KR100429759B1 - 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 다공성이며 함수율이 높은 삼나무 또는 참나무 중 어느 하나에 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 쏘여 상기 삼나무나 참나무가 가지고 있는 셀의 캡을 개방시켜 건조함으로서 미생물이 서식할 수 있는 공간을 최대로 확보함은 물론, 함수율을 높임으로서 오폐수의 정화효율을 극대화시킬 수 있도록 한 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 함수율 100% 이상의 다공성 나무를 선별하여 소정의 크기로 절단하는 단계; 상기 절단된 나무를 흡수파동이 방출되는 원적외선 방출물질이 마련된 건조수단에 투입하는 단계; 상기 건조수단을 가열하여 나무를 건조하고 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 쏘여 나무의 수관을 형성하는 셀을 개방시키는 단계; 상기 나무가 건조되고 셀이 개방되면 그를 건조수단으로부터 인출하여 소정의 크기로 세절하여 칩을 마련하는 단계로 이루어진다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 여재는 다공질이고 1㎡당 1000개 이상인 셀이 개방된 상태임으로 정화조에 충입 되었을 때 오폐수 정화용 미생물이 서식할 수 있는 충분한 공극이 확보됨으로서 상기 오폐수의 정화효율이 향상됨과 동시에 나무(삼나무, 참나무)자체가 함수율이 100% 이상이기 때문에 오폐수의 함수율이 높아 그에 따른 오폐수의 처리량이 타 여재에 비해 월등히 높은 효과가 있다.

Description

오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법{Sewage/waste water purging filtration material and the manufacturing method thereof}

본 발명은 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오폐수를 정화시키는 미생물 서식에 적합하며 함수율 100% 이상의 다공성 나무(삼나무, 참나무)이고 그 나무의 수관을 형성하는 셀을 개방시켜 미생물 서식은 물론, 오폐수를 최대로 함수하며 정화 할 수 있도록 한 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

경제 및 산업의 발달과 더불어 오폐수(유기폐기물 : 사람 및 가축의 분뇨,음식물쓰레기를 갖는 생황폐수)의 배출량이 증가하여 처리에 많은 곤란을 격고 있으며 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 미생물학적으로 일정한 오염 부하에 대하여 처리효율을 극대화시키기 위한 기술 개발이 필요하다.

이러한 관점에서 처리 효율을 향상시키기 위한 여재에 대한 관심이 높아지고 있으며 많은 종류의 여재가 생산되어 실용화되고 있다. 그러나, 대부분의 여재는 유기 고분자화합물로 만들어진 것이며, 또한 이들 제품은 고분자화합물의 성상면에서의 접근보다는 여재의 형태를 변화시켜 표면적을 크게 하기 위한 외형적인 검토에 그치고 있는 실정이다.

그러나 미생물학적인 관점에서는 여재 표면의 단면적을 크게 하여 접촉비율을 크게하는 것도 중요하나, 여재의 미생물간 친화성이 더욱 중요한 문제이다. 즉 미생물이 고분자의 표면에 부착하여 오폐수(유기물폐기물)를 분해시켜야 하나 기존 여재는 고분자와 미생물간의 친화성이 없는 것이 대부분이다.

따라서 근래에는 상기 미생물간의 친화성이 좋으며 함수욜이 높은 왕겨, 톱밥 등이 주로 사용되고 있으며, 목재 중에서는 삼나무나 참나무를 건조하고 그를 잘게 세절하여 여재로 사용하고 있는 바, 상기 삼나무나 참나무는 다공질이고 함수율이 140%나 되며 자연건조해도 수분이 잘빠져나가지 않는 특성을 가지고 있다. 그 이유는 수관을 형성하는 수많은 셀이 절단과 동시에 닫혀짐으로 수분이 빠져나오지 못하기 때문이다.

따라서 상기 수분을 보유하고 있는 셀의 캡을 열어 수분이 완전히 건조되게 함은 물론, 그 캡이 열린 셀의 내부 및 다공에 미생물이 서식할 수 있는 서식지를최대로 확보해주는 것이 그 무엇보다 중요하고 또 상기 셀의 내부가 건조되어야 만이 함수율이 높아져 오폐수의 함수 량이 많아짐으로 정화효율이 좋아진다.

상기와 같은 삼나무나 참나무로 만든 오폐수 정화용 여재는 본인이 발명한 특허출원 2000-32344호에 제시되어 있으나 이는 직경4∼20mm로 세절하여 나무 칩을 만들고 그를 세라믹 로에 장입하여 80∼100℃로 35∼40시간 가열하여 건조시킨 것을 사용하고 있다.

그러나 상기의 삼나무나 참나무로 만든 여재는 단순히 건조시킨 것일 뿐 셀의 캡을 개방시켜 그 셀 내부에 있는 수분을 건조시킨 것이 아니기 때문에 상기 셀은 원래의 상태 즉 캡이 닫혀진 상태를 그대로를 유지하고 있어 수분이 완전히 건조된 상태가 아니고 또 셀의 캡이 개방되지 않았기 때문에 미생물이 서식할 공간이 부족항 상태이다. 한편 상기 셀은 1㎡당 16,000개가 있다. 따라서 셀의 캡이 모두 개방될 경우에는 공극율이 25배로 늘어난다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로서 그 목적은 다공성이며 함수율이 높은 삼나무 또는 참나무 중 어느 하나에 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 쏘여 상기 삼나무나 참나무가 가지고 있는 셀의 캡을 개방시켜 건조함으로서 미생물이 서식할 수 있는 공간을 최대로 확보함은 물론, 함수율을 높임으로서 오폐수의 정화효율을 극대화시킬 수 있도록 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오폐수 정화용 여재를 제조하기 위한 나무의 수관 조직사진,

도 2는 본 발명에 따른 오폐수 정화용 여재를 제조하기 위하여 나무의 수관을 형성하는 셀을 개방시킨 상태의 조직사진,

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 나무 수관을 형성하는 셀이 개방된 상태의 확대 조직사진,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법에 대한 특징적인 기술적 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 오폐수 정화용 여재 제조방법은 함수율 100% 이상의 다공성 나무를 선별하여 소정의 크기로 절단하는 단계; 상기 절단된 나무를 흡수파동이 방출되는 원적외선 방출물질이 마련된 건조수단에 투입하는 단계; 상기 건조수단을 가열하여 나무를 건조하고 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 쏘여 나무의 수관을 형성하는 셀을 개방시키는 단계; 상기 나무가 건조되고 셀이 개방되면 그를 건조수단으로부터 인출하여 소정의 크기로 세절하여 칩을 마련하는 단계로 이루어진다.

또 상기 본 발명의 오폐수 정화용 여재는 오폐수 정화를 위하여 정화조에 충입되는 여재에 있어서, 상기 여재는 함수율 100% 이상의 다공성 나무이며 그 나무의 수관을 형성하는 셀이 개방된 것이고, 상기 여재의 크기는 직경25mm이하이며, 재질은 삼나무나 참나무 중 어느 하나이고, 나무의 수관을 형성하는 셀이 1㎡당 10,000개 이상인 것이다.

이와 같은 특징으로 갖는 본 발명의 오폐수 정화용 여재 및 그 제조방법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 본 발명에서 여재로 사용되는 삼나무 또는 참나무는 일반적인 나무와 마찬가지로 뿌리에서 수분을 흡수하여 수관을 통하여 나무 줄기의 곳곳으로 수분을 전달하게 되는데, 상기 수관은 수많은 셀로 이루어져 있어 그 셀이 수분을 조절하고 있다. 이와 같이 수분을 조절하는 상기 셀은 나무의 절단과 동시에 캡이 닫아져 건조를 해도 열리지 않음으로 셀 내의 수분이 건조되지 않는 특성을 가지고 있다.

따라서 본 발명자는 상기 셀을 개방시키기 위하여 많은 연구 실험을 한 결과 나무에 원적외선에서 방출되는 흡수파동(5∼20㎛)을 쏘이면서 가열을 하면 캡이 도 1의 닫힌 상태에서 도 2 및 도 3과 같이 열린다는 사실을 알게 되었다.

상기의 실험결과를 감안하여 본 발명의 여재를 제조하는 방법을 각 공정별로 설명하면 다음과 같다.

[제1공정]

본 발명은 먼저 함수율 100% 이상의 다공성이고 수관을 형성하는 셀이 1㎡당 10,000개 이상인 나무(삼나무, 참나무)를 선별하여 소정의 크기, 즉 건조수단에 투입 가능한 크기로 절단하는데, 이때 절단된 상태는 통형의 상태이다. 그리고 상기 절단된 나무의 셀 캡은 도 1에 나타낸 바와 같이 닫힌 상태로서 셀 속에 수분을 함유한 상태이다.

[제2공정]

상기 1공정에 의해서 절단된 통형의 나무는 흡수파동이 방출되는 원적외선 방출물질이 마련된 건조수단 즉 건조로에 투입하는데, 이때 건조로에 투입되는 나무는 통형 상태의 절단된 것 외에도 직경 50mm 이하로 세절된 것을 투입한다. 상기 통형 상태의 절단된 나무를 전조로에 투입할 때에는 그 나무의 중앙에 열전달이 잘 되는 재질로 형성된 열전달 심을 심어 나무가 균일하게 열 전달되면서 건조되도록 하고 그렇지 않을 때에는 상기 세절된 상태로 투입함이 바람직하다.

[제3공정]

상기 2공정에 의해 흡수파동이 방출되는 원적외선 방출물질이 마련된 건조수단에 나무가 투입 완료되면 상기 건조로를 승온시켜 나무를 건조함과 동시에 나무에 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 5∼20㎛으로 쏘여 나무의 수관을 형성하는 셀의 캡을 열어준다. 이때 상기 건조로의 온도는 100∼150℃인바, 그 이상이 되면 나무가 건조되면서 타는 문제점이 있고 그 이하가 되면 건조속도가 너무 느려 건조시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

또 상기 건조로에 투입된 나무에 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 쏘이는 이유는 여재로 사용되는 삼나무 및 참나무의 특성상 나무의 수관을 절단하게 되면 그와 동시에 수관을 형성하는 셀의 캡이 도 1의 닫힌 상태에서 도 2 및 도 3과 같이 열리기 때문이다. 한편 상기 나무에 원적외선에서 방출되는 흡수파동을 5∼20㎛파장으로 쏘이게 되면 나무의 수관을 형성하는 셀의 캡이 열린다.

[제4공정]

제3공정에 의해 나무의 수관을 형성하는 셀의 캡이 열리고 나무가 건조되면 그를 건조수단인 건조로로부터 인출하여 직경 25mm 이하로 세절하여 오폐수를 정화하는 정화조에 사용되는 칩을 만든다. 상기 칩의 크기를 직경 25mm 이하로 하는 이유는 칩의 크기가 그 이상이면 정화조에 칩을 충입하였을 때 칩과 칩의 사이에 공극이 너무 크게 발생하여 정화조로 공급되는 오폐수가 바로 새나가는 문제점이 발생하여 정화되지 못하는 문제점이 발생하기 때문이다.

이상과 같은 제1공정 내지 제4공정을 거쳐 제조된 본 발명의 오폐수 정화용 여재는 원적외선을 흡수하고 있기 때문에 오폐수가 유입되면 그 오폐수의 물분자에 흡수 공명작용이 일어나 크라스터(Cluster)구조화(포고송이와 같은 밀집형태)가 파괴되어 물분자를 활성화시킴으로 미생물의 생명력을 강화시킬 뿐만 아니라 암모니아가스 등의 이물질 분해력이 촉진되어 수질정화능력이 좋고, 또 강한 자정력에 의해 수질 정화력을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

이상과 같은 본 발명은 오폐수 정화용 여재는 다공질이고 1㎡당 10,000개 이상인 셀이 개방된 상태임으로 정화조에 충입 되었을 때 오폐수 정화용 미생물이 서식할 수 있는 충분한 공극이 확보됨으로서 상기 오폐수의 정화효율이 향상되는 특유의 효과가 있다.

그리고 상기 여재는 나무(삼나무, 참나무)자체가 함수율이 100% 이상이기 때문에 오폐수의 함수율이 높아 그에 따른 오폐수의 처리량이 타 여재에 비해 월등히 높은 특유의 효과가 있다.

Claims (11)

1. 함수율 100% 이상의 다공성 나무를 선별하여 건조수단에 투입 가능한 크기로 절단하는 단계;

   상기 절단된 나무를 원적외선 방출물질이 마련된 건조수단에 투입하는 단계;

   상기 건조수단을 가열하여 나무를 건조하고 원적외선을 쏘여 나무의 수관을 형성하는 셀을 개방시키는 단계;

   상기 나무가 건조되고 셀이 개방되면 그를 건조수단으로부터 인출하여 직경 25mm 이하로 세절하여 칩을 마련하는 단계를 포함하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 함수율 100% 이상의 다공성 나무는 삼나무나 참나무 중 어느 하나 임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 원적외선 방출물질이 마련된 건조수단은 건조로 임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 건조수단에 투입된 나무의 크기는 직경 50mm 이하로 세절된 것임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 나무의 건조 온도는 100∼150℃ 임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 함수율 100% 이상의 다공성 나무는 나무의 수관을 형성하는 셀이 1㎡당 10,000개 이상 형성된 것임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 건조수단에 투입 가능한 크기로 절단된 나무의 중앙에는 나무의 균일한 건조를 위하여 열전달이 잘 되는 재질로 형성된 열전달 심이 심어진 것임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재 제조방법.
9. 오폐수 정화를 위하여 정화조에 충입되는 여재에 있어서, 상기 여재는 함수율 100% 이상의 다공성 나무이며 그 나무의 수관을 형성하는 셀이 개방된 것임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재.
10. 제9항에 있어서, 상기 여재의 크기는 직경25mm이하이고, 재질은 삼나무나 참나무 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재.
11. 제9항에 있어서, 상기 여재는 나무의 수관을 형성하는 셀이 1㎡당 1000개 이상인 것임을 특징으로 하는 오폐수 정화용 여재.