Do not.

한편, 이온화된 산화아연(ZnO)은 액상 내에 인산이온(PO4 3-)이 존재하게 되면, 인산아연 반응물 (Zn3(PO4)2)이 생성되며, 반응 시 pH를 적절히 조절함으로써 반응물의 형태도 조절할 수 있다. 즉, 반응 시의 pH를 6으로 조정하면 반응물 입자의 크기를 보다 크게 성장시킬 수 있으며, pH 8인 경우에는 산화아연의 외부만 인산아연 반응물로 코팅된다.On the other hand, when ionized zinc oxide (ZnO) is present in the liquid phase, the presence of phosphate ion (PO 4 3- ) generates a zinc phosphate reaction (Zn 3 (PO 4 ) 2 ) The shape can also be adjusted. That is, when the pH of the reaction is adjusted to 6, the size of the reactant particles can be further increased. When the pH is 8, only zinc oxide is coated with the reaction product of zinc phosphate.

이렇게 생성된 인산아연 반응물(Zn3(PO4)2)은 응집물 또는 수화물 형태로 침전되므로, 침전물을 제외한 상층액을 분리함으로써 산화아연 나노물질을 완전히 제거시킬 수 있는 것이다.The resulting zinc phosphate reactant (Zn 3 (PO 4 ) 2 ) precipitates in the form of agglomerates or hydrates, so that the zinc oxide nanomaterial can be completely removed by separating the supernatant except for the precipitate.

따라서, 1차 및 2차 침전단계를 거친 하수나 폐수에 포함되어 있는 이온화된 아연(Zn2+)을 제거하기 위하여, 본 발명에서는 상기 2차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수에 인산염을 주입하는 단계가 수행된다.Therefore, in order to remove ionized zinc (Zn 2+ ) contained in sewage or wastewater subjected to the primary and secondary precipitation steps, in the present invention, a step of injecting phosphate into the sewage or wastewater through the secondary precipitation step Is performed.

여기서, 상기 인산염은 인산수소이나트륨(Na2HPO4)을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.Here, the phosphate preferably includes disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ), but is not limited thereto.

또 산화아연에 인산염을 첨가한 후, 상기 주입한 인산염과 아연이온(Zn2 +)이 잘 반응할 수 있도록 교반단계를 더 수행할 수 있고, 응집물 또는 수화물을 분리하기 위하여 침전단계를 더 부가할 수도 있다.Further, after the phosphate is added to the zinc oxide, a stirring step may be further performed so that the injected phosphate and the zinc ion (Zn 2 + ) react well, and a precipitating step is further added to separate the aggregate or hydrate It is possible.

다음은 상기 인산염이 주입된 하수 또는 폐수를 생물반응조로 유입시켜 폭기시키는 단계가 수행된다.Next, a step of introducing the phosphate-infused sewage or wastewater into the bioreactor to aeration is performed.

상기 폭기단계는 호기성 미생물이 유입하수 중에 함유된 유기물, 질소 및 인을 흡착 분해하여 침강성이 좋은 플록(Floc)을 형성하여 최종침전지에서 오니와 처리수로 침강 분리되게 하는 데 그 목적이 있다.In the aeration step, an aerobic microorganism adsorbs and decomposes organic matter, nitrogen, and phosphorus contained in the inflow sewage to form floc having good sedimentation, and is sedimented and separated from sludge and treated water in the final sedimentation basin.

즉, 상기 폭기단계에서는 폭기조를 통해 2차 침전단계를 거친 유출수를 미생물과 함께 폭기(Aeration)시킴으로써, 미생물의 대사작용에 의하여 유기물을 분해, 제거하는 단계인 것이다.That is, in the aeration step, the effluent that has undergone the second precipitation step through the aeration tank is aeration together with the microorganism, thereby decomposing and removing the organic matter by the metabolic action of the microorganism.

한편, 이온화된 아연(Zn2 +)을 제거할 목적으로 과량으로 주입한 인산염 중 미반응한 인산염이 잔류하게 되고, 이러한 인산염이 그대로 방류될 경우 2차적 문제점, 즉 녹조현상 등을 유발시킬 수 있다. On the other hand, unreacted phosphate remains in the excessively charged phosphate for the purpose of removing ionized zinc (Zn 2 + ), and if such phosphate is discharged as it is, it may cause a secondary problem, that is, .

식물성 플랑크톤인 녹조류나 남조류가 크게 늘어나 물빛을 녹색으로 변화시키는 현상을 의미하는 녹조는, 생활하수나 산업폐수, 가축의 배설물 등의 유기물질이 유입되어 물속의 질소와 인과 같은 영양물질이 많아져 발생하는 것으로 알려져 있다. 이러한 녹조현상은 수중으로 햇빛이 차단되고 용존산소가 추가로 유입되지 않으면서 물의 용존산소량이 줄어들게 되고, 이렇게 되면 물고기와 수중생물이 죽고 악취가 나며, 그 수역의 생태계가 파괴되어 사회적·경제적·환경적 측면에서 많은 문제가 생긴다.Green algae, which means phytoplankton green algae and cyanobacteria, is a phenomenon that changes water color to green, and organic matter such as domestic sewage, industrial wastewater, livestock excrement etc. is introduced and nutrients such as nitrogen and phosphorus are increased in water . This green algae phenomenon reduces the amount of dissolved oxygen in water without shutting off sunlight and adding dissolved oxygen to the water. This causes fish and aquatic creatures to die and smell, and the ecosystem of the water is destroyed, There are many problems in terms of enemy.

상기한 녹조현상을 방지하기 위해서는 하천수계로 유입되는 질소와 인의 유입을 최대한 억제하여야 하기 때문에, 질소와 인의 배출허용 기준도 갈수록 강화되고 있는 상황이다.In order to prevent the above-mentioned green algae phenomenon, since the inflow of nitrogen and phosphorus into the river water system must be suppressed to the utmost, the emission allowance standards of nitrogen and phosphorus are being strengthened.

따라서 본 발명에서는 유입하수 중에 함유된 인, 그리고 이온화된 아연(Zn2 +)을 제거할 목적으로 주입한 인산염이 하천수계로 흘러가지 않도록 응집제를 주입하여 인산염을 제거하는 단계가 더 구비될 수 있다.Thus the present invention has a step of one phosphate injection for the purpose of removing the phosphorus, and the ionized zinc (Zn 2 +) is contained in the incoming sewage injected into the flocculant prevent flow into the river water removing phosphate may be further provided with .

즉, 폭기조 유출수에 포함된 인산염의 농도를 주기적으로 측정하고, 측정된 결과에 따라 주입할 응집제의 양을 결정할 수 있다.That is, the concentration of phosphate contained in the aeration tank effluent can be measured periodically, and the amount of coagulant to be injected can be determined according to the measured result.

여기서, 상기 응집제는 비교적 침강성이 우수한 철염 응집제를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 철염 응집제로는 황산제일철(FeSO4), 황산제이철(Fe2(SO4)3) 또는 염화제이철(FeCl3·6H2O)일 수 있다.The iron salt coagulant is preferably ferrous sulfate (FeSO 4 ), ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) or ferric chloride (FeCl 3 .6H 2 O).

상기와 같은 철염을 주입하여 교반시키게 되면, 인산염은 철염과 반응하여 인산철(FePO4·nH2O)이 형성되고, 상기 인산철(FePO4·nH2O)은 비중이 커 침강성이 우수하므로 분리가 용이하다. When the above-mentioned iron salt is injected and stirred, the phosphate reacts with the iron salt to form iron phosphate (FePO 4 .nH 2 O), and the iron phosphate (FePO 4 .nH 2 O) Separation is easy.

특히, 철염을 주입하여 인산염을 제거하는 응집단계를 생물반응조에서의 폭기단계 이후에 실시하는 이유는, 상기 생물반응조의 미생물이 인을 섭취하고 남은 인산염에 대해서만 철염을 주입하면 되기 때문에 철염의 주입량을 최소화할 수 있다. 또 철염과 인산염의 반응물인 인산철(FePO4·nH2O)은 후술할 최종침전단계에서 함께 제거하므로 별도의 침전지가 필요하지 않다.Particularly, the reason why the coagulation step of removing phosphate by injecting iron salt is carried out after the aeration step in the bioreactor is because the microorganisms in the bioreactor need only take in phosphorus for the phosphate remaining after ingesting phosphorus, Can be minimized. In addition, iron phosphate (FePO 4 .nH 2 O), which is a reactant of iron salt and phosphate, is removed at the final precipitation step to be described later, so that a separate precipitate is not required.

다음으로 철염이 첨가된 하수 또는 폐수를 최종침전지로 유입시켜 슬러지는 침전시키고 상등수는 배출시키는 단계가 수행된다.Next, sewage or wastewater to which the iron salt is added is introduced into the final settling basin, and the sludge is settled and the supernatant is discharged.

상기 최종침전지로 유입되는 하수 또는 폐수는 생물반응조에서의 폭기단계 과정에서 생성된 활성슬러지와 처리수를 고액 분리함으로써, 깨끗한 방류수를 얻는 것에 그 목적이 있다.The purpose of the sewage or wastewater flowing into the final sedimentation basin is to obtain the purified effluent by solid-liquid separation of the activated sludge and treated water produced during the aeration step in the bioreactor.

이처럼 미생물과 하수는 최종침전지를 거치면서 고액 분리되어 상등수는 방류되며, 침전된 슬러지는 일부 폭기조로 반송되어 미생물 농도를 유지하는 데 이용되고, 나머지는 슬러지 처리시설을 거쳐 처리되게 되는 것이다.Thus, the microorganisms and the sewage are separated by solid-liquid separation through the final settling basin, and the supernatant is discharged. The settled sludge is returned to a partial aeration tank to maintain the microorganism concentration, and the remaining sludge is treated through the sludge treatment facility.

전술한 바와 같이, 인산염을 제거할 목적으로 주입한 철염 응집제와 반응하여 형성한 인산철(FePO4·nH2O)도 상기 최종침전지에서 함께 제거될 수 있으므로 공정의 효율화를 극대화할 수 있다는 장점이 있다.As described above, since the iron phosphate (FePO 4 .nH 2 O) formed by reacting with the iron salt flocculant injected for the purpose of removing phosphate can be removed together in the final sedimentation tank, the advantage of maximizing the efficiency of the process have.

한편, 최종침전지의 방류수 내에 함유될 수 있는 미량 유기물 등을 완벽하게 제거하기 위하여 고도처리공정을 더 실시할 수 있다.On the other hand, an advanced treatment process can be further performed to completely remove trace organic substances contained in the discharged water of the final clarifier.

상기한 고도처리공정으로는 대표적으로 오존산화공정, 활성탄흡착공정을 들 수 있다.Typical examples of the above-described advanced treatment processes include an ozone oxidation process and an activated carbon adsorption process.

오존산화공정은 오존이 가진 강한 산화력을 이용하여 유기물을 분해 정화하는 처리방식으로, 오존에 의하여 직접 산화되는 경우와 오존 분해과정에서 생성되는 OH라디칼에 의해 산화되는 두 가지 경로를 이용하여 유기물을 제거하게 되는 것이다. The ozone oxidation process is a treatment method of decomposing and purifying organics by using the strong oxidizing power of ozone. It removes organic matter by using two pathways that are directly oxidized by ozone and oxidized by OH radical generated in ozone decomposition process It will be done.

활성탄을 이용한 흡착공정은 무수한 기공이 형성된 활성탄을 이용하여 유기물을 흡착시키거나 활성탄에 서식하는 미생물로 하여금 유기물을 섭취 제거시키는 공정이다.The adsorption process using activated carbon is a process for adsorbing organic substances by using activated carbon in which numerous pores have been formed, or for taking microorganisms in activated carbon to remove organic substances.

상기한 오존산화공정이나 활성탄흡착공정 외에도, 펜톤산화공정, 광촉매산화공정, 분리막여과공정 등 공지된 다수의 고도처리공정이 적용될 수 있으며, 상기한 고도처리공정은 이 분야에서 공지된 단위공정들에 해당되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. In addition to the above-described ozone oxidation process and activated carbon adsorption process, a number of advanced processes such as a Fenton oxidation process, a photocatalytic oxidation process, a separation membrane filtration process, and the like can be applied. Therefore, detailed description will be omitted.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

실시예Example 1.  One. 인산수소이나트륨(NaDisodium hydrogen phosphate (Na 22 HPOHPO 44 )을)of 이용한 산화아연의 침강반응 Sedimentation reaction of zinc oxide used

인산수소이나트륨 전구체로 소듐 포스페이트 다이베이직 (sodium phosphate dibasic)을 사용하여 약 1M 농도의 수용액을 제조하였다.An aqueous solution of about 1 M concentration was prepared using sodium phosphate dibasic as the disodium hydrogenphosphate precursor.

침강의 최적 조건을 결정하기 위하여, 0.1M, 0.2M, 0.5M 농도의 인산수소이나트륨 수용액 5ml를 산화아연 100ppm 용액 5ml에 각각 주입한 후, 상온에서 1시간 동안 화합 및 침강 반응을 수행하였다.In order to determine the optimum conditions for sedimentation, 5 ml of aqueous solution of disodium hydrogen phosphate (0.1 M, 0.2 M, and 0.5 M) was injected into 5 ml of zinc oxide (100 ppm), followed by compounding and sedimentation reaction at room temperature for 1 hour.

도 2는 산화아연과 인산나트륨의 침강반응 결과를 나타내는 사진으로, 도 2(a)는 반응 시작 시, 도 2(b)는 반응 완료 후 8 시간 동안 방치한 이후 촬영한 사진이다. 반응 용기는 번호 순으로 (1) 0.05M, (2) 0.10M, (3) 0.25M의 농도가 되도록 앞서 제조한 인산나트륨 수용액 5ml를 각각 첨가한 것이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 첨가된 인산염 농도가 저농도 (1번 용액)일 때는 용액이 비교적 불투명한 상태이지만, 고농도일수록 인산염을 넣자마자 산화아연이 포함된 용액이 투명해 지는 것을 알 수 있었다. 또한 도 2(b)의 경우 사진상으로는 투명한 모습을 보이지만 유리 용기 아래에 투명한 아연 화합물이 가라앉아 있는 것을 확인하였다. 이는 반응물질인 인산아연이 수화물 형태 (Zn3(PO4)2·H2O)로 존재하여 투명하게 보이기 때문이다.Fig. 2 is a photograph showing the results of sedimentation reaction of zinc oxide and sodium phosphate. Fig. 2 (a) is a photograph taken at the start of the reaction, and Fig. 2 (b) is a photograph taken after being left for 8 hours after completion of the reaction. The reaction vessel was prepared by adding 5 ml of the previously prepared sodium phosphate aqueous solution so as to have the concentrations of (1) 0.05M, (2) 0.10M, and (3) 0.25M. As can be seen from FIG. 2, the solution was comparatively opaque when the added phosphate concentration was low (once solution), but the solution containing zinc oxide became transparent as soon as the phosphate was added at a higher concentration . Also, in FIG. 2 (b), although the image is transparent, it is confirmed that a transparent zinc compound is deposited under the glass container. This is because zinc phosphate, which is a reactant, is present in a hydrate form (Zn 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O) and appears transparent.

실시예Example 2.  2. 침강된Precipitated 인산아연Zinc phosphate 화합물의 투과전자현미경 분석 Transmission electron microscopy analysis of compounds

산화아연 수용액에 인산염을 주입한 후 침강된 아연 화합물의 모양 및 크기 등을 알아보기 위해 투과전자현미경(TEM, JEOL, JEM-2010) 분석을 실시하였다. 아연 침강제거 시 최적 농도는 동일 부피의 산화아연 1ppm 당 0.002M 농도의 인산염으로 결정하였으며, 분석 대상 시료는 100ppm 5mL 산화아연에 0.2M 농도의 5mL 인산염을 넣은 조건을 선정하였다.Transmission electron microscopy (TEM, JEOL, JEM-2010) analysis was performed to determine the shape and size of precipitated zinc compounds after phosphate injection into aqueous zinc oxide solution. The optimal concentration for removal of zinc deposits was determined as phosphate concentration of 0.002M per 1ppm of zinc oxide of the same volume. The analytical sample was prepared by adding 5mL of phosphate to 5mL zinc oxide and 0.2M concentration of zinc oxide.

도 3으로부터 알 수 있듯이, 침강된 인산아연 (Zn3(PO4)2)은 큰 크기의 화합물을 생성하였고, 거대입자가 성장한 졸(aggregated sol) 형태를 나타내었다. 또한, 마이크로미터 단위의 침강입자를 생성함으로써 수용액 내의 산화아연 입자가 확실히 분리되었음을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 3, precipitated zinc phosphate (Zn 3 (PO 4 ) 2 ) produced large sized compounds and exhibited aggregated sol form. In addition, it was confirmed that zinc oxide particles in the aqueous solution were surely separated by generating precipitated particles in micrometer units.

실시예Example 3.  3. 수용액상의Aqueous phase 산화아연( Zinc oxide ( ZnOZnO ) ) 제거능Removability 분석 analysis

상기 실시예 1에 따른 산화아연의 침강반응에 의해 수용액 상의 산화아연 물질의 제거 가능성을 확인하기 위하여, 상기 실시예 2의 조건인 100ppm, 5ml의 산화아연 수용액에 인산나트륨 0.2M, 5ml를 주입한 경우의 제타전위, pH, 상층액의 아연농도, 초기응집 속도, 침강속도 등을 측정하였으며, 그 결과를 <표 1>에 나타내었다.In order to confirm the possibility of removal of the zinc oxide material in the aqueous solution by the precipitation reaction of zinc oxide according to Example 1, 5 ml of 0.2 M sodium phosphate was injected into 5 ml of zinc oxide aqueous solution of 100 ppm, which is the condition of Example 2 Zeta potential, pH, zinc concentration in the supernatant, initial coagulation rate, sedimentation rate, etc. were measured and the results are shown in Table 1.

SampleSample ZnO 100 ppmZnO 100 ppm ZnO + Na2HPO4 ZnO + Na 2 HPO 4 Zeta (mV)Zeta (mV) 42.2642.26 0.510.51 pHpH 7.957.95 10.0310.03 Concentration (ppm)Concentration (ppm) >100> 100 0.1470.147 HDD (nm)HDD (nm) 65-7065-70 sedimentssediments Initial aggregation rate(m3/sec)Initial aggregation rate (m 3 / sec) 5.589E-285.589E-28 not measurablenot measurable Sedimentaion rate (㎛/min)Sedimentation rate (탆 / min) 4444 8,0148,014 Removal efficiency (%)Removal efficiency (%) -- 99.9999.99

상기 <표 1>로부터 알 수 있듯이, 표면 전하는 반응 전에 약 42mV로 양(+)의 값을 보이지만, 인산염 처리 시에는 거의 0에 가까운 값을 보이고 있어 용액 내에 전하를 지닌 이온 물질이 없음을 알 수 있다. 상층액의 산화아연 농도는, 인산염을 투입하기 전에는 100ppm이었으나, 인산염을 투입한 이후에는 0.147ppm 수준으로 낮아져, 거의 100% 제거된 것을 확인하였다. As can be seen from Table 1, the surface charge shows positive (+) value of about 42 mV before the reaction but shows almost zero at the time of the phosphate treatment, indicating that there is no ionic substance having charge in the solution have. The concentration of zinc oxide in the supernatant was 100 ppm before the addition of the phosphate, but it was lowered to 0.147 ppm after the addition of the phosphate, and almost 100% of the zinc oxide was removed.

Claims (5)

산화아연을 포함하는 하수 또는 폐수를 1차 침전지로 유입시켜 흙이나 모래를 침전시키는 1차 침전단계;
상기 1차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수를 2차 침전지로 유입 체류시켜, 비중이 물보다 작은 물질은 부유시키고, 비중이 물보다 큰 물질은 침전시키는 2차 침전단계;
상기 2차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수의 산화아연 농도를 측정하고 인산염을 주입하는 단계;
상기 인산염이 주입된 하수 또는 폐수를 생물반응조로 유입시켜 폭기시키는 단계;
상기 폭기단계를 거친 하수 또는 폐수의 인산염 농도를 측정하고 철염을 첨가하는 단계;
상기 철염이 첨가된 하수 또는 폐수를 최종침전지로 유입시켜 슬러지는 침전시키고 상등수는 배출시키는 단계; 및
상기 배출된 상등수를 활성탄 흡착공정 및/또는 오존산화공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법.
A first precipitation step in which sewage or wastewater containing zinc oxide is introduced into a primary settling column to deposit soil or sand;
A second precipitation step in which sewage or wastewater having undergone the primary precipitation step is flowed into a secondary settler so that a material having a specific gravity smaller than water is suspended and a material having a specific gravity larger than that of water is precipitated;
Measuring the concentration of zinc oxide in the sewage or wastewater through the secondary precipitation step and injecting phosphate;
Introducing the phosphate-infused sewage or wastewater into the bioreactor and aeration;
Measuring the phosphate concentration of the sewage or wastewater through the aeration step and adding the iron salt;
Introducing the iron salt-added sewage or wastewater into the final settling basin, thereby precipitating the sludge and discharging the supernatant; And
Characterized in that said discharged supernatant is subjected to an activated carbon adsorption process and / or an ozone oxidation process.
제1항에 있어서, 상기 인산염을 주입하는 단계에서, 상기 2차 침전단계를 거친 하수 또는 폐수의 산화아연과 상기 주입한 인산염이 반응할 수 있도록 교반단계와 침전단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein in the step of injecting the phosphate, the step of stirring and the step of precipitating are further performed so that the zinc oxide of the sewage or wastewater that has undergone the second precipitation step reacts with the injected phosphate. A method for treating sewage or wastewater containing zinc oxide.
제2항에 있어서, 상기 인산염과 반응하여 침전한 인산아연 수화물 (Zn3(PO4)2·H2O)을 외부로 반출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법.
The method according to claim 2, further comprising the step of discharging the zinc phosphate hydrate (Zn 3 (PO 4 ) 2 .H 2 O) precipitated by reaction with the phosphate to the outside, How to treat wastewater.
제3항에 있어서, 상기 인산염은 인산수소이나트륨(Na2HPO4)인 것을 특징으로 하는 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법.
The method of claim 3, wherein the phosphate is disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ).
제4항에 있어서, 상기 인산염의 주입농도는 0.05 ∼ 1M인 것을 특징으로 하는 산화아연이 함유된 하수 또는 폐수를 처리하는 방법.5. The method of treating sewage or wastewater according to claim 4, wherein the concentration of the phosphate is 0.05 to 1M.
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