펄프 및 제지 산업의 폐수 처리 공정은 일반적으로 전처리, 생물학적 처리, 고급 처리의 3단계로 구성되는 복잡하고 체계적인 공정입니다. 이 프로세스의 세부 단계는 다음과 같습니다.
I. 전처리 단계
전처리 단계의 주요 목적은 부유 물질을 제거하고 pH를 조정하며 폐수 내 유기물의 농도를 낮추어 후속 생물학적 처리를 위한 조건을 만드는 것입니다.
1. 바 스크린(Bar Screen): 폐수에서 큰 부유물질과 부유물질을 제거하여 후속 처리 공정의 부하를 줄입니다. 바 스크린은 일반적으로 편평하고 꼬인 강철로 용접되며 바 사이의 간격은 실제 조건에 따라 조정될 수 있습니다.
2. 평형조: 폐수 흐름을 조절하고 수질을 안정화하여 후속 처리를 위한 안정적인 수질 조건을 제공합니다. 균등화 탱크는 일반적으로 폐수 흐름의 변동을 완충하기 위해 큰 부피를 가지고 있습니다.
3. 침전조/부양조: 폐수에서 미세한 부유물질과 일부 유기물을 추가로 제거합니다. 침전조는 중력을 이용하여 부유물질을 침전시키고, 부유조는 미세기포를 폐수에 주입하여 부유물질을 기포에 부착시켜 표면으로 떠오르게 합니다.
4. 중화조 : 폐수의 pH를 생물학적 처리에 적합한 범위로 조정합니다. 이는 일반적으로 산이나 알칼리를 첨가하여 달성됩니다.
II. 생물학적 처리 단계
생물학적 처리 단계는 제지 폐수 처리의 핵심 단계로 주로 폐수에서 유기물, 질소, 인 등의 오염물질을 제거하기 위해 활성슬러지, 바이오필름 공정 등 생물학적 처리 기술을 사용합니다.
1. 호기성 생물학적 처리:
* 활성 슬러지 공정: 폭기 장치를 통해 폐수에 충분한 용존 산소를 공급하여 슬러지와 폐수가 잘 혼합되도록 합니다. 미생물은 유기물을 분해합니다. 일정 시간이 지나면 폭기조의 혼합액은 고액 분리를 위해 침전조로 들어갑니다.- 처리된 물은 배출되거나 추가 처리되는 반면, 슬러지의 일부는 미생물 개체수를 유지하기 위해 폭기조로 반환됩니다.
* 바이오필름 공정: 담체 표면에 부착된 바이오필름을 활용하여 유기오염물질을 분해하는 공정입니다. 폐수가 생물막층을 통과하면서 유기 오염물질은 미생물에 의해 분해됩니다. 활성슬러지 공정에 비해 생물막 공정은 충격 부하에 대한 저항력이 강하고, 토지가 덜 필요하며, 운영 및 관리가 더 쉽습니다.
2. 혐기성 생물학적 처리: 혐기성 조건에서 혐기성 미생물은 폐수의 유기 오염 물질을 메탄 및 이산화탄소와 같은 물질로 전환합니다. 혐기성 생물학적 처리 기술에는 주로 높은 부하 용량, 저렴한 비용 및 에너지 회수가 특징인 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷(UASB) 시스템이 포함됩니다.
3. 생물학적 질소 및 인 제거 : 생화학적 처리 단계에서는 질소, 인 등 영양분의 제거도 고려되어야 한다. 생물학적 질소 제거에는 일반적으로 암모니아화, 질산화, 탈질화의 3단계가 포함되며, 다양한 유형의 미생물의 시너지 작용을 통해 질소 전환 및 제거가 이루어집니다. 생물학적 인 제거는 폴리인산-축적세균을 활용하여 폐수 중의 인을 미생물 내 폴리인산염으로 축적시킨 후 슬러지 배출을 통해 제거하는 방법입니다.
III. 고급치료단계
고도처리 단계는 생화학적 처리 후에도 여전히 난분해성 유기물질과 색오염물질이 고농도로 함유되어 있는 폐수를 일차적으로 대상으로 합니다. 폐수가 배출 기준을 충족하도록 추가 처리를 위해 고급 산화, 흡착 및 막 분리 기술이 사용됩니다.
1. 고급 산화 기술: 오존 산화 및 펜톤 산화와 같은 강력한 산화제를 활용하여 난분해성 유기물을 분해하고 폐수의 COD 및 색상을 줄입니다.
2. 흡착기술 : 활성탄 등 흡착재료를 활용하여 폐수 속의 유기물, 색소, 기타 오염물질을 제거한다.
3. 막분리 기술: 나노여과, 역삼투압 등의 막분리 기술을 활용하여 폐수에서 유기물, 부유물질, 기타 오염물질을 효율적으로 분리합니다.
