KR19990083819A

KR19990083819A - 축산폐수의 무기화학적 처리방법

Info

Publication number: KR19990083819A
Application number: KR1019990033316A
Authority: KR
Inventors: 김기준; 하용삼; 위성수; 이종선; 최돈환; 윤석진; 임진익
Original assignee: 김기준; 하용삼; 위성수
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 1999-12-06

Abstract

본 발명은 축산폐수의 무기화학적 처리방법에 관한 것으로서, 축산폐수에 금속시료와 산용액을 첨가한 다음 전해부상장치에서 약 30분간 전압을 걸어 이온성 물질을 부상시킨 다음, 부유물을 제거하여 이는 액상비료로 사용하고, 부유물이 제거된 액에 활성탄을 첨가하여 색도를 조절하고, 오존을 가하여 살균 소독하여 폐수를 처리하는 방법으로, 이와같이 축산폐수를 처리하는 경우 폐수 중 함유된 암모니아성 질소계 화합물 등과 같이 제거가 어려운 물질을 용이하게 제거할 수 있으며 그 효율 또한 우수하다.

Description

축산폐수의 무기화학적 처리방법{Inorganic chemical treatment of waste water}

본 발명은 축산폐수의 무기화학적 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속시료와 산성용액으로 축산폐수의 주요 물질인 요소를 이온화시킨 다음 전해부상시켜 축산폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

산업의 발달과 함께 폐수를 비롯한 각종 환경오염 물질이 대량으로 발생되고 있으며, 이로인해 대기, 수질, 토양의 오염이 심각한 상황에 이르고 있다. 이 가운데 축산, 농업생산, 생활 등으로부터 발생되는 오염물질은 하천의 수질오염을 일으키고, 그 처리가 매우 어려울 뿐만 아니라, 환경에 미치는 영향 또한 심각하다.

이에 다양한 방법을 통해 축산폐수를 비롯한 하·폐수를 처리하고자 연구개발하여 왔던 바, 주로 응집제를 사용하여 처리하거나 전기화학적 방법을 통해 처리 하여 왔다.

그러나, 종래의 방법을 통해서 폐수, 특히 축산폐수를 처리하는 경우 그 처리효율이 매우 미흡한 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제들을 해결하기 위한 것으로서, 우수한 축산폐수 처리기능을 가지며 상온·상압 하에서 선택성이 높게 처리할 수 있는 축산폐수의 무기화학적 처리방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 또한 폐수에 용존되어 있는 요소 및 암모니아성 질소 화합물, 인 화합물 등과 같이 제거하기 어려운 물질들을 선택적으로 이온화하여 부상시킬 수 있도록 한 축산폐수의 무기화학적 처리방법을 제공하는 데도 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축산폐수 처리방법은 요소와 기타 질소계 물질을 함유하고 있는 독성 유기물에 금속시료를 첨가한 다음, 산용액을 첨가하여 이온화시키는 단계; 이온화된 유기물을 전해부상시켜 수면 위로 부상시키는 단계; 부상된 유기물을 제거하는 단계; 상기 유기물이 제거된 여액에 활성탄을 첨가하여 색도를 조절하는 단계; 및 오존처리하는 단계로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 축산폐수 처리공정은 금속시료와 산용액, 그리고 전해부상 장치를 그 기본요소로 한다.

본 발명에 따른 축산폐수 처리방법은 상온·상압 하에서 축산폐수에 용존되어 있는 물질을 효과적으로 분해하고, 분해된 이온성 물질들을 펄스 전해부상기를 이용하여 부상시킨 다음, 그 부상물질을 부유물 제거기를 이용하여 처리하는 일련의 과정을 거친다.

본 발명에 따른 축산폐수 처리의 메카니즘은 다음 반응식과 같다.

(여기서, A는 무기시료이다)

상기 반응식 1에서와 같이, 우선 폐수 일정량에 무기시료와 산 일정량을 넣는다.

이때, 산용액으로는 일반적인 강산, 약산을 포함하는 것으로서, 구체적으로 염산, 질산, 황산, 브롬산, 플루오르산, 요오드산, 붕산, 아세트산, 포름산, 테레프탈산, 말레익산, 요소산, 아디픽산 등이다.

그리고, 금속시료는 산과의 반응성이 매우 좋은 것이 바람직하며, 구체적으로는 리튬, 칼슘, 철, 칼륨, 마그네슘, 알루미늄, 니켈, 아연, 주석, 나트륨 또는 망간 등이다.

이때, 첨가되는 마그네슘 등 무기시료의 함량은 축산폐수 중 함유된 암모니아성 질소 화합물의 양에 따라 달라질 수 있는 바, 일예로는 질소화합물 19%의 축산폐수 2000㎖에 대하여 20ppm인 것이 바람직하다.

그리고, 산용액은 무기시료의 함량에 따라 달라지는 바, 일예로는 1.5g당 80㎎중량부인 것이 바람직하다. 만일, 산용액의 첨가량이 과다할 경우 과다한 기포와 독성가스 발생의 문제가 생길 수 있다.

이와같이 축산폐수에 무기시료를 첨가하고, 여기에 산용액을 첨가하면 축산폐수 내에 함유된 암모니아성 질소 화합물이 이온화되는 바, 이온화된 유기물을 펄스 전해부상기를 이용하여 10V의 전압으로 30분 동안 전압을 걸어주게 되면 무기시료에 의해 이온화된 물질들이 수면 위로 부상하게 된다.

이와같이 부상된 물질들을 부유물 제거기를 이용하여 제거한 후, 여액에 활성탄을 첨가하여 색도를 제거한 다음, 오존을 10cm/s의 속도로 불어 넣어 표백 및 살균하면 축산폐수의 처리가 완료된다.

이때, 첨가되는 활성탄의 양이나 오존의 양은 폐수 처리에 있어서 큰 영향을 끼치는 것은 아니나, 바람직한 활성탄의 양은 여액에 대하여 250㎖ 당 0.5g중량부, 오존의 양은 0.05㎎중량부인 것이다.

본 발명에 따른 축산폐수 처리방법의 효과를 시험하기 위하여 다음과 같이 시험하였다.

비이커(2,000㎖)에 돼지 10,000두를 사육하는 사육장의 축산폐수 원액 250㎖를 취한 다음, 무기시료를 넣고 교반해 준 다음, 산을 첨가한 후 다시 한번 교반하였다. 그리고, 전해부상장치를 설치한 다음 전압을 걸어주어 30분간 부상시킨 다음 부유물을 제거하고 활성탄으로 색도를 제거한 후 오존으로 표백 및 살균처리하였다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

2,000㎖ 비이커에 축산폐수 원액(암모니아성 질소계 화합물 요소 0.02g/㎖ 함유) 250㎖를 취한 다음 4배로 희석한 후 나트륨 1,500mg을 넣고 교반한 후, 산으로 염산 15㎖를 넣고 다시 한번 교반하였다. 그리고, 전해부상장치를 설치한 다음 전압을 10V되도록 걸어주었다. 약 30분간 부상시킨 다음, 부유물을 제거하고 활성탄으로 색도를 제거한 후 오존으로 표백 및 살균처리하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 같은 방법으로 축산폐수를 처리하되, 다만 금속시료를 1,000mg 첨가하고 산용액을 12㎖ 첨가하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 같은 방법으로 축산폐수를 처리하되, 다만 금속시료 500mg과 산 10㎖를 첨가하였다.

실시예 4

상기 실시예 1과 같은 방법으로 축산폐수를 처리하되, 다만 금속시료 200mg과 산용액 10㎖를 첨가하였다.

실시예 5

상기 실시예 1과 같은 방법으로 축산폐수를 처리하되, 다만 금속시료 150mg과 산용액 8㎖를 첨가하고, 완전 반응될 때까지(약 1시간) 실시하였다.

실험예

상기 실시예에 따라 축산폐수를 처리한 경우와 종래의 방법에 따라 Alum((Al₂SO₄)₄·18H₂O)으로 축산폐수를 처리한 경우 처리된 폐수의 용존산소량, 생물학적산소요구량, 화학적산소요구량, 색도 및 악취를 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

약품	주입량	측정치	제거효율(%)
약품	주입량	DO	BOD	COD	색도	악취
금속시료(mg)+ 산용액(㎖)	1,500+15	70	50	65	80	95
	1,000+12	73	60	68	90	97
	500+10	82	64	70	93	98
	200+10	87	70	77	95	98
	150+8	95	85	82	97	100
Alum	1,500	41	33	34	20	15
	1,000	38	30	25	15	13
	500	35	26	18	12	13
	200	25	22	17	8	10
	150	21	20	15	8	10

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에서와 같이 금속시료와 산용액으로 처리한 다음 전해부상을 통해 폐수를 처리한 경우 색도와 악취처리 뿐만 아니라 DO, BOD, COD의 처리효율이 높으며 통상의 응집제를 사용하여 처리한 경우에 비하여 색도, 악취, DO, BOD, COD 처리효율도 향상됨을 알 수 있다.

한편, 폐수 처리 전의 암모니아성 질소계 화합물의 함량과 폐수처리 후 암모니아성 질소계 화합물의 함량을 연소방법과 기체크로마토그래피의 상호작용을 이용한 분리에 의한 측정을 원소분석기(Carlo Erba)를 사용 측정하여 그 결과(무게%)를 다음 표 2에 나타내었다. 대조구는 상기와 같이 응집제를 사용한 경우로 하였다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	대조구
처리전 암모니아성 질소계함량(무게%)	19.90±0.44	19.91±0.44	19.91±0.44	19.91±0.44	19.91±0.44	19.91±0.44
처리 후 암모니아성 질소계함량(무게%)	9.03±0.26	7.89±0.72	6.41±0.35	3.02±0.27	1.02±0.36	18.97±0.58

상기 표 2의 결과로부터 본 발명에서와 같이 금속시료와 산용액의 함량에 따라 처리한 다음 전기부상을 통한 실시예와 응집제를 사용한 대조 결과를 보면 대조구에서 질소계 화합물의 함량이 변화가 없으나 정량의 실시예 5에서 요소가 가장 많이 분해되어 처리되어 처리효율이 우수함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 축산폐수에 금속시료와 산용액을 첨가하여 축산폐수 중의 요소 및 질소계 독성 오염물질을 이온화한 후 이를 전해부상시켜 제거한 경우 독성물질이 우수한 효율로 분해되며, 결과적으로 폐수처리기술의 수입 대체효과 및 더 나아가 지금까지 선진국에서 사용되고 있는 방법보다 혁신적이라 할 수 있을 만큼의 경제적인 기술개발로 인하여 수출로 인한 외화 획득을 기대할 수 있으며, 처리 과정에서 생산되는 부유물을 전량 액상비료로 사용할 수 있으므로 따로 처리할 필요가 없어서 2차 오염물질이 생성되지 않는다는 잇점이 있다. 다시말해, 본 발명은 국내 축산폐수 처리에 있어서 무독성, 무공해성, 경제성까지 갖춘 전혀 새로운 축산폐수 처리방법이라 할 수 있다.

Claims

요소와 기타 질소계 물질을 함유하고 있는 독성 유기물에 금속시료를 첨가한 다음, 산용액을 첨가하여 이온화시키는 단계;

상기 이온화된 유기물을 전해부상시켜 수면 위로 부상시키는 단계;

상기 부상된 유기물을 제거하는 단계;

상기 유기물이 제거된 여액에 활성탄을 첨가하여 색도를 조절하는 단계; 및

오존처리하는 단계로 이루어진 축산폐수의 무기화학적 처리방법.
제 1 항에 있어서,

상기 전해부상은 펄스 전해부상기를 이용하여 10V 전압으로 30분 동안 전압을 걸어주어 수행되는 것을 특징으로 하는 축산폐수의 무기화학적 처리방법.
제 1 항에 있어서,

금속시료로는 리튬, 칼슘, 철, 칼륨, 마그네슘, 알루미늄, 니켈, 아연, 주석, 나트륨 및 망간 중에서 선택된 1종 이상의 것을 사용함을 특징으로 하는 축산폐수의 무기화학적 처리방법.
제 1 항에 있어서,

산용액으로는 염산, 질산, 황산, 브롬산, 플루오르산, 요오드산, 붕산, 아세트산, 포름산, 테레프탈산, 말레익산, 요소산 및 아디픽산 중에서 선택된 1종 이상의 것을 사용함을 특징으로 하는 축산폐수의 무기화학적 처리방법.