KR930004188B1 - 요소를 이용한 폐수중의 화학적 산소요구량(cod) 저감방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

요소를 이용한 폐수중의 화학적 산소요구량(COD) 저감방법

제1도는 본 발명의 방법의 일실시예에 대한 공정도.

제2도는 요수투입량과 화학적 산소요구량의 관계를 나타내는 그래프.

제3도는 pH와 화학적 산소요구량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 수집조 2 : pH조절조

3 : 요소투입조 4 : 중화조

본 발명은 폐수중의 화학적산소요구량(COD)저감방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 스테인레스강 제조시 산세공정에서 발생하는 폐산 및 유독한 질소산화물을 처리한 폐액의 화학적 산소요구량 저감방법에 관한 것이다. 일반적으로 스테인레스강의 제조시에는 그 표면광택을 위해 산세공정을 거치며 산세공정에서는 황산, 질산, 불화수소산등의 산용액이 사용된다. 이중 질산은 매우 강하여 하기식에 의거 금속과 반응함으로써 유독한 산화질소가스를 방출하게 된다.

3Fe+8HNO₃→3Fe(NO₃)₂+4H₂O+2NO↑

Fe+4HNO₃→Fe(NO₃)₃+2H₂O+NO↑

이와 같이 발생된 산화질소가스는 그 독성이 아주 강하여 심각한 대기오염의 원인이 되므로 엄격한 환경규제를 받고 있다. 이같이 유독한 산화질소가스를 처리하는 방법으로서는 수산화나트륨(NaOH)를 이용하여 NaNO₃로 슬러지화하는 방법 및 수산화나트륨(NaOH)과 촉매제로써 산화제인 과망간산칼륨(KMnO₄)를 사용하여 보다 신속히 NaNO₃로 슬러지화하는 방법이 있으며 이에 관련된 반응식은 다음과 같다.

MnO₄ ⁺⁷+NO→MnO₄ ⁺⁶+NO₂

MnO₄ ⁺⁶+NO₂→MnO₄ ⁺⁷+NO₂ ^-

2NaOH+NO₂ ^-→NaNO₃+H₂O

상기 방법에 의거 산세공정에 발생되는 유독한 산화질소가스가 처리되나 산화질소가스가 과다하게 유입되는 경우 불완전 산화된 산화질소이온들이 다량으로 처리폐액에 함유된 상태로 방출됨으로써 방출되는 폐액내의 화학적산소요구량(COD)이 급상승하게 된다. 이같이 방출되는 처리폐액의 화학적산소요구량을 저감시키기 위하여 종래에는 산화제는 투입함으로써 미산화된 산화질소를 산화시켰으며, 사용된 산화제로는 KMnO₄, H₂O₂·NaOCl 및 K₂Cr₂O₇등이 있다.

그러나 상기와 같은 산화제투입방법은 처리비용이 비싸고, 투입된 산화제가 미반응된 상태로 그대로 폐수내에 함유된채 방류되어 또다른 환경공해문제를 유발할 뿐만 아니라, 이를 방지하기 위한 산화제의 적정투입량 설정이 난이하고 산화제처리후 NO₃상태로 방류하더라도 적조현상의 원인이 되는 문제점이 있는 것이다. 이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결한 보다 개선된 COD 저감방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 스테인레스공장의 산세공정에서 발생하는 폐산과 이때 발생된 유독한 질소산화물을 KMnO₄및/혹은 NaOH를 사용하여 처리한 처리폐액을 황산을 가하여 pH3.0, 이하로 조절한 후 요소를 가하고나서 교반 및 공기폭기를 30분이상 실시하여 처리하고, 그후 중화반응조에서 소석회(Ca(OH)₂)를 투입하여 pH 5.8-5.6으로 조절하는, 본 발명의 방법에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에서는 스테인레스공장의 산세공장에서 발생된 폐산 및 유독 질소산화물을 NaOH나 NaOH와 KMnO₄로써 처리한 처리폐액의 화학적 산소요구량을 저감시키기 위하여 질소산화물이온과 하기식과 같은 특이한 반응을 일으켜 질소산화물이온을 무해한 질소와 이산화탄소로 분해생성시키는 요소(NH₂)₂CO를 이용하였다.

(NH₂)₂CO+2H⁺+2NO₂ ^-→2N₂+CO₂+3H₂O

제1도는 본 발명에 의한 발명을 실시하기 위한 공정의 일예로써, 스테인레스 산세공정에서 발생되는 폐산폐액과 산세공정에서 발생되는 유독한 질소산화물가스 처리폐액을 수집조(1)에 수집한 후 이를 pH조절조(2)로 방출하고, pH조절조(2)에 황산을 투입하여 pH를 3.0이하로 조절하고 나서 이를 요수투입조(3)으로 보내 요소를 투입하여 30분이상 교반 및 공기폭기를 실시한다.

상기에서 요소투입처리된 폐수를 중화반응조(4)로 방출한 후 중화반응조(4)에 소석회 Ca(OH)₂를 투입하여 pH를 5.8-8.6으로 조절하여 방류한다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

본 실시예에서 사용한 시료용액의 조성은 하기 표 1과 같다.

[표 1]

표 1. 시료의 화학적 산소 요구량을 0으로 만드는 이론적 요소투입량은 8.5ml(1.017g/500ml)이고, 이때 pH는 3.0이하 관리를 위하여 황산 5ml를 가한 후 40분간 교반과 폭기를 실시하면서 요소투입량 변화에 다른 화학적 산소요구량변화를 조사하였으며 요소투입량에 따른 화학적 산소요구량 변화는 하기 표 2와 같다.

[표 2]

상기 표 2의 요소투입량에 따른 COD변화를 제2도의 그래프로 나타내었다.

상기료 2 및 제2도에 나타난 바와 같이 이온투입량의 35.3%인 3ml를 투입하였을 때 화학적 산소요구량 감소율은 95.5%, 105.9%에 해당하는 9ml를 투입하였을 때 99.0%의 처리율을 나타내어 굉장히 큰 초과를 나타냄을 알 수 있다.

[실시예 2]

본 실시예는 요소투입후 pH 변화에 따른 화학적 산소요구량 처리관계를 나타낸 것으로써 사용한 시료용액의 조성은 하기 표 3과 같다.

[표 3]

표 3. 시료용액의 성분 및 함량

표 3. 시료 화학적 산소요구량을 0으로 만드는 이론적요소투입량은 30ml인데 본 실시예에서는 1/2인 15ml를 투입한 후 40분간 폭기와 교반을 실시하면서 pH변화에 따른 화학적 산소 요구량변화를 분석하였다.

pH 변화에 다른 화학적산소요구량 변화경향은 표 4 및 제3도와 같이 나타났다.

[표 4]

상기 표 4 및 제3도에서 보는 바와 같이 이론적요수투입량의 1/2인 15ml를 투입후 40분간 교반과 폭기를 실시한 결과 pH 3.0때 COD감소율은 93.7%, pH2.0때 94.6%의 COD감소율을 나타내어 거의 완전하게 COD를 처리하였음을 알 수 있다. 그러나 이때 pH 3.0 이하로 되면 용해물질이 분리되어 나오는 성질이 있으므로, 용해되었던 질소산화물의 일부가 가스로되므로 집진기를 설치하여 다시 가스처리설비 입구로 보내야 한다.

일반적으로 폐수중 COD3,000ppm일때 종래방법인 NaOCl이나 KMnO₄를 투입하는 방법과 본 발명에 의한 방법인(NH₂)₂CO를 투입하는 경우 그 비교데이타를 조사하였으며 그 결과는 다음과 같다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 방법에 의하면 반응후 생성물질이 모두 무해한 것일 뿐만 아니라 반응성이 우수하여 대량처리가 가능하며 그 처리비용도 저렴하게 처리폐액의 화학적 산소요구량을 저감시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 스테인레스공장의 산세공장에서 발생된 폐산 및 유독질소산화물을 NaOH 단독으로 혹은 NaOH와 KMnO₄를 함께 사용하여 처리한 처리폐액의 처리에 있어서, 상기 처리폐액을 황산을 가하여 pH3.0이하로 조절한 후 요소((NH₂)₂CO)를 가하고나서 교반 및 공기폭기를 실시하고, 그후 소석회(Ca(OH)₂)와 같은 알카리를 투입하여 pH5.8-8.6으로 조절함을 특징으로 하는, 폐수중의 화학적 산소요구량(COD)저감방법.