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KR101007522B1 - 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템 및 처리방법 - Google Patents

멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템 및 처리방법 Download PDF

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KR101007522B1
KR101007522B1 KR20100112741A KR20100112741A KR101007522B1 KR 101007522 B1 KR101007522 B1 KR 101007522B1 KR 20100112741 A KR20100112741 A KR 20100112741A KR 20100112741 A KR20100112741 A KR 20100112741A KR 101007522 B1 KR101007522 B1 KR 101007522B1
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KR
South Korea
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membrane
wastewater
treatment
tank
hydrofluoric acid
Prior art date
Application number
KR20100112741A
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박병주
신용일
차춘근
이경근
김대욱
이용진
장지웅
이유민
배광일
Original Assignee
주식회사 시노펙스
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Abstract

본 발명은 불산 폐수의 처리 시스템으로, 좀 더 상세하게는 태양광, LED, LCD 및 전자반도체 산업의 제작공정(표면처리, 세정, 식각 등)에서 발생하는 불산(HF)함유 폐수를 방류수 수질기준 이하로 안정적으로 처리할 수 있는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 불산 폐수를 처리하기 위한 시스템에 있어서, 발생되는 폐수를 집수조에 저장한 후, 원수펌프를 이용하여 반응조로 이송하는 원수이송부, 상기 원수펌프에서 이송된 폐수를 약품투입장치에 의해 약품을 투입하여 화학적 반응을 일으켜 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부, 상기 반응부의 화학반응 후, 폐수를 멤브레인을 통과시켜 처리하는 멤브레인 처리부, 상기 멤브레인 처리부를 통과한 처리수를 약품투입장치에 의해 pH를 조절하고, 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템 및 처리방법{Hydrofluoric acid wastewater treatment system and treatment method using membrane}
본 발명은 불산 폐수의 처리 시스템으로, 좀 더 상세하게는 태양광, LED, LCD 및 전자반도체 산업의 제작공정(표면처리, 세정, 식각 등)에서 발생하는 불산(HF)함유 폐수를 방류수 수질기준 이하로 안정적으로 처리할 수 있는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 불산 폐수를 처리하기 위한 시스템에 있어서, 발생되는 폐수를 집수조에 저장한 후, 원수펌프를 이용하여 반응조로 이송하는 원수이송부, 상기 원수펌프에서 이송된 폐수를 약품투입장치에 의해 약품을 투입하여 화학적 반응을 일으켜 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부, 상기 반응부의 화학반응 후, 폐수를 멤브레인을 통과시켜 처리하는 멤브레인 처리부, 상기 멤브레인 처리부를 통과한 처리수를 약품투입장치에 의해 pH를 조절하고, 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부로 구성됨을 특징으로 한다.
최근 들어 산업이 발전하면서 반도체 제조공정, 제철공장, CFC·불산 등의 불소계 화합물 제조공장, 브라운관 제조공장, 인산 또는 비료 등을 제조하는 공장 등에서 불산을 다량 함유한 폐수가 많이 발생되고 있다.
불산은 전자 및 항공산업에서 표면처리, 세정 및 식각 공정에서 사용되고, 이러한 불산 폐수의 종래 처리방법은 응집, 침전, 여과 또는 흡착에 의하여 용존 불산을 고형화하여 응집시킨 후, 방류하거나 불소 이온을 선택적으로 흡착하는 흡착제를 이용하여 흡착 후 방류하고 있다.
응집, 침전법에 의한 처리 방법은 슬러지 발생이 많고, 넓은 시설 면적을 필요로 하며, 방류수의 불소 농도가 높아서 하천에 많은 양의 폐수가 방류될 때 오염부하율이 증대되고 농작물 및 어류에 피해를 입힐 수 있다.
흡착제를 이용하여 흡착 후 방류하는 방법은 처리수의 불소 농도를 감소시킬 수는 있으나 흡착을 위한 별도의 설비가 필요하고 주기적으로 재생을 위한 화학약품을 필요로 할 뿐만 아니라, 알루미늄 이온과 같은 방해 물질이 있는 경우 흡착 용량이 저하되는 단점이 있다. 또한, 흡착제를 이용하는 방법은 폐수 중 불소 이온의 농도가 높은 경우 장치가 거대해지고 재생빈도가 높으며 재생 폐수를 처리하기위한 별도의 시설을 필요로 한다.
또한, 불산 폐수의 처리방법으로 잘 알려진 처리 방법 중에서 칼슘염법은 Ca(OH)2 또는 CaCl2를 사용하는 방법으로서, 유입된 불산 폐수를 제 1반응조에서 Ca(OH)2를 투입하여 처리하고, 제 2반응조에서 FeCl2 및 H2SO4를 투입하여 처리하며, 제 3반응조에서 폴리머를 투입하여 처리한 후 응집조에서 폐수오니(CaF2)를 응집시켜 처리하고 나머지 폐수를 방류하게 된다.
이러한 칼슘염법의 불소 제거방법은 효율이 매우 낮고, 제 1반응조에서 요구되는 pH가 10 ~ 11로 Ca(OH)2투입량이 매우 많아 약품 취급시설이 매우 커져서 투자설비가 높아지며, 폐수처리 오니 발생량이 매우 많아 처리 및 관리가 힘들고 최종 처리비용도 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 멤브레인을 이용하여 불산 폐수를 처리함으로써 불산 함유 폐수를 방류수 수질기준 이하로 안정적으로 처리할 수 있는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명은 발생되는 폐수를 반응조로 이송하는 원수이송부, 이송된 폐수에 약품을 투입하여 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부, 상기 반응부의 화학반응 후, 응집된 폐수를 멤브레인을 통과시켜 처리하는 멤브레인 처리부, 상기 멤브레인 처리부를 통과한 처리수의 pH를 조절하고, 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부로 구성되는 불산 폐수 처리시스템에 있어서, 상기 반응부는 원수펌프로 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 CaF2형태의 응집물을 형성할 수 있도록 30 ~ 60분 동안 기계적 교반이 이루어지는 1차 반응조, 상기 1차 반응조에서 반응된 폐수에 Alum을 투입하여 응집 반응물을 생성하고, 소석회와 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하는 2차 반응조로 구성되며, 상기 멤브레인 처리부는 반응부의 화학반응 후 형성된 응집 폐수를 처리하고, 멤브레인 시스템으로 이송된 슬러지를 슬러지 농축조로 이송하는 멤브레인 농축조, 상기 멤브레인 농축조의 응집 폐수를 이송하는 처리펌프, 상기 처리펌프로부터 이송된 응집 폐수를 막분리하여 여과한 후, 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조로 순환하는 멤브레인 시스템으로 구성되며, 상기 후단 처리부는 멤브레인 시스템을 통과한 처리수의 pH가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 pH센서에 의해 감지한 후, 약품투입장치에 의한 약품투입으로 pH를 자동조절하는 pH조정조, 상기 멤브레인 처리부를 통과한 처리수에 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 파이널필터 시스템으로 구성됨을 특징으로 하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템을 제공한다.
본 발명은 불산 폐수를 처리하기 위한 방법에 있어서, 집수조의 폐수를 원수펌프를 이용하여 1차 반응조로 이송하는 단계, 1차 반응조에 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 응집물을 형성시키는 단계, 2차 반응조에 이송된 폐수에 Alum을 투입하여 응집 반응물을 생성하고, 소석회와 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하는 단계, 응집 폐수를 막분리하여 여과된 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조로 순환하는 단계, 상기 멤브레인 시스템(36)으로부터 이송된 슬러지를 슬러지 농축조로 이송하는 단계, 멤브레인을 통과한 처리수가 pH센서에 의해 pH가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 약품을 투입하여 자동 조절하는 단계, 멤브레인 처리 후 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 단계를 포함하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법을 제공한다.
또한, 상기 응집된 슬러지를 슬러지 농축조로 이송하는 단계 이후에, 상기 슬러지를 탈수기로 탈수하여 탈수 cake은 반출하고 탈리여액은 집수조로 이송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법을 제공한다.
본 발명은 멤브레인을 이용하여 불산 폐수를 처리함으로써 별도의 침전조를 설치하지 않아 설치부지가 적게 소요되고 슬러지 발생량이 줄어들며, 불산 폐수를 방류수 수질기준 이하로 안정적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 약품투입장치를 이용한 약품의 투입으로 항상 일정하게 투입량을 유지하여 처리효율을 극대화하고 처리의 안전성을 강화할 수 있으며, 약품의 과도한 투입으로 인한 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 흐름도.
도 2는 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 반응부 공정도.
도 3은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 멤브레인 처리부 공정도.
도 4는 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 후단처리부 공정도.
도 5는 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 약품투입시스템 공정도.
도 6은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 슬러지 처리 공정도.
도 7은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법의 순서도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 흐름도, 도 2는 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 반응부 공정도, 도 3은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 멤브레인 처리부 공정도, 도 4는 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 후단처리부 공정도, 도 5는 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 약품투입시스템 공정도, 도 6은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 슬러지 처리 공정도, 도 7은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법의 순서도이다.
도 1은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템의 흐름도로,
본 발명은 불산 폐수를 처리하기 위한 시스템에 있어서, 발생되는 폐수를 집수조(12)에 저장한 후, 원수펌프(14)를 이용하여 반응조로 이송하는 원수이송부(10), 상기 원수펌프(14)에서 이송된 폐수를 약품투입장치에 의해 약품을 투입하여 화학적 반응을 일으켜 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부(20), 상기 반응부(20)의 화학반응 후, 폐수를 멤브레인을 통과시켜 처리하는 멤브레인 처리부(30), 상기 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수를 약품투입장치(60)에 의해 pH를 조절하고, 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부(50)로 구성된다.
본 발명은 불산 폐수를 처리하기 위한 시스템에 있어서, 발생되는 폐수를 집수조(12)에 저장한 후, 원수펌프(14)를 이용하여 반응조로 이송하는 원수이송부(10), 상기 원수펌프(14)에서 이송된 폐수를 약품투입장치(60)에 의해 약품을 투입하여 화학적 반응을 일으켜 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부(20), 상기 반응부(20)의 화학반응 후, 응집 폐수는 멤브레인 농축조(32)로 이송하여 멤브레인을 통과한 후 처리되는 멤브레인 처리부(30), 상기 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수를 약품투입장치(60)에 의해 pH를 조절하고, 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부(50)로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 원수이송부(10)는 수질 및 유량의 시간적인 변동에 의한 처리시스템의 부하를 최소화하고 유입폐수의 농도를 균등하게 하는 집수조(12), 상기 집수조(12)의 폐수를 일정수량 균일하게 반응부(20)로 이송하는 원수펌프(14)로 구성된다.
상기 집수조(12)는 바닥에 에어 브로워를 설치하여 공장에서 배출되는 폐수에 포함되는 침전물의 자연 침식을 방지하는 것으로 이루어진다.
상기 원수펌프(14)는 저장조에 설치된 레벨센서, 후단 농축조 및 pH조정조(52)에 설치된 레벨센서와 멤브레인 시스템(36)에 설치된 자동 역세정 타이머에 의해 PLC 제어로 자동운전되며, 일정한 유량을 조절할 수 있도록 설치된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 반응부(20)는 바닥에 에어 브로워를 설치하여 침전물의 자연 침식을 방지하며, 원수펌프(14)로부터 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 CaF2형태의 응집물을 형성할 수 있도록 일정시간(30 ~ 60분) 기계적 교반이 이루어지는 1차 반응조(22), 상기 1차 반응조(22)에서 반응된 폐수에 Alum 또는 Pac을 정량적(2500 ~ 3000㎎/L)으로 투입하여 응집물의 생성을 통한 불소(F)의 제거효율을 촉진시키고, 소석회 또는 가성소다를 투입하여 중성으로 조정할 수 있도록 일정시간(30 ~ 60분) 기계적 교반이 이루어지는 2차 반응조(24)로 구성된다.
상기 1차 반응조(22)는 소석회 자동조절(pH 8) pH센서가 설치되어 유입되는 불산 폐수에 소석회 투입장치를 이용하여 소석회를 자동 투입하고 30 ~ 60분 동안 소석회와 240RPM으로 교반하며, 반응한 후 2차 반응조(24)로 유입되는 구성이다.
또한, 상기 1차 반응조(22)에 설치된 기계식 교반기 및 소석회 투입장치는 집수조(12)에 설치된 레벨센서 및 멤브레인 시스템(36)에 설치된 자동 역세정 타이머에 의해 PLC 제어로 자동 운전된다.
상기 2차 반응조(24)는 1차 반응조(22)에서 소석회와 반응하지 않고 용존하는 불소를 제거하기 위해서 Alum 또는 Pac을 2500 ~ 3000㎎/L 으로 정량 투입하고, 소석회 또는 가성소다를 자동조절(pH 7) pH센서에 의해 자동 투입하여 잔존하는 불소이온을 응집 반응시킨 후, 후단에 설치된 멤브레인 처리부(30)로 이송하게 된다.
또한, 상기 2차 반응조(24)에 설치된 기계식 교반기 및 소석회, Alum 투입장치는 반응조에 설치된 pH센서, 집수조(12)에 설치된 레벨센서 및 멤브레인 시스템(36)에 설치된 자동 역세정 타이머에 의해 PLC 제어로 자동 운전된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 멤브레인 처리부(30)는 반응부(20)에서 화학반응 후 이송되는 폐수를 멤브레인 시스템(36)에서 원활하게 운전할 수 있도록 하고, 멤브레인 시스템(36)을 통해 분리된 슬러지를 3 ~ 5% 농축시키는 멤브레인 농축조(32), 상기 멤브레인 농축조(32)의 폐수를 일정압력(3.5㎏/㎠)으로 펌핑하여 멤브레인 시스템(36)으로 이송하는 처리펌프(34), 상기 처리펌프(34)로부터 이송된 폐수를 0.1㎛ PVDF 재질의 Tubular 타입의 멤브레인으로 1, 2차 반응조(24)에서 반응한 CaF2 형태의 응집물을 막분리하여 여과하며, 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환하는 멤브레인 시스템(36)으로 구성된다.
상기 멤브레인 농축조(32)는 반응부(20)로부터 이송된 응집 폐수를 후단의 멤브레인 시스템(36)에서 처리할 수 있도록 완충탱크역할을 하게 되며, 멤브레인 시스템(36)에서 분리하여 이송된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하게 된다.
상기 멤브레인 시스템(36)을 통과한 처리수에 응집물이 많은 경우에는 멤브레인 시스템(36)에 부하를 줄이기 위해 이송되기 전에 반응부로 순환되어 한번 더 화학반응을 거치는 것이 바람직하다.
또한, 상기 멤브레인 농축조(32)의 슬러지는 설정시간에 의해 자동으로 인발되며, 도 6에 도시한 바와 같이 슬러지 농축조(40)에 이송되어 Filter Press 타입의 탈수기(42)로 탈수시켜 탈수 cake은 반출하고 탈리여액은 다시 집수조(12)로 이송된다.
상기 멤브레인 시스템(36)은 처리펌프(34)를 통해 일정압력(3.5㎏/㎠)으로 펌핑된 폐수를 Cross Flow 방식으로 여과하여 여과된 처리수는 후단 처리부(50)로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환하게 되며, 일정 슬러지 농도를 유지하기 위해 슬러지 이송펌프에 타이머를 설치하여 자동으로 농축슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하여 처리하게 된다.
또한, 상기 멤브레인 시스템(36)은 10 ~ 20분 동안 여과하고 8 ~ 15초 동안 일정압력(0.2㎏/㎠)으로 역세정하여 멤브레인 플럭스를 유지시키고, 멤브레인에 부착된 이물질을 제거하며, 장시간 운전으로 인한 멤브레인의 유량감소(초기유량의 30%)시 화학약품(Alkali, Acid)을 이용하여 멤브레인을 세척하여 유량을 복원하고 수명을 향상시키는 것으로 구성된다.
상기 멤브레인 처리부(30)는 멤브레인 농축조(32) 및 후단의 pH조정조(52)에 설치된 레벨센서 및 역세정 타이머에 의해 PLC제어로 자동 운전된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 후단 처리부(50)는 전단 시스템의 운전 장애로 인한 pH의 범위가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우를 대비하여 pH센서에 의해 방류 전 pH를 법적 방류기준에 적합하도록 자동 조절하는 pH조정조(52), 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수의 미처리된 미량의 잔존 불소 분을 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 파이널필터 시스템(54)으로 구성된다.
상기 pH조정조(52)는 pH센서에 의해 멤브레인 처리수의 pH를 확인한 후 허용 범위를 벗어나게 되면 약품투입장치(60)에 의해서 황산 및 가성소다를 투입하여 자동 조절하는 것으로 구성된다.
상기 파이널필터 시스템(54)은 멤브레인 처리수를 투과펌프(56)를 이용하여 일정압력(2㎏/㎠)으로 파이널필터(불소 제거용 이온교환수지)를 통과시켜 미량으로 잔존하는 불소를 완벽하게 제거하며, 상기 투과펌프(56)는 pH조정조(52)에 설치된 레벨센서 및 역세정 타이머에 의해 PLC 제어로 자동 운전된다.
또한, 상기 파이널필터 시스템(54)은 장시간 운전으로 오염된 파이널필터에 가성소다(10%)를 이용하여 일정 유량 및 유속으로 통과시켜 복원하여 재사용할 수 있게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 약품투입장치(60)는 반응부(20)의 소석회 투입장치, Alum(Pac) 투입장치, 소석회(가성소다) 투입장치와 pH조정조(52)의 황산 투입장치로 구성되어 각각의 약품펌프에 의해 투입되며, pH센서에 의해 자동 투입되는 것을 특징으로 한다.
도 7은 본 발명의 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법의 순서도로,
불산 폐수를 이송하는 원수이송단계(S10), 상기 불산 폐수에 소석회를 투입하여 반응시키는 1차 반응단계(S20), 상기 1차 반응단계 이후에 약품을 투입하여 중화시키는 2차 반응단계(S30), 응집 폐수를 멤브레인을 이용하여 여과하는 멤브레인 처리단계(S40), 멤브레인 시스템(36)을 통해 분리된 슬러지를 처리하는 슬러지 처리단계(S50), 처리수의 pH를 조정하는 pH조정단계(S60), 방류전에 잔존불소를 제거하는 후단처리단계(S70)로 이루어진다.
불산 폐수의 수질 및 유량의 시간적인 변동에 의한 처리시스템의 부하를 최소화하고 유입폐수의 농도를 균등하게 하여 일정 수량 균일하게 반응부(20)로 이송하며(S10), 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 CaF2 형태의 응집물을 형성할 수 있도록 일정시간(30 ~ 60분) 기계적 교반이 이루어지며(S20), 2차 반응조(24)에 이송된 폐수에 Alum 및 기타 응집제를 투입하여 응집 반응물의 생성을 촉신시키고, 소석회 및 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하게 된다.(S30)
상기 반응부(20)의 화학반응 후에 멤브레인 시스템(36)에서 원활하게 처리할 수 있도록 멤브레인 농축조(32)가 완충탱크 역할을 하며, 처리펌프(34)를 통해 일정압력(3.5㎏/㎠)으로 펌핑된 응집 폐수를 멤브레인 시스템(36)을 통과시켜 막분리하여 처리하게 되며, 상기 멤브레인 시스템(36)에서 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환되어(S40) 슬러지 농축조(40)로 이송하여 처리된다.(S50)
상기 멤브레인 시스템(36)을 통과한 처리수는 방류전 pH를 조정하기 위해 pH 범위가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 황산 및 가성소다를 투입하여 중성으로 조절하게 되며(S60), 멤브레인 처리 후 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하게 된다.(S70)
또한, 멤브레인 농축조(32)에서 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송되어 탈수기(42)로 탈수하고, 탈수 cake은 반출하고 탈리여액은 집수조(12)로 다시 이송하게 된다.
본 발명은 발생되는 폐수를 반응조로 이송하는 원수이송부(10), 이송된 폐수에 약품을 투입하여 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부(20), 상기 반응부(20)의 화학반응 후, 응집된 폐수를 멤브레인을 통과시켜 처리하는 멤브레인 처리부(30), 상기 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수의 pH를 조절하고, 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부(50)로 구성되는 불산 폐수 처리시스템에 있어서, 상기 반응부(20)는 원수펌프(14)로 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 CaF2형태의 응집물을 형성할 수 있도록 30 ~ 60분 동안 기계적 교반이 이루어지는 1차 반응조(22), 상기 1차 반응조(22)에서 반응된 폐수에 Alum을 투입하여 응집 반응물을 생성하고, 소석회와 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하는 2차 반응조(24)로 구성되며, 상기 멤브레인 처리부(30)는 반응부(20)의 화학반응 후 형성된 응집 폐수를 처리하고, 멤브레인 시스템(36)으로부터 이송된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하는 멤브레인 농축조(32), 상기 멤브레인 농축조(32)의 응집 폐수를 이송하는 처리펌프(34), 상기 처리펌프(34)로부터 이송된 응집 폐수를 막분리하여 여과한 후, 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환하는 멤브레인 시스템(36)으로 구성되며, 상기 후단 처리부(50)는 멤브레인 시스템(36)을 통과한 처리수의 pH가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 pH센서에 의해 감지한 후, 약품투입장치(60)에 의한 약품투입으로 pH를 자동조절하는 pH조정조(52), 상기 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수에 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 파이널필터 시스템(54)으로 구성됨을 특징으로 하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템을 제공한다.
본 발명은 불산 폐수를 처리하기 위한 방법에 있어서, 집수조(12)의 폐수를 원수펌프(14)를 이용하여 1차 반응조(22)로 이송하는 단계(S10), 1차 반응조(22)에 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 응집물을 형성시키는 단계(S20), 2차 반응조(24)에 이송된 폐수에 Alum을 투입하여 응집 반응물을 생성하고, 소석회와 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하는 단계(S30), 응집 폐수를 막분리하여 여과된 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환하는 단계(S40), 상기 멤브레인 시스템(36)으로부터 이송된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하는 단계(S50), 멤브레인을 통과한 처리수가 pH센서에 의해 pH가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 약품을 투입하여 자동 조절하는 단계(S60), 멤브레인 처리 후 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 단계(S70)를 포함하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법을 제공한다.
또한, 상기 응집된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하는 단계(S50) 이후에, 상기 슬러지를 탈수기(42)로 탈수하여 탈수 cake은 반출하고 탈리여액은 집수조(12)로 이송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 멤브레인을 이용하여 불산 폐수를 처리함으로써 별도의 침전조를 설치하지 않아 설치부지가 적게 소요되고 슬러지 발생량이 줄어들며, 불산 폐수를 방류수 수질기준 이하로 안정적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 약품투입장치를 이용한 약품의 투입으로 항상 일정하게 투입량을 유지하여 처리효율을 극대화하고 처리의 안전성을 강화할 수 있으며, 약품의 과도한 투입으로 인한 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합 된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 원수이송부 12 : 집수조
14 : 원수펌프 20 : 반응부
22 : 1차 반응조 24 : 2차 반응조
30 : 멤브레인 처리부 32 : 멤브레인 농축조
34 : 처리펌프 36 : 멤브레인 시스템
40 : 슬러지 농축조 42 : 탈수기
50 : 후단 처리부 52 : pH조정조
54 : 파이널필터 시스템 56 : 투과펌프
60 : 약품투입장치

Claims (3)

  1. 발생되는 폐수를 반응조로 이송하는 원수이송부(10);
    이송된 폐수에 약품을 투입하여 응집물을 형성시키고, 폐수를 중성으로 조정하는 반응부(20);
    상기 반응부(20)의 화학반응 후, 응집된 폐수를 멤브레인을 통과시켜 처리하는 멤브레인 처리부(30);
    상기 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수의 pH를 조절하고, 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 후단 처리부(50);로 구성되는 불산 폐수 처리시스템에 있어서,
    상기 반응부(20)는 원수펌프(14)로 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 CaF2형태의 응집물을 형성할 수 있도록 30 ~ 60분 동안 기계적 교반이 이루어지는 1차 반응조(22);
    상기 1차 반응조(22)에서 반응된 폐수에 Alum을 투입하여 응집 반응물을 생성하고, 소석회와 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하는 2차 반응조(24);로 구성되며,
    상기 멤브레인 처리부(30)는 반응부(20)의 화학반응 후 형성된 응집 폐수를 처리하고, 멤브레인 시스템(36)으로 이송된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하는 멤브레인 농축조(32);
    상기 멤브레인 농축조(32)의 응집 폐수를 이송하는 처리펌프(34);
    상기 처리펌프(34)로부터 이송된 응집 폐수를 막분리하여 여과한 후, 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환하는 멤브레인 시스템(36);으로 구성되며,
    상기 후단 처리부(50)는 멤브레인 시스템(36)을 통과한 처리수의 pH가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 pH센서에 의해 감지한 후, 약품투입장치(60)에 의한 약품투입으로 pH를 자동조절하는 pH조정조(52);
    상기 멤브레인 처리부(30)를 통과한 처리수에 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 파이널필터 시스템(54);으로 구성됨을 특징으로 하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리시스템.
  2. 불산 폐수를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    집수조(12)의 폐수를 원수펌프(14)를 이용하여 1차 반응조(22)로 이송하는 단계(S10);
    1차 반응조(22)에 이송된 폐수에 소석회를 투입하여 응집물을 형성시키는 단계(S20);
    2차 반응조(24)에 이송된 폐수에 Alum을 투입하여 응집 반응물을 생성하고, 소석회와 가성소다를 투입하여 폐수를 중성으로 조정하는 단계(S30);
    응집 폐수를 막분리하여 여과된 처리수는 후단 처리공정으로 이송하고 분리된 슬러지는 멤브레인 농축조(32)로 순환하는 단계(S40);
    상기 멤브레인 시스템(36)으로부터 이송된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하는 단계(S50);
    멤브레인을 통과한 처리수가 pH센서에 의해 pH가 5.6 ~ 8.6을 벗어났을 경우 약품을 투입하여 자동 조절하는 단계(S60);
    멤브레인 처리 후 미처리된 미량의 잔존 불소 성분을 불소 제거용 이온교환수지를 사용하여 제거하는 단계(S70);를 포함하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 응집된 슬러지를 슬러지 농축조(40)로 이송하는 단계(S50) 이후에, 상기 슬러지를 탈수기(42)로 탈수하여 탈수 cake은 반출하고 탈리여액은 집수조(12)로 이송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인을 이용한 불산 폐수 처리방법.
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