KR100249421B1 - Microbial contact filter medium for wastewater treatment and its preparation method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉 여재는 여재 원료, 오염물질 흡착성분 및 발포제로 이루어진다. 여재 원료로는 황토, 점토, 백토 및 고령토가 있으며, 오염물질 흡착성분으로는 규조토 및 제올라이트(zeolite)가 있고, 발포제로는 탄산칼슘, PVA, 톱밥 및 왕겨가 있다. 본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉 여재는 여재원료, 오염물질 흡착성분 및 발포제를 혼합하여 회전식 여재 제작기를 이용하여 입경이 3∼13㎜이고 밀도가 1.3∼1.8g/㎠인 구형의 여재를 제조하고, 제조된 여재를 건조시키고, 건조된 여재를 1100∼1250℃의 온도에서 1∼2시간 동안 회전식 로를 이용하여 열처리하고, 그리고 열처리된 여재를 냉각시킴으로써 제조된다. 본 발명에서는 분재나 화초 재배에 사용되는 종래의 인공배양토를 폐수처리용 미생물 접촉 여재로 사용하는 것도 포함한다.The microbial contact media for wastewater treatment of the present invention consists of media media, pollutant adsorption components and blowing agents. Filtration materials include ocher, clay, clay and kaolin, and the adsorbents include diatomaceous earth and zeolite, and the blowing agents include calcium carbonate, PVA, sawdust and chaff. The microbial contact media for wastewater treatment of the present invention is a spherical media having a particle diameter of 3 to 13 mm and a density of 1.3 to 1.8 g / cm 2 by using a rotary filter maker by mixing the media, contaminant adsorption components and blowing agent. The dried filter medium is dried, and the dried filter medium is heat-treated using a rotary furnace at a temperature of 1100 to 1250 ° C. for 1 to 2 hours, and then cooled. The present invention also includes the use of conventional artificial culture soil used for cultivating bonsai or flowers as a microorganism contact medium for wastewater treatment.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
폐수처리용 미생물 접촉 여재 및 그 제조방법Microbial contact media for wastewater treatment and manufacturing method thereof
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
[발명의 분야][Field of Invention]
본 발명은 오수 또는 폐수를 처리하기 위하여 사용되는 미생물 접촉여재(media)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 황토, 백토, 점토 및 고령토로 이루어진 여재 원료에 폐수에 함유된 오염물질을 제거하기 위한 규조토 및/또는 제올라이트로 이루어진 오염물질 흡착성분과 탄산칼슘, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol : PVA), 톱밥, 왕겨와 같은 발포제를 혼합하여 제조되는 폐수처리용 미생물 접촉 여재에 관한 것이다.The present invention relates to microbial contact media used to treat sewage or wastewater. More specifically, the present invention provides a contaminant adsorption component consisting of diatomaceous earth and / or zeolite to remove contaminants contained in wastewater in the media material consisting of loess, clay, clay and kaolin and calcium carbonate, polyvinyl alcohol (polyvinyl alcohol: It relates to a microbial contact medium for wastewater treatment prepared by mixing a blowing agent such as PVA), sawdust, chaff.
[발명의 배경][Background of invention]
각종 공장을 비롯하여 실험실, 연구소 등 모두 산업현장에서는 각종 오수 및 폐수가 발생하고 있다. 이러한 폐수를 처리하고자 할 때 미생물을 배양시켜 각종 오염물질을 제거한다. 배양된 미생물은 접촉 여재에 접촉되어 오염물질을 제거하게 된다.Various factories, laboratories, research institutes, etc. generate industrial wastewater and wastewater. When the waste water is to be treated, the microorganisms are cultured to remove various contaminants. The cultured microorganisms come into contact with the contact media to remove contaminants.
폐수처리를 위한 미생물 접촉 여재는 이제까지 천연암석이나 인조 플라스틱으로 이루어져 있어서 많은 단점을 내포하고 있다. 예를 들어 종래의 미생물 접촉여재는 표면적이 적고, 표면 공극이 없으며, 미생물과의 친화력이 작아 부착된 미생물이 이탈되는 탈리현상이 일어나기 쉽다. 따라서 미생물 배양에 많은 시간이 소요되며, 배양된 미생물의 탈리로 인하여 양호한 폐수처리를 기대할 수 없고 그만큼 처리 수질은 악화되기 쉬운 결점이 있다.Microbial contact media for wastewater treatment have many disadvantages since they are made of natural rock or artificial plastic. For example, the conventional microbial contact medium has a small surface area, no surface voids, and small affinity with microorganisms, so that detachment of the attached microorganisms is likely to occur. Therefore, it takes a lot of time to culture the microorganisms, due to the desorption of the cultured microorganisms can not expect good wastewater treatment and the treated water quality is likely to deteriorate.
따라서 본 발명자들은 천연암석이나 인조 플라스틱을 여재 원료로 사용한 종래의 미생물 접촉 여재의 상기 결점을 해결할 수 있는 본 발명의 미생물 접촉 여재를 개발하기에 이른 것이다.Therefore, the present inventors have come to develop the microbial contact media of the present invention that can solve the above-mentioned drawbacks of the conventional microbial contact media using natural rock or artificial plastic as a media material.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명의 목적은 접촉 여재의 표면의 거칠기가 종래의 여재보다 우수하여 미생물과의 친화력을 증대시켜 미생물 막의 형성이 우수한 미생물 접촉 여재를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a microbial contact mediator having excellent formation of a microbial membrane by increasing the affinity with microorganisms because the surface roughness of the contact mediator is superior to conventional media.
본 발명의 다른 목적은 일단 형성된 미생물 막은 그 부착성이 탁월하여 박리현상이 없고, 나아가 처리수질이 안정되게 유지될 수 있는 미생물 접촉 여재를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a microbial contact medium which is once formed microbial membrane is excellent in adhesion, there is no peeling phenomenon, and further, the treated water quality can be stably maintained.
본 발명의 또 다른 목적은 미생물 막의 상부 호기성층에서 유기오염물이 제거되고 하부 혐기성층과 기공내부에 존재하는 미생물에 의하여 질소를 제거할 수 있는 미생물 접촉 여재를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a microorganism contact medium capable of removing organic contaminants from the upper aerobic layer of the microbial membrane and removing nitrogen by the microorganisms present in the lower anaerobic layer and the pores.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 인공 배양토가 폐수처리용으로 사용될 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method in which a conventional artificial culture soil can be used for wastewater treatment.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 미생물 접촉 여재를 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the microbial contact medium.
본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적들이 모두 하기 설명되는 내용에 의하여 달성될 수 있다.Both the above and other objects of the present invention can be achieved by the following description.
[발명의 요약][Summary of invention]
본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉 여재는 여재 원료, 오염물질 흡착성분 및 발포제로 이루어진다. 여재 원료로는 황토, 점토, 백토 및 고령토가 있으며, 오염물질 흡착성분으로는 규조토 및 제올라이트(zeolite)가 있고, 발포제로는 탄산칼슘, PVA, 톱밥 및 왕겨가 있다.The microbial contact media for wastewater treatment of the present invention consists of media media, pollutant adsorption components and blowing agents. Filtration materials include ocher, clay, clay and kaolin, and the adsorbents include diatomaceous earth and zeolite, and the blowing agents include calcium carbonate, PVA, sawdust and chaff.
발포제로서 탄산칼슘이나 PVA를 사용하는 경우에, 발포제는 전체 접촉 여재에 대하여 5 부피％ 이하로 사용되고 여재원료와 흡착성분은 95 부피％ 이상으로 사용된다. 여재 원료와 흡착성분 중에서 황토는 약 60∼70 부피％로 사용되고, 점토, 백토 및/또는 고령토는 약 20∼40 부피％로 사용되고, 규조토 및/또는 제올라이트는 약 1∼20 부피％로 사용된다.When calcium carbonate or PVA is used as the blowing agent, the blowing agent is used in an amount of 5% by volume or less based on the total contact media and the media material and adsorption components are 95% by volume or more. Among the media raw materials and the adsorbent components, ocher is used at about 60 to 70% by volume, clay, clay and / or kaolin is used at about 20 to 40% by volume, and diatomaceous earth and / or zeolite is used at about 1 to 20% by volume.
발포제로서 톱밥 및/또는 왕겨를 사용하는 경우에, 발포제는 전체 접촉 여재에 대하여 30∼40 부피％로 사용된다.In case of using sawdust and / or chaff as blowing agent, the blowing agent is used at 30 to 40% by volume based on the total contact medium.
본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉 여재는 여재 원료, 오염물질 흡착성분 및 발포제를 혼합하여 회전식 여재 제작기를 이용하여 입경이 13∼13㎜이고 밀도가 1.3∼1.8g/㎠인 구형의 여재를 제조하고, 제조된 여재를 건조시키고, 건조된 여재를 1100∼1250℃의 온도에서 1∼2시간동안 회전식 로를 이용하여 1회 이상 열처리하고, 그리고 열처리된 여재를 냉각시킴으로써 제조된다.The microbial contact media for wastewater treatment of the present invention is a spherical media having a particle size of 13 to 13 mm and a density of 1.3 to 1.8 g / cm 2 using a rotary filter maker by mixing the media material, pollutant adsorption component and blowing agent. The dried filter medium is dried, and the dried filter medium is heat-treated at least once using a rotary furnace at a temperature of 1100 to 1250 ° C. for 1 to 2 hours, and then cooled.
본 발명에서는 분재나 화초 재배에 사용되는 종래의 인공배양토를 폐수처리용 미생물 접촉 여재로 사용하는 것도 포함한다.The present invention also includes the use of conventional artificial culture soil used for cultivating bonsai or flowers as a microorganism contact medium for wastewater treatment.
이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in detail.
[발명의 구체예에 대한 상세한 설명]Detailed Description of the Invention
본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉 여재는 각종 오수, 하수 또는 폐수처리 방법에서 미생물을 이용한 모든 처리방법에 적용될 수 있다. 특히 유기물질이 함유되어 있는 폐수나 질소성분이 함유되어 있는 폐수 등을 처리하고자 할 때 본 발명의 미생물 접촉 여재가 사용된다.Microbial contact media for wastewater treatment of the present invention can be applied to all treatment methods using microorganisms in various sewage, sewage or wastewater treatment methods. In particular, the microbial contact media of the present invention is used when treating wastewater containing organic substances or wastewater containing nitrogen components.
본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉 여재는 여재원료, 오염물질 흡착성분 및 발포제로 이루어진다. 여재 원료로는 황토를 기본 성분으로 하여 백토, 점토 및 고령토가 첨가된다. 오염물질 흡착성분으로는 규조토 및/또는 제올라이트가 사용된다. 황토는 여재원료와 오염물질 흡착성분 전체에 대하여 약 60∼70 부피％로 사용된다. 나머지 여재원료와 흡착성분이 약 30∼40 부피％로 사용된다. 백토, 점토 및 고령토는 여재에 강도를 부여하기 위하여 사용된다. 미생물 접촉 여재는 일정한 강도를 유지하여야 하므로 이러한 목적을 위하여 백토, 점토 및/또는 고령토를 함유시킨다. 백토, 점토 및/또는 고령토는 여재원료와 흡착성분 전체에 대하여 약 20∼40 부피％로 사용되는 것이 바람직하다. 고령토의 함유 비율이 적을 때에는 접촉여재의 강도가 약하기 때문에 폐수처리운전 중에 접촉여재가 쉽게 마모된다.The microbial contact media for wastewater treatment of the present invention consists of media raw materials, pollutant adsorption components and blowing agents. As the raw material for the media, clay, clay, and kaolin are added based on ocher. Diatomaceous earth and / or zeolite are used as the pollutant adsorption component. Ocher is used at about 60 to 70% by volume, based on the total media and the adsorption of pollutants. The remaining media materials and adsorption components are used at about 30-40% by volume. Clay, clay and kaolin are used to give strength to the media. The microbial contact media must contain clay, clay and / or kaolin for this purpose because it must maintain a constant strength. Clay, clay and / or kaolin are preferably used in an amount of about 20-40% by volume based on the total media and the adsorbent components. When the content rate of kaolin is small, the contact medium is weakly worn during the wastewater treatment operation because the strength of the contact medium is weak.
오염물질 흡착성분은 폐수내에 존재하는 오염물질을 제거하기 위한 것으로 유기물질을 흡착시킬 목적으로 규조토를 함유시키며, 질소성분을 흡착시킬 목적으로 제올라이트를 흡착시킨다. 오염물질 흡착성분은 여재원료와 흡착성분 전체중에서 약 1∼20 부피％로 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명의 미생물 흡착여재에 미생물 막이 형성되며, 그 막이 상부 호기성층에서는 유기 오염물의 호기성 산화와 질산화가 일어나서 유기물질을 제거하게 되고, 하부 혐기성층과 기공내부에 존재하는 미생물에 의하여 혐기성산화와 탈질화반응이 일어나서 질소성분을 효과적으로 제거할 수 있다.The pollutant adsorption component is used to remove contaminants present in the wastewater. It contains diatomaceous earth for the purpose of adsorbing organic substances and adsorbs zeolite for the purpose of adsorbing nitrogen components. The pollutant adsorption component is preferably used at about 1 to 20% by volume in the media and the adsorption component as a whole. The microbial membrane is formed in the microorganism adsorption medium of the present invention, the aerobic oxidation and nitrification of organic contaminants occurs in the upper aerobic layer to remove organic substances, anaerobic oxidation and denitrification by the microorganisms present in the lower anaerobic layer and the pores A chemical reaction can occur to effectively remove nitrogen.
본 발명에 미생물 접촉여재는 거친 표면을 유지하기 위하여 발포제가 사용된다. 발포제로는 탄산칼슘, PVA, 톱밥 및 왕겨가 있다. 상기 발포제는 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 발포제에 의하여 거친 표면을 유지하기 때문에, 미생물과의 친화력이 커서 미생물 막의 형성이 우수하고, 일단 형성된 막은 부착성능이 탁월하여 미생물의 박리현상을 방지하여 처리수질을 안정되게 유지할 수 있다.In the present invention, the microbial contact medium uses a blowing agent to maintain a rough surface. Blowing agents include calcium carbonate, PVA, sawdust and chaff. The blowing agents may be used alone or in combination. Since the foaming agent maintains the rough surface, the affinity with the microorganisms is large, so that the formation of the microbial membrane is excellent, and once the membrane is formed, the adhesion is excellent, thereby preventing the microbial peeling phenomenon and maintaining the treated water quality.
발포제로서 탄산칼슘이나 PVA 또는 이들의 혼합물을 사용하는 경우에, 발포제는 전체 첩촉 여재에 대하여 5 부피％ 이하로 사용되고, 여재원료와 흡착성분은 95 부피％ 이상으로 사용된다. 발포제로서 톱밥이나 왕겨를 또는 이들의 혼합물을 사용하는 경우에, 발포제는 전체 접촉여재에 대하여 30∼40 부피％로 사용된다. 발포제를 상기 기재한 함량보다 더 많이 첨가한 경우에는 접촉여재에 많은 공극이 발생하여 압축강도가 약해지고, 여재를 적층하였을때 부서지기 쉽다.When calcium carbonate, PVA, or a mixture thereof is used as the blowing agent, the blowing agent is used in an amount of 5% by volume or less based on the total contact media, and the media material and the adsorption component are used in 95% by volume or more. In the case of using sawdust, rice husk or a mixture thereof as the blowing agent, the blowing agent is used at 30 to 40% by volume based on the total contact medium. In the case where more blowing agent is added than the above-described content, many voids are generated in the contact medium, and thus the compressive strength is weakened, and it is easy to break when the medium is laminated.
본 발명의 폐수처리용 미생물 접촉여재는 다음과 같이 제조된다. 우선 여재원료, 오염물질 흡착성분 및 발포제를 모두 혼합하여 회전식 여재 제작기를 이용하여 입경이 3∼13㎜이고 밀도가 1.3∼1.8g/㎠인 구형의 여재를 제조한다. 제조된 여재는 통상의 대기중에서 건조시킨다. 건조된 여재는 1100∼1250℃의 온도에서 열처리한다. 열처리는 회전식 로를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 열처리는 1100∼1250℃의 온도에서 1∼2 시간동안 행하며, 접촉 여재의 충분한 강도를 위하여 1회 이상 반복하는 것이 바람직하다. 그러나 열처리를 반복하면 그 만큼 제조비용이 상승하기 때문에 여재의 각각의 성분에 따라 충분한 강도를 갖도록 반복하는 것이 바람직하며, 이는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 열처리 온도가 1100℃보다 낮은 경우에는 여재의 강도가 약하게 된다. 열처리된 여재는 냉각시킨다.Microbial contact media for wastewater treatment of the present invention is prepared as follows. First, the filter medium, the pollutant adsorption component, and the blowing agent are mixed to prepare a spherical filter medium having a particle diameter of 3 to 13 mm and a density of 1.3 to 1.8 g / cm 2 using a rotary filter maker. The produced media is dried in a normal atmosphere. The dried media is heat treated at a temperature of 1100-1250 ° C. It is preferable to perform heat processing using a rotary furnace. The heat treatment is performed for 1 to 2 hours at a temperature of 1100 to 1250 ° C, and is preferably repeated one or more times for sufficient strength of the contact medium. However, since the manufacturing cost increases by repeating the heat treatment, it is preferable to repeat the process to have sufficient strength according to each component of the filter medium, which can be easily carried out by those skilled in the art. If the heat treatment temperature is lower than 1100 ° C., the strength of the media is weak. The heat treated media is cooled.
본 발명에서는 분재나 화초 재배에 사용되는 종래의 인공배양토를 폐수처리용 미생물 접촉 여재로 사용하는 것도 포함한다. 인공배양토는 이제까지 공지된 것을 비롯하여 여러 종류가 있다. 대한민국 특허공개 제96-29255호에는 하수슬러지 또는 인분슬러지에 향토, 점토, 생석회, 돌마이트로트, 맥반 등을 첨가하여 제조된 인공 배양토를 개시하고 있다. 대한민국 특허공개 제96-13170호에는 규조토, 제올라이트, 및 맥반석을 혼합하여 제조된 인공배양토를 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개 제94-20886호에는 황토, 제올라이트 및 톱밥으로 이루어진 인공배양토를 개시하고 있다. 이러한 종래의 인공배양토를 폐수처리용 미생물 접촉여재로 사용할 수 있다.The present invention also includes the use of conventional artificial culture soil used for cultivating bonsai or flowers as a microorganism contact medium for wastewater treatment. There are several types of artificial soil, including those known so far. Korean Patent Publication No. 96-29255 discloses an artificial cultured soil prepared by adding local soil, clay, quicklime, dolmytrot, and banban to sewage sludge or phosphate sludge. Korean Patent Publication No. 96-13170 discloses artificial culture soil prepared by mixing diatomaceous earth, zeolite, and elvan, and Korean Patent Publication No. 94-20886 discloses artificial culture soil consisting of ocher, zeolite and sawdust. Such conventional artificial culture soil may be used as a microorganism contact medium for wastewater treatment.
본 발명은 종래의 인공배양토를 폐수처리용 미생물 접촉여재로 사용할 수 있고, 신규의 접촉여재를 제조하여 미생물과의 친화력이 증대되고 박리현상이 나타나지 않음으로써 처리수질을 안정하게 유지할 수 있는 발명의 효과를 갖는다. 통상의 폐수처리를 위한 표준활성오니조의 미생물 농도(MLSS)는 약 3,000ppm이지만, 본 발명의 접촉여재를 사용하여 미생물을 배양시킨 후의 미생물 농도는 약 8,000∼15,000ppm의 범위를 나타내므로 처리 효율을 약 3∼5배로 높일 수 있다.The present invention can use the conventional artificial culture soil as a microbial contact medium for wastewater treatment, and by producing a new contact medium to increase the affinity with microorganisms and does not appear peeling phenomenon, the effect of the invention that can maintain the treated water quality stable Has The microorganism concentration (MLSS) of the standard activated sludge for conventional wastewater treatment is about 3,000 ppm, but the microorganism concentration after culturing the microorganisms using the contact medium of the present invention shows a range of about 8,000 to 15,000 ppm. It can be raised to about 3 to 5 times.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체활 될것이며, 하기의 실시에는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기재될 뿐이며 본 발명의 보호범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.The invention will be further elucidated by the following examples, which are only described for the purpose of illustrating the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
[실시예]EXAMPLE
황토 65g, 백토 10g, 점토 7g, 고령토 10g, 규조토 5g, 제올라이트 3g을 톱밥 35g과 혼합하여 회전식 여재 제작기를 이용하여 구형의 접촉 여재를 제조하였다. 이 때 제조된 입경은 10㎜이었다. 제조된 구형의 여재를 대기중에서 건조시킨 후 1200℃의 회전식 로에서 열처리 하였다. 열처리된 여재를 냉각시켜서 본 발명의 미생물 접촉여재를 제조하였다. 상기 제조된 접촉여재를 질소성분이 60ppm이고 유기성분(CODcr)이 800ppm인 염색폐수에 적용한 결과 질소성분은 3ppm으로 나타났고, 유기물성은 120ppm으로 나타났다. 상기 제조된 접촉여재를 유기물성분(CODcr)이 300ppm인 실험실 폐수에 적용한 결과 유기물성분이 30ppm으로 나타났다.65 g of loess, 10 g of clay, 7 g of clay, 10 g of kaolin, 5 g of diatomaceous earth, and 3 g of zeolite were mixed with 35 g of sawdust to prepare spherical contact media using a rotary filter maker. The particle diameter produced at this time was 10 mm. The prepared spherical media was dried in air and then heat-treated in a rotary furnace at 1200 ° C. The heat treated media was cooled to prepare a microbial contact media of the present invention. As a result of applying the prepared contact medium to a dye wastewater having a nitrogen content of 60 ppm and an organic component (CODcr) of 800 ppm, the nitrogen content was found to be 3 ppm and the organic property was 120 ppm. Applying the prepared contact media to the laboratory wastewater of 300ppm organic compound (CODcr) was found to be 30ppm organic compound.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분양의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily utilized by those skilled in the art, and all such modifications and variations are intended to be included within the scope of this invention.
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