배출시설 업종별 수질오염물질 종류(내공 풀!!)

어제 답변 올렸는데 지금보니 제가 질문을 제대로 이해를 못했네요..^^;;

다시 올릴께요~ㅋ

 

 

고무공장 공업폐수 ▶ 서론 고무제품 및 프라스틱제품 제조시설에는 환경보전법 및 한국표준산업분류상의 타이어 및 튜우브 제조시설, 타이어 재생시설, 신발제조시설, 산업 및 위생용 고무제품 제조시설, 경화고무제조시설, 플라스틱제품 제조시설, 기타 고무 및 플라스틱제품 제조시설등이 있다. 고무제품제조업은 고무나무로부터 얻은 수액(Sap), 즉 라텍스(Latex)의 천연고무가 있고, 1930년대 최초 독일에서 개발하여 세계에 보급되기 시작한 부타디엔고무, 이소프렌고무의 합성고무가 있는데, 이를 주원료로하여 가황제, 가황촉진제, 보강제, 노화방지제, 충진제, 등의 약품처리에 의해 생활용품 및 공업용품을 제조하는 공업으로서 1989년 현재 우리나라에는 79업소가 폐수배출시설 허가를 받아 조업중에 있다. 이들 업소에서 배출되는 폐수는 전체폐수 배출시설에서의 폐수배출량 5,782,500㎥일중의 0.25%를 차지하는 14,600㎥/일 이며 업소수는 전체폐수 배출시설 9,062업소중의 0.79%인 72업소를 차지하고 있다. ▶ 고무폐수의 특성 고무는 한 종류만이 아니고 여러 종류로서 천연고무, 합성고무, 폐고무, 고무와 유사한 플라스틱 등으로 나눈다. 일반적 고무의 특성은 탄성력 및 강도가 좋고, 유연성, 반동성 등이 있다. 천연고무는 고무나무수액(Latex)을 응집시킴으로써 생산된다. 합성고무 butadiene과Styrene(GR-S)의 공중합에 의해서 만들어지는데 비내유고무 및 내유고무의 경우에는 isoprene 과 butadiene에다 소량의 isobutylene을 첨가하여 만든다. 폐고무 (scraprubber)는 생산과정으로부터 나온 잔유물과 폐기된 고무 등의 혼합체이고, 천연고무와 유사한 플라스틱은 열경화성 수지와 열가소성수지를 포함하는 단단하지 않은 것이다. 고무공업과의 연관산업체중 중저제용 분체제조공장, 침강성 탄산칼슘 제조 공장은 석회죽 등 알칼리 폐수와 현탁성유물이고 pH가 약 알칼리성이다. 규산칼슘, 미소분말 무수규산 제조공장은 강알칼리성과 강산성폐수, 미소한 현탁성 물질이 많은 공장폐수가 흘러 나온다. 가황제, 가화촉진제, 등 유기황화합물의 제조공장에서 배출되는 공장폐수는 mercaptan등 황을 함유하는 유기화합물등과 황화수소 황화나트륨 등 무기 황화합물이 많이 있고 고약한 mercaptan황화합물의 특유한 냄새가 심하다. 고무공장에서 방류되는 공장폐수중 냉각수는 우리나라에서 중요시하지 않으나 외국에서는 이를 열오염원으로 구분하여 공공수역에 특수한 공해문제를 야기시켜 강력한규제 대상으로 되고 있다. 뚜렷한 원인은 하천의 수온이 심하면 2-3℃정도 높아지며 이로 인하여 수생생물의 성장에 영향을 주고 용존산소를 공급하는 수조류의 분포에 이상현상을 나타내기 때문이다. 펄프공업폐수 1. 개요 1-1. 펄프(Pulp) - 정의 : 펄프란 종이의 원료로서 펄프의 원료는 주로 나무, 면직물 족가, 짚, 아삼, 폐지등이다. - 공정 : 원료를 섬유로 가공한 다음 정제, 표백, 건조과정을 가지게 된다. 1-2. 분류 - 종이의 제작을 위해 사용되는 펄프 : ground wood, soda, kraft, sulfite - 원료, 증해조건에 의한 분류 : 제지용, 화섬용, 기타 잡용 1-3. Pulp 폐수 - 특성, 함유물 : 펄프 폐수는 여러종류의 식물성 섬유질 원료(목재, 대나무, 짚, 직물, 파사등)를 기계적 또는 화학적으로 처리하여 섬유질을 분리할 때 생기는 폐수이다. 폐수중 성분은 sulfite 액, 미세펄프, 표백제, 메르캅탄, Na의 황화물, 탄산염, 수산화물, sizing, 카페인, 진흙, 잉크, 염료, 왁스, 유지류, 섬유질 등이다. - 폐수발생공정 : 분쇄, 소화, 세척, 표백, 농축, 잉크제거 1-4. 제조법에 의한 분류 ① 화학적 방법에 의한 펄프제조(CP) - 아황산 처리에 의한 펄프제조(SP) - 가성소다와 황화소다로 처리한 Kraft 펄프(KP) - SP 및 KP를 더욱 표백정제 하여 만든 rayon 펄프(RP, DP) ② 화학적 방법과 물리적인 방법을 병용하여 만든 반화학펄프SCP) ③ 물리적인 마쇄처리로 만드는 쇄목펄프(GP) ④ 경도의 약액처리후 물리적인 마쇄처리를 한것(CGP) ⑤ 기타 원료 - 짚펄프 : St, P - 헝겊, 파사등으로 만든 펄프 - 대나무 펄프   제지공업폐수 제지공장에서 배출되는 폐수 발생량은 생산제품에 따라서 크게 변하겠지만 통산 생산품 1톤당 24 - 160㎥, 평균 50㎥의 폐수가 발생한다. 폐수의 특성도 펄프공장 폐수와 제지공장 폐수와는 큰 차이가 있으며, 공장의 규모, 원료나 제품의 종류등 여러 가지 요소에 의하여 크게 변한다. 펄프 및 제지공장 폐수는 생산과정마다 특성에 큰 차이가 있는 폐수가 배출되지만 폐지나 펄프를 사용하여 종이를 생산하는 제지공장에서는 대체적으로 중성이고 BOD가 200mg/ℓ 내외 SS가 400mg/ℓ인 폐수가 배출되고 있다. 제지공장 폐수는 백수에 포함되어 있는 섬유를 최대한으로 회수한 다음 침전시켜서 슬러지를 진공여과로 수분을 제거하고, 그 다음 부상법이나 염소주입에 의해서 처리할 수 있으며 다음과 같은 순서에 의해 처리된다. ① 이용 가능한 물질을 회수한다. ② 부유물을 제거하기 위하여 침전법이나 부상법으로 처리한다. ③ 색깔이나 콜로이드 물질을 제거하기 위하여 응집 처리한다. ④ 미생물에 의해서 분해될 수 있는 물질을 제거하기 위하여 생물학적 처리과정을 거치게 한다. ⑤ 저장, 침전, 균질화, 혹은 생물학적 부해를 목적으로 라군처리 시킨다. 제지공장 페수를 처리하기 위해서는 많은 비용이 요구되기 때문에 여러 가지 처리방법을 면밀히 분석한 다음 처리시설을 시공하도록 해야 하며, 폐수내의 오염물중에서 재사용할 수 있도록 회수시설에 대해서도 충분히 고려해야 한다. 제지공장 폐수를 스크린, 침전지, 부상지에서 처리함은 주로 폐수 내의 부유물을 제거하기 위함이며 제거된 부유물의 주성분이 섬유이므로 재사용할 수 있는 이점이 있다. 제지공장에서 부산물의 생산을 위해서 최대한 노력을 한다면 침전지만으로 충분히 처리될 수 이찌만 용해성 유기물은 침전지에서 제거되지 않으므로 침전지 배출수를 다시 처리해야 한다. 제지공장 폐수를 응집법으로 처리하는 주목적은 폐수내의 콜로이드 물질과 색깔을 제거하기 위함이다. 통상 명반, 석회 등이 응집제로 사용되나 약품값이 비싸고 슬러지량이 증가되는 결함이 있다. 응집처리하면 BOD가 약 60%정도는 제거될 수 있다. 제지공장 폐수 내의 용해성 BOD를 제거하는데 가장 적합한 방법은 활성슬러지법, 살수여상, 폭기 산화지법, 혐기성 소화법 등 생물학적 처리방법이며 그 중에서도 활성슬러지법, 폭기산화지법이 알맞다. 활성슬러지법에 의해서 제지공장 폐수를 처리할 경우 유입수의 BOD가 200mg/ℓ 정도이며 BOD 제거율이 80 - 95%정도는 된다. 그러나 통상 폭기조 내에서의 폐수 체류시간이 길어야 한다. 제지공업 페수의 일반적 처리방법 제지공장 폐수는 pH가 약산성이거나 중성이며 물에 쉽게 녹지 않는 유기성 섬유류와 물과 전혀 반응성이 없는 무기물의 미소한 현탁성 부유물을 많이 함유하고 있는 것이 특징이다. 따라서 짧은 시간 안에 처리하면 BOD 성분이 매우 낮고 유독성 화학약품이 거의 없을 뿐 아니라 용존 불순물이 많지 않으므로 처리방법은 단순해진다. 또 다른 산업폐수와 특이한 차이는 현탁성 부유물 만을 빨리 분리, 제거하면 처리량의 상층액을 제지공업용수로 재순환 사용할 수 있다는 것이다. 다만 소량의 수용성 유기물이 있으면 이들이 농축되어서 slime 문제와 미생물 번식 문제가 대두하게 되므로이에 대해 배려할 필요가 있다. 제지공장 페수를 처리하는 여러 가지 방법들은 ① Micro Strainer 법 ② 자연중력하에서의 침강법 ③ 강제 응결침강법 ④ 부상분리법 이들 방법중에서 현탁성 부유물의 제거처리법 중 가장 처리수의 상층액을 맑게 얻을 수 있는 처리법은 응결제 첨가에 의한 강제 침강법이다. 자연침강법은 비교적 큰 섬유 충전재로 쓰인 점토류와 탄산칼슘 중의 입자가 큰 것, 토사류 등이며 24시간의 체류시간후에도 상층액의 탁도는 매우 혼탁한 편이다. MicroStrainer 법은 300Mesh 이하에서는 처리 효과가 기대되나 Mesh의 눈이 쉽게 막혀서 조작이 어려울 뿐 아니라 걸러낸 앙금을 망에서 털어 내는데 물을 고압으로 살포하여 사용하므로 희석되어 결국 강제응결 침강법에서 걷어낸 앙금과 비슷해진다. 산화지(lagooning)법은 공기중의 산소를 산화제로 이용한 공기 산화법, 습식 공기 산화법과 활성슬러지법등을 제지공장 폐수처리의 관점에서 각 공정마다 배출되는 폐수 중에 함유되어 있는 단섬유, 충전재 등으로 회수, 순환사용하는 공정 개량법에 역점을 두어 자원회수와 더불어 폐수처리의 강도를 약하게 하여 제지공업 폐수를 보다 효과적으로 처리할 수 있도록 해야 한다. 섬유공업폐수 ⊙ Benberg 공업 폐수 ① Rinta의 정제 - 정제한 목련 Rinta 펄프나 α 섬유소분이 높은 정제 목재펄프가 사용된다. Rinta라고 하는 것은 면화를 채취한 후 면실에 부착되어 있는 방적 불능의 단모를 정제하여 만든다. 주로 acetate나 benberg의 원료로 사용된다. 우선 cotton rinta는 줄기, 잎, 껍질, 모래등 각종 불순물이 함유되어 있으므로 이것들을 제거한 후 2 - 5%의 가성소다 용액으로 쩌서 수제, 표백, 탈수의 공정을 거쳐 정련된 Cotton rinta를 얻는다. ② 구리 암모니아 용액의 제조 - 섬유소는 수산화구리에 용해되지만 일반적으로 수산화구리는 암모니아를 사용하며 염기성 황산구리로 만들어 방사원액 제조시에 수산화구리로서 사용한다. ③ 방사원액의 제조 - 용해조에 암노니아수, 정제 rinta를 가하여 약 3시간 경과 후에 가성소다를 가하고 수산화 구리를 만들어 섬유소를 용해시킨다. 용해 후 고기 산환시켜 원액의 점도를 저하시켜 여과, 탈포 후 다량의 암모니아를 제거한다. 원액 조성은 섬유소 1%, 암모니아 7%, 구리 3.9% 내외이다. ④ 방사후 처리 - 방사원액은 유하긴장방법으로 온수중에서 방사되어 계속하여 황산으로 구리, 암모니아를 회수하여 pot에 취하여 묽은 황산으로 완전히 탈동하여 수세, 유제처리, 탈수, 건조공정을 거체 제품화 된다. * 폐수의 성상 물 -> 황산의 2단계 처리가 된다. 공정에서 사용되는 물과 황산 욕조중에는 섬유소의 용제로서 다량의 구리와 암모니아가 사용된다. 방상의 구리는 대체로 수욕중에 30%, 황산욕중에 70% 추출되고 암모니아는 수욕중에 90%, 황산욕중에 CO%로 각기 추출된다. 폐산욕조의 조성은 H2SO4 6%, CuSO4 1%(as Cu) 정도이며 폐방사액의 조성은 Cu 40ppm, pH 10.2, (NH4)2SO4 750ppm(as NH3) 내외이다. Benberg 공장의 폐수는 방류수의 BOD는 60ppm 이나 pH가 좀 높은 것과 Colloid나 부유물질이 많다는 결점이 있다. *처리방법 ① Rinta 폐수 이 폐수는 일반 펄프에 비하면 농도가 낮으나 세정수, 기타를 합한 후에도 pH 8.5 - 9, 부유물질 400ppm 정도이다. ◆ 처리방법 : 중화법, 약품 응집법, 생물학적 산화법(활성 슬러지법, 살수여상법, 쇄석, aeration) 등이 있다. 약품처리법은 무색 투명에 가까운 처리수를 얻을 수 있으나 많은 슬러지가 발생하기 때문에 부지면적, 약품주입량에 대한 충분한 검토가 요망된다. 생물학적 산화법은 pH나 약품 함유량에 변동이 심하므로 조작상에 있어서 숙련의 주의를 요한다. 즉 pH가 6.5 - 7.5의 범위를 크게 벗어나거나, 유해 약품 함유량이 일정량을 초과하면 활성 슬러지중의 생물이 사멸, 해체되어 오히려 수질을 악화시키게 된다. 쇄석(aeration)법은 기계적인 면에서 무리가 일고 처리능역이 작고 동력비가 비싸다는 결점이 있다. 살수여상법은 건설비가 많이 드나 유지비가 거의 들지 않는다는 잇점이 있다. pH의 변동에도 강하며 충분히 훈육된 여상에서는 자연 침전법으로도 제거할 수 없는 colloid나 미세 섬유까지도 플록화새서 제거하는 경우도 있다. ② 방사공정 폐수 폐수의 성상은 산성, 알칼리성의 2종류가 있다. 산성폐수중의 구리의 회수는 처음에는 페놀계 수지가 사용되었으나 최근에는 비교적 높은 가교도를 가진 강산성 양이온 교환수지를 사용하여 회수하고 있다. 알칼리성 폐수중에서의 구리의 회수는 약산성 Carbonic acid계의 수지를 사용하여 회수한다. 우선 암모니아 함유수를 용액탑의 하부로부터 유입시켜 하부로 내려오게하여 H형 수지와 접촉 교환시켜서 수지는 NH3 형으로 하여 NH3가 제거된 처리수는 탑의 상부로부터 배출된다. 다음에 NH3형이 된 수지는 이동하여 탈암모니아탑에 들어간다. 여기에서 방사폐산(CuSO4, H2SO4 함유)과 접촉시켜 암모니아를 탈착시켜 CuSO와 (NH4)2SO4를 함유하는 액은 탈동탑에 접촉하여 구리는 여기에서 탑으로부터 보내온 NH4형 수지와 접촉하여 구리는 수지에 흡착되고 수지는 또 다시 H형이 되어 탑으로 반송되어 순환 사용된다. 탈동탑에서 나온 항안수는 석회를 넣고 암모니아수와 석고로 만들어 암모니아는 증류탑에서 농축되어 인견 제조에 사용된다.     식품공업폐수 음료수나 식료품을 생산하는 공장에서 배출되는 폐수는 주로 원료의 일부분, 세척수, 응축수 혹은 냉각수, 생산공저에 사용된 물, 청소에 사용된 물 때문에 생긴다. 식품공업폐수는 정도의 차이는 있지만 각종 유기물을 함유하고 있기 때문에 생물학적 처리방법으로 처리할 수 있으며, 생물학적으로 처리하기 전에 수온이나 pH를 조절해야 하며 때모른 미생물이 자라는데 필요한 질소나 인 성분의 영양분을 첨가해 주어야 할 때도 있다. 여러 가지 호기성 및 혐기성 생물학적 처리방법이 가능하지만 그 중에서도 활성슬러지, 혐기성 소화, 산화지 등이 효율적이다. ◎ 제당공업폐수 제당공업은 크게 두가지로 첨채당공업(甛菜糖工業)과 감자당공업(甘蔗糖工業)으로 대변된다. 양 공업의 원료처리 공정은 물리적, 화학적으로 유사하고 모두 물을 많이 사용하므로 대체적으로 제당공업을 대표하여 첨채공업폐수에 대해서 설명한다. 이 공업폐수에는 다량의 유리물이 함유되어 있어 그 오염도가 높다. 예를 들면, 2,000톤의 사탕무우를 처리하는 제당공장에서 나오는 BOD의 양은 인구 252,000인의 도시에서 배출되는 하수의 BOD와 맞 먹는다고 한다. * 폐수의 성상 첨재당공장에서는 다량의 물이 사용되지만 대부분은 냉각수와 사탕무우 유송수로 쓰여지고 있다. 제조공정과 폐수배출원은 ① 조당즙의 추출(pulp 회수), ② 당즙의 정제, 농축, ③ 진한 당즙으로 정당제조이다. 최근 첨제공장에서는 이온교환수지에 의하여 탈염하는 기술이 발달하여 폐당밀의 양이 매우 적어지므로 steffen 법에 의한 당분회수공정이 점차 없어지고 있다. 공장의 각 공정에서 배출되는 폐수는 대체로 ① flume 페수, ② 작업폐수, ③ 석회석 폐수, ④ 이온교환 폐수 또는 steffen 페수의 4종이다. < 표-1 > 폐수의 성분분석 예 ( 단위 : ㎎/ℓ ) flume 폐수 작업 폐수 석회석 폐수 Steffen 폐수 이온교환폐수 용량 ㎥/ 첨채 t 8.3 2.5 0.28 0.45 0. - 0.7 BOD 200 1,230 1,420 10,000 1,200 전고형물 1,580 2,220 43,600 43,600 - 부유물질 800 1,110 700 700 - 용해성물질 780 1,120 42,900 42,900 - 1) 플륨폐수(flume wastewater) 사탕무우를 공장으로 유송할 때 생성된 폐수와 사탕무우를 세정할 때 생성되는 폐수로서 한꺼번에 공장에서 방류된다. flume 폐수는 결정관과 condenser의 냉각수를 재사용한 것이며 수온은 20℃ 정도이다. 이 페수는 첨채당공장의 전 폐수량의 약 75%에 해당되며 BOD는 양에 비하면 낮아 약 17%에 불과하다. 일반적으로 flume 폐수는 사탕무우 1톤당 10㎥정도이다. 이 폐수중의 색도와 탁도는 주로 토사에 기인한 것이며 사탕무우를 test 꼬리조각과 토사외에 소량의 당분을 포함하고 있다. flume 폐수의 BOD는 200ppm 정도로 일반적으로 낮고 부유물질을 제외한 특히 유해한 물질은 함유되어 있지 않다. 2) 작업폐수 작업폐수는 당즙청정공정에서 발생하는 폐수로서 세정폐수, pulp 압착수, 순수장치의 이온교환 재생폐수 등이 혼합된 것이다. 폐수량은 전공장폐수의 약 20%로서 수량은 비교적 적으나 콜로이드상의 유기물질이 많이 함유되어 있으며, flume 폐수보다는 BOD가 높아 전 공장으로부터 배출되는 BOD의 약 30%에 해당된다. 증발잔류분 1,340ppm, 강열 잔류물 456ppm, 부유물 900ppm으로서 비교적 오염도는 낮다. 이 폐수는 외관적으로 탁한 백색이고 대체로 약품에 의한 응집이 잘 안되는 폐수이다. 3) 석회석 폐수 석회석 폐수는 조당즙 중의 불순물 제거를 목적으로 가하는 생석회 및 탄산가스에서 오는 석회분이다. 이 폐수는 Filter cake를 함유하기 때문에 탁한 백색이며 BOD도 비교적 높으나, 수량은 비교적 적어 전 공장 폐수의 2.4% 정도에 불과하다. 그러나 BOD는 전 공장에서 배출하는 BOD의 3.4%에 해당한다. 폐수는 사탕무우 1톤당 약 0.5㎥가 배출되는 것이 보통이다. 4) 이온교환 폐수 정화한 당즙 중에 불순물로서 함유된 염분을 제거하기 위하여 이온교환수지를 사용하여 탈염, 탈색공정에서 배출되는 적갈색 폐수로서 BOD가 12,000ppm 정도이며, 상당히 오염된 폐수이다. 이온교환수지 세척의 산, 알칼리에 의한 재생 페수는 사탕무우 1톤당 약 0.5㎥ 정도, 그리고 그 외에 이온교환 수지의 세정수가 사탕무우 1톤당 1.5㎥ 정도 배출되는데 이것들은 오염 정도가 낮으므로 그대로 공공수역에 방류할 수 있다. 5) steffen 폐수 Steffen 폐수는 폐당밀에서 Steffen 법에 의하여 자당을 회수할 때에 생기는 폐수로서 수량은 비교적 적으나 많은 질소 유기화합물이 함유되어 있어서 BOD가 높은 폐수이다. Steffen 폐수는 사탕무우 1톤당 약 0.5 - 0.8 ㎥ 배출되며, BOD도 약 10,000ppm정도이고 glutamin 산과 단백질, 미회수의 자당을 다량 함유하고 있다. *처리방법 1) flume 폐수 flume 폐수의 처리는 먼저 screen으로 폐수중에 함유된 고형물을 제거하고 침전지에 유입시켜 자연 침전처리를 하는 방법이 사용되고 있으나 충분한 처리가 되지 못하여 소요 시설 면적이 넓어야 한다는 것이 결점이다. 최근에는 고급처리로서 폐수를 rotary screen 또는 bar screen(1/8 - 3/4 inch)의 그물눈을 가진 것에 통과시켜 함유된 큰 고형물을 제거하고 침전지에 도입한다. 이 침전지에서 20 - 30분 동안 체류함으로서 폐수 중 부유물의 약 80%가 제거된다. 침전지 처리수는 급속 응집 침전장치에 의한 약품 응집처리를 하는 방법으로 처리되며, 폐수 중의 부유물의 약 95%가 제거되고 BOD도 약 46% 제거된다. 최근에는 이 Flume 폐수의 처리수에 염소를 주입시켜 멸균 후에 재사용하는 공장이 많아졌다. 2) 공정 폐수 공정폐수는 500 - 600 ppm의 소석회를 가하여 응집 침전처리 하면 BOD는 약 47% 제거된다. 외국에서는 염소처리와 석회처리를 병용하고 있으나 물리화학적 처리에 의한 BOD의 제거가 충분치 못하므로 작업 폐수를 Flume 폐수와 혼합하여 응집침전처리 하고 폭기시켜 생물학적 처리를 하는 공장도 있다. 일반적으로 작업 폐수는 Flume 폐수와 혼합 처리하는 곳이 많다. 3) 석회석 폐수, Steffen 폐수, 이온교환 재생폐수 석회석 폐수처리는 일반적으로 산화지 처리를 사용하고 있으며 넓은 면적의 못에 폐수를 저류시키고 침전, 산화, 침투, 증발 등을 시키는 방법이다. Steffen 공정이 없는 공장에서는 이온교환 재생 폐수가 유출되나 이때에도 석회석 폐수와 혼합시켜서 산화지처리를 하는 것이 좋다. 유기물이 많은 첨채당공장의 폐수는 여과처리를 위하여 토양처리가 효과적이다. 피혁공업 ⊙ 가죽(우피, 돈피) 제조시설 ◆ 개요 가죽제조업은 동물이나 가축의 껍질에서 털을 제거하고 이것을 무두질약품으로 처리하여 생활재료나 공업재료로 하는 무두질 가죽을 제조하는 공업이다. 피혁제조시설에서 배출되는 폐수중에는 다량의 유기물이 고체상태의 부유물, 콜로이드상 또는 용해성 상태로 포함되어 있어서 부패성이 강하다. 이와 같은 폐수를 무처리상태로 대량 하천에 방류하면 유기물을 이용하는 미생물이 급격히 번식하여 수중의 용존산소를 감소시켜 혐기성 상태로 되어 유해물질을 생성시켜서 하천의 자정능력을 감퇴시킨다. 이들 폐수중에는 일반적으로 털, 고기덩이, 가죽조각, 피, 분, 먼지, 소금, 회, 가용성단백질, 유화물, 아민류, 크롬염, 탄닌, 소다회, 전분질, 유지류, 계면활성제, 염료, 용매등의 오염물질이 함유되어 있다. ◆ 생산공정 가죽제조업은 동물 특히 우피, 돈피등 가축의 생피는 자연상태로는 물리적이나 화학적으로 불안정하므로 가죽으로 사용하기전에 생피에서 털을 제거하고 숙피제 즉 탄닌제를 사용하여 생피중의 단백질과 반응시켜 유혁을 제조하는 공업으로 크게 3단계로 나눌 수 있다. ① 준비공정 - 염지 : 원피가 단백질 분해효소에 의해 분해되는 것을 방지하기 위하여 염지하거나 공기로 건조시킨다. - 수제조 : 수세과정에서는 먼지, 염류, 혈액, 분, 비섬유성 단백질이 제거되는데 이 과정에서 보관중에 손실된 수분을 회복시켜 주는 것이다. - 석회욕(Lime spiting) : 원피를 2층 즉 grain 층과 split 층으로 분리하는 과정이다. - 탈모 : 유호소다를 사용하는 경우도 있고 그렇지 않은 경우도 있으나 석회를 사용하여 수행되는데 이로인해 가죽은 보다 값어치 있게되고 미량의 단백성 불순물이 제거되기도 한다. - 제육 : 기계적으로 원피에서 조직을 제거하는 것 - 탈회 : pH를 낮추고 팽윤을 억제하도록 하고 단백질 분해물을 제거하여 무두질용 가죽을 만드는 과정이다. 여기에서는 암모늄 염이나 상업용으로 제조된 효소제(트립신과 키모트립신이 주성분)로 구성되어 있는 혼합물이 사용된다. - 침산 : 크롬탄닌하기전의 과정으로 염과 사느로 원피를 처리하여 원피중의 섬유소에 크롬염을 침착시키기 위한 것이다. - 탈지 : 지방을 제거하여 Metallic soap의 형성을 방지하는 과정 ② 제혁공정 탄닌제를 이용하여 가죽의 주성분인 콜라겐의 분자와 분자사이를 가교결합시키는 공정으로 가죽을 부드럽고 치밀한 피혁으로의 기능을 갖게하는 공정으로 무주질공정이라고도 하는데, 여기에는 크롬탄닌과 식물성 탄닌의 2종류가 있다. - 크롬탄닌 : 의류용과 같이 가벼운 가죽을 제조하는데 사용되며 식물성 탄닌에 비해 상대적으로 짧은 기간에 수행되며 보다 내성이 있는 가죽을 제조하는 데 사용된다. - 식물성 탄닌 : 주로 무거운 가죽을 제조하는데 사용 ③ 완성공정 가죽의 이용 목적에 맞도록 처리하는 최종 공정이다. - 표백 : 묽은 탄산소다로 처리한 다음 황산으로 처리하는데 가죽을 보다 가볍게 하고 균질화하게 한다. - 가지공정 : 무두질된 가죽에 유지를 넣는 과정으로 가죽을 부드럽고 유연하게 하고 찢기지 않도록 하는 과정이다. - 염색공정 : 가죽제조과정에서 각 단위공정별로 간헐적 또는 연속적으로 폐수가 배출되며 폐수중 주요 오염물질로는 동물의 생피에서 제거된 여러종류의 탄수화물, 단백질, 지방등과 공정중에서 사용된 여러 가지 화학약품 즉 석회, 암모늄 염, 유화물, 염화나트륨, 크롬염등이 포함되어 있고 이들로 인하여 부유물질, 유지류의 함량이 많고 유기물의 농도도 매우 높으며 각 제조공정에서의 pH도 매우 변화폭이 심하다. < 그림-1 > 제조공정의 예 *폐수의 성상 원피의 염장에서 첨가된 소금물이 유출되는 과정, 세정전의 침지, 세정후의 침지, 침지후의 세정 및 탈모과정에서 폐수가 발생되며 제혁공정에서는 석회지, 세정, 탈티, 무두질 및 표백공정에서 폐수가 주로 발생된다. ① 우피제조시 : BOD 농도는 탈모과정에서 15,000 mg/ℓ의 BOD로 가장 고농도의 폐수가 배출되어 전체 BOD량의 52%를 차지하고 있으며 다음으로 침지폐수가 2.200mg/ℓ의 BOD 농도이나 폐수발생량이 많아서 양으로는 전체의 20%를 차지하여 2가지 공정에서 전체발생 BOD 량의 72%가 발생되어 유기성 오염물질의 주 발생원이 되고 있다. ② 돈피제조시 : 탈모공정에서 발생되는 BOD 농도가 14,000mg/ℓ로서 전체 폐수량의 61%를 차지하고 재석회 과정에서 BOD 농도가 4300 mg/ℓ이나 폐수 발생량이 전체의 26%를 차지하여 BOD량은 19%를 점하여 2가지 공정에서 전체 BOD량의 80%가 배출되어 BOD의 주 발생원이 되고 있다.

금속공업폐수 ⊙ 산세(酸洗) 폐수 금속(Stainless steel, Aluminium, 기타)의 표면을 깨끗이 할 때 황산, 염산, 질산, 불산, 인산 또는 이들 산의 혼합액을 가온하면서 금속을 침지하여 표면에 부착된 Scale을 용해하여 제거하는 조작을 ‘산세’(pickling)라고 한다. 사용하는 산성용액을 pickling solution이라고 부른다. 산세액에서 꺼낸 금속의 표면에는 산세액이 부착되어 있으므로 이것을 담수(淡水)로 세정하고 산세액을 씻어낸다. 이때 생성되는 폐수를 'pickling 세정폐수‘ 또는 ’산세세정폐수‘라고 한다. 이와 같이 산세공정에서는 산농도가 높은(약 10% 정도) 산세폐약과 산세액이 담수로 희석된 비교적 낮은 농도(약 0.3%정도)의 산세세정폐수가 발생한다. 강판과 강관을 산세할 때에는 황산을 사용하므로 산세폐액은 H2SO4 와 FeSO4를 함유하고 있다. 동판의 산세에는 H2SO4를 사용하므로 폐액에는 H2SO4와 CuSO4를 함유한다. Stainless steel의 산세에는 HCL, H2SO4, HF를 혼합하여 사용하므로 HCL, HNO3, HF, Cr+6, Ni++, Fe++를 함유한다. 산세에도 여러 가지 종류가 있으나 동판과 Stainless steel의 경우는 극히 소규모이며 그다지 많지 않다. 이것에 비해서 강판, 강관 등의 산세는 대규모이며 많은 곳에서 행진다. * 폐수의 성상 산세세정폐수의 조성은 대기 H2SO4 = 0.2 - 0.4%, FeSO4 = 0.2 - 0.5% 정도이며 수량은 산세폐액이 20 - 50배 양이다. <표1>에 산세폐액과 산세정폐액의 조성과 수량을 예시한다. 산세폐액은 폐액량으로서는 일반폐수에 비해서 매우 적으나 폐액중에 함유된 산과 황산철의 농도가 높으므로 예를 들면, 1,000배 정도로 희석하여도 pH는 3 - 4정도, 철의 침전에 의한 탁도는 수 100도에 달한다. 이와 같이 산성 폐액은 액량은 적으나 외부에 주는 영향은 크다. 산세세정액은 pH = 1 - 2이며 폐수량은 중규모인 곳에서 100 - 200 ㎥/hr 정도의 수량이다. <표1> 산세폐액의 조성과 수량 FeSO4 H2SO4 수량 산세폐액 13 - 15 8 - 13 55 - 72kg/t-steel 산세세정폐수 02.- 0.5 0.2 - 0.4 산세폐액의 20 - 50배 비누 및 합성세제 공업폐수 * 개요 유지가공은 비누를 위시하여 글리세린, 샴푸, 지방산 등의 유지가공과 각종 합성세제와 계면활성제 생산으로 급속한 발전을 하고 있어서 이를 제품생산시 발생하는 폐수의 처리문제는 큰 관심의 대상이 되고 있다. 특히 최근에는 석유계통의 합성세제의 독성문제가 크게 파문을 일으키고 있다. 유지공업폐수의 성상과 그 처리법에 대한 개요는 다음과 같다. ▶ 합성세제의 일반적 특성 합성세제란 물체표면에 붙어있는 오물으 화학적, 물리적 충격을 이용하여 청결하게 하는 화학물질이고 쇠기름, 야자유, 팜유 등 천연유지를 원료로하는 비누이외의 모든 세제를 말한다. 합성세제는 2차대전때 천연유지의 부족으로 독일에서 개발하여 처음 사용하기 시작하였으며 미국에서도 대량으로 상품화하였다. 현재 우리나라에서 만들어지는 합성세제의 대부분은 15-30%의 계면화성제와 세제의 성능을 향상시키기 위한 70-85%의 보조제로 이루어지며, 세탁용세제는 주로 과립상 또는 분말상으로, 주방용과 세발용은 액상으로 생산되고 있다 초기의 합성세제는 경성의 ABS계 음이온 계면활성제로써 물속에서 분해속도가 늦어 여러 가지 수질오염문제를 야기시키게 되었고, 이에 1960년대에는 분해가 빠르고 처리가 쉬운 연성의 LAS(Linear alkyl benzene sulfonate)가 개발되어 보급확산되었다. 그러나 LAS는 ABS계의 경성세제보다 하천에서 분해가 빠르긴하지만 독성이 강하고 거품이 발생하여 수표면에 피막을 형성함으로써 산소가 물로 투입되는 것을 저해시킨다. 또한, 세제의 세척력을 촉진제로 사용되는 인산염성분은 부영양화 현상을 일으키는 부작용도 낳아다. 우리나라에서 합성세제를 처음 사용하기 시작한 것은 1966년에 약 2만톤의 경성성분인 ABS(alkyl benzene sulfonate)계의 계면활성세제를 수입하면서 부터이다. 1970년대 선진국은 인산염사용을 규제하였고, 우리나라는 1987년 이후 12%로 그 함량을 규제하여 1990년 8월에는 공업용이외는 인산염을 사용하지 못하도록 하고 있다. ▶ 합성세제의 독성 합성세제의 독성(Toxicity)에 대한 구별로는 경구독성과 피부점막 등의 손상에 의한 독성으로 구별될수 있다. 이것은 WHO의 독성기준상 위해성물질에 해당된다. 또한 인체에 대한 마성독성으로는 합성세제를 방기간 복용하였을 경우 체중감소가 발생되며, 신장 등 장기에서도 검출되고, 만성적인 기능장애를 초래하는 것으로 보고되고 있다. 이밖에 경피독성으로는 세제의 작용으로 피부의 표면의 막이 제거됨으로써 피부가 거칠어지고, 심한 경우 피부염을 유발하는 것으로 보고되고 있다. 그리고 합성세제의 어류에대한 독성은 물고기의 종류에 따라 다소간의 차이가 있으나, 일반적으로0.1-0.3ppm이상일 경우 물고기의 생존에 지장을 초래하고 있는 것으로 나타나고 있다. * 폐수 특성 및 발생원 유지공업은 공업용수를 대량으로 사용하고 있으며 그 대부분이 폐수로서 유출되는 것이 이 공업의 특징이다. 유지제품의 단위당 소요수량이 매우 크며, 또 용수가 제품의 품질에 미치는 영향도 매우 크다. 사용수의 대부분은 냉각수로 사용되므로 상당량의 유지를 함유하게 된다. 공업용수 중 보일러 급수, 원료수의 일부 또는 회수수, 순환수 등의 일부를 제외하고는 대부분이 폐수로서 배출된다. 공장에 따라 다소의 차는 있으나 용수사용량의 75-85%는 폐수로서 배출된다. 폐수의 종류를 크게 나누어 보면a)비누제조폐수, b)탈취관폐수, c)기타 혼합폐수(바닥세정수, 합성세제공장폐수, 잡용수)의 3종으로 구별된다. 비누공장 폐수는 일반적으로 유백탁상이나 Ca염을 첨가하면 불용성 Ca 비누의 응집이 석출된다. 탈취관폐수는 탈취공정에서는 증기취입을 하여 더욱 감압상태로 하기 위하여 비말을 동반하기 때문에 수십-수백 ppm의 유지 냉각수에 함유되는 수도 있다. 이들은 유지의 종류에 따라서 emulsion이 되거나 입상이 되어 혼입된다. pH는 거의 중성이며 탁도는 평균 300。정도이다. 유지가 고형상으로 혼입되어 있을 경우는 회수가 가능하다. 혼합페수는 각공정에서 폐수가 유입되기 때문에 pH는 1.5-9까지의 범위로 변동이 심한 것이 특징이다. 평균해서 pH4.5정도이며 산성쪽에 있을때가 많다. 산성쪽에 있는 것은 조유지정체시에 황산을 사용하기 때문이다. 유지가공공업은 일반적으로 공장 내부가 복잡하므로 각종 폐수를 따로따로 유출하는 공장은 거의 없으며 혼합폐수로서 배출되는 수가 많다. 합성세제관계는 냉각수를 제외하고는 거의 폐수가 없으며 바닥세정의 경우와 용기세정의 경우 정도이다. 일반유지공업에서 폐수가 가장많이 배출되는 곳은 탈취공정이다. 이것은 원료유지가 일반적으로 불쾌한 냄새를 가지고 있으며 유지 그 자체를 식용에 제공하거나 식용가공유지, 화장품의 원료로서 사용하는데 부적당하므로 제거해야 한다. 이 냄새를 제거하는 탈취공정에 보통 barometric condenser가 사용된다. 이경우에 생기는 냉각폐수가 가장 양적으로 많다. 그 다음이 비누공장과 합성세제공장의 바닥세척수, 반응조의 세정수가 주가 된다. 기타 특수한 것으로서는 유지의 정제공정 중에 조유지에 함유된 유리지바산을 알칼리로 처리하여 분리시에 생성되는 탈산처리수가 있다. 또 원료유지의 정제시나, 합성세제 제조시에 진한 황산을 사용하므로 공장 전체폐수가 산성이 될 경향이 크다. 이것은 비누 공장에서 알칼리를 많이 사용하기 때문에 비누공장에서의 폐수가 혼입되었을 경우에는 알칼리성이 된다.   합성수지공업 ▶ 폐수의 특성 프라스틱재료를 성형, 압출 및 조립하여 저층판, 필름, 봉, 관, 절연용구상품, 신발, 가구, 식탁, 및 주방용품, 포장용기등 생활 및 산업용 프라스틱 제품등을 주로 제조하는 산업용 프라스틱 제품등을 주로 제조하는 산업활동을 말한다. 합성수지는 중합체로서 다른 화학공업에 비해서 비교적 적은 양의 폐수를 배출한다. 대부분의 경우에 있어서 단량체로부터 중합체를 만드는 두 번째 공정에서 보다는 단량체를 합성하는 첫째 과정에서 더 많은 양의 폐수가 생긴다. 1) 셀룰로오스 폐수는 미생물에 의해 잘 분해되는 셀룰로오스물질과 그들의 황산염 및 중금속을 함유한다. 폐수 1kg당 0.0015-1.010kg의 부산물 회수할수 있다고한다. 회수되는 부산물을 주로 셀룰로오스성 물질이며, 남는 폐수는 황산, 황산소듐 그리고 중금속을 함유한다. 2) 비닐 합성수지 이 폐수 내에는 각종 부유제, 계면활성제, 촉매제, 미량의 단량체, 그리고 상당한 양의 중합체 입자가 존재한다. 통상 1톤의 생산품을 제조함으로써 10kg의 BOD, 그리고 1.5kg의 부유성 고형물이 방출된다. 3) 폴리스티렌과 공중합체 생산공정시 발생하는 폐수의 주요 요인은 반응수와 세척수이다. 1톤의 제품을 생산하기 위해서 약 13톤의 물이 소모되며, 부유 중합 과정에서 첨가제로 사용되는 촉매제는 과산화수소 종류이며, 부유제는 메칠 혹은 에칠 셀룰로오스 폴리아크릴산, 폴립닐알콜이 아니면 자연적으로 생산되는 젤라틴전분, 고무, 카세인, 제인, 알긴염 등이다. 반응수에 또한 탄산칼슘, 인산칼슘, 활석, 점토, 규산염 등의 무기질이 존재할 수 있다. 4) 폴리에칠렌 이 공정시 배출되는 폐수의 주요인은 냉각기에서 배출되는 물이며 그 양도 적을뿐만 아니라 오염물질의 농도는 대단리 낮아서 별로 문제가 되지 않는다. 5) 아크릴 이 과정에서는 통(vat)의 세척작용에서 농축된 폐수가 생기며, 폐수의 오염물은 주로 탁도가 높으며, 부유성 고형물의 농도가 높다. 1톤의 제품을 생산할 때 약 1.1톤의 폐수가 발생되고 1kg의 BOD가 폐수내에 존재한다. 따라서 폐수내의 BOD는 상당히 높은 값이 된다. 6) 폴리에스테르 및 알키드 합성수지 이 공정에서 생기는 폐수는 에스테르화(반응) 폐액이나 세정수로서 원료중에서 반응하지 않고 남은 휘발성물질을 함유하며, 그외 알칼리성용액이나 용매로 생산기기내의 찌꺼기를 씻어낼 때도 폐수가 생긴다. 7) 요소 및 멜라민 합성수지 요소나 멜라민, 포르말린, 촉매제, 기타 첨가제가 원료로 사용되므로 폐수는 원료와 함께 사용된 물, 농축반응결과 생긴 물, 반응기를 세척하는데 사용되는 알칼리용액, 냉각탑의 블로우다운으로 이루어진다. 8) 폐놀 합성수지 배출되는 폐수는 원료와 함께 사용된 물, 농축결과 생기는 물, 반응기를 세척하는 데 사용되는 알칼리용액, 냉각탑의 블로우다운으로 구성된다. 합성수지생산공정에서 생기는 폐수량의 1톤의 합성수지를 생산하는데 약 600kg 정도이다. 9) 기타 합성수지 이들을 생산하는 공장수가 적고 생기는 폐수량도 적으므로 별로 알려져 있지 않고 폐수처리도 별로 문제시된 일이 없다. 10) 고무 고무공업시설에서 방출되는 폐수는 BOD가 높고 악취가 심하다. ▶ 폐수의 발생원과 성상 프라스틱제품 제조시설은 중합과정(polymerization)과 이를 거쳐형성된 수지를 원심분리기를 통해 탈수시키는 과정에서 각각 폐수가 발생되는데 오염물질의 농도는 고무제품제조시설의 폐수처럼 낮은 편이다. 프라스틱제품의 제조공정을 살펴보면 중합과정에서 원료인 VCM( (Vinyl Chloride Monomer)와 부원료(개시제, 현탁제)를 첨가하여 중합반응을 거쳐 수분이 30%미만이 외도록 원심분리기를 거치고, 건조기를 통과하여 PVC, paste 수지를 만든다. 이렇게 만들어진 수지는 최종제품의 성격에 맞는 공정을 부연료와 함깨 통과하여 골드륨, 골드랩, glassfibr, FRP 등의 제품을 만들게 되는데 각공정 공히 배합, 압출, 사출공정에서 폐수가 배출되나 냉각 및 세척수로 사용되므로 오얍농도는 낮다. 1) 폐수처리현황 앞에서 살펴본 바와 같이 원폐수의 농도가 조사대상업소 16업소중 1개업소만이 BOD, COD, SS의 농도가 각각 1,500mg/l, 3,147mg/l, 1,800mg/l로서 높은 편이고 그외 15업소의 BOD, COD, SS의 평균농도는 226mg/l, 160mg/l, 135mg/l로 낮은편이며 폐수처리율의 평균치가 각각BOD 60%, SS70%의 낮은 효율을 보이고 있음에도 불구하고 배출허용기준이 초과되지 않을 수 있을 정도이다. 따라서 폐수처리시설은 폐수농도가 고농도인 업소는 활성슬러지 공정을 쓰고 있으며 그외 업소는 모두 처리공정이 매우간단한 응집칩전의 물리화학적 처리를 하고 여과를 거친후 직접 방류하는 시설이 주를 이루고 있다. 화학적처리에 사용하는 약품들은 주로 황산알루미늄, 고분자응집제, 황산, 소석회 등을 사용하고 있으며 활성슬러지법을 이용할 시에는 요소, 인산등으로 활성미생물들의 영양원을 보충시키고 미생물의 성장이 미흡할 때에는 미생물 배양제도 사용하고 있다. 여과공정은 대부분 모래여과를 행하고 있으며 부차적으로 활성탄여과를 실시하도록 설치되어 있는곳도 있는데 활성탄여과는 폐수처리시에 경제성의 관점에서 바람기하지 못한 것으로 판단된다. 프라스틱제품 제조시설에서의 폐수처리비가 제품생산비중에서 차지하는 비유은 0.84%였으며 폐수처리에 소요된 경비를 살펴보면 시설비의 경우 설계용량당 평균 2,129,860원/㎥ㆍday이고 오염물질 제거량당 비용은 평균적으로 28,541원/kgBODㆍ년, 22,485원/kgACODㆍ년, 22,708/kgSSㆍ년이 소요되었다. 또한 운전관리비의 경우에는 폐수 1㎥을 처리하는데 평균, 2,880원이 소요되었다. 2) 폐수량 및 오염물질 배출원단위 프라스틱제품 제조시설에서 사용하는 원료는 폴리염화비닐주제에 가소제, 디옥실프탈레이트, 안정제, 충진제, 착색제등이고 이외에 폴리프로필렌등의 주제가 사용된다. 제품 1톤을 생산하는데 대해서는 평균 4.8㎥의 폐수량 원단위가 얻어졌으며 오염물질 부하량 원단의는 제품1톤당 1.3kg의 BOD와 1.3kg의 COD, 그리고 0.77kg의 SS가 평균적으로 부하되는 것으로 나타났다. 종업원수를 기준으로한 폐수량 원단위값은 440㎥/년ㆍ명 이었으며 이때 오염물질 부하량 원단위의 평균치는 285kgBOD/년ㆍ명, 374kgBOD/년ㆍ명, 124kgSS/년ㆍ명 이었다. ▶ 제품별 페수의 발생원 1) 셀룰로오스 주원료는 순화된 목재 펄프이고 이로부터 생산되는 재생 셀룰로오스., Cellophane, nitrocellulose등이 포함된다. 크리틴화 공정시에 Cellulose는 NaOH 및 CS2 용액으로 처리된다. 그 결과로 생긴 Cellulose Xanthate 용액은 응집되고 Cellulose는 산화에 의해 연속적인 필름형태로 재생된다. 위 공정시 배출되는 오염물은 부식제, Cellulose 파편, 황산, Sodium, Sulfate등이다. 2)PVC 비닐 클로라이드 단량체(monomer)와 중합체는 가장 오래되고 많이 쓰이는 열가압성수지이다. 생산공정시 단량체는 물과 폴리비닐 알코올, 젤라틴 및 셀룰로오스 에스테르 같은 부유제무게의 0.01 - 0.5%을 포함하여 안정된 부유매체의 작은 물방울로서 분산되어 있다. 이때 부유물은 반응조에서 벤졸, Lanroyl 및 tert-butyl peroxides같은 촉매제존재하에 가열되어 중합체화된다. 중합체화가 끝났을 때 중합체 부유물은 탈취기나 분출탱크로 보내진다. 여기서 잉여 단량체는 소생된다. 탈리된 Polymer는 혼합체로사서 충분히 혼합된다. 결국 혼합 Polymer는 원심분리기로 보내져 세척되고 탈수되며 이때 폐수가 방출된다. 3) 폴리스틸렌과 중합체 먼저 순화된 재료는 가열, 냉각, 및 혼합되면서 중합이 되는데 단량체의 중합은 90℃에서 30% 이루어지며 이단계에서 시립화된다. 이중합체 단계에서 물은 열전환매개체로 쓰인다. Prepolymer나 부분적으로 중합체화된 것은 물과 부유제, 분산제의 작용으로 부유중합체로 된다 중합체화가 끝난 후 중합체부유물은 블로우다운 탱크로 보내져서 반응하지 않은 단량체는 분리되어 재순환이용되고, 그 다음 원심분리된 중합체는 여과, 세척 및 건조된다. 이렇게 하여 정제된 깨끗한 폴리스틸렌은 열과 압력에 잘 견디고 높은 가소성 및 장력을 가지며 좋은 열전도성을 가진다. 폴리스틸렌 생산공정에서 발생하는 폐수의 주요인은 반응수(부유액)와 세척수이다. 4) PE(polyethylene) 고도로 둔화된 에칠렌 증기는 적당한 압력하에 반응조를 통과하면서 중합하는데 고분자-단량체 혼합체는 압력감소에 의해 단량체가 풍부한 흐름과 Polymer가 풍부한 흐름으로 분리된다. 전자는 세척되고 재순환되어 반응조로 되돌아가거나 다른 공정에 이용되며 후자는 2단계로 농축된다. 이 공정에서 나오는 폐수는 별로 문제가 되지 않는다. 5) Acrylics 아크릴 수지는 bulk, solution, 그리고 에멀젼(유화) 중합의 3가지 공정에 의해서 생산될수 있으며 에멀젼 중합은 중합 공정은 다음과 같다. ① Bulk 중합 : 얇은 판지로 생산된다. ② 용액 중합 자동차의 페인팅 직물의 코팅처리에 이용된다. ③ 현탁 중합 생산과정을 살펴보면 에멀젼화는 동시에 이루어지며 그 다음 약간의 물은 제 거되고 활성제가 첨가된다. 덩어리는 여과와 원심분리기에 의해 제거되고 emulsion은 저장된다. bulk 중합과 용액 중합방법에 의한 생산과정으로부터는 폐수가 별로 생기지 않으며 현탁 중합과정에서 대부분의 폐수가 방출된다. 6) 폴리에스테르 Alkyd polyester 수지의 생산공정은 dibasic acid 및 polyfunctional alcohol의 농축중합체로 회분식-형태로 진행된다. 기름과 지방산존재하에 중합이 일어나면 alkyd resin으로 알려진 복잡한 고분자를 생산한다. 폐수는 폴리에스테르 및 알키드 합성수지의 형성과정에서 생긴다. 7) 요소 및 멜라닌 수지 요소 및 멜라닌 수지의 생산공정은 위와 같은데 100lb의 요소수지를 생산하려면 75lb의 요소와 188lb의 포르말린이 반응조에 들어가야 한다. 100lb의 멜라닌 수지를 생산하려면 52lb의 멜라닌의 멜라닌과 182lb의 포르말린이 필요하다. 요소 및 멜라니수지의 기본적인 생산공정은 포르말린과 함께 요소나 멜라닌을 회분으로 응축시키는 중합이다. 요소나 멜라닌 및 포르말린 등의 재료들이 초매제가 첨가되어 반응조에 들어간후 가열되어 최초의 반응을 시작해서 과열되면 찬물이 반응조로 들어와 온도를 조절한다. 혼합은 적다한 중합이 이루어질 때까지 천천히 진행된다. 100lb의 요소수지를 생산할 때 생기는 폐수는 포르말린으로부터 생기는 133lb의 H2O, 3.5lb의 포름알데히드 등이다. 100lb의 멜라닌수지를 생산학 때 생기는 폐수는 포르말린으로부터 생기는 109lb의 H20와 반응시에 생기는 21lb의 H20, 21lb 멜라닌 그리고 21lb의 포름알데히드등이다. 8) 페놀계 수지 폐놀계수지의 생산공정은 포르말리첨가하에 페놀의 회분 응축 종합이 이루어지는 것이다. 페놀류와 포르말린이 촉매제와 함께 반응조에 들어가서 가열되어 반응을 시작한다. 반응이 진행되는 동안 과열되면 가열이 중지되고 냉각수로 온도조절을 한다. 이 혼합물은 무거운 점성수지막과 수성층의 돌로 될 때까지 혼합한다. 이때 진공을 만들고 물을 제거하기 위해 온도가 올라간다. 이 공정은 100lb의 phenolic resins을 생산하기 위해 92lb의 페놀과 73lb의 포르말린 그리고 0.3lb의 촉매제가 필요하고 이 공정시 나오는 폐수는 포르말린으로부터 생기는 44lb의 H20와 반응시 생기는 17lb의 H20와 3lb의 페놀, 1lb의 포름알데히드 그리고 0.3lb의 휘발성물질 등이다. 이때 pH는 6.5이다. 9) 기타 합성수지 기타 합성수지에는 폴리우레탄, 에폭시, 아세콘, 폴리카보에이트. 실리콘, 나일론 6등이 있으나 상호간 화학적 연관성은 없다. 10)천연고무 천연고무의 원료인 고무 라텍스(유액)는 설탕, 송진, 그리고 단백질성분의 콜로이드상태의 흰 에멀젼(유탁액) 상태로 고무 제품 생산자에게 공급한다. 고무의 성분은 생산지에 따라 다르나 유용한 성분은 고무탄화수소로 재배되는 고무의 90%이상을 차지한다. 고무분자의 구성그룹은 ( C5H8)n으로서 이소필렌으로 알려진 2-mrthyl-butadiene-1,3의 형태이다. 고무생산공정으로부터 나오는 폐수는 높은 BOD와 냄새를 가지며 공장의 위치, 사용되는 원료생산품수에 따라서 크게 변한다. 고무공업시설폐수는 일반적으로 강철제품폐수, 고무일용품폐수, 재생고무폐수 그리고 합성고무폐수 등 4가지로 분류된다. 즉 고무제품을 만드는 공장에서는 바퀴용 외륜, 고무기계제품을 위한 금속부품, 스테인레스 스틸로 라이닝된 음료품용기 등도 만들므로 이런 공장에서 방출되는 고무폐수는 아연 도금폐수, brassplating 폐수, 또는 금속폐수를 함유할 수있다. 고무일용품은 세척, 합성, 광택, 경화과정을 거쳐 생산되므로 이때 생기는 폐수는 생고무에서 제거되는 각종 불순물을 함유하며 유량이 크다. 11) 재생고무 먼저 사용된 고무제품을 자랄서 벨트위를 통과시켜 자석으로 금속조각을 제거시킨다. 그 다음 잘게 썰은 고무 섬유질 금속조각의 혼합물을 수시간동안 고온하에서 알칼리처리를 거치게 함으로써 섬유질을 파괴하고 고무가 유리된다. 재생된 고무는 그다음 세척, 건조, 분쇄, 당김공정을 거쳐 재사용을 위해 정제된다. 12) 합성고무 합성고무는 부타디엔을 비누용액내에서 스틸렌이나 아크로나이트릴 및 촉매와 혼합시켜 합성유액 latex를 생산함으로써 시작되며, 산-소금물 용액이나 명반을 사용하여 유액을 응집시킨 다음 세척 및 건조시켜 상품화된다. 합성고무공장에서 생기는 폐수는 응집결합이 안된 합성고무산과 소금용액 그리고 간혹 적당히 중합되지 않는 작은 물질조각들로 구성된다. 안료,잉크,도료공업 폐수 ⊙ 도료, 안료 제조 시설 <1> 개 요 1) 도료 페인트와 에나멜과 같이 고체물질의 표면에 칠하여 고체막을 만들어 물체의 표면을 보호하고 아름답게 하는 유동성 물질을 말한다. 따라서 칠할때에는 일반적으로 겔(gel)모양의 유동상태이고, 칠한 후에는 빨리 건조 경화하는 것이 좋다. 도료는 일반적으로 아래그림에서 나타낸 바와 같이 여러 성분으로 구성되어있다 < 그림 - 1 > 도료의 성분 구성 전색제(도막형성주요소)는 도료의 최종목적인 도막의 주성분이 되는 것으로서 아마인유 공기름ㆍ유동기름ㆍ옻ㆍ합성건셩유 등의 액체나 셀락ㆍ코필 등의 천연수지, 석회로진 등의 가공수지, 페놀수지ㆍ요소수지ㆍ멜라민수지ㆍ비닐수지 등의 합성수지, 니트로셀룰로오스ㆍ아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스유도체, 합성고무 등의 고무유도체 및 폴리비닐알코올ㆍ카세인등의 수용성화합물 등의 고체가 사용된다. 도막형성 부요소는 도료의 분산ㆍ건조ㆍ경화합물등의 여러 성질의 향상을 위해 주요소에 소량 첨가된다. 도막조요소는 도료를 칠하기 쉽게 하기 위하여 사용하는 용제인데, 건조하는 동안에 증발하여 도막에는 남지 않는다. < 표 - 1 > 도료의 분류 도료 paint oil paint : 안료와 건성유를 합한것 water paint : 안료에 소량의 수용성 교착제와 미량의 염기성물질 및 방부제를 넣어 섞어 만든 분말상태의 도료 enamel paint : 유 varnish 또는 stand유에 안료를 연(練)합한 것 varnish oil varnish : 수지와 건성유를 융합시켜 석유 naphtha 등의 용제에 녹인것이다. spirit varnish : 수지류, 섬유소, 유도체 등을 각종의 휘발성 용제에 녹인 것으로 용제의 휘발로 도막을 만든다. 천연 varnish : 칠 ( 옻 칠 ) 에탄올ㆍ부틸알코올 등의 알코올류, 나프타ㆍ등유 등의 탄화수소류, 아세트산에틸ㆍ아세트산부틸 등의 에스테르류, 아세톤ㆍ메틸에틸케톤 등의 케톤류, 부틸세로솔브 등의 케톤류, 부틸세로솔브 등의 에테르류가 단독 또는 혼합하여 사용되고 있다. 이상의 3구성성분으로 이루어진 도료를 투명도료라고 하는데, 실제로는 이것에 착색안료ㆍ체질안료ㆍ방청안료ㆍ발광안료ㆍ시온안료 등의 여러 가지 특수안료 등을 용도에 따라 첨라함으로써 착색도료가 된다. 도료는 다른 화학공업 분야와는 달리 전기ㆍ기계 및 인간의 생활양식 등과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 도료가 요구하는 성질은 다양하다. 따라서 앞에서 언급한 각 원료를 잘 혼합하여 만든다. 도료제조의 열쇠는 바로 이 혼합기술에 있다. 제조공정은 균일하고 안정된 도료를 만들기 위하여 수지, 안료의 분쇄, 혼합에 여러 가지 기계가 사용되고 있다. 2) 안료 안료란 물 및 대부분의 유기용제에 녹지 않는 분말상의 착색제를 말한다. 백색 또는 유색이며 아마인유ㆍ니스ㆍ합성수지액ㆍ아라비아고무 등 전색제에 섞어서 도료ㆍ인쇄잉크ㆍ그림물감 등을 만들어 물체의 표면에 칠해서 착색하거나, 고무나 합성수지 등에 직접 섞어서 착색한다. 이밖에 도자기의 유약이나 화장품, 또 최근에는 합성섬유 원료의 착색에도 사용되어, 그 용도가 광범위하다. 안료와 비슷한 것에 염료가 있는데, 이것은 일반적으로 물 및 유기용제에 녹는 유색분말로서, 주로 섬유의 착색에 사용된다. 안료는 염료에 비해서 불투명하고, 은폐력이 크다. 안료는 무기안료와 유기안료로 구별된다. 무기안료에는 아연ㆍ티탄ㆍ철ㆍ구리ㆍ크롬등의 산화물ㆍ황화물ㆍ크롬산염ㆍ페로시안화물로 이루어지는데 좁은 뜻에서의 무기안료, 천연의 적토ㆍ황토 등의 토성안료, 금속분말을 사용한 금속분말안료 등이 있는데 일반적으로 내광성ㆍ내열성은 크나, 착색력은 작고 색조도 선명하지 않다. 대부분은 물ㆍ기름ㆍ알코올 등 대개의 유기용제에 녹지 않는다. 이중에서 백색 안료가 가장 많이 쓰이는데, 착색용외에 다른 안료에 섞어서 빛깔을 엷게 하거나 은폐력을 크게 하는 데에도 사용된다. < 표 - 2 > 무기안료의 분류 무기 안료 백색안료 ( 아연화, 황화티탄, 납백 ( 염기성 탄산납 ) ) 흑색안료 ( carbon black ) 회색안료 ( 아연가루, 탄화규소 ) 적색안료 ( red oxide 연단 ( red lead ), 주 ) 다색안료 ( amber ) 황색안료 ( 황연 ( chrome vellow ), chromate ) 녹색안료 ( chrome gree, mangan green ) 유기안료에는 물에 녹지 않는 금속화합물의 형태로 한 레이크 안료와 물에 녹지 않는 염료를 그대로 사용한 색소안료로 대별된다. 유기안료는 유기합성화학의 발달과 더불어 특히 제2차 세게대전 후에 출현하였다. 유기안료는 무기안료에 비해서 빛깔이 선명하고 착색력도 크며, 임의의 색조를 얻을수 있으나, 내광서ㆍ내열성이 떨어지고 유기용제에 녹아 색이 번지는 것이많다. < 표-3 > 유기안료의 분류 유기안료 천연유기안료 ( lake, cochineal ) 합성유기안료 nitroso 안료 ( naphthol, green ) nitro 안료 ( naphthol yellow-S 등 ) azo 안료 ( 불용성 azo 안료 등 ) 산ㆍ염기성 lake <2> 폐수발생량과 수질 도료는 조성적으로 크게 유성type 과 수성type 으로 대별되는데 유성type의 제조에 있어서는 용수폐수가 거의 냉각수뿐임으로 특별한 문제가없다. 수성type의 경우 용수는 냉각용수, 원료용수, 세정용수가 있으나 여기서는 세정폐수의 처리가 당연히 문제가 되는데 이들의 성상은 제품의 색조나 종류가 달라질때마다 변하게 된다. 도료제조시설에 있어서 생산수유은 원료 100kg에 대해 제품 85-95kg이 제조되고 5-15kg은 폐수로 유출되므로 COD 및 유분농도가 높다. 보통 COD농도는 300-600mg/l정도이다. 여기에서도 알 수 있는 바와 같이 도료공장페수중의 고형물질의 절대량은 상당하다. 이들 고형물의 성상은 제품의 색조나 종류가 달라질 때 마다 변화하므로 폐수의 수질도 당연히 달라진다. 또한 수량도 원료가 용기에 잘 부착하느냐 안하느냐 세정제거가 용이한지에 따라서 매우 다른 값을 나타나게 된다. 예를 들면, 모염료공장에 있어서 제품 1ton당 폐수량이 40-50㎥이라고 한다. < 그림 - 2 > 도료의 일반적 제조 공정 1. 야금.정련폐수 1) 개 요 산업의 발달과 공업화의 일환으로 일차금속과 관련된 철금속 및 비철금속의 생산량이 급격히 증가하여 이들 업소로부터 배출되는 오염물질이 매년 증가하고 있다. 일차금속 제조시설에서는 제품자체에 유기 오염물질을 함유하고 있지는 않지만 제조과정에서 다량의 SS를 유발하며 처리공정에서 중금속 오염 물질이 배출되는 경우가 있다. 우리나라의 경우 산업폐수의 양이나 농도가 외국에 비하여 대체로 낮은 편이다. 그 이유는 우리나라에서는 원자제가 비싸기 때문에 폐수중의 유용성분이 대부분 회수되고 외국에서 사용되는 공정보다 폐수의 양이나 농도가 적게 생산되는 공정을 택하고 있는 경우가 많다. 또 우리나라의 자료에는 시료 채취 지점이 명확하지 않기 때문에 공장에서 직접 배출후의 수질인지 처리 후의 수질인지 처리후 하천 등으로 유입되는 수질인지 분명치 않다. 또한 시료채취 방법에 대한 설명이 없으므로 폐수의 성질에 큰 변화가 있다고 할수 있다. 2. 제철공업 폐수 1) 개 요 제철공정이란 철광석으로부터 철을 얻는 공정으로 다음과 같은 방법에 의해 이루어진다. 먼저 용강로에 예비처리한 철광석(제련의 효율을 높이거나 취급이 편리하기 위한 파쇄)과 연료인 코크스 및 조재제인 석회석을 넣고 노 밑에 설치된 여러 개의 풍구로 1,000℃ 이상으로 가열한 열풍을 불어 넣는다. 이 열풍에 의해 코크스가 여소되고 온도가 올라가면서 발생한 이산화탄소는 위쪽으로 올라와 상부에 있는 철광석을 환원해서 금속철로 만든다. 금속철은 주위의 과잉 코크스로부터 탄소를 흡수해서 저융점의 선철이 되고 방울이 되고 노안으로 떨어진다. 그리고 이렇게 모인 선철은 제강 공정으로 보내어진다. 간단히 말하면 철광석으로부터 선철을 생산해 내는 공정으로 선철 1t을 생산하기 위해서는 철광석 약 1.4t, 코크스 약 0.5t, 석회석 약 0.2t, 열풍 1만 ㎥가 필요하다. 또한 선철 1t에 대해 약 1만 4,000㎥의 용광로 가스가 배출된다. 2) 발생되는 폐수 제철 공정에서 발생되는 용강로의 가스는 앞의 공정에서 설명한 것과 같이 노 안에 들어가는 철광석과 코크스 그리고 석회석에 의한 분진과 노에서 발생하는 CO2를 함유하고 있으며 이를 제거하기 위해 건식 및 습식제진장치를 사용하여 분진을 제거한다. 그리고 이러한 과정 중 습식제진 장치에서 많은 양의 세정수를 필요로 한다. 이렇게 발생되는 폐수 중 냉각에 의한 것은 어느것이나 잔접냉각에 의한 것이므로 거의 오염이 되지 않은 상태로 처리하지 않고 그대로 방류하거나 냉각하여 재사용 할 수 있어 거의 문제가 되지 않는다. 그러나 세정 폐수는 노에서 나오는 가스 중에 함유된 분진에 의해 부유물을 함유사고 있어 방류하기 전에 전처리가 반드시 필요하다. 3) 폐수 발생량과 수질 용광로 분진폐수의 수량은 제진장치의 형식과 폐수의 순환 사용 등에 따라 다르므로 한 마디로 말할 수는 없으나 대체로 10-15㎥/t(선철)이다. 용광로 분진 폐수 중 분진의 농도는 제진 형식과 운전 조건에 의하여 크게 변화하나 보통 약 500mg/l이다. 이들 분진은 비교적 큰 입자가 많고 2-3시간 정체 시키면 분진의 80-90%가 침강한다.