KR100560096B1 - Making method of porous object that raise waste water disposal efficiency and the object thereof - Google Patents

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KR100560096B1 KR1020040092461A KR20040092461A KR100560096B1 KR 100560096 B1 KR100560096 B1 KR 100560096B1 KR 1020040092461 A KR1020040092461 A KR 1020040092461A KR 20040092461 A KR20040092461 A KR 20040092461A KR 100560096 B1 KR100560096 B1 KR 100560096B1
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김정용
김홍재
정선용
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토우건설 주식회사
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Abstract

본 발명은 하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 담체의 제조방법 및 그에 의한 다공성 담체에 관한 것으로서, 입자지름이 3mm를 초과하고 25mm까지의 중간크기 입자의 송이석 20∼30 리터(부피기준), 입자지름이 3mm 이내의 작은 크기 입자의 송이석 10∼15 리터, 흑음지 분말(Black earth powder) 5∼10 리터, 시멘트 10-15 리터를 믹서에 넣고 혼합하고, 상기 혼합물에 물-시멘트비가 40∼65 중량% 가 되도록 물을 첨가하여 혼합하고, 진동 모터에 의해 다지고, 칼금을 넣고, 20∼30일 동안 양생시킨 후 분쇄하는 과정의 제조방법 및 그에 의한 담체인 것을 특징으로 하여, 안정적인 pH를 유지할 수 있고, 높은 T-N, T-P 제거율을 지님과 동시에 높은 BOD 및 COD 제거율을 지님으로서, 접촉산화법에 주로 사용되고 있는 쇄석을 대체하여 비표면적을 최대화할 수 있고, 높은 유기물 부하량에도 불구하고 안정적·지속적으로 하수 및 오ㆍ폐수 처리 효율을 극대화할 수 있고, 그에 따라 처리장 부지문제도 해결하는 데 기여하는 효과를 갖는다. The present invention relates to a method for producing a porous carrier which improves sewage and wastewater treatment efficiency, and a porous carrier therefor. The porous carrier comprises 20 to 30 liters (by volume) of medium size particles having a particle size exceeding 3 mm and up to 25 mm, 10-15 liters of small size particles with a diameter of 3 mm or less, 5 to 10 liters of black earth powder, and 10 to 15 liters of cement were mixed in a mixer, and the water-cement ratio was adjusted to 40 - Adding water to the mixture to make it 65 wt%, mixing the mixture with a vibrating motor, adding a slurry, curing the mixture for 20 to 30 days and pulverizing the mixture, and a carrier by the method. And has a high TN and TP removal rate, and at the same time has a high BOD and COD removal rate, it is possible to maximize the specific surface area by replacing the crushed stone which is mainly used in the contact oxidation method, It is possible to maximize the sewage and waste water treatment efficiency stably and continuously in spite of the water load, thereby contributing to solving the site problem of the treatment plant.

토양피복, 오폐수처리, 담체, 다공성 Soil coating, wastewater treatment, carrier, porosity

Description

하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 담체의 제조방법 및 그에 의한 다공성 담체{Making Method of Porous Object that raise Waste Water Disposal Efficiency and the Object thereof} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a porous carrier for improving the efficiency of sewage and wastewater treatment,             

도 1a는 상기 재료 중 중간크기 입자의 송이석을 나타내는 사진, FIG. 1A is a photograph showing the clasts of medium size particles among the above materials,

도 1b는 상기 재료 중 작은크기 입자의 송이석을 나타내는 사진, Fig. 1 (b) is a photograph showing the clasts of small size particles among the above materials,

도 1c는 상기 재료 중 흑음지를 나타내는 사진, 1C is a photograph showing the black and white areas among the above materials,

도 2는 제주산 송이석(Songyiseok)과 흑음지(Black earth)를 원자흡수분광계로 성분 분석한 결과를 나타내는 막대그래프,FIG. 2 is a bar graph showing the results of component analysis of Songyiseok and Black earth in an atomic absorption spectrometer of Jeju,

도 3a는 본 발명의 담체가 실험된 장치를 개략적으로 나타내는 평단면도,3A is a plan sectional view schematically showing an apparatus in which a carrier of the present invention is tested,

도 3b 내지 도 3d는 본 발명의 담체가 실험된 장치의 일부분의 구조를 개략적으로 나타내는 일부단면도,Figs. 3 (a) to 3 (d) are partial sectional views schematically showing the structure of a part of the apparatus in which the carrier of the present invention is tested;

도 4a 및 도 4b는 토양피복형 접촉산화반응기와 그 환경을 외부에서 찍은 사진,4a and 4b are photographs taken from the outside of the soil-covered catalytic oxidation reactor and its environment,

도 5a 및 도 5b는 각각 쇄석과 본 발명의 다공성 담체인 바이오락의 표면을 찍은 전자현미경 사진(SEM 사진),5A and 5B are electron micrographs (SEM photographs) of the crushed stone and the surface of the porous substrate of the present invention,

도 6a 및 도 6b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 COD 농도변화 및 COD 제 거율을 나타낸 그래프, 6A and 6B are graphs showing changes in COD concentration and COD removal rate with time of inflow and outflow, respectively,

도 7a 및 도 7b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 BOD5 농도변화 및 BOD5 제거율을 나타낸 그래프,7A and 7B are graphs showing BOD 5 concentration change and BOD 5 removal rate with time of inflow and outflow, respectively,

도 8a 및 도 8b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 T-N 농도변화 및 T-N 제거율을 나타낸 그래프, 8A and 8B are graphs showing changes in T-N concentration and T-N removal rate with time of inflow and outflow, respectively,

도 9a 및 도 9b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 T-P 농도변화 및 T-P 제거율을 나타낸 그래프,9A and 9B are graphs showing changes in T-P concentration and T-P removal rate with time of inflow and outflow, respectively,

도 10은 유입·유출수의 시간에 따른 pH 농도변화를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing changes in pH concentration with time of influent and effluent.

본 발명은 안정적인 pH를 유지할 수 있고, 높은 T-N, T-P 제거율을 지님과 동시에 높은 BOD 및 COD 제거율을 지님으로서, 주로 접촉산화법에 사용되고 있는 쇄석을 대체하여 비표면적을 최대화할 수 있는 미생물 다공성 담체(바이오락, Bio-rock)를 제조하는 방법 및 그에 의한 다공성 담체에 관한 것으로서, 구체적으로는 높은 유기물 부하량에도 불구하고 안정적·지속적으로 하수 및 오ㆍ폐수 처리 효율을 극대화할 수 있고, 그에 따라 처리장 부지문제도 해결하는 데 기여할 수 있는 하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 담체의 제조방법 및 그에 의한 다공성 담체에 관한 것이다. The present invention relates to a microbial porous carrier capable of maintaining a stable pH and having high TN and TP removal rates and at the same time having a high BOD and COD removal rate and replacing the crushed stone used in the contact oxidation method, Recreation, bio-rock), and a porous carrier therefor. More specifically, it is possible to maximize efficiency of sewage and waste water treatment in a stable and continuous manner despite the high organic matter load, The present invention also relates to a method of manufacturing a porous carrier for improving the efficiency of treating wastewater and wastewater, which can contribute to solving the above problems, and a porous carrier therefor.

전 세계적으로 공업화, 도시화, 인구의 증가, 농경활동 등이 급격히 발달되면서 식량과 용수의 사용량이 증가하고 있는데, 용수 사용량의 증가는 인구 증가율의 7배에 이르는 것으로 알려져 있다. 그 결과 수질이 점점 악화되어 여러 방면에서 수질보존을 위한 노력이 시도되고 있지만 부영양화 속도를 억제하기에는 역부족인 것이 현실이며, 현재의 상태가 지속된다면 멀지 않은 장래에는 수자원의 질적 하락으로 인하여 인간을 포함한 생태계 구성원들의 생존을 위협하게 될 것이다. 또한 많은 투자에도 불구하고 수질은 갈수록 악화되고, 수량과 수질관련 지역간, 상·하류간의 갈등은 계속 증대되고 있다.Worldwide, industrialization, urbanization, population growth and agricultural activities are rapidly developing, and food and water usage is increasing. It is known that the increase in water use is seven times the population growth rate. As a result, water quality is getting worse and many efforts are being made to preserve water quality. However, it is a reality that it is not enough to suppress the eutrophication rate. If the present condition persists, the ecosystem including human beings It will threaten the survival of its members. In spite of much investment, the quality of water is getting worse, and the conflicts between water quality related areas and upstream and downstream are continuously increasing.

마찬가지로, 아시아 몬순지역에 위치한 한국도 수문·기하학적, 지형적 여건이 매우 열악한 여건에 있으나, 수자원에 대한 사회적·환경적 기대치는 갈수록 높아져 수자원의 효율적인 이용·관리를 위한 수자원 장기계획의 중요성은 더욱 증대하고 있다. 그런데, 현재 한국 내에는 하수종말처리장 약 172개소가 운영중이며 하루 18,400 천톤의 하수가 처리되고 있는 데, 이 중 102개소는 표준활성슬러지 공법을 채택하여 운영하며, 처리용량 기준으로 전체 하수처리량의 94%를 차지하여 많은 양의 질소와 인이 방류되고 있는 실정이다.Likewise, South Korea, located in the Asian monsoon region, has very poor hydrological, geometric and geographical conditions, but its social and environmental expectations for water resources are becoming higher and higher, and the importance of long-term water resources planning for efficient use and management of water resources is further increased have. Currently, there are about 172 sewage treatment plants operating in Korea and 18,400,000 sewage treatment per day. Of these, 102 are operated by standard activated sludge process, and 94 %, And a large amount of nitrogen and phosphorus is discharged.

이에 따라, 한국과 같은 온대지방의 수계생태계가 부영양화되면, 풍부한 영양분을 바탕으로 하여 여름철에 광량이 많아지고 수온이 상승하면 물의 성층화 현상(stratification)이 일어나, 1차 생산자들의 생장에 유리한 환경이 조성되어 조류의 대발생이 진행되었다. 특히, 담수에서 발생되는 수화(water-bloom)는 주로 남조류(blue-green algae 또는 cyanobacteria)의 급속한 증식에 의해 나타난다.As a result, when the ecosystem of the temperate region such as Korea is eutrophicated, the amount of light increases in the summer due to abundant nutrients, and stratification of water occurs when the water temperature rises, creating an environment favorable for the growth of primary producers And the outbreak of algae proceeded. In particular, the water-bloom produced in freshwater is mainly due to the rapid proliferation of blue-green algae or cyanobacteria.

그리하여, 한국에서는 1996년도부터는 하수처리장 방류수 수질기준의 T-N, T-P 항목을 규제할뿐만 아니라 수질기준을 점차 강화하였다. 1999년도부터는 팔당호 특별대책지역을 설정하여 T-N 20 mg/L, T-P 2mg/L 이하로 규제하였다. 2004년도에는 새로운 방류수 기준이 나올 예정이다. Thus, in 1996, Korea not only regulated the T-N and T-P items of water quality standards for sewage treatment plants, but also strengthened water quality standards. In 1999, the Special Measures for Paldang Lake were set up to regulate T-N 20 mg / L and T-P 2 mg / L or less. In 2004, new effluent standards will be introduced.

그러나, 상기한 수질 기준이 강화됨에 따라 하수 및 오폐수 처리에 시간, 비용, 노력 등이 점점 소요되어, 이를 손쉽게 따라갈 수 있는 하수 및 오·폐수 처리기술개발이 요구되어 왔다. 즉, 한국내에서 실용화되어 사용중인 생물학적 공정들은 대부분 미생물 종에 상관없이 폐수처리량이 총 바이오매스(biomass)량에 비례한다는 데에만 초점을 맞추어 개발된 경향이 있었고 특히, 유기물 제거에 관여하는 종속영양세균과는 전혀 상이한 질산화균의 특성을 고려하지 않은 채 동일한 담체로 유기물과 질소를 동시에 제거하고자 했기 때문에 그 처리효율에 한계성을 나타내었다. 또한 한국의 식생활 문화는 곡물위주로 하수성상이 유기물(BOD) 농도는 낮고 암모니아 농도는 외국보다 2배(20~40ppm) 정도가 높아 일부 공정에서 그 처리효과가 이상적이지 못한 실정이었다.However, as the above-mentioned water quality standards have been strengthened, time, cost, and effort have been increasingly required for the treatment of wastewater and wastewater, and development of sewage and waste water treatment technology has been required. In other words, biologic processes that are in practical use in Korea tend to be developed focusing mainly on the amount of wastewater treated is proportional to the total biomass regardless of microbial species. In particular, The treatment efficiency was limited due to the simultaneous removal of organic matter and nitrogen by the same carrier without considering the characteristics of noxious bacteria which are completely different from those of bacteria. In addition, the food culture of Korea has a low BOD concentration and a high concentration of ammonia (20 ~ 40ppm) than other countries.

또한, 상기 수질기준이 마을단위 중·소규모 오폐수처리장에도 적용되는 것은 아닌 바, 최근에는 이러한 중·소규모 처리장에서도 질소와 인의 처리효율이 높은 공법이 요구되는 추세이다. In addition, the above-mentioned water quality standard is not applied to the small-scale wastewater treatment plant of the village unit, and recently, a process having high treatment efficiency of nitrogen and phosphorus is required in such a small and medium scale treatment plant.

즉, 종래보다 더 저비용으로 빠른 시간내에 대량으로 고도로 처리할 수 있는 기술의 개발이 요구되어 왔었다.That is, it has been required to develop a technique capable of performing a high-level processing in a short time at a lower cost than in the prior art.

구체적으로, 상기한 기술개발에 있어 최근 활발한 연구과제는 대체적으로 두 방향으로 나눌 수 있는 데, 그 하나의 방향은 미생물 고정화 담체를 이용한 생물막 공법에 의한 오·폐수 처리 기술의 개발에 있었고, 다른 하나의 방향은 소규모 오폐수 처리기술 중 하나로서 토양생태계가 가지고 있는 토양세균, 토양 미소생물(微小生物)의 유기적 분해력을 이용하여 생활하수 및 축산폐수 중의 유기오염물을 정화하는 즉, 자연의존에 의한 접촉산화 미생물 여과처리법이라 할 수 있는 '토양정화법' 이라 할 수 있었다.(추후 더 좋은 기술이 개발된다면 대규모 처리에까지 활용될 수 있을 것으로 본다.) 본 발명은 전자에 관한 것이다.Specifically, the recent research projects in the above-mentioned technology development can be generally divided into two directions. One of them is the development of ozone / wastewater treatment technology using a biofilm method using a microorganism immobilization carrier, Is one of the small-scale wastewater treatment technologies that uses organic decomposition of soil bacteria and soil microorganisms (microorganisms) in soil ecosystems to purify organic pollutants in domestic wastewater and livestock wastewater, that is, It can be said that it is a 'soil purification method' which can be called microbial filtration treatment method. (If a better technology is later developed, it can be used for a large scale treatment.) The present invention relates to the former.

한편, 후자의 개발 사례로 처리시설의 상부를 토양으로 덮은 “토양피복형(土壤被覆型) 접촉산화공법”과 오·폐수를 토양속에 침윤시키는 “모관 침윤트랜치 공법”의 두가지 방법이 개발되기에 이르렀다.On the other hand, in the latter case, two methods of "soil-covering type contact oxidation method" covering the upper part of the treatment facility with soil and "capillary infiltration trenching method" It came.

이에, 토양피복형 접촉산화공법과 모관침윤트랜치공법은 1995년 1월 9일 오수·분뇨 및 축산폐수의 처리에 관한 법률 시행규칙 제2조 제3호의 규정에 의하여 오수정화시설로 지정 고시되었다.(환경부고시 제95-1호) 상기 고시에 따르면, 토양피복형 접촉산화공법은, 침전 및 호기성 생물학적 처리방법에 의하여 오수를 정화하는 시설로서 전처리설비, 생물학적처리설비(土壤被覆型접촉산화방법을 이용하는 설비를 말한다), 소독조 및 그 부대설비를 조합하여 만든 시설을 말한다.Therefore, the soil-covered contact oxidation method and the capillary infiltration trench method were notified to the sewage sludge disposal system in accordance with Article 2 (3) of Enforcement Regulation of the Sewage, Manure and Livestock Wastewater Treatment Act on January 9, 1995. According to the notification, the soil-covered contact oxidation method is a facility for purifying sewage water by sedimentation and aerobic biological treatment methods, and is a pretreatment facility, a biological treatment facility (using a soil-covered contact oxidation method Facility), a disinfecting tank and a facility made by combining these facilities.

그러나, 같은 해 4월 이후 관련법 개정으로 오수정화시설 설치에 있어 공법 지정이 폐지되고 대신에 방류수질 기준으로 변경되었다. 따라서 본 발명에서도 일반적 사항은 대체로 상기 기준에 따르고 있다. 즉, 본 발명에서는 토양피복형 접 촉산화공법을 사용하여 이 공법에 알맞은 담체를 개발하기 위해서 설계사양에 비춰 실험실 규모(Lab. scale)로 하루 처리 용량이 40리터(Liter)인 토양피복형 접촉산화반응기를 각각 제작하여, 하나는 쇄석을 충진한 대조(control) 반응기로 하고, 또 하나는 담체를 충진한 실험반응기로 하였다.(뒤에서 상술함)However, after the April of the same year, due to the revision of the relevant law, the designation of public works was abolished in the installation of the sewage treatment plant, and it was changed to the discharge water quality standard instead. Therefore, in the present invention, general matters generally follow the above criteria. That is, in the present invention, in order to develop a carrier suitable for this method by using a soil-contacting type contact oxidation method, a soil-covered contact type having a treatment capacity of 40 liters per day on a laboratory scale (Lab scale) Oxidation reactor, one was a control reactor packed with crushed stone, and the other was an experimental reactor packed with a carrier (described later)

한편, 미생물 고정화 담체를 이용한 생물막 공법에 의한 오·폐수 처리는 1980년대 중반부터 대학 및 국립 연구원을 중심으로 연구가 진행되어 왔다. 최근에는 화랑환경에서 개발한 섬모상 여재와 효성 T&C에서 개발한 HYOSUNG BCPLUS 같은 고분자 미생물 접촉재를 이용한 오폐수 처리 시스템이 많이 이용되어 왔다. On the other hand, since the mid-1980s, research on the treatment of waste water by biofilm method using a microorganism immobilization carrier has been conducted mainly by universities and national research institutes. In recent years, wastewater treatment systems using polymeric microbial contact materials such as HYOSUNG BC PLUS developed by Hallyu Environment and Hyosung T & C have been widely used.

그러나, 상기 고분자계 담체는 여러 가지 문제점(작은 비표면적, 물리·화학적 안정성 부족, 빈번한 미생물 탈리, 슬러지(sludge) 발생량 과다 등)을 안고 있었다. However, the polymer-based carrier has various problems (small specific surface area, insufficient physical and chemical stability, frequent microbial desorption, excess sludge generation, etc.).

또한, 최근에 현대정공에서 개발하여 상용화한 하이셈의 경우는 고온 소성에 따른 점토성 광물질의 고유 성질 상실, 높은 제작비 등이 문제가 되고 있다. In addition, in the case of Haemem, which has recently been developed and commercialized by Hyundai Precision, loss of intrinsic properties of the volcanic ash minerals due to high-temperature calcination and high production costs have become problems.

현재 전반적인 담체 개발은 주로 상용화에 초점을 맞추어 진행되고 있으나, 고효율·고기능성 담체 개발에 필요한 학문적인 기초 연구는 부족한 실정이다. At present, overall carrier development is mainly focused on commercialization, but there is a lack of academic basic research required for development of high efficiency and high functionality carrier.

최근에는 담체와 미생물간의 관계를 규명하기 위하여 대학 및 국립 연구원을 중심으로 연구가 진행되고 있으나 선진국에 비해 아직 많이 뒤떨어진 상태이다.In recent years, studies have been carried out at universities and national research institutes in order to clarify the relationship between carriers and microorganisms, but they are far behind in advanced countries.

세계적으로 유명한 하수 및 오·폐수 처리 기술을 보유하고 있는 프랑스의 드그레몽사에서는 바이올리트(Biolite)라는 미생물 고정화 담체를 개발하였다. 그 러나 상기 적용 담체에서 일어나는 미생물과 오염물질들 간의 정확한 메커니즘에 대한 연구는 아직 미비한 상태로서, 하수 및 오·폐수 처리 시스템은 단지 현장 경험에 의해 운전되고 있는 실정이다. In De Graeme, France, which has world-renowned sewage and waste water treatment technology, it has developed a microorganism immobilization support called Biolite. However, studies on the precise mechanism between microbes and pollutants occurring in the above-mentioned application carrier have not been studied yet, and the sewage and waste water treatment systems are operated only by field experience.

또한, 프랑스의 OTV사는 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 그리고 폴리플로필렌등과 같은 고분자계 및 바이오다민(Biodamine), 바이오다아진(Biodagene)과 같은 세라믹계 담체를 유동상 또는 고정상으로 이용하여 하수 및 오·폐수를 처리하고 있다. In addition, OTV of France uses polymeric materials such as polystyrene, polyethylene, and polypropylene, and ceramic carriers such as biodamine and biodagene as a fluidized bed or a stationary phase to produce sewage and waste water .

전 세계적으로 미생물 고정화 담체의 기술 개발 방향은 고분자계를 이용하는 단계에서 점토성 광물, 활성탄계의 적절한 결합과 담체와 미생물간의 반응 메커니즘, 그리고 실용성이 강하고 표면적이 큰 바이오미디어(biomedia)를 사용하여 컴팩트(compact)한 반응기 개발에 중점을 두고 있다.The technology development direction of the microorganism immobilization carrier in the whole world is the compact biomedia using the biomedia having a high practicality and high surface area and proper mechanism of interaction between the carrier and the microorganism, and the development of a compact reactor.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 주로 접촉산화법에 사용되고 있는 쇄석을 대체하고 비표면적을 최대화하여 안정적인 pH를 유지할 수 있고, 높은 T-N, T-P 제거율을 지님과 동시에 높은 BOD 및 COD 제거율을 지님으로서, 높은 유기물 부하량에도 불구하고 안정적·지속적으로 오ㆍ폐수 처리 효율을 극대화할 수 있고, 그에 따라 처리장 부지문제도 해결하는 데 기여할 수 있는 하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 담체의 제조방법 및 그에 의한 다공성 담체를 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a method of replacing crushed stone used in contact oxidation, maximizing a specific surface area to maintain a stable pH, It is possible to maximize the effluent effluent treatment efficiency stably and continuously despite the high organic matter loading and to improve the efficiency of sewage and wastewater treatment that can contribute to solving the site site problem And to provide a porous carrier therefor.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입자지름이 3mm를 초과하고 25mm 까지의 중간크기 입자의 송이석(Medium particle Songyiseok) 부피기준으로 20∼30 리터, 입자지름이 3mm 이내의 작은 크기 입자의 송이석 부피기준으로 10∼15 리터, 흑음지 분말(Black earth powder) 부피기준으로 5∼10 리터, 시멘트(Cement) 부피기준으로 10-15 리터를 믹서(mixer)에 넣고 혼합하고, 상기 혼합물에 물-시멘트비가 40∼65 중량% 가 되도록 물을 첨가하여 혼합하고, 진동 모터에 의해 다지고, 칼금을 넣고, 20∼30일 동안 양생시킨 후 분쇄하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for producing a medium sized particle having a particle diameter of more than 3 mm and a size of 25 mm or less and a particle size distribution of 20 to 30 liters, 10 to 15 liters based on the volume of the stone, 5 to 10 liters based on the volume of the black earth powder, 10 to 15 liters based on the volume of the cement are put into a mixer and mixed, - adding and mixing water so that the cement ratio is 40 to 65% by weight, cooling the mixture by a vibration motor, adding a slurry, curing for 20 to 30 days, and pulverizing.

이하, 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 다공성 담체 제조방법 및 그에 의한 다공성 담체에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a porous carrier of the present invention and a porous carrier therefor will be described with reference to the accompanying drawings and tables.

1) 본 발명의 다공성 담체의 제조 원료1) Production of Porous Carrier of the Present Invention [

본 발명의 하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 미생물 담체(이하 '바이오락(Bio-rock)' 이라 함)의 원료로는, ① 제주도에서 가져온 제주 송이석(Jeju Songyiseok), ② 제주도에서 가져온 흑음지(Black earth), ③ 시멘트(cement), ④ 물 이 필요하다.The raw materials of the porous microorganism carrier (hereinafter referred to as "Bio-rock") for improving sewage and wastewater treatment efficiency of the present invention include (1) Jeju Songyiseok from Jeju Island, (2) (Black earth), (3) cement, and (4) water.

상기 시멘트는 통상적으로 토목건축용에 많이 사용하는 시멘트이다.The cement is a cement which is commonly used for civil engineering construction.

도 1a는 상기 재료 중 중간크기 입자의 송이석을 나타내는 사진이고, 도 1b는 상기 재료 중 작은크기 입자의 송이석을 나타내는 사진이고, 도 1c는 상기 재료 중 흑음지를 나타내는 사진이다. Fig. 1 (a) is a photograph showing a clay of medium-sized particles among the above materials, Fig. 1 (b) is a photograph showing a clay of small-sized particles among the above materials, and Fig.

상기 제주 송이석은 그 입자지름의 크기에 따라 3mm 이내 크기의 작은크기 입자의 송이석(도 1b 참조)과, 3mm를 초과하고 25mm까지의 중간크기 입자의 송이석(도 1a 참조)으로 구분한다. 제주도에서 가져온 흑음지(도 1c 참조) 및 시멘트의 입자는 분말(Powder) 크기로서 그 입자크기는 ㎛ 이하의 단위이다. The above-mentioned Jeju island pine stone is divided into a small size preexposure stone (refer to FIG. 1B) having a size of 3 mm or less and a medium size preexisting member having a size exceeding 3 mm and a size of 25 mm according to the size of the particle size. Black shadows (see FIG. 1C) and cement particles taken from Jeju Island are powders and their particle size is a unit of ㎛ or less.

도 2는 제주산 송이석(Songyiseok)과 흑음지(Black earth)를 원자흡수분광계로 성분 분석한 결과를 나타내는 막대그래프이다. 도시된 바와 같이, 성분들은 비슷하였고 주로 Al, Ca, Fe, K, Na, Si 등으로 이루어져 있음을 알 수 있다.FIG. 2 is a bar graph showing the results of composition analysis of Songyiseok and Black earth with an atomic absorption spectrometer from Jeju. As shown in the figure, the components are similar and mainly composed of Al, Ca, Fe, K, Na and Si.

그리고, 흑음지(Black earth)의 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 조사한 결과 네츄럴 제올라이트(Natural zeolite) 의 BET 표면적(BET surface area)과 비슷했다. 550℃에서 1시간(1h) 가열하여 유기물을 제거한 후 흑음지(Black earth)의 BET는 2배 이상 크게 증가 되었다. (이하의 표 1 참조)The BET (Brunauer-Emmett-Teller) of the black earth was similar to the BET surface area of the natural zeolite. After the organic matter was removed by heating at 550 ° C for 1 hour (1 h), the BET of the black earth was significantly increased more than two times. (See Table 1 below)

흑음지(Black Earth)의 BETBlack Earth's BET Black earthBlack earth BET Surface Area(mBET Surface Area (m 22 /g)/ g) Meso Pore Area(mMeso Pore Area (m 22 /g)/ g) Total Pore Volume(cc/g)Total Pore Volume (cc / g) Average Pore Diameter(Å)Average Pore Diameter (A) Contained organicContained organic 25.3325.33 25.3325.33 0.0670.067 105.2105.2 Calcined atCalcined horse 550℃ for 1h550 ° C for 1h 60.4860.48 60.4860.48 0.1210.121 80.080.0

상기 제주도에서 가져온 송이석 및 흑음지(Black earth)는 아직까지 발견된 것으로는 세계에서 제주도에서만 나오는 유일한 것으로 매우 다공성인것은 물론이고, 그 입자가 아주 미세하며, 유기물의 분해력 및 미생물과의 친화력이 뛰어난 것으로 추정되고 있으며(상기 표 1 참조), 아직까지 그 작용, 효능에 대해서는 연구 과제로 남아 있다.(예를 들어 흑음지에서 키운 과일 등은 그 당도가 아주 뛰어나다.)The black gneiss and black earth taken from Jeju Island is the only one found only in Jeju Island in the world. It is not only very porous but also its particles are very fine, and its decomposition ability and affinity with microorganisms (See Table 1 above), and its action and efficacy remain to be studied. (For example, fruits such as black bean paste have a very good sugar content.)

그렇다고, 송이석 및 흑음지를 직접 접촉산화반응기의 충진재로 사용할 수는 없다. 이는 만약 직접 사용하게 되면 처리해야 할 하수 및 오폐수와 함께 쓸려가버리기 때문이다. 즉, 1회 사용에 그치게 되어 귀중한 송이석 및 흑음지의 엄청난 낭비가 된다.However, it is not possible to use gypsum and black shade as fillers for direct contact oxidation reactors. This is because if you use it directly, it will be washed away with sewage and wastewater to be treated. In other words, it is used only once, which is a tremendous waste of precious gypsum and black sound.

2) 상기 재료에 의한 바이오락의 제조공정2) Manufacturing process of biorad using the above material

① 중간크기 입자의 송이석(Medium particle Songyiseok) 부피기준으로 20-30 리터(Liter, 대기압하), 작은 크기 입자의 송이석(Small partical Songyiseok) 부피기준으로 10-15 리터(Liter, 대기압하), 흑음지 분말(Black earth powder) 부피기준으로 5-10 리터(Liter, 대기압하), 시멘트(Cement) 부피기준으로 10-15 리터(Liter, 대기압하)를 믹서(mixer)에 넣고 잘 혼합한다. Medium particle Songyiseok 20-30 liters (Liter, under atmospheric pressure) and 10-20 liters (Liter, under atmospheric pressure) of small size Party Songyiseok, 5 to 10 liters (Liter, under atmospheric pressure) and 10-15 liters (under the atmospheric pressure) of cement volume in a black earth powder volume are mixed in a mixer and mixed well .

② 상기한 혼합물에 물-시멘트비(물의 무게를 상기 ①에서 첨가한 시멘트 중량으로 나눈 값)가 40∼65 중량% 가 되도록 물을 첨가하여 잘 혼합한다.(2) Water is added to the above mixture so that the water-cement ratio (the weight of water divided by the weight of the cement added in the above (1)) is 40 to 65% by weight.

상기 상한을 초과하여 첨가하게 되면 물의 첨가에 의한 시멘트의 수화과정에서 송이석 및 흑음지와 시멘트가 서로 잘 붙지 않아 결과적으로 만들어진 제품인 바이오락의 강도가 약해지게 되고 그에 따라 접촉산화반응기의 충진재로 장기간 사용시 서서히 송이석 및 흑음지가 처리해야 할 하수 및 오폐수와 함께 쓸려가버리게 되어 자원의 낭비가 되고, 반대로 상기 하한 미만으로 첨가하게 되면 잘 흘러내리게 됨은 물론 본 발명에서 의도하는 다공성의 정도가 약해져 하수 및 오폐수처리의 실효를 거둘 수 없기 때문이다. If added above the upper limit, the gypsum and black shade and cement do not adhere well to each other during the hydration of cement due to the addition of water. As a result, the strength of the resulting biorax is weakened, In use, the gypsum stone and blackish paper are washed together with sewage and wastewater to be treated, wasting resources. On the contrary, when the amount is less than the above lower limit, the fine pores and the degree of porosity intended in the present invention are weakened, And the waste water treatment can not be carried out effectively.

③ 진동모터에 의해 다진다.③ It is damaged by vibration motor.

④ 나중에 깨기 좋도록 칼금을 넣는다. 예를 들어 가로 10㎝, 세로 10㎝ 등으로 칼금을 넣는다.④ Put the slice to make it better to break later. For example, put a slice of 10 cm in width and 10 cm in height.

⑤ 20∼30일 동안 양생시킨다.⑤ Cure for 20 to 30 days.

⑥ 망치 등에 의해 분쇄한다.⑥ Crush with hammer.

이하, 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만 본 발명은 이하의 실험예에 의해 한정되어 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상하에서 당업자에 의해 통상적인 변화가 가능함은 물론이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. It should be understood, however, that the present invention is not to be interpreted as limited by the following experimental examples, and that ordinary changes may be made by those skilled in the art under the spirit of the present invention.

실험예Experimental Example

1. 실험장치1. Experimental apparatus

이하, 먼저 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 담체가 실험된 장치에 대해 대략적으로 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 토양피복형(土壤被覆型) 접촉산화공법을 사용하여 이 공법에 알맞은 담체를 개발하기 위해서 설계사양에 비 춰 실험실 규모(Lab. scale)로 하루 처리 용량이 40리터(Liter)인 토양피복형 접촉산화반응기를 각각 제작하여, 하나는 쇄석(Broken Stone)을 충진한 대조(control) 반응기로 하고, 또 하나는 본 발명에 의한 제조방법에 의해 제조된 담체를 충진한 실험반응기로 하였다. Hereinafter, an apparatus in which the carrier of the present invention is tested will be roughly described with reference to the accompanying drawings. As described above, in the present invention, in order to develop a carrier suitable for this method by using a soil-covered (contact-type) contact oxidation method, a treatment capacity of 40 liters per day (Liter), one was a control reactor packed with Broken Stone, and the other was a reactor packed with a carrier prepared by the manufacturing method according to the present invention The experimental reactor was used.

즉, 상기 장치는 본 발명의 담체의 효과를 보여주기 위해 실험된 장치일 뿐이지 본 발명의 범위와는 무관하고 추후 더 좋은 하수 및 오폐수처리장치가 개발되면 이에도 사용할 수 있음은 물론이다. That is, the apparatus is an apparatus which has been tested to show the effect of the carrier of the present invention, but it is not limited to the scope of the present invention and can be used thereafter when a better sewage and wastewater treatment apparatus is developed.

도 3a는 본 발명의 담체가 실험된 장치를 개략적으로 나타내는 평단면도이고, 도 3b 내지 도 3d는 본 발명의 담체가 실험된 장치의 일부분의 구조를 개략적으로 나타내는 일부단면도이다.FIG. 3A is a cross-sectional view schematically showing an apparatus in which the carrier of the present invention is tested, and FIGS. 3B to 3D are partial cross-sectional views schematically showing the structure of a part of the apparatus in which the carrier of the present invention is tested.

도시된 바와 같이, 반응기는 침전분리조(Separator, 1), 제1폭기조(Contact Aeration Tank, 2), 침전조(Clarifier, 3), 제2폭기조(2nd Contact Aeration Tank, 4), 자연여과조(Contact Filter, 5), 방류조(Discharge Tank, 6)로 구성되어 있다.As shown in the figure, the reactor includes a separator 1, a contact aeration tank 2, a clarifier 3, a second contact aeration tank 4, a natural filtration tank A filter 5, and a discharge tank 6.

또한, 도 3b 내지 도 3d를 보면, 반응기 위에는 토양층과 그 아래에 충진재로 충진되어 있음을 알 수 있고, 충진재 부분은 본 발명의 담체가 충진되어 쇄석이 충진되는 경우와 비교대조되는 부분이다. 3B to 3D, it can be seen that the reactor is filled with the soil layer and the filling material below the soil layer, and the filling material portion is a portion to be compared with the case where the carrier of the present invention is filled to fill the crushed stone.

도 4a 및 도 4b는 토양피복형 접촉산화반응기와 그 환경을 외부에서 찍은 사진이다.4A and 4B are photographs taken from the outside of the soil-covered catalytic oxidation reactor and its environment.

도시된 바와 같이, 반응기는 제작된 후 외부의 인위적인 요소를 최대한 적게 받게 하기 위하여 아파트의 옥상에 설치되어 실험을 진행하였고, 주위는 윗면이 투 명한 비닐로 된 텐트(Tent)로 보호하였다. 또한, 반응기는 조류가 번식하는 것을 방지하기 위하여 발포 스틸렌(EPS, Expandable Poly-Styrene)을 이용하여 반응기 표면을 둘러쌌다.As shown, the reactor was installed on the roof of the apartment to protect the outer surface of the reactor with a transparent vinyl tent so as to minimize external artifacts. The reactor also enclosed the reactor surface using EPS (Expandable Poly-Styrene) in order to prevent algae from propagating.

2. 담체의 제조2. Preparation of carrier

① 중간크기 입자의 송이석(Medium particle Songyiseok) 부피기준으로 26 리터(Liter, 대기압하), 작은 크기 입자의 송이석(Small partical Songyiseok) 부피기준으로 13 리터(Liter, 대기압하), 흑음지 분말(Black earth powder) 부피기준으로 7 리터(Liter, 대기압하), 시멘트(Cement) 부피기준으로 13 리터(Liter, 대기압하)를 믹서(mixer)에 넣고 2분간 혼합하였다. 혼합은 통상적으로 콘크리트 배합에 많이 사용하는 믹서용 차량을 이용하였다. ① Medium particle Songyiseok Liter (under atmospheric pressure), small particle size (based on volume) 13 liters by volume (under atmospheric pressure) (Liter, under atmospheric pressure) and 13 liters (under the atmospheric pressure) of cement volume in a black earth powder volume basis were mixed in a mixer and mixed for 2 minutes. Mixing is typically used for concrete mixers.

② 상기한 혼합물에 첨가한 시멘트 중량의 50 중량%의 물을 첨가하여 2분간 혼합하였다. ② Water of 50 weight% of the weight of the cement added to the mixture was added and mixed for 2 minutes.

③ 진동모터에 의해 다졌다.③ Toughened by vibration motor.

④ 나중에 깨기 좋도록 칼금을 가로 10㎝, 세로 10㎝ 로 넣었다.④ Later, I put the slice to 10 ㎝ and 10 ㎝ in height.

⑤ 28일 동안 양생시킨 후, 인부를 동원하여 분쇄하였다.⑤ After curing for 28 days, it was grinded with a worker.

3. 만들어진 제품(바이오락, Bio-rock)의 특성 분석3. Characterization of products (Bio-rock, Bio-rock)

도 5a 및 도 5b는 각각 쇄석과 본 발명의 다공성 담체인 바이오락의 표면을 찍은 전자현미경 사진(SEM 사진)이다. 5A and 5B are electron micrographs (SEM photographs) of the crushed stone and the surface of the viahole, which is a porous carrier of the present invention, respectively.

도시된 바와 같이, 바이오락(Bio-rock)의 물리적 특성을 조사해본 결과, 전자 현미경 사진을 보면 바이오락(Bio-rock)의 표면적은 크고 작은 기공들로 가득하지만 쇄석(Broken stone)은 기공들을 거의 찾아볼 수 없다. As shown in the figure, the physical properties of Bio-rock were investigated. In the electron microscope photograph, the surface area of Bio-rock was filled with large and small pores, but Broken stone I can hardly find it.

그리고, 쇄석과 바이오락(Bio-rock)의 BET(Brunauer-Emmett-Teller)를 측정하였다.(이하의 표 2 참조)Then, BET (Brunauer-Emmett-Teller) of crushed stone and Bio-rock was measured (see Table 2 below).

쇄석과 바이오락(Bio-rock)의 BETCrushed Stone and Bio-rock BET MediaMedia BET Surface Area(m2/g)BET Surface Area (m2 / g) Broken stoneBroken stone 4.184.18 Bio-rockBio-rock 15.5115.51

상기 결과를 비교하여 보면 바이오락(Bio-rock)의 표면적(Surface area)은 쇄석에 비해서 훨씬 큼을 알 수 있다. Comparing the above results, it can be seen that the surface area of Bio-rock is much larger than that of crushed stone.

또한, 바이오락(Bio-rock)의 팽윤도(Swelling)를 측정하였다.(이하의 표 3참조) 먼저, 바이오락(Bio-rock)의 건조무게(W1)를 측정하고 증류수에 침지시켜 3시간(h) 이상 가열하여 꺼낸 후 담체 표면의 물기를 제거하여 무게를 측정(W2)하여 다음 공식에 의하여 팽윤도를 계산하였다.First, the dry weight (W1) of Bio-rock was measured and immersed in distilled water for 3 hours (Fig. 3). h). After removing the water from the surface of the carrier, the weight was measured (W2) and the swelling degree was calculated by the following formula.

Swelling(%)=(W2-W1)/W1×100 Swelling (%) = (W2-W1) / W1 100

바이오락(Bio-rock)의 팽윤도(Swelling)Swelling of Bio-rock (swelling) SampleSample W1(g)W1 (g) W2(g)W2 (g) Swelling(%)Swelling (%) average(%)average (%) sp1sp1 15.37515.375 19.79819.798 28.76728.767 27.14227.142 sp2sp2 19.76719.767 25.33025.330 28.14328.143 sp3sp3 4.8564.856 6.1006.100 25.61825.618 sp4sp4 5.3705.370 6.7206.720 25.13925.139 sp5sp5 2.3902.390 3.0223.022 26.44326.443 sp6sp6 3.4103.410 4.3904.390 28.73928.739 Swelling = 28.767 ~ 25.139Swelling = 28.767 to 25.139

상기 결과를 보면, 평균 팽윤도는 27.142(w/w) 이었다. As a result, the average degree of swelling was 27.142 (w / w).

또한, 바이오락(Bio-rock)의 내화학약품성(Chemical resistance)도 조사하였다.(이하의 표 4 참조)In addition, the chemical resistance of Bio-rock was also investigated (see Table 4 below).

바이오락(Bio-rock)의 내화학약품성(Chemical resistance)Chemical resistance of Bio-rock Item Item Drying weight(W1)Drying weight (W1) After be soaked 24h and mixing reducing weight(W2)After beaked 24h and mixing reducing weight (W2) Chemical resistance(%)Chemical resistance (%) Experimental methodExperimental method pH 4 pH 4 1.One. 10.03610.036 9.9749.974 0.62%0.62% 0.66% 0.66% 24시간 산, 염기 용액에 담그고, mixing후 중량감소율 측정. Immerse in acid solution, base solution for 24 hours, and measure weight loss rate after mixing. 2.2. 9.6669.666 9.5989.598 0.70%0.70% 3.3. 9.0349.034 8.9568.956 0.86%0.86% pH 12 pH 12 1.One. 5.6035.603 5.5995.599 0.07%0.07% 0.08% 0.08% 2.2. 8.5028.502 8.4618.461 0.48%0.48% 3.3. 10.27210.272 10.26310.263 0.09%0.09%

상기 결과를 보면 강산과 약산에서 무게 손실은 아주 적었다.The results showed that the weight loss was very small in strong acid and weak acid.

4. 합성 폐수의 조제 및 운전4. Preparation and operation of synthetic wastewater

일반적으로 단독가구나 농어촌 마을의 하수 및 오폐수 특성은 축산폐수가 유입되기 때문에 항목별 농도가 상당히 높다. 따라서 유입폐수 운전기간 동안 농도범위를 농어촌 하수 및 오폐수의 주요수질특성에 맞춰 인공합성폐수를 유사하게 조제하였다. 인공합성폐수는 글루코오스(Glucose), 우레아(Urea), 인산칼륨(KH2PO4) , Trace Element Solution를 사용하여 조제하였다. 이하의 표 5는 운전기간 동안 유입폐수의 주요 수질 항목별 농도를 농어촌 수질특성과 비교하여 나타낸 것이다.In general, the characteristics of sewage and wastewater in single-family households and farming and fishing villages are very high because of the influx of livestock wastewater. Therefore, the synthetic wastewater was prepared similarly to the main water quality characteristics of agricultural and fishery wastewater and wastewater during the influent wastewater operation period. Artificial synthetic wastewater was prepared by using glucose (glucose), urea (Urea), potassium phosphate (KH 2 PO 4 ) , Trace Element Solution. Table 5 below shows the concentrations of the major wastewater items of the influent wastewater during the operation period in comparison with the water quality of farming and fishing villages.

농어촌 수질특성과 유입폐수의 주요 수질 항목별 농도 비교표Characteristics of water quality in farming and fishing villages and comparison of concentrations of major waters of incoming wastewater 항목 구분 Category CODcr(mg/L)COD cr (mg / L) T-N(mg/L)T-N (mg / L) T-P(mg/L)T-P (mg / L) pHpH 농어촌 하수 및 오폐수Rural sewage and wastewater 300300 100100 1515 -------- 인공 합성 폐수Artificial synthetic wastewater 300300 30~6030 to 60 55 7.07.0

본 실험에서 반응기의 유입수는 하루에 300리터(Liter)로서, 유입량이 208ml/min 이었고, 반응조내의 폐수 및 토양층은 4~30 도의 온도를 유지시켰다. 그리고 폭기조의 용존산소량(DO)은 2~8mg/L를 유지시켰다. Trace Element Solution 를 포함한 인공합성폐수의 미량원소 조성은 이하의 표 6과 같다.In this experiment, the inflow volume of the reactor was 300 liters per day, the inflow volume was 208 ml / min, and the wastewater and soil layer in the reactor maintained a temperature of 4 ~ 30 degrees. The dissolved oxygen (DO) of the aeration tank was maintained at 2-8 mg / L. The trace element composition of artificial synthetic wastewater including Trace Element Solution is shown in Table 6 below.

인공합성폐수의 미량 원소 조성Trace Element Composition of Artificial Synthetic Wastewater MoO3 MoO 3 1.0 mg1.0 mg ZnSO4·7H2OZnSO 4 .7H 2 O 7.0 mg7.0 mg CuSO4·5H2OCuSO 4 · 5H 2 O 0.5 mg0.5 mg H3BO3 H 3 BO 3 1.0 mg1.0 mg MnSO4·5H2OMnSO 4 · 5H 2 O 1.0 mg1.0 mg CoCl2·6H2OCoCl 2 .6H 2 O 1.0 mg1.0 mg NiSO4·7H2ONiSO 4 .7H 2 O 1.0 mg1.0 mg Deionized Water Deionized Water 1000 mℓ1000 ml (Trace Element Sol.)/(인공합성폐수)(Trace Element Sol.) / (Synthetic wastewater) 2 ml/1L2 ml / l

5. 분석 및 결과 고찰5. Analysis and Results

(1) 분석방법 및 분석기기 (1) Analytical methods and analyzers

실험운전기간동안 주 1회 간격으로 시료를 채취하여 분석하였다. 시료분석은 두개 반응기 모두 포함하여 3개이며 처리장치의 시료채취점은 유입수와 유출수이다. 정기적으로 측정한 수질 항목은 CODcr, BOD5, T-N, T-P, pH 이다. 각 채취점의 시료들은 채취후 아이스 박스(Ice box)에 저장하여 실험실로 운반 후에 미국 공증보건협회의 표준법(Standard Methods)에 의거하여 수질분석을 하였다. 수질분석방법은 이하의 표 7 에 나타내었다. Samples were collected at intervals of once a week during the experiment. Sample analysis includes three reactors, both of which are influent and effluent. Regularly measured water quality items are COD cr , BOD 5 , TN, TP and pH. Samples of each sampling site were collected and stored in an ice box and transported to the laboratory to analyze the water quality according to the Standard Methods of the American Notary Public Health Association. The water quality analysis method is shown in Table 7 below.

항목별 수질분석방법 및 사용기기Method of analyzing water quality by each item and equipment used 수질항목Water quality items 분석방법Analysis method 분석기기Analytical instrument pHpH pH meterpH meter pH/mv/TEMP Meter P25pH / mv / TEMP Meter P25 CODcr COD cr Closed Reflux, Titrimetric MethodClosed Reflux, Titrimetric Method OvenOven BOD5 BOD 5 BOD meterBOD meter YSI model 5000YSI model 5000 T-NT-N Standard MethodStandard Method TU-1800pc UV/VIS SpectrophotometerTU-1800pc UV / VIS Spectrophotometer T-PT-P Standard MethodStandard Method TU-1800pc UV/VIS SpectrophotometerTU-1800pc UV / VIS Spectrophotometer

(2) 결과 고찰 (2) Review of results

본 실험에서는 기존에 있는 토양정화법에서 접촉산화공법에 사용되고 있는 쇄석(Broken stone)을 충진재로 하여 처리량이 같은 반응기를 제작하여 대조실험을 하였다. 실험에서 반응기에 유입된 인공합성폐수는 수질항목별 각 농도를 일정한 범위에서 유지되었다. In this experiment, a reactor with the same throughput was fabricated by using Broken stone which is used in the contact oxidation method in the existing soil remediation method. Experimental synthetic wastewater flowed into the reactor was maintained in a constant range for each concentration of water quality.

도 6a 및 도 6b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 COD 농도변화 및 COD 제거율을 나타낸 그래프이다.6A and 6B are graphs showing changes in COD concentration and COD removal rate with time of inflow and outflow, respectively.

도시된 바와 같이, 쇄석을 넣은 반응기와 바이오락(Bio-rock)를 충진한 반응기의 CODcr 제거율은 거의 비슷한 경향을 보임을 알 수 있다. As can be seen, the CODcr removal rates of the reactor packed with crushed stone and the reactor packed with Bio-rock show a similar tendency.

도 7a 및 도 7b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 BOD5 농도변화 및 BOD5 제거율을 나타낸 그래프이다.7A and 7B are graphs showing BOD 5 concentration change and BOD 5 removal rate with time of inflow and outflow, respectively.

도시된 바와 같이, 쇄석반응기와 바이오락(Bio-rock) 반응기에서 유입수와 방류수의 BOD5 농도 변화를 보면 CODcr의 변화와 마찬가지로 큰 차이가 없었음을 알 수 있다. As shown in the figure, there was no significant difference in the BOD 5 concentration between the influent and the effluent in the crushing reactor and the bio-rock reactor as well as the change in the CODcr.

또한, COD와 BOD의 경우에 있어, 유기물 부하량이 점점 커져감에도 불구하고 그 제거율은 일정하거나 오히려 시간이 가면 갈수록 약간씩 좋아지는 경향을 보였다. 두 반응기의 CODcr과 BOD5의 제거율은 안정단계에서 평균 96%, 98%에 도달하였다. 하지만 유기물 부하량이 점점 커져감에도 제거율이 거의 일정하게 유지된다는 건 그만큼 반응기 장치 자체가 부하변동에 강한 반응기인 것에 기인한다고 사료된 다. Also, in the case of COD and BOD, the removal rate was constant or even slightly increased with time, even though the load of organic matter gradually increased. The CODcr and BOD 5 removal efficiencies of the two reactors reached 96% and 98% on average, respectively. However, it is considered that the fact that the removal rate remains almost constant even when the load of organic matter is gradually increased is attributed to the fact that the reactor itself is a reactor that is resistant to load fluctuations.

결과적으로 쇄석반응기와 바이오락(Bio-rock) 반응기는 모두 유기물 즉 CODcr과 BOD5를 충분히 제거할 능력을 가지고 있으며, 두개의 반응기는 모두 평균95%이상의 높은 제거율을 나타내며, 제거효과에서는 큰 차이를 보이지 않았다.As a result, both the crushing reactor and the bio-rock reactor are capable of sufficiently removing the organic substances, that is, CODcr and BOD 5 , both of which have a high removal rate of 95% or more on average, I did not see it.

도 8a 및 도 8b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 T-N 농도변화 및 T-N 제거율을 나타낸 그래프이고, 도 9a 및 도 9b는 각각 유입·유출수의 시간에 따른 T-P 농도변화 및 T-P 제거율을 나타낸 그래프이다.8A and 8B are graphs showing changes in T-N concentration and T-N removal rate with time of inflow and outflow, respectively, and FIGS. 9A and 9B are graphs showing changes in T-P concentration and T-P removal rate with time of influent and effluent, respectively.

도시된 바와 같이, 쇄석반응기에서보다 바이오락반응기에서 훨씬 더 좋은 T-N, T-P 제거를 함을 알 수 있었고, 또한 T-N과 T-P의 유입농도가 점점 커져감에도 그 제거율은 서서히 상승하고 있음을 알 수 있다.As can be seen, it was found that TN and TP removal were much better in the bioreactor than in the crushing reactor, and that the removal rate gradually increased even when the TN and TP influx concentrations were gradually increased .

도 10은 유입·유출수의 시간에 따른 pH 농도변화를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing changes in pH concentration with time of influent and effluent.

도시된 바와 같이, 쇄석반응기의 유출수의 pH는 초기부터 실험의 끝까지 낮은 값(약산성)을 띠고 있고 중성(pH 7)으로 개선되어가는 점을 찾아볼 수 없고, 반면에 바이오락 반응기의 유출수 pH는 초기에는 시멘트와 반응을 일으켜서인지 다소 높지만 시간이 지날수록 중성으로 안정화 되어가고 있음을 알 수 있었다.As shown, the pH of the effluent from the crushing reactor is low (weakly acidic) from the beginning to the end of the experiment and can not be improved to neutral (pH 7), whereas the effluent pH of the bioreactor is Initially, the reaction with cement was somewhat higher, but it was stabilized as neutral over time.

즉, 바이오락(Bio-rock)의 제조시 성분영향으로 바이오락 반응기의 내부 pH는 초기에 상당히 높았으나 점차 중화 되여 질산화시 생성되는 수소이온(H+) 을 중화시키는데 기여를 하고 생물학적 질소 제거에 적절한 pH 조건을 마련했다.In other words, the internal pH of the bioreactor was considerably high at the initial stage due to the influence of the components in the production of bio-rock, but it neutralized gradually and contributed to the neutralization of the hydrogen ion (H + ) generated during nitrification, Appropriate pH conditions were prepared.

상기한 바와 같이, 본 발명은 안정적인 pH를 유지할 수 있고, 높은 T-N, T-P 제거율을 지님과 동시에 높은 BOD 및 COD 제거율을 지님으로서, 주로 접촉산화법에 사용되고 있는 쇄석을 대체하여 비표면적을 최대화할 수 있는 미생물 다공성 담체(바이오락, Bio-rock)를 제조하는 방법 및 그에 의한 다공성 담체에 관한 것으로서, 높은 유기물 부하량에도 불구하고 안정적·지속적으로 하수 및 오ㆍ폐수 처리 효율을 극대화할 수 있고, 그에 따라 처리장 부지문제도 해결하는 데 기여하는 효과를 갖는다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can maintain stable pH, have high TN and TP removal rates, and have a high BOD and COD removal rate, and can replace the crushed stone used mainly in the contact oxidation method to maximize the specific surface area The present invention relates to a method for producing a microbial porous carrier (bio-rock) and a porous carrier therefor, and it is possible to maximize efficiency of treatment of sewage and waste water and wastewater stably and continuously in spite of high organic matter loading, It has an effect of contributing to solving the site problem.

특히, 농어촌 중·소규모 하수처리 및 종래의 소규모(합병정화조 등) 하·폐수 정화조의 단점을 보완하고, 단독가구나 지형상 하수관로로 차집할 수 없는 가구들에 적용되어 오ㆍ폐수를 처리함에 있어 더욱 뛰어난 효과를 발휘한다.
Particularly, it is applied to furniture that can not be collected by individual households or geological sewerage lines, and it is applied to the processing of waste water and wastewater in order to solve the disadvantages of small- and medium-sized sewage treatment in rural areas and small- Excellent effect.

Claims (2)

입자지름이 3mm를 초과하고 25mm까지의 중간크기 입자의 송이석(Medium particle Songyiseok) 부피기준으로 20∼30 리터, 입자지름이 3mm 이내의 작은 크기 입자의 송이석 부피기준으로 10∼15 리터, 흑음지 분말(Black earth powder) 부피기준으로 5∼10 리터, 시멘트(Cement) 부피기준으로 10-15 리터를 믹서(mixer)에 넣고 혼합하고, Medium particle songyiseok with a particle size exceeding 3 mm and up to 25 mm 20 to 30 liters by volume, small size particles with a particle size of 3 mm or less 10 to 15 liters based on volume 5 to 10 liters based on the volume of the black earth powder and 10 to 15 liters based on the volume of the cement were put into a mixer, 상기 혼합물에 물-시멘트비가 40∼65 중량% 가 되도록 물을 첨가하여 혼합하고, Water is added to the mixture so as to have a water-cement ratio of 40 to 65% by weight, followed by mixing, 진동 모터에 의해 다지고, 칼금을 넣고, 20∼30일 동안 양생시킨 후 분쇄하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 담체의 제조방법.And a step of pulverizing after curing for 20 to 30 days. The method of manufacturing a porous carrier according to claim 1, 입자지름이 3mm를 초과하고 25mm까지의 중간크기 입자의 송이석(Medium particle Songyiseok) 부피기준으로 20∼30 리터, 입자지름이 3mm 이내의 작은 크기 입자의 송이석 부피기준으로 10∼15 리터, 흑음지 분말(Black earth powder) 부피기준으로 5∼10 리터, 시멘트(Cement) 부피기준으로 10-15 리터를 믹서(mixer)에 넣고 혼합하고, 상기 혼합물에 물-시멘트비가 40∼65 중량% 가 되도록 물을 첨가하여 혼합하고, 진동 모터에 의해 다지고, 칼금을 넣고, 20∼30일 동안 양생시킨 후 분쇄하는 과정을 포함하는 방법에 의해 제조되어, Medium particle songyiseok with a particle size exceeding 3 mm and up to 25 mm 20 to 30 liters by volume, small size particles with a particle size of 3 mm or less 10 to 15 liters based on volume 5 to 10 liters based on the volume of the black earth powder and 10 to 15 liters based on the volume of the cement are put into a mixer and mixed so that the water-cement ratio is 40 to 65 wt% Adding water to the mixture, mixing the mixture with a vibration motor, adding a slurry, curing the mixture for 20 to 30 days, and pulverizing the mixture, 팽윤도가 25.139∼28.767 인 것을 특징으로 하는 하수 및 오폐수처리효율을 높이는 다공성 담체And a degree of swelling of 25.139 to 28.767. The porous carrier for enhancing sewage and wastewater treatment efficiency
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