KR100902018B1 - 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법에 관한 것이다.

본 발명은, 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법에 있어서, (a) 강산성 폐수를 집수하여 폐수저조로 유입시키는 단계, (b) 상기 폐수저조에 약염기성 약품을 투입하면서 상기 강산성 폐수를 폭기하여 약산성으로 조정된 제 1차 조정폐수로 만드는 제 1차 중화 공정을 수행하는 단계, (c) 상기 폐수저조의 상기 제 1차 조정폐수를 약알칼리성으로 조정하기 위해 강염기성 약품을 사용하는 제 2차 중화 공정을 수행하는 단계, (d) 상기 폐수저조 폐수를 침전시키는 단계, (e) 상기 폐수저조 폐수에서 침전된 슬러지를 제거한 상등수를 급속반응조로 유입시키는 단계, (f) 상기 급속반응조 내로 유입된 상기 상등수의 pH가 상기 약알칼리성이 되도록 약알칼리성 재조정 공정을 수행하는 단계 및 (g) 상기 급속반응조 내의 폐수를 응집, 침전 및 방류하는 과정을 포함하는 중화 후 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 발전소의 배연탈황설비에서 발생한 탈황폐수와 같은 강산성 폐수를 중화시킴에 있어서 비싼 가격의 유독성 유해화학물질의 강염기성 중화약품만을 사용하는 대신 비유해화학물질이며, 가격이 저렴한 약염기성 화학약품으로 1차 처리한 후에 종래에 사용하던 고가의 강염기성 중화약품으로 적은 양을 짧은 시간동안 사용하여 중화처리함으로써 폐수 중화처리 비용을 절감하고, 설비관리를 용이하게 하는 효과가 있다.

중화, 탈황폐수, 가성소다, 중화약품

Description

중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법{Method for Treating Industrial Waste Water by Using Neutralizing Chemical Agent}

본 발명은 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 발전소의 배연탈황설비에서 발생한 탈황폐수와 같은 강산성 폐수를 중화시킴에 있어서 고가의 유독성 유해화학물질의 강염기성 중화약품만을 사용하는 대신 비유해화학물질의 저렴한 약염기성 화학약품으로 1차 처리한 후에 종래에 사용하던 강염기성 중화약품을 소량 단 시간 동안 사용하여 중화처리하는 산업폐수 처리방법에 관한 것이다.

석유, 석탄 등 황화합물이 연소된 후 곧바로 대기 중으로 배출하는 것이 아니라 대기오염을 막기 위하여 일반적으로 탈황처리를 한 후 대기 중으로 배출시킨다. 탈황처리 후에는 일반적으로 강산성의 황화합물이 함유된 탈황폐수가 발생하며, 이를 곧바로 하천으로 배출하면 하천의 수질오염을 야기하게 된다.

따라서 탈황폐수에 의한 수질오염을 방지하기 위하여 탈황폐수를 중화처리하여 배출하는 작업이 필수 불가결하다.

도 1은 종래의 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 도시한 도면이다.

도 1에 도시하듯이 탈황폐수가 폐수저조에 집수되면, 수산화나트륨(NaOH: 일명 가성소다)을 투입하여 폭기하면서 pH가 7.5 ~ 8.0이 되도록 가성소다 투입량을 늘려가면서 폭기작업을 한다. 참고로 여기서 pH를 중화점인 7.0이 아닌 약알칼리점으로 맞추는 이유는 추후 슬러지 제거과정에서 pH가 다소 하락하기 때문이다.

폐수저조에서의 제 1차 중화공정이 끝나면 2 ~ 3 시간가량 침전시켜 폐수저조의 슬러지를 제외한 상등수만 급속반응조로 이동시키고 급속반응조에서 pH가 7.5 ~ 8.0인지 여부를 재확인한다. 이때 pH가 7.5 ~ 8.0이 아니면 다시 한번 가성소다를 첨가하여 pH가 7.5 ~ 8.0이 되도록 조정한다.

급속반응조에 있는 pH 7.5 ~ 8.0의 폐수에 황산알루미늄 및 응집보조제를 투입하여 교반 및 반응시키고 응집조를 경유하여 침전조로 이동시켜 연속적으로 자연침강법에 의해 침전시킨다. 침전조에 형성된 고형물은 농축조로 이동한 후 탈수과정을 거쳐 오니로 만들어지며, 침전조의 상등수는 처리수조로 이동된다.

처리수조에 유입된 물은 여과과정을 거쳐 남아 있는 부유물이 걸러져서 pH가 6.5 ~ 7.5가 되는 수질의 물이 방류수조로 이동된다.

이와 같이 탈황폐수를 정수하는 과정에서 폐수저조 및 급속반응조에서 탈황폐수를 중화처리하는데, 중화처리하는 방법 중에 하나로 종래에는 도 1에 도시하듯이 집수된 탈황폐수에 강염기성인 가성소다만 주입하고 폭기하여 중화시키는 방법을 사용하였다.

하지만 중화약품으로 사용되는 가성소다는 가격이 상대적으로 비싼 화학약품이어서 중화처리에 많은 비용이 소요되는 문제점이 발생하며, 또한 가성소다는 유 해화학물질로서 폐수처리 설비에 손상을 주고 이를 장시간 사용하여 중화작업을 함으로 인하여 탈황폐수 중화작업을 하는 작업자가 유해환경에 노출되는 시간이 길어져 산업재해가 발생할 가능성이 매우 높아지는 문제점이 발생한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 발전소의 배연탈황설비에서 발생한 탈황폐수와 같은 강산성 폐수를 중화시킴에 있어서 비싼 가격의 유해화학물질의 강염기성 중화약품만을 사용하는 대신 비유해화학물질이며, 가격이 저렴한 약염기성 화학약품으로 1차 처리한 후에 종래에 사용하던 고가의 강염기성 중화약품을 적은 양으로 짧은 시간동안 사용하여 중화처리함으로써 폐수 중화처리 비용을 절감하고, 강염기성 약품으로 인한 처리시설 손상을 줄여 설비관리의 편이성을 증진시키는 데 그 주된 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법에 있어서, (a) 강산성 폐수를 집수하여 폐수저조로 유입시키는 단계, (b) 상기 폐수저조에 약염기성 약품을 투입하면서 상기 강산성 폐수를 폭기하여 약산성으로 조정된 제 1차 조정폐수로 만드는 제 1차 중화 공정을 수행하는 단계, (c) 상기 폐수저조의 상기 제 1차 조정폐수를 약알칼리성으로 조정하기 위해 강염기성 약품을 사용하는 제 2차 중화 공정을 수행하는 단계, (d) 상기 폐수저조 폐수를 침전시키는 단계, (e) 상기 폐수저조 폐수에서 침전된 슬러지를 제거한 상등수를 급속반응조로 유입시키는 단계, (f) 상기 급속반응조 내로 유입된 상기 상등수의 pH가 상기 약알칼리성이 되도록 약알칼리성 재조정 공정을 수행하는 단계 및 (g) 상기 급 속반응조 내의 폐수를 응집, 침전 및 방류하는 과정을 포함하는 중화 후 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 발전소의 배연탈황설비에서 발생한 탈황폐수와 같은 강산성 폐수를 중화시킴에 있어서 비싼 가격의 유해화학물질인 강염기성 중화약품만을 사용하는 대신 비유해화학물질의 저렴한 약염기성 화학약품으로 1차 처리한 후에 종래에 사용하던 고가의 강염기성 중화약품을 적은 양으로 짧은 시간동안 사용하여 중화처리함으로써 폐수 중화처리 비용을 절감하고 강염기성 약품으로 인한 처리시설 손상을 줄여 설비관리의 편이성을 증진시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 도시한 도면이다.

도 2에 도시하듯이 탈황폐수가 폐수저조에 집수되면 수산화마그네슘을 투입하여 폭기를 하되 pH가 4.3 ~ 4.7이 될 때까지 차츰 수산화마그네슘 투입량을 늘려 가면서 작업을 진행하는 제 1차 중화공정을 수행한다.

pH가 4.3 이상이 되었을 때 수산화마그네슘 투입을 중지하고 수산화나트륨(NaOH: 일명 가성소다)을 투입하면서 폭기하는 제 2차 중화공정을 수행한다. 이 때 가성소다의 양을 늘려나가면서 폭기하는 공정을 pH가 7.5 ~ 8.0가 되도록 진행한다.

만일 투입된 가성소다의 양이 다소 과다하여 폐수저조의 폐수가 pH 8.0을 초과한 경우에는 탈황 폐수저조에 탈황 원폐수를 유입하여 pH가 7.5 ~ 8.0이 되도록 조정한다.

폐수저조에서의 제 2차 중화공정이 끝나면 2 ~ 3 시간가량 침전시켜 폐수저조의 슬러지를 제외한 상등수만 급속반응조로 이동시키고, 급속반응조에서 pH가 7.5 ~ 8.0인지 여부를 재확인한다. 이 때 pH가 7.5 ~ 8.0이 아닌 경우에는 다시 한번 가성소다를 첨가하여 pH가 7.5 ~ 8.0이 되도록 조정한다.

급속반응조 폐수의 pH가 7.5 ~ 8.0이면 급속반응조에 황산알루미늄 및 응집보조제를 투입하여 반응시키고, 응집조로 이동시킨다. 응집조에서 응집된 폐수는 침전조로 이동시켜 연속적으로 자연침강법에 의해 침전시킨다. 침전조에 형성된 고형물은 농축조로 이동한 후 탈수과정을 거쳐 오니로 만들어지며, 침전조의 상등수는 처리수조로 이동된다.

처리수조에 유입된 물은 여과과정을 거쳐 남은 부유물이 제거되어 pH 6.5 ~ 7.5가 되는 수질로 방류수조로 이동된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중화약품을 이용한 산업폐수 처 리방법을 도시한 흐름도이다.

도 3에 도시하듯이 탈황폐수가 폐수저조에 집수(S302)되면 제 1차 중화공정으로서 수산화마그네슘을 투입하여 폭기하면서 pH가 4.3 ~ 4.7이 되도록 수산화마그네슘 투입량을 늘려가면서 폭기작업(S304)을 한다.

pH가 4.3 ~ 4.7이 되었을 때 수산화마그네슘 투입을 중지하고 가성소다를 투입하면서 폭기하는 제 2차 중화 공정을 수행하여 pH를 7.5 ~ 8.0이 되도록 중화작업(S306)을 한다.

만일 폐수저조의 pH를 측정(S308)하였을 때 pH가 8.0을 초과한 경우에는 탈황 원폐수를 유입(S310)하여 pH가 7.5 ~ 8.0이 되도록 조정한다.

참고로 여기서 pH가 7.0인 중화점이 아닌 약알칼리점으로 맞추는 이유는 추후 슬러지 제거과정을 거쳐 방류될 때 pH가 약 0.5 ~ 1.0 정도 하락하기 때문이다.

폐수저조에서의 제 2차 중화공정이 끝나면 2 ~ 3 시간가량 침전(S312)시켜 침전물을 제외한 상등수를 급속반응조로 이동(S314)시키고 약알칼리성 재조정 공정을 수행한다.

약알칼리성 재조정 공정은 다음과 같다. 먼저 급속반응조 내의 폐수의 pH가 7.5 ~ 8.0인지 여부를 재확인(S316)한다. 만일 pH가 7.5 ~ 8.0이면 중화 후 공정(S320)으로 진행한다. 하지만, pH가 7.5보다 작은 경우에는 다시 한번 가성소다를 첨가하여 교반작업(S318)을 수행한 후 pH를 확인(S316)한다. 만일 이 과정에서 급속반응조 폐수의 pH가 8.0이 넘는 경우에는 염산을 첨가하여 pH를 확인(S316)한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법의 중화 후 공정을 도시한 흐름도이다.

도 4에 도시하듯이 중화 후 공정으로 진행하면 급속반응조에 황산알루미늄 및 응집보조제를 투입(S402)한 후 폐수를 응집조를 경유(S404)하여 침전조로 이동(S406)시킨 후 자연침강법에 의해 침전(S408)시킨다. 침전조에서는 침전조 내의 폐수에 형성된 고형물을 침전하여 농축조로 이동시킨 후 탈수과정을 거쳐 오니로 만들어지며, 고형물이 제거된 침전조의 상등수는 처리수조로 이동(410)된다.

처리수조에 유입된 침전조의 상등수는 여과과정(412)을 거쳐 남은 부유물이 걸러져서 pH 6.5 ~ 7.5가 되는 수질로 방류수조로 이동(414)되며, 이 물은 방류수조를 거쳐 하수종말처리장으로 방류된다.

이상과 같이 중화공정을 거칠 때 소요되는 중화제 사용량을 보면 탈황폐수의 pH가 1.7 정도일 때 수산화마그네슘 투입량은 탈황폐수 1리터당 약 7.5 g이고 가성소다의 사용량은 탈황폐수 1리터당 약 3.7 g이 소요된다.

한편 종래의 중화방법을 사용할 경우 소요되는 가성소다의 양은 탈황폐수 1리터당 약 17.2 g이 소요된다.

따라서 본 발명의 중화방법 사용 시 소요되는 가성소다의 양은 종전의 중화방법 사용 시의 소요량과 비교할 때 21 % 정도만 소요되어 가성소다의 양이 획기적으로 줄어든다. 또한 가격 면에서도 수산화마그네슘은 가성소다 가격의 3분 1 수준으로서 수산화마그네슘 및 가성소다의 비용을 합한 총 중화약품 비용면에서도 종래의 중화방법에 비해 35 % 정도의 비용만 소요되어 약 65 % 의 비용이 절감된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 발전소의 배연탈황설비에서 발생한 탈황폐수와 같은 강산성 폐수를 중화시킴에 있어서 비싼 가격의 유독성의 유해화학물질의강염기성 중화약품만을 사용하는 대신 비유해화학물질의 저렴한 약염기성 화학약품으로 1차 처리한 후에 종래에 사용하던 고가의 강염기성 중화약품을 적은 양으로 짧은 시간동안 사용하여 중화처리함으로써 폐수 중화처리 비용을 절감하고, 산업재해 가능성을 줄일 수 있어 이를 산업에 적용하면 중화처리에 드는 원가를 절감함은 물론 강염기성 약품 사용량을 줄임으로써 폐수처리 시설물에 손상을 적게 주어 설비관리가 용이해지고 작업자가 유독성약품에 노출되는 시간이 줄어들어 작업자의 작업 편의성을 높일 수 있어 산업상 이용가능성이 상당히 높다.

도 1은 종래의 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법을 도시한 흐름도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법의 중화 후 공정을 도시한 흐름도이다.

Claims (11)

1. 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법에 있어서,

   (a) 탈황폐수를 집수하여 폐수저조로 유입시키는 단계;

   (c) 상기 폐수저조에 수산화마그네슘을 투입하면서 상기 탈황폐수를 폭기하여 pH가 4.3~4.7로 조정된 제 1차 조정폐수로 만드는 제 1차 중화 공정을 수행한 후, 상기 제 1차 조정폐수를 pH 7.5~8.0으로 조정하기 위해 수산화나트륨을 투입하면서 폭기하는 제 2차 중화 공정을 수행하는 단계;

   (d) 상기 폐수저조 폐수를 2~3시간동안 침전시키는 단계;

   (e) 상기 폐수저조 폐수에서 침전된 슬러지를 제거한 상등수를 급속반응조로 유입시키는 단계;

   (f) 상기 급속반응조 내로 유입된 상기 상등수의 pH가 7.5~8.0이 되도록 약알칼리성 재조정 공정을 수행하는 단계; 및

   (g) 상기 급속반응조 내의 폐수를 응집, 침전 및 방류하는 과정을 포함하는 중화 후 공정을 수행하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (c)의 상기 제 2차 중화 공정은,

   (c1) 상기 폐수저조에 상기 수산화나트륨을 투입하여 상기 제 1차 조정폐수를 폭기하는 단계;

   (c2) 상기 폐수저조 내의 pH가 7.5~8.0인지 여부를 확인하는 단계;

   (c3) 상기 단계 (c2)의 확인 결과 pH가 7.5~8.0보다 작으면 상기 단계 (c1)로 진행하는 단계;

   (c4) 상기 단계 (c2)의 확인 결과 pH가 7.5~8.0이면 종료하는 단계; 및

   (g) 상기 단계 (c2)의 확인 결과 pH가 7.5~8.0보다 크면 탈황 원폐수를 유입한 후 상기 단계 (c2)로 진행하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (f)의 상기 약알칼리성 재조정 공정은,

   (f1) 상기 급속반응조 내의 상기 상등수의 pH가 7.5~8.0인지 여부를 확인하는 단계;

   (f2) 상기 단계 (f1)의 확인 결과 pH가 7.5~8.0보다 작으면 단계 (f5)로 진행하는 단계;

   (f3) 상기 단계 (f1)의 확인 결과 pH가 7.5~8.0이면 종료하는 단계;

   (f4) 상기 단계 (f1)의 확인 결과 pH가 7.5~8.0보다 크면 단계 (f6)로 진행하는 단계;

   (f5) 상기 수산화나트륨을 투입하여 교반작업을 한 후 상기 단계 (f1)로 진행하는 단계; 및

   (f6) 강산성 약품을 첨가하여 상기 단계 (f1)로 진행하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 3항에 있어서, 상기 강산성 약품은,

    염산인 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (g)의 상기 중화 후 공정은,

    (g1) 상기 급속반응조에 응집제를 투입하여 반응시키는 단계;

    (g2) 상기 급속반응조 폐수를 응집조로 유입시키는 단계;

    (g3) 상기 응집조로 모아진 응집조 폐수를 침전조로 유입시키는 단계;

    (g4) 상기 침전조로 유입된 폐수를 연속적으로 자연침강법에 의해 침전시키는 단계;

    (g5) 상기 침전조 내의 폐수에 생성된 고형물을 농축조로 보낸 후 남은 침전조상등수를 처리수조로 유입시키는 단계;

    (g6) 상기 침전조상등수를 여과한 여과 폐수를 방류저조로 유입시키는 단계; 및

    (g7) 상기 방류저조 내의 상기 여과 폐수를 방류하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 중화약품을 이용한 산업폐수 처리방법.

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