업종별 산업폐수 TOC 처리특성 연구(총설) - 업종별 산업폐수 TOC 처리현황 및 오존 /고도산화에 의한 TOC 처리특성 (Characteristics of TOC Treatment for Industrial Wastewater Treatment -Characteristics of Industrial Wastewater TOC Treatment Status and TOC Treatment by Ozone and Advanced Oxidation Process-)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 45권 / 1호 / 51 ~ 64페이지
· 저자명 : 김경진, 전정호, 염익태

초록

목적: 배출허용기준 유기물 지표가 CODMn에서 TOC로 전환되고 업종별 산업폐수 TOC 처리에 대한 요구가 증가됨에 따라 기존 업종별 산업폐수 배출시설 TOC 처리현황을 분석하여 추가 TOC 처리 필요성을 검토하고 대표적인 산화공정인 오존 및 고도산화 공정에 의한 잔류 TOC 처리 가능성을 고찰하고자 한다. 방법: 업종별 산업폐수 TOC 처리현황을 검토하기 위해 환경부, 한국환경공단에서 법제화 및 기술지원 과정에서 수행된 업종별 현장조사 자료(46개 사업장)들을 유입 TOC 농도, 직접/간접 방류유형, 그리고 폐수처리시설 주처리공정에 따라 분석하였고, 오존 및 고도산화 공정에 의한 TOC 처리특성을 검토하기 위해 선행연구 및 오존 전문업체 수행했던 현장 pilot test 결과를 종합적으로 분석하였다. 결과 및 결론: 업종별 유입 TOC 농도와 폐수배출시설 입지에 따른 직접/간접 방류유형, 그리고 폐수처리시설 주처리공정에 따라 TOC 처리율에 차이가 발생하며 특히 생물학적 처리 유무에 따라 TOC 제거율이 20%이상 차이가 나타났다. 잔류 TOC 추가처리 필요하는 처리시설들은 (1)생물학적 처리가 주공정인 배출시설에서 유입부하 증가 또는 생물반응조 상태가 악화 시 초과 배출되는 TOC 저감, (2)물리화학적 처리가 주공정인 배출시설에서 유입 부하증가 시 초과 배출되는 TOC 저감, (3) 후단 활성탄 흡착공정으로 TOC 제거하는 배출시설에서 활성탄 교체주기 연장(유지관리비 절감)을 위한 TOC 부하저감으로 구분되었다. 따라서 추가 TOC 처리를 위해서는 부하변동에 대비한 주처리 공정의 처리 안정성 확보 및 주처리공정의 특성에 맞는 후단 TOC처리시설 도입이 필요하다. 오존의 유기물 직접 산화반응은 카보닐 그룹이나 카복실 그룹과 같은 중간 생산물을 형성하고 수소제거 반응(Hydrogen abstraction)이 어려워 무기화가 제한적이며 고도산화공정은 OH라디칼이 불포화 탄화수소 및 방향족 화합물등을 라디칼 치환하는 경로를 통해 쉽게 분해할 수 있으며 실제 O3+H2O2 고도산화 Pilot Test에 의한 업종별 발생폐수 TOC 제거율은 14.7∼93.5%로 오존단독에 비해 높게 나타났으며, O3+H2O2 고도산화에 의한 TOC제거량당 오존소모량(O3/ΔTOC)는 8.5∼22.5mgO3/mgTOC로 오존 단독처리에 비해 1/5 정도로 적게 소모되어 난분해성 폐수 잔류 TOC 제거를 위해서는 고도산화 공정이 적합하다. 또한 오존산화 및 고도산화에 의한 CODMn과 TOC 처리특성을 검토한 결과, 오존산화로 TOC를 처리할 경우 오존소모량은 오존산화로 CODMn 제거위한 오존소모량의 13.3∼21배 증가하였고 O3+H2O2 고도산화로 TOC를 처리할 경우에는 오존산화로 CODMn을 처리하기 위한 오존소모량에 비해 2.7∼4.3배 증가된 것으로 분석되어 TOC 추가처리 공정 도입 시 CODMn과 TOC의 처리특성 차이를 고려해야 한다.

영어초록

Purpose: As the organic pollutant indicator is changed from CODMn to TOC and the demand for TOC treatment of industrial wastewater increasing, the current situation of TOC treatment of wastewater discharge facilities of each industrial category is analyzed, and it is intended to consider the possibility of residual TOC treatment by ozone and advanced oxidation process. Method: To review the TOC treatment situations of wastewater discharge facilities of each industrial category, the field survey data (46 sites) by Environment Ministry and Korea Environment Corporation were analyzed according to inflow TOC concentrations, direct/indirect discharge type, and main treatment process of wastewater treatment facilities. To review the characteristics of TOC treatment by ozone and advanced oxidation processes, previous studies and the results of field pilot tests conducted by ozone companies were comprehensively analyzed. Results and Conclusions: The TOC treatment level varies depending on the inflow TOC concentrations to each industrial wastewater treatment facility, direct/indirect discharge type depending on the location of the wastewater treatment facilities, and the main treatment process of the wastewater treatment facility. In particular, the TOC removal rate differed by more than 20% depending on the presence or absence of biological treatment. The wastewater treatment facilities that require additional treatment of residual TOC were divided as follows (1) when the facility has biological treatment as main process, increasing unexpected inflow TOC load in treatment facilities or the condition of the biological treatment become worsen. (2) when the facility has phy-chemical treatment as main process, increasing unexpected inflow TOC load. (3) extending the replacement cycle of activated carbon to save maintenance cost. Therefore, for additional TOC treatment, it is necessary to secure the stability of the main process in preparation for load fluctuations and to apply post TOC processing suitable for the characteristics of the main treatment process. The direct oxidation reaction of ozone forms intermediate products such as carbonyl groups and carboxyl groups and hydrogen ablation are difficult to convert to inorganic carbon, and the advance oxidation process decomposes easily by OH radicals through the radical substitution of unsaturated hydrocarbons and aromatic compounds, so the removal rate of TOC by the O3+H2O2 advanced oxidation pilot test was 14.7∼93.5%, higher than that of ozone oxidation. The specific ozone consumption per TOC removal amount (O3/ΔTOC) by O3+H2O2 advanced oxidation is 8.5~22.5mgO3/mgTOC, which is 1/5 of that of ozone oxidation, so the advanced oxidation process is suitable for removing residual TOC of industrial refractory wastewater. In addition, comparing ozone consumptions by ozone & O3+H2O2 advanced oxidation to remove CODMn and TOC, ozone consumption of O3+H2O2 advanced oxidation to remove TOC is 2.7 to 4.3 times compared to that by O3 oxidation to remove CODMn and ozone consumption of ozone oxidation to remove TOC increased by 13.3 to 21 times than that by O3 oxidation to remove CODMn. Therefore, when introducing the TOC additional treatment process the different treatment characteristics of CODMn and TOC should be considered.

참고자료

· 없음