산업용 수처리 공정 및 화학 응용 분야
배경
산업화가 급속히 발전함에 따라 다양한 산업 생산에서 수처리의 중요성이 점점 더 부각되고 있습니다. 산업용 수처리는 공정의 원활한 진행을 보장하는 중요한 연결 고리일 뿐만 아니라, 환경 규제 및 지속 가능한 개발 요건을 충족하는 핵심 수단이기도 합니다.
수처리 유형
일반적으로 사용되는 수처리 화학 물질
| 범주 | 일반적으로 사용되는 화학 물질 | 기능 |
| 응집제 | PAC, PAM, PDADMAC, 폴리아민, 황산알루미늄 등 | 부유 고형물 및 유기물 제거 |
| 소독제 | TCCA, SDIC, 오존, 이산화염소, 차아염소산칼슘 등 | 물 속의 미생물(박테리아, 바이러스, 곰팡이, 원생동물 등)을 죽입니다. |
| pH 조절제 | 아미노설폰산, NaOH, 석회, 황산 등 | 물의 pH를 조절하다 |
| 금속 이온 제거제 | EDTA, 이온교환수지 | 물 속의 중금속 이온(철, 구리, 납, 카드뮴, 수은, 니켈 등) 및 기타 유해 금속 이온을 제거합니다. |
| 스케일 억제제 | 유기인산염, 유기인산 카르복실산 | 칼슘과 마그네슘 이온에 의한 스케일 생성을 방지합니다. 또한 금속 이온을 제거하는 효과도 있습니다. |
| 탈산제 | 아황산나트륨, 히드라진 등 | 산소부식을 방지하기 위해 용존산소를 제거하세요 |
| 세척제 | 구연산, 황산, 아미노설폰산 | 스케일 및 불순물 제거 |
| 산화제 | 오존, 과황산염, 염화수소, 과산화수소 등 | 소독, 오염물질 제거, 수질 개선 등 |
| 연수제 | 석회나 탄산나트륨 등. | 경도 이온(칼슘, 마그네슘 이온)을 제거하고 스케일 형성 위험을 줄입니다. |
| 소포제/소포제 | 거품을 억제하거나 제거 | |
| 제거 | 차아염소산칼슘 | 폐수에서 NH₃-N을 제거하여 배출 기준을 충족합니다. |
우리가 공급할 수 있는 수처리 화학 물질:
산업용 수처리는 산업용수와 그 배출수를 물리적, 화학적, 생물학적 및 기타 방법을 통해 처리하는 공정을 말합니다. 산업용 수처리는 산업 생산에 필수적인 요소이며, 그 중요성은 다음과 같은 측면에서 드러납니다.
1.1 제품 품질 보장
생산 요구 사항을 충족하고 제품 품질을 보장하기 위해 물 속의 금속 이온, 부유 고형물 등 불순물을 제거합니다.
부식 억제: 물 속에 용해된 산소, 이산화탄소 등은 금속 장비의 부식을 유발하고 장비의 수명을 단축시킬 수 있습니다.
미생물 관리: 물 속의 박테리아, 조류 및 기타 미생물은 제품 오염을 유발하여 제품 품질과 건강 안전에 영향을 미칠 수 있습니다.
1.2 생산 효율성 향상
가동 중지 시간 단축: 정기적인 물 처리를 통해 장비의 스케일링과 부식을 효과적으로 방지하고, 장비 유지 관리 및 교체 빈도를 줄여 생산 효율성을 개선할 수 있습니다.
공정 조건 최적화: 물 처리를 통해 공정 요구 사항을 충족하는 물 품질을 얻을 수 있어 생산 공정의 안정성을 보장할 수 있습니다.
1.3 생산 비용 절감
에너지 절약: 물 처리를 통해 장비의 에너지 소비를 줄이고 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
스케일링 방지: 물 속의 칼슘, 마그네슘 이온 등 경도 이온은 스케일을 형성하여 장비 표면에 달라붙어 열전도 효율을 저하시킵니다.
장비 수명 연장: 장비 부식과 스케일링을 줄이고, 장비 서비스 수명을 연장하며, 장비 감가상각 비용을 줄입니다.
재료 소비 감소: 물 처리를 통해 살생제 낭비를 줄이고 생산 비용을 절감할 수 있습니다.
원자재 소비 감소: 물 처리를 통해 폐액에 남아 있는 원자재를 회수하여 생산에 다시 투입할 수 있으므로 원자재 낭비가 줄어들고 생산 비용이 낮아집니다.
1.4 환경 보호
오염물질 배출 감소: 산업폐수를 처리한 후 오염물질 배출 농도를 줄이고 수질 환경을 보호할 수 있습니다.
수자원 재활용 실현: 수처리를 통해 산업용수를 재활용하고 담수자원에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.
1.5 환경 규정 준수
배출 기준 충족: 산업 폐수는 국가 및 지역 배출 기준을 충족해야 하며, 물 처리가 이 목표를 달성하는 중요한 수단입니다.
결론적으로, 산업용 수처리는 단순히 제품 품질과 생산 효율을 높이는 것이 아니라 기업의 경제적 이익과 환경 보호에도 기여합니다. 과학적이고 합리적인 수처리를 통해 수자원의 최적 활용을 달성하고 산업의 지속 가능한 발전을 촉진할 수 있습니다.
산업용 수처리는 전력, 화학, 제약, 야금, 식품 및 음료 산업 등 광범위한 분야에 걸쳐 있습니다. 처리 공정은 일반적으로 수질 요구 사항 및 배출 기준에 따라 맞춤화됩니다.
2.1 유입수 처리(원수 전처리)의 화학 물질 및 원리
산업용 수처리에서 원수 전처리는 주로 1차 여과, 응집, 응집, 침전, 부상, 소독, pH 조절, 금속 이온 제거 및 최종 여과를 포함합니다. 일반적으로 사용되는 화학 물질은 다음과 같습니다.
응고제 및 응집제: PAC, PAM, PDADMAC, 폴리아민, 황산알루미늄 등
연화제: 석회, 탄산나트륨 등.
소독제: TCCA, SDIC, 차아염소산칼슘, 오존, 이산화염소 등
pH 조절제: 아미노설폰산, 수산화나트륨, 석회, 황산 등
금속이온제거제EDTA, 이온교환수지 등
스케일 억제제 : 유기인산염, 유기인산카르복실산 등
흡착제 : 활성탄, 활성알루미나 등
이러한 화학 물질을 조합하여 사용하면 산업용 수처리 과정에서 물 속의 부유 물질, 유기 오염 물질, 금속 이온 및 미생물을 효과적으로 제거하고, 생산 요구 사항을 충족하는 수질을 보장하며, 후속 처리의 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다.
2.2 공정수 처리의 화학 물질 및 원리
산업용 수처리 공정수 처리는 주로 전처리, 연수, 탈산, 철 및 망간 제거, 담수화, 살균 및 소독을 포함합니다. 각 단계마다 수질을 최적화하고 다양한 산업 장비의 정상 작동을 보장하기 위해 다양한 화학 물질이 필요합니다. 일반적인 화학 물질은 다음과 같습니다.
| 응집제 및 응집제: | 예를 들어 PAC, PAM, PDADMAC, 폴리아민, 황산알루미늄 등 |
| 연수제: | 석회나 탄산나트륨 등. |
| 소독제: | 예를 들어 TCCA, SDIC, 차아염소산칼슘, 오존, 이산화염소 등 |
| pH 조절제: | 예를 들어 아미노설폰산, 수산화나트륨, 석회, 황산 등 |
| 금속 이온 제거제: | EDTA, 이온교환수지 |
| 스케일 억제제: | 유기인산염, 유기인산 카르복실산 등 |
| 흡착제: | 활성탄, 활성 알루미나 등 |
이러한 화학물질은 다양한 수처리 공정 조합을 통해 공정수의 다양한 요구 사항을 충족하고, 생산 기준을 충족하는 수질을 보장하며, 장비 손상 위험을 줄이고, 생산 효율성을 개선합니다.
2.3 순환 냉각수 처리의 화학 물질 및 원리
순환 냉각수 처리는 산업용 수처리, 특히 화학 플랜트, 발전소, 제철소 등 대부분의 산업 시설에서 매우 중요한 부분입니다. 이러한 시설에서는 냉각수 시스템이 장비 및 공정 냉각에 널리 사용됩니다. 순환 냉각수 시스템은 많은 양의 물과 잦은 순환으로 인해 스케일링, 부식, 미생물 증식 등의 문제가 발생하기 쉽습니다. 따라서 이러한 문제를 제어하고 시스템의 안정적인 운영을 보장하기 위해 효과적인 수처리 방법을 사용해야 합니다.
순환 냉각수 처리는 시스템 내 스케일링, 부식 및 생물학적 오염을 방지하고 냉각 효율을 보장하는 것을 목표로 합니다. 냉각수의 주요 매개변수(예: pH, 경도, 탁도, 용존산소량, 미생물 등)를 모니터링하고 수질 문제를 분석하여 목표 처리에 활용합니다.
| 응집제 및 응집제: | 예를 들어 PAC, PAM, PDADMAC, 폴리아민, 황산알루미늄 등 |
| 연수제: | 석회나 탄산나트륨 등. |
| 소독제: | 예를 들어 TCCA, SDIC, 차아염소산칼슘, 오존, 이산화염소 등 |
| pH 조절제: | 예를 들어 아미노설폰산, 수산화나트륨, 석회, 황산 등 |
| 금속 이온 제거제: | EDTA, 이온교환수지 |
| 스케일 억제제: | 유기인산염, 유기인산 카르복실산 등 |
| 흡착제: | 활성탄, 활성 알루미나 등 |
이러한 화학 물질과 처리 방법은 스케일링, 부식 및 미생물 오염을 방지하고, 냉각수 시스템의 장기적 안정적인 작동을 보장하며, 장비 손상과 에너지 소비를 줄이고, 시스템 효율성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
2.4 폐수 처리의 화학 물질 및 원리
산업 폐수 처리 공정은 폐수의 특성과 처리 목적에 따라 여러 단계로 구분할 수 있으며, 주로 전처리, 산-염기 중화, 유기물 및 부유 고형물 제거, 중간 및 고도 처리, 소독 및 살균, 슬러지 처리, 그리고 재이용수 처리로 구성됩니다. 각 단계마다 폐수 처리 공정의 효율과 완전성을 보장하기 위해 다양한 화학 물질이 함께 작용해야 합니다.
산업 폐수 처리 방법은 배출 기준을 충족하고 환경 오염을 줄이기 위해 물리적, 화학적, 생물학적 방법의 세 가지 주요 방법으로 나뉩니다.
물리적 방법:침전, 여과, 부유 등
화학적 방법:중화, 산화환원, 화학적 침전.
생물학적 방법:활성오니법, 막생물반응기(MBR) 등
일반적인 화학 물질은 다음과 같습니다.
| 응집제 및 응집제: | 예를 들어 PAC, PAM, PDADMAC, 폴리아민, 황산알루미늄 등 |
| 연수제: | 석회나 탄산나트륨 등. |
| 소독제: | 예를 들어 TCCA, SDIC, 차아염소산칼슘, 오존, 이산화염소 등 |
| pH 조절제: | 예를 들어 아미노설폰산, 수산화나트륨, 석회, 황산 등 |
| 금속 이온 제거제: | EDTA, 이온교환수지 |
| 스케일 억제제: | 유기인산염, 유기인산 카르복실산 등 |
| 흡착제: | 활성탄, 활성 알루미나 등 |
이러한 화학 물질을 효과적으로 사용하면 산업 폐수를 표준에 맞춰 처리하고 배출할 수 있으며, 심지어 재사용할 수도 있어 환경 오염과 수자원 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
2.5 재활용수 처리의 화학 물질 및 원리
재순환수 처리는 산업 폐수를 처리 후 재이용하는 수자원 관리 방법입니다. 수자원 부족 현상이 심화됨에 따라 많은 산업 분야에서 재순환수 처리 방안을 도입하고 있으며, 이는 수자원 절약뿐만 아니라 처리 및 방류 비용 절감에도 기여합니다. 재순환수 처리의 핵심은 폐수 내 오염물질을 제거하여 수질을 재이용 요건에 부합하도록 하는 것이며, 이를 위해서는 높은 처리 정밀도와 기술력이 요구됩니다.
재활용수 처리 과정은 주로 다음과 같은 주요 단계로 구성됩니다.
전처리:PAC, PAM 등을 사용하여 큰 입자의 불순물과 기름을 제거합니다.
pH 조정:pH를 조절하는 데 일반적으로 사용되는 화학 물질로는 수산화나트륨, 황산, 수산화칼슘 등이 있습니다.
생물학적 치료:유기물 제거, 미생물 분해 촉진, 염화암모늄, 인산이수소나트륨 등을 사용합니다.
화학적 처리:유기물과 중금속의 산화적 제거에는 일반적으로 오존, 과황산염, 황화나트륨 등이 사용됩니다.
막 분리:역삼투압, 나노여과, 초여과 기술을 사용하여 용해된 물질을 제거하고 수질을 보장합니다.
소독:미생물을 제거하고 염소, 오존, 차아염소산칼슘 등을 이용합니다.
모니터링 및 조정:재사용되는 물이 기준을 충족하는지 확인하고, 조절 장치와 모니터링 장비를 사용하여 조정합니다.
소포제:액체의 표면 장력을 감소시키고 거품의 안정성을 파괴함으로써 거품을 억제하거나 제거합니다. (소포제 적용 분야: 생물학적 처리 시스템, 화학 폐수 처리, 제약 폐수 처리, 식품 폐수 처리, 제지 폐수 처리 등)
차아염소산칼슘:암모니아 질소 등의 오염물질을 제거한다
이러한 공정과 화학 물질을 적용하면 처리된 폐수의 품질이 재사용 기준을 충족하여 산업 생산에 효과적으로 활용할 수 있습니다.
산업용 수처리는 현대 산업 생산의 중요한 부분입니다. 특정 공정 요건에 따라 공정 및 화학 물질 선택을 최적화해야 합니다. 화학 물질의 합리적인 사용은 처리 효과를 향상시킬 뿐만 아니라 비용 절감과 환경 영향을 줄일 수 있습니다. 앞으로 기술 발전과 환경 보호 요구 사항의 강화에 따라 산업용 수처리는 더욱 지능적이고 친환경적인 방향으로 발전할 것입니다.