산업 폐수 처리

섬네일|upright=2|산업 공정의 폐수는 처리 시설에서 고형물과 처리된 물로 전환되어 재사용될 수 있다.

산업 폐수 처리(industrial wastewater treatment)는 산업에서 바람직하지 않은 부산물로 생산되는 폐수를 처리하는 과정을 설명한다. 처리 후, 처리된 산업 폐수(또는 폐기물)는 재사용되거나 위생 하수도 또는 환경의 지표수로 방출될 수 있다. 일부 산업 시설에서는 하폐수 처리장에서 처리할 수 있는 폐수를 발생시킨다. 정유공장, 화학 및 석유화학제품 공장과 같은 대부분의 산업 공정은 처리된 폐수의 오염물질 농도가 하수도 또는 강, 호수 또는 대양으로 폐수를 방출하는 규정을 준수하도록 자체 전문 시설을 갖추고 있다. 이는 유기물(예: 기름 및 그리스), 독성 오염물질(예: 중금속, 휘발성 유기 화합물) 또는 암모니아와 같은 영양물질의 고농도 폐수를 생성하는 산업에 적용된다. 일부 산업은 일부 오염물질(예: 독성 화합물)을 제거하기 위해 전처리 시스템을 설치한 다음 부분적으로 처리된 폐수를 도시 하수 시스템으로 방출한다.

대부분의 산업은 어느 정도의 폐수를 생산한다. 최근의 추세는 이러한 생산을 최소화하거나 처리된 폐수를 생산 공정 내에서 재활용하는 것이다. 일부 산업은 오염물질을 줄이거나 제거하기 위해 제조 공정을 재설계하는 데 성공했다. 산업 폐수의 출처에는 배터리 제조, 화학 제조, 발전소, 식품산업, 철강 산업, 금속 가공, 광산 및 채석장, 원자력 산업, 석유 및 가스 추출, 석유 정제 및 석유화학제품, 제약 제조, 제지업, 제련소, 섬유 공장, 산업 기름 오염, 수처리 및 목재 보존이 포함된다. 처리 과정에는 염수 처리, 고형물 제거(예: 화학적 침전, 여과), 기름 및 그리스 제거, 생분해성 유기물 제거, 기타 유기물 제거, 산 및 알칼리 제거, 독성 물질 제거가 포함된다.

 유형 
산업 시설은 다음과 같은 산업 폐수 흐름을 생성할 수 있다.
 제조 공정 폐수, 여기에는 기존 오염물질(즉, 이차 처리 시스템으로 제어 가능), 독성 오염물질(예: 용매, 중금속) 및 영양 오염과 같은 기타 유해 화합물이 포함될 수 있다.
 비공정 폐수: 보일러 블로우다운 및 수랭, 이는 열 오염 및 기타 오염물질을 생성한다.
 제조 시설, 서비스 산업 및 에너지 및 광업 현장에서 발생하는 산업 현장 배수.
 에너지 및 광업 부문에서 발생하는 폐수: 산성 광산 배수, 석유 및 가스 추출에서 발생하는 생산수, 방사성 동위 원소.
 처리 또는 냉각 공정의 부산물인 폐수: 역세척 (수처리), 고염수.

 오염물질 

 산업 부문 
발생하는 특정 오염물질과 결과 폐수 농도는 산업 부문마다 크게 다를 수 있다.

 전지 제조 
배터리 제조업체는 전자제품 및 휴대용 장비(예: 전동 공구)용 소형 장치 또는 자동차, 트럭 및 기타 동력 차량용 대형 고출력 장치를 제조하는 전문 회사이다. 제조 공장에서 발생하는 오염물질에는 카드뮴, 크로뮴, 코발트, 구리, 사이안화물, 철, 납, 망가니즈, 수은, 니켈, 은, 아연, 기름 및 그리스가 포함된다.

 중앙 폐기물 처리 
중앙 폐기물 처리(CWT) 시설은 외부 제조 시설에서 발생하는 액체 또는 고체 산업 폐기물을 처리한다. 제조업체는 제한된 토지 가용성, 현장 시스템 설계 및 운영의 어려움, 환경 규제 및 허가로 인한 제한과 같은 제약으로 인해 폐기물을 현장에서 처리하는 대신 CWT 공장으로 보낼 수 있다. 제조업체는 CWT를 사용하는 것이 자체 폐기물 처리보다 비용 효율적이라고 판단할 수 있으며, 이는 제조업체가 소규모 기업인 경우에 종종 해당한다.

CWT 공장은 화학 공장, 금속 제조 및 마감; 그리고 다양한 제조 부문에서 발생하는 사용유 및 석유 제품을 포함한 다양한 제조업체로부터 폐기물을 자주 받는다. 폐기물은 유해하거나 높은 오염물질 농도를 가지거나 달리 처리하기 어려울 수 있다. 2000년에 미국 환경 보호국은 미국 내 CWT 시설에 대한 폐수 규정을 발표했다.

 화학공업 
섬네일|쿠야호가강으로 화학 제조 폐기물 방류
 유기 화학물질 제조 
유기 화학물질 제조업체에서 배출하는 특정 오염물질은 벌크 유기 화학물질, 수지, 농약, 플라스틱, 합성 섬유와 같은 제조 제품의 유형에 따라 공장마다 크게 다르다. 배출될 수 있는 유기 화합물 중 일부는 벤젠, 클로로포름, 나프탈렌, 페놀류, 톨루엔 및 염화 바이닐이다. 광범위한 유기 오염물질의 총량 측정치인 생화학적 산소 요구량(BOD)은 생물학적 폐수 처리 시스템의 효율성을 측정하는 데 사용될 수 있으며, 일부 방류 허가서에서는 규제 매개변수로 사용된다. 금속 오염물질 배출에는 크로뮴, 구리, 납, 니켈 및 아연이 포함될 수 있다.

 무기 화학물질 제조 
무기 화합물 부문은 광범위한 제품과 공정을 포괄하지만, 개별 공장은 좁은 범위의 제품과 오염물질을 생산할 수 있다. 제품에는 알루미늄 화합물; 탄화칼슘 및 염화칼슘; 플루오르화수소산; 칼륨 화합물; 붕사; 크로뮴 및 플루오린 기반 화합물; 카드뮴 및 아연 기반 화합물이 포함된다. 배출되는 오염물질은 제품 부문 및 개별 공장에 따라 다르며, 비소, 염소, 사이안화물, 플루오린화물; 그리고 크로뮴, 구리, 철, 납, 수은, 니켈 및 아연과 같은 중금속이 포함될 수 있다.

 발전소 
섬네일|upright=1.5|미국 일반적인 석탄 화력 발전소에서 배출되는 폐수 흐름도
화석 연료 발전소, 특히 석탄 화력 발전소는 산업 폐수의 주요 원천이다. 이들 발전소 중 다수는 납, 수은, 카드뮴 및 크로뮴과 같은 상당한 수준의 금속뿐만 아니라 비소, 셀레늄 및 질소 화합물(질산염 및 아질산염)을 함유한 폐수를 배출한다. 폐수 흐름에는 배연탈황, 비산회, 바닥재 및 연도가스 수은 제어가 포함된다. 습식 스크러버와 같은 대기 오염 제어 장치를 갖춘 발전소는 일반적으로 포획된 오염물질을 폐수 흐름으로 전달한다.

일종의 표면 임파운드먼트인 회분 연못은 석탄 화력 발전소에서 널리 사용되는 처리 기술이다. 이 연못은 중력을 사용하여 발전소 폐수에서 큰 입자( 총 부유 고형물로 측정)를 침전시킨다. 이 기술은 용해된 오염물질을 처리하지 않는다. 발전소는 식물 내 특정 폐수 흐름에 따라 오염물질을 제어하기 위한 추가 기술을 사용한다. 여기에는 건식 회 처리, 폐쇄 루프 회 재활용, 화학적 침전, 생물학적 처리(예: 활성슬러지 공법 공정), 막 시스템 및 증발-결정화 시스템이 포함된다. 이온 교환막 및 전기투석 시스템의 기술 발전은 최근 EPA 방류 한도를 충족시키기 위한 배연탈황 폐수의 고효율 처리를 가능하게 했다. 이 처리 방법은 다른 고도로 스케일링되는 산업 폐수에도 유사하게 적용된다.

 식품산업 
섬네일|upright|싯카 항구로 방류되는 해산물 가공 폐기물
농업 및 식품 가공 작업에서 발생하는 폐수는 전 세계 공공 또는 민간 하폐수 처리 시설에서 관리하는 일반적인 도시 폐수와 구별되는 독특한 특성을 가지고 있다. 즉, 생분해성이며 무독성이지만 높은 BOD 및 부유 고형물(SS)을 가지고 있다. 식품 및 농업 폐수의 구성 요소는 야채, 과일, 육류 제품의 폐수에서 발생하는 BOD 및 pH의 차이와 식품 가공 및 수확 후의 계절적 특성으로 인해 예측하기 어려운 경우가 많다.

원료에서 식품을 가공하는 데는 많은 양의 고급 물이 필요하다. 야채 세척은 많은 양의 입자 물질과 일부 용해된 유기물을 포함하는 물을 생성한다. 또한 계면활성제와 농약을 포함할 수 있다.

수산양식 시설(양식장)은 종종 많은 양의 질소와 인, 그리고 부유 고형물을 배출한다. 일부 시설에서는 약물과 농약을 사용하며, 이는 폐수에 존재할 수 있다.

낙농 가공 공장은 기존 오염물질(BOD, SS)을 생성한다.

도축 및 가공은 혈액 및 내용물과 같은 체액에서 유기 폐기물을 생산한다. 발생하는 오염물질에는 BOD, SS, 대장균군, 기름 및 그리스, 유기 질소 및 암모니아가 포함된다.

판매용 식품 가공은 요리에서 발생하는 폐기물을 생산하며, 이는 종종 식물 유기물질이 풍부하고 소금, 조미료, 색 물질 및 산 또는 알칼리를 포함할 수 있다. 많은 양의 지방, 기름 및 그리스("FOG")도 존재할 수 있으며, 충분한 농도로 존재하면 하수관을 막을 수 있다. 일부 지방 자치 단체는 식당 및 식품 가공 사업체에 그리스 트랩 사용을 요구하고 하수 시스템에서 FOG의 처분을 규제한다.

식물 세척, 재료 운반, 병입 및 제품 세척과 같은 식품 가공 활동은 폐수를 생성한다. 많은 식품 가공 시설은 운영 폐수를 토지 적용하거나 수로 또는 하수 시스템으로 방류하기 전에 현장 처리가 필요하다. 높은 고형현탁물 수준의 유기 입자는 BOD를 증가시키고 상당한 하수 추가 요금을 초래할 수 있다. 침전, 쐐기형 스크린 또는 회전 벨트 여과(마이크로 스크리닝)는 방류 전에 부유 유기 고형물 부하를 줄이는 데 일반적으로 사용되는 방법이다.

섬네일|루이지애나의 유리 제조 폐수

 유리 제조 
유리 제조 폐기물은 유리섬유, 판유리, 압연유리, 유리 용기 등 제조되는 유리의 종류에 따라 다양하다. 유리 공장에서 배출되는 폐수에는 암모니아, BOD, 화학적 산소 요구량(COD), 플루오린화물, 납, 기름, 페놀 및 인이 포함될 수 있다. 배출물은 또한 매우 산성(낮은 pH) 또는 알칼리성(높은 pH)일 수 있다.

 철강 산업 
철광석에서 철을 생산하는 과정은 용광로에서 강력한 환원 반응을 포함한다. 냉각수는 필연적으로 특히 암모니아와 사이안화물 제품으로 오염된다. 코크스 공장에서 석탄으로부터 코크스를 생산하는 과정 또한 수랭과 부산물 분리에 물 사용을 필요로 한다. 폐수 흐름의 오염에는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 사이안화물, 암모니아, 페놀류, 크레졸과 같은 가스화 생성물과 여러 고리 방향족 탄화수소(PAH)라고 통칭되는 더 복잡한 유기 화합물의 범위가 포함된다.

철 또는 강철을 판, 선 또는 봉으로 변환하는 과정은 윤활유 및 냉각수로 물을 자주 사용하는 고온 및 저온 기계적 변형 단계를 필요로 한다. 오염물질에는 유압유, 탤로 및 입자성 고형물이 포함된다. 제조 판매 전 철강 제품의 최종 처리는 강한 미네랄산에 담가 녹을 제거하고 주석 (원소) 또는 크로뮴 도금 또는 아연도금 또는 도료와 같은 다른 표면 처리를 위한 표면을 준비하는 것을 포함한다. 일반적으로 사용되는 두 가지 산은 염산과 황산이다. 폐수에는 산성 헹굼물과 폐산이 포함된다. 많은 공장이 산 회수 공장(특히 염산을 사용하는 공장)을 운영하지만, 미네랄산은 철염으로부터 끓여 제거되지만, 다량의 고농도 황산 철(II) 또는 염화 철(II)이 폐기되어야 한다. 많은 철강 산업 폐수는 가용성 기름이라고도 불리는 유압유로 오염된다.

 금속 가공 
많은 산업은 최종 제품을 제작할 때 금속 원료(예: 판금, 주괴, 봉강)에 작업을 수행한다. 이러한 산업에는 자동차, 트럭 및 항공기 제조; 도구 및 하드웨어 제조; 전자 장비 및 사무 기기; 선박 및 보트; 가전제품 및 기타 가정용품; 그리고 고정 산업 장비(예: 압축기, 펌프, 보일러)가 포함된다. 이러한 공장에서 수행되는 일반적인 공정에는 연삭, 기계가공, 코팅 및 도색, 화학적 식각 및 밀링, 용매 탈지, 전기도금 및 양극산화가 포함된다. 이러한 산업에서 발생하는 폐수에는 중금속(이러한 산업에서 발생하는 일반적인 중금속 오염물질에는 카드뮴, 크롬, 구리, 납, 니켈, 은, 아연이 포함됨), 사이안화물 및 다양한 화학 용매, 기름, 그리스가 포함될 수 있다.

 광산 및 채석장 
광산 및 채석장과 관련된 주요 폐수는 암석 입자의 물 슬러리이다. 이는 노출된 표면과 운반 도로를 씻어내는 강우와 암석 세척 및 등급 지정 과정에서 발생한다. 특히 대규모 현장에서 강우 관련 발생량은 매우 높을 수 있다. 밀도 기울기를 사용하여 원석에서 석탄을 분리하기 위한 석탄 세척과 같은 일부 특수 분리 작업은 미세 입자의 적철석 및 계면활성제로 오염된 폐수를 생성할 수 있다. 기름 및 유압유도 일반적인 오염물질이다.

금속 광산 및 광석 회수 공장에서 나오는 폐수는 원석에 존재하는 광물에 의해 필연적으로 오염된다. 바람직한 물질을 분쇄하고 추출한 후, 바람직하지 않은 물질이 폐수 흐름으로 유입될 수 있다. 금속 광산의 경우, 이는 아연과 같은 원치 않는 금속 및 비소와 같은 기타 물질을 포함할 수 있다. 금 및 은과 같은 고가 금속의 추출은 오염물질의 물리적 제거가 특히 어려운 미세 입자를 포함하는 슬라임을 생성할 수 있다.

또한 구리 및 금과 같은 경제적으로 가치 있는 금속을 함유하는 지질 형성물은 종종 황화물 유형의 광석으로 구성된다. 이 공정은 암석을 미세 입자로 분쇄한 다음 원하는 금속을 추출하며, 남은 암석은 광미로 알려져 있다. 이 광미는 원치 않는 남은 금속뿐만 아니라 광미가 큰 저류지에 폐기될 때 필연적으로 발생하는 공기와 물에 노출되면 결국 황산을 형성하는 황화물 성분을 포함한다. 결과로 발생하는 산성 광산 배수는 종종 중금속이 풍부하며(산이 금속을 용해시키기 때문), 광업이 환경에 미치는 여러 영향 중 하나이다.

 원자력 산업 
원자력 및 방사성 화학 산업에서 발생하는 폐기물은 방사성 폐기물로 처리된다.

연구자들은 시뮬레이션된 폐수에서 Scenedesmus spinosus(조류)에 의한 스트론튬의 생체 축적을 연구했다. 이 연구는 S. spinosus가 스트론튬에 대해 매우 선택적인 생체흡착 능력을 가지고 있어, 원자력 폐수 사용에 적합할 수 있음을 시사한다.

 석유 및 가스 추출 
석유 및 가스 시추 작업은 생산수를 생성하며, 이는 기름, 독성 금속(예: 비소, 카드뮴, 크로뮴, 수은, 납), 염, 유기 화학 물질 및 고형물을 포함할 수 있다. 일부 생산수는 자연적으로 발생하는 방사성 물질의 흔적을 포함한다. 해상 석유 및 가스 플랫폼은 또한 갑판 배수, 생활 폐기물 및 위생 폐기물을 생성한다. 시추 과정에서 유정 현장은 일반적으로 시추 절단물 및 시추 이수(시추 유체)를 배출한다.

 석유 정제 및 석유화학 
정유공장 및 석유화학제품 공장에서 배출되는 오염물질에는 기존 오염물질(BOD, 기름 및 그리스, 부유 고형물), 암모니아, 크로뮴, 페놀 및 황화물이 포함된다.

 제약 제조 
제약 공장은 일반적으로 용매, 폐산 및 가성 용액, 화학 반응에서 발생하는 물, 제품 세척수, 응축 증기, 대기 오염 제어 스크러버의 블로우다운, 장비 세척수를 포함한 다양한 공정 폐수를 생성한다. 비공정 폐수는 일반적으로 냉각수 및 현장 유출수를 포함한다. 이 산업에서 발생하는 오염물질에는 아세톤, 암모니아, 벤젠, BOD, 클로로포름, 사이안화물, 에탄올, 아세트산 에틸, 아이소프로판올, 염화 메틸렌, 메탄올, 페놀 및 톨루엔이 포함된다. 사용되는 처리 기술에는 고급 생물학적 처리(예: 질산화가 있는 활성 슬러지), 다중 미디어 여과, 사이안화물 파괴(예: 가수분해), 증기 스트리핑 및 폐수 재활용이 포함된다.

 제지업 
섬네일|upright|미국 제지 공장에서 나오는 폐수 방류
제지업에서 나오는 폐수는 일반적으로 부유 고형물과 BOD가 높다. 제지용 목재 펄프를 표백하는 공장은 클로로포름, 다이옥신(2,3,7,8-TCDD 포함), 퓨란, 페놀 및 화학적 산소 요구량(COD)을 생성할 수 있다. 수입 펄프를 사용하는 독립형 제지 공장은 침전 또는 용존 공기 부상과 같은 간단한 1차 처리만 필요할 수 있다. 증가된 BOD 또는 COD 부하량과 유기 오염물질은 활성슬러지 공법 또는 상향류 혐기성 슬러지 블랭킷 소화기와 같은 생물학적 처리가 필요할 수 있다. 염분과 같이 무기물 부하량이 높은 공장의 경우, 한외여과 또는 역삼투와 같은 일반적인 막 처리 또는 영양물질과 같은 특정 오염물질을 제거하기 위한 처리가 필요할 수 있다.

 제련소 
비철 제련소에서 배출되는 오염물질은 기본 금속 광석에 따라 다양하다. 보크사이트 제련소는 페놀류를 생성하지만 일반적으로 이러한 폐기물을 관리하기 위해 침전지와 증발을 사용하여 일상적인 폐수 방류는 필요하지 않다. 알루미늄 제련소는 일반적으로 알루미늄 외에도 플루오린화물, 벤조(a)피렌, 안티모니 및 니켈을 배출한다. 구리 제련소는 일반적으로 폐수에 구리 외에도 카드뮴, 납, 아연, 비소 및 니켈을 생성한다. 납 제련소는 납과 아연을 배출한다. 니켈 및 코발트 제련소는 기본 금속 외에도 암모니아와 구리를 배출한다. 아연 제련소는 비소, 카드뮴, 구리, 납, 셀레늄 및 아연을 배출한다.

이 산업에서 사용되는 일반적인 처리 공정은 화학적 침전, 침전 및 여과이다.

 섬유 공장 
섬유 공장은 융단 제조업체를 포함하여 정련 (섬유) 및 마무리, 실 제조 및 직물 마무리(예: 표백, 염색, 나뭇진 처리, 방수 및 난연 처리)를 포함한 다양한 공정에서 폐수를 생성한다. 섬유 공장에서 발생하는 오염물질에는 BOD, SS, 기름 및 그리스, 황화물, 페놀 및 크롬이 포함된다. 양모 가공에서 발생하는 물을 처리할 때 양털 속 살충제 잔류물은 특히 문제이다. 동물성 지방은 폐수에 존재할 수 있으며, 오염되지 않은 경우 탤로 생산 또는 추가 렌더링을 위해 회수할 수 있다.

섬유 염색 공장은 합성 (예: 반응성 염료, 산성 염료, 염기성 염료, 분산 염료, 배트 염료, 유황 염료, 매염 염료, 직접 염료, 경내 염료, 용매 염료, 안료 염료) 및 천연 염료, 고무 증점제 (구아), 다양한 습윤제, pH 완충제 및 염료 지연제 또는 촉진제를 포함하는 폐수를 생성한다. 고분자 기반 응집제 및 침강제로 처리한 후, 일반적인 모니터링 매개변수에는 BOD, COD, 색(ADMI), 황화물, 기름 및 그리스, 페놀, TSS 및 중금속 (크롬, 아연, 납, 구리)이 포함된다.

 산업유 오염 
기름이 폐수 흐름으로 유입될 수 있는 산업 응용 분야에는 차량 세척 장소, 작업장, 연료 저장고, 운송 허브 및 발전이 포함될 수 있다. 종종 폐수는 지역 하수 또는 산업 폐기물 시스템으로 배출되며 지역 환경 사양을 충족해야 한다. 일반적인 오염물질에는 용매, 세제, 모래, 윤활유 및 탄화수소가 포함될 수 있다.

 수처리 
많은 산업은 공정에 매우 고품질의 물을 얻기 위해 물을 처리해야 한다. 여기에는 순수한 화학 합성 또는 보일러 공급수가 포함될 수 있다. 또한 일부 수처리 공정은 여과 및 침전에서 유기 및 무기 슬러지를 생성하며, 이는 처리가 필요하다. 천연 또는 합성 수지를 사용한 이온 교환은 물에서 칼슘, 마그네슘 및 탄산염 이온을 제거하며, 일반적으로 이들을 나트륨, 염화 이온, 수산화 이온 및 기타 이온으로 대체한다. 강산 및 알칼리로 이온 교환 컬럼을 재생하면 경도 이온이 풍부한 폐수가 생성되며, 이는 특히 다른 폐수 구성 요소와 혼합될 때 쉽게 침전된다. 이러한 침전 과정은 심각한 파이프 스케일링을 유발할 수 있으며, 극단적인 경우에는 배수관을 막을 수 있다. 1970년대에 주요 화학 단지에 서비스를 제공하는 1미터 직경의 산업 해양 방출 파이프가 이러한 염에 의해 막혔다. 처리는 탈이온화 폐수를 농축하여 매립하거나 방출된 폐수의 pH를 신중하게 관리하는 방식으로 이루어진다.

 목재 보존 
목재 보존 공장은 비소, COD, 구리, 크로뮴, 비정상적으로 높거나 낮은 pH, 페놀, 부유 고형물, 기름 및 그리스를 포함한 기존 오염물질 및 독성 오염물질을 생성한다.

 처리 방법 
섬네일|용존 공기 부상 시스템은 정유공장, 화학 공장 및 제지소에서 널리 사용된다.

다양한 유형의 폐수 오염에는 오염을 제거하기 위한 다양한 전략이 필요하다. 정유공장, 화학 및 석유화학제품 공장과 같은 대부분의 산업 공정은 처리된 폐수의 오염물질 농도가 하수도 또는 강, 호수 또는 대양으로 폐수를 방출하는 규정을 준수하도록 자체 시설을 갖추고 있다. 인공 습지는 높은 품질과 생산적인 현장 처리를 제공하므로 점점 더 많은 경우에 사용되고 있다. 제지업과 같이 많은 폐수를 생산하는 다른 산업 공정은 환경적 우려를 야기하여, 물을 정화하고 폐기하기 전에 공장 내에서 물 사용을 재활용하는 공정 개발로 이어졌다.

산업 폐수 처리장은 기존의 하폐수 처리장 처리 순서 대신 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
 API 오일-수분 분리기, 폐수에서 분리된 상 오일을 제거한다.
 정화조, 폐수에서 고형물을 제거한다.
 거친 여과기, 폐수의 생화학적 산소 요구량을 줄인다.
 탄소 여과 설비, 폐수에서 독성 용해 유기 화합물을 제거한다.
 이온 교환막을 사용하는 고급 전기투석 역전 (EDR) 시스템.

 고염수 처리 

고염수 처리는 폐수 흐름에서 용해된 염분 이온을 제거하는 것을 포함한다. 해수 또는 기수 해수담수화와 유사점이 있지만, 산업 폐수 처리는 경도 이온 또는 기타 금속과 같은 용해된 이온의 고유한 조합을 포함할 수 있어 특정 공정 및 장비가 필요하다.

고염수 처리 시스템은 일반적으로 폐기물 비용이 종종 부피를 기반으로 하기 때문에 최종 방류물의 부피를 줄여 더 경제적인 폐기를 가능하게 하거나 담수 또는 염분의 회수를 최대화하도록 최적화된다. 고염수 처리 시스템은 또한 전기 소비량, 화학 물질 사용량 또는 물리적 공간을 줄이도록 최적화될 수 있다.

고염수 처리는 냉각탑 블로우다운, 증기 보조 중력 배수(SAGD)에서 발생하는 생산수, 탄층 메테인과 같은 천연가스 추출에서 발생하는 생산수, 프랙 백 플로우 물, 산성 광산 배수 또는 산성 암석 배수, 역삼투 거부물, 클로르-알칼리 공정 폐수, 펄프 및 제지 공장 폐수, 식품 및 음료 가공 폐수 흐름을 처리할 때 일반적으로 발생한다.

고염수 처리 기술에는 역삼투와 같은 막 여과 공정; 전기투석 또는 약산성 양이온 교환과 같은 이온 교환 공정; 또는 염수 농축기 및 증발 결정화기와 같은 증발 공정이 포함될 수 있다. 점점 증가하는 방류 기준 때문에 고도 산화 공정을 고염수 처리에 사용하는 것이 나타났다. 펜턴 산화 및 오존화와 같은 몇몇 주목할 만한 예시들이 산업 공장에서 발생하는 고염수 내 난분해성 화합물의 분해에 사용되었다.

역삼투는 경도 염분이나 유기 오염물질로 인한 오염 가능성 또는 탄화수소로 인한 역삼투막 손상 때문에 염수 처리에 적합하지 않을 수 있다.

증발 공정은 고염수 처리에 가장 널리 사용되는데, 이는 고형 염분만큼 높은 농도까지 가능하기 때문이다. 또한 증발 공정은 증류수 품질만큼 높은 순도의 유출수를 생산한다. 증발 공정은 유기물, 탄화수소 또는 경도 염분에도 더 잘 견딘다. 그러나 에너지 소비가 높고, 농축된 염수가 주요 동력이므로 부식이 문제가 될 수 있다. 결과적으로 증발 시스템은 일반적으로 타이타늄 또는 이중 스테인리스강 재료를 사용한다.

 고염수 관리 
고염수 관리는 고염수 처리의 광범위한 맥락을 검토하며, 정부 정책 및 규제, 기업 지속가능성, 환경 영향, 재활용, 취급 및 운송, 봉쇄, 중앙 집중식 대 현장 처리, 회피 및 감소, 기술 및 경제를 고려할 수 있다. 고염수 관리는 침출수 관리 및 보다 일반적인 폐기물 관리와 일부 문제를 공유한다. 최근 몇 년 동안 무방류(ZLD)/최소 액체 배출(MLD)을 위한 전 세계적인 노력으로 인해 고염수 관리의 중요성이 더욱 커지고 있다. ZLD/MLD 기술에서는 폐쇄형 수자원 순환을 사용하여 물 재사용을 위한 시스템에서 물 배출을 최소화한다. 이러한 개념은 증가하는 물 배출량과 최근 막 기술의 발전으로 인해 최근 몇 년 동안 관심을 받고 있다. 광산, 지열 폐수 또는 해수담수화 염수로부터 물질 회수를 늘리려는 노력도 점차 증가하고 있다. 다양한 문헌에서 중탄산나트륨, 염화나트륨 및 귀금속(예: 루비듐, 세슘, 리튬)과 같은 귀중한 물질 추출의 가능성을 보여준다. ZLD/MLD 개념은 폐수 염수의 하류 관리를 포함하여 배출량을 줄이고 귀중한 제품을 얻는 것을 목표로 한다.

 고형물 제거 
대부분의 고형물은 간단한 침전 기술을 사용하여 제거할 수 있으며, 고형물은 슬러리 또는 슬러지로 회수된다. 매우 미세한 고형물과 물의 밀도에 가까운 밀도를 가진 고형물은 특별한 문제를 야기한다. 이 경우 여과 또는 한외여과가 필요할 수 있다. 명반 염 또는 고분자 전해질을 첨가하여 응집을 사용할 수 있지만. 산업 식품 가공 폐수는 하수 할증료를 방지하거나 줄이기 위해 배출하기 전에 종종 현장 처리가 필요하다. 산업 유형 및 특정 운영 방식에 따라 발생하는 폐수의 유형과 필요한 처리 유형이 결정된다. 폐기물, 유기물 및 모래와 같은 고형물을 줄이는 것이 종종 산업 폐수 처리의 목표이다. 고형물을 줄이는 일반적인 방법으로는 1차 침전(정화), 용존 공기 부상(DAF), 벨트 여과(마이크로 스크리닝) 및 드럼 스크리닝이 있다.

 기름 및 그리스 제거 
기름과 그리스의 효과적인 제거는 기름의 현탁 상태 및 액적 크기 측면에서 기름의 특성에 달려 있으며, 이는 다시 분리기 기술의 선택에 영향을 미친다. 산업 폐수 중 기름은 자유로운 가벼운 기름, 가라앉는 경향이 있는 무거운 기름, 그리고 종종 용해성 기름이라고 불리는 유화된 기름일 수 있다. 유화되거나 용해된 기름은 유화액에서 기름을 분리하기 위해 일반적으로 "분해"가 필요하다. 대부분의 경우 이는 물 매트릭스의 pH를 낮춤으로써 달성된다.

대부분의 분리기 기술은 효과적으로 처리할 수 있는 최적의 기름 액적 크기 범위를 가진다. 각 분리기 기술은 기름 액적 크기를 기반으로 최적의 성능을 설명하는 자체 성능 곡선을 가진다. 가장 일반적인 분리기는 중력 탱크 또는 피트, API 오일-물 분리기 또는 플레이트 팩, 용존 공기 부상을 통한 화학 처리, 원심 분리기, 미디어 필터 및 하이드로사이클론이다.

유성 물을 분석하여 액적 크기를 결정하는 것은 비디오 입자 분석기를 사용하여 수행할 수 있다.

 API 오일-물 분리기 

 하이드로사이클론 
하이드로사이클론 분리기는 폐수가 사이클론 챔버로 유입되어 중력의 1000배가 넘는 극한의 원심력 하에서 회전하는 공정으로 작동한다. 이 힘은 물과 기름 방울(또는 고체 입자)이 분리되도록 한다. 분리된 물질은 사이클론의 한쪽 끝에서 배출되고, 처리된 물은 추가 처리, 여과 또는 배출을 위해 반대쪽 끝을 통해 배출된다. 하이드로사이클론은 고체-액체 분리에서 기름-물 분리에 이르기까지 다양한 맥락에서 활용될 수도 있다.

 생분해성 유기물 제거 

식물 또는 동물 유래의 생분해성 유기 물질은 일반적으로 활성슬러지 공법 또는 살수 여상과 같은 확장된 기존의 하폐수 처리 공정을 사용하여 처리할 수 있다. 폐수가 세척수로 과도하게 희석되거나 희석되지 않은 혈액이나 우유와 같이 고농도인 경우 문제가 발생할 수 있다. 세척제, 소독제, 농약 또는 항생제의 존재는 처리 공정에 해로운 영향을 미칠 수 있다.

 활성슬러지 공법 

 살수 여상 공법 

섬네일|right|upright=1.15|살수 여상의 접촉면 층 매체의 개략 단면도
섬네일|right|upright=1.15|전형적인 완전 살수 여상 시스템
살수 여상은 암석, 자갈, 슬래그, 토탄, 또는 플라스틱 매체의 층으로 구성되며, 폐수가 그 위를 아래로 흘러 층 매체를 덮고 있는 미생물 슬라임 층과 접촉한다. 호기성 조건은 강제 공기 흐름 또는 자연 대류에 의해 유지된다. 이 과정은 폐수 내 유기 화합물의 미생물 슬라임 층에 의한 흡착, 유기 화합물의 생화학적 산화에 필요한 산소를 제공하기 위한 공기의 슬라임 층으로의 확산을 포함한다. 최종 산물에는 이산화 탄소 가스, 물 및 기타 산화 생성물이 포함된다. 슬라임 층이 두꺼워지면서 공기가 층을 침투하기 어려워지고 내부 혐기성 층이 형성된다.

 기타 유기물 제거 
용매, 페인트, 의약품, 농약, 코크스 생산 제품 등과 같은 합성 유기 물질은 처리하기 매우 어려울 수 있다. 처리 방법은 종종 처리되는 물질에 따라 다르다. 방법에는 고도산화공정, 증류, 흡착, 오존 처리, 유리화, 쓰레기 소각, 화학적 고정 또는 매립 처분이 포함된다. 일부 세제와 같은 일부 물질은 생물학적 분해가 가능하며, 이러한 경우에는 수정된 형태의 폐수 처리를 사용할 수 있다.

 산 및 알칼리 제거 
산과 알칼리는 일반적으로 통제된 조건에서 중화될 수 있다. 중화는 종종 유독할 수 있는 고체 잔류물로 처리해야 하는 침전물을 생성한다. 일부 경우에는 가스가 발생하여 가스 흐름에 대한 처리가 필요할 수 있다. 중화 후에는 일반적으로 다른 형태의 처리가 필요하다.

탈이온화 공정에서 발생하는 경도 이온이 풍부한 폐수 흐름은 침전된 칼슘 및 마그네슘 염분이 쌓여 경도 이온을 쉽게 잃을 수 있다. 이 침전 과정은 심각한 파이프 스케일링을 유발할 수 있으며, 극단적인 경우에는 폐수관이 막힐 수 있다. 1970년대에는 주요 화학 단지에 서비스를 제공하는 1미터 직경의 산업 해양 배출 파이프가 이러한 염분에 의해 막혔다. 처리는 탈이온화 폐수를 농축하여 매립하거나 방출된 폐수의 pH를 신중하게 관리하는 방식으로 이루어진다.

 독성 물질 제거 
많은 유기 물질, 금속(아연, 은, 카드뮴, 탈륨 등), 산, 알칼리, 비금속 원소(비소 또는 셀레늄 등)를 포함한 독성 물질은 매우 희석되지 않는 한 일반적으로 생물학적 공정에 저항력이 있다. 금속은 pH를 변경하거나 다른 화학 물질로 처리하여 침전시키는 경우가 많다. 그러나 많은 물질은 처리 또는 완화에 저항력이 있으며, 농축 후 매립 또는 재활용이 필요할 수 있다. 용해된 유기물은 고도 산화 공정을 통해 폐수 내에서 소각될 수 있다.

 스마트 캡슐 
분자 캡슐화는 오염된 원천에서 납 및 기타 이온을 재활용 가능한 방식으로 제거하는 시스템을 제공할 잠재력을 가진 기술이다. 나노-, 마이크로-, 밀리-캡슐은 각각 10nm–1μm, 1μm–1mm, >1mm 범위의 크기를 가지는 입자로, 활성 시약(핵심)이 운반체(껍질)로 둘러싸여 있다. 현재 연구 중인 캡슐에는 알긴산 기반 캡슐, 탄소 나노튜브, 고분자 팽윤 캡슐 세 가지 유형이 있다. 이 캡슐들은 오염된 물을 정화할 수 있는 가능한 수단을 제공한다.

 열 오염 제거 
발전소 또는 공장에서 발생하는 폐수에서 열을 제거하여 열 오염을 줄이기 위해 다음 기술이 사용된다.
 냉각 연못, 증발, 대류, 복사를 통한 냉각을 위해 설계된 인공 수역
 냉각탑, 폐열을 대기로 열전달 또는 증발을 통해 전달
 열병합, 폐열을 가정용 또는 산업용 난방 목적으로 재활용하는 공정

 기타 폐기 방법 
석유 및 가스 시추와 같은 일부 시설은 주입정을 통해 폐수를 지하로 펌핑할 수 있다. 그러나 폐수 주입은 인공지진과 관련이 있다.

 비용 및 산업 폐기물 요금 
규모의 경제는 산업 폐수(전처리 또는 미처리)가 하수구로 배출된 후 대규모 도시 하수 처리장에서 처리되는 상황을 선호할 수 있다. 일반적으로 이 경우 산업 폐기물 요금이 부과된다. 또는 산업 폐수를 발생 현장에서 완전히 처리한 후 이 처리된 산업 폐수를 적절한 지표수원으로 배출하는 것이 더 경제적일 수 있다. 이는 사용자 요금을 결정하기 위해 측정되는 오염물질의 농도를 줄이기 위해 폐수를 전처리함으로써 도시 하수 처리장에서 징수하는 폐수 처리 요금을 효과적으로 줄인다.

산업 폐수 처리장은 또한 선택된 폐수를 다른 목적으로 사용되는 재생수로 전환하여 원수 비용을 절감할 수 있다.

 사회 및 문화 

 글로벌 목표 
국제사회는 지속 가능한 발전 목표 6에 산업 폐수 처리를 포함시켜 지속 가능한 발전의 중요한 부분으로 정의했다. 이 목표의 목표 6.3은 "2030년까지 수질을 개선하고, 수질 오염을 줄이고, 투기를 없애고, 위험물 및 물질의 방출을 최소화하며, 미처리 폐수의 비율을 절반으로 줄이고, 전 세계적으로 재활용 및 안전한 재사용을 실질적으로 늘리는 것"이다. 이 목표에 대한 지표 중 하나는 "안전하게 처리된 가정 및 산업 폐수 흐름의 비율"이다.

 같이 보기 
 수질 오염에 대한 최적 관리 방안 (BMP)
 폐수 처리 기술 목록
 정제수 (산업용)
 정수 (물) (음용수용)

 각주 

 더 읽어보기 

 

 외부 링크 
 수자원 환경 연맹 - 전문 학회
 산업 폐수 처리 기술 데이터베이스 - EPA

분류:하수도
분류:공정
분류:수질 오염
분류:위생 시설