KR820002203B1 - 배수중의 인 제거방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

배수중의 인 제거방법

첨부 도면은 본 발명의 일 실시예인 처리시스템의 과정도.

본 발명은, 배수속에 함유되어 있는 인을 응집침전법에 의해 제거하는 배수속의 인 제거방법에 관한 것이다.

근래, 배수방류역의 풍부한 영양화 방지대책의 일환으로서, 도시하수나 산업배수중에 함유되는 인의 제거에 대한 기술적 검토가 추진되고 있으며, 응집침전법, 생물학적 탈인방법, 선택적 이온 교환법 등 많은 방법이 제안되기에 이르고 있다.

그래서, 응집침전법은, 다른 방법에 비하면 인 제거율과, 처리원가의 양면에서 현재로서는 가장 유리한 것으로 되어 있으나, 종래의 응집 침전법에서는, 배수중의 인을 석회 혹은 다른 금속염 등의 응집제의 첨가에 의해서 침전 분리하고 있었기 때문에, 약제비가 많이 들고, 또 침전물의 배출량이 많으며, 또한 그 후 처리까지도 포함해서 전체적인 처리비용 및 침전물의 처리방법이라는 면에서 반드시 만족할 만한 것은 아니다.

즉, 도시 하수나 산업 폐수는 연간을 통해서 방대한 양이 배출되고 있으며, 처리해야 될 수량이 방대한 한편, 배수중에 용해되어 존재하는 인은, ppm단위의 저농도인 미량 성분이므로, 배수에 첨가된 응집제와 배수중의 인을 확실하게 반응시켜서 난용성 화합물을 응집 침전시켜서, 요구되는 인 제거율을 만족시키기 위해서는 대량의 응집제가 필요하게 되며, 약제비가 비싸게 됨과 동시에, 반대로 침전물의 양이 증가해서 침전물 중의 인 함량이 저하한다. 그런데, 방대한 양의 배수중에 분산되어 있는 미량의 인을 제거할 경우, 인의 몰 농도에 대응하는 화학양론적인 필요 최소한의 응집제를 첨가하여도, 실용범위의 시간내에서는 소기의 반응을 얻을 수 없는 것으로서, 소정 시간내에 충분한 인 제거율을 달성하기 위해서는, 당량의 수십배에 이르는 응집제를 첨가하는 것이 필요하게 되고, 이 때문에 다량의 인 함량이 낮은 침전물이 생성하여 이후의 처리가 곤란하게 되어있던 것이다.

본 발명자는, 이러한 현상에 비추어, 보다 효율적이고, 보다 염가로 상기, 종래 방법의 결점을 해소하기 위해서 응집 침전법에 의해서 인을 함유한 배수에서 인을 제거하는 방법에 대하여 여러가지 검토를 거듭한 결과, 응집제의 전부 또는 일부로서, 양적, 가격적으로 입수가 용이한 해수를 이용하면 의외로 좋은 결과를 얻을 수 있다는 것을 알았다.

그래서, 다시 예의 연구한 결과, 인을 함유한 배수와 해수를 특정한 비율로 혼합하여, pH를 특정액에 조정하면, 종래법인 예를들면 석회를 사용하는 방법등에 비하여 월등하게 뛰어난 효율로, 또한 염가로 배수중의 인을 제거할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 배수중에서 응집침전법에 의해 인을 제거함에 있어, 배수와 해수를 95 : 5∼50 : 50의 용량비로 혼합하고, 이 혼합액이 알칼리성물질을 첨가하여 pH를 9∼11로 조정하여 응집침전시키는 것을 특징으로 하는 배수중의 인 제거방법이다.

본 발명 방법의 실시에 있어서, 인 함유 배수와 혼합하는 배수의 양은 특히 중요한 것이다. 일정량보다 적으면 인의 제거율이 저하되고, 일정량보다 많으면 알칼리성물질의 첨가량을 증가시키지 않으면 안되고, 일없이 침전물의 총량이 증가해서 그 다량의 침전물의 처리에 걱정이 된다는 문제가 일어나게 된다.

효율적인 인 제거를 위한 인함유 배수와 했수와의 혼합비(용량비)는, 95 : 5∼50 : 50이며, 특히 효율적인 인 제거를 위해서는 90 : 10∼70 : 30 이다.

해수와의 혼합에 의한 인의 제거에 있어서는 혼합액의 pH의 조절도 중요하다. pH가 8.5 미만에서는 인의 제거율이 낮으며, 11.5를 넘으면 알칼리성 물질의 소비량이 많아질 뿐만 아니라, 인 제거율에 비하여 다량의 침전물이 생긴다. 그래서, 바람직한 pH역은 9∼11이고, 보다 바람직한 역은 9.3∼10.5이다. 혼합액의 pH가 상술한 범위에 미치지 못할 경우는, 혼합액에 알칼리성 물질을 첨가하므로서, pH의 조정이 행하여진다. 알칼리성 물질로서는, 가성소오다, 가성칼리 등 적당한 것을 선택할 수 있으나, 공장에서 배출되는 가성소오다를 함유하는 폐알칼리가 편리하게 사용된다.

이와같이 해서 pH의 조절을 행하므로서, 해수와의 혼합액 중에서 석출물이 생성되어 오는데, 필요에 따라 응집제, 예를들면, 고분자 응집제를 소량 첨가하므로서, 석출물의 응집침전을 촉진시킬 수 있다. 고분자 응집제로서는, 예를들면, 폴리아크릴산 나트륨, 폴리아크릴 아미드의 부분가스분해물염(예를들면(Na, K 등), 말레산 공중합물의 염 등의 음이온계, 폴리비닐 필리딘 염산염, 비닐필리딘 공중합물의 염등의 양이온성 유도체, 디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드계의 중합체, 폴리아크릴 아미드, 폴리에틸렌산화물, 폴리비닐 알코올 등의 비이온계 중합체를 들 수 있다. 또 그 첨가량은 약 0.1ppm∼50ppm, 특히 약 1ppm∼10ppm 정도가 바람직하다.

다음에 여러가지의 농도로 인을 함유하는 산업 폐수와 도시 하수를 시료로 해서 인 제거시험ㅁ을 행하고, 각기의 인 제거율, 침전물 생성량 및 침전물층의 인 함량(P2 O5로서 표시)을 다음 표 1∼7에 표시하였다.

또한 인의 응집침전 제거법으로서 종래법인 석회법(수산화 칼슘법)을 사용하였을 경우에 얻어진 결과를 대조로서 병기하였다. 도, 인은 멘첼법에 의한 전 인으로서의 정량법으로 측정하였다.

[표-1 인 제거율 (산업배수 : 인농도 110ppm)]

본 방법에 의해서 얻어지는 침전물은, 인 비료로서 이용가능한 형태의 인을 고농도로 함유하고 있다.

따라서, 침전물은 그대로 인 비료로서, 또 인비료의 원료로서 이요할 수 있다.

다음 분석 데이터는 상기 사실을 설명하고 있다.

[표-2 인 제거율 (산업배수 : 인 농도 85ppm)]

[표-3 인 제거율 (산업배수 : 인 농도 30ppm)]

[표-4 인 제거율 (도시하수, 인 농도 10ppm)]

[표-5 침전물 생성량 (산업배수, 인 농도 110ppm)]

[단위 : 각 pH에 있어서 석회법으로 생성하는 건조 침전물량은 100으로 한 경우의 비율로 표시]

[표-6 침전물중의 P₂O₅함량(산업배수, 인 농도 110ppm)

본 방법에 의해서 얻어지는 침전물은, 인 비료로서 이용가능한 형태의 인을 고농도로 함유하고 있다.

다음 분석 데이터는 상기 사실을 설명하고 있다.

[표-7 산업배수로 부터의 침전물의 조성]

이상의 실험결에에서도 명백한 바와 같이, 본 발명의 방법은 종래의 석회 응집침전법에 비교해서 인 제거율, 침전물 생성량 및 침전물중의 P₂O₅함량등에 있어서 보다 뛰어난 처리법인 것이다. 특히 인 제거율에 주목하면, 본 발명 방법이 비교적 고농도의 인함유 배수에 있어서도 높은 제거율을 나타내므로 인하여 생산공정중의 인 배출의 원천, 즉 타공정으로부터의 배출수에 의해서 희석 확산되기 전의 처리액 량이 적은 부분에서의 제거에 위력을 발휘할 것으로 기대된다.

이하 본 발명의 실시예를 도면에 의해서 상술한다.

첨부도면은 본 발명의 인 제거방법을 적용한 처리시스템을 표시한 것이며, (1)은 도시하수나 유기성 산업폐수의 활성오니법 등에 의한 2차 처리수 등, ppm 단위의 인을 함유한 배수를 저류하는 원수조, (2)는 해수를 저류하는 해수조, (3)은 원수조(1)에서 양송한 배수(원수)를 상시 일정량 저류하는 공급조(4)와, 해수조(2)에서 양송된 배수를 상시 정량 저류하는 공급조(5) 및 이들 양 공급조(4), (5)에서 유출된 배수와 해수를 일정비율로 혼합할 수 있는 혼합조(6)로 되어있는 1차 조정장치이다. (V₁), (V₂)는, 각 공급조(4), (5)에 설치한 수면검출기(LS₁), (LS₂)에 의해 제어되는 유량조정 밸브이다. 혼합조(6)를 나은 배수와 해수와의 혼합액은, 제1차 반응조(7A) 내에 도입되고, 이 제1차 반응조(7A) 내에서 별도 첨가되는 알칼리성 물질과 혼합 교반된 후, 제2차 반응조(7B)내에서, 이 반응조(7B)에 첨가되는 알칼리성 물질과 재차 혼합 교반되어, pH가 소정치로 되도록 조정된다.

즉, 공장에서 배출되는 폐알칼리를 통(8)에 저류하고, 이 통(8)에서 양송된 폐알칼리를 공급조(9)에 상시 일정량 저류하고, 이 공급조(9)에서 공급파이프(10a), (10b)를 개재하여, 상기 제1차 반응조(7A), 제2차 반응조(7B)에 각기 별도로 들여 보내도록 구성되어 있다. (11)은 공급조(9)로 부터의 오우비프로우용파이프, (LS₃)은 액면 검출기이다.

상기 혼합조(6), 공급조(9)에는 pH 검출기(pH₁), (pH₂)가 또 상기 제1차, 제2차 반응조(7A), (7B)에는 pH검출기(pH₃), (pH₄)가 각각 착설되어 있으며, 이들의 검출결과에 따라서 마이크로 콤퓨터(MC₁)로 상기 공급파이프(10a), (10b)에 장치한 유량 조정밸브(V₃), (V₄)를 제어하므로서, 제1차 반응조(7A)에서 pH를 일차적으로 조정하고, 제2차 반응조(7B) 내에서 목표치가지 미조정하도록 구성되어 있다. (12a), (12b)는 교반기이다.

상기 제2차 반응조(7B)를 나은 pH 조정이 끝난 혼합액은, 숙성조(13)에 보내지고, 이 숙성조(13)내에서 교반된 후, 스태틱믹서(14)를 거쳐서 응집반응조(15)에 들여보내진다. (16)은 고분자 응집제의 호퍼이고, 이 호퍼(16)를 나온 고분자 응집제는 교반기(17), (18)에 의해 물과 충분히 혼합되고, 그 용액은 스태믹서(14)의 도중에 들여보내지고, 스태틱믹서(14)의 나선이송 작용에 수반해서 상기 혼합액과 혼합된다.

상기 응집반응조(15)의 하부로부터 정화기(19) 내에 나온 혼합액은, 표면에 떠오른 물과 인의 난용성화합물을 함유한 오니로 침전 분리되고, 오니는 피트에 긁어 모여져서 오니조(20)에 보내저, 이 오니저(20)내에서, 호퍼(21), 교반기(22)를 개재하여 들여보내지는 고분자 응집제의 용액과 혼합 교반된 후, 도면에 표시되지않은 오니 처리공정으로 꺼내어진다. (23)은 교반기이다.

한편, 정화기(19)를 오우버프로우한 표면수는 파이프(24)에 의해 pH 조정조(25)로 인도되고, 이 조정조(25) 내에서 염소멸균기(26)에 의해 멸균처리됨과 동시에, 이 조정저(25)에 첨가되는 산, 예를들면 염산, 황산 등과 혼합 교반되어, pH를 7까지 되돌린 후, 방류조(27)를 거처 해역으로 방류된다. (28)은 염산조, (29)는 상시 일정량의 염산을 저류하는 염산공급조, (30)은 염산공급 파이프, (31)은 방류용 파이프이다.

상기 파이프(24), 염산공급조(29), 방류용 파이프(31)에는 각각 pH검출기(pH₅), (pH₆), (pH₇)가 착설되어 있으며, 이들 검출결과에 따라서 마이크로 콤퓨터(MC₂)로 상기 염산공급 파이프(31)에 장치한 유량조정밸브(V₅)를 제어하므로서, pH조정조(25) 내지 pH7로 유지되도록 되어 있다.

도면중, (32)는 집니기, (33)은 교반기, (Q)는 유량기록계, (P)…는 펌프이다.

이상의 처리시스템에 의하면, 혼합조(6)에서 처리수와 해수를 소정의 비율로 혼합하고, 이 혼합액을 제1, 제2차 반응조(7A), (7B) 내에 인도하고, 이것에 알칼리를 첨가해서 혼합액의 pH를 소정치로 조정한다. 이들 제1, 제2차 반응조(7A), (7B) 및 숙성조(13) 내에는, 인을 함유한 응집물이 침전되어 오지만, 이것은 소정의 pH역에서 배수중에 주로 인산 이온의 형으로 용해존재하고 있다고 생각되는 인과, 해수중에 함유되는 각종 성분이 복잡하게 반응해서 물에 난용성이 화합물이 생성하여 응집침전하는 것으로 생각된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 해변에 소재하는 공장에서 입수가 양적, 원가적으로 용이한 해수를 응집제로 해서 유효하게 이용하기 때문에, 고가인 응집제의 첨가량을 절감할 수가 있고, 또한 요구되는 인제거율을 만족시키면서 배출침전물량을 억제해서 전체적으로 합리적인 배수중의 인의 제거를 실시할 수 있는 효과가 있다. 특히 pH조정을 행하는 알칼리 물질로서 공장에서 배출되는 폐알칼리(예를 들면, 보일러 순수장치에서 발생하는 것)를 사용하므로서, 약제비를 한층 감소할 수 있고 탈인과 동시에 폐알칼리의 처리도 겸하게 되고, 전체로 보아 극히 경제적인 것이다. 또, 요구되는 인 제거율에 따라서, 응집침전 물량을 최저로 할수 있도록 조작조건을 설정하므로서, 고함량의 P₂O₅를 함유한 침전물을 얻는 것이 가능하게 된다. 따라서 본 방법 이외의 처리법으로는 곤란이 많은 침전물의 후처리도 용이하게 된다.

Claims (1)

1. 배수중에 응집침전법에 의해 인을 제거하는 배수중의 인 제거방법에 있어서, 배수와 해수를 95 : 5∼50 : 50의 용량비로 혼합하고, 이 혼합액의 pH를 9∼11로 조정해서 응집침전시키는 것을 특징으로 하는 배수중의 인 제거방법.

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