산업 폐수 처리

산업 폐수 처리

물은 공정 요구, 냉각, 증기 생성, 먼지 억제 및 기타 여러 용도로 산업계에서 사용됩니다. 산업 폐수는 물이 위의 목적으로 사용된 후 생성되는 수성 폐기입니다. 산업 폐수는 물 이외의 물질이 물에 용해되거나 부유한 결과입니다.

산업 폐수 처리는 위 활동에서 물의 사용으로 인해 어떤 식으로든 오염된 물을 처리하는 데 사용되는 메커니즘 및 프로세스를 다룹니다. 처리의 목적은 폐수의 용해 및 부유 물질을 제거하여 처리된 물이 환경으로 안전하게 배출되거나 동일한 공정에서 다시 재활용되거나 다른 공정에서 사용될 수 있도록 하는 것입니다.

폐수의 구성요소

산업 폐수에는 적절한 처리가 필요한 다음과 같은 성분이 포함되어 있습니다.

• 부유된 고체 – 육안으로 볼 수 있는 오염 물질이며 일반적으로 일반 여과지를 사용하여 물에서 걸러낼 수 있습니다. 단단하고 빠른 정의는 없지만 부유 고체는 크기가 1 – 2 마이크론보다 큰 경향이 있습니다. 물을 방해하지 않고 그대로 두면 시간이 지남에 따라 부유 물질이 용기 바닥에 가라앉게 됩니다.
• 용존 고형물 – 육안으로 볼 수 없고 여과로 물에서 제거할 수 없는 오염 물질입니다. 용존 고형물은 일반적으로 크기가 0.45미크론 미만인 물질로 정의됩니다. 용해된 고체는 일반적으로 용해되는 물질 또는 역 용해성인 물질입니다. 일반적으로 용해되는 물질은 온도가 증가함에 따라 더 잘 용해되는 물질입니다. 일반적으로 '경도' 이온이라고 하는 난용성 물질은 일반적으로 수처리에서 칼슘, 마그네슘, 스트론튬 및 바륨의 염으로 제한됩니다. 이러한 물질은 온도가 증가함에 따라 덜 용해됩니다. 이러한 물질은 보일러 또는 열교환기 튜브의 뜨거운 표면에 스케일을 형성합니다.
• 콜로이드 고체 – 용해된 것으로 간주될 만큼 충분히 작지는 않지만 부유 고체로 간주될 만큼 충분히 크지 않은 고체입니다. 일반적으로 콜로이드 물질은 물 속에서 연무로 나타나며 육안으로 뚜렷한 입자를 볼 수 없습니다. 콜로이드 물질은 일반적으로 ~0.45~~2.0 마이크론의 크기 범위 내에 있습니다. 콜로이드 고체는 너무 작아서 이온 표면 전하의 영향을 크게 받기 때문에 물에서 가라앉지 않습니다. 물에 있는 콜로이드 현탁액은 안정적인 현탁액이라고 합니다.
• 색상 – 일종의 콜로이드 현탁액입니다. 원시 지표수에 색상을 제공하는 유기 분자는 단순히 더 작은 콜로이드 크기 범위에 속하는 거대분자입니다. 물에서 이러한 거대분자는 이온성 표면 전하를 띠고 이를 안정화하며 정착할 수 없습니다.
• 생물학적 산소 요구량(BOD) 및 화학적 산소 요구량(COD) – BOD는 유기물이 분해되는 동안 박테리아가 소비하는 산소의 양을 측정한 것입니다. 폐수에서 안전한 BOD 수준을 유지하는 것은 양질의 폐수를 생산하는 데 필수적입니다. BOD 수준이 너무 높으면 물이 추가 오염의 위험이 있어 처리 과정을 방해하고 최종 제품에 영향을 미칠 수 있습니다. 폐수에 존재하는 질산염 및 인산염, 수온 등과 같은 높은 BOD 수준에 기여할 수 있는 몇 가지 요인이 있습니다. 각 요인은 조류와 같은 수중 식물의 수명에 영향을 미치며, 차례로 폐수 처리 과정에서 수질 오염 물질을 분해하는 데 도움이되는 유기체에도 영향을 미칩니다. 최고 품질의 폐수 처리는 이러한 박테리아의 수명을 지원하는 동시에 BOD 수준을 높이는 빠른 박테리아 분해를 조장하지 않도록 통제된 개체군을 유지하는 환경에서 이루어집니다. BOD와 유사한 것은 COD입니다. COD는 분해 및 산화 과정, 특히 유기물 분해 및 무기물 또는 화학물질의 산화에서 물이 소비하는 산소의 양을 측정합니다. COD는 일반적으로 산업 폐수에 사용되는 응용 프로그램입니다.

폐수 처리 기술

산업 폐수 처리 기술은 일반적으로 (i) 화학 기술, (ii) 물리적 기술, (iii) 생물학적 기술 및 (iv) 막 기술의 네 가지 범주로 나뉩니다.

화학 기술 – 산업 폐수에 대한 주요 화학 기술은 다음과 같습니다.

• 중화 – 폐수의 알칼리도와 산성도를 pH 7의 중성 값으로 조정하는 것입니다.
• 강수 – 침전은 새로 형성된 화합물이 침전 중에 침전되도록 오염 물질의 화학적 조성을 변경하기 위해 폐수에 화학 물질을 첨가하는 것입니다. 침전은 일반적으로 수산화물로 침전되는 폐수에서 중금속을 제거하기 위해 사용됩니다. 그러나 중금속 침전을 방해하는 물질을 제거하기 위해 폐수 전처리가 필요합니다.
• 응고 – 화학 물질을 사용하여 오염 물질을 뭉쳐서 침전 중에 침전시키는 것입니다. 응고는 콜로이드 및 부유 고형물을 포함하는 폐수의 정화에 사용됩니다. 실리카 또는 고분자 전해질은 빠른 침강 물질의 형성을 돕습니다. 유화 오일을 포함하는 폐기물은 응고 과정을 통해 정화될 수 있습니다. 이 공정은 폐수의 색상 감소에는 매우 효율적이지만 COD(화학적 산화 요구량) 감소에는 덜 효과적입니다.
• 흡착 – 흡착은 후속 제거를 위해 특정 오염 물질이 해당 화학 물질의 표면에 부착되도록 하는 화학 물질의 사용입니다. 활성탄 또는 합성 활성 표면이 흡착에 사용됩니다.
• 이온 교환 – 이온 교환 공정은 일반적으로 폐수에서 바람직하지 않은 음이온과 양이온을 제거하는 데 사용됩니다. 양이온은 수소 또는 나트륨으로, 음이온은 히드록실 이온으로 교환됩니다. 이온 교환 수지는 작용기가 부착된 유기 또는 무기 네트워크 구조로 구성됩니다. 폐수처리장에 사용되는 이온교환수지는 대부분 유기화합물을 중합하여 만든 합성수지입니다.

물리적 기술 – 산업폐수에 대한 주요 물리적 기술은 다음과 같습니다.

• 스크리닝 – 여과 장치를 사용하여 폐수에서 거친 고형물을 제거하는 것입니다.
• 정화 및 침전 – 폐수 정화 및 침전은 산업 폐수 처리장에서 일반적이고 필수적인 공정입니다. 정화기는 일정 기간 동안 폐수를 저장하는 탱크 또는 대야로 구성되어 물에 떠 있는 고체 또는 기타 물질이 바닥에 가라앉도록 합니다.
• 부양 – 폐수에 주입된 작은 기포/기포의 도움으로 부유가 수행됩니다. 공기/기체 기포는 폐수의 오염 물질 입자가 후속 제거를 위해 표면으로 상승하도록 합니다. 부유 공정은 일반적으로 오일 분리에 사용됩니다. 자유 오일은 탱크 표면에 떠 있다가 걷어냅니다.
• 에어 스트리핑 – 공기 흐름을 사용하여 폐수에서 휘발성 및 반휘발성 유기 화합물을 제거하는 것입니다.

생물학적 기술 – 생물학적 처리는 다른 폐수 처리 방법보다 더 자연스러운 폐수 처리 과정입니다. 미생물은 폐수에 존재하는 복잡한 물질을 먹고 더 단순한 물질로 전환하여 추가 처리를 위해 물을 준비합니다. 생물학적 기술의 주요 목표는 BOD 수준을 줄이는 것입니다. 산업폐수에 대한 주요 생물학적 기술은 다음과 같다.

• 공기 활성 슬러지 공정 – 박테리아가 폐수에서 유기물, 질소 및 산소를 소비하고 새로운 박테리아를 성장시키는 호기성 과정입니다. 박테리아는 폐수에 불어넣은 공기의 혼합 작용에 의해 폭기조에 부유됩니다.
• 고순도 활성 슬러지 공정 – 공기 대신 순수한 산소를 폐수에 주입한다는 점을 제외하고는 공기 활성 슬러지 공정과 유사한 호기성 공정입니다.
• 폭기된 연못/라군 공정 – 공기 활성 슬러지 공정과 유사한 호기성 공정입니다. 이 과정에서 기계적 폭기 장치는 폐수에 공기를 주입하거나 폐수에 산소를 전달하기 위해 폐수와 공기를 격렬하게 교반하는 데 사용됩니다.
• 살수여과 공정 – 표면 대 부피 비율이 높은 매체를 포함하는 탱크를 사용하는 고정 필름 호기성 공정입니다. 폐수는 탱크 상단에서 배출되고 매체 아래로 흘러내립니다(침투). 박테리아는 폐수에서 나오는 유기물과 질소를 이용하여 배지에서 자랍니다. 일반적인 살수 필터 프로세스는 그림 1에 나와 있습니다.
• 회전 생물학적 공정 – 매체가 폐수 탱크를 가로질러 수평으로 지지된다는 점을 제외하고 살수 필터 공정과 유사한 고정 필름 호기성 공정입니다. 박테리아가 자라는 매체는 지속적으로 회전하여 폐수와 공기 중에 교대로 존재합니다.
• 산화 도랑 공정 – 이 공정은 활성 슬러지 공정과 유사합니다. 물리적으로 산소 도랑은 링 모양이며 기계적 폭기 장치가 장착되어 있습니다.

그림 1 일반적인 살수 필터 프로세스

막 기술 – 산업 폐수 처리에서 막 기술은 점점 더 중요해지고 있습니다. 이러한 기술의 도움으로 입자, 콜로이드 및 거대분자를 제거하여 폐수를 소독할 수 있습니다. 멤브레인 기술은 일반적으로 분리된 종의 크기 범위에 따라 분류됩니다.

산업폐수에 대한 주요 분리막 기술은 다음과 같다.

• 역삼투 – 역삼투 공정은 용해된 염과 작은 유기물을 분리하는 데 사용됩니다.
• 나노여과 - 이 공정은 물의 선택적 탈염 또는 유기 용액의 농축에 사용됩니다. 이 과정은 항생제 분리에 사용됩니다.
• 초여과 – 이 공정은 에멀젼, 콜로이드, 거대분자 또는 단백질을 분리하는 데 사용됩니다.
• 미세 여과 – 이 공정은 작은 입자, 큰 콜로이드 및 미생물 세포를 분리하는 데 사용됩니다.






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