KR100319390B1 - 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법 - Google Patents

지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하폐수 및 대기오염물질을 제거하기 위하여 주로 사용되고 있는 활성탄과 대체할 수 있는 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 지렁이 분변토를 100∼110℃에서 건조한 후 520∼580℃에서 3분간 1차적으로 회화(灰火)시켜 유기물을 제거하는 단계;
1차 회화 후 서서히 온도를 높여 수산화칼륨(KOH)용액을 이용하여 700∼800 ℃에서 5분간 2차 회화시켜 지렁이 분변토를 활성화시키는 단계; 및
활성화된 분변토를 물로 세척하여 회분을 제거하고 수세하는 단계;
에 의해 제조됨으로써, 본 발명에 따르면 지렁이 분변토를 활성화시켜 비표면적과 미세기공을 확대시켜 지렁이 분변토를 활성탄을 능가하는 특성이 있도록 제조할 수 있어서 활성탄의 수입대체효과를 얻을 수 있음과 동시에 저렴하고 간단한 방식으로 환경오염물질을 처리할 수 있어 처리효율이 뛰어나게 된다.

Description

지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법{Agent for treating environmental pollutants utilizing cast and method for producing thereof}
본 발명은 지렁이 분변토(糞便土)를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 하폐수 처리제의 주된 재료인 활성탄과 대체할 수 있는 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법에 대한 것이다.
현재 국내에서 사용되고 있는 활성탄(active carbon)은 대략 50,500톤으로 이중 석탄계, 석유질 등을 제외한 60-70%는 목탄계로 전량 수입하는 야자나무로 생산되고 있다.
이렇게 생산된 활성탄은 의료용, 공기정화, 원자력 응용, 제당공업, 상수처리, 배연탈황(排煙脫黃), 탈질시설, 폐수처리 등 산업의 전 범위에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있음과 아울러 점차 활성탄 시장은 증가하고 있다.
그래서, 이러한 증가 추세에 있는 활성탄의 대체물로서 지렁이 분변토를 이용할 수 있다면 우선적으로 전량 수입에 의존하고 있는 활성탄의 수급에 크게 기여할 수 있을 것이며, 또 그로 인한 부대효과도 거둘 수 있을 것이다.
지렁이 분변토는 구형 또는 타원형의 형태로 매우 안정된 물질로서 공극이 크며 토양입자의 분산을 막고 입자를 서로 결합시키는 입체구조를 형성하여 토양의 통기성, 흡습성 및 흡습성을 증가시키는 물리적 현상과 비료성분, 미생물 및 효소를 다량 함유하고 있어서 토양개량제 및 비료로서 효과가 지대한 것으로 밝혀져 국내외에서의 관련 산업 및 연구단체에서는 지렁이를 이용한 폐기물의 퇴비화에 열중하고 있으며, 그 중 미국, 캐나다 및 호주에서의 지렁이 음식물 퇴비화는 이미 상당한 수준에 도달하여 그 기술능력은 물론 지렁이 자체를 사육하여 해외로 수출하는 입장에 있다.
우리나라의 경우에는 일찌감치 일본과 비슷하게 1970년대에 지렁이 양식사업을 도입하였으나, 농업이나 환경측면에서 지렁이를 활용한 것이 아니라 지렁이의 빠른 증식을 이용한 투기의 성격에서 지렁이를 양식하게 되었고, 그러다 보니 그동안 과다 사육으로 인한 문제점이 발생하여 나쁘게 인식됨에 따라 이 분야의 발전은 저조하였다.
따라서, 환경적 측면에서 지렁이 본래의 기능을 이용한 최초의 연구는 1990년에 국립환경연구원에서 과학기술처 특정연구과제 및 G-7사업으로 추진하면서 기초가 다져져 과학적인 연구의 틀을 마련하게 되었으며 이를 바탕으로 환경부에서 환경처 고시 1992-34호로 지렁이를 이용한 유기성 슬러지 처리 방법을 공인하여 지렁이의 환경정화 기능을 인정하였으며 1997년에는 폐기물 관리법을 개정하면서 지렁이를 이용하여 유기성 오니를 비료 또는 사료로 처리하는 경우 재생처리가 가능하도록 법제화하였다.
그러나, 지금까지의 연구내용의 대부분은 지렁이를 이용한 퇴비화 및 토양개량제의 생산에 초점을 맞추고 있었다. 극히 일부분 단순 건조 생분변토를 이용하여 악취의 탈취 및 가스상 물질의 흡착력에 대하여 연구되기도 하여 활성탄과 비교 분석하였을 때 흡착력 및 탈취력은 어느 정도 있으나 활성탄에 비해 저조한 것으로 보고된 적이 있었다.
본 발명자들은 날로 그 수요가 증가추세에 있는 활성탄을 대체할 수 있는 물질을 개발하고자 예의 연구하던 중 지렁이 분변토를 개질할 경우 활성탄의 성능을 능가하는 활성탄 대용품으로의 적용이 가능할 것이라는 것을 알게 되어 본 발명을 하게 되었다.
즉, 본 발명에서는 지렁이 분변토를 활성화시켜 비표면적과 미세기공을 확대시킴으로써 지금까지 알려진 결과와는 달리 지렁이 분변토가 활성탄을 능가하는 특성이 있도록 제조할 수 있어서 엄청난 활성탄의 수입대체효과를 얻을 수 있을 뿐만아니라 활성탄 이용에 따른 쓰레기 매립지 확보의 어려움을 완전히 해결할 수 있으며 전량 수입에 의존하던 활성탄을 완전 대체함으로써 국가 경제에 크게 도움이 되는 획기적인 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 및 그 제조방법을 제시하고자 한다.
본 발명에 따르면, 지렁이 분변토를 100∼110℃에서 건조한 후 520∼580℃에서 3분간 1차적으로 회화(灰火)시켜 유기물을 제거하는 단계;
1차 회화 후 서서히 온도를 높여 수산화칼륨(KOH)용액을 이용하여 700~800 ℃에서 5분간 2차 회화시켜 지렁이 분변토를 활성화시키는 단계; 및
활성화된 분변토를 물로 세척하여 회분을 제거하고 수세하는 단계;로이루어지는 것을 특징으로 하는 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 제조방법과 이에 의해 제조된 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제를 제공한다.
또한, 본 발명의 상기 제조된 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제는 타 물질과의 혼화성이 좋으며 본 발명의 처리제에 벤토나이트(bentonite) 및 화석탄을 적의 혼합하여 사용할 수 있는 것도 특징으로 한다.
또 본 발명에 의해 제조된 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제에 미생물을 식종(殖種)함으로써 하폐수의 미생물처리과정의 약제로도 사용될 수 있는 것을 또한 특징으로 한다.
게다가, 본 발명의 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제가 재생 가능한 것도 특징으로 한다.
본 발명의 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제는 먼저 지렁이 분변토를 100∼110℃에서 건조한 후 유기물을 제거하기 위해 520∼580℃에서 3분간 회화시킨 다음, 서서히 온도를 높여 수산화칼륨(KOH)용액으로 처리하면 400∼500℃에서는 수산화 칼륨이 탄소층의 기공으로 서서히 침투하게 되며 온도를 더 상승시켜 700∼800℃로 할 경우 탄소층의 기공으로의 침투도가 극에 달하여 지렁이 분변토의 비표면적과 미세기공을 확장시키며, 그 후 활성화된 지렁이 분변토를 물로 세척하여 회분을 제거하고 수세하여 얻는다.
상기 첨가되는 수산화칼륨용액은 그 농도가 30V/W%일 때 지렁이 분변토의 활성화에 가장 효과적이다.
또 본 발명에 의해 제조된 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제에 유무기물을 주로 식용으로 하는 바실러스(bacillus)속과 난분해성 물질을 식용으로 하는 슈도모나스(pseudomonas)속 미생물을 식종한 후 하폐수 처리공정의 폭기조에 투입하여 폭기시키면 하폐수 처리효율을 상당히 높일 수 있다.
기존 활성탄과 마찬가지로 본 발명의 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제도 가스상 분진을 흡착한 경우 적용되는 가열재생과 수처리에 사용된 후 적용되는 화학재생, 용매재생, 생물재생 등의 통상의 방법에 의해 재생될 수 있다. 수처리에 적용된 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제를 회수하여 과산화수소를 이용한 산화 분해에 의한 화학재생방법에서는 새것의 대략 70%정도의 흡착력을 회복하며 열재생방법에 의하면 90%의 흡착력을 회복한다.
본 발명의 특징을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위하여 다음에 일 실시례를 들어 기술하며, 본 발명은 이 실시례에 국한되지 않고 그 정신 및 범주 내에서 수정 및 변형이 가능함은 본 분야에 숙지된 자라면 명확히 이해될 것이다.
(실시례)
지렁이 분변토를 105℃의 건조오븐에서 1시간 정도 건조한 후 550℃에서 3분간 1차적으로 회화시켜 지렁이 분변토 내의 유기물을 제거하였다.
그 후 1차 회화처리된 지렁이 분변토를 회화로에 투입한 다음 수산화칼륨수용액 30V/W%를 첨가하고 온도를 계속적으로 800℃까지 높여서 그 온도에서 5분간 처리하여 수산화칼륨을 상기 지렁이 분변토의 기공 내로 침투시켜 활성화시켰다. 활성화 처리 후 지렁이 분변토를 물로 세척하여 회분을 제거하고 수세하였다.
원수로 준비된 금속가공공장 폐수 1ℓ를 시험비이커에 주입한 다음 상기 얻어진 본 발명의 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 분말을 1g 넣은 후 220rpm에서 30분간 교반한 다음 통상의 황산반토 및 수산화나트륨을 투입하여 pH를 조정하고 음이온계 액상고분자 응집제(CYTEC사 상품명 : 1883RS)를 첨가하여 응집, 침전시킨 후 상등수를 취하여 COD, n-헥산, 음이온 계면활성제(ABS), 총 질소(T-N)와 구리 및 아연함량을 분석하였다.
분석결과, 다음 표1에 나타낸 바와 같이 활성탄보다 COD 및 기타 처리능력이 우수하였으며 악취제거능력도 탁월하였고 응집 및 침전속도도 빨랐다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제는 제조공정이 간단하면서도 활성탄에 비해 비표면적과 미세기공의 확대로 탁월한 효과를 거둘 수 있어, 현재 오직 수입에만 의존하던 활성탄에 대신하여 하폐수 및 대기오염물질의 처리에 적용될 경우 우선 처리비용이 적게 들고 작용효과가 우수하여 능률적이다.
따라서, 본 발명의 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제를 사용함으로써 수입대체효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 지렁이를 이용하여 유기성 폐기물을 퇴비화시키고 그 부산물을 토양개량제 또는 활성탄 대체품으로 이용함에 따라 쓰레기 매립지 확보의 어려움과 폐기물 처리문제를 완전히 해결할 수 있으며 농업적인 측면에서도 화학비료 사용감소, 농약사용감소, 토양의 지력증대 및 지렁이 사육농가의 증대로 농민의 경제적 이득 등 여러 가지 장점이 있어 국가 경제에 획기적으로 도움을 주게 된다.

Claims (5)

  1. 지렁이 분변토를 개질하여 하폐수 및 대기오염물질을 처리하기 위하여
    지렁이 분변토를 100∼110℃에서 건조한 후 520∼580℃에서 3분간 1차적으로 회화(灰火)시켜 유기물을 제거하는 단계;
    1차 회화 후 서서히 온도를 높여 수산화칼륨(KOH)용액을 이용하여 700∼800℃에서 5분간 2차 회화시켜 지렁이 분변토를 활성화시키는 단계; 및
    활성화된 분변토를 물로 세척하여 회분을 제거하고 수세하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제 제조방법.
  2. 청구항 1의 제조방법에 의하여 제조된 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제.
  3. 제2항에 있어서, 벤토나이트 및 화석탄과의 혼화성이 우수하여 이들과 혼합되어 사용될 수 있는 것을 특징으로 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서, 재생이 가능한 것을 특징으로 하는 지렁이 분변토를 이용한 환경오염물질 처리제.
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