KR102261027B1 - 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 조성물은 유독물로 취급되는 수산화나트륨의 양과 매립폐기물을 많이 발생시키는 수산화칼슘의 양을 줄이고, 상대적으로 탄산나트륨의 양을 증가시켜 제조한 혼합 알칼리제로, 기존에 사용되는 수산화나트륨, 칼슘 화합물 각각을 사용하는 것과 유사한 중화 효과를 나타내며, 비 유해화학물질로 분류되어 관리가 용이할 뿐만 아니라 매립폐기물의 발생량을 감소시키고 가격 경쟁력이 있다. 따라서 본 발명의 중화용 조성물은 산성 폐수 또는 산성 유해가스 처리 관련 산업 분야에 매우 유용하게 활용될 수 있다.

Description

산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물{Composition for neutralizing acidic waste water or harmful gas}

본 발명은 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물에 관한 것이다.

산성폐수는 석유 정제공장, 유기 합성공장 등으로부터 배출되는 대량, 고농도의 무기폐산을 포함한 폐수를 일컫는 것으로, 하수관과 각종 하수처리의 금속성 기기류를 부식시키고 하수처리에서는 pH 7.0~7.4에서 활성화되는 미생물의 활동을 저해한다. 하수 속에 황화물이 많으면 황화수소가스를 발생시키고 시안이 함유되어 있으면 시안가스를 발생시킬 우려가 있어 모두 위험하다. 폐수가 황산인 경우는 알칼리제로 중화침전처리를 하고 유기산인 경우는 중화 후 생물학적 처리를 하여 방류해야 하며, 산성농도가 높을 때는 증발, 농축 등으로 산성성분을 회수해야 한다.

산성 폐수의 처리방법으로는 가성소다(NaOH), 황산알루미늄(Al₂(SO₄)₃), 소석회(Ca(OH)₂) 등의 알칼리 중화제를 첨가하는 방법이 있다. 알칼리 중화제를 첨가하는 방법은 산성 폐수에 함유된 중금속을 수산화물 형태로 바꾸어 침전 분리시키는 방법이다. 하지만 이 방법은 알칼리 중화제에 따라 pH 조절범위가 다르고, 중금속마다 제거되는 pH 범위가 다르기 때문에 중화제의 종류에 따라서 일부 중금속의 제거는 처리가 불가능하다. 그리고, 가능하더라도 경제적인 이유로 값이 저렴한 중화제를 사용함으로써 2차적인 환경오염을 유발하는 산업폐기물을 다량 발생시키고 있는 것이 현실이다.

예를 들어, 폐수의 산성이 pH 3 이하로 강하고 대용량인 경우에 중화제로 pH 14까지 중화할 수 있는 가성소다를 사용하는 것이 중금속을 수산화물로 바꾸어 침 전 분리하는데 가장 바람직하다. 하지만 가성소다의 가격이 다른 알칼리 중화제에 비해 고가이고 가성소다 함량이 5%를 초과할 경우 화학물질 관리법상 유독물로 분류되어 관련업체의 부담 및 관리가 어려우므로 실제 산업현장에 적용하는데 어려움이 있다고 할 수 있다. 따라서 석회석이나 생석회 또는 소석회를 사용하여 산성 폐수를 중화하는 것이 일반적이다. 그러나, 이 경우 중화 후 발생되는 폐기물, 즉 슬러지가 다량 발생함으로 인하여 2차적인 환경오염을 유발하는 문제가 있다.

최근에 화학물질관리법 규제 강화로 유해 화학물질의 보관시설, 사용시설, 사용자 등 관련업체의 부담 및 관리가 어려워지고 있다. 특히 매립장 폐기물은 수용한계에 따른 매립비용이 급상승되고 있다. 따라서 종래에 사용되는 알칼리제의 성능 및 효과는 유지되면서 비 유해 화학물질로 분류되어 관리 감독이 용이한 중화제 제품을 개발할 필요가 있다.

한편, 한국등록특허 제0587667호에는 '유해가스 정화제'에 대해 개시하고 있으며, 한국등록특허 제0562048호에는 '산성 염화구리 폐액으로부터 염기성 탄산구리를 제조하는 방법'에 대해 개시하고 있다. 하지만, 본 발명의 '수산화나트륨, 탄산나트륨 및 칼슘 화합물의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물'에 대해서는 아직까지 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 유독물로 취급되는 수산화나트륨의 양을 5% 이하로 줄이고, 매립폐기물을 많이 발생시키는 수산화칼슘의 양을 5% 이하로 줄이며, 상대적으로 탄산나트륨의 양을 증가시켜 제조한 혼합 알칼리제를 산성 폐수에 처리하였을 때, 기존의 수산화나트륨, 수산화칼슘 각각을 사용하는 것과 유사한 중화 처리 효과를 내면서 유독물이나 매립폐기물 문제를 해결할 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 칼슘 화합물의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 중화용 조성물을 산성 폐수 또는 산성 유해가스에 처리하는 단계를 포함하는 산성 폐수 또는 산성 유해가스의 중화 방법을 제공한다.

본 발명은 유독물로 취급되는 수산화나트륨 및 매립폐기물을 많이 발생시키는 수산화칼슘의 양을 각각 5% 이하로 줄이고, 탄산나트륨의 양을 증가시켜 제조한 혼합 알칼리제가 기존에 사용되는 수산화나트륨, 칼슘 화합물 각각을 사용하는 것과 유사한 중화 처리 효과가 있다는 것을 확인하였으므로, 비 유해화학물질로 분류되어 관리가 용이할 뿐만 아니라 매립폐기물의 발생량을 감소시키고 가격 경쟁력이 있다. 따라서 산성 폐수 또는 산성 유해가스 처리 관련 산업 분야에 매우 유용하게 활용될 수 있다.

도 1은 10% 염산 중화시 본 발명의 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 칼슘 화합물의 혼합물을 포함하는 혼합 알칼리제의 투입량과 수산화나트륨(가성소다) 농도별 투입량을 비교한 결과이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 칼슘 화합물의 혼합물을 유효성분으로 함유하는 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물을 제공한다.

상기 산성 폐수는 예를들어 황산법 이산화티타늄 제조공장 폐수, 도금폐수, 전자공업 폐수, 배터리 제조공장 폐수, 제강공장 산세척 폐수, 산제조시 발생하는 산폐액, 금속 제련공장의 연폐산, 아연 폐산 등 pH 2 내지 3의 산도가 높은 폐수를 의미한다.

본 발명의 중화용 조성물은 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 칼슘 화합물의 혼합물로, 유독물로 취급되는 수산화나트륨의 양을 5% 이하로 줄이고, 매립폐기물을 많이 발생시키는 수산화칼슘의 양을 5% 이하로 줄이며, 상대적으로 탄산나트륨의 양을 증가시켜 혼합 제조한 것으로, 기존에 사용되는 수산화나트륨 또는 칼슘 화합물 각각을 중화제로 사용하는 것과 유사한 중화 처리 효과를 나타낸다. 따라서 본 발명의 중화용 조성물은 수산화나트륨 단독 사용으로 인해 가격 경쟁력이 떨어지고 화학물질 관리법상 유독물(수산화나트륨 5% 초과)로 분류되어 관련업체의 부담 및 관리가 어려운 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 수산화칼슘의 양을 줄여 매립폐기물 발생량을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 산성 폐수 또는 산성 유해가스 중화용 조성물에서, 상기 혼합물은 조성물 전체 중량에 대하여 1~4.9 중량%의 수산화나트륨, 5~15 중량%의 탄산나트륨 및 1~5 중량%의 칼슘 화합물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 칼슘 화합물은 소석회, 탄산칼슘 및 생석회로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 소석회일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 산성 유해가스는 아황산 가스, 염화수소 가스, 염소 가스, 불화수소 가스, 삼염화붕소 가스, 염화알루미늄 가스, 사염화티타늄 가스 및 이산화질소 가스로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기 혼합물 이외에 본 발명의 중화용 조성물은 염화칼슘 또는 염화마그네슘을 추가로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 염화칼슘 또는 염화마그네슘은 배관 스캐일(scale)을 방지하기 위해 사용되는 것이며, 조성물 전체 중량에 대하여 각각 1 중량% 미만으로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 중화용 조성물을 산성 폐수 또는 산성 유해가스에 처리하는 단계를 포함하는 산성 폐수 또는 산성 유해가스의 중화 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 본 발명의 혼합 알칼리제의 중화 효과

본 발명에서는 수산화나트륨(가성소다), 탄산나트륨 및 수산화칼슘(소석회)의 혼합물을 포함하는 혼합 알칼리(표 1)를 제조한 후, 10% 염산(100ml 기준)을 중화시키기 위해 사용되는 수산화나트륨 농도별 투입량과 본 발명의 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 수산화칼슘의 혼합물 함유 혼합 알칼리제의 투입량을 비교하였다. 그 결과, 도 1에 개시한 바와 같이 17~18%의 가성소다 단독 처리 농도의 투입량(31.3g)과 본 발명의 혼합 알칼리제의 투입량(31.6g: 이 중 1.5g이 가성소다)에서 중화 효과가 유사한 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 유독물로 취급되는 수산화나트륨의 양을 줄이면서, 중화 효과는 유지되는 혼합 알칼리제로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

본 발명의 혼합 알칼리제 조성

성분	중량%
수산화나트륨	3
탄산나트륨	7
소석회	2.5
염화칼슘 또는 염화마그네슘	0.7
물	86.8
총	100

또한, 산성 폐수 1,000ml을 대상으로 본 발명의 1~4.9 중량%의 수산화나트륨, 5~15 중량%의 탄산나트륨 및 1~5 중량%의 수산화칼슘의 혼합물을 포함하는 혼합 알칼리제와 수산화칼슘(소석회 20%) 단독 사용에 따른 중화 효과를 비교하였다. 그 결과, 하기 표 2에 개시한 바와 같이 산성 폐수 1,000ml을 중화시키기 위해 본 발명의 혼합 알칼리제를 사용하였을 때, 오니량은 약 80% 감소하였으며 불소(F) 잔량은 3.9% 증가하였고, 이러한 중화 효과는 수산화칼슘(소석회)을 단독으로 사용하였을 때의 중화 효과와 비슷한 수준임을 확인하였다. 이를 통해 본 발명의 혼합 알칼리제는 매립폐기물의 발생량을 증가시키는 수산화칼슘의 양(20%→1~5%)을 줄이면서, 중화 효과는 종래 중화제와 비슷하에 유지되어 산성 폐수 등의 처리 중화제로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

산성 폐수 중화시 혼합 알칼리제의 중화 효과

		Test 1	Test 2	Test 3	비고(기기, 비교)
소석회(20%)	투입량	10.67	11.2	11.03
	오니량	13.72	14.4	14.1	KETT-FD610
	F 잔량	25	28	30	HACH DR1900
혼합 알칼리제	투입량	14.1	14.3	14.2
	오니량	2.72	2.81	2.67	KETT-FD610
	F 잔량	27	29	30	HACH DR1900
원수 산도(pH)		2.56	2.56	2.55	Mettler Toledo S220
중화후 산도(pH)		7.6	7.4	7.8	Mettler Toledo S220
교반시간(min)		30	30	30
원수 F(불소)함유량(ppm)		320	310	312	HACH DR1900
오니량 비교		19.8%	19.5%	18.9%	80.6% 감소
F 잔량 비교		108.0%	103.6%	100.0%	3.9% 증가

Claims (6)

1. 3 중량%의 수산화나트륨; 7 중량%의 탄산나트륨; 2.5 중량%의 소석회; 및 0.7 중량%의 염화칼슘 또는 염화마그네슘을 포함하는 혼합 알칼리제를 유효성분으로 함유하며, 혼합 알칼리제 투입량 대비 오니의 생산량이 19~20%인 산성 폐수 중화용 조성물.
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6. 제1항의 중화용 조성물을 산성 폐수에 처리하는 단계를 포함하는 산성 폐수의 중화 방법.

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