KR960011886B1 - 산폐수 무방류 처리방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

산폐수 무방류 처리방법 및 그 시스템

제 1 도는 본 발명에 따른 산폐수 무방류 처리 시스템의 개략도이다.

본 발명은 산폐수 무방류 처리방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 유리관련 공업에서 발생되는 산폐수를 중화시킨 후 수차례의 응집 및 침전을 거쳐 슬러지 상태로 제거하고 그 처리수를 산업용수로 재활용할 수 있는 산폐수 무방류 처리방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

유리관련 공업에서는, 유리를 필요에 따라 부식시키거나 광택을 내기 위하여, 또는 기타 특수한 목적으로 불산, 황산등과 같은 인체에 유해한 물질을 사용하고 있는데, 이 경우 이로 인해 발생되는 산폐수를 그대로 방류한다면 심각한 환경문제로 대두될 것은 자명한 일이다. 한편, 그 처리를 거친 후 낮은 농도로 잔류 유해 이온들이 존재하는 처리수를 방류할 경우에도 계속하여 이러한 폐산이 토양에 축적되어 수자원의 오염을 증가시키고 결국은 인체에 해를 가하는 결과가 되면 산업용수의 절약에도 위배되게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 일환으로 현재 산폐수를 처리하기 위한 장치의 개발이 진행되고 있는데, 이러한 장치는 반드시 중화처리공정을 거쳐야 하며, 이러한 폐산을 중화시키기 위한 중화제로서는 소석회(Ca(OH)₂)가 가장 통상적으로 사용되고 있다. 이러한 장치에 대한 연구의 결실로서 폐산중의 불소 및 기타 중금속등 유해 성분을 법정 허용치 이하로 낮추어 그 처리수를 폐기 처분하거나, 또는 화장실 용수로 재사용하거나 다른 분야의 산업용수로 재활용하는 형태로 이어지고 있다.

그러나, 이 경우에 그 처리수의 잔류 유해 이온농도가 낮다고 하더라도 계속해서 이것이 방류될 경우에는 토양에 축적되어 토양오염을 야기시키고 산업용수로 재공급하는데 따르는 비용을 상승시키는 문제점이 있으며, 처리수를 타분야로 재활용하는 경우에 있어서도 운반이 곤란하고, 궁극적으로는 이것 또한 방류되어야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결할 뿐만 아니라 수공급원으로 재사용이 가능하며 환경보존에 크게 기여할 수 있는 산폐수 무방류 처리방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 처리방법에 사용되는 산폐수 무방류 처리 시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산폐수 무방류 처리방법은, 산폐수를 소석회와 혼합시켜 이의 pH를 조절하는 단계 ; 상기 폐수를 교반 및 침전시켜 슬러지 형태로 제거하는 단계 ; 응집제를 첨가하여 교반시킨 후 응집된 침전물을 재침전, 제거시키는 단계 ; 및 침전되지 않은 부유물질을 여과시킨 후 용수로 재사용하는 단계로 구성된다.

이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

기존의 산폐수 방류 시스템은 전술한 바와 같이 환경오염 방지정책 및 수자원 절약에 위배되었으며, 특히 유리관련 공업에서 공정후에 발생되는 폐수중에는 규소성분, 칼슘이온, 황산이온등의 성분들이 다량 함유되어 있어 그 처리후 이의 재활용시 제품의 질을 떨어뜨리는 약효과를 가져오기 때문에 이를 효과적으로 제어하는 방법이 필요하였으며, 이에 따라 처리수를 방출시키지 않는 본 발명의 산폐수 무방류 처리 시스템을 개발하게 된 것이다.

제 1 도는 본 발명의 산폐수 무방류 처리 시스템을 나타낸 것으로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다.

불산 및 황산을 사용하는데 유리 광택 및 부식등의 가공공정(1)에서 발생된 산폐수는 임시 저장소인 섬프(SUMP,2)로 보내진다. 여기서 섬프는 폐수의 임시 저장소로서의 역할을 하며, 폐수가 일정량이 되면 레벨스위치에 의해 단속적으로 폐수 저장소(3)에 펌핑(pumping)된다. 폐수 저장소(3)에 저장된 폐수는 그후 단속적으로 pH 조정조(5)로 보내진다. 이때, 소석회 혼합장치(4)에서 소석회를 물과 혼합, 교반시켜 수용액 상태로 유지시킨 Ca(OH)₂수용액이 상기 pH 조정조(5)에 유입된 폐수에 첨가되어 pH가 적정조건인 약 9.0~10.0, 바람직하게는 9.5로 조절된 후 중화 반응조(6)로 보내어져 반응을 촉진시키기 위해 교반시킨다. 약 1시간 30분 내지 2시간 정도의 중화반응을 거친 후, 폐수는 침전조(7)로 유입되어 CaF₂, CaSO₄, SiO₂등 염의 형태로 장시간 동안 침전되어 슬러지의 형태로 별도로 제거된다. 그후 침전조(7) 윗부분의 상징액은 다시 응집조(8)로 펌핑되어 응집 촉진제인 명반(Alum,(Al₂(SO₄)₃)) 및 애니언 폴리머(anion polymer)와 함께 교반시킨다. 상기 응집 촉진제들은 상징액중의 미세한 부유물들과 서로 결합 및 응집시키는 작용을 한다. 이후 이러한 폐수는 최종 침전조(9)로 보내져 응집조(8)에서 응집된 반응물들이 재침전, 제거된다. 이러한 공정을 거친 처리수는 최종적으로 침전되지 않고 미세하게 남아있는 부유물질들을 PE 재질의 매체(media)를 사용하는 여과장치(10)에서 여과시킨 후 재활용수 탱크(11)로 유입되어 저장된 후 가공공정의수공급원으로 다시 활용이 된다. 부가적으로, 이때 처리되지 않은 미량의 양이온의 음이온이 가공공정에서 문제가 될 경우, 즉 재활용수 탱크(11)의 처리수가 잔류이온에 의해 사용에 제한을 받을 때에는 EDR 장치(12)를 설치하여 잔류이온을 전기적으로 분리시켜 처리수내의 잔류이온 농도를 충분히 낮추거나 또는 효과적으로 제어함으로써 가공공정의 수공급원으로 재활용될 수 있다.

한편, 전술한 바 있는 산폐수 무방류 처리방법에 사용될 수 있는 본 발명의 시스템은, 산폐수를 소석회와 혼합시켜 pH를 조절하는 pH 조정조(5)와 상기 폐수를 교반 및 침전시켜 슬러지 형태로 제거하는 침전조(7), 응집제를 첨가하여 교반시킨 후 응집된 침전물을 재침전, 제거시키는 응집조(8) 및 침전되지 않은 부유물질을 여과시켜서 용수로 재사용할 수 있도록 하는 여과장치(10)로 이루어진 것에 특징이 있다. 부가적으로, 상기 여과장치(10)를 거친 용수에 처리되지 않은 미량의 양이온 및 음이온이 존재하여 가공공정에서 문제를 일으킬 수 있을 것으로 예상되는 경우, 이러한 점을 개선할 수 있는 EDR 장치(12)를 상기 시스템에 설치하여 잔류이온을 전기적으로 분리시켜 처리수내의 잔류이온 농도를 충분히 낮추거나 또는 효과적으로 제어할 수 있다.

이하 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하지만, 이것이 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

대한민국, 경기도 광주에 소재하는 크리스탈 공장에서의 폐수처리에 본 발명의 시스템을 도입하였다.

이 산업체에서 방류수 수질기준에 의거해 설계된 기존공정의 처리수를 제품의 세척수와 세정탑 세정수로 재사용해 보았다. 그 결과 세척한 제품의 표면에 얼룩이 생기는 등 세척상태가 좋지 않았으며, 또한 세정탑 다공판과 물탱크에 침적물이 생성되었다. 얼룩과 침전물을 각각 초순수물에 용해하여 분석한 결과를 하기 표 1 에 나타내었다. 이 결과를 통해 불소의 처리후에도 황산칼슘, 실리카를 제거해야만 재사용이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

표 1. 공정 방해성분 분석결과(단위 : ppm)

따라서, 이를 위하여 상기 성분을 소석회로 1차 처리한 결과, 중화반응에 의해 각각의 이온이 CaF₂, CaSO₄, SiO₂등의 염의 형태로 침전되었으며 소석회의 양을 변화시킴에 따라 불소성분과 규소성분의 제거가 크게 영향을 받는다는 것을 알았다. 소석회의 양을 pH 9.5 정도가 되도록 하였을때 불소와 규소성분의 제거에 가장 뛰어난 효과가 나타났으며, 이때의 처리결과를 하기 표 2에 나타내었다.

표 2. 소석회 처리 결과

상기로부터 불소와 규소성분은 소석회의 처리로 인해 재사용이 가능할 만큼의 결과를 얻었으나, 이러한 처리후에도 잔류이온 농도가 높은 황산이온과 칼슘이온으로 인해 얼룩등이 나타나므로 이의 제거를 위한 장치가 필요하게 되었다. 이를 위해 중화침전, 응집 및 여과단계를 거친 물에 EDR을 도입하여 재처리하여 하기 표 3과 같은 결과를 얻었다.

표 3. EDR 처리결과

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 EDR 처리전에 비해 EDR 처리후에는 황산이온과 칼슘이온 농도가 절반 이상 감소되었다. 따라서, 이와같이 처리된 물을 산업용수로 재사용할 수 있었으며, 중화반응의 부산물로 침전된 슬러지의 처리외에는 어떠한 방류도 이루어지지 않았다.

유리관련 공업인 본 발명의 시스템에서, 중화처리시 슬러지를 고농도로 농축하고 처리수의 불순물 잔류농도를 최대한 낮추기 위하여 소석회를 중화반응 단계에서 pH가 약 9.5가 되도록 첨가해야 한다는 것이 실험 결과 밝혀졌으며, 처리수의 반복사용으로 인한 산이온의 농도증가 현상은 나타나지 않았다. 한편, 불소이온 및 규소성분은 중화처리만으로도 충분히 제거할 수 있었으나, 소석회 처리후에도 높은 이온농도를 나타내는 칼슘이온 및 황산이온의 농도를 최대한 낮추기 위해서는 EDR을 사용함으로써 효과적으로 재처리될 수 있음을 알았다.

이상에서 볼때, 본 발명의 시스템은 소석회를 이용하여 pH 9.5에서의 중화처리 및 응집, 침전장치를 단계적으로 하여 잔류 불소이온 및 규소성분의 농도를 최대한 낮출 수 있으며, 칼슘이온 및 황산이온으로 인한 문제점은 EDR을 도입함으로써 개선시킨 후 이 처리수를 다시 산업수로 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 시스템은 수공급원의 80%가량을 재활용수로 공급할 수 있으며, 수질상으로도 볼때 매우 뛰어난 청정도를 가지고 있으므로 공정수로 반복사용시 어떠한 문제점도 발생하지 않는다.

그러므로, 본 발명의 시스템은 폐수처리 공정중 중화반응의 부산물로 침전된 슬러지의 처리외에는 어떠한 방류도 행해지지 않기 때문에 현재 환경오염에 대한 인식이 각별한 각 기업체에서 이를 적용함으로써 환경보존에 이바지할 수 있을 뿐만 아니라 산업용수의 절약이라는 시책에도 호응할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

또한, 본 발명의 시스템은 기존의 폐수처리 시스템에 비해 비교적 간단한 물리적 장치만을 사용함으로써 시설이 용이할 뿐만 아니라 폐수의 구성성분인 유해이온의 농도를 최대한 감소시킴으로써 재사용시의 안전문제에도 기여할 수 있는 것이다.

Claims (3)

1. a) 산폐수를 소석회와 혼합하여 이의 pH를 9.0~10.0 정도로 조절하는 단계 ; b) 상기 폐수를 교반 및 침전시켜 슬러지 형태로 제거하는 단계 ; c) 응집제로서 명반과 애니언 폴리머를 첨가하여 교반시킨 후 응집된 침전물을 재침전, 제거시키는 단계 ; d) 침전되지 않은 부유물질을 여과시키는 단계 ; 및 e)여과된 물을 EDR 처리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 산폐수 무방류 처리방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 산폐수의 pH가 약 9.5 정도로 조절됨을 특징으로 하는 산폐수 무방류 처리방법.
3. 산폐수를 소석회와 혼합시켜 pH를 조절하는 pH 조정조(5)와 상기 폐수를 교반시켜 슬러지 형태로 제거하는 침전조(7), 응집제를 첨가하여 교반시킨 후 응집된 침전물을 재침전, 제거시키는 응집조(8), 침전되지 않는 부유물질을 여과시켜서 용수로 재사용할 수 있도록 하는 여과장치(10), 상기 여과장치를 거친 용수에 EDR을 도입할 수 있는 EDR 장치(12)로 이루어진 것을 특징으로 하는 산폐수 무방류 처리 시스템.