KR102020554B1 - 무기 폐수 재이용 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
무기 폐수 재이용 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 무기 폐수 재이용 방법은 알칼리성 폐수 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수를 생성하는 단계(S10), 상기 제1 처리수 및 산성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수를 생성하는 단계(S20), 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수를 생성하는 단계(S30), 및 상기 제3 처리수 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수를 생성하는 단계(S40)를 포함한다.
Description
무기 폐수 재이용 방법 및 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 무기 폐수 중 산성 폐수 및 알칼리성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 재이용 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 제조과정에는 다수의 산 및 알칼리 류의 무기약품이 사용되며, 이때 산성 및 알칼리성 무기계 폐수가 발생한다.
산성 폐수의 일반적인 특징은 pH 4 이하의 산성조건이며, 과산화수소, 유기물, 입자성 오염물질 및 중금속 이온을 포함한다.
알칼리성 폐수의 일반적인 특징은 pH 9 이상의 알칼리 조건이며, 과산화수소, 유기물, 입자성 오염물질, 암모니아성 질소 및 중금속 이온을 포함한다.
종래의 대표적인 산성 및 알칼리성 무기 폐수 처리 기술을 소개하면 다음과 같다.
1) 산성 폐수 처리 기술: 미생물 효소계 약품 공정
상기 공정은 무기 폐수 중 산성 폐수에 포함된 과산화수소의 제거를 위하여 미생물 효소계 약품을 주입하고 이후 입자 및 중금속 제거를 위해 응집 및 침전 공정을 도입하는 기술이다. 본 기술에서 사용하는 카탈라제와 같은 미생물 효소계 약품은 고가로서, 사용시 설비 운전비를 상승시키며, 유기 효소계 물질이기 때문에 처리수내의 유기물의 함량을 높이는 단점이 있다. 또한, 미생물 효소계 약품 공정 후단의 응집 및 침전 공정에서는 입자성 물질 및 중금속의 제거효율이 일정하지 않고 변동이 커서 공정 안정성이 낮은 단점이 있다. 그리고, 최종 처리수내에 잔존하는 이온물질의 농도가 높기 때문에 재이용하는데 어려움이 있다.
2) 알칼리성 폐수 처리 기술: 암모니아성 질소 제거를 위한 다단 생물 공정
상기 공정은 무산소조-포기조-침전조로 이어지는 다단 생물반응조를 이용하여 알칼리성 폐수내에 포함된 고농도의 유기물 및 암모니아성 질소를 제거하는 공정이다. 다단 생물 반응조를 유지하기 위해서는 막대한 부지 면적과 유지관리에 상당한 노하우가 필요하며, 다단 생물반응조의 특성으로 인하여 각 단의 처리효율 변동시 최종 처리수질의 변동이 커서 운영상의 어려움이 있다. 또한 폐수내에 포함되어 있는 유기물만 일부 제거하고 다량의 이온성 물질 및 입자성 물질은 폐수내에 잔존하여 폐수의 재이용에 어려움이 있다.
본 발명은 산알칼리 폐수와 같은 반도체 무기 폐수의 처리를 위해 기존 공정에서 사용하던 고가의 과산화수소 제거용 약품 공정 및 다단 생물 처리 공정을 각각 담체 공정 및 분리막 공정으로 대체하여 처리수질이 안정적이고 이온성 물질과 입자성 물질까지 제거하여 폐수를 재이용할 수 있는 공정 구성을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은,
알칼리성 폐수 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수를 생성하는 단계(S10);
상기 제1 처리수 및 산성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수를 생성하는 단계(S20);
상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수를 생성하는 단계(S30); 및
상기 제3 처리수 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수를 생성하는 단계(S40)를 포함하는 폐수 재이용 방법을 제공한다.
상기 단계(S10)는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제1 담체에 상기 알칼리성 폐수를 통수시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 단계(S10)에서 상기 알칼리성 폐수는 5 hr-1 이하의 공간속도로 처리될 수 있다.
상기 단계(S20)는 미생물 고정화 담체에 상기 혼합 폐수를 통수시킴으로써 수행되고, 상기 미생물 고정화 담체는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제2 담체 및 상기 제2 담체에 고정된 미생물을 포함할 수 있다.
상기 제1 담체 및 상기 제2 담체 중 적어도 하나는 활성탄을 포함할 수 있다.
상기 폐수 재이용 방법은 상기 단계(S20)의 중단없이 수행되는 단계로서, 상기 단계(S20)에서 생성된 산소를 외부로 배출하는 단계(S25)를 더 포함할 수 있다.
상기 폐수 재이용 방법은 상기 단계(S20)에서 사용되는 상기 미생물 고정화 담체에 외부의 공기를 공급하는 단계를 별도로 포함하지 않을 수 있다.
상기 미생물은 호기성 미생물을 포함할 수 있다.
상기 미생물은 슈도모나스 종 CP236(Pseudomonas sp. CP236)(수탁번호: KACC 91512P), 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP), 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP), 아시네토박터 속 SMIC-1 (Acinetobacter sp. SMIC-1)(수탁번호 KCCM 10999P), 쿠프리아비더스 속 SMIC-2 (Cupriavidus sp. SMIC-2)(수탁번호 KCCM 11000P) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단계(S20)에서 상기 혼합 폐수는 10 hr-1 이하의 공간속도로 처리될 수 있다.
상기 단계(S30)는 상기 제2 처리수에 응집제를 첨가하여 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 응집시키는 단계(S31), 상기 응집된 물질을 필터로 여과하는 단계(S32) 및 상기 여과후 농축된 물질을 외부로 배출시키는 단계(S33)를 포함할 수 있다.
상기 응집제는 Al계 응집제, Fe계 응집제, Ca계 응집제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단계(S40)는 역삼투막에 상기 제3 처리수를 통수시킴으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제1 담체를 이용하여, 알칼리성 폐수 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수를 생성하는 과산화수소 제거 장치;
과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제2 담체 및 상기 제2 담체에 고정된 미생물을 포함하는 미생물 고정화 담체를 이용하여, 상기 제1 처리수 및 산성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수를 생성하는 과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치;
응집제 및 필터를 이용하여, 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수를 생성하는 응집 및 여과 장치; 및
역삼투막을 이용하여, 상기 제3 처리수 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수를 생성하는 역삼투 장치를 포함하는 폐수 재이용 장치를 제공한다.
상기 응집 및 여과 장치에 구비된 상기 필터는 공경이 0.01~0.45㎛인 정밀여과막 또는 한외여과막일 수 있다.
상기 역삼투 장치에 구비된 상기 역삼투막은 기수용(brackish water) 또는 해수용(seawater)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 반도체 제조과정에서 발생하는 산알칼리 폐수의 재이용 처리에 있어, 폐수내에 포함된 과산화수소, 유기물, 이온성 물질 및 입자성 물질을 효과적으로 제거하여 냉각수, 중수 및 스크러버 세정수 등으로 활용 가능하여 폐수의 재이용을 구현할 수 있다.
특히, 과산화수소와 고농도 유기물 동시 제거가 가능한 미생물이 부착된 활성탄 공정을 구현하여 설비 설치 면적 및 운영비 측면에서 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 무기 폐수 재이용 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 무기 폐수 재이용 장치에 구비된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 무기 폐수 재이용 장치에 구비된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 무기 폐수 재이용 장치에 구비된 응집 및 여과 장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 무기 폐수 재이용 장치에 구비된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 무기 폐수 재이용 장치에 구비된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 무기 폐수 재이용 장치에 구비된 응집 및 여과 장치의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 무기 폐수 재이용 방법을 상세히 설명한다.
본 명세서에서, "미생물 고정화 담체(microbe immobilized media)"란 미생물이 고정되어 있는 담체를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "상향류"란 중력의 역방향으로 진행되는 흐름을 의미하고, "하향류"란 중력방향으로 진행되는 흐름을 의미한다.
또한 본 명세서에서, "전단 또는 전단부"는 상대적으로 폐수의 흐름방향의 역방향에 위치한 부분 또는 단부를 의미하고, "후단 또는 후단부"는 상대적으로 폐수의 흐름방향의 순방향에 위치한 부분 또는 단부를 의미한다.
또한 본 명세서에서, "공간속도(space velocity)"란 폐수의 공급속도(m3/hr)를 폐수 처리장치의 내용적(m3)으로 나누어 얻어진 값으로서, 체류시간의 역수이며, 폐수의 처리 능률을 의미한다. 여기서, 폐수 처리장치의 내용적이란 폐수 처리장치에 충진된 충진재(담체 또는 미생물 고정화 담체)의 겉보기 부피를 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 방법은 알칼리성 폐수와 산성 폐수를 동시에 처리하여 상기 각 폐수에 함유되어 있는 과산화수소, 유기물, 중금속, 입자성 물질 및 이온성 물질을 제거할 수 있다.
또한, 상기 알칼리성 폐수 및 상기 산성 폐수는 반도체 및 LCD 제조공정 등 전자산업에서 배출된 전자폐수일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리성 폐수는 pH가 9 이상일 수 있다.
또한, 상기 알칼리성 폐수는 과산화수소, 유기물, 입자성 오염물질, 암모니아성 질소, 중금속 이온 및 기타 알칼리성 물질(예를 들어, NaOH)을 포함할 수 있다.
상기 알칼리성 폐수는 3,000mg/L 이하의 과산화수소를 포함할 수 있다.
상기 산성 폐수는 pH가 4 이하일 수 있다.
또한, 상기 산성 폐수는 과산화수소, 유기물, 입자성 오염물질, 암모니아성 질소, 중금속 이온 및 기타 산성 물질(예를 들어, 염산, 황산 또는 질산)을 포함할 수 있다.
상기 유기물은 생분해성 유기물을 포함할 수 있다.
상기 중금속은 상기 각 폐수내에 용존된 상태로 존재할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 방법은 알칼리성 폐수 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수를 생성하는 단계(S10), 상기 제1 처리수 및 산성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수를 생성하는 단계(S20), 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수를 생성하는 단계(S30), 및 상기 제3 처리수 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수를 생성하는 단계(S40)를 포함한다.
상기 단계(S10)는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제1 담체에 상기 알칼리성 폐수를 통수시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 제1 담체는 하기 반응식 1과 같이 과산화수소(H2O2)를 분해시킨다.
[반응식 1]
(1) 2H2O2 → 2H2O + O2 ↑
상기 제1 담체는 과산화수소 분해 반응에서 반응물이 아니라 단지 촉매로서만 기능하므로 소비되지 않아 수명이 반영구적이다.
상기 제1 담체는 활성탄을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 담체는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다.
상기 활성탄은 활성탄 제조사에서 과산화수소 분해 반응 전용으로 판매하는 것일 수 있으며, 예를 들어, Norit사의 ROW 0.8 및 Calgon사 CENTAUR® HSL 8x30 제품일 수 있다.
또한, 상기 제1 담체는 입자상 물질일 수 있다.
또한, 상기 제1 담체의 평균입경은 5~40 메쉬(mesh), 예를 들어, 8~30 메쉬일 수 있다.
또한, 상기 제1 담체는 구형 또는 다른 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 단계(S10)에서 상기 알칼리성 폐수는 5 hr-1 이하의 공간속도로 처리될 수 있다.
상기 단계(S10)에서 배출되는 상기 제1 처리수는 하기 두가지 조건을 모두 만족하여야 한다. 첫째, 상기 제1 처리수 중의 과산화수소 농도의 하한치는 상기 미생물의 생장 촉진에 필요한 양의 산소를 생성하기에 충분할 정도로 높아야 한다. 둘째, 상기 제1 처리수 중의 과산화수소 농도의 상한치는 상기 단계(S20)에서 사용되는 상기 미생물의 대부분을 사멸시키지 않아 생존하는 미생물이 충분한 유기물 분해능을 갖게 될 정도로 낮아야 한다. 이와 관련해서는 뒤에서 보충 설명하기로 한다.
상기와 같은 이유로, 상기 폐수 재이용 방법에서 상기 단계(S10)는 결코 생략될 수 없는 필수적인 단계이다. 즉, 상기 알칼리성 폐수를 상기 단계(S10)에서 전처리하지 않고 상기 산성 폐수와 직접 혼합하여 상기 단계(S20)로 공급할 경우에는 고농의 과산화수소로 인해 상기 단계(S20)에서 사용되는 상기 미생물이 대부분 사멸하게 되어 상기 단계(S20)에서 유기물이 분해되지 않게 되므로, 결국 폐수 중의 과산화수소와 유기물의 동시 제거라고 하는 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.
상기 단계(S10)에서 배출되는 상기 제1 처리수는 250mg/L 이하의 과산화수소를 포함할 수 있다.
상기 제1 처리수와 상기 산성 폐수가 혼합되어 상기 혼합 폐수를 형성할 수 있다.
상기 단계(S20)는 미생물 고정화 담체에 상기 혼합 폐수를 통수시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 미생물 고정화 담체는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제2 담체 및 상기 제2 담체에 고정된 미생물을 포함할 수 있다.
상기 제2 담체는 상기 제1 담체와 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 따라서, 상기 제1 담체와 마찬가지로 상기 제2 담체도 상기 반응식 1과 같이 과산화수소(H2O2)를 분해할 수 있다.
또한, 상기 제2 담체는 상기 미생물이 고정되는 공간인 매크로포어의 비율이 높은 것일 수 있다.
상기 미생물은 과산화수소와 직접 접촉할 경우 적어도 일부가 사멸되어 유기물 분해능이 약화되거나 손실될 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(S20)에서 상기 혼합 폐수는 1차적으로는 상기 미생물 고정화 담체 중 일부와 직접 접촉하게 된다. 이때, 상기 혼합 폐수에 함유되어 있는 과산화수소 중의 일부가 상기 제2 담체와 접촉하여 분해되어 산소를 발생시키고, 상기 미생물 고정화 담체에 포함되어 있는 상기 미생물 중 일부는 상기 혼합 폐수 중의 과산화수소와 직접 접촉하여 사멸한다. 이후, 상기 혼합 폐수 중의 과산화수소가 계속 분해되어 소정 농도 이하로 감소하게 되면, 그 이후에 사멸되지 않은 생존 미생물은 과산화수소와 접촉하더라도 과산화수소의 낮은 농도로 인하여 사멸하지 않게 된다. 즉, 상기 미생물 고정화 담체는 통상 층을 이루고 있기 때문에 상기 미생물 고정화 담체 중 상기 혼합 폐수가 공급되는 쪽에 근접한 미생물은 사멸을 피할 수 없지만 먼쪽에 위치한 미생물은 사멸되지 않을 뿐만 아니라 오히려 과산화수소의 분해로 생성된 산소를 공급받아 증식하여 높은 유기물 분해능을 유지할 수 있는 것이다.
상기 미생물은 호기성 미생물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 미생물은 슈도모나스 종 CP236(Pseudomonas sp. CP236)(수탁번호: KACC 91512P), 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP), 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP), 아시네토박터 속 SMIC-1 (Acinetobacter sp. SMIC-1)(수탁번호 KCCM 10999P), 쿠프리아비더스 속 SMIC-2 (Cupriavidus sp. SMIC-2)(수탁번호 KCCM 11000P) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 혼합 폐수는 20mg/L 이하의 TOC(total organic carbon) 및 250mg/L 이하의 과산화수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, TOC가 20mg/L일 경우 이론적 산소 요구량(ThOD)은 TOC의 약 4배가 되므로, 80mg/L의 산소(O2)가 필요하게 된다. 따라서, 상기 반응식 1에 의하면, 상기 미생물에 80mg/L의 산소를 공급하기 위해서는 170mg/L의 과산화수소가 요구된다.
또한, 상기 혼합 폐수는 4.0~8.0의 pH 및 18~30℃의 온도를 가질 수 있다.
상기 단계(S20)에서 상기 혼합 폐수는 10 hr-1 이하의 공간속도(SV: space velocity)로 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합 폐수 중의 TOC를 50% 이상 제거하는 것을 목표로 할 경우, 상기 단계(S20)에서 상기 혼합 폐수는 7 hr-1 이하의 공간속도로 처리될 수 있다.
예를 들어, 상기 단계(S20)에서 상기 혼합 폐수는 0.5~10 hr-1, 예를 들어, 3~7 hr-1의 공간속도로 처리될 수 있다.
상기 폐수 재이용 방법은 상기 단계(S20)에서 생성된 산소를 외부로 배출하는 단계(S25)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 산소 배출 단계(S25)는 상기 단계(S20)의 중단없이 수행될 수 있는데, 이는 과산화수소의 분해 반응으로 생성된 산소의 일부가 상기 미생물에 의해 소비되어, 탈기되어야 할 산소의 잔량이 적기 때문이다.
상기 단계(S30)는 상기 제2 처리수에 응집제를 첨가하여 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 응집시키는 단계(S31), 상기 응집된 물질을 필터로 여과하는 단계(S32) 및 상기 여과후 농축된 물질을 외부로 배출시키는 단계(S33)를 포함할 수 있다.
상기 단계(S31)에 사용되는 상기 응집제는 Al계 응집제, Fe계 응집제, Ca계 응집제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 Al계 응집제는 단분자형 응집제, 고분자형 응집제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 단분자 응집제는 Al2(SO4)3·18H2O, Na2Al2O4, Al2(SO4)3(NH3)2SO4, Al2(SO4)3(NH3)2SO4의 수화물, Al2(SO4)3K2SO4 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 고분자형 응집제는 [Al2(OH)nCl6-n]m(m≤10, 1≤n≤5), [Al2(OH)n(SO4)3-n/2]m(m≤10, 1≤n≤5), Ala(OH)b(SO4)c(SiOx)d, Ala(OH)b(Cl)c(Si)d, Ala(OH)b(Cl)c(Ca)d 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 상기 Al계 응집제는 3중량% 이상의 Al을 포함할 수 있다.
상기 Fe계 응집제는 Fe(OH)3, Fe(OH)3의 수화물, FeCl3, FeCl3의 수화물, [Fe2(SO4)3]m, [Fe2(SO4)3]m의 수화물, FeSO4·7H2O 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 상기 Fe계 응집제는 5중량% 이상의 Fe를 포함할 수 있다.
상기 Ca 계 응집제는 CaO, Ca(OH)2 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 상기 Ca계 응집제는 5중량% 이상의 Ca를 포함할 수 있다.
상기 응집제의 주입량은 폐수내 중금속 농도 및 입자성 물질의 농도에 따라 달라지며 일반적인 주입농도는 중량 기준으로 수 ppm에서 수만 ppm일 수 있고, 예를 들어 100~4,000ppm일 수 있다. 응집 공정 수행시 pH에 따라 폐수내 물질의 용존성이 달라질 수 있으며, 본 발명의 일 구현예에 따른 폐수 재이용 방법에서 운전 pH는 5.5~9이고, 응집 반응 시간은 5~60분이고, 응집 교반 강도는 속도경사 G(velocity gradient, s-1) 값으로 100~1,500 s-1일 수 있다.
상기 단계(S32)에 사용되는 상기 필터는 정밀여과막(microfiltration membrane) 또는 한외여과막(ultrafiltration membrane)일 수 있다.
상기 정밀여과막은 공칭 공경(nominal pores size)이 0.01㎛ 이상일 수 있다.
상기 한외여과막은 분획 분자량(molecular weight cutoff)이 100,000Dalton 이상일 수 있다.
상기 필터는 중공사막 모듈(hollow fiber module) 또는 관상형 막 모듈(tubular module)의 형태로 사용될 수 있다.
상기 필터가 중공사막 모듈의 형태로 사용되는 경우 운전 flux는 10~30 L/m2·hr이고 회수율은 80~98%일 수 있고, 관상형 막 모듈의 형태로 사용되는 경우 운전 flux는 50~500L/m2·hr이고 회수율은 80~98%일 수 있다.
상기 필터의 회수율은 상기 필터에서 여과되는 유량을 상기 필터로 유입되는 유량으로 나누어 얻은 값의 백분율을 의미한다.
상기 단계(S33)는 상기 단계(S31)에서 배출된 후 상기 단계(S32)에서 여과후 농축된 슬러지를 제거함으로써 수행될 수 있다.
상기 단계(S40)에서 사용되는 상기 역삼투막(reverse osmosis membrane)은 상기 제3 처리수의 삼투압 이상의 압력조건으로 운전될 경우 상기 제3 처리수 중의 암모니아성 질소 등 이온 및 유기물질을 제거할 수 있다.
상기 역삼투막은 기수전용 역삼투막(brackish water reverse osmosis membrane, BWRO) 또는 해수전용 역삼투막(seawater reverse osmosis membrane, SWRO)일 수 있다.
상기 역삼투막의 운전 flux는 15~35L/m2·hr이고, 회수율은 60~90%일 수 있다.
상기 역삼투막의 회수율은 상기 역삼투막에서 여과되는 유량[즉, 제4 처리수(TW4)의 유량]을 상기 역삼투막으로 유입되는 유량[즉, 제3 처리수(TW3)의 유량]으로 나누어 얻은 값의 백분율을 의미한다.
상기 폐수 재이용 방법(특히, 상기 단계(S20))은 상기 혼합 폐수 중의 과산화수소와 유기물을 동시에 처리함으로써 장치 설치용 부지 및 장치 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한, 상기 폐수 재이용 방법은 화학약품의 사용을 최소할 수 있으므로 환경친화적이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 무기 폐수 재이용 장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 무기 폐수 재이용 장치(100)는 과산화수소 제거 장치(110), 과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치(120, 120'), 응집 및 여과 장치(130) 및 역삼투 장치(140)를 포함한다.
과산화수소 제거 장치(110)는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제1 담체(미도시)를 이용하여, 알칼리성 폐수(RW2) 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수(TW1)를 생성하는 역할을 수행한다.
과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치(120, 120')는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제2 담체 및 상기 제2 담체에 고정된 미생물을 포함하는 미생물 고정화 담체(미도시)를 이용하여, 제1 처리수(TW1) 및 산성 폐수(RW1)를 포함하는 혼합 폐수(RW3) 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수(TW2)를 생성하는 역할을 수행한다.
도 2는 도 1의 무기 폐수 재이용 장치(100)에 구비된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120)의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120)는 상향류로 운전될 수 있다.
이하, 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120)의 작용 및 효과를 상세히 설명한다.
먼저, 혼합 폐수(RW3)는 펌프(미도시)에 의해 유량이 조절되어 밸브(V1)를 거쳐 용기(121)내로 공급된다.
다음에, 혼합 폐수(RW3)는 미생물 고정화 담체(122)를 통과하면서, 혼합 폐수(RW3)에 함유되어 있는 과산화수소가 상기 제2 담체의 촉매 작용으로 분해되어 산소가 발생하며, 과산화수소와 직접 접촉한 미생물 중의 적어도 일부는 사멸하고 상기 발생된 산소는 생존한 미생물에 의해 일부는 소비되고 나머지는 제2 처리수(TW2)와 함께 미생물 고정화 담체(122)를 빠져 나간다. 상기 발생된 산소를 소비한 미생물은 증식되어 유기물 분해능이 향상된다. 이때, 혼합 폐수(RW3)에 함유되어 있는 생분해성 유기물은 상기 생존한 미생물에 의해 분해된다. 혼합 폐수(RW3)는 미생물 고정화 담체(122)를 통과하면서 제2 처리수(TW2)로 전환된다.
끝으로, 제2 처리수(TW2)는 밸브(V2)를 거쳐 외부로 배출된다.
도 3은 도 1의 무기 폐수 재이용 장치(100)에 구비된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120')의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120')는 용기(121'), 미생물 고정화 담체(122') 및 벤트 밸브(V3)를 포함한다.
미생물 고정화 담체(122')는 용기(121')내에 충진되어 있다.
미생물 고정화 담체(122')는 상술한 미생물 고정화 담체와 동일한 것이므로 여기에서는 이에 대한 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120')는 하향류로 운전될 수 있다.
이하, 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120')의 작용 및 효과를 상세히 설명한다.
먼저, 혼합 폐수(RW3)는 펌프(미도시)에 의해 유량이 조절되어 밸브(V1)를 거쳐 용기(121')내로 공급된다.
다음에, 혼합 폐수(RW3)는 미생물 고정화 담체(122')를 통과하면서, 혼합 폐수(RW3)에 함유되어 있는 과산화수소가 상기 제2 담체의 촉매 작용으로 분해되어 산소가 발생하며, 과산화수소와 직접 접촉한 미생물 중의 적어도 일부는 사멸하고 상기 발생된 산소는 생존한 미생물에 의해 일부는 소비되고 나머지는 용기(121') 내에 축적된다. 상기 발생된 산소를 소비한 미생물은 증식되어 유기물 분해능이 향상된다. 이때, 혼합 폐수(RW3)에 함유되어 있는 생분해성 유기물은 상기 미생물에 의해 분해된다. 혼합 폐수(RW3)는 미생물 고정화 담체(122')를 통과하면서 제2 처리수(TW2)로 전환된다.
한편, 용기(121') 내에 축적된 산소는 벤트 밸브(V3)를 주기적으로 자동적으로 온/오프시킴으로써 외부로 배출된다. 이때, 용기(121') 내에 축적된 산소의 함량이 적기 때문에 혼합 폐수(RW3)를 미생물 고정화 담체(122')에 통수시키는 과정은 산소 배출 과정(즉, 탈기 과정)이 진행되는 동안에도 중단없이 진행될 수 있다.
또한, 도 3에는 구체적으로 도시되지 않았지만, 벤트 밸브(V3)가 온 상태일 때, 상기 벤트 밸브(V3)를 통해 혼합 폐수(RW3)가 배출되는 것을 방지하기 위한 설비가 추가로 구비될 수 있다.
끝으로, 제2 처리수(TW2)는 밸브(V2)를 거쳐 외부로 배출된다.
상술한 과산화수소와 유기물의 동시 제거 단계(S20) 및 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치(120, 120')는, 과산화수소와 고농도 유기물이 함유된 폐수가 다량 발생하는 전자 사업장의 폐수 처리 시설 등에 사용되어 하기와 같은 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 과산화수소와 유기물을 각각 별도의 장치로 처리하지 않고 단일 장치로 처리할 수 있어서 장치 설치용 부지를 절감하는 효과가 있다.
(2) 과산화수소가 분해되어 발생하는 산소를 미생물이 소모하므로, 과산화수소만을 분해시키는 종래의 하향류 활성탄 공정에 비해 용기 내에 축적되는 산소의 양이 적어 담체의 유출 현상이 감소한다.
(3) 종래 기술은 탈기를 위해 통수 과정을 중단시켜야 하지만, 본 발명의 일 구현예에 따른 과산화수소와 유기물의 동시 제거 수처리 방법 및 장치는 탈기량이 많지 않으므로 통수 과정의 중단 없이 주기적으로 자동 밸브에 의해 온/오프 제어로 용기 내부를 탈기하는 것이 가능하다.
(4) 과산화수소의 분해로 인해 산소 공급이 충분한 농도로 유지되므로, 종래에 생물학적 수처리 공정의 운영을 위해 통상적으로 요구되어 왔던 별도의 공기 공급 장치가 불필요하다.
(5) 과산화수소의 분해로 인해 발생하는 산소가 담체 사이를 통과하면서 클러깅(clogging)과 같은 오염 현상을 줄여준다.
(6) 담체에 의한 과산화수소 분해는 촉매작용에 의한 것이므로 담체가 소모되지 않아 담체의 수명이 반영구적이며, 화학 약품을 사용하지 않아 환경친화적이다.
(7) 미생물에 의한 유기물 분해에 있어 담체는 담지 기능만을 가지므로 마모나 유실을 고려하더라도 담체의 수명은 반영구적이다.
응집 및 여과 장치(130)는 응집제(미도시) 및 필터(미도시)를 이용하여, 제2 처리수(TW2) 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수(TW3)를 생성하는 역할을 수행한다.
도 4는 도 1의 무기 폐수 재이용 장치(100)에 구비된 응집 및 여과 장치(130)의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 응집 및 여과 장치(130)는 응집 반응조(131), 응집제 저장조(132), 필터(133) 및 슬러지 저장조(134)를 포함할 수 있다.
응집 반응조(131)는 응집제 저장조(132)로부터 공급된 응집제와 제2 처리수(TW2)를 접촉시켜 제2 처리수(TW2) 중의 중금속 및 입자성 물질을 응집시키는 역할을 수행한다. 응집 반응조(131)에는 pH 센서 및 교반기가 설치될 수 있다.
필터(133)는 응집 반응조(131)에서 배출된 유출수 중의 응집물을 여과하는 역할을 수행한다.
슬러지 저장조(134)는 응집 반응조(131)에서 배출된 후 필터(133)에서 여과되지 않고 잔류하는 물질인 슬러지(SW)를 저장하는 장소이다. 슬러지 저장조(134)에 저장된 슬러지(SW)는 주기적으로 외부로 배출된다.
이하, 도 4를 참조하여 응집 및 여과 장치(130)의 작용 및 효과를 상세히 설명한다.
먼저, 제2 처리수(TW2) 및 응집제 저장조(132)의 응집제(미도시)가 응집 반응조(131)로 공급된다. 응집 반응조(131)에서는 제2 처리수(TW2) 중의 중금속 및 입자성 물질이 응집된다.
이후, 응집 반응조(131)에서 배출된 유출수는 펌프(P)로 펌핑되어 필터(133)로 공급된다. 필터(133)는 상기 응집된 물질(즉, 응집물)을 걸러내고, 상기 응집물은 슬러지 저장조(134)에 저장된 후 외부로 배출된다.
필터(133) 여과수는 제3 처리수(TW3)로 배출되어 후단의 역삼투 장치(140)로 공급되고, 농축수는 응집 반응조(131)로 순환된다.
다시 도 1로 돌아가서, 역삼투 장치(140)는 역삼투막을 이용하여, 제3 처리수(TW3) 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수(TW4)를 생성하는 역할을 수행한다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실험예 1-1~1-4
(장치의 제작)
도 2에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 상향류로 운전되는 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치를 4개 제작하였다. 구체적으로, 하부의 폐수 유입 부분과 상부의 처리수 유출 부분을 제외하고 모두 밀폐된 용기를 제작하였다. 이후, 과산화수소 제거 기능이 있는 8~30 메쉬의 입자 크기를 갖는 활성탄(Calgon 社 CENTAUR® HSL 8x30)에 미생물을 고정시켜 미생물 고정화 담체를 얻었다. 이후, 상기 미생물 고정화 담체를 상기 용기에 충진시켰다. 상기 미생물로는 메탄올을 분해하는 슈도모나스 종 CP236(Pseudomonas sp. CP236)(수탁번호: KACC 91512P)와 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP)를 우점종으로 하는 제1 슬러지, 및 질소성 유기물인 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH: tetramethylammonium hydroxide)를 분해하는 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP)을 우점종으로 하는 제2 슬러지를 1:1의 중량 비율로 혼합하여 사용하였다.
(장치의 운전)
폐수로는 250mg/L의 과산화수소 및 20mg/L의 TOC를 함유하는 물을 사용하였다. 상기 폐수 중의 TOC를 구성하는 유기물은 아세트산, 메탄올, 아세톤, 이소프로필알코올 및 테트라메틸암모늄히드록사이드를 포함하였다. 상기 제조된 4개의 장치는 각각 미생물 고정화 담체의 충진량을 달리하여 3, 4, 7 및 10 hr-1의 공간속도(SV)로 원수를 처리하도록 설계되었다.
| 실험예 | ||||
| 1-1 | 1-2 | 1-3 | 1-4 | |
| 공간속도(hr-1) | 3 | 4 | 7 | 10 |
실험예 2-1~2-4
도 2의 구성을 갖는 상향류로 운전되는 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치 대신에 도 3의 구성을 갖는 하향류로 운전되는 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치를 제작하여 사용한 것을 제외하고는, 상기 실험예 1-1~1-4와 동일한 방법으로 미생물 고정화 담체를 제조하고, 장치를 운전하였다. 다만, 벤트 밸브(V3)는 1분마다 주기적으로 자동적으로 온/오프 조작을 반복하도록 제어되었다.
| 실험예 | ||||
| 2-1 | 2-2 | 2-3 | 2-4 | |
| 공간속도(hr-1) | 3 | 4 | 7 | 10 |
평가예 1: 평균 TOC 제거율 및 처리수 중의 평균 과산화수소 농도
실험예 1-1~1-4 및 2-1~2-4에서 제조된 과산화수소와 유기물의 동시 제거 장치들을 각각 60일 동안 운전하여 TOC 제거율 및 처리수 중의 과산화수소의 농도를 측정한 다음, 각각의 평균값을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
| 평균 TOC 제거율(%) | 처리수 중의 평균 과산화수소 농도(mg/L) | |
| 실시예 1-1 | 87.3 | 0.06 |
| 실시예 1-2 | 83.4 | 0.09 |
| 실시예 1-3 | 64.1 | 0.15 |
| 실시예 1-4 | 47.4 | 0.34 |
| 실시예 2-1 | 74.9 | 0.13 |
| 실시예 2-2 | 66.4 | 0.2 |
| 실시예 2-3 | 57.2 | 1.52 |
| 실시예 2-4 | 47.8 | 4.0 |
상기 표 3을 참조하면, 상향류로 운전되는 실험예 1-1~1-4의 장치가 하향류로 운전되는 실험예 2-1~2-4의 장치에 비해 TOC 제거율 및 과산화수소 제거율이 모두 높은 것으로 나타났다.
또한, 폐수의 처리속도가 7 hr-1 미만인 실험예 1-1~1-2 및 2-1~2-2의 장치가, 폐수의 처리속도가 7 hr-1 이상인 실험예 1-3~1-4 및 2-3~2-4의 장치에 비해 TOC 제거율 및 과산화수소 제거율이 모두 높은 것으로 나타났다.
실시예 1
도 1에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 폐수 재이용 장치(100)를 하기와 같이 제작하여 운전하였다.
과산화수소 제거 장치(110)
하부의 폐수 유입 부분과 상부의 처리수 유출 부분을 제외하고는 모두 밀폐된 용기에 과산화수소 제거 기능이 있는 과산화수소 제거 기능이 있는 활성탄(Calgon 社 CENTAUR® HSL 8x30)을 충진시켰다. 사용한 활성탄의 입자 크기는 8~30 메쉬로, 공간속도(SV)가 4 hr-1인 조건으로 상기 활성탄을 충진시켰다.
과산화수소와 유기물 동시 제거 장치(120)
도 2에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 상향류로 운전되는 과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치(120)를 제작하여 운전하였다. 구체적으로, 하부의 폐수 유입 부분과 상부의 처리수 유출 부분을 제외하고는 모두 밀폐된 용기에 미생물 고정화 담체를 충진시켰다. 구체적으로, 과산화수소 제거 기능이 있는 8~30 메쉬의 입자 크기를 갖는 활성탄(Calgon 社 CENTAUR® HSL 8x30)에 미생물을 고정시켜 미생물 고정화 담체를 얻었다. 이후, 상기 미생물 고정화 담체를 상기 용기에 공간속도(SV)가 4 hr-1인 조건으로 충진시켰다. 상기 미생물로는 메탄올을 분해하는 슈도모나스 종 CP236(Pseudomonas sp. CP236)(수탁번호: KACC 91512P)와 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP)를 우점종으로 하는 제1 슬러지, 및 질소성 유기물인 테트라메틸암모늄히드록사이드(TMAH: tetramethylammonium hydroxide)를 분해하는 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP)을 우점종으로 하는 제2 슬러지를 1:1의 중량 비율로 혼합하여 사용하였다.
응집 및 여과 장치(130)
도 4에 도시된 것과 동일한 구성을 갖는 응집 및 여과 장치(130)를 제작하여 운전하였다. 구체적으로, 용존 중금속 및 입자물질의 제거를 위하여 응집제로서 Fe 함량이 38중량%인 FeCl3를 중량 기준으로 900ppm 주입하였다. 이때, 피처리수의 pH는 6.3으로 조정하였으며, 이때 사용한 pH 조절 약품은 황산(98중량%)과 수산화나트륨(1N)이었다. 이후, 교반기로 5분간 교반하여 응집 반응을 진행시킨 후 분리막 공경이 0.02㎛인 정밀여과막(TMF, tubular type UF)으로 입자물질을 걸러내었다. 정밀여과막의 운전 flux는 250L/m2·hr, 회수율은 90%의 조건으로 운전하였다.
역삼투 장치(140)
이온 및 잔존 유기물을 제거하기 위하여 역삼투막 중 기수 전용 역삼투막(BWRO, Brackish water reverse osmosis membrane)을 사용하였다. 운전 flux는 20L/m2·hr, 회수율은 80%의 조건으로 운전하였다.
평가예 2
상기 운전 조건으로 평가된 폐수 및 각 단위 공정 처리수의 수질을 하기 표 4에 나타내었다.
| 항목 | 산성 폐수 (RW1) |
알칼리성 폐수 (RW2) |
제1 처리수 (TW1) |
혼합 폐수 (RW3) |
제2 처리수 (TW2) |
제3 처리수 (TW3) |
제4 처리수 (TW4) |
| 과산화수소(mg/L) | 157 | 1,524 | 10 | 110 | <0.1 | <0.1 | <0.1 |
| 전기전도도(㎲/㎝) | - | - | - | - | - | 4,740 | 328 |
| NH3-N(mg/L) | - | - | - | - | - | 141 | 8.8 |
| Al(mg/L) | - | - | - | - | 0.1 | 0.02 | - |
| TOC(mg/L) | - | - | - | 21.8 | 10.5 | 8.5 | 0.17 |
| 탁도(NTU) | - | - | - | - | 93 | 0.61 | - |
상기 표 4를 참조하여 각 단위 장치의 성능을 파악하면 다음과 같다.
과산화수소 제거장치(110)
제1 처리수(TW1)의 분석 결과, 알칼리 폐수(RW2)에 포함된 과산화수소가 과산화수소 제거장치(110)에서 99% 제거되었음이 확인되었다.
과산화수소와 유기물 동시 제거 장치(120)
제2 처리수(TW2)의 분석 결과 과산화수소가 검출 한계 이하로 측정되었고, 유기물의 지표인 TOC(Total organic carbon) 지표도 52% 감소함이 확인되었다. 이 결과를 통해 과산화수소와 유기물 동시 제거 장치(120)에서는 과산화수소와 유기물이 동시에 제거되었음이 확인되었다.
응집 및 여과 장치(130)
제3 처리수(TW3)의 분석 결과, 제2 처리수(TW2)에 포함되어 있었던 탁도(NTU: Nepthelometric Turbidity Unit)가 99% 제거되었고, Al 농도가 80% 감소하였음이 확인되어, 탁도를 유발하는 입자성 물질과 중금속이 동시 제거되었음이 확인되었다.
역삼투 장치(140)
제4 처리수(TW4)의 분석 결과, 제3 처리수(TW3)에 포함되어 있었던 이온성 물질의 양을 나타내는 전기전도도가 93% 제거되었음이 확인되었다. 특히, 암모니아성 질소가 94% 제거되어 재이용에 적합한 처리수가 생산되었음이 확인되었다. 또한, TOC를 98% 제거하여 이온성 물질 및 잔존 유기물이 동시 제거되었음이 확인되었다.
본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 폐수 재이용 장치
110: 과산화수소 제거 장치
120, 120': 과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치
121, 121': 용기 122, 122': 미생물 고정화 담체
130: 응집 및 여과 장치 140: 역삼투 장치
RW1: 산성 폐수 RW2: 알칼리성 폐수
RW3: 혼합 폐수 TW1, TW2, TW3, TW4: 처리수
110: 과산화수소 제거 장치
120, 120': 과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치
121, 121': 용기 122, 122': 미생물 고정화 담체
130: 응집 및 여과 장치 140: 역삼투 장치
RW1: 산성 폐수 RW2: 알칼리성 폐수
RW3: 혼합 폐수 TW1, TW2, TW3, TW4: 처리수
Claims (17)
- 알칼리성 폐수 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수를 생성하는 단계(S10);
상기 제1 처리수 및 산성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수를 생성하는 단계(S20);
상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수를 생성하는 단계(S30); 및
상기 제3 처리수 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수를 생성하는 단계(S40)를 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S10)는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제1 담체에 상기 알칼리성 폐수를 통수시킴으로써 수행되는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S10)에서 상기 알칼리성 폐수는 5 hr-1 이하의 공간속도로 처리되는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S20)는 미생물 고정화 담체에 상기 혼합 폐수를 통수시킴으로써 수행되고, 상기 미생물 고정화 담체는 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제2 담체 및 상기 제2 담체에 고정된 미생물을 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 담체는 활성탄을 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제4항에 있어서,
상기 제2 담체는 활성탄을 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S20)의 중단없이 수행되는 단계로서, 상기 단계(S20)에서 생성된 산소를 외부로 배출하는 단계(S25)를 더 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제4항에 있어서,
상기 단계(S20)에서 사용되는 상기 미생물 고정화 담체에 외부의 공기를 공급하는 단계를 별도로 포함하지 않는 폐수 재이용 방법. - 제4항에 있어서,
상기 미생물은 호기성 미생물을 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제9항에 있어서,
상기 미생물은 슈도모나스 종 CP236(Pseudomonas sp. CP236)(수탁번호: KACC 91512P), 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP), 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP), 아시네토박터 속 SMIC-1 (Acinetobacter sp. SMIC-1)(수탁번호 KCCM 10999P), 쿠프리아비더스 속 SMIC-2 (Cupriavidus sp. SMIC-2)(수탁번호 KCCM 11000P) 또는 이들의 조합을 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S20)에서 상기 혼합 폐수는 10 hr-1 이하의 공간속도로 처리되는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S30)는 상기 제2 처리수에 응집제를 첨가하여 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 응집시키는 단계(S31), 상기 응집된 물질을 필터로 여과하는 단계(S32) 및 상기 여과후 농축된 물질을 외부로 배출시키는 단계(S33)를 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제12항에 있어서,
상기 응집제는 Al계 응집제, Fe계 응집제, Ca계 응집제 또는 이들의 조합을 포함하는 폐수 재이용 방법. - 제1항에 있어서,
상기 단계(S40)는 역삼투막에 상기 제3 처리수를 통수시킴으로써 수행되는 폐수 재이용 방법. - 과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제1 담체를 이용하여, 알칼리성 폐수 중의 과산화수소를 부분적으로 제거하여 제1 처리수를 생성하는 과산화수소 제거 장치;
과산화수소 분해 반응의 촉매로서 기능하는 제2 담체 및 상기 제2 담체에 고정된 미생물을 포함하는 미생물 고정화 담체를 이용하여, 상기 제1 처리수 및 산성 폐수를 포함하는 혼합 폐수 중의 잔존 과산화수소 및 유기물을 동시에 제거하여 제2 처리수를 생성하는 과산화수소 및 유기물 동시 제거 장치;
응집제 및 필터를 이용하여, 상기 제2 처리수 중의 중금속 및 입자성 물질을 동시에 제거하여 제3 처리수를 생성하는 응집 및 여과 장치; 및
역삼투막을 이용하여, 상기 제3 처리수 중의 잔존 유기물 및 이온성 물질을 동시에 제거하여 제4 처리수를 생성하는 역삼투 장치를 포함하는 폐수 재이용 장치. - 제15항에 있어서,
상기 응집 및 여과 장치에 구비된 상기 필터는 공경이 0.01~0.45㎛인 정밀여과막 또는 한외여과막인 폐수 재이용 장치. - 제15항에 있어서,
상기 역삼투 장치에 구비된 상기 역삼투막은 기수용(brackish water) 또는 해수용(seawater)인 폐수 재이용 장치.
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