KR100946088B1 - 화성폐수중의 티오시안 이온 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화성폐수중에 함유된 티오시안을 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 티오시안 함유 화성 폐수에 폐수 10ℓ당 70㎖이상의 오존(O₃)가스를 투여하여 화성폐수중의 티오시안을 제거하는 방법이 제공된다.

본 발명은 티오시안이온 화성폐수에 오존가스를 투여하므로서 폐수중에 존재하는 티오시안의 농도를 현저히 저감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

화성, 폐수, 티오시안, 오존가스, 과산화수소

Description

화성폐수중의 티오시안 이온 제거방법{Method for Removing Thiocyan in Waste Water of Chemical Plant}

도 1은 종래방법에 따라 화성폐수를 처리하는 공정을 나타내는 공정도

도 2는 본 발명에 따라 화성폐수를 처리하는 공정을 나타내는 공정도

도 3은 폐수 10ℓ당 오존(O₃)가스 투여량 변화에 따른 티오시안 이온함량의 변화를 나타내는 그래프

도 4는 화성폐수(처리)온도에 따른 티오시안 이온의 제거효율변화를 나타내는 그래프

도 5는 폐수 10ℓ당 과산화수소 투여량 변화에 따른 티오시안 이온함량의 제거효율증가분의 변화를 나타내는 그래프

본 발명은 화성폐수중에 함유된 티오시안을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오존(O₃)가스를 이용하여 화성폐수중에 함유된 티오시안을 제거하는 방법에 관한 것이다.

화성폐수중에 함유된 티오시안을 제거하는 방법으로는 활성오니법으로 호기성균에 의하여 티오시안을 제거하는 방법이 알려져 있다.

종래방법에서는 도 1에 나타난 바와 같이 화성폐수는 폭기조로 공급하여 호기성으로 폭기하여 화성폐수중의 티오시안을 제거한 다음, 1차 침전조로 보내어 상등수는 약품처리조에서 약품처리되고, 침전물은 폭기조로 다시 순환된다.

그리고 약품처리된 상등수는 2차 침전조로 보내지고 2차 침전조의 상등수는 배수 종말 처리장으로 보내지고, 침전물은 탈수 및 슬러지 처리된다.

상기 약품처리조에서는 1차 침전조로부터 유출된 상등액 중에 폭기조에서 미생물 처리가 불가능한 고농도의 CN-, F-등을 처리하고, 함유된 슬러지를 응집시켜 계외로 배출가능토록 하기 위하여 응집제인 고분자 응집제(포리머), 응집 필요조건을 확보하기 위한 PH 조정용 NaOH, 슬러지 응집을 위한 FeCl₃, 불소처리를 위한 불소처리제등을 사용하고 있다.

그러나, 상기한 종래방법은 폭기조에 공기를 투여하여 화성폐수중에 함유된 티오시안을 제거하기 때문에 티오시안을 제거하는 효율성이 매우 낮다는 문제점이 있다.

또한, 티오시안 함유 폐수를 처리하는 다른 방법으로는 대한민국 공개특허 1995-008384호에 제시되어 있는 방법을 들수 있다.

상기 공개특허에는 폭기조를 이용하는 활성오니법에 의해 티오시안 함유 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 상기 폭기조로서 밀폐형 폭기조를 사용하고, 상기 폭기조에는 폐수에 충분히 침적되도록 다공성 매질이 설치되고, 그리고 산소를 폭기조내에 주입하여 폐수중에 용존시키는 것을 특징으로 하는 산소 활성오니법을 이용한 티오시안 함유 폐수 처리방법이 제시되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 산소 활성오니법을 이용한 티오시안 함유 폐수 처리방법은 폭기조에서 산소가 용해하는데는 한계가 있기 때문에 실제적으로 티오시안을 처리하는데는 효율성이 낮게 되는 문제점이 있다.

더욱이, 화성폐수에 함유된 티오시안은 화학적으로 안정한 형태를 이루고 있기 때문에 상기한 종래방법을 사용하는 경우에는 일부 만이 흡착에 의해서 제거되고 대부분의 경우는 제거가 불가능하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 오존(O₃)가스를 이용하여 티오시안 함유 화성폐수중의 티오시안을 제거함으로써 티오시안이온의 제거 효율을 보다 향상시킬 수 있는 화성폐수중 티오시안 제거방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 티오시안 함유 화성 폐수에 오존(O₃)가스를 투여하여 화성폐수중의 티오시안을 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 방법에서는 티오시안 함유 화성 폐수에 오존(O₃)가스와 과산화수소(H₂O₂)를 투여하여 화성폐수중의 티오시안을 제거한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제철소의 화성공장에서 발생되는 화성폐수중에는 티오시안 화합물이 함유되어 있는데, 이들 화합물은 주로 티오시안 암모늄(NH₄SCN)이다.

상기 티오시안 암모늄은 화학적으로 안정한 상태를 나타내며, 암모늄 이온을 제거하기 위해서 알카리를 사용하여도 티오시안 이온으로 폐수중에 남게 된다.

제철소의 화성공장에서 발생되는 화성폐수중에는 통상 300∼400ppm정도의 티오시안이 함유되어 있다.

본 발명자들은 화성폐수로부터 티오시안 이온을 제거하기 위해서는 강력한 화학 반응을 통해서만 제거가 가능하다는 것을 연구을 통하여 지득하게 되었다.

즉, SCN이온의 원소 즉, S, C, N를 분해할 정도의 강력한 화학적인 반응이 필요하다는 것을 지득하게 되었다.

본 발명에서는 SCN이온의 원소 즉, S, C, N를 분해할 정도의 강력한 화학적인 반응을 확보하기 위하여 발생기 산소을 지닌 오존가스를 화성폐수 중에 투여한 것이다.

상기와 같이 오존가스를 화성폐수 중에 투여하는 경우에는 티오시안 이온을 황산화물 및 탄소산화물 형태인 황산화합물과 이산화탄소가스로 전환시켜 제거시킬 수 있다.

상기 티오시안 이온의 전환반응에 대하여 설명하면 다음과 같다.

화성폐수중의 티오시안 화합물은 주로 티오시안암모늄(NH₄SCN)으로서 폐수중에 NH₄ ⁺이온과 SCN^- 이온으로 존재하게 된다.

상기와 같이 NH₄ ⁺ 이온과 SCN^- 이온이 존재하는 화성 폐수에 오존을 투여하면, 하기 화학식(1)과 같이 티오시안 화합물이 분해되어 황산암모늄으로 변화되고 이산화탄소 가스를 발생하게 된다.

NH₄ ⁺ + SCN^- + 2H₂O + 4/3 O₃([O] + O₂ ) →(NH₄)₂SO₄ + CO₂

상기한 화학식(1)과 같이 티오시안 화합물을 화학반응시켜 황산암모늄과 이산화탄소로 전환시킴으로써 화성폐수중의 티오시안의 제거가 가능하게 된다.

본 발명에서는 티오시안함유 화성폐수에 투여되는 오존가스의 량은 폐수 10ℓ당 70㎖이상이 바람직하며, 보다 바람직하게는 폐수 10ℓ당 75∼100㎖이다.

상기한 화학반응의 속도를 신속하게 하기 위하여 폐수 온도는 45℃이상으로 유지하는 것이 바람직한데, 그 이유는 폐수 온도가 45℃미만인 경우에는 티오시안화합물의 반응속도가 떨어져서 제거효율이 저하되기 때문이다.

본 발명에서는 티오시안 함유 화성 폐수에 오존(O₃)가스와 과산화수소(H₂O₂)를 함께 투여하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 오존(O₃)가스와 함께 과산화수소(H₂O₂)를 투여하는 경우에는 반응의 속도을 향상시켜 처리시간을 단축시킬 수 있다.

이 때, 과산화수소(H₂O₂)의 투여량은 폐수 10ℓ당 10㎖이상이 바람직하며, 보다 바람직한 투여량은 폐수 10ℓ당 10∼50㎖이며, 가장 바람직한 투여량은 폐수 10ℓ당 40∼50㎖이다.

본 발명에서는 도 2에 나타난 바와 같이 반응탱크내의 화성폐수에 오존가스 또는 오존가스 및 과산화수소를 투여하여 반응시킨 다음, 폭기조로 보내어 폭기시킨 다음, 통상적인 방법에 따라 1차 침전조, 약품처리조 및 2차 침전조를 거쳐 배수종말장으로 이송된다.

상기 1차 침전조에서 발생되는 침전물은 통상적인 방법에서와 같이 폭기조로 순환되며, 상기 2차 침전조에서 발생되는 침전물은 탈수 및 슬러지 처리된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

티오시안이온 (SCN-) 농도가 330ppm인 15℃의 화성폐수에 오존가스를 도 3에서와 같이 투여량을 변화시키면서 투여하여 화성폐수의 티오시안 이온을 제거하는 처리를 도 2에서와 같이 행한 후, 1차 침전조에 보내기 전의 폐수중의 티오시안 이온의 함량을 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에 나타난 바와 같이, 오존가스가 투여되면 폐수중의 티오시안 이온이 제거되지만, 보다 효과적으로 제거되기 위해서는 폐수 10ℓ당 70㎖이상 투여되어야 함을 알 수 있다.

(실시예 2)

티오시안이온 (SCN-) 농도가 330ppm인 화성폐수의 온도를 도 4에서와 같이 변화시키면서 오존가스를 폐수 10ℓ당 75㎖로 투여하여 화성폐수의 티오시안 이온을 제거하는 처리를 도 2에서와 같이 행한 후, 1차 침전조에 보내기 전의 폐수중의 티오시안 이온의 함량을 측정하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에서의 제거효율은 폐수온도15℃에 함유된 원폐수의 티오시안이온을 기준으로 온도별 처리후의 제거 효율을 100분율로 나타낸 것이다.

도 4에 나타난 바와 같이, 화성폐수 온도 15℃와 30℃에서는 티온시안이온 제거효율이 59%와 68%로 다소 낮은 제거효율을 보이고 있으며, 화성폐수 온도 45℃이상에서는 제거 효율이 80%이상을 나타내고 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 화성폐수의 온도를 45℃이상에서 하여 처리하는 것이 티오시안이온을 제거하는데 바람직함을 알 수 있다.

(실시예 3)

티오시안이온 (SCN-) 농도가 330ppm인 45℃의 화성폐수에 폐수 10ℓ당 75㎖ 의 오존가스와 함께 도 5의 투여량조건으로 과산화수소를 투여하여 화성폐수의 티오시안 이온을 제거하는 처리를 도 2에서와 같이 행한 후, 1차 침전조에 보내기 전의 폐수중의 티오시안 이온의 함량을 측정하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.

도 5에 나타난 바와 같이, 과산화수소를 투입하면, 오존가스만을 투입하는 경우보다 티오시안 이온의 제거효율이 증가되며, 과산화수소의 투여량이 증가할수록 티오시안이온의 제거효율은 증가됨을 알 수 있다.

즉, 과산화수소를 10ℓ당 30ml를 투여시에는 티오시안이온 제거효율이 50%이하를 나타내는데 10ℓ당 40ml 이상을 투여시에는 제거효율이 60%이상을 나타냄을 알 수 있다.

본 발명에서 오존을 투여하면서 과산화수소를 투여하는 경우에는 화성폐수 10ℓ당 과산화수소를 40ml 이상 투여하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 티오시안이온 함유 화성폐수에 오존가스를 투여하므로서 폐수중에 존재하는 티오시안의 농도를 현저히 저감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명을 통하여 화성폐수중의 티오시안이온을 제거하는 경우에는 총질소의 량을 저감하여 환경 공해의 유발을 억제할 수 있다.

Claims (5)

1. 티오시안 함유 화성 폐수에 오존(O₃)가스 및 과산화수소를 투여하여 화성폐수중의 티오시안을 제거하는 것으로서, 상기 오존(O₃)가스의 투여량은 폐수 10ℓ당 70㎖이상이고, 그리고 상기 과산화수소의 투여량은 폐수 10ℓ당 10∼50㎖인 것을 특징으로 하는 화성폐수중의 티오시안 제거방법
2. 제1항에 있어서, 상기 오존(O₃)가스의 투여량이 폐수 10ℓ당 75∼100㎖인 것을 특징으로 하는 화성폐수중의 티오시안 제거방법
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐수의 온도가 45℃이상인 것을 특징으로 하는 화성폐수중의 티오시안 제거방법
4. 삭제
5. 삭제

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