기존의 생물학적 처리는 물 속의 COD 대부분을 효율적으로 분해할 수 있으며, 무산소 탈질 공정을 추가하면 전체 질소도 효과적으로 제거할 수 있습니다. 그러나 인, 중금속 이온, 경도 이온의 경우 단순한 생물학적 과정의 제거 효과는 제한적입니다. 미생물은 자체 성장과 대사를 통해 소량의 인만 흡수할 수 있어 안정적으로 기준을 충족할 수 없습니다. 중금속과 경도 이온은 생분해될 수 없으며 생물학적 시스템은 효과적인 제거를 달성할 수 없습니다. 중금속 이온은 미생물에 독성이 있으며 약간 더 높은 농도에서는 생물학적 반응을 억제할 수 있습니다. 경도 이온은 물에 완전히 용해되어 생물학적 시스템이 이를 제거할 수 없습니다.
이러한 물질을 처리하려면{0}}대상 이온을 용해 상태에서 불용성 상태로 변화시켜 침전시키는 화학약품을 추가하는 화학적 침전이 필요하며, 이후 고액 분리를 통해 제거됩니다.-
I. 화학적 침전의 기본 원리
화학적 침전의 기본 논리는 용해도 곱의 법칙입니다. 즉, 침전제를 폐수에 첨가하면 물에 용해된 오염 물질 이온이 작용제와 결합하여 물에 용해되기 어려운 고체 물질이 형성됩니다. 이러한 물질의 농도가 수역의 수용 능력 한계(Ksp 용해도 곱)를 초과하면 자동으로 물에서 침전되어 분리를 위한 침전물을 형성합니다.
핵심은 첨가되는 침전제의 양은 목표 이온의 농도를 필요한 수준으로 낮추기에 충분해야 한다는 것입니다. 그러나 지나치게-과도한 침전제는 2차 오염(예: 잔류 금속 이온 및 염)을 유발하고 슬러지 생성을 증가시킬 수 있습니다.
II. 화학적 인 제거
인은 수역의 부영양화의 주요 원인이며, 총인에 대한 배출 기준이 점점 엄격해지고 있습니다. 생물학적 인 제거는 폴리인산염-축적 박테리아에 의존하여 혐기성으로 인을 방출한 다음 호기성 공정 중에 남은 슬러지와 함께 과잉 인을 제거합니다. 그러나 제거 속도는 제한되어 있습니다. 유입수의 총 인 함량이 너무 높으면 생물학적 인 제거만으로는 기준을 확실하게 충족할 수 없으므로 화학적 인 제거를 대체 수단으로 사용해야 합니다.
원리: 알루미늄염(PAC) 또는 철염(폴리황산철)을 첨가하면 금속 이온이 인산염 이온과 반응하여 인산알루미늄 또는 인산철 침전물을 형성합니다. 석회(Ca(OH)2)를 첨가하여 알칼리성 조건에서 수산화인산칼슘 침전물을 형성할 수도 있습니다.
알루미늄염 반응: Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄↓;
철염 반응: Fe³⁺ + PO₄³⁻ → FePO₄↓;
석회 반응: 5Ca²⁺ + 4OH⁻ + 3PO₄³⁻ → Ca₅(OH)(PO₄)₃↓;
추가 위치: 세 가지 옵션이 있습니다. 생물학적 처리 탱크 전에 사전-첨가하면 반응 시간이 길어지지만 알루미늄염이 미생물에 미치는 영향은 여전히 논란의 여지가 있습니다. 생물처리조 호기부 말단에 동시 첨가하는 방식은 도시폐수처리장에서 가장 일반적인 방법인 폭기와 교반을 이용하여 반응을 촉진시키고, 응집제는 활성슬러지 응집을 촉진시킨다. 후-첨가는 2차 침전조 후 고도처리 구간에서 잔류 인을 직접적으로 정밀하게 제거하고, 최소 투입량으로 슬러지를 적게 발생시키지만, 별도의 반응 및 침전 시설이 필요합니다. 구체적인 선택은 공정 흐름과 인 규정 준수 요건에 따라 달라집니다.
주요 운영 포인트: 화학적 인 제거의 핵심은 화학물질의 투여량을 유입수의 총 인 농도와 일치시키는 것입니다. 유입수의 총인 농도가 크게 변동하는 경우 온라인 총인 측정기나 주기적인 샘플링을 통해 복용량을 조정해야 합니다. 폐수의 pH에 주의가 필요합니다.-알루미늄과 철염을 첨가하면 알칼리도가 소모되고, pH가 6 미만이면 인 제거 효율이 감소합니다. 석회를 추가하면 폐수의 pH가 올라가므로 조정이 필요합니다. 인 제거에 의해 생성된 화학 슬러지는 다량의 무기물을 함유하고 있으며 탈수 성능이 우수합니다. 가능한 한 생물학적 슬러지와 분리하여 폐기해야 합니다.
III. 중금속 제거
전기도금, 야금, 광업, 전자산업 등의 산업에서 발생하는 폐수에는 구리, 아연, 납, 카드뮴, 니켈, 크롬과 같은 중금속 이온이 포함되어 있습니다. 중금속은 독성이 강하고-분해되지 않으므로 엄격한 관리가 필요합니다.
원리: 알칼리(NaOH, Ca(OH)2) 또는 황화물(Na2S, NaHS)을 첨가하면 중금속 이온이 수산화물 또는 황화물로 침전됩니다. 수산화물 침전은 간단하고 저렴한-비용 방법으로 주류 접근 방식입니다. 황화물 침전은 용해도 곱이 작고 제거 효율(특히 수은과 카드뮴)이 높지만 황화물을 과도하게 첨가하면 유독한 H2S 가스가 생성되므로 H2S 탈출을 방지하려면 알칼리성 조건이 필요합니다. 크롬- 함유 폐수 내 6가 크롬(Cr⁶⁺)의 경우 먼저 환원제(중아황산나트륨, 메타중아황산나트륨)를 사용하여 3가 크롬(Cr³⁺)으로 환원시킨 후 알칼리를 사용하여 Cr(OH)₃로 침전시켜야 합니다.
주요 운영 포인트: pH 제어가 가장 중요합니다.{0}}각 중금속에는 수산화물 침전을 위한 최적의 pH 범위(일반적으로 8~10)가 있으며 이 범위는 다양합니다. 혼합 폐수에는 여러 중금속의 공존을 종합적으로 고려하여 절충된 pH 값이나 단계적 침전을 선택해야 합니다. 침전 반응이 완료된 후 고액 분리를 향상시키기 위해 응고제(PAC+PAM)를 첨가해야 합니다. 그렇지 않으면 미세한 침전물 입자가 폐수에 스며들게 됩니다. 복합체는 침전을 방해할 수 있습니다. 예를 들어 시안화물-을 함유한 중금속 복합체는 침전 전에 복합체 파괴가 필요합니다.
PIV. 경도 제거(연화)
경도 이온은 주로 칼슘(Ca²⁺) 및 마그네슘(Mg²⁺) 이온입니다. 이는 멤브레인 시스템(RO, NF)에 스케일을 유발하고, 열교환 장비에 스케일을 형성하여 열교환 효율을 감소시키며, 세탁 산업의 세척 품질에 영향을 미칩니다.
원리: 화학약품을 사용하여 칼슘 및 마그네슘 이온을 CaCO₃ 및 Mg(OH)₂로 전환시키면 대부분의 칼슘 및 마그네슘 이온을 제거할 수 있습니다.
작동 지점: 연화된 유출수의 pH는 높으며 후속 처리 장치에 들어가거나 배출되기 전에 산을 추가하여 중성으로 조정해야 합니다. 침전 반응은 충분한 체류 시간이 필요하며 침전 효과를 향상시키기 위해서는 응집 및 응집과 결합되어야 합니다. 연화된 슬러지는 대량으로 생성되며 주로 탄산칼슘과 수산화마그네슘으로 구성되며 탈수하여 건축 자재로 사용하거나 매립지로 보낼 수 있습니다.
V. 흐름 과정에서 세 가지 침전 과정의 위치 지정
화학적 인 제거는 생물학적 처리 단계와 동시에 또는 고급 단계 후에 수행되는 경우가 많습니다. 중금속 제거는 유입수 끝에서 생물학적 시스템을 보호하기 위한 전처리입니다. 경도를 제거하기 위한 연화는 일반적으로 재사용 처리의 전단(막 시스템 전)에서 수행됩니다. 수질 요구사항에 따라 세 가지를 조합하여 사용할 수 있습니다.-중금속-함유 폐수는 일반적으로 생물학적 처리 공정에 들어가기 전에 중금속을 제거하기 위해 화학적 침전을 거칩니다. 동시 인 제거 + 고급 인 제거는 도시 폐수에 대한 일반적인 관행입니다. 재사용 프로젝트에서는 연화 작업이 멤브레인 이전에 수행됩니다.
