KR20240026392A - 고염도 폐수의 정화방법과 이를 이용한 정화시스템 - Google Patents
고염도 폐수의 정화방법과 이를 이용한 정화시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고염도 폐수의 정화방법과 이를 이용한 폐수처리용 정화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고농도 염분 함유 매립장 침출수와 같은 고염도 폐수를 전자선 조사와 증발 등의 공정을 적용하여 간단하고 경제적인 방법으로 정화 처리하는 방법과 이러한 정화방법을 이용한 정화시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 폐수는 정화처리 하여 얻은 염분은 재활용이 가능하다.
Description
본 발명은 고염도 폐수의 정화방법과 이를 이용한 정화시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고농도 염분 함유 매립장 침출수와 같은 고염도 폐수를 간단하고 경제적인 방법으로 정화 처리하는 방법과 이러한 정화방법을 이용한 폐수 정화시스템에 관한 것이다.
종래 폐수를 처리하는 기술들로는 예를 들면 화학약품 투입에 의한 처리기술과 감압증발에 의한 처리기술이 있다. 약품 투입에 의한 처리방식은 약품 투입에 의한 처리비용이 매우 클 뿐만 아니라, 중금속을 함유한 폐수의 처리가 쉽지 않았고, 감압증발에 의한 경우는 고염분 및 고농도의 폐수를 처리할 경우 스케일이 대량으로 발생되는 문제가 있다.
특히, 쓰레기 매립 침출수 등의 염류 농도가 높은 유기성 폐수는 일반적으로 칼슘 이온 등의 염류나 유기물 등의 오탁 물질을 고농도로 포함하고 있다. 종종 생화학적 산소요구량(BOD)이나 화학적 산소요구량(COD)이 많고 많은 현탁 물질(SS)을 포함하며, 또한 콜로이드 물질 등으로 나타나는 색상도를 가지고 있다.
따라서 이러한 고염도를 가진 침출수의 경우 어떠한 용도에 직접 재사용하거나 하천 등에 직접 방류할 수 없다.
이러한 유기성 폐수의 처리 방법으로서는 종래에는 유기 오탁물의 제거를 주체로 한 처리 방법이 이용되고 있다. 주된 처리 방법으로서는 예를 들면 BOD 제거를 목적으로 한 생물 처리, 색상도, COD 및 SS 등의 제거를 목적으로 한 응집 침전 처리, SS 등 탁질의 제거를 목적으로 한 모래 여과나 정밀 여과막(MF막) 처리 등이 있다. 또, 고도처리 방법으로서 일반적으로 오존이나 활성탄을 이용하는 방법 등이 있다.
또한, 일반적으로 고염도 침출수의 염분 제거를 위해 증발 처리하는 방법도 고려되고 있으나, 이 경우 증발을 위해 장기간 상당 부분 온도를 가해야 하므로 고도의 에너지가 필요하므로 경제적이지 못하고, 특히 고농도 염분으로 인해 증발 과정에서 심한 악취가 발생하는 치명적인 문제를 안고 있다.
기존에 고염도의 침출수를 정화하는 방법으로 일본특허등록 제3909793호에서는 중금속 제거 후 역삼투막 및/또는 전기투석막에 의해 탈염 처리를 하고, 추가로 잔류하는 역삼투막 농축수 또는 전기투석막 농축수를 증발 건조 처리해 고형물로서 회수하는 유기성 폐수의 처리 방법이 제안되어 있다. 그러나 이러한 정화방법은 고비용이 소요된다.
또한, 한국특허공개 제10-2022-0019215호에서는 다단 증발을 이용하여 고염 및 고농도 폐수를 증발시켜 정화하는 시스템이 제안되어 있으며, 한국특허등록 제10-1510416호에서는 고염도 폐수를 고온성 미생물로 40 ~ 60℃ 범위에서 처리하는 폭기반응조를 이용하는 폐수처리방법이 제안되어 있다. 또 한국특허등록 제10-1373486호에서는 이온교환막에 의해 양극실과 음극실로 구분되는 전해 수조에서 전기화학적으로 고염도 폐수를 정화하는 방법이 제안되어 있다.
그러나 이러한 기존의 고염수 폐수나 침출수를 정화 처리하는 방법은 상기한 바와 같이 과도한 에너지가 소요되고 그 정화처리가 제대로 이루어지지 않거나 비경제적이어서 실용화되지 못하여 고염수 침출수 등을 제대로 처리할 수 없었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고, 고염분을 함유하는 폐수를 악취 발생 없이도 간단하고 경제적으로 정화처리할 수 있는 방법의 제공을 해결과제로 한다.
따라서 본 발명이 목적은 고농도의 염분을 함유하는 폐수를 간단하고 경제적으로 정화처리하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고농도 염분을 포함하는 침출수 등 폐수를 전자선(electron beam) 조사와 증발처리 방법을 병행함으로써, 효과적이고 경제적으로 정화처리 할 수 있는 새로운 고염도 폐수의 정화방법 및 정화시스템을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제해결을 위하여, 본 발명은 고농도 염분 함유 폐수에, 전자선을 조사하는 단계; 폐수를 응집하여 침전하는 응집단계; 폐수를 산화 처리하는 단계; 응집과 산화 처리에 의해 침전된 침전물을 제거한 폐수를 증발시켜 염분을 결정화하는 증발단계;를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 증발단계 후에 얻어진 염분 결정으로부터 소금을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선은 전자선 발생장치의 에너지 발생범위가 0.3MeV~5.0MeV인 조건의 장치에서 조사될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선은 폐수에 공기를 주입하면서 조사할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선은 흡수선량 기준 5kGy~500kGy 이 되도록 조사할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 응집은 황산제1철, 황산제2철, 황산알루미늄, 염화제2철, 폴리염화알루미늄, 암모늄명반, 알루민산나트륨, 염화코퍼러스 중 하나 이상의 무기응집제를 사용하여 폐수의 COD와 중금속을 응집할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 응집은 추가로 양이온성, 음이온성 또는 비이온성 중 하나 이상의 고분자응집보조제를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 응집하여 침전하는 응집단계에서는 pH 조절단계; 무기응집제를 첨가하여 급속 교반하는 단계; 고분자응집제를 첨가하여 완속 교반하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 산화 처리하는 단계는 펜톤시약, 오존. H2O2 중 하나이상을 함유하는 산화제를 주입하여 산화반응이 이루어지는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 산화 처리 단계 이후에 고체와 액체를 분리하고, 분리된 액체는 증발 처리를 위해 다음 단계로 보낼 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 염분의 결정화는 염소이온, NaCl, KCl 중 하나 이상을 포함하는 염화물로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 증발은 태양열이나 가열수단에 의해 증발이 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 염분을 결정화한 이후에는 이를 일거에 또는 주기적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선 조사는 응집단계 이전에 실시하거나, 증발단계에서 실시할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 침전물을 제거한 폐수를 증발시켜 염분을 결정화하는 단계 이후에, 증발 잔류 폐수가 있는 경우 이를 증발 후 얻어진 증발응축액과 희석하여 염도를 낮춘 후 이를 생물학적 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 생물학적 처리 단계는 호기적 또는 혐기적 처리를 위한 MBR(Membrane Bio Reactor) 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선 조사는 응집 및 산화처리 이후의 단계인 증발하여 염분 결정화하는 단계에서 적용할 수 있다. 그러므로 본 발명은 고농도 염분 함유 폐수를 응집하여 침전하는 응집단계; 산화 처리하는 단계; 산화처리된 침출수를 증발시키는 과정에서 발생하는 악취를 전자선으로 처리하면서 염분을 결정화하는 단계; 및 염분 결정으로부터 소금을 회수하는 단계를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 응집 이후의 침전된 침전물과 산화반응 이후의 침전조에서 수십된 침전물 및 여기에 더하여 생물학적 처리 후 수집되는 침전물을 슬러지 형태로 수집하는 단계; 슬러지의 탈수단계; 슬러지 탈수액을 집수조로 순환되는 탈수액 공급 순환단계; 및 슬러지 탈수 후 탈수 케익을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 폐수 정화방법을 적용하기 위한 정화시스템의 일 실시예에 의하면, 폐수를 집수하는 집수조, 폐수에 전자선을 조사하는 전자선 조사수단, 전자선 조사된 폐수를 응집하는 응집조, 응집된 물질을 침전 제거하는 침전조, 응집물을 제거한 폐액을 산화반응시키는 산화조, 및 산화반응 후 고체가 분리된 폐액을 증발처리하는 증발조를 포함하는 고염수 폐수처리용 정화시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 폐수를 집수하는 집수조, 폐수를 응집하는 응집조, 응집된 물질을 침전 제거하는 침전조, 응집물을 제거한 폐액을 산화반응시키는 산화조, 산화반응 후 고체가 분리된 폐액을 증발처리하는 증발조, 및 증발조에서 악취 제거를 위해 구비되는 전자선 조사수단을 포함하는 고염수 폐수처리용 정화시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 정화시스템은 염분 결정으로부터 소금을 회수하는 설비를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 증발조에서 증발잔류 폐수를 증발처리 후 모아진 증발응축액과 혼합하여 염소이온 농도가 낮은 상태의 폐액으로 희석시켜서 생물학적으로 처리하는 생물학적 처리조를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 정화시스템에서 침전조에 침전된 침전물, 산화조에서 침전된 슬러지 중 하나 이상을 수거하여 저장하는 슬러지 저장조와, 슬러지를 탈수 처리하는 탈수조 및 탈수된 폐액을 집수조로 보내어 순환시키는 탈수액 공급수단를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 방법으로 고농도 염분 함유 폐수를 처리하는 경우 저에너지로 고농도 염분과 유기물, 질소 등을 일거에 모두 저감시킬 수 있고 중금속도 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 간단하고 효율적인 공정으로 침출수 등 폐수 처리가 가능하고, 이와 동시에 악취 제거도 가능하기 때문에 고염도 폐수에 대한 친환경적인 정화방법과 정화시스템으로 매우 유용하다.
특히, 기존에 고농도 염분이 함유된 침출수 등 폐수를 경제적으로 정화 처리할 수 있는 정화공정이 제대로 제안되지 않았으나, 본 발명은 고염도의 폐수를 용이한 방법과 저에너지만으로도 충분하게 정화 처리할 수 있어서 기존의 정화방법에 비해 우수한 효과를 기대할 수 있다.
또한, 제거된 염분은 소금 회수와 같은 재사용 가능한 방법으로 폐자원의 활용이 가능하며, 일련의 공정을 경제적이고 자동화가 가능한 공정으로 적용할 수 있어서 친환경적인 공정이라고 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고농도 염분 함유 폐수에 전자선을 조사하지 않은 경우와 전자선을 조사한 후 응집제 투여에 대한 각각의 폐수 응집상태를 보여주는 비교 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 고농도 염분 함유 폐수에 전자선을 조사하지 않은 경우(A)와 전자선을 조사하는 경우(B)에 대해 각각 공기를 주입했을 경우 각각의 거품생성 상태를 보여주는 비교 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 고염도 폐수의 정화방법이 적용되는 폐수처리용 정화시스템의 일예를 개념적으로 보여주는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공정에서 전자선을 조사한 경우에 대한 악취농도 분석결과이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공정에서 전자선을 조사한 경우에 대한 악취농도 분석결과이다.
도 6은 본 발명의 비교예로서, 폐수에 전자선을 적용하지 않고 증발시키는 경우 증발과정 수행 중에 발생하는 악취 농도의 분석결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 고농도 염분 함유 폐수에 전자선을 조사하지 않은 경우(A)와 전자선을 조사하는 경우(B)에 대해 각각 공기를 주입했을 경우 각각의 거품생성 상태를 보여주는 비교 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 고염도 폐수의 정화방법이 적용되는 폐수처리용 정화시스템의 일예를 개념적으로 보여주는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공정에서 전자선을 조사한 경우에 대한 악취농도 분석결과이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공정에서 전자선을 조사한 경우에 대한 악취농도 분석결과이다.
도 6은 본 발명의 비교예로서, 폐수에 전자선을 적용하지 않고 증발시키는 경우 증발과정 수행 중에 발생하는 악취 농도의 분석결과이다.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고농도의 염분을 함유한 폐수의 정화처리를 위한 방법과 정화시스템을 제공한다.
본 발명은 비경제적이거나 어려운 공정 등으로 고염도 폐수처리가 곤란했던 종래의 문제를 개선함으로써, 염류를 높은 농도로 포함한 유기성 폐수를 처리하여 재활용하거나 하천 등에 직접 방류할 수 있을 정도로까지 효율적으로 정화할 수 있는 해결책을 제시할 수 있다.
본 발명의 방법은 고염도 폐수에서 유기성 성분을 충분히 제거할 수 있을 뿐만 아니라 염류를 경제적으로 충분히 제거할 수 있고 중금속도 효과적으로 제거하며 또한 악취 없이 고염도 폐수의 정화가 가능하다. 이렇게 정화처리 후에는 염분이 완전한 수준으로 제거되고 중금속을 포함하지 않는 방류 가능 수준의 처리수를 높은 효율로 얻을 수 있음과 동시에, 정화처리 과정에서 회수한 염분도 재활용하는 등 폐자원을 재자원화할 수 있는 친환경적인 정화방법인 것이다.
본 발명에서 고농도 염분을 함유하는 폐수는 침출수, 생활용 폐수, 산업용 폐수 등 버려지는 과정에서 나타나는 다양한 형태의 고염도 폐수를 포함한다.
본 발명이 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명은 고농도 염분 함유 폐수를 처리하는 방법으로서, 이러한 폐수는 집수조에 모아 처리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고염도 폐수로서 예컨대, 고농도 염분 함유 매립장 침출수를 처리하는 경우 이러한 폐수처리를 위해 필요한 단위기술들을 고려해 볼 때 어느 일부의 단위기술만으로는 기술적 측면에서뿐만 아니라 경제적 측면에서도 적절한 정화처리 결과를 얻기가 매우 어렵다. 그러므로 이러한 폐수를 효과적으로 처리하기 위해서는 일련의 공정을 효과적으로 설계하는 것이 중요하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 매립장으로 부터 유입되는 침출수 등과 같이 고농도의 염분이 함유된 폐수는 집수조에 저장되는 과정에서 그 함유 성분 및 농도를 균일하게 하고 후속 공정인 전자선 조사(Electron Beam Irradiation)를 위한 일정량의 침출수를 공급하도록 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 집수조에 모아진 폐수는 전자선을 조사하는 단계를 거쳐서 후속 공정에서의 다양한 처리 과정의 효율을 현저하게 높일 수 있다. 도 1에서는 고염도 폐수에 전자선을 처리하지 않은 경우(좌측사진)와 전자선을 처리한 후(우측사진) 응집제를 투여했을 때에 대한 각각의 폐수 응집상태를 보여준다. 이 도면에서 보면, 전자선 조사 후(우측사진)의 경우 전자선을 조사하지 않은 경우에 비해 폐수의 응집상태가 현저하게 우수함을 보여주고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 전자선 처리공정에서 전자선은 전자선 발생장치, 예컨대 전자선 가속기(electron accelerator)로부터 조사될 수 있으며, 이러한 전자선 가속기의 사양은 예컨대 에너지는 0.3MeV∼5.0MeV 범위로, 더 바람직하게는 2MeV의 사양을 갖추고 있고, beam current는 1mA~100mA로, 더 바람직하게는 50mA이고, 출력은 0.3kW~500kW로, 더 바람직하게는 100kW로 될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선은 폐수에 공기를 공급하면서 기포(bubble)를 형성시킨 상태에서 조사할 수 있다, 예를 들면, 이러한 전자선 조사 단계에서 폐수에 대한 전자선의 조사 효율을 극대화하기 위해, 예컨대 전자선 가속기 하부에 반응기를 위치시키고, 그 반응기 하부에는 산기관(diffuser)을 설치하여 전자선 조사 동안 공기가 유입되면서 기포를 형성하게 할 수 있다. 그러므로 이렇게 기포가 형성된 상태에서 이들 기포에 전자선이 조사될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 반응기는 예컨대 공기의 주입 양에 따라 기포가 과량 발생할 경우가 있는데, 이를 방지하기 위하여 반응기 측면에 소포제를 주입할 수 있도록 소포제 주입장치가 추가 설치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 기포 발생을 위해 사용되는 소포제의 사용은 정화공정 진행 과정에서 침출수 중의 거품 성분 유발물질이 과량함유 되어 있다. 그러므로 이런 거품 유발물질들이 공기 주입과 함께 과량의 거품을 유발하기 때문에, 만일 전자선 조사가 용이하지 않거나 전자선 조사를 하지 않을 경우에는 적절한 양의 소포제를 반응기에 살포함으로써, 과한 거품이 발생하지 아니하고 기포의 양이 적절하게 통제될 수 있도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 고농도 염분 함유 폐수에 전자선을 조사하지 않은 경우와 전자선을 조사한 후에 기포 발생 공기를 주입했을 경우 각각의 거품생성 상태를 보여주는 비교 사진이다. 이 도면에서 보면, 폐수에 전자선을 조사하지 않고 공기를 주입하는 경우(A) 지나친 거품 발생으로 공정이 용이하게 진행되기 어려운데 반해, 본 발명에서와 같이 전자선을 조사하면서 공기를 주입하는 경우(B)는 적절한 기포 발생이 이루어지므로 정화공정이 용이하게 진행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기와 같은 바람직한 조건으로 설정된 기포 생성 조건에서 전자선을 조사하는 경우, 전자선에 의해 침출수 중의 거품생성 원인 물질 파괴로 거품이 과다하지 않고 적절하게 발생하기 때문에, 추후 공정에서 증발시 거품의 방해 작용을 덜 받을 수 있어 전자선을 처리하지 않은 공정의 경우보다 공정의 운영이 훨씬 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 전자선 조사는 흡수선량 기준으로 5kGy~500kGy가 가능하며, 더 바람직하게는 10kGy~60kGy 수준으로 선택될 수 있다.
본 발명에 의하면, 이러한 전자선을 조사하는 단계를 거침으로써, 침출수와 같은 고염도 폐수 중의 COD 및 총질소(TN)를 현저하게 저감시킬 수 있다. 또한, 제타 포텐셜의 변화에 의한 응집 향상도 발생하여 후속 단계에서 응집 효과 등 각 공정의 효과를 현격하게 높일 수 있다. 특히, 전자선 조사는 복합 악취 물질을 파괴하여 일련의 공정에서의 악취 발생을 사전에 제거하여 폐수 처리 공정의 환경을 좋게 할 수 있고, 또 독성저감 효과도 얻을 수 있는 예측할 수 없는 다양한 작용 효과를 기대할 수 있다,
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선을 조사한 이후에는 응집조와 침전조에서 응집하여 침전하는 응집단계를 거친다. 이러한 응집단계에서는 COD 및 중금속이온 등 유해물질을 포함하는 다양한 불순물들이 1차로 응집되어 침전이 이루어지게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 응집은 황산제1철, 황산제2철, 황산알루미늄, 염화제2철, 폴리염화알루미늄, 암모늄명반, 알루민산나트륨, 염화코퍼러스 중 하나 이상의 무기응집제를 사용하여 응집을 유도할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 이러한 응집 과정은 응집 이전에 상기와 같은 전자선을 조사하는 경우 응집효과가 월등하게 우수한 결과를 나타낼 수 있다. 이러한 응집 과정에서는 폐수의 COD와 중금속 등을 포함하는 불순물들을 응집할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 응집 과정에서는 추가로 양이온성, 음이온성 또는 비이온성 중 하나 이상의 고분자응집보조제를 사용할 수 있다. 여기서 사용되는 고분자응집보조제는 천연 고분자응집제와 합성 고분자응집제로 크게 나뉘며, 천연 고분자응집제는 알긴산나트륨, 구아검(guar gum)과 같은 식물성 고분자응집제와 아교와 같은 동물성 고분자응집제가 있다. 합성 고분자응집제는 아크릴산, 스테마이렌산 등을 원료로 하여 만들어질 수 있으며 1종 또는 수종의 -COOH, -OH, -CO, -CONH2, -MH2 기를 포함하는 장기구조를 가진다. 본 발명에서는 고분자응집보조제로 이러한 통상의 고분자응집제 중 하나 이상이 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 응집하여 침전하는 단계에서는 상기한 무기 응집제와 고분자응집보조제를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 응집 대상물에 대하여 pH 조절단계; 무기 응집제를 첨가하여 급속 교반하는 단계; 고분자응집보조제를 첨가하여 완속 교반하는 단계를 포함하는 공정을 거쳐서 응집을 수행할 수 있다. 이러한 단계별 응집 과정은 하나 이상을 적용할 수 있으나, 더 좋기로는 이러한 단계를 모두 순차적으로 수행하는 것이 응집 효과를 높이는 데 유리하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 응집하여 침전하는 단계에서 pH는 3~6, 더 좋기로는 pH4로 조절하는 것이 바람직하고, 무기 응집제를 첨가한 후의 급속 교반은 100~300rpm, 3~10분, 더 바람직하게는 150rpm, 5분 조건에서 수행할 수 있고, 그 후 고분자응집보조제 첨가의 경우 완속 교반은 10~50rpm, 더 좋기로는 20rpm, 25분 조건에서 수행하는 것이 바람직하다,
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 침전은 응집반응 후 침전조에서 응집된 고체 성분의 자연 침강에 의한 침전이 이루어지고, 이 과정에서 고체와 액체의 분리가 이루어진다. 이 과정에서 고체는 슬러지 상태로 제거되고 액체(폐수)는 분리하여 다음 공정으로 보내진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 여기서 침전 효과는 상기한 전자선을 적용한 경우에 더욱 유리한 응집과 침전이 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 응집 후 침전하여 침전 슬러지를 제거한 다음 얻어진 액체상의 폐수는 산화 처리하는 단계를 거칠 수 있다. 이러한 산화 처리 단계에서는 예컨대 펜톤시약, 오존. H2O2 중 하나이상의 산화제를 주입하여 산화반응이 이루어지는 과정으로, 이러한 산화반응에 의하여 COD와 TN 등의 저감이 이루어질 수 있다. 이러한 산화반응도 상기 전자선을 적용한 경우에 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 이러한 산화반응 이후에는 다시 침전조에서 침전하는 단계를 추가로 거칠 수 있다. 이러한 2번째 침전 공정에서는 산화반응 후 침전되는 고형분을 슬러지로 분리하고 상등수인 액상의 폐수에 그대로 남은 염분 등을 제거하기 위해 다음 단계인 증발조로 유입시키는 공정을 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 산화 처리 단계 이후에 고체와 액체를 분리하고, 고체는 침전조에 보내 슬러지 형태로 수집하고 액체는 증발 처리를 위해 다음 단계로 보낼 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 산화 이후 폐액에는 염분이 다량 함유될 수 있는데, 수만 내지 수십만 ppm으로 염분이 함유될 수 있다. 그러므로 이렇게 염분이 함유된 폐액을 증발시켜서 염분을 결정화하는 단계에서는 상당한 악취가 발생하여 주변 환경오염이나 공정 수행에 어려움이 있다.
따라서 본 발명에서는 바람직하게도 증발과정에서 악취를 제거하는 공정을 포함할 수 있다.
그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선을 조사한 경우에는 이러한 악취 발생이 없이 증발과정을 거칠 수 있는 장점이 있다.
반면에, 상기와 같이 앞선 공정에서 전자선을 조사하지 않고 증발단계를 거치는 경우에는 증발 공정에서 전자선을 조사하게 되면 악취를 제거할 수 있다. 이때, 증발단계에서 전자선 조사의 경우의 전자선의 조사 조건은 바람직하게는 흡수선량 기준으로 0.2kGy~10kGy 정도이며 바람직하게는 1kGy~5kGy 같은 조건으로 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 증발단계에서 염분이 결정화되어 바닥에서 포집될 수 있는데, 이러한 염분의 결정화는 염소이온, NaCl, KCl 중 하나 이상을 포함하는 염화물로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 증발은 태양열이나 강제 통풍, 그리고 가열수단 중 하나 이상의 방법에 의해 증발이 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 효과적인 증발을 위해서는 예컨대 증발조를 태양열이 유입 가능한 투명재질로 구성할 수 있다. 또한, 증발조의 벽은 외부로의 공기 흐름이 가능하도록 다양한 구조로 설치 여부를 자유롭게 구성할 수 있는 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 증발조의 바닥은 통상적으로 염전에서 사용되는 화학장판 또는 타일 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 바닥에는 가열수단을 포함할 수 있는데, 예컨대 전기 열선을 이용하여 바닥을 가열할 수 있다. 다른 방법으로는 스팀을 이용하여 가열이 가능하도록 하기 위해 플라스틱, 알루미늄, 구리 등의 재질로 이루어진 파이프라인을 설치하여, 이러한 파이프라인을 통해 뜨거운 스팀을 통과시키면서 가열이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에서는 예컨대, 이러한 가열장치가 구비된 바닥의 온도조절을 위하여 온도 센서, 온도조절장치 등이 설치될 수 있다. 이러한 온도조절장치는 스마트폰이나 컴퓨터로 외부에서 자동 조절이 가능하게 할 수 있으며, 설정된 온도에서 자동 온도조절이 가능한 방법으로 적용할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 이러한 증발을 위한 열에너지는 태양열이나 주변의 발전소 또는 폐기물 소각 처리 과정 등에서 얻어지는 열이나 스팀을 바람직하게 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 염분을 결정화한 이후에는 이를 일거에, 또는 주기적으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 염분이 결정화된 고형물의 제거는 증발조의 바닥에 잔류하는 염화물, 예컨대 NaCl, KCl 등의 염화물을 제거하기 위해 설치되는 스크래퍼를 이용할 수 있다. 또한, 염화물 제거는 일정 간격으로 또는 주기적으로 이루어질 수 있는데, 이러한 스크래퍼는 일정시간 간격으로 작동될 수 있도록 자동 운전 시스템을 적용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기와 같이 증발조에서 수집된 잔류물인 염화물을 제거하여 재활용할 수 있다. 예를 들어 증발조에서 고형화되어 수집된 염화물은 고농도 염류 화합물로서, 소각 또는 용해 처리 등 2차가공에 의해 유기물을 제거할 경우 순도 높은 소금을 얻을 수 있고, 이들은 눈이나 얼음을 녹이거나 겨울철 테니스코트 등 운동장이나 주차장 등 활동공간에 뿌려 활용할 수 있다. 이러한 잔류물의 재활용은 고농도 염분을 함유한 침출수 등의 폐수를 재활용할 수 있도록 하는 점에서도 매우 경제적이고 환경친화적이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 증발단계에서 폐수를 완전하게 증발시키는 경우 잔류 폐수는 존재하지 않게 되고 증발 후 얻어지는 잔류물인 염화물은 소각 처리 후 남은 염분을 재활용할 수 있다.
다만, 완전한 증발이 이루어지지 아니하는 경우는 증발잔류 폐수가 남게되는데, 이러한 증발잔류 폐수는 생물학적 처리가 필요하다.
그러나 상기와 같이 증발처리 후 잔류물을 제거하고 남은 증발잔류 폐수는 여전히 염도가 높아 생물학적으로 처리하기가 어렵다, 그러므로 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 이를 생물학적으로 처리하기 위해서는 통상적으로 염소이온 농도가 5,000ppm 이하가 바람직한데, 이를 위해서는 적절한 희석이 필요하다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 증발처리 후 증발잔류 폐수는 증발 후 모아진 증발응축액과 희석하여 염소이온 농도가 낮은 상태의 폐액으로 만들어서 이를 생물학적 처리조에서 처리하여 정화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 염도가 높은 증발잔류 폐수에 희석수로 증발응축액을 이용하는 방법으로 염도를 현저하게 낮은 폐수로 만들어서 생물학적 처리가 가능하도록 할 수 있다. 따라서 염도는 높지만 염분의 량이 현저히 줄어든 증발잔류 폐수에 대해 증발응축액을 혼합, 희석함으로써, 염소이온 농도를 5,000ppm 이하, 더 좋기로는 3,000ppm 이하, 2,000ppm 이하, 1,000ppm 이하 등의 낮은 염소이온 농도로, 또는 실질적으로 염도가 거의 없는 폐수로 만들어서 생물학적 처리를 위해 보내질 수 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 증발단계 이후의 증발잔류 폐수는 상기한 바와 같이 염소이온 농도가 적어도 5,000ppm 이하가 되도록 희석한 폐수로 정화되는데, 이러한 폐수의 염도는 매우 낮아서 일반적으로 생물학적 처리에 의한 정화가 가능한 수준이다. 따라서 증발조에서 증발처리 되고 난 증발잔류 폐수는 고형 염분상태의 잔류물 제거 후 생물학적 처리조로 보내질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 생물학적 처리 단계는 호기적 또는 혐기적 처리를 위한 MBR(Membrane Bio Reactor) 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 생물학적 처리에서는 COD, BOD, NH3-N, 무기성 질소 등의 제거가 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 전자선 조사는 응집 및 산화처리 이전 또는 이후의 증발하여 염분 결정화하는 단계에서 복합 악취제거를 위해 적용할 수 있다.
따라서 본 발명은 다른 일예로서, 고농도 염분 함유 폐수를 응집하여 침전하는 단계; 산화 처리하는 단계; 증발단계에서 발생하는 악취를 전자선을 조사하여 악취를 제거하는 단계: 및 증발조에서 염분을 결정화하는 단계를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법을 포함한다.
여기서는, 전자선 조사를 증발단계에서 적용하는 경우이므로, 이런 경우는 증발잔류 폐수가 남지 않고 완전하게 증발처리함으로써 생물학적 처리가 불필요하게 된다. 그러므로 이런 경우는 증발단계 이후 모든 액체는 증발 배출되고, 잔류물인 고형 상태의 염분은 제거하여 소각 후 여분을 재활용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 정화방법에서 생물학적 처리가 이루어진 경우 생물학적 처리 이후에는 추가로 활성탄 흡착 단계를 거쳐 방류할 수 있다. 또한, 생물학적 처리 결과로 침전이 발생하는 경우 그 침전물은 상기 응집이나 산화반응 결과로 수집된 침전물과 함께 수집되어 재정화를 위한 순환과정으로 보내질 수 있다. 이러한 활성탄 흡착 단계에서는 각종 중금속 흡착과 COD, BOD 제거가 완벽하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 공정에서 응집 이후의 침전된 침전물이나 산화반응 이후의 침전조에서 수십된 침전물 또는 여기에 더하여 생물학적 처리 후 수집되는 침전물들에 대해서는, 예컨대 슬러지 형태로 수집되는 단계, 슬러지의 탈수단계, 슬러지 탈수액을 집수조로 순환되는 탈수액 공급 순환단계 및 슬러지 탈수 후 탈수 케익을 제거하는 단계 등을 거칠 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 고염도 폐수는 침출수 등에 함유된 고농도 염분을 용이하게 제거할 수 있고, 물리 화학적 방법의 침전 정화와 증발에 의해 배출하고, 염분을 제거하여 재활용한다. 또한, 증발 후 증발잔류 폐수가 발생하는 경우는 생물학적 처리와 활성탄 흡착 등을 거치면서 방류 가능한 수준으로 용이하게 폐수를 정화 처리할 수 있다.
특히, 본 발명은 고염도 폐수를 전자선으로 조사하여 응집과 산화처리가 용이하게 하고, 이를 증발 처리하여 염분을 제거하기 때문에 염분 제거에 비교적 적은 에너지로 고농도 염분을 함유한 침출수와 같은 폐수를 경제적으로 처리할 수 있다. 또한, 증발단계에서 전자선 조사도 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기와 같은 고농도 염분 함유 폐수를 처리하는 방법에 적용하기 위한 폐수처리용 정화시스템으로서는, 예컨대 도 3에 도시한 바와 같은 공정의 폐수처리용 정화시스템을 이용할 수 있다.
이러한 본 발명의 고농도 염분 함유 폐수의 전형적인 정화시스템은 예컨대, 폐수를 집수하는 집수조, 전자선 조사수단, 전자선 조사된 폐수를 응집하는 응집조, 응집된 물질을 침전 제거하는 침전조, 응집물을 제거한 폐액을 산화반응시키는 산화조, 산화반응 후 고형분이 분리된 폐액을 증발처리하는 증발조로 이루어질 수 있다.
다만, 상기 증발조에서 증발반류 폐수가 남아 있는 경우는 그 증발잔류 폐수를 증발응축액의 희석에 의해 저염도 상태의 폐액으로 희석하여 처리하는 생물학적 처리조를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 여기에 추가로 생물학적 처리조를 거친 폐수를 최종 방류하기 위한 전 단계에서 정화하는 활성탄 흡착부와, 상기 침전조 및 산화반응 후 고형분의 슬러지를 모아 저장하는 슬러지 저장조, 슬러지 저장조를 탈수하는 탈수장치, 탈수한 슬러리 탈수액을 상기 집수조로 순환처리하는 탈수액 공급수단 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 해당하는 이러한 일련의 공정을 도 3에 예시한 것이다.
또한, 본 발명의 고염도 폐수처리용 정화시스템의 다른 일 실시예에 의하면, 폐수를 집수하는 집수조, 폐수를 응집하는 응집조, 응집된 물질을 침전 제거하는 침전조, 응집물을 제거한 폐액을 산화반응시키는 산화조, 산화반응 후 고체가 분리된 폐액을 증발처리하는 증발조, 증발조에서 악취 제거를 위해 구비되는 전자선 조사수단을 포함하는 폐수처리용 정화시스템으로 구성될 수 있다. 이러한 시스템에서는 증발조에서 발생하는 증발잔류물인 염화물로부터 염분을 회수하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 이 시스템에서는 증발 이후 잔류 폐수가 존재하지 않아서 생물학적 처리 등 후속 공정이 필요 없다.
이러한 경우도 역시 상기한 바와 같이, 상기 침전조에 침전된 침전물과 산화반응 후 분리된 고형물 슬러지를 수거하여 저장하는 슬러지 저장조와 슬러지를 탈수처리하는 탈수조 및 탈수된 폐액을 집수조로 보내는 탈수액 공급수단를 추가로 포함할 수 있다.
이러한 경우의 공정은 도 3에서 증발조에서 증발과 증발장류물 회수 과정만 거치고 생물학적 처리나 활성탄 흡착 단계 등을 제외하면 된다.
본 발명의 상기와 같은 폐수 처리용 정화시스템은 상기 고염도 폐수의 정화방법에 따른 일련의 공정을 수행하는 데 바람직하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면 상기와 같이 전자선을 조사하여 응집처리하는 공정을 적용함으로서 정화효과가 현저하게 개선되고, 응집 과정에서 응집제를 효과적으로 적용하여 초기 정화처리 효과가 현저하게 개선된다.
또한, 본 발명에서는 고염도 폐수의 염분 제거를 위해 전자선 조사 후 응집, 산화 등의 과정을 거친 후에 증발조에서 저에너지 적용 방식으로 증발처리하고, 증발잔류 폐수를 저염도 상태로 만든 다음에 생물학적 처리를 하는 등 일련의 공정을 적용함으로 인해, 기존 고염도 폐수의 정화가 곤란한 점을 해소함과 동시에 저에너지로 현저하게 우수한 정화 효과를 얻을 수 있는 것이다.
본 발명에서 이러한 효과는 전자선 조사와 증발처리 등 일련의 공정을 효과적으로 수행함으로써, 공정간의 상호 상승효과에 의해 바람직하게 본 발명의 목적 달성이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 전자선 조사나 증발처리 등 어느 하나를 시행하지 않는 경우 그 상승효과를 기대할 수 없다.
또한, 본 발명은 이와 유사하게 증발처리 과정에서 전자선을 조사하여 악취를 제거하는 공정으로 적용하는 경우도 상기와 유사한 정화 효과를 기대할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 폐수의 증발 후 잔류물인 염화물로부터 염분(소금)을 회수하여 재활용할 수 있다, 이러한 염분의 재활용 효과는 전자선 조사를 응집과 산화처리 이전에 수행하거나 아니면 증발단계에서 악취 제거를 위해 전자선을 조사하는 공정에서 모두 이러한 효과를 발현할 수 있다.
다만, 전자선 조사를 응집 및 산화 처리 이전에 적용하는 경우 증발 이후에 잔류물 이외에 증발잔류 폐수가 존재하는 경우 추가로 생물학적 처리를 통해 잔류 폐수를 정화한다.
본 발명에 따르면, 이렇게 전자선 조사 후 응집과 산화 처리하고 증발단계를 거치는 경우도 증발단계서 증발이 완전하게 일어나는 경우는 증발잔류 폐수가 남지 않아서 증발잔류물(염분)만 제거하여 재활용하면 된다. 따라서 이 경우 생물학적 처리가 필요 없다. 이것은 증발단계에서 전자선을 조사하여 폐수가 완전하게 증발처리되는 경우에서 염화물만 회수하여 재활하면 되고, 증발후 잔류 폐수가 남아있지 않아서 별도의 생물학적 처리가 필요 없는 것과 같다.
그러나 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전자선 조사 후 응집, 산화 처리하고 증발시키는 경우 완전한 증발에 비해 증발잔류 폐수가 남도록 하는 것이 증발과정에서 비교적 저에너지를 소모하므로 에너지 절약 측면에서 유리한 점이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 방법과 시스템으로 고농도 염분 함유 폐수를 처리하는 경우 고농도 염분을 용이하게 제거할 수 있음은 물론, 폐수 중에 함유된 유해 오염물질인 유기물, 질소 등을 일거에 모두 저감시킬 수 있고 중금속도 제거할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 간단하고 효율적인 공정으로 침출수 등 폐수 처리가 가능하고 동시에 악취 제거도 가능하며, 저에너지로 염분 제거가 가능하기 때문에 매우 경제적이고 효율적이며 친환경적인 방법으로 침출수 등 고염도 폐수를 정화 처리할 수 있어서, 다양한 고염도 폐수 처리에 널리 활용할 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하는 바, 본 발명에 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 고농도 염분 함유 매립장 침출수 처리
(1) 침출수 성분 분석
해안가 산업폐기물 매립장으로부터 수집된 고염분 함유 매립장 침출수에 대하여 특성을 분석하였다.
그 침출수의 성분 분석결과는 다음 표 1과 같다.
| 항목 | 침출수 | 항목 | 침출수 |
| pH | 9.7 | Cl-(mg/L) | 89,673 |
| TCODcr(mg/L) | 26,940 | SO4 2-(mg/L) | 14,526 |
| SCODcr(mg/L) | 23,950 | Ca(mg/L) | 2,913 |
| TOC(mg/L) | 4,697 | Mg(mg/L) | 61.7 |
| TN(mg/L) | 11,650 | K(mg/L) | 22,950 |
| NH3 -N(mg/L) | 2,138 | Cu(mg/L) | 60 |
| NO3-N(mg/L) | 6,117 | Fe(mg/L) | 5 |
| Organic-N | 3,395 | Cd(mg/L) | 10 |
| TP(mg/L) | 110 | Na(mg/L) | 61,715 |
| Turbidity(NTU) | 13.05 | Zn(mg/L) | 60 |
| Alkalinity(mg/L) | 1190 | Ni(mg/L) | 55 |
| Phenol(mg/L) | 13.3 | Pb(mg/L) | 50 |
| SS(mg/L) | 227,280 | Sr(mg/L) | 5 |
| Conductivity(uS/cm) | 337,200 | As(mg/L) | 0 |
| Zeta potential(mv) | -3 | Cr(mg/L) | 0 |
상기 침출수의 성분 분석결과를 보면, 하기와 같이 주요 정화 필요물질 및 환경오염 물질이 다수 함유된 것이 확인된다.
1) 고농도 유기물 함유 : TCODcr 26,900mg/l
2) 고농도 염분 함유 : 염소이온 89,694mg/L, 나트륨이온 : 61,715mg/l
3) 고농도 질소 함유 : 총질소 11,650mg/l
4) 다양한 종류의 중금속류 함유 : Cu, Fe, Cd, Zn, Ni, Pb 등
5) 고농도 복합악취 유발
그러므로 상기와 같은 고농도의 염분을 함유하고, 다양한 오염물질을 함유한 침출수를 정화하기 위하여서는 고농도 유기물, 염분, 질소 등을 저감시킬 수 있는 기술, 다양한 종류의 중금속류를 저감시킬 수 있는 기술, 생물학적 처리 활성화를 위한 독성저감 기술 및 복합악취를 제거할 수 있는 기술 등이 요구되는 것으로 확인되었다.
침출수 정화 처리
상기 침출수를 정화 처리하기 위하여, 첨부도면 도 3으로 예시한 공정도의 정화시스템을 이용하는 공정을 거쳐 방류 수준으로 정화를 실시하였다.
여기서, 폐수 정화를 위한 공정조건으로, 전자선은 전자선가속기(에너지 2.0MeV, beam current 50mA, 출력 100Kw, 흡수선량 30kGy∽50kGy)를 적용하고, 응집제로 염화제2철, 고분자응집보조제로 양이온성 고분자 응집보조제, 그리고 산화제로 펜톤시약을 사용하였다.
증발조는 투명 증발조로 바닥은 화학장판을 깔고 열선으로 가열하였다. 생물학적 처리는 MBR(Membrane Bio Reactor) 시스템을 이용하였다.
침출수의 정화결과 분석
상기와 같은 침출수의 유해 오염성분 구성과 도 3의 공정으로 정화처리 하는 과정에서의 단계별 정화처리 된 상태와, 최종 정화처리 이후의 폐수처리액에 대한 성분 분석결과는 다음 표와 같다.
| 구분 |
원수
농도(mg/l) |
전자선 조사 후
(50kGy) 농도(mg/l) |
응집/침전 후
농도(mg/l) |
펜톤산화후
농도(mg/l) |
증발액농도 (mg/l) |
생물학적 처리 후 농도(mg/l) |
활성탄 흡착 후
농도(mg/l) |
| CODcr | 26,940 | 19,240 | 10,820 | 7,070 | 1,565 | 280 | 53 |
| T-N | 11,650 | 4,500 | 3,990 | 2,020 | 1,240 | 150 | 145 |
| NH4-N | 2,137 | 1,340 | 1,250 | 800 | 235 | 25 | 21 |
| T-P | 109.8 | 54 | 13.6 | 4.0 | 2.3 | 1.5 | 1.0 |
| Cl- | 89,000 | 88,104 | 87,890 | 68,000 | 15 | 10 | 9 |
|
각종 중금속류 |
Cu:60 Fe:5 Cd:10 Zn:60 Ni:55 Pb:50 |
- | Cu:3 Fe:1 Cd:2 Zn:3 Ni:2 Pb:4 |
Cu:2 Fe:1 Cd:1 Zn:2 Ni:2 Pb:3 |
Cu:0 Fe:0 Cd:0 Zn:0 Ni:0 Pb:0 |
- | Cu:0 Fe:0 Cd:0 Zn:0 Ni:0 Pb:0 |
상기 정화처리 과정에서 증발 시에 발생하는 악취는 완전하게 제거되었으며, 증발조에서의 악취 강도(GC/MS) 측정 결과는 도 4에 나타내었다.
이로부터 악취를 많이 간직한 침출수에 대해 정화공정에서 전자선 조사 처리(흡수선량 30kGy)를 적용한 결과 증발조에서 실질적으로 악취가 발생하지 않는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 분석결과에서 확인하듯이, 침출수 수준에서는 과량의 유해 오염성분과 고농도 염분이 함유되었던 침출수가 방류 수준으로 정화되었다. 이 결과를 보면, 상기와 같은 도 3의 정화공정을 거친 경우 주요 유해성분인 COD, 총질소(TN), 염분(Cl-), 중금속 등의 함량이 현저하게 저감되며, 생물학적 처리 및 활성탄 처리 이후에는 방류 가능 수준으로 정화 처리되는 것이 확인되었다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 침출수에 대하여 동일한 공정조건으로 정화처리를 실시하되 전자선 조사 조건은 전자선가속기 흡수선량을 50kGy로 하여 정화처리 하였다.
정화처리 과정에서 증발 시에 발생하는 악취는 완전하게 제거되었으며, 증발조에서의 악취 강도(GC/MS) 측정 결과는 도 5에 나타내었다. 이로부터 악취를 많이 간직한 침출수에 대해 정화공정에서 전자선 조사 처리(흡수선량 50kGy)를 적용한 결과, 증발조에서 실질적으로 악취가 발생하지 않는 것으로 확인되었다.
비교예
상기 실시예 1과 동일한 침출수에 대하여 동일한 공정조건으로 정화처리를 실시하되 전자선 조사를 실시하지 아니하고, 증발 처리 등 나머지 공정을 동일하게 실시하여 정화처리 하였다.
정화처리 과정에서 증발 시에 악취가 심하게 발생하였으며, 증발조에서의 악취 강도(GC/MS) 측정 결과는 도 6에 나타내었다. 이로부터 악취를 많이 간직한 침출수에 대해 정화공정에서 전자선 조사 처리를 하지 않은 경우에는 증발조에서 심하게 악취가 발생하는 것으로 확인되었다.
실험예 : 침출수 응집 효과 비교실험
상기 실시예의 공정을 기준으로 각 공정에서 일부 공정을 시행하지 않는 경우를 대조군으로 하여 침출수에 대한 응집 효과를 비교 실험하였다.
정화에 이용된 침출수는 실시예 1과 동일한 침출수를 이용하고 실시예 1과 동일한 공정조건으로 실험하되, 다만 대조실험으로 고염도 침출수(원수)의 성분(a)과, 원수를 응집처리하고 산화(펜톤시약) 처리한 경우의 성분(b), 원수를 전자선 조사 후 응집처리하고 산화(펜톤시약) 처리한 경우의 성분(c)에 대하여 각각 성분분석을 하고, 이들에 대한 염도와 유해성분에 대한 함량을 비교 관찰하였다. 그 결과는 다음 표 3에 나타내었다.
| 응집 조건 | (a)원수 | (b)원수+응집+펜톤산화 | (c)원수+전자선+응집+펜톤산화 |
| TCOD(mg/l) | 26,940 | 11,770 | 7,070 |
| TN(mg/l) | 11,650 | 5,840 | 2,020 |
| TP(mg/l) | 109.8 | 12 | 4 |
| Cl - (ppm) | 89,000 | 84,000 | 68,000 |
| NH 4 - N(ppm) | 2,137 | 1,172 | 800 |
이 실험결과로부터, 침출수의 전화 처리를 위해 응집과 산화(펜톤) 처리 전에 전자선을 조사하지 않는 경우(b)에 비해 전자선을 조사한 경우(c) 다양한 오염물질에 대해 현저하게 우수한 정화 효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 이것은 전자빔 조사 후 응집 등 후속 공정으로 정화공정을 수행하는 경우 현저한 효과가 있음을 보여주는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명에 따른 고농도 염분 함유 폐수의 정화방법과 폐수 처리용 정화시스템을 적용하는 경우 다양한 공업용 폐수, 생활폐수 및 고농도 염분이 함유된 침출수 등의 정화처리 공정으로 널리 활용할 수 있다.
특히, 기존에 비해 매우 경제적인 방법으로 염분을 용이하게 제거할 수 있어서, 염분이 과량 함유된 폐수 처리에 매우 적합하고, 또 폐수 처리 후 잔류물로 분리 회수되는 염분을 재활용할 수 있어서 친환경적 공정으로 널리 활용할 수 있다.
Claims (17)
- 고농도 염분 함유 폐수에, 전자선을 조사하는 단계;
폐수를 응집하여 침전하는 응집단계;
폐수를 산화 처리하는 단계; 및
응집과 산화 처리에 의해 침전된 침전물을 제거한 폐수를 증발시켜 염분을 결정화하는 증발단계
를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 전자선 조사는 전자선 발생장치의 에너지가 0.3MeV∼5.0MeV 범위를 갖는 장치로 조사되는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 전자선은 폐수에 공기를 주입하면서 기포를 형성시킨 상태에서 조사하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 전자선은 흡수선량 기준 5kGy~500kGy 이 되도록 조사하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 침전물을 제거한 폐수를 증발시켜 염분을 결정화하는 단계 이후에 증발 잔류 폐수가 있는 경우 이를 증발 후 얻어진 증발응집액과 희석하여 염도를 낮춘 후 이를 생물학적 처리하는 단계를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 고농도 염분 함유 폐수를 응집하여 침전하는 응집단계;
산화 처리하는 단계;
산화처리된 침출수를 증발시키는 과정에서 발생하는 악취를 전자선으로 처리하면서 염분을 결정화하는 단계; 및
염분 결정으로부터 소금을 회수하는 단계
를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법. - 청구항 6에 있어서, 전자선의 조사 조건은 흡수선량 기준으로 0.2kGy∽10kGy 인 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 응집은 황산제1철, 황산제2철, 황산알루미늄, 염화제2철, 폴리염화알루미늄, 암모늄명반, 알루민산나트륨, 염화코퍼러스 중 하나 이상의 무기응집제를 사용하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 응집은 추가로 양이온성, 음이온성 또는 비이온성 중 하나 이상의 고분자응집보조제를 사용하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 상기 응집하여 침전하는 단계에서는 pH 조절단계; 무기응집제를 첨가하여 급속 교반하는 단계; 고분자응집제를 첨가하여 완속 교반하는 단계 중 하나 이상을 포함하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 산화 처리하는 단계는 펜톤시약, 오존. H2O2 중 하나이상을 함유하는 산화제를 주입하여 산화반응이 이루어지는 것을 포함하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 상기 증발은 태양열이나 가열수단, 그리고 강제 통풍 중 하나 이상의 방법에 의해 증발이 이루어지도록 하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 응집 이후의 침전된 침전물과 산화반응 이후의 침전조에서 수십된 침전물 및 여기에 더하여 생물학적 처리 후 수집되는 침전물을 슬러지 형태로 수집하는 단계; 슬러지의 탈수단계; 슬러지 탈수액을 집수조로 순환되는 탈수액 공급 순환단계; 및 슬러지 탈수 후 탈수 케익을 제거하는 단계를 포함하는 고염도 폐수의 정화방법.
- 폐수를 집수하는 집수조, 폐수에 대한 전자선 조사수단, 전자선 조사된 폐수를 응집하는 응집조, 응집된 물질을 침전 제거하는 침전조, 응집물을 제거한 폐액을 산화반응시키는 산화조, 산화반응 후 고체가 분리된 폐액을 증발처리하는 증발조를 포함하는 고염수 폐수처리용 정화시스템.
- 청구항 14에 있어서, 증발조에서 증발 후 증발잔류 폐수가 남는 경우 이를 증발처리 후 모아진 증발응축액과 혼합하여 염소이온 농도가 낮은 상태로 희석한 폐액을 처리하기 위한 생물학적 처리조를 추가로 포함하는 고염수 폐수처리용 정화시스템.
- 폐수를 집수하는 집수조, 폐수를 응집하는 응집조, 응집된 물질을 침전 제거하는 침전조, 응집물을 제거한 폐액을 산화반응시키는 산화조, 산화반응 후 고체가 분리된 폐액을 증발처리하는 증발조, 증발조에서 악취 제거를 위해 구비되는 전자선 조사수단을 포함하는 고염수 폐수처리용 정화시스템.
- 청구항 14 또는 청구항 16에 있어서, 상기 침전조에 침전된 침전물과 산화반응 후 응집되는 침전물을 수거하여 저장하는 슬러지 저장조와, 슬러지를 탈수처리하는 탈수조, 및 탈수된 폐액을 집수조로 보내 순환시키는 탈수액 공급수단를 추가로 포함하는 고염수 폐수처리용 정화시스템.
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| KR1020220103999A KR20240026392A (ko) | 2022-08-19 | 2022-08-19 | 고염도 폐수의 정화방법과 이를 이용한 정화시스템 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3909793B2 (ja) | 1999-09-07 | 2007-04-25 | 株式会社荏原製作所 | 高濃度の塩類を含有する有機性廃水の処理方法及びその装置 |
| KR101373486B1 (ko) | 2011-12-31 | 2014-03-14 | 전주대학교 산학협력단 | 고염도 폐수의 전기화학적 처리 및 재활용 방법 |
| KR101510416B1 (ko) | 2014-04-01 | 2015-04-10 | 주식회사 한독이엔지 | 고농도 유기성 또는 고염도 폐수 처리장치 및 이를 이용한 처리방법 |
| KR20220019215A (ko) | 2020-08-07 | 2022-02-16 | 주식회사 성광이엔에프 | 고염 및 고농도 폐수 증발 시스템 |
-
2022
- 2022-08-19 KR KR1020220103999A patent/KR20240026392A/ko unknown
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