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원자력산업 지르코늄합금 튜브 생산공장에서 배출되는 불소·질소 함유 폐수의 황산화탈질을 이용한 질소처리
조남찬(Nam Chan Cho),문종한(Jong Han Moon),구상현(Sang Hyun Ku),노재수(Jae Soo Noh) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.11
원자력산업에서의 지르코늄합금 튜브 제조공정은 튜브 산세 시 질산과 불산을 사용하고 있어 세척 시 발생되는 폐수의 주요 오염물질은 질산성질소와 불소성분으로 이루어져 있다. 오염물질인 불소와 질산성질소의 처리를 위해, 다양한 실험을 거쳐 처리기술을 검토한 결과를 토대로, 당사의 폐수처리공정은 1차 화학응집처리에 의한 불소성분 제거공정, 황산화 탈질반응을 이용한 SOD (Sulfur Oxidation Denitrification)공법에 의한 독립영양탈질공정, 2차 화학응집처리공정으로 구성하여 운영하고 있다. 본 폐수처리공정의 특징은, 질산성질소제거를 위해 황산화 탈질공법(SOD Process)을 적용한 것이다. SOD공법은 기존의 황탈질공법과는 달리 황과 알칼리성물질을 일체화한 충진담체(JSC Pellet)를 사용한 기술로, 유기탄소원이 전혀 없는 무기계폐수의 탈질기술로서 주목받고 있다. 현재까지 폐수처리장의 운영결과를 보면, 유입수의 평균 T-N농도가 설계값인 100 mg/L를 상회하는 147.55 mg/L이었지만, 처리수의 평균 T-N농도는 12.72 mg/L로 91%의 높은 제거율을 안정하게 유지하고 있다. 이상의 결과로, SOD공법이 무기계 산업폐수의 질산성질소제거에 매우 유용한 공법임이 확인되었으며, 신규 개발한 미생물활성화제(특허출원 중)를 사용함에 의해 증식속도가 늦은 독립영양미생물의 활성이 안정적으로 유지되었다. The main pollutants from zirconium alloy tubing manufacturing process in nuclear industry are nitrate (NO₃-N) and fluoride (F-)Nitric acid, and hydrofluoric acid is used for acid pickling. The process for the removal of nitrate and fluoride is composed of 1st chemical coagulation, SOD (Sulfur Oxidation Denitrification) process using sulfur-oxidizing denitrification, and 2nd chemical coagulation. The characteristic of the wastewater treatment is an application of SOD process. The SOD Process is highly received attention because it is significantly different from existing processes for sulfur denitrification. A JSC (JeonTech-Sulfur- Calcium) Pellet is unification of sulfur and alkalinity material. According to result of SOD process in wastewater treatment plant, the removal efficiency of T-N was over 91% and the average concentration of T-N from influent was 147.55 mg T-N/L and that from effluent was 12.72 mg T-N/L. Therefore, SOD process is a useful to remove nitrogen from inorganic industrial wastewater and a new development of microbial activator was shown to be stable for activation of autotrophic bacteria.
저 Sn 함유 Zr-Nb-Sn-Fe 합금 튜브 제조 및 최종 열처리 온도에 따른 기계적/부식특성 변화
조남찬 ( Nam Chan Cho ),이종민 ( Jong Min Lee ),홍순익 ( Sun Ig Hong ) 대한금속재료학회(구 대한금속학회) 2011 대한금속·재료학회지 Vol.49 No.1
To investigate the relationship between heat treatment in zirconium alloy tubing process and metallurgical characteristics of Zr-1Nb-0.69Sn-0.11Fe alloy tubes, mechanical and oxidation behaviors of tubes heat treated at different temperatures after the final pilgering were investigated. The stress strain curves exhibited the saturation behaviors in all heat treatment conditions (460~600℃) in this study with the onset strain of saturation increased with increase of post-pilgering annealing temperature. The strength fell off rapidly with increasing annealing temperature. The ultimate strength of the low tin Zr-1Nb-0.69Sn-0.11Fe alloy with slightly higher iron and oxygen contents in this study was found to be higher than Zr-1Nb-1Sn- 0.1Fe alloy. The oxidation experiments in steam condition revealed that the corrosion resistance of low tin Zr-1Nb-0.69Sn-0.11Fe alloy was better than the Zr-1Nb-1Sn-0.1Fe alloy with a higher Sn content. The weight gain of low tin Zr-1Nb-0.69Sn-0.11Fe alloy tubes gradually increased with the increasing annealing temperature possibly due to the decreased Nb content in the matrix because of the formation of β-Nb particles.
조남찬(Nam Chan Cho),문종한(Jong Han Moon) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.10
지르코늄합금 튜브 제조공정은 튜브 산세 시 질산과 불산을 사용하고 있어 세척 시 발생되는 폐수의 주요 오염물질인질산성질소와 불소성분을 제거하기 위한 폐수처리는, 1차 화학응집처리에 의한 불소성분 제거공정, 황산화탈질반응을 이용한 SOD (Sulfur Oxidation Denitrification)공법에 의한 독립영양탈질공정, 그리고 2차 화학응집처리공정으로 구성되어 있다. 본 연구에서는, 처리공정에서 불소의 농도가 황산화탈질공정(SOD)의 탈질반응에 미치는 영향과 황산화탈질반응을 유지하기 위한최적 운전조건을 검토하였다. 황산화탈질 반응은 불소농도 20 ppm 이하에서 거의 영향을 주지 않았으며, NaOH로 pH를 조절하는 것보다 NaOH와 NaHCO₃를 혼합하여 pH와 알칼리도를 조절해주는 것이 질소제거당량을 높여주는 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 황산화탈질미생물에 필요한 미량원소와 알칼리성분이 혼합된 미생물활성화제가 알칼리도를 보충해줄 뿐만 아니라 황산화탈질미생물의 성장과 증식에도 영향을 주었으며, 그 결과 무기계 산업폐수처리 시 필요한 주기적인 미생물 식종 없이 운전이 가능한 결과를 얻었다. 이상의 결과를 통해, 황산화탈질공법(SOD공법)이 산업폐수의 질산성질소제거에 매우 유용한 공법임이 확인되었으며, 미생물활성화제가 황산화탈질미생물의 활성화에 기여함이 밝혀졌다. Nitric acid and hydrofluoric acid are used for acid pickling in zirconium alloy tubing manufacturing process. Nitrate and fluoride in the wastewater were treated by chemical coagulation and SOD (Sulfur Oxidation Denitrification) process. This study is investigated the effect of fluoride concentration and the optimal condition for SOD process. The limited fluoride concentration for SOD process was below 20 mg F-/L. The adjusted pH and alkalinity by NaOH and NaHCO₃ was shown to be more effective for removal of nitrate compared with using NaOH. Furthermore, the microbial activator mixed trace elements and ingredient for alkalinity did not only supplement with alkalinity but also enhance the growth and proliferation for sulfur-oxidizing bacteria. As a result, the inorganic industrial wastewater was successfully treated by the microbial activator in SOD process without continuous addition of seed sludge. Finally, SOD process was shown to remove nitrate in industrial wastewater and to contribute the microbial activator for activation of sulfur-oxidizing bacteria.