KR20210137984A - 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법 및 장치 - Google Patents

유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

유기물 및 칼슘 함유수는, 생물 처리 장치 (11) 에 의해 생물 처리되어 유기물이 분해 처리된 후, 응집 침전 장치 (12) 에 의해 응집 침전 처리되어 균체가 분리된다. 이 응집 침전 처리수에 NaClO 및 응집제가 첨가된 후, 전처리 설비 (13) 에 공급되어 응집 여과 또는 막처리가 실시된다. 이 전처리 물에 HCl 및 환원제가 첨가되고, 탈탄산 탑 (14) 에 통수되어 탈탄산 처리된다. 탈탄산 처리수에 슬라임 억제제가 첨가된 후, 연화기 (15) 에 통수되고, NaOH 및 스케일 분산제가 첨가되어 pH 10 ∼ 10.5 정도의 고 pH 로 조정된 후, 활성탄 탑 (16) 및 RO 장치 (17) 에 통수된다.

Description

유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법 및 장치
본 발명은 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법의 종래예의 일례를 도 2 에 나타낸다. 유기물 및 칼슘을 함유하는 유기계 배수가 생물 처리 장치 (1) 에 의해 생물 처리되어 유기물이 분해되고, 이어서 응집 침전 장치 (2) 에 의해 응집 침전 처리되어 균체가 분리된다.
이 응집 침전 처리수가 유기물 분해 설비 (3) 에 공급되고, 생물 처리 및/또는 UV 산화 처리가 실시되어 잔존 유기물이 분해된다. 이 유기물 분해 처리수에 NaClO 및 응집제가 첨가되고, 전처리 장치 (4) 에 의해 응집 여과 처리 또는 막처리로 이루어지는 전처리가 실시된 후, 활성탄 탑 (5) 에서 활성탄 여과되고, 이어서 RO (역침투막) 장치 (6) 에 의해 RO 처리되어 처리수가 되어, 회수된다.
각종 산업용 공정에서의 유기계 배수의 처리수 (하수 방류 레벨) 를 추가로 처리하여 설비 용수 수준으로 재이용하는 경우, RO 장치는 유기물·이온류를 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 주요한 회수 장치가 된다. 그러나, 슬라임이나 SS·계면 활성제 등에 의한 RO 막의 폐색을 방지하기 위해서, RO 장치에 급수하기 전에 생물 처리 장치나 UV 산화 장치, 응집 여과 장치, 활성탄 탑 등의 전처리 설비가 필요하였다. 또 유기계 배수에는 공정 배수 이외에 스크러버 배수 등을 경유하여, 여과수 유래의 Ca 가 함유되는 경우가 많다. RO 급수의 Ca 농도가 높은 경우, RO 급수의 pH 를 높게 하면, 칼슘 스케일이 발생하므로, RO 급수의 pH 를 높게 할 수는 없다.
그 때문에, 유기물 및 칼슘 함유수를 설비 용수 등으로 회수하고자 하면, 도 2 와 같이 다수의 설비가 필요해져, 광대한 설치 공간이 필요해진다.
이 때문에 회수 설비의 초기 투자 및 운전 유지 관리 비용, 처리 공간 등을 고려하면, 회수에 의한 경제적 장점을 향수할 수 없어, 실제로는 채용되지 않는 케이스가 많이 있었다.
특허문헌 1 에는, 유기물 및 칼슘 함유수를 활성탄 탑, 연화탑, RO 장치의 순서로 통수하여 처리하는 것이 기재되어 있다.
국제 공개공보 WO2010/098158호
본 발명은 유기물 및 칼슘 함유수를 RO 장치로 처리하는 방법 및 장치에 있어서, RO 막의 폐색을 효과적으로 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법은, 유기물 및 칼슘 함유수를, 탈탄산 장치 및 연화기로 처리한 후, 알칼리 조건 하에서 역침투막 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 장치는, 유기물 및 칼슘 함유수가 순차적으로 통수되는 탈탄산 장치, 연화기 및 역침투막 장치와, 그 역침투막 장치에 대한 급수에 알칼리를 첨가하는 알칼리 첨가 수단을 구비하여 이루어진다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 연화기로 처리한 물을 활성탄 처리한 후에 상기 역침투막 처리한다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 유기물 및 칼슘 함유수를 생물 처리한 후, 응집 침전 처리하고, 이어서 응집 여과 처리 또는 막처리한 후, 상기 탈탄산 장치에 공급한다.
일반적으로, 유기계 배수의 처리수 (하수 방류 레벨의 유기물 농도) 에 RO 장치를 직접 적용하는 경우, 유기물에 의해 단시간에 RO 막이 폐색할 가능성이 높다. 본 발명에서는, RO 급수의 pH 를 예를 들어 10 ∼ 10.5 정도로 높게 제어함으로써, RO 장치에서의 생균의 번식을 억제하고, RO 막의 폐색을 방지할 수 있다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법 및 장치의 구성도이다.
도 2 는, 종래예에 관련된 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법 및 장치의 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시형태에 대해 설명한다.
이 실시형태에서는, 유기계 배수 (유기물 및 칼슘 함유수) 로서, 식품 공장 배수, 화학 공업 배수, 전자 제조 공정 배수 등을 처리한다. 그 배수 중의 칼슘 농도는 통상 2 ∼ 100 mg/L, 특히 5 ∼ 20 mg/L 이며, TOC 농도는 통상 5 ∼ 500 mg/L, 특히 10 ∼ 100 mg/L 정도이다. 단, 배수의 종류 및 칼슘 농도, TOC 농도는 이에 한정되지 않는다.
도 1 과 같이, 유기계 배수는 생물 처리 장치 (11) 에 의해 생물 처리되고, 유기물이 분해 처리된 후, 응집 침전 장치 (12) 에 의해 응집 침전 처리되어 균체가 분리된다. 이 응집 침전 처리수에 NaClO 및 응집제가 첨가된 후, 전처리 설비 (13) 에 공급되고, 응집 여과 처리 또는 막처리 (MF 막 등에 의한 막여과 처리) 가 실시된다. 이 전처리수에 HCl 및 환원제가 첨가되어, pH 4.5 ∼ 6.0, 특히 5.0 ∼ 5.5 의 산성으로 조정된 후, 탈탄산 탑 (14) 에 통수되어 탈탄산 처리된다.
이 탈탄산 처리수에 슬라임 억제제가 첨가된 후, 연화기 (15) 에 통수되어 연화 처리된다. 이 연화 처리수에 NaOH 및 스케일 분산제가 첨가되어, pH 9 ∼ 11, 특히 10 ∼ 10.5 정도의 고 pH 로 조정된 후, 활성탄 탑 (16) 에 통수되어, 계면 활성제나 H2O2 등의 산화제가 제거된다. 이어서 RO 장치 (17) 에 통수되고, RO 투과수가 처리수로서 설비 용수조 (도시 생략) 등에 회수된다. RO 장치 (17) 는 직렬 2 단으로 설치되어도 된다.
또한, 탈탄산 탑 (14) 에 대한 급수의 유기물 농도 (TOC) 는 2 ∼ 50 mg/L, 특히 2 ∼ 25 mg/L 정도가 바람직하고, 칼슘 농도는 2 ∼ 100 mg/L, 특히 5 ∼ 20 mg/L 정도가 바람직하다. 탈탄산 탑 (14) 에 대한 급수로는, 배수를 생물 처리한 후, 응집 침전 혹은 가압 부상 처리하고, 추가로 여과 처리한 물 외에, 냉각탑 블로우수를 제탁 처리한 물을 예시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 유기계 배수가 칼슘을 함유하고 있음과 함께, 생물 처리 장치 (11) 로부터는 고농도의 무기 탄산이 발생하는 점에서, RO 급수의 pH 를 높게 하면 CaCO3 스케일에 의해 RO 막을 폐색시키게 된다. 그것을 방지하기 위해서, 이 실시형태에서는, RO 장치 (17) 의 전단에 탈탄산 탑 (14) 및 연화기 (15) 를 설치한다.
또, 계면 활성제나 H2O2 등의 산화제 제거를 위한 활성탄 탑 (16) 의 급수도 고 pH 로 하여, 유기물에 의한 폐색을 방지한다.
연화기 (15) 에 대한 급수도 고 pH 역으로 하면, Ca 농축에 의해 카티온 수지 표면에 CaCO3 스케일이 발생하여 폐색하는 것이 우려되기 때문에, 연화기 (15) 는 활성탄 탑 (16) 의 전단에 설치하고, 연화기 (15) 급수를 중성역으로 관리하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, RO 장치를 2 단 직렬로 설치하는 경우, 1 단째 RO 브라인 (농축수) 의 TOC 가 100 μg/L 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 배수에 불소가 함유되어 있어도, 50 μg/L 이하이면 연화기 및 스케일 분산제의 효과에 의해 CaF2 스케일을 미연에 막아, 안정적으로 배수를 회수할 수 있게 된다.
이 도 1 의 플로에 의하면, 도 2 의 플로에서 필요했던 유기물 분해 설비 (3) (생물 처리나 UV 산화 장치 등) 가 불필요해짐으로써, 장치의 초기 투자액, 필요 공간 및 운전 비용을 대폭 저감할 수 있게 된다.
본 발명에서는, RO 장치 (17) 의 전단에 설치된 연화기 (15) 에 의해 Ca 가 제거되므로, RO 급수의 pH 를 올려도 CaCO3 스케일의 발생이 억제된다. 연화기 (15) 로부터 리크하는 미량의 Ca 및 배수에 함유되는 무기 탄소 (IC) 에 의해, RO 장치 (17) 의 브라인측에서 Ca 및 IC 가 농축하여 석출하는 리스크를 생각할 수 있지만, 탈탄산 탑 (14) 에서 IC 를 제거하는 것 및 연화기 (15) 처리수에 대한 스케일 분산제 주입에 의해, RO 브라인측에서의 칼슘 스케일 석출이 방지된다.
본 발명에서는, 슬라임 컨트롤제로는, 유기계 슬라임 컨트롤제 (5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온이나, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 등의 이소티아졸론 화합물, 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드 등의 할로시아노아세트아미드 화합물) 외, 상기 특허문헌 1 에 기재된 염소계 산화제와 술팜산 화합물로 이루어지는 결합 염소제를 포함하는 것도 바람직하다.
이 염소계 산화제로는, 예를 들어, 염소 가스, 이산화염소, 차아염소산 또는 그 염, 아염소산 또는 그 염, 염소산 또는 그 염, 과염소산 또는 그 염, 염소화이소시아누르산 또는 그 염 등을 들 수 있다. 이들 중, 염형인 것의 구체예로는, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼륨 등의 차아염소산알칼리 금속염, 아염소산나트륨, 아염소산칼륨 등의 아염소산알칼리 금속염, 염소산암모늄, 염소산나트륨, 염소산칼륨 등의 염소산알칼리 금속염, 염소산칼슘, 염소산바륨 등의 염소산알칼리 토금속염 등을 들 수 있다. 이들 염소계 산화제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이들 중에서, 차아염소산염은 취급이 용이하므로 바람직하게 사용할 수 있다.
술팜산 화합물로는, 술팜산 외에, N-메틸술팜산, N,N-디메틸술팜산, N-페닐술팜산 등을 들 수 있다. 술팜산 화합물의 염으로는, 예를 들어, 나트륨염, 칼륨염 등의 알칼리 금속염, 암모늄염 및 구아니딘염 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 술팜산나트륨, 술팜산칼륨 등을 들 수 있다. 술팜산 및 이들 술팜산염은, 1 종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
차아염소산염 등의 염소계 산화제와 술팜산염 등의 술팜산 화합물을 혼합하면, 이들이 결합하여 클로로술팜산염을 형성하여 안정화하고, 종래의 클로라민과 같은 pH 에 의한 해리성의 차이, 그에 따른 유리 염소 농도의 변동을 일으키는 일 없이, 수중에서 안정적인 유리 염소 농도를 유지할 수 있게 된다.
염소계 산화제와 술팜산 화합물의 비율에는 특별히 제한은 없지만, 염소계 산화제의 유효 염소 1 몰당 술팜산 화합물을 0.5 ∼ 5.0 몰로 하는 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 2.0 몰로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 실시형태에서는, 탈탄산 장치로서 탈탄산 탑이 사용되고 있지만, 탈탄산 탑 외에, 진공 탈기 장치, 막 탈기 장치 등 각종의 것을 사용할 수 있다.
또한, 탈탄산 탑을 직렬로 2 단으로 설치해도 된다. 또, 탈탄산 탑으로부터의 탈탄산 처리수의 일부를 탈탄산 탑의 입구측으로 되돌리는 순환 처리를 실시해도 된다. 이 순환 처리 방식의 탈탄산 탑을 복수 대 병렬로 설치해도 된다. 탈탄산 탑 내에 제 1 및 제 2 충전 플로어를 형성하여, 탈탄산 탑 급수를 제 1 충전 플로어에 공급하고, 탈탄산 처리수를 제 2 충전 플로어에 공급하도록 구성된 고효율 탈탄산 탑을 사용해도 된다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능하다는 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은 2019년 3월 26일자로 출원된 일본 특허출원 2019-058874 에 기초한 것으로, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
1, 11 : 생물 처리 장치
2, 12 : 응집 침전 장치
5, 16 : 활성탄 탑
6, 17 : RO 장치

Claims (6)

  1. 유기물 및 칼슘 함유수를, 탈탄산 장치 및 연화기로 처리한 후, 알칼리 조건 하에서 역침투막 처리하는 것을 특징으로 하는 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연화기로 처리한 물을 활성탄 처리한 후에 상기 역침투막 처리하는 것을 특징으로 하는 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기물 및 칼슘 함유수를 생물 처리한 후, 응집 침전 처리하고, 이어서 응집 여과 처리 또는 막처리한 후, 상기 탈탄산 장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 방법.
  4. 유기물 및 칼슘 함유수가 순차적으로 통수되는 탈탄산 장치, 연화기 및 역침투막 장치와,
    그 역침투막 장치에 대한 급수에 알칼리를 첨가하는 알칼리 첨가 수단을 구비하여 이루어지는 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연화기와 역침투막 장치의 사이에 활성탄 탑이 설치되어 있고, 그 연화기의 처리수가 그 활성탄 탑을 거쳐 상기 역침투막 장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 탈탄산 장치의 전단에, 상기 유기물 및 칼슘 함유수가 순차적으로 통수되는 생물 처리 장치와, 응집 침전 장치와, 응집 여과 장치 또는 막처리 장치가 설치되어 있고, 그 응집 여과 장치 또는 막처리 장치의 처리수가 상기 탈탄산 장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 유기물 및 칼슘 함유수의 처리 장치.
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