KR100345736B1 - 이산화탄소 함유 배가스를 이용한 폐수중의 페하 자동조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화탄소 함유 배가스를 이용한 폐수중의 pH 자동 조절 방법에 관한 것으로,

알칼리성 폐수를 중화처리하는 방법에 있어서,

CO₂를 10% 이상 함유하고 있는 배가스를 송풍기(10)를 통하여 pH 조정조(3)에 유입하는 제1단계;

상기 pH 조정조내의 pH 센서(1)과 온도 센서(2)로 부터 아날로그 신호를 받아서 제어 컴퓨터(4)에 입력시킨 다음

이를 분석하여 제어 패널(5)를 통해 송풍기(10)에 출력 신호를 보냄으로써

이산화탄소 함유 배가스를 유량계(8)에서 유량을 제어하면서 상기 pH 조정조(3)에 유입시켜 알칼리성 폐수와 반응시키는 제2단계; 및

상기 제1 및 2단계를 반복하면서 pH 조정조내의 최종 pH를 연속적으로 자동 조절하는 단계; 로 이루어지는 pH 자동 조절 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 별도의 강산을 사용하지 않아 알칼리 폐수에서의 슬러지 발생량을 줄임과 동시에 CO₂배출량을 저감할 수 있다.

Description

이산화탄소 함유 배가스를 이용한 폐수중의 폐하 자동 조절 방법

본 발명은 이산화탄소 함유 배가스를 이용한 폐수중의 pH 자동 조절 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CO₂가 발생되는 공정의 배가스를 이용하여 알칼리성 폐수를 효과적으로 중화처리하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 생물학적 폐수 처리 공정의 유출수는 pH가 7.0 부근의 적정값을 가지지만, 그 후단에 추가적으로 난분해성 COD나 불소 또는 시안 등의 물질을 처리하기 위해서 약품 처리를 거치게 되는데, 이러한 약품 처리후의 pH는 알칼리 또는 산성을 띄기 쉽다.

또한 제철 공정중 제강 공정에서는 다량의 슬래그가 발생하게 되는데, 이 슬래그의 냉각을 위해 살수되는 물은 슬래그내의 알칼리 성분을 다량 포집하여 알칼리성(pH 9.0이상)을 띄게 된다.

이러한 경우 발생되는 알칼리성 폐수를 중화하기 위해서 황산이나 염산 등의 강산을 이용하여 중화처리하는 것이 현재의 기술이다(Love, J., "Design of a pH control system for effluent treatment", Proc. of 23rd summer computer simulation conference, p.1173, 1991)

그러나 이 방법은 맹독성, 부식성의 강산을 사용함으로써 작업 환경이 열악하고 취급이 어려운 문제점이 있을 뿐만 아니라 약품 비용도 많이 들고 있다.

이에 본 발명의 목적은 알칼리성 폐수의 pH를 효과적으로 자동 조절하는 방법을 제공하려는데 있다.

도 1은 본 발명을 실시하는데 사용되는 장치의 개략도, 및

도 2는 본 발명에 의한 pH 저감 효과를 도시한 그래프이다.

*도면의 주요한 부위에 대한 간단한 부호의 설명*

1... pH 센서 2... 온도 센서

3... pH 조정조 4... 제어 컴퓨터

5... 제어 패널 6... 프레임

7... 노즐 8... 유량계

9... 유량 조절기 10... 송풍기

11... 공기 압축기 12... 공급 펌프

본 발명에 의하면,

알칼리성 폐수를 중화처리하는 방법에 있어서,

CO₂를 10% 이상 함유하고 있는 배가스를 송풍기(10)를 통하여 pH 조정조(3)에 유입하는 제1단계;

상기 pH 조정조내의 pH 센서(1)과 온도 센서(2)로 부터 아날로그 신호를 받아서 제어 컴퓨터(4)에 입력시킨 다음

이를 분석하여 제어 패널(5)를 통해 송풍기(10)에 출력 신호를 보냄으로써 이산화탄소 함유 배가스를 유량계(8)에서 유량을 제어하면서 상기 pH 조정조(3)에 유입시켜 알칼리성 폐수와 반응시키는 제2단계; 및

상기 제1 및 2단계를 반복하면서 pH 조정조내의 최종 pH를 연속적으로 자동 조절하는 단계; 로 이루어지는

이산화탄소 함유 배가스를 이용한 폐수중의 pH 자동 조절 방법이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 이산화탄소 함유 배가스의 유량을 직접 조절하거나 혹은 공기를 통하여 간접 조절함으로써 알칼리성 폐수의 pH를 효과적으로 자동 조절한다.

도 1에 도시된 본 발명에 사용되는 장치를 통하여 반응 단계를 살펴보면, 공급 펌프(12)를 통해서 원수가 pH 조정조(3)로 유입된 다음,

상기 pH 조정조내의 pH 센서(1)과 온도 센서(2)로 부터 아날로그 신호를 받아서 제어 컴퓨터(4)에 입력시키고, 이를 분석하여 제어 패널(5)를 통해 송풍기(10)에 출력 신호를 보냄으로써 이산화탄소 함유 배가스의 유량을 유량계(8)에서 제어한다.

제어된 양만큼 노즐(7)을 통해 pH 조정조에 유입시켜 알칼리성 폐수와 하기식 (1)과 같이 반응하여, H⁺이온 농도를 증가시켜 pH를 저감시키게 된다.

이와 같은 방식으로 상기 pH 반응조내 최종 pH를 연속적으로 자동 조절한다.

[반응식 1]

상기 방법은 공기를 추가하지 않고 배가스의 유량을 직접 제어하는 방법에 대하여 설명한 것으로, 공기를 사용하여 배가스의 유량을 간접 제어하면서 pH 저하를 중화시 필요한 값까지 조절하는 방법은 다음과 같다.

공급 펌프(12)를 통해서 원수가 pH 조정조(3)로 유입된 다음,

상기 pH 조정조내의 pH 센서(1)과 온도 센서(2)로 부터 아날로그 신호를 받아서 제어 컴퓨터(4)에 입력시키고, 이를 분석하여 제어 패널(5)를 통해 송풍기(10)에 출력 신호를 보냄으로써 이산화탄소 함유 배가스의 유량을 이산화탄소 함유 배가스와 공기 압축기(11)을 통해 나온 공기로 부터 유량 조절기(9)에서 유량을 조절한다. 제어된 양만큼 노즐(7)을 통해 pH 조정조내에서 알칼리성 폐수와 반응시킨다.

이와 같은 방식으로 상기 pH 조정조내의 최종 pH를 자동 조절한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

실시예

본 발명에서는 제철소 고로와 발전소에서 배출되는 배가스를 이용하여 실험하였으며, 사용된 이산화탄소 함유 배가스의 주요 성상은 다음과 같다.

[표 1]

상기표 1에서 보듯이, 고로나 발전소 배가스중에는 CO₂가 약 20% 정도 함유되어 있으며, 기타 CO, SO₂, NO₂, NH₃성분은 미량 포함되어 있음을 알 수 있다.

도 1의 장치를 이용하여 상기 2가지 이산화탄소 함유 배가스를 고로 가스 1ℓ/min 및 2ℓ/min, 그리고 발전소 가스 1, 2 및 3ℓ/min의 유량으로 알칼리성 폐수와 5분간 접촉시킨 결과를 도 2에 도시하였다.

도 2의 그래프에서 알 수 있듯이, 상기 모든 실험에서 반응후 약 1분내에 pH가 7이하로 저감되었다.

비교예

상기 실시예와 동일한 알칼리성 폐수를 황산으로 중화처리시 초기 pH가 8.5인 원수를 pH 7.0으로 저감시키는데, 시료 1ℓ당 98% 황산 소비량이 30×10^-3ml였다.

폐수를 1일 25000∼30000톤 처리할 경우, 황산 소비량은 월 65톤 정도가 된다.

상기한 바에 따르면, 별도의 강산을 사용하지 않아 알칼리 폐수에서의 슬러지 발생량을 줄임과 동시에 CO₂배출량을 저감할 수 있다.

Claims (2)

1. 알칼리성 폐수를 중화처리하는 방법에 있어서,

   CO₂를 10% 이상 함유하고 있는 배가스를 송풍기(10)를 통하여 pH 조정조(3)에 유입하는 제1단계;

   상기 pH 조정조내의 pH 센서(1)과 온도 센서(2)로 부터 아날로그 신호를 받아서 제어 컴퓨터(4)에 입력시킨 다음

   이를 분석하여 제어 패널(5)를 통해 송풍기(10)에 출력 신호를 보냄으로써

   이산화탄소 함유 배가스를 유량계(8)에서 유량을 제어하면서 상기 pH 조정조(3)에 유입시켜 알칼리성 폐수와 반응시키는 제2단계; 및

   상기 제1 및 2단계를 계속 반복하면서 pH 조정조내의 최종 pH를 연속적으로 자동조절하는 단계; 로 이루어지는

   이산화탄소 함유 배가스를 이용한 폐수중의 pH 자동 조절 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 이산화탄소 함유 배가스의 유량은

   pH 센서(1)과 온도 센서(2)로 부터 아날로그 신호를 받아서 제어 컴퓨터(4)에 입력시킨 다음

   이를 분석하여 제어 패널(5)를 통해 송풍기(10)에 출력 신호를 보냄으로써

   이산화탄소 함유 배가스를 공기 압축기(11)을 통한 공기와 혼합시켜 그 유량을 유량 조절기(9)에서 제어한 다음

   유량계(8)을 거쳐 노즐(7)을 통해 pH 조정조로 유입되는 단계;를 통해 간접 조절됨을 특징으로 하는 방법.

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