활성탄을 이용한 코크스폐수의 고도처리 방안

목차

1. 서론

2. 실험방법

2. 1 활성탄 실험

3 결과

3. 1 활성탄 처리


4. 결론

1) 현재 3BET 처리수의 경우 높은 SS 농도로 인하여, 활성탄 처리공정을 택할 경우 전처리로 모래여과처리가 필요하다.

본문내용

COD기준으로 설정하면, 2.83 ㎥/kgAC로 나타났다.
넷째, 활성탄 재생설비의 설계에 중요한 기본설계인자인 단위활성탄 당 COD 흡착량은 228 gCOD/kg AC로 계산되었다.
다섯째, 활성탄 흡착탑의 설계에 중요한 흡착대(Adsorption Zone) 폭은 선속도 5.2 m/h일때에 1.54 m(EBCT : 18min)로 계산되었다.
Table 7 Comparison of treated water quantity below the target value
COD
색도
1st Column 처리수량
65㎥
90㎥
2nd Column 처리수량
110㎥
140㎥ 이상
목표치(파과점)
20mg/L
200PtCo unit
Fig. 7 COD breakthrough curve (2nd pilot test)
Fig. 8 Color breakthrough curve (2nd pilot test)
흡착대가 활성탄 흡착탑의 설계에서 가지는 의미는 다음과 같다. 첫째로, 최소한의 활성탄흡착탑의 사양을 결정할 수 있다. 이를 바꾸어 말하면 동일한 처리수의 수질을 얻기 위하여 다양한 선속도와 활성탄충진층의 조합이 가능하다는 데에 있다. 이와 같은 결과를 이용하여 결정된 활성탄 흡착탑의 사양은 Table 8과 같다.
Table 8 Least design parameters of activated carbon tower
LV(m/h)
Bed Depth(cm)
EBCT(min)
A
5.2
1.54
18
B
10.0
3.00
18
C
12.5
3.75
18
D
15.0
4.50
18
3. 1. 6 활성탄처리수의 수질
다음 Table 9는 배출수 수질기준에 있는 전 항목에 대하여 코크스 폐수처리 단위공정별 수질항목을 분석한 자료의 일부를 발췌한 것이다. 이를 통하여 현재 코크스 폐수처리 설비로 처리가 어려운 항목과 향후 고도처리가 도입될 시의 처리수질을 비교해 볼 수 있을 것이다. 즉 활성탄처리설비를 도입하게 되면 대부분의 항목에서 안정적으로 수질기준을 유지할 수 있지만, 불소와 총질소의 경우는 별도의 처리가 필요함을 알 수 있다.
Table 9 Comparison water quality from unit treatment process with effluent
regulations
규제항목
허용
기준
처리 단계
2BET유출수
3BET약품전
3BET유출수
모래여과
GAC
4-2차 원수
pH
5.8 - 8.6
7.27
7.10
8.01
8.02
8.02
7.2
페놀류
< 3
0.05
0..05
0.04
0.02
0
443.6
시안
< 1
0.268
0.076
0.012
0.026
Tr
1.988
용해성 철
< 10
1.71
2.03
0.32
0.22
0.04
2.96
불소
< 15
42.6
47.3
26.8
26.8
25.4
64.2
색도
< 300
2120
1660
540
520
20
1210
COD
< 90
133
123
88
91
13
1774
SS
< 80
82
126
21
7
5
25
S-CN
-
10.8
9.2
1.4
1.5
0.3
161.2
총 질소
< 60
609.5
648.4
602.2
649.86
659.05
731.31
총 인
< 8
1.521
1.668
0.086
0.096
0.066
2.598
Table 10은 활성탄의 파과정도에 따라 처리수중의 이온성분만을 분석한 결과이다. 동일시점의 유입수가 아닌 관계로 다소 Data상의 흔들림은 있지만, 여기에서 특이한 현상으로는 활성탄 흡착층내에서 질산화현상을 관찰할 수 있다는 것이다. 즉 유입수 대비 약 22%정도의 질산화가 진행되었다.
Table 10 Concentration of ion compounds
구 분
97/7/31
97/7/8
97/7/18
97/7/31
유입수
정상 흡착시점
일부 파과시점
파과 종료시점
Na(+)
165.2
218.1
131.6
154.4
NH4(+)
506.2
390.5
462.7
496.1
K(+)
9.5
4.0
6.4
8.7
Mg(2+)
46.4
56.7
46.3
53.3
Ca(2+)
83.6
119.0
89.3
97.4
F(-)
39.9
22.2
31.4
33.7
Cl(-)
1144.0
1093.9
1089.5
1102.4
NO2(-)
42.5
103.6
105.1
49.0
NO3(-)
0.0
0.0
5.6
0.0
Br(-)
16.3
3.9
0.0
5.6
PO4(3-)
0.0
0.0
0.0
0.0
SO4(2-)
729.4
732.5
703.9
718.4
TN
406.6
335.3
393.1
400.8
4. 결론
1) 현재 3BET 처리수의 경우 높은 SS 농도로 인하여, 활성탄 처리공정을 택할 경우 전처리로 모래여과처리가 필요하다.
2) 현재 3BET 처리수를 후단에서 고도처리하는 방안을 검토한 결과 현실적으로 모래여과와 활성탄 흡착탑을 사용하는 공정이 적합한 것으로 판단되며, Pilot 실험 결과 연구 목표치인 COD 기준 20 mg/L이하, 색도기준으로 200 이하를 안정적으로 달성할 수 있었다.
3) COD와 색도중 파과점(COD : 20 mg/L, 색도 : 200)에 빨리 도달하는 항목은 COD로 나타났기 때문에 활성탄의 교체시기는 COD를 기준으로 결정하였다.
4) 3BET 처리수를 연구목표치 이하로 처리하는데 필요한 활성탄량은 처리수 1 ㎥당 활성탄 0.35 kg이 필요하였으며, 3BET 처리수 전량인 일 9,120 ㎥을 활성탄 흡착탑으로 처리할 경우 1일 활성탄소요량은 약 3,200 kg의 신탄이나 재생탄이 필요한 것으로 나타났다.
5) 단위 활성탄당 COD제거량은 228 gCOD/kgAC로 나타났다. 이를 기준으로 1일 필요한 신탄이나 재생탄의 양을 계산해 보면 유량으로 결정된 양과 동일하게 약 3,200 kg의 활성탄이 필요한 것으로 나타났다.
6) 활성탄흡착탑의 흡착대는 선속도 5.2 m/h에서 1.54 m(공탑접촉시간 : 18 min)로 계산되었다.
5. 참고문헌
(1) 오재규, 액상흡착 특성에 미치는 활성탄 세공구조의 영향, 한국화학공학회,
1993
(2) BHP 출장자료, POSTECH, 1996
(3) 北川睦夫, 활성탄 수처리기술과 관리, 신광문화사, 1995

키워드

활성탄,   코크스폐수