KR19980040106A - 전로슬래그를 이용한 3가 크롬이온함유 산폐수의 중화처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전로슬래를 이용한 3가 크롬이온함유 산폐수의 중화처리방법에 관한 것으로, 본 발명은 스테인레스공장에서 발생되는 3가 크롬이온함유 폐수 및 산폐수를 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과시키는 것에 의해, 전로슬래그 중에 함유된 알칼리성분과 반응으로 중화시켜 소석회나 가성소다 같은 중화제를 적게 사용하여 중화제 사용으로 인한 슬럿지 발생량을 억제시키고, 또한 폐수중의 3가 크롬이온이 컬럼에 충진된 전로슬로그에 흡착되어 제거되는 산폐수 및 3가 크롬이온 함유폐수를 동시에 처리할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 3가 크롬이온함유 산폐수를 균질화 시키는 단계; 상기 균질화된 폐수를 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과시키는 단계; 상기 칼럼을 통과한 폐수에 가성소다와 소석회를 단독투입 또는 복합투입하여 pH를 5-9로 조정하는 단계; 및 pH를 조정하여 중화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 전로슬래그를 이용한 3가 크롬이온함유 산폐수의 중화처리방법에 관한 것을 그 요지로 한다.
Description
본 발명은 스테인레스공장에서 발생되는 폐수중의 3가 크롬이온함유 폐수 및 산폐수 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소에서 발생되는 전로슬래그를 이용하여 3가 크롬이온함유 폐수 및 산폐수를 동시에 처리할 수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인레스 냉연공장에서는 열연공장에서 생산된 열연코일을 소재로 하여 산세, 냉간압연, 전기청정, 소둔 및 도금공정을 통하여 미려한 냉연 및 도금제품을 생산하는데 이 과정에서 크롬폐수, 산폐수 등과 같은 폐수가 다양하게 발생한다.
종래, 스테인레스공장에서 발생되는 크롬함유 폐수 및 산폐수 처리방법은 제 1 도에 나타낸 바와같이, 제 1 중화조에 폐수를 수집한 후 소석회를 이용하여 pH 8.5로 중화처리 후, 제 2 중화조에서 소석회를 이용하여 pH9.5로 조정하여 폐수중에 함유된 크롬이온을 포함한 중금속 이온을 수화물로 침전제거한 후 pH조정조에서 황산으로 pH를 조정하여 처리하는 방법들이 주로 이용되어 왔다.
또한, 3가 크롬 함유폐수 처리방법으로는 폐수중에 가성소다를 첨가하여 적정 pH 범위에서 크롬수산화물을 형성시켜 제거하거나 또는 크롬황화물을 형성시켜서 제거하는 응집침전법(JWPCF, Vol. 49, No. 8, p2397 (1977))이 알려져 있다.
그러나, 종래의 이러한 방법들은 강산성폐수를 중화처리하기 위해 소석회 같은 중화제를 다량 사용함으로서 약품비용이 많이들고 슬럿지 발생량이 많을 뿐만 아니라 발생되는 슬럿지 처리에 어려운 점이 있다는 문제점이 있다.
본 발명자는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 스테인레스공장에서 발생되는 3가 크롬이온함유 폐수 및 산폐수를 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과시키는 것에 의해, 전로슬래그 중에 함유된 알칼리성분과 반응으로 중화시켜 소석회나 가성소다같은 중화제를 적게 사용하여 중화제 사용으로 인한 슬럿지 발생량을 억제시키고, 또한 폐수중의 3가 크롬이온이 컬럼에 충진된 전로슬래그에 흡착되어 제거되는 산폐수 및 3가 크롬이온 함유폐수를 동시에 처리할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
제 1 도는 종래 방법이 적용된 스테인레스공장 폐수의 처리공정도
제 2 도는 본 발명의 방법이 적용된 스테인레스공장 폐수의 처리공정도
제 3 도는 시간 변화에 따른 전로슬래그의 산폐수 중화능력을 나타내는 그래프
제 4 도는 pH 변화에 따르는 3가 크롬이온 제거 효율을 나타내는 그래프
제 5 도는 전로슬래그 충진컬럼(column)을 통과한 경우와 미통과한 경우의 소석회 투입에 따른 pH 변화를 나타내는 그래프
본 발명은 3가 크롬이온함유 산폐수를 균질화 시키는 단계; 상기 균질화된 폐수를 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과시키는 단계; 상기 칼럼을 통과한 페수에 가성소다와 소석회를 단독투입 또는 복합투입하여 pH를 5-9로 조정하는 단계; 및 pH를 조정하여 중화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 전로슬래그를 이용한 3가 크롬이온 함유 산폐수의 중화처리방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제 2 도는 본 발명에 의해 폐수처리를 행하는 공정의 일례을 나타내는 공정도이다. 즉, 본 발명은 제 2 도에서와 같이 수집조에서 폐수를 균질화시키고, 전로슬래그 충진컬럼을 통과시키고, 중화조에서 가성소다 또는 소석회를 첨가한 후, pH조정조에서 황산이나 가성소다를 첨가하는 단계로 이루어진 것이다.
상기와 같은 처리를 단계별로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 3가 크롬이온함유 폐수 및 산폐수를 처리하는 방법에 대한 것으로, 먼저, 상기 폐수를 균질화시키는 단계를 거친다. 3가 크롬이온함유 폐수 및 산폐수를 함유하는 폐수중의 오염물질부하를 균일하게 하기위하여 폐수를 혼합(mixing)하는 과정을 거치는 것이다.
다음으로, 상기 균질화된 폐수를 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과시키는 단계를 거친다.
상기 폐수는 스테인레스공장에서 발생될 때는 pH 2전후의 폐수이지만 전로슬래그가 충진된 컬럼을 일정시간동안 상향류로 통과시키면, pH가 4전후로 조정된다. 이때, 상기 전로슬래그는 하기표 1과 같은 조성범위 성분들이 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 칼럼의 충진은 전로슬래그가 0.8-0.9kg/ℓ의 충진밀도인 것이 바람직하다. 충진밀도가 0.8kg/ℓ 미만이면 채널링(channeling)효과로 인해 폐수와 전로슬래그의 접촉 효율이 저하되고, 0.9kg/ℓ 이상이면 입자 크기가 너무 작아져 통수 저항이 커지게 된다.
또한, 상기 전로슬래그가 충진된 컬럼을 상기 폐수가 통과함에 있어 컬럼내 체류시간은 25-35분이 바람직하다. 그 시간이 25분 미만이면 처리유량이 많아지기는 하지만 처리효율이 저하되어 그 효과를 기대하기 어렵고, 35분을 초과하면 처리유량이 너무 적어 진다.
다음으로, 가성소다 또는 소석회를 투입하여 pH 5-9로 조정하는 단계를 거친다. 그 이유는 3가 크롬이온을 수산화물로 침전시키기 위해서이다. pH 5 이하에서는 3가 크롬이온의 제거효율이 떨어지고, pH가 9이상이면 응집현상이 일어나 이를 제거하기 위한 여과 및 처리공정이 필요하기 때문에 pH는 5-9 범위로 조정하는 것이며, 보다 바람직하게는 pH 9로 조정하는 것이다.
마지막으로, pH를 조정하여 중화시키는 단계로서, 상기 폐수를 처리하기 위해 pH가5-9로 조정되어 있는 상태이므로 pH 조정조에서 황산이나 가성소다로서 중화처리시키는 단계를 거쳐 중화시켜야 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
제 2 도에 표시된 바와 같이 스테인레스공장에서 발생되는 pH 2전후의 산폐수를 전로슬래그 충진컬럼에서 30분 접촉시키면 pH 2전후인 산폐수가 pH 4근처로 상승된다. 이때 3가 크롬이온중 일부가 전로슬래그에 흡착제거 되어진다.
상기에서와 같이 pH가 4전후로 조정된 폐수에 소석회나 가성소다를 단독 또는 복합첨가하여 pH를 9근처로 조정하여 미제거된 3가 크롬이온을 수산화물로 침전제거 한다.
이때 사용된 컬럼의 부피는 3·5L, 전로슬래그의 충진량을 3Kg이며 산폐수( pH=2)의 컬럼내 체류시간은 30분 이었다. 상기 조건으로 40시간에 걸쳐 실험하고, 시간에 따른 컬럼유출수의 pH를 구하여 제 3 도에 나타내었다. 제 3 도에서 알 수 있듯이 pH 2전후인 산폐수를 전로슬래그 중진컬럼과 접촉시킬 때 컬럼유출수는 초기 1시간동안 pH 5이상으로 유지되다가 10시간 경과한 후에는 pH4.2정도로 내려갔으며 40시간이 경과하여도 이 값이 유지되어 산폐수에 대한 전로슬래그의 중화능력이 매우 효과적이라는 것을 알 수 있었다.
제 4 도는 소석회나 가성소다의 첨가로서 변하는 폐수의 pH에 대한 3가 크롬이온의 제거 효율을 나타낸 것이다. 제 4 도에서 알 수 있는 바와 같이 pH가 5이상일 경우에는 그 제거효율이 95% 이상으로 거의 완전히 제거됨을 알 수 있으며. pH가 9이상인 경우에는 응집현상이 일어나 이의 여과 및 처리공정이 필요하였다.
[실시예2]
제 5 도는 스테인레스 공장폐수를 전로슬래그 충진컬럼을 통과 시킨후 소석회 투입량 변화에 따른 pH 변화와 전로 슬래그 충진컬럼을 미통과한 경우 소석회 투입량 변화에 따른 pH 변화를 나타내고 있다.
제 5 도에서 알 수 있듯이 미제거된 3가 크롬이온을 완전히 제거하기 위해서 pH 9까지 상승시키는데 전로슬래그 충진컬럼을 통과한 경우가 미통과한 경우보다 소석회 투입량이 약 93% 절감되는 것을 보여준다.
또한, 하기 표 2는 전로슬래그에 의한 2차 오염 유무를 판단하기 위한 전로슬래그 응출실험에 의한 투과수중 오염물 농도를 분석한 결과를 보여준다.
상기 표 2에서 볼 수 있듯이 전로슬래그에서 용출되는 각각의 오염물질 농도는 매우 낮아 산폐수 중화제 및 3가 크롬이온 흡착제거제로 이용하는데 문제가 야기되지 않는다는 것을 보여준다.
본 발명은 제철공정에서 다량 발생되는 전로슬래그를 이용하여 폐수를 중화시킴으로서 중화제로 사용되는 소석회나 가성소다의 사용량이 현저히 줄어들어 비용이 절감될 뿐만 아니라 중화제 사용으로 인한 슬럿지의 발생이 억제되는 효과가 있다. 또한, 폐수중의 3가 크롬이온이 전로슬래그에 흡착제거되는 효과도 있다.
Claims (3)
- 3가 크롬이온함유 산폐수를 균질화 시키는 단계; 상기 균질화된 폐수를 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과시키는 단계; 상기 칼럼을 통과한 폐수에 가성소다와 소석회를 단독투입 또는 복합투입하여 pH를 5-9로 조정하는 단계; 및 pH를 조정하여 중화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전로슬래그를 이용한 3가 크롬이온함유 산폐수의 중화처리방법
- 제 1항에 있어서, 상기 전로슬래그는 Ca0:44.8-52.3, T-Fe:14.8-19.2, Si02:13.2-18.6, Mg0:2.8-9.6, Mn0:3.2-6.0 및 A12O3:0.9-2.8를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전로슬래그를 이용한 3가 크롬이온함유 산폐수의 중화처리방법
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전로슬래그의 충진밀도는 0.8-0.9kg/ℓ이고, 상기 전로슬래그가 충진된 컬럼을 통과하는 폐수의 체류시간은 25-35분인 것을 특징으로 하는 전로슬래그를 이용한 3가 크롬이온함유 산폐수의 중화처리방법
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| KR100616231B1 (ko) * | 2004-09-17 | 2006-08-25 | 주식회사 포스코 | 스테인레스 제강 슬래그의 처리방법 |
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| KR101350447B1 (ko) * | 2011-12-12 | 2014-01-15 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Ａｏｄ 슬래그를 이용한 산 폐수 중 중금속 이온 제거방법 |
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