KR101279695B1

KR101279695B1 - 생물 처리수 함유수의 처리 방법 및 처리 장치

Info

Publication number: KR101279695B1
Application number: KR1020060007083A
Authority: KR
Inventors: 노조무 이쿠노
Original assignee: 쿠리타 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2026-01-24
Also published as: CN1810675B; KR20060086293A; TWI387562B; TW200626506A; CN1810675A; JP2006204977A; JP4655643B2

Abstract

본 발명은 생물 처리수 함유수를 RO 막 분리 처리하여 정화함에 있어서, RO 막의 투과 유속의 저하를 방지하고, 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 행하는 것을 목적으로 한다. 또한, RO 막의 급수에의 고가의 슬라임 컨트롤제의 첨가를 필요하지 않게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 생물 처리수를 함유하는 피처리수를, 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거한 후, pH를 9.5 이상으로 조정하여 역 침투막 분리 처리하는 생물 처리수 함유수의 처리 방법을 제공한다.

Description

생물 처리수 함유수의 처리 방법 및 처리 장치{A PROCESS AND AN APPARATUS FOR TREATING WATERS CONTAINING A BIOLOGICALLY TREATED WATER}

도 1은 본 발명의 생물 처리수 함유수의 처리 장치의 실시예를 도시하는 계통도이다.

도 2는 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서의 RO 막 분리 장치의 투과 유속의 시간 경과에 따른 변화를 도시하는 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 이온 교환탑

1A: 양이온 교환 수지

1B: 킬레이트 수지

2: 탱크

3: RO 막 분리 장치

본 발명은 생물 처리수 함유수의 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이며, 자세하게는 폐수의 생물 처리수를 함유하는 물을 역침투(RO) 막에 의해 막 분리 처리함에 있어서, RO 막의 투과 유속의 저하를 방지하고, 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 행할 수 있는 생물 처리 함유수의 처리 방법과 처리 장치에 관한 것이다.

최근, 환경 기준, 수질 기준은 엄격해지는 경향이 있고, 방류수에 관해서도 고도로 정화할 것이 요구되고 있다. 한편에서 물 부족 해소의 목적으로부터 각종 배수를 회수하여 재이용하기 위해서도, 고도의 수처리가 요구되고 있다.

이러한 상황에서, RO 막 분리 처리는 수중의 이온류, 유기물, 미립자 등의 불순물을 효과적으로 제거하는 것이 가능하기 때문에, 최근 많은 분야에서 사용되어 왔다. 예컨대, 반도체 제조 프로세스로부터 배출되는 아세톤, 이소프로필 알코올 등을 함유하는 고농도 TOC 또는 저농도 TOC 배수를 회수하여 재이용하는 경우, 이를 먼저 생물 처리하여 TOC 성분을 제거하고, 생물 처리수를 RO 막 분리 처리하여 정화하는 방법이 널리 채용되어 있다(예컨대 특허 문헌 1).

종래, RO 막 분리 처리에 이용되는 RO 막으로서는, 일반적으로 모든 방향족 가교 폴리아미드 복합막(PA 막)이나 아세트산 셀룰로오스산(CA 막) 등이 제공되어 있다. 또한, RO 막 분리 처리에서는 투과 유속(Flux)의 저하를 방지하여 안정된 처리를 행하기 때문에, RO 막 분리 장치에 공급하는 피처리수(RO 막 분리 처리의 급수)에 관해서 기준이 마련되어 있고, JIS K 3802에 규정되는 오염 지수(FI)가 4 이하일 것이 요구되고 있다. 오염 지수는 그 값이 작을수록, RO 막에의 부하가 적고, 투과 유속의 저하가 잘 발생하지 않는다.

종래의 RO 막 중, PA 막은 피처리수 중에 함유되는 계면활성제나 당질류, 단백질 등의 미량의 오염성 물질의 흡착에 의해 막이 오염되고, 급격하게 투과 유속이 저하되기 때문에, 안정된 RO 막 분리 처리를 계속할 수 없다는 결점이 있다. CA 막은 PA 막에 비해 내오염성은 양호하지만 탈염율이 낮고, 또한 조작 압력이 높다는 문제가 있다.

최근, 막 표면의 하전성을 없애면서, 친수성을 향상시킴으로써 막을 잘 오염되지 않게 한 RO 막으로서 내오염성 막이 개발되었지만, 이와 같은 내오염성 막이라도 생물 처리수와 같은 고분자 다당류(당질류), 단백질 등의 비교적 점착성이 높은 성분을 함유하는 물을 처리하는 경우에는 그 내오염성 효과가 낮고, 결국 시간 경과에 따라 투과 유속이 저하된다는 문제가 있다.

종래, 시뇨계 오수에 관해서는, 막의 막힘이 적고, 투과 액량을 그 만큼 저하시키지 않고 처리 수질을 향상시킬 수 있으며, 막의 운전 수명을 극히 연장시킬 수 있는 오수 처리 장치로서, 시뇨계 오수를 탈수하는 수단, 탈수 수단으로부터의 분리수를 생물학적 질화 탈질화하는 수단, 질화 탈질화 수단으로부터의 생물 처리액을 응집 처리하는 수단, 응집 처리 수단으로부터의 응집 처리액을 고액 분리하지 않고 그대로 막 분리하는 수단으로 이루어지는 시뇨계 오수의 처리 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 2). 또한, 미량의 유기물을 함유하는 물을 올리고트로픽 박테리아(oligotropic bacteria)에 의한 생물 처리와 막 분리 처리로 처리함에 있어서, 막의 투과 유속의 저하를 방지하여 장기간에 걸쳐 안정적이면서 효율적인 처리를 행하는 방법으로서, 생물 반응조의 용존 산소 농도를 2 mg/L 이상으로 유지하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 3).

생물 처리 함유수의 RO 막 분리 처리에서의 막의 막힘을 방지하기 위해서는, 단백질이나 고분자 다당류 등의 비교적 점착성이 높은 오염성 물질을 미리 고려하여 제거하는 것을 생각할 수 있지만, 이들 오염성 물질은 상당히 작은 것이기 때문에 중력 여과기, 압력 여과기 등의 여과기로는 포착되지 않고, 여과에 의한 전처리를 행하여도 RO 막 분리 장치에 유입되며, 막의 막힘의 원인이 된다. 구멍 직경 0.45 ㎛ 이하의 정밀 여과 막 장치로 막 여과한 경우에는, 얻어지는 막 여과수의 오염 지수는 4 이하가 되고, RO 막에의 급수 조건은 만족시키는 것이 되지만, 이 경우에도 RO 막의 투과 유속의 저하를 억제할 수 없는 것이 최근 명백해졌다.

그런데, 일반적으로 RO 막 분리 처리에서는, RO 막 분리 장치에서의 미생물의 증식에 기인하는 막 오염 및 막 오염에 의한 투과 유속의 저하를 방지하기 위해서, RO 막 급수에 슬라임 컨트롤제를 첨가하는 것이 행해지고 있지만, 슬라임 컨트롤제(slime control agent)는 고가이기 때문에, 이러한 슬라임 컨트롤제를 첨가하지 않고 RO 막 분리 장치 내에서의 미생물의 증식을 방지하는 것이 요구된다.

[특허 문헌 1] 특허 공개 2002-336886호 공보

[특허 문헌 2] 특허 공개 평7-55318호 공보

[특허 문헌 3] 특허 공개 2000-288578호 공보

본 발명은 생물 처리수를 함유하는 RO 막에 의해 막 분리 처리함에 있어서, RO 막의 투과 유속의 저하를 방지하고, 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 행할 수 있으며, 또한 RO 막 급수에의 슬라임 컨트롤제의 첨가를 필요하지 않게 할 수 있는 생물 처리수 함유수의 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명(청구항 1)의 생물 처리수 함유수의 처리 방법은, 생물 처리수를 함유하는 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거한 후, pH를 9.5 이상으로 조정하여 역침투 막 분리 처리하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 생물 처리수 함유수의 처리 방법은, 청구항 1에 있어서 상기 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시키기에 앞서, 이 피처리수를 양이온 교환 수지와 접촉시키는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 생물 처리 함유수의 처리 방법은, 청구항 1에 있어서 상기 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시키기에 앞서, 이 피처리수에 탄산 화합물을 첨가하여 경도 성분을 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명(청구항 4)의 생물 처리 함유수의 처리 장치는, 생물 처리수를 함유하는 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거하는 금속 이온 제거 수단과, 이 금속 이온 제거 수단의 처리수를 pH 9.5 이상으로 조정하는 pH 조정 수단과, 이 pH 조정 수단의 처리수가 도입되는 역침투 막 분리 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 생물 처리수 함유수의 처리 장치는, 청구항 4에 있어서 상기 금속 이온 제거 수단에 도입되는 피처리수를 양이온 교환 수지와 접촉시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 생물 처리수 함유수의 처리 장치는, 청구항 1에 있어서 상기 금속 이온 제거 수단에 도입되는 피처리수에 탄산 화합물을 첨가하여 경도 성분을 제거하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 생물 처리수 함유수의 처리 방법 및 처리 장치의 실시양태를 상세히 설명한다.

본 발명을 적용하는 생물 처리수 함유수로서는, 반도체나 액정 등의 전자 기기 제조업, 자동차나 가전 등의 기계 제조업, 철강, 시멘트, 수지나 필름 등의 공업 재료 제조업, 청량 음료, 술, 유제품 등의 식품 가공업 등으로부터의 폐수를 표준 활성 오니법, 혐기-호기성법, 순환식 질화 탈질화법, 산화 디치법(oxidation ditch process), 회분식 활성 오니법 등의 부유 생물 방식, 미생물 고정 방식, 산산수여상(散水濾床) 방식, 회전 원판법, 접촉 산화법, 생물 여과법, 생물 탈취법 등의 고정상 방식 등의 호기성 처리법이나, 혐기성 소화법 등의 혐기성 처리에 의해 처리되어 얻어지는 생물 처리수나, 이들의 생물 처리수를 함유하는 배수 등을 들 수 있다.

본 발명은 특히, 반도체 제조 프로세스로부터 배출되는 유기체 탄소(TOC) 함유수의 생물 처리수나, 이 생물 처리수가 유입되는 총합 배수(생활 배수를 함유함) 등의 생물 처리수 함유수에 적합하게 적용할 수 있다.

본 발명을 적용하는 생물 처리 함유수의 수질에 특별히 제한은 없지만, TOC 농도가 0.5 내지 20 mg/L인 것이 바람직하다. 또한, 생물 처리 함유수의 다가 금속 이온 농도는 10 내지 1000 mg/L, 특히 20 mg/L 이상 500 mg/L 이하로, 특히 100 mg/L 이상인 것이 바람직하다.

또한, 여기서 다가 금속 이온 농도로서는 칼슘 이온, 마그네슘 이온, 알루미 늄 이온(용해성 알루미늄), 철 이온(용존철)의 총화로서 대표할 수 있다.

본 발명을 적용하는 생물 처리수 함유수는, 다가 금속 이온을 다량으로 함유하고, RO 막의 유기물 오염을 현저하게 조장하는, 예컨대 염화칼슘, PAC, 염화철 등의 무기 응집제를 첨가하여 응집 처리를 행한 무기 폐수 등을 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 처리하는 생물 처리수 함유수는, 특히 칼슘 이온 농도가 50 mg/L 이상, 특히 100 내지 500 mg/L인 것이 바람직하고, 이와 같은 칼슘 이온 함유 생물 처리수 함유수에 대해, 본 발명을 유효하게 적용시킬 수 있다.

본 발명에서는, 이와 같은 생물 처리수 함유수의 RO 막 분리 처리에 앞서, 킬레이트 수지와 접촉시키고, 금속 이온, 특히 다가 금속 이온을 제거한다.

여기서 이용하는 킬레이트 수지로서는, 금속 제거용 킬레이트 수지이면, 어떤 수지라도 사용할 수 있고, 예컨대 가교 스티렌 기체(基體)에 이미노디아세트산기를 결합시킨 킬레이트 수지를 적합하게 사용할 수 있다.

킬레이트 수지와 피처리수의 접촉 방법에는 특별히 제한은 없고, 킬레이트 수지를 충전한 킬레이트 수지탑에 피처리수를 통수시켜도 좋고, 또한 후술한 도 1에 도시하는 바와 같이, 탑 내에 양이온 교환 수지와 킬레이트 수지층을 형성시킨 이온 교환탑에 통수시켜도 좋다. 이 경우, 킬레이트 수지탑 또는 이온 교환탑에 대한 통수 방식은 하향류, 상향류 모두 좋고, 또한 고정상, 유동상 등 탑 형식에 관해서도 특별히 제한은 없다. 통수(SV)는 5 내지 50 hr^-1이 바람직하고, 특히 10 내지 30 hr^-1이 바람직하다.

생물 처리수 함유수 중의 금속 이온을 킬레이트 수지로 흡착 제거한 물은, 계속해서 NaOH 등의 알카리를 첨가하여 pH 9.5 이상, 바람직하게는 pH 10 내지 11로 조정한 후의 RO 막 분리 장치에 통수시켜 RO 막 분리 처리한다. 여기서, RO 막 급수 중의 pH가 9.5 미만인 경우에는 후술한 (1), (2)의 효과를 유효하게 얻을 수 없다. 조정 pH는 과도하게 높아도 다량의 알카리를 필요로 하고, 또한 RO 막 분리 처리 후의 pH 조정으로 인하여 다량의 산을 필요로 하게 되기 때문에, 상기 범위가 된다.

RO 막 분리 처리에 이용하는 RO 막으로서는, 폴리에테르 아미드 복합막, 폴리비닐 알코올 복합막, 방향족 폴리아미드막 등의 내알카리성에 우수한 것이면 좋고, 특별히 제한은 없지만, 본 발명은 특히 계면활성제나 당지류, 단백질 등의 미량의 오염성 물질의 흡착에 의해 막이 오염되기 쉬운, 모든 방향족 가교 폴리아미드 복합막에 대해 유효하다.

RO 막 분리 처리는, 1 기의 RO 막 분리 장치를 이용하는 1 단 처리에 국한하지 않고, RO 막 분리 장치를 2 단 이상의 다단에 직렬 배치하며, 다단 RO 막 분리 처리에 의한 고도 처리를 행하는 것도 가능하다.

본 발명에서는, 이와 같은 RO 막 분리 처리에 앞서, 킬레이트 수지를 이용하여 금속 이온의 제거를 행함으로써, RO 막 분리 장치의 급수의 모든 다가 금속 이온 농도가 10 ㎍/L 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 다가 금속 이온 농도가 이 범위보다 높으면 RO 막에 스케일을 일으킬 가능성이 있다.

또한, RO 막 분리 장치의 물 회수율을 높히면 다가 금속 이온과 유기성의 오염성 물질이 농축되고, 양자의 결합과 막에 대한 부착이 발생하기 쉬워지기 때문에, RO 막 분리 장치는 물 회수율 80 중량% 이하, 예컨대 60 내지 80 중량％로 운전하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 킬레이트 수지에 의한 금속 이온의 제거에 앞서, 양이온 교환 수지에 의해 금속 이온을 제거하여도 좋다. 이 양이온 교환 수지로서는 Na형 강 양이온 교환 수지 또는 약 양이온 교환 수지가 적합하게 이용된다.

Na형 강 양이온 교환 수지로 처리한 후 킬레이트제로 처리하는 것에 의한 이점은 다음과 같다.

즉, H형 강 양이온 교환 수지로는 그 처리수는 산성이 되기 때문에, 후단에서 RO 막 급수의 pH를 9.5 이상으로 조정하기 위한 알카리 주입량이 많아진다. 또한, 생물 처리수 함유수 중에는, 많은 경우, 다량의 나트륨 이온이 함유되어 있기 때문에, 스케일 생성 요인 물질인 칼슘 또는 마그네슘이라고 한 경도 성분의 흡착량은 저감하고, 재생 공정을 빈번하게 실시하지 않으면 안된다. 이에 대해서, Na형 강 양이온 교환 수지를 이용한 경우, 처리수 pH는 중성이 되고, 또한 나트륨 이온에 의한 경도 성분 흡착량의 저감의 문제도 없다.

그러나, 양이온 교환 수지에 의해 처리를 행하여도, 항상 수백 ㎍/L 내지 수 ㎎/L정도의 경도 성분이 누설되어 버린다. 그래서, Na형 강 양이온 교환 수지로 처리한 후, 다가 금속 이온의 경도 제거를 위해 다가 금속 이온에 대한 선택적인 흡착 성능에 우수한 킬레이트 수지에 통수시킴으로써, 생물 처리수 함유수로부터 다가 금속 이온을 한없이 낮은 수준까지 저감하는 것이 가능하다.

H형 강 양이온 교환 수지로 처리한 후, 킬레이트 수지로 처리하는 것도 가능하지만, 킬레이트 수지는 산성측에서는 경도 성분의 흡착 성능이 저하되기 때문에, Na형 강 양이온을 이용하는 경우에 비해 재생 빈도는 많아진다.

또한, 약 양이온 교환 수지로 처리한 후, 킬레이트 수지로 처리하는 것에 의한 이점은 다음과 같다.

약 양이온 교환 수지는 Na형 강 양이온 수지와 같고, 그 처리수 pH는 중성이 되지만, 처리수 중에 누설되는 경도 성분의 농도는 RO 막 분리 장치에서의 스케일을 억제하기 위해서는 충분한 수준이 아니다. 그래서 약 양이온 교환 수지로 처리한 후, 다가 금속 이온과의 선택성이 강한 킬레이트 수지로 처리함으로써, 생물 처리수 함유수로부터 경도 성분을 한없이 낮은 수준까지 저감하는 것이 가능하다.

또한, 이들 수지에의 통수 방법은 Na형 강 양이온 또는 약 양이온 수지가 충전된 충전탑에 통수시킨 후, 킬레이트 수지가 충전된 충전탑에 통수시키는 방법, 또는 충전탑 내에 집수판을 설치하고, 같은 충전탑 내에 2 종류의 수지를 충전하여 통수시키는 방법을 들 수 있다. 이러한 충전탑에의 통수(SV)는 5 내지 50 hr^-1이 바람직하고, 10 내지 30 hr^-1이 더 바람직하다. 또한, 통수 방법은 하향류, 상향류, 고정상, 유동상 등 특별히 한정하지 않는다.

또한, 이 경우의 수지의 재생 방법은 다음과 같다.

Na형 강 양이온 교환 수지에 통수시킨 후, 킬레이트 수지에 통수시키는 방법에서는 NaCl 수용액을 이용하여 킬레이트 수지, Na형 강 양이온 교환 수지의 순서 대로 순차적으로 재생하거나 또는 개별적으로 재생하는 방식; 킬레이트 수지, Na형 강 양이온 교환 수지의 순서대로 산을 이용하여 순차적으로 H형으로 재생시킨 후, NaCl 또는 NaOH를 이용하여 Na형으로 교환시키는 방식; 또는 킬레이트 수지만을 산을 이용하여 재생시킨 후, 킬레이트 수지, Na형 강 양이온 교환 수지의 순서대로 NaCl 또는 NaOH를 이용하여 Na형으로 변환시키는 방식 등을 들 수 있다.

또한, 약 양이온 교환 수지에 통수시킨 후, 킬레이트 수지에 통수시키는 방법에서는 산을 이용하여 킬레이트 수지, 약 양이온 교환 수지의 순서로 순차적으로 H형으로 재생시킨 후, NaCl 또는 NaOH를 이용하여 킬레이트 수지만을 Na형으로 변환시키는 방식; 또는 약 양이온 교환 수지는 산으로, 킬레이트 수지는 NaCl, NaOH로 각각 개별적으로 재생시키는 방법 등을 들 수 있다.

재생 방법으로서는, 병류 재생 또는 향류 재생을 들 수 있지만, 재생 효율이 높기 때문에 향류 재생을 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 킬레이트 수지에 의한 금속 이온의 제거에 앞서, 생물 처리수 함유수에 탄산 화합물을 첨가하고, 경도 성분의 제거를 행하여도 좋다. 즉, 생물 처리수 함유수에 탄산 화합물을 첨가하고, 칼슘 등의 경도 성분을 탄산염으로서 석출하여, 이를 분리하여도 좋다.

이 경우에는, 생물 처리수 함유수에 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등의 탄산염을 첨가하거나, 탄산 가스를 불어넣음으로써, 탄산칼슘 등의 금속 탄산염을 석출시킨다. 석출된 금속 탄산염은 예컨대, 모래 여과, 정밀 여과, 한외 여과, 나노 여과 등의 여과 장치로 제거한다. 이 여과 장치는 2 이상을 조합하여 행하여도 좋다. 이러한 탄산염 석출과 여과 제거에 의해, 생물 처리수 함유수 중의 TOC 성분을 제거 할 수 있다. 또한, 탄산 화합물의 첨가량은 제거 대상이 되는 금속 이온의 당량 내지 3 배 당량이 적당하지만, 다가 금속 이온의 킬레이트제나 분산제가 혼입되어 있는 경우는, 사용량을 늘릴 필요가 있다. 이 금속 탄산염의 여과 후는 필요에 따라서, 추가로 pH 조정(pH 5 내지 6.5) 및/ 또는 폭기 등에 의해 잔류 탄산 성분의 제거를 행하여도 좋다.

이와 같이 하여, 생물 처리수 함유수 중의 금속 이온을 탄산염으로서 석출시키고, 석출물을 제거하여도 통상, 처리수의 다가 금속 이온 농도는 수 ㎎/L 내지 수십 ㎎/L 정도로 높기 때문에, RO 막 분리 장치에서의 스케일 생성을 완전하게 억제하기 위해서는, 그 후의 킬레이트 수지에 의한 처리가 필요해진다.

본 발명 방법에서는, 이들의 금속 이온 제거 수단의 전단에서 압력 여과, 중력 여과, 정밀 여과, 한외 여과, 가압 부상, 침전 등의 처리를 실시하고, 원수(原水) 중에 함유되는 현탁 물질을 제거하는 전처리를 행하여도 좋고, 이에 따라, 킬레이트 수지 충전탑에서의 차압 상승을 제어할 수 있다. 또한, 활성탄탑을 설치하여 유기물을 흡착 제거하고, 킬레이트 수지 충전탑, RO 막 분리 장치에 유입하는 물의 TOC 농도를 저하시키도록 하여도 좋다.

도 1에 본 발명의 생물 처리수 함유수의 처리 장치의 실시예의 일례를 도시한다. 도 1에서 생물 처리수 함유수는 이온 교환탑(1)에 보내지고, 이온 교환탑(1)에서 양이온 교환 수지(1A), 킬레이트 수지(1B)로 순차 처리되어 생물 처리수 함유수에 함유되는 금속 이온이 제거된다. 이온 교환탑(1)의 처리수는 탱크(2)를 경유하고, NaOH 등의 알카리가 첨가되며, pH 9.5 이상으로 조정된 후, 펌프(P)에 의해 RO 막 분리 장치(3)에 도입되어 RO 막 분리 처리된다. RO 막 분리 장치(3)의 투과수는 최종 처리수로서 추출되고, 농축수는 증발 농축 처리되거나, 수질에 따라 활성탄 처리 등을 실시한 후, 하천이나 하수로 방출된다.

도 1은 본 발명의 실시예의 일례를 도시하는 것이며, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 도시한 것에 전혀 한정되지 않는다. 즉, 전술과 같이, 이온 교환탑의 전단에 여과 장치나 활성탄탑 등의 전처리 수단을 설치하여도 좋고, 또한 RO 막 분리 장치는 2단 이상의 다단에 설치하여도 좋다. 또한, 양이온 교환 수지와 킬레이트 수지를 충전한 이온 교환탑 대신에 킬레이트 수지탑을 설치하고, 이 킬레이트 수지탑의 전단에 경도 성분 제거 수단으로서, 생물 처리수 함유수에 탄산염 또는 탄산가스를 첨가하여 금속의 탄산염을 석출시키는 교반조와, 교반조로부터 유출되는 물을 여과하는 여과 장치를 설치하여도 좋다.

실시예

이하에에서는, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.

실시예 1

생물 처리수 함유수로서, 반도체 공장으로부터 배출되는 유기계 현상 배수를 생물 여과 장치로 처리한 처리수와 플루오르화 수소산 함유 배수의 응집 처리수가 합류한 총합 배수를 이용하고, 도 1에 도시하는 장치로 처리를 행하였다. 이 총합 배수의 TOC 농도는 5 ㎎/L, 모든 경도는 CaCO₃로서 300 ㎎/L, Na⁺농도는 200 ㎎/L, 다가 금속 이온 농도는 320 ㎎/L이었다. 이 총합 배수를 Na형 강 양이온 교환 수지(미츠비시화학(주) 제품 「SKIB」)층 및 이미노디아세트산계 킬레이트 수지(미츠비시화학(주) 제품 「CR11」)층에 통수(SV 30h^-1)로 순차 통수시켰다.

얻어진 처리수의 수질은 표 1에 도시하는 바와 같다. 이 처리수에 NaOH를 첨가하고, pH를 10.5로 조정한 후, RO 막 분리 장치(닛토덴코(주) 제품「ES-20」)를 이용하며, 조작 압력 0.75 MPa, 물 회수율 80 %의 조건으로 RO 막 분리 처리하였다.

이 때의 RO 막 분리 장치의 투과 유속(Flux)의 시간 경과에 따른 변화를 조사하고, 그 결과를 도 2에 도시하였다. 또한, RO 막의 투과수 및 농축수의 수질은 표 1에 나타낸 바와 같았다.

	생물 처리수	양이온 교환ㆍ킬레이트 수지 처리수(RO 막 급수)	RO 막 투과수	RO 막 농축수
TOC 농도 (mg/L)	5	5	0.7	24
전체 경도 (CaCO₃로서 mg/L))	300	0.005 이하	0.005 이하	0.005 이하
다가 금속 이온 농도^*(mg/L)	20	0.005 이하	0.005 이하	0.005 이하
^*다가 금속 이온은 칼슘 이온, 마그네슘 이온, 용해성 알루미늄, 용존철 이온의 총화임

비교예 1

RO 막 급수의 조정 pH를 7로 하고, 슬라임 컨트롤제(쿠리타고교(주) 제품「EC-503」)를 3 ㎎/L 첨가한 것 이외는 실시예 1과 같은 조건으로 RO 막 분리 처리하고, 이 때의 RO 막 분리 장치의 투과 유속의 시간 경과에 따른 변화를 조사하여 결과를 도 2에 도시하였다.

비교예 2

킬레이트 수지에 의한 처리를 행하지 않은 것 이외는 실시예 1과 같은 조건으로 RO 막 분리 처리하고, 이 때의 RO 막 분리 장치의 투과 유속의 시간 경과에 따른 변화를 조사하여 결과를 도 2에 도시하였다.

비교예 3

상기 총합 배수에 슬라임 컨트롤제(쿠리타 고교(주)제「EC-503」) 3 ㎎/L와 헥사메탈린산계 스케일 분산제(쿠리타고교(주) 제품「미즈클린 L401」) 10 ㎎/L를 첨가하고, pH 7로 조정한 물을 RO 막 급수로서 실시예 1과 같은 조건으로 RO 막 분리 처리하였다. 이 때의 RO 막 분리 장치의 투과 유속의 시간 경과에 따른 변화를 조사하고, 그 결과를 도 2에 도시하였다.

도 2로부터 명백한 바와 같이, 금속 이온을 제거한 후 고 pH 조건으로 RO 막 분리 처리한 실시예 1에서는, 비교예 1 내지 3에 비해 투과 유속의 저하는 완만하고, 통수 시작 60 시간 후에서, 비교예 1 내지 3에 대해 0.2 내지 0.4 m³/m²·d 정도의 투과 유속의 차이가 나타났다.

또한, 통수 후의 RO 막 표면에는, 비교예 1에서는 겔상의 유기물과 탄산칼슘 스케일이 부착되어 있고, 비교예 2에서는 탄산칼슘 스케일이 부착되어 있으며, 또한 비교예 3에서는 겔상의 유기물이 부착되어 있지만, 실시예 1에서는 RO 막 표면에 불착물은 거의 관측되지 않았다.

본 발명의 생물 처리수 함유수의 처리 방법 및 처리 방법에 의하면, 생물 처리수를 RO 막 분리 처리하여 정화함에 있어서, RO 막의 투과 유속의 저하를 방지하고, 장기간에 걸쳐 안정된 처리를 행하여 고수질의 처리수를 효율적으로 얻을 수 있다. 또한, RO 막 급수에의 고가의 슬라임 컨트롤제의 첨가도 필요하지 않게 된다.

즉, 전술한 바와 같이 RO 막 분리 장치의 RO 막 분리 처리에 앞서 여과 처리를 행함으로써, 오염 지수(4) 이하의 RO급수 조건을 만족시키는 물을 얻을 수 있지만, 이 경우에도 투과 유속이 시간 경과에 따라 저하되는 문제가 있었다. 본 발명자들은 이 문제의 원인에 관해서 예의 검토한 결과, 폐수의 생물 처리수 함유수 중에 함유되는 다가 금속 이온이, 폐수의 생물 처리수 함유수를 RO급수로 하였을 때의 RO 막 폐색 주요인 물질인 단백질이나 고분자 다당류 등의 비교적 점착성이 높은 오염성 물질에 대해, 결합제적 요인이 되고, 오염 물질의 막 면 부착을 조장시키는 것이 원인으로 되어 있는 것을 발견하였다.

본 발명에서는 RO 막 분리 처리에 앞서, 킬레이트 수지에 의해 다가 금속 이온을 흡착 제거함으로써, 이러한 오염 물질의 막 면 부착의 조장을 억제하고, 이에 따라, 막의 막힘에 의한 투과 유속의 저하를 방지할 수 있다.

즉, 킬레이트 수지는 다가 금속 이온을 선택적으로 흡착하여 제거할 수 있는 것이고, 피처리수 중에 1가 양이온이 존재하여도 다가 금속 이온을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 생물 처리수 함유수 중의 RO 막 폐색 주요인 물질인 단백질이나 고분자 다당류 등의 비교적 점착성이 높은 오염성 물질에 대해 결합제적 요인이 되는 다가 금속 이온을 낮은 수준까지 제거할 수 있다.

특히, 양이온 교환 수지나 탄산 화합물 첨가에 의한 전처리로 경도 성분의 대부분을 제거함으로써, 킬레이트 수지는 잔류하는 경도 성분(Ca²⁺ 이온, Mg²⁺ 이온 등)의 제거와 다른 다가 금속 이온의 제거를 행하면 좋고, 부하가 경감되는 동시에 낮은 수준까지 금속 이온이 제거되는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에서는 이와 같이 하여 금속 이온을 제거한 물을 pH 9.5 이상으로 조정하여 RO 막 급수로 하기 때문에, 다음과 같은 효과를 나타낸다.

(1) 미생물은 알카리성 지역에서는 생식할 수 없다. 이 때문에, RO 막 급수의 pH를 9.5 이상으로 조정함으로써, 영양원은 있지만 미생물이 생식할 수 없는 환경을 만들어 내는 것이 가능해지고, 종래와 같은 고가의 슬라임 컨트롤제의 첨가는 필요하지 않게 된다.

(2) RO 막 폐색 주요인 물질인 단백질이나 고분자 다당류 등의 비교적 점착성이 높은 오염성 물질은, PH 9.5 이상에서 막 면에 잘 부착되지 않게 되는 것이 알려져 있고, 따라서 RO 막 급수를 pH 9.5 이상의 알카리성으로 함으로써, RO 막 분리 장치에서의 막 면 폐색을 한층 더 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 이러한 고알카리성 지역에서는, RO 막 급수 중에 미량의 다가 금속 이온이 존재하여도, 예컨대 칼슘 이온이면 탄산칼슘 또는 인산칼슘 등의 칼슘계 스케일이 RO 막 면에서 석출을 억제하는 것이 가능해지만, 본 발명에 있어서는 원수 중의 다가 금속 이온을 미리 킬레이트 수지로 극저 농도까지 제거할 수 있기 때문에, 그러한 고 알칼리성 영역에서의 스케일의 석출을 억제하는 것이 가능해진다.

청구항 2, 5에 의하면, 킬레이트 수지에 의한 금속 이온의 제거에 앞서, 양이온 교환 수지로 처리함으로써, 킬레이트 수지의 부하를 경감하고, 킬레이트 수지에 의한 다가 금속 이온 흡착 효율을 높이는 동시에, 재생 빈도를 저감하여 장기간에 걸쳐 안정적인 처리를 행할 수 있다.

즉, 생물 처리수 중을 직접 킬레이트 수지로 처리하면, 킬레이트 수지는 조기에 흡착능이 포화되기 때문에, 빈번한 재생을 행하는 것이 필요하게 된다. 따라서, 킬레이트 수지에 의한 처리에 앞서, 양이온 교환 수지로 처리하고, 경도 성분의 대부분을 미리 제거해 둠으로써, 킬레이트 수지에 의한 다가 금속 이온 흡착율을 높이고, 또한 그 재생 빈도를 저감할 수 있다.

청구항 3, 6에 의하면, 킬레이트 수지에 의한 처리에 앞서, 탄산 화합물을 첨가하여 미리 경도 성분의 대부분을 제거하고, 그 후 잔류하는 금속 이온을 킬레이트 수지로 제거하도록 함으로써, 부하를 경감하고, 킬레이트 수지에 의한 다가 금속 이온 흡착 효율을 높이는 동시에, 킬레이트 수지의 재생 빈도를 저감할 수 있다.

Claims

생물 처리수를 함유하는 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거한 후, pH를 9.5 이상으로 조정하여 역침투 막 분리 처리하는 것을 특징으로 하는 생물 처리수 함유수의 처리 방법으로서,

상기 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시키기에 앞서, 상기 피처리수를 Na 형 강 양이온 교환수지와 접촉시켜 경도 성분을 제거하고, 상기 킬레이트 수지로 잔류하는 경도 성분의 제거와 다른 다가 금속이온의 제거를 실시하는 것을 특징으로 하는 생물 처리수 함유수의 처리 방법.
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생물 처리수를 함유하는 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거한 후, pH를 9.5 이상으로 조정하여 역침투 막 분리 처리하는 것을 특징으로 하는 생물 처리수 함유수의 처리 방법으로서,

상기 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시키기에 앞서, 상기 피처리수에 탄산 화합물을 첨가하여 경도 성분을 제거하고, 상기 킬레이트 수지로 잔류하는 경도 성분의 제거와 다른 다가 금속이온의 제거를 실시하는 것을 특징으로 하는 생물 처리수 함유수의 처리 방법.
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생물 처리수를 함유하는 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거하는 금속 이온 제거 수단과, 이 금속 이온 제거 수단의 처리수를 pH 9.5 이상으로 조정하는 pH 조정 수단과, 이 pH 조정 수단의 처리수가 도입되는 역침투 막 분리 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 생물 처리수 함유수의 처리 장치로서,

상기 금속 이온 제거 수단에 도입되는 피처리수를 Na형 강 양이온 교환 수지와 접촉시켜 경도 성분을 제거하는 수단을 구비하여 상기 금속 이온 제거 수단으로 잔류하는 경도 성분의 제거와 다른 다가 금속 이온의 제거가 실시되는 것을 특징으로 하는 생물 처리수 함유수의 처리 장치.
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생물 처리수를 함유하는 피처리수를 킬레이트 수지와 접촉시켜 금속 이온을 제거하는 금속 이온 제거 수단과, 이 금속 이온 제거 수단의 처리수를 pH 9.5 이상으로 조정하는 pH 조정 수단과, 이 pH 조정 수단의 처리수가 도입되는 역침투 막 분리 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 생물 처리수 함유수의 처리 장치로서,

상기 금속 이온 제거 수단에 도입되는 피처리수에 탄산 화합물을 첨가하여 경도 성분을 제거하는 수단을 구비하여 상기 금속 이온 제거 수단으로 잔류하는 경도 성분의 제거와 다른 다가 금속 이온의 제거가 실시되는 것을 특징으로 하는 생물 처리수 함유수의 처리 장치.
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