KR20240056941A - 암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암모니아를 포함하는 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 산업 현장에서 발생하는 암모니아를 포함하는 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법에 관한 것이다.
암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법은, 암모니아가 포함된 폐수를 집수조에 일정시간 저류하여 침전에 의하여 이물질을 분리하는 이물질 분리단계, 상기 집수조에 저류된 암모니아가 포함된 폐수를 추출하는 추출 단계와, 상기 추출된 암모니아가 포함된 폐수를 여과하는 여과 단계와, 상기 여과된 암모니아가 포함된 폐수에 요소를 투입하는 요소투입 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 암모니아가 포함된 폐수를 정제하고, 요소를 투입하여 일정한 농도의 암모니아수/요소수 용액을 만들어서, 암모니아수/요소수 용액을 시멘트 공장의 소성로에 투입하여 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 데 활용할 수 있다.
암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법은, 암모니아가 포함된 폐수를 집수조에 일정시간 저류하여 침전에 의하여 이물질을 분리하는 이물질 분리단계, 상기 집수조에 저류된 암모니아가 포함된 폐수를 추출하는 추출 단계와, 상기 추출된 암모니아가 포함된 폐수를 여과하는 여과 단계와, 상기 여과된 암모니아가 포함된 폐수에 요소를 투입하는 요소투입 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 암모니아가 포함된 폐수를 정제하고, 요소를 투입하여 일정한 농도의 암모니아수/요소수 용액을 만들어서, 암모니아수/요소수 용액을 시멘트 공장의 소성로에 투입하여 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 데 활용할 수 있다.
Description
본 발명은 암모니아를 포함하는 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 산업 현장에서 발생하는 암모니아를 포함하는 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법에 관한 것이다.
최근 미세 먼지로 인한 환경 문제가 심화되면서 자동차, 공장, 발전소 등에서 배출된 질소산화물(NOx)의 광화학반응을 통해 생성되는 미세먼지를 감소시키고자 질소산화물(NOx)의 배출 규제가 심화되고 있다. 강화되는 질소 산화물에 대한 환경 규제에 대응하기 위해 질소산화물(NOx) 배출처에서는 배출량을 감소시키기 위해 암모니아 또는 요소를 투입하여 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하고 있다.
질소산화물(NOx) 환원 반응은 암모니아가 반응성이 좋으나 암모니아는 폭발, 중독 등의 위험이 있어 취급이 용이한 요소수를 주로 사용하고 있다. 요소수는 질소 산화물을 질소로 환원시켜 대기오염 물질 배출의 양을 절감하기 위해 쓰이는 표준화된 농도의 요소의 수용액이다. 또한, 요소수는 환경오염 방지를 위해 대형 트럭 등 경유를 사용하는 디젤엔진기관 차량에서 사용되는데, 최근 국내 요소수 파동으로 요소수를 대체할 수 있는 물질에 대한 필요성이 증대되고 있다.
요소는 탄화수소 화합물(납사, LPG, 석탄 등)과 공기의 반응을 통하여 생성된 암모니아를 이산화탄소와 반응시켜 합성하므로 석유나 석탄의 가격 및 수급에 따른 가격의 영향을 많이 받고 있으며 합성과정에서 많은 열에너지가 소요된다.
한편, 각종 산업 현장에서 발생되는 암모니아가 포함된 폐수를 폐기물 처리업체에서 처리하고 있으나 분리 및 정제를 통한 재활용이 되지 않고 있다.
본 발명은 각종 산업 현장에서 발생하는 암모니아가 포함된 폐수를 재처리하여 요소수를 대체할 수 있는 암모니아수/요소수 용액을 제조는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법은, 암모니아가 포함된 폐수를 집수조에 일정시간 저류하여 침전에 의하여 이물질을 분리하는 이물질 분리단계, 상기 집수조에 저류된 암모니아가 포함된 폐수를 추출하는 추출 단계와, 상기 추출된 암모니아가 포함된 폐수를 여과하는 여과 단계와, 상기 여과된 암모니아가 포함된 폐수에 요소를 투입하는 요소투입 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 여과 단계는 5 마이크로 미터 이상의 이물질을 여과하도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 암모니아가 포함된 폐수를 추출하는 단계는 집수조의 중간부분에서 추출하도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이물질 분리단계 이전에 암모니아가 포함된 폐수의 80 메쉬 이상의 이물질을 제거하기 위한 사전 여과 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 암모니아가 포함된 폐수를 정제하고, 요소를 투입하여 일정한 농도의 암모니아수/요소수 용액을 만들어서, 암모니아수/요소수 용액을 시멘트 공장의 소성로에 투입하여 질소산화물(NOx)의 발생을 저감하는 데 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 암모니아가 포함된 폐수를 처리하는 공정의 개략도
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 암모니아 폐수를 처리하는 요소수 생산 시스템에 대하여 설명한다.
각종 산업 현장에서 발생되는 폐수에는 유분, 부유물질, 모래, 흙 등의 이물질과 요소 합성 공정 등에 사용될 수 있는 요소 및 암모니아도 포함되어 있다. 요소 및 암모니아와 같은 질소질 폐수가 그대로 방류되면 하천과 호소 등의 수계에 부영양화 현상이 초래되고 해양에 유입될 경우에는 적조 현상이 동반될 수 있다. 부영양화가 심해지면 악취가 나고 수질 오염이 가중될 뿐만 아니라 식수와 용수로의 사용이 제한되는 등 심각한 문제를 발생시키게 된다.
암모니아가 포함된 질소질 폐수에는 요소, 암모니아, 유분, 부유물, 흙, 모
래 등이 포함되어 있다. 도 1에는 이러한 암모니아가 포함된 폐수를 처리하는 공정이 도시되어 있다.
암모니아가 포함된 폐수는 집수조에 투입하기 전에 사전 여과 장치를 통과시킨다(S110). 사전 여과 장치는 폐수에 포함된 80 메쉬 이상의 이물질을 제거하기 위하여 50 ∼ 80 메쉬(mesh)의 사각 여과 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
사전 여과 장치를 통과한 질소질 폐수는 집수조에 투입되어 일정시간 동안 체류시킨다(S120). 일정 시간 동안 체류시키면 물보다 밀도가 작은 유분(oil)이나 부유물 등은 폐수의 표면에 뜨고, 물보다 밀도가 큰 모래, 흙 등은 집수조 바닦에 가라앉게 된다. 체류시간은 성분의 분리의 측면에서는 길수록 좋으나 공정상의 경제성 등을 고려한다면, 시간당 1 톤의 폐수를 처리할 경우 60분 정도가 적당하다. 체류 시간이 너무 짧으면 크기나 비중이 작은 입자가 미처 침강되지 않고 2차 필터를 막아서 공정에 문제를 발생하게 된다. 폐수를 집수조에 정당한 시간 체류시키면 집수조의 중간 높이 부분에 유분, 부유물, 흙, 모래 등의 이물질이 제외된 암모니아 용액이 위치하게 된다.
집수조의 중간 부분에서 암모니아를 포함하는 폐수를 추출하여 마이크로 여과 장치를 통과시킨다(S130). 마이크로 여과 장치는 마이크로 섬유 필터(micro fiber filter)를 사용하여, 5 마이크로 미터 이상의 입자를 제거한다. 섬유 필터는 장시간 사용하면 막히게 되므로, 2차 여과 필터의 전후에 차압계를 설치하여 정해진 압력차이가 발생할 경우 교체한다.
다음으로, 마이크로 여과 장치를 통과한 암모니아를 포함하는 폐수에 요소를 투입하여 암모니아수/요소수의 농도를 조절한다(S140). 농도가 적절히 조절된 암노니아수/요소수는 질소산화물(NOx) 대량 배출 공장, 예를 들면 시멘트 생산 공장에 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 공정의 일실시예이다.
암모니아수가 포함된 폐수를 발생하는 공장들(200)으로부터 폐수를 수집하여 집수조(120)에 체류한다. 집수조(120)에 체류하기 전에 메쉬 필터를 통과하여 이물질을 제거할 수 있다. 집수조(120)에 일정시간 체류된 폐수를 마이크로 필터(130)를 통과시켜서 이물질을 여과한다. 마이크로 필터로 여과된 폐수는 혼합 탱크(140)로 이송하고 요소를 투입하여 일정한 농도의 암모니아수/요소수 용액을 만든다. 도시된 것과 같이, 암모니아수/요소수 용액을 시멘트 공장의 소성로에 투입하여 질소산화물(NOx)의 발생을 저감시킨다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
120
집수조
130 마이크로 필터
140 혼합 탱크
130 마이크로 필터
140 혼합 탱크
Claims (4)
- 암모니아가 포함된 폐수를 집수조에 일정시간 저류하여 침전에 의하여 이물질을 분리하는 이물질 분리단계,
상기 집수조에 저류된 암모니아가 포함된 폐수를 추출하는 추출 단계와,
상기 추출된 암모니아가 포함된 폐수를 여과하는 여과 단계와,
상기 여과된 암모니아가 포함된 폐수에 요소를 투입하는 요소투입단계를 포함하는 암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 여과 단계는 5 마이크로 미터 이상의 이물질을 여과하도록 구성된 암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법. - 제2항에 있어서,
상기 암모니아가 포함된 폐수를 추출하는 단계는 집수조의 중간부분에서 추출하도록 구성된 암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법. - 제3항에 있어서,
상기 이물질 분리단계 이전에 암모니아가 포함된 폐수의 80 메쉬 이상의 이물질을 제거하기 위한 사전 여과 단계를 더 포함하는 암모니아가 포함된 폐수를 처리하여 요소수로 재활용하는 방법.
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