폐수 처리 시설
산업폐수는 산업 생산 과정에서 발생하는 폐수, 하수, 폐액을 말하며, 여기에는 산업 생산 원료, 중간 생산물, 수중 유실 제품, 그리고 생산 과정에서 발생하는 오염 물질이 포함됩니다. 산업의 급속한 발전에 따라 폐수의 종류와 양이 급속히 증가하고 있으며, 수역 오염이 점점 더 광범위하고 심각해져 인간의 건강과 안전을 위협하고 있습니다. 환경 보호를 위해서는 산업폐수 처리가 일반 생활하수 처리보다 더욱 중요합니다.
산업 폐수(산업 폐수)는 생산 폐수, 생산 하수, 냉각수를 포함하며, 산업 생산 공정에서 발생하는 폐수 및 폐액을 의미합니다. 여기에는 산업 생산 원료, 중간 생산물, 부산물 및 생산 공정에서 발생하는 오염 물질이 물과 함께 손실됩니다. 산업 폐수는 구성이 복잡하고 종류가 다양합니다. 예를 들어, 전해염 산업 폐수에는 수은이, 중금속 제련 산업 폐수에는 납, 카드뮴 및 기타 금속이, 전기 도금 산업 폐수에는 시안화물, 크롬 및 기타 중금속이, 석유 정제 산업 폐수에는 페놀이, 농약 제조 산업 폐수에는 각종 농약 등이 포함됩니다. 산업 폐수는 다양한 유해 물질을 포함하는 경우가 많아 환경 오염이 인체 건강에 매우 해롭습니다. 따라서 종합적인 활용을 통해 유해성을 이롭게 전환하고, 폐수 내 오염 물질의 구성 및 농도에 따라 적절한 정화 조치를 취하여 배출해야 합니다.
폐수의 분류
일반적으로 폐수 분류에는 세 가지 방법이 있습니다.
첫 번째는 산업 폐수에 포함된 주요 오염물질의 화학적 특성에 따라 분류됩니다. 무기 폐수는 무기 오염물질을 주로 함유하고, 유기 폐수는 유기 오염물질을 주로 함유합니다. 예를 들어, 전기 도금 폐수와 광물 가공 폐수는 무기 폐수이고, 식품 또는 석유 가공 폐수는 유기 폐수입니다.
두 번째는 산업기업의 제품 및 가공대상에 따라 분류하는데, 예를 들어 야금폐수, 제지폐수, 코킹가스폐수, 금속산세척폐수, 화학비료폐수, 섬유날염폐수, 염료폐수, 무두질폐수, 살충제폐수, 발전소폐수 등이 있다.
세 번째는 폐수에 포함된 오염물질의 주요 성분에 따라 산성 폐수, 알칼리성 폐수, 시안 폐수, 크롬 폐수, 카드뮴 폐수, 수은 폐수, 페놀 폐수, 알데히드 폐수, 오일 폐수, 유황 폐수, 유기인 폐수 및 방사성 폐수 등으로 분류합니다.
처음 두 분류법은 폐수에 포함된 오염물질의 주요 성분을 언급하지 않으며, 폐수의 유해성을 나타내지 않습니다. 세 번째 분류법은 폐수에 포함된 주요 오염물질의 구성을 명확하게 제시하여 폐수의 유해성을 나타낼 수 있습니다.
또한, 폐수 처리의 어려움과 폐수의 유해성으로 인해 폐수 내 주요 오염물질은 세 가지 유형으로 요약됩니다.첫 번째 유형은 폐열로 주로 냉각수에서 발생하며 냉각수는 재사용이 가능합니다.두 번째 유형은 기존 오염물질로, 즉 독성이 뚜렷하지 않고 쉽게 생분해되는 물질로, 생분해성 유기물, 생물 영양소로 사용할 수 있는 화합물, 부유 고형물 등이 포함됩니다.세 번째 유형은 독성 오염물질로, 즉 독성을 함유하고 생분해가 쉽지 않은 물질로, 중금속, 독성 화합물, 생분해가 쉽지 않은 유기 화합물 등이 포함됩니다.
실제로 한 산업에서 다양한 성질의 여러 폐수를 배출할 수 있으며, 하나의 폐수는 서로 다른 오염 물질과 오염 효과를 지닙니다. 예를 들어, 염색 공장은 산성 폐수와 알칼리성 폐수를 모두 배출합니다. 섬유 인쇄 및 염색 폐수는 직물과 염료의 종류에 따라 오염 물질과 오염 효과가 매우 다릅니다. 심지어 하나의 생산 공장에서 배출되는 폐수에도 여러 오염 물질이 동시에 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 증류, 분해, 코킹, 라미네이팅 및 기타 정유 공장의 타워에서 발생하는 유증기 응축수에는 페놀, 오일, 황화물이 포함되어 있습니다. 다양한 산업체에서 제품, 원자재, 가공 공정은 완전히 다르지만 유사한 성질의 폐수를 배출할 수 있습니다. 예를 들어, 정유 공장, 화학 공장, 코킹 가스 공장 등에서는 오일, 페놀 폐수가 배출될 수 있습니다.
폐수 위험
1. 산업 폐수는 수로, 강, 호수로 직접 유입되어 지표수를 오염시킵니다. 독성이 비교적 높을 경우, 수생 식물과 동물의 죽음 또는 멸종으로 이어질 수 있습니다.
2. 산업폐수도 지하수로 침투하여 지하수를 오염시키고, 결과적으로 농작물을 오염시킬 수 있습니다.
3. 주변 주민들이 오염된 지표수나 지하수를 생활용수로 사용하게 되면 심각한 경우 건강이 위협받을 뿐만 아니라 사망에까지 이를 수 있습니다.
4. 산업 폐수가 토양으로 침투하여 토양 오염을 유발합니다. 식물과 토양 내 미생물의 성장에 영향을 미칩니다.
5. 일부 산업폐수는 악취가 나고, 공기가 오염됩니다.
6. 산업폐수 속의 독성 및 유해물질은 식물의 먹이와 흡수를 통해 체내에 잔류하고, 이후 먹이사슬을 통해 인체에 도달하여 인체에 해를 끼칩니다.
산업폐수는 환경에 상당한 피해를 입히고 있으며, 20세기의 '8대 공공재해 사건' 중 '미나마타 사건'과 '도야마 사건'은 모두 산업폐수 오염으로 인해 발생했습니다.
치료의 원칙
산업폐수의 효과적인 처리에는 다음 원칙을 따라야 합니다.
(1) 가장 근본적인 것은 생산 공정을 개혁하고 생산 공정에서 발생하는 유독성 및 유해폐수를 최대한 없애는 것입니다. 유독성 물질이나 제품을 무독성 물질이나 제품으로 대체합니다.
(2) 유독원료 및 유독중간제품 및 제품의 생산과정에서는 합리적인 기술공정과 설비를 채택하고, 엄격한 운영·감독을 실시하여 누출을 제거하고 손실을 최소화해야 한다.
(3) 일부 중금속, 방사성 물질, 고농도 페놀, 시안화물 등 고독성 물질을 함유한 폐수는 다른 폐수와 분리하여 유용물질의 처리 및 회수를 용이하게 해야 한다.
(4) 냉각수 등 유량이 많고 광공해가 심한 일부 폐수는 도시하수 및 하수처리장의 부하를 증가시키지 않도록 하수구로 방류해서는 안 되며, 해당 폐수는 처리장에서 적정하게 처리한 후 재활용해야 한다.
(5) 제지 폐수, 설탕 생산 폐수, 식품 가공 폐수 등 도시 하수와 유사한 성분 및 특성을 가진 유기성 폐수는 도시 하수 시스템으로 방류할 수 있습니다. 따라서 생물학적 산화 연못, 하수조, 토양 처리 시스템 등 지역 여건에 맞춰 간단하고 실현 가능한 처리 시설을 포함한 대규모 하수 처리 시설을 건설해야 합니다. 소규모 하수 처리 시설에 비해 대규모 하수 처리 시설은 건설 및 운영 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 수량 및 수질이 안정적이어서 양호한 운영 조건과 처리 효과를 유지하기 쉽습니다.
(6) 페놀, 시안화물 등을 함유한 폐수 등 생분해가 가능한 일부 유독성 폐수는 처리장에서 처리 후 허용배출기준에 따라 도시하수로 방류할 수 있으며, 하수처리장에서 추가적인 생물산화 분해처리를 실시한다.
(7) 생분해가 어려운 유해오염물질을 함유한 폐수는 도시하수로에 방류하여 하수처리장으로 이송하지 아니하고 별도로 처리하여야 한다.
산업폐수 처리의 발전 추세는 폐수와 오염물질을 유용한 자원으로 재활용하거나 폐쇄 순환을 구현하는 것입니다.
치료 방법
고농도 난분해성 유기폐수 처리의 주요 방법으로는 화학적 산화, 추출, 흡착, 소각, 촉매 산화, 생화학적 방법 등이 있습니다. 생화학적 방법은 공정이 성숙하고, 장비가 간단하며, 처리 용량이 크고, 운영 비용이 낮으며, 폐수 처리에서 가장 널리 사용되는 방법입니다.
폐수 처리 프로젝트에서는 A/O법, A2/O법 또는 개량 공정과 같은 전통적인 생화학적 공정이 주로 사용됩니다. 폐수 생화학적 공정에서 활성 오니법은 가장 일반적으로 사용되는 유기성 폐수 생물학적 처리 방법입니다. 활성 오니법은 비표면적이 크고 활성이 높으며 물질 전달이 양호하여 가장 효율적인 인공 생물학적 처리 방법입니다.
산업폐수 처리 방법:
1. 오존산화물:
오존은 강력한 산화력으로 정화 및 살균 효과가 있어, 잔테이트 폐수 처리에 널리 사용됩니다. 오존 산화는 수용액에서 잔테이트를 제거하는 효과적인 방법입니다.
2. 흡착 방법:
흡착은 흡착제를 사용하여 물에서 오염 물질을 분리하는 수처리 방법입니다. 흡착법은 풍부한 원료 자원과 높은 비용 효율성으로 널리 사용됩니다. 일반적인 흡착제로는 활성탄, 제올라이트, 콘크리트 등이 있습니다.
3. 촉매 산화 방법:
촉매 산화 기술은 촉매를 사용하여 폐수 내 오염 물질과 산화제 간의 화학 반응을 촉진하고 수중 오염 물질을 제거하는 방법입니다. 촉매 산화 방법에는 광촉매 산화법, 전기촉매 산화법이 있습니다. 이 방법은 광범위한 응용 분야와 뛰어난 결과를 가지고 있습니다. 첨단 산화 기술로서, 처리가 까다로운 유기 산업 폐수 처리에 탁월한 효과를 보입니다.
4. 응집 및 침전 방법:
응집침전법은 응집제를 이용한 하수 심층 정화 처리의 일반적인 방법입니다. 침전 및 중합이 어려운 콜로이드 물질을 불안정화하여 침전 및 제거하기 위해 물에 응집제와 응집 보조제를 첨가해야 합니다. 일반적으로 사용되는 응집제로는 철염, 제1철염, 알루미늄염, 폴리머 등이 있습니다.
5. 생물학적 방법:
생물학적 방법은 일반적으로 크산테이트 폐수에 미생물을 첨가하고, 크산테이트 생산에 적합한 영양 조건을 인위적으로 조절하며, 유기물의 분해 및 대사 원리를 이용하여 크산테이트 폐수를 처리합니다. 생물학적 방법의 기술적 장점은 처리 효과가 우수하고, 2차 오염이 없거나 적으며, 비용이 저렴하다는 것입니다.
6. 미세전기분해법:
미세 전기분해법은 공간 전위차에 의해 형성되는 미세 전지 시스템을 이용하여 전기분해 정제라는 목적을 달성하는 방법입니다. 이 방법은 특히 분해가 어려운 유기성 폐수 처리에 적합합니다. 높은 효율, 넓은 작용 범위, 높은 COD 제거율, 그리고 향상된 폐수 생화학 특성을 특징으로 합니다.
폐수 처리의 목적은 폐수 내 오염 물질을 어떤 방식으로든 분리하거나, 무해하고 안정적인 물질로 분해하여 하수를 정화하는 것입니다. 일반적으로 독극물과 세균 감염을 예방하고, 다양한 용도의 요건을 충족하기 위해, 냄새와 불쾌감을 유발하는 눈에 보이는 물체는 피해야 합니다.
폐수 처리는 매우 복잡하기 때문에, 폐수의 수질과 양, 방류수역 또는 용수 사용 목적에 따라 처리 방법을 선택해야 합니다. 또한, 폐수 처리 과정에서 발생하는 슬러지 및 잔류물의 처리 및 활용, 그리고 발생 가능한 2차 오염, 그리고 응집제의 재활용 및 활용도 고려해야 합니다.
폐수 처리 방법은 폐수 내 오염물질의 특성, 조성, 상태 및 수질 요건에 따라 달라집니다. 일반적인 폐수 처리 방법은 크게 물리적 방법, 화학적 방법, 생물학적 방법으로 나눌 수 있습니다.
물리적 방법: 물리적 작용을 이용하여 폐수 내 오염물질을 처리, 분리 및 회수하는 방법입니다. 예를 들어, 물 속 상대밀도가 1보다 큰 부유 입자는 침전법으로 제거함과 동시에 회수합니다. 부상(또는 공기 부상)은 상대밀도가 1에 가까운 에멀젼 오일 방울이나 부유 고형물을 제거할 수 있습니다. 여과법은 물 속 부유 입자를 제거할 수 있습니다. 증발법은 폐수 내 비휘발성 용해성 물질을 농축하는 데 사용됩니다.
화학적 방법: 화학 반응이나 물리화학적 작용을 통해 용해성 폐기물이나 콜로이드 물질을 회수하는 것입니다. 예를 들어, 중화 방법은 산성 또는 알칼리성 폐수를 중화하는 데 사용됩니다. 추출 방법은 용해성 폐기물을 용해도가 다른 두 상으로 "분배"하여 페놀, 중금속 등을 회수합니다. 산화환원(REDOX) 방법은 폐수 내 환원성 또는 산화성 오염물질을 제거하고 자연 수역의 병원성 박테리아를 사멸시키는 데 사용됩니다.
생물학적 방법: 미생물의 생화학적 작용을 이용하여 폐수 내 유기물을 처리하는 것입니다. 예를 들어, 생물학적 여과와 활성 오니는 생활 하수나 유기 생산 폐수를 처리하여 유기물을 무기염으로 전환 및 분해하여 정화합니다.
위의 방법들은 각기 다른 적응 범위를 가지고 있으며, 서로 배우고 보완해야 합니다. 하지만 하나의 방법을 사용하여 좋은 거버넌스 효과를 달성하기는 쉽지 않습니다. 어떤 종류의 폐수를 처리할 것인지는 우선 폐수의 수질과 양, 폐수 배출 요구량, 폐기물 회수의 경제적 가치, 처리 방법의 특성 등을 고려하여 결정해야 합니다. 이후 조사 연구, 과학적 실험을 통해 폐수 배출 지표, 지역 상황 및 기술적 타당성을 고려하여 결정해야 합니다.
예방 및 통제 조치
산업 오염원 관리를 강화하여 각종 환경 관리 제도를 시행하고, 산업 기업의 환경 관리를 강화하며, 대·중소기업의 오염 관리에 관심을 기울이고, 중소기업의 환경 관리를 강화합니다. 기업의 오염물질 배출 신고·등록, 부과금 제도, 허가 제도를 지속적으로 시행하고, 오염원 모니터링을 강화하며, 오수 배출구를 표준화하고, 산업 폐수 처리 시설 운영 상황을 정기적으로 모니터링하며, 노후화된 생산 능력, 공정, 장비를 폐기합니다. 신규 사업은 오염물질 총량 배출 관리 요건에 따라 엄격하게 관리·승인됩니다.
하수료 부담금 제도를 개선하고 공업폐수처리시설 운영을 촉진한다. 하수료 부담금 제도를 적절히 조정하고, 하수료 부담금 원칙, 부담 방식 및 관리·이용 원칙을 재정립하고, 새로운 하수료 부담금 메커니즘을 수립하여 하수료 부담금 제도가 기업의 공업폐수처리시설 운영에 유리하도록 한다.
산업폐수 오염 방지 및 관리를 위한 기술적 대책
1. 제품 개선: 제품 구조를 조정하고 제품 공식 구성을 최적화합니다.
2. 폐기물 발생원 관리: 에너지, 원자재 및 생산공정 최적화, 공정장비 전환 및 혁신
3. 폐기물의 종합적 활용: 재활용 및 재사용;
4. 생산관리 개선: 사후책임제, 인력교육제, 평가제, 최종처리(가공정도 결정 -- 가공기술 및 공정최적화 -- 표준스케줄링)
산업폐수 재활용
산업 폐수 처리 및 재이용은 물 절약의 중요한 방법 중 하나로, 냉각, 재 제거, 순환수, 열 및 기타 시스템을 활용할 수 있습니다. 냉각수 시스템은 주로 시스템의 다양한 수질 요건에 따라 순환, 단계식 및 계단식 방식으로 사용됩니다. 열 시스템은 주로 증기 회수 및 활용에 사용됩니다. 기타 시스템의 배수는 주로 처리 후 수압 재 및 슬래그 제거에 사용되며, 생산 및 생활에 사용되는 기타 용수는 냉각 시스템에 필요한 용수로 재처리됩니다.
대부분의 기업은 하수 처리 시설을 갖추고 있지만, 생산 폐수와 생활 하수만을 직접 방류하여 처리 기준을 충족하는 기업만 폐수 처리 및 재이용이 가능하며, 재이용률은 높지 않아 심각한 수자원 낭비를 초래하고 있습니다. 따라서 공업 기업의 하수 및 폐수 처리는 특히 생산 공정에 재이용될 수 있으며, 이는 향후 개발 잠재력이 매우 높습니다.
기업의 생산과 운영에서 각 공정의 수질에 대한 다양한 요구에 따라 최대한 물의 계열적 이용을 실현하여 각 공정이 필요로 하는 것을 얻고, 물의 계단적 이용을 달성하여 물 인출량을 줄이고 오수 배출량을 최소화할 수 있습니다. 또한 오수와 폐수의 다양한 특성에 따라 다양한 수처리 방법을 채택하여 각 생산 단계에 사용하여 담수 인출량을 줄이고 오수 배출량을 줄일 수 있습니다.
폐수 처리 및 재이용은 물 절약 잠재력이 매우 큽니다. 운송 장비 제조 산업은 유성 폐수, 전기 영동 폐수, 절삭유 폐수 및 세척액 폐수를 처리하여 녹색화, 생활 잡화 및 생산을 위해 재활용할 수 있습니다. 석유 화학 산업의 유기 생산 과정에서 증기 응축수는 재활용되어 순환 시스템의 물 보충수로 사용할 수 있습니다. 생산에 사용된 우물물은 재활용되어 순환 시스템의 물 보충수로 사용됩니다. 또한 재사용 수심을 증가시켜 처리된 물을 순환 시스템의 물로 사용할 수 있습니다. 일부 냉각기 및 특수 부품은 공정수 냉각이 필요하지만 재사용수도 고려할 수 있습니다. 섬유 인쇄 및 염색 산업은 물 소비량이 많은 산업입니다. 생산 공정의 여러 생산 공정에서 배출되는 폐수는 처리 후 이 공정에서 재사용하거나 모든 폐수를 중앙에서 처리하여 전체 또는 일부를 재사용할 수 있습니다. 맥주 산업은 응축수 회수 장치를 설치하여 보일러 용수 사용량을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 통조림 공장의 병 세척수는 병 세척기의 알칼리 Ⅰ, 알칼리 Ⅱ수, 살균기, 설비 및 공장 위생 등에 재활용할 수 있습니다. 생산수는 처리 및 침전하여 압력으로 각 수위 지점으로 펌핑하여 보일러 석분 제거 및 탈황, 슬래그, 화장실 세척, 녹화 및 불량 현장 세척, 세차, 건설 현장 용수 등에 사용할 수 있습니다. 밀 침출 폐수는 처리하여 보일러 분진 제거 및 탈황에 재활용할 수 있습니다.
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