1. 제목
도금폐수 처리를 위한 고효율 나노복합 고도산화처리공정 개발

2. 연구개발의 목적 및 필요성
수질오염문제는 산업, 경제, 사회적으로 큰 문제가 되고 있으며, 행복한 삶의 추구와도 관련되는 생존의 문제이다. 경제적으로 풍족해지고 생활환경이 개선될수록 깨끗한 물에 대한 관심은 증가하게 된다.

 

이러한 상황에 맞추어 생활하수뿐만 아니라 산업폐수의 수질기준은 점차적으로 강화되고 있으며 더욱 심화된 처리시스템의 개발이 필요한 실정이다. 특히, 도금공장에 있어서 폐수의 주 발생원은 도금제의 세정수이다.

 

금속가공업체에서 배출되는 폐수는, 중소업체의 경우 대부분 10~20 여개의 업체가 조합을 형성하여 폐수를 한 곳의 폐수처리장에 모아 조합내 한 업체나 위탁처리업체가 관리·처리하는데, 우선 폐수의 성상에 따라 분리하여 저장한 후에 종류별로 각각 산화?환원?중화 및 침전 등을 거쳐 통합처리하고 있다.

 

금속가공폐수의 처리는 폐수의 특성에 따라 1) 시안함유폐수, 2) 크롬함유폐수, 3) 강산성 및 강알칼리성 폐수, 4) 기타폐수로 분별 배수하여 처리하는 것이 일반적이다. 또한 금속가공폐수의 처리공정은 분류폐수와 일괄폐수의 두 가지 경우에 따라 크게 다르다.

 

현재 금속가공업체에서 이용하고 있는 폐수처리공정은 대부분 물리화학적 공정으로 산화/환원 및 응집·침전법을 주로 이용하고 있으나 대부분의 업체가 영세하여 처리나 운명 면에서 많은 경제적인 어려움을 가지고 있고, 중금속 및 시안처리공정 등에서 과다한 약품주입을 필요로 하므로 경제적 손실이 크고 발생되는 슬러지량이 많은 단점을 가지고 있다.

 

여기에 다량으로 사용되고 있는 세정폐수의 재이용 및 폐수에 함유되어 있는 유기물의 회수 및 재활용이 미흡한 실정이다.

본 연구에서는 도금폐수 처리를 위하여, 철 슬러지가 발생되지 않는 유사 Fenton 산화공정 (Fenton-like processes)을 사용하여 도금폐수 내의 시안화합물을 우선적으로 분해?무해화하며, 그 후 pH 조정 및 폐자원 재활용 흡착담체를 사용한 중금속 흡착공정을 적용함으로써 중금속이온을 제거하면서 두 가지 형태의 오염원을 동시에 처리?제어할 수 있는 기술을 개발하고자 한다.

 

또한, 폐수의 성상에 따라 처리공정을 선택적으로 적용할 수 있으며, 복잡한 다단계 공정을 효율적으로 축소함으로써 처리시간 및 운전비용 등을 최소화 할 수 있는 경제적인 시스템을 개발하고자 한다.

3. 연구개발의 내용 및 범위

본 연구수행은 도금폐수 내에 함유되어 있는 시안화합물(cyanide) 및 다양한 중금속(Zn, Cu, Cd, Fe, Cr, Cr6+ 등)을 처리하기위한 물리/화학적 단위공정의 개선 및 개발을 바탕으로, 실제 현장 수처리 공정에서 적용성이 우수한 처리시스템을 개발하는데 그 목적으로 두었다.

 

이에 본 연구의 범위는 도금폐수내의 시안화합물 분해를 위한 나노철을 적용한 고도산화처리공정과 다양한 중금속제거를 위한 공정의 개발이 포함되어 있으며, 이러한 두 가지 공정의 연계를 통한 pilot-scale의 복합처리시스템의 설계/제작 및 최적운전조건을 포함한다. 다음은 연구개발 목표의 세부 내용이다.

■ 철 나노입자 소재 개발 및 고도산화처리 공정을 위한 적용성 평가
■ 도금폐수 내의 시안 제거 기술을 위한 고도산화처리공정 시스템 개발
■ 도금폐수 내의 중금속 제거 기술 개발 및 공정 확립
■ 고도산화처리공정 및 중금속 처리공정 연계를 통한 복합처리시스템 개발
■ 도금폐수 복합처리공정 설계 및 제작
■ 개발된 처리 시스템을 적용한 현장 평가

4. 연구개발결과

본 연구에서는 도금 폐수 내 시안화합물을 제거하기 위한 기존 공정의 단점을 보완하고자 담체를 적용한 고도산화처리공정 및 중금속 흡착 공정을 통한 복합처리시스템을 개발하였다. 다음은 연구개발결과에 대한 세부 내용이다.

■ 철 나노입자인 magnetite nano particle (Fe3O4)를 공침법으로 합성하여 제조 및 XRD, HR-T

 

 

[원문 파일첨부 참조]