일반기술

전기장을 이용한 음이온의 화학적 침전 제거 및 연속 공정방법

1. 기술의 개요지하수, 지표수 오수 또는 폐수 중의 질산 이온, 황산 이온, 염소 이온, 인산 이온 등의 음이온을 알루미나 시멘트 및 칼슘 화합물과 반응시켜 불용성 착염으로 침전시키는 화학적 침전법 및 이를 이용한 음이온의 연속 제거공정 기술이다. 본 기술은 착염화 반응조에 전기장을 부가하는 새로운 방안을 창안하여 반응조 내의 음이온 및 칼슘이온의 활동도를 적정 수준으로 향상시킴으로써, 종래의 방법에 비하여 음이온 착염화 반응의 효율이 2배 가량 향상된다. 왜냐하면, 즉 적절한 세기의 전기장을 반응조에 가하는 경우 전하체인 음이온 및 칼슘이온에 선택적으로 전기적 힘이 가해지게 되고, 이에 따라 음이온과 칼슘이온의 활동도가 상대적으로 향상되기 때문이다.화학적 침전법 및 음이온 제거 공정은 시중에서 판매되고 있는 알루미나 시멘트를 칼슘 화합물과 일정 비율로 혼합하여 음이온이 함유된 지하수, 지표수, 오수 또는 폐수에 첨가하고, 이를 교반하면서 반응조에 전기장을 걸어주는 공정으로 구성된다. 여기서 제거될 수 있는 음이온은 질산 이온, 인산 이온, 황산 이온, 염소 이온, 아질산 이온 및 아황산 이온이며, 이들 이온 중 어떤 것이 함께 존재하는 경우에도 본 기술에 의한 방법으로 처리할 수 있다.2. 기술의 특징일반적으로 질산 농도가 높은 폐수는 낮은 수원에 의한 희석으로 그 농도를 낮출 수 있다. 그러나 질산 농도가 낮아 수원 이용이 어려울 경우 질산 제거 반응이 필요하게 된다. 이에 이용되어온 기술로는 이온교환수지법, 생물학적 탈질법, 화학적 환원법 및 전기 투석법 등이 있다. 이중 대규모 정수 처리에 가능한 것은 이온교환수지법과 생물학적 탈질법이다.이온교환수지법은 초기 비용에서는 저렴하나 주기적으로 수지 재생 비용이 필요한 물리화학적 처리 공정으로, 수지 재생에는 염화나트륨이나 중탄산나트륨이 이용된다. 또한 결과적으로 고농도의 질산, 염화나트륨이나 중탄산나트륨으로 농축된 폐액은 재처리 또는 폐기라는 다른 문제가 제기된다. 게다가 대부분의 지하수나 폐수는 많은 음이온들이 포함되어 있는데, 이 방법은 질산 이외의 다른 음이온이 있으면 선택성 때문에 제거 효율이 현저히 떨어진다.생물학적 탈질법은 유기 기질이 존재할 때 탈질 박테리아가 질산을 질소 기체로 환원시키는 원리를 이용하는 방법으로, 부산물 걱정이 없어 널리 이용되고 있다. 가장 흔히 사용하는 기질은 메탄올이며, 박테리아 성장 시간과 반응조의 온도, 기질의 공급 속도를 제어하기가 상당히 까다롭다. 또한 미생물 성장에 의한 막힘이 자주 발생하고 후처리나 유기 기질에 의한 문제 유발이 야기될 수 있는 등의 단점을 갖는다.이러한 단점을 극복하고 보다 경제적으로 질산을 포함한 음이온을 제거하는 방법으로서 본 공정이 개발되었다. 즉, 본 기술은 알루미나 시멘트 및 생석회 또는 소석회와 같은 칼슘 화합물을 사용하여 불용성 착염을 형성시켜 제거함에 있어서, 음이온 및 칼슘 이온의 활동도를 적정 수준으로 향상시켜 음이온 착염화 반응의 효율을 높이고 결과적으로 원료 사용량을 대폭 감축시킬 수 있는 새로운 음이온 화학 침전법 및 이를 이용한 음이온 제거 연속공정 기술이다.