KR940011823B1

KR940011823B1 - 포름알데히드 함유폐수의 처리방법

Info

Publication number: KR940011823B1
Application number: KR1019910015772A
Authority: KR
Inventors: 문승수
Original assignee: 문승수
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1994-12-26
Also published as: KR930005919A

Abstract

내용 없음.

Description

포름알데히드 함유폐수의 처리방법

제1도는 본 발명 방법이 적용되는 포름알데히드를 함유하는 폐수의 처리장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 집수조 2 : 펌프

3 : 교반기 4 : 반응기

5 : 증기쟈켓 6 : 열교환기

7 : 소석회 저장탱크 8 : 소석회공급기

9 : 액체사이클론 10 : 로터리밸브

11 : 여과기 12 : 처리수 저장조

13 : 블로어 14 : 폭기조

15 : 질소 저장탱크 16 : 인저장탱크

17 : 제1침전조 18 : 산성화조

19 : 반응조 20 : 농축조

21 : 산 저장탱크 22,22' : PH 조절기

23 : 과산화수소 저장탱크 24 : 중화조

25 : 소석회 공급탱크 26 : 제2침전조

27 ; 방류조 28,29 : 펌프

30 : 탈수기

본 발명은 포름알데히드함유 폐수의 처리 방법에 것으로, 특히 폐수중에 함유된 포름알데히드를 적절히 처리하여 독성을 제거함으로써 생태계에 미치는 악영향을 감소시킬 수 있도록 포름알데히드 함유폐수의 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 포름알데히드는 수용액에 메탄올을 적정량 첨가한 포름말린으로 만들어 공업적으로 많이 쓰이고있다. 예를들면, 페놀이라던가 요소, 멜라민, 크실렌, 톨루엔등과 중합반응시켜 열경화성수지를 얻거나, 또는 포름알데히드 자체의 살균작용을 이용하여 소독약을 제조하는데 사용되고 있다. 따라서 열경화성 수지의 제조시 또는 포름알데히드 제조시에 배출되는 폐수에는 다량의 포름알데히드가 함유되어 있다.

그런데, 포름알데히드는 자체의 독성으로 인하여 인체에 유해함은 물론 생태계에 미치는 영향 또는 크기 때문에 소정의 독성한계치 이하의 농도로 처리하여 배출하여야 한다. 종래에는 통상적으로 폐수중의 포름알데히드량을 다량의 희석수를 사용하여 독성한계치 이하로 조절한 다음, 현탁증식법 또는 부착증식법을 사용하여 호기적처리로써 BOD를 감소시키고, 잔여 COD는 흡착 방법 또는 규제기준에 따라 그대로 방류하고 있었다.

즉, 생물학적 처리방법중 현탁증식법은 폐수중에 존재하는 유기물을 섭식하도록 폭기조내에 미생물을 생성시켜서 활성화된 슬러지를 분해제거하는 방법이고, 부착증식법은 폭기조내에 접촉여과재인 고형매개체를 충진시켜, 이 고형매개체의 표면에 미생물을 부착시켜서 바이오필름(biofilm)을 형성하게한 다음, 이 바이오필름이 폐수와 광범위한 표면적에 걸쳐 접촉하도록 함으로써 미생물이 폐수중의 유기물을 섭식해서 분해 처리하는 방법이며, 펜톤방법은 상기와 같은 현탁증식법 또는 부착증식법으로도 처리가 되지 않은 난분해성 유기물을 강산화제인 과산화수소와 촉매인 2가 철인온(Fe⁺²)을 동시에 투입하여 산화반응을 일으키게해서 난분해성유기물을 분해하는 방법이다.

그런데, 상기와 같은 통상적인 생물학적 처리의 전단계로 이루어진 포름알데히드의 독성처리를 위한 종래 방법은, 다량의 희석수를 사용하여 포름알데히드의 농도만을 낮추는 것에 불과하여 포름알데히드 자체의 독성문제가 그대로 남아있을 뿐만 아니라, 희석처리를 위해 설비가 대형화됨과 동시에 그 구조가 복잡하여 제작 및 보수유지에 비용이 많이 소요되는등 경제성이 떨어진다고 하는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 결점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 알칼리 촉매를 이용하여 포름알데히드를 당(糖)의 혼합물인 포르모스(Formose)로 전환시킴으로써 독성을 제거하는 포름알데히드 함유 폐수의 처리방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 포름알데히드를 함유한 폐수에 소석회를 0.05-0.15중량% 투입하고, 이를 70-90℃ 온도로 유지시킴으로써 포름알데히드를 포르모스로 전환시켜 포름알데히드 함유폐수처리방법에 있어서, 상기 포르모스를 현탁증식법 또는 부착증식법으로 처리한 다음, 잔류되는 COD를 감소시키기 위해서 폐수에 산과 철염 및 과산화수소를 주입하여 분해처리하는 것을 특징으로 한다.

즉, 포름알데히드는 알칼리 존재하에 상온에서 방치하여 약 1주일정도 경과하면, 포름알데히드가 수용액중에서 자기 축합반응을 통해 당의 혼합물인 포르포스로 전환된다. 이 포르모스는 환원성이 당과 비슷한 성질을 가지므로, 생물학적으로 미생물에 의해 쉽게 분해될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 상기와 같은 포스모스 생성 반응을 촉진시키기 위하여 자동촉매 반응을 이용하여 알칼리 촉매로서 소석회(Ca(OH)₂)를 사용한다. 즉 소석회를 물에 대한 용해도를 고려하여 0.05-0.15중량% 정도 연속하여 주입하여서 온도를 70-90℃로 유지시키면 다음과 같은 반응식,

6HCHO+Ca(OH)₂→(CH₂O)₆+Ca(OH)₂

을 통해 1시간내에 500-5000mg/ℓ 정도의 포름알데히드는 99.4% 정도가 포르모스로 젼환되게 된다.

여기서, 상기와 같은 포르모스 생성반응에 필요한 열량은 반응기로부터 배출되는 고온수와, 반응기로 유입되는 저온수를 열교환시킴으로써 폐열을 일부 회수함으로써 열이용률을 높이는 방법을 채용하였고, 또 소석회는 온도가 상승됨에 따라 용해도가 감소되는바, 이때 부산물로 생기는 소석회부유 고형분은 열교환기 파이프 내면에 침전되면서 스케일을 생성하여 열교환효율의 저하 또는 파이프 막힘현상을 유발하게 되므로 본 발명에서는 배관도중에 액체사이클론을 설치하여 이를 제거하도록 하였다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 사용된 포름알데히드를 함유하는 폐수의 처리장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 포름알데히드를 함유한 폐수를 일시저장하면서 농도를 균일하게 유지시키는 집수조(1)에 펌프(2) 및 열교환기(6)를 매개하여 교반기(3)를 갖춘 반응기(4)가 연결되고, 이 반응기(4)의 하부 외주에는 고온 증기를 공급하여 반응기(4) 내부를 가열해주도록 증기쟈켓(5)이 설치되어 있다.

또한, 상기 반응기(4)에는 소석회저장탱크(7)로부터 소석회를 공급하는 소석회공급기(8)가 연결되고, 반응기(4)의 출구측에는 반응이 완료된 혼합액을 원심력을 이용하여 액체와 부유고형분을 분리시키는 액체사이클론(9)이 연결되어 있고, 이 액체사이클론(9)에는 로터리밸브(10)를 매개하여 배출되는 고형분을 케익상태로 만들어 외부로 배출시키는 여과기(11)가 설치되어 있다. 여기에서, 상기 액체사이클론(9)으로부터 배관(a)을 통해 회수된 처리수는 열교환기(6)에서 열을 방출한후 처리수 저장조(12)로 유입되며 또 여과기(11)에서 회수된 처리수도 처리수 배관(b)을 통해 저장조(12)로 유입되도록 설계 되어있다.

한편, 상기 처리수 저장조(12)에 수집된 처리수는 현탁증식법 또는 부착증식법을 사용하여 폭기처리를 하도록 배관(c)을 통해 블로어(13)가 갖춰진 폭기조(14)에 배출되도록 상기 처리수저장조(12)와 폭기조(14)가 연결되어 있고, 이 폭기조(14)에는 질소와 인을 각각 공급하는 질소 및 인저장탱크(15,16)가 연결되어 있고, 이 폭기조(14)의 출구측에는 처리수를 침전시켜 고형분을 제거하도록 배관(d)을 통해 제1침전조(17)가 연결됨과 동시에, 이 제1침전조(17)로부터 배출된 처리수를 펜톤방법으로 처리하는 산성화조(18) 및 반응조(19)가 연결설치되는 한편, 상기 제1침전조(17)에 생성된 침전물의 일부는 펌프(65)의 구동에 따라 배관(e), 밸브(55) 및 배관(e')을 통해 폭기조(14)로 재공급됨과 동시에, 또 다른 일부침전물은 펌프(65)의 구동에 따라 배관(e), 밸브(55) 및 배관(e")을 통해 후술하는 농축조(20)로 배출되도록 되어 있다.

여기서, 상기 산성화조(18)에는 처리수에 황산 또는 염산을 공급하도록 산저장탱크(21)가 PH 조절기(22)를 매개해서 설치되고, 상기 반응조(19)에는 처리수에 과산화수소를 공급하도록 과산화수소 저장탱크(23)가 또 다른 PH 조절기(22')를 매개로 연결설치되어 있다. 그리고, 산성화조(18) 및 반응조(19)에는 모터(M)(M)에 의해 각각 구동되는 교반기가 내설되어 있다.

그리고, 상기 반응조(19)의 출구측에는 상기 반응조(19)에서 산성화되어 배출된 처리수를 중화시키는 중화조(24)가 배관(f)을 통해 연결되어 있고, 상기 중화조(24)에는 소석회를 공급하도록 소석회공급탱크(25)가 연결되어 있고, 상기 중화조(24)내의 처리수를 소석회와 혼합시키도록 모터(M)에 의해 구동되는 교반기가 내설되어 있다. 상기 중화조(24)에서 중화되어 응집된 물질을 침전시키도록 제2침전조(26)가 상기 중화조(24)의 출구측에 배관(g)을 통해 연결되어 있고, 이 제2침전조(26)에는 처리수의 오염정도를 체크하여 오염정도가 허용기준치 이하인 처리수는 하수구로 방류하는 방류조(27)가 연결됨과 동시에, 제2침전조(26)의 침전물은 펌프(28)의 구동에 따라 배관(h)을 매개하여 침전물(MLSS)을 공급받아 농축시키는 농축조(20)가 연결되는 한편, 이 농축조(20)에는 펌프(29)의 구동에 따라 배관(i)을 매개로 농축된 침전물을 케익상태로 만들어 배출시키는 탈수기(30)가 연결설치되어 있다.

다음에, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명한다.

포름알데히드를 함유한 폐수원액은 집수조(1)로 유입된 뒤, 펌프(2)의 펌핑에 따라 열교환기(6)를 거치면서 소정온도로 상승된 다음, 반응기(4) 내부로 공급된다. 상기 반응기(4)에 공급된 폐수원액은 증기쟈켓(5)의 고온 증기에 의해 가열되어 약 70-90℃ 정도의 온도로 유지된다. 이어서, 소석회 저장탱크(7)에 저장된 소석회를 소석회 공급기(8)를 통해 반응기(4)로 투입하면서 교반기(3)를 교반시킨다. 이때, 소석회 투입량은 반응기(4)에 주입된 폐수중량의 약 0.05-0.15중량% 정도이다.

이와같이 반응기(4)에 소석회가 투입되면, 상기 반응기(4)내에서는, 다음 식

6HCHO+Ca(OH)₂→(CH₂O)₆+Ca(OH)₂

에 의해 포름알데히드가 축합반응에 의해 당의 혼합물인 포르모스로 전환되면서 색깔있는 당(糖) 용액으로 치환되며, 온도상승으로 인하여 소석회의 용해도가 저하하여 소량의 고형분이 생성되게 된다.

반응기(4)에서 생성된 고형분이 함유된 처리수는 액체사이클론(9)에 공급되어 비중차에 따른 원심력에 의해 비중이 작은 액상의 처리수는 배관(a)을 통해 열교환기(6)를 거치면서 보유열량을 방출한 다음, 배관(a')을 통해 처리수저장조(12)로 공급되고, 비중이 큰 고형분은 로터리밸브(10)를 매개하여 여과기(11)에 공급된다. 여과기(11)에공급된 고형분은 주기적으로 케익상태로 배출됨과 동시에, 상기 여과기(11)에 생성된 액상의 처리수는 배관(b)을 통해 처리수거저장조(12)로 공급된다.

한편, 처리수저장조(12)에 유입된 처리수는 대부분의 고형분이 상기 여과기(11)에서 제거되었기는 하나, 일부 잔류된 유기물등은 처리수저장조(12)로부터 배관(c)을 통해 폭기조(14)에 공급되어, 블로어(13)의 작동에 따라 유기물을 산화시키는 폭기처리를 하게된다. 이때 폭기조(14)에는 질조저장탱크(15) 및 인저장탱크(16)로부터 질소와 인이 투입되므로, 미생물이 증식된다. 이들 미생물은 폭기조(14)내의 폐수중에 존재하는 유기물을 섭식하는 현탁증식법, 또는 선상, 굴곡환상, 또는 유동상 고형매체를 투입하여 이들 고형매체의 표면에 미생물이 부착되어 바이오필름을 형성하게 한 다음 폐수중의 유기물이 상기 바이오필름과 광범위한 면접촉되면서 유기물이 섭식되도록하는 부착증식법에 의해 유기물을 필터링한다.

이와같이 폭기조(14)내에서 처리된 폐수를 배관(d)을 통해 제1침전조(17)에공급하여 상기 폭기처리등에 의해 생성된 슬러지를 침전시킨 후, 처리수의 일부를 밸브(55)의 폐쇄에 의해 배관(e,e')을 통해 폭기조(14)로 다시 공급하고, 나머지는 밸브(55)의개방에 의해 펌프(65)의 구동에 따라 배관(e,e")를 통해 농축조(20)로 공급하여 처리하는 한편, 제1침전조(17)를 거치면서 분해되지 않은 잔류하는 유기물은 완전히 분해시키기 위하여 배관(d')을 통해서 산성화조(18)에 공급한다.

즉, 산성화조(18)에 공급된 폐수에 산저장탱크(21)에 저장되어 있는 황산 또는 염산을 PH 조절기(22)에 의해 PH 3정도로 조정해서 산성화조(19)에 공급하면서 교반하여 분해시킨 다음, 반응조(19)에 공급하여, 과산화수소저장탱크(23)에 저장되어 있는 과산화수소를 PH 조절기(22')를 매개로 정량적으로 계량하여 철염과 함께 투입해서 교반시킨다. 이때 포르모스의 가열에 따른 캐러멀 반응으로 생성되는 유기물은 과산화수소의 발생기산소에 의해 산화되어 분해됨으로써 COD를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 반응조(19)로부터 배출된 처리수는 배관(f)을 통해 중화조(24)에 공급하여 소석회 공급탱크(25)로부터 공급되는 소석회와 중화반응을 일으킨다. 이때, 생성되는 슬러지는 배관(g)을 통해 제2침전조(26)에 배출되며, 상기 제2침전조(26)에서 걸러진 처리수는 방류조(27)로 배출되어 오염물질의 농도를 체크하여 농도가 일정치 이하인 처리수는 하수구로 방류되며, 이 제2침전조(26)에서 배출되는 슬러지는 펌프(28)의 구동에 따라 펌핑되어 배관(h)을 통해 농축조(20)로 공급되어 농축된 다음, 펌프(29)의 구동에 따라 탈수기(30)로 공급된다. 탈수기(30)에서는 탈수시킨 다음, 케익상태로 배출시킨다. 탈수기(30)에서 수집된 처리수는 배관(i)을 통해 농축조(20)에 다시 공급되며, 상기 농축조(20)에 수집된 처리수는 배관(j)을 통해 처리수저장조(12)로 재공급되어 앞에서 설명한 바와 같이 처리되게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은, 포름알데히드가 함유된 폐수에 소석회를 공급하면서 가열하여 포름알데히드를 당의 혼합물인 포르모스로 전환시키고, 이 포르모스를 기존의 생물학적 처리방법으로 분해·처리함으로써, 포름알데히드의 독성을 제거하여 생물학적 처리를 직접할 수 없었던 종래의 처리방법을 크게 개량시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Claims

포름알데히드를 함유한 폐수에 소석회를 0.05-0.15중량% 투입하고,이를70-90℃ 온도로 유지시킴으로써 포름알데히드를 포르모스로 전환시켜 포름알데히드 함유 폐수처리방법에 있어서, 상기 포르모스를 현탁증식법 또는 부착증식법으로 처리한 다음, 잔류되는 COD를 감소시키기 위해서 폐수에 산과 철염 및 과산화수소를 주입하여 분해처리하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 함유폐수의 처리방법.