KR100845521B1

KR100845521B1 - 인공습지용 담체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100845521B1
Application number: KR20070125618A
Authority: KR
Inventors: 최충호; 김성철; 조광주
Original assignee: 주식회사 성일엔텍
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-07-10

Abstract

본 발명은 올드하마이트를 포함하는 인공습지용 담체에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 올드하마이트를 포함하는 인공습지용 담체를 이용하여 무산소조 또는 혐기조내의 낮은 C/N비 공정수의 탈질을 위해 인위적으로 공급하였던 탄소원 주입공정을 생략함으로써 원가절감, 공정의 운영 및 관리를 용이하게 할 수 있다.

올드하마이트, 인공습지, 황탈질, 폐석고, 담체, 배연탈황공정

Description

인공습지용 담체 및 그 제조방법{Media of Constructed Wetland for the Treatment of Municipal Wastewater and Preparation Methods Thereof}

본 발명은 인공습지용 담체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생활하수 및 오염하천 정화시설, 비점오염원 및 하/폐수의 후처리시설 등에 다양하게 적용되어 미생물이 효과적으로 부착 성장할 수 있도록 하는 석고 및/또는 폐석고로부터 환원된 올드하마이트(oldhamite)를 포함하는 인공습지용 담체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 인공습지에 사용되어 오던 골재들은 단순히 자갈 및 모래 등을 특정한 입경 및 균등계수별로 세분하여 공극률 및 투수성을 확보하고, 골재표면에 부착하여 성장하는 수처리 미생물에 필요한 영양분이나 대상폐수의 처리과정 중 질소 성분의 생물학적 질산화에 필요한 알칼리 공급을 골재 자체의 표면에 존재하는 알칼리에 의존하고 있다.

이러한 일례로 대한민국특허 제0609837호에는 여과사 70 내지 90중량% 및 굴패각 10 내지 30중량%로 이루어진 인공습지용 여과사가 개시되어 있으며, 상기 여과사는 입경이 2 내지 5mm이고, 유효경 2.0mm이고, 균등계수 1.5 이하이고, 간극률이 35 내지 45%이고, 굴패각은 여과사의 통수성에 지장이 없도록 2 내지 3mm 크기를 갖는다.

그러나 전술한 종래의 기술은 골재 외에 알칼리의 공급을 위해 굴패각을 파쇄하여 첨가하는바, 이러한 경우 아라고나이트(Aragonite) 등의 CaCO₃ 성분이 굴패각 표면에 그대로 피복되어 적정한 알칼리 공급이 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 여과사가 구비된 하/폐수 처리장치로 pH가 낮은 산성비가 내릴 경우 산성비를 완충할 수 있도록 하는 알칼리의 완충작용에도 한계를 나타내게 되는 문제점이 있다.

한편, 호기조와 무산소조 또는 혐기조를 교대로 배치하는 일반적인 하/폐수처리 방법에 있어서, 상기 호기조에서는 하/폐수에 포함된 유기물을 생물학적으로 과잉 제거하고 질소성분을 질산화시킨 뒤 하/폐수를 무산소조 또는 혐기조로 이송시키고, 상기 무산소조 또는 혐기조로 이송된 하/폐수에서 생물학적 탈질공정이 이루어지도록 하지만, 상기 무산소조 또는 혐기조에서의 탈질에 필요한 탄소원이 부족하여 최종 처리된 유출수의 T-N 농도가 높아지는 경우가 발생할 수 있다.

이에, 생물학적 탈질을 위한 무산소조 또는 혐기조로 유입되는 처리수의 탄소원과 대비하여 질소성분의 농도가 높아지면, 생물학적 탈질작용이 어려워지게 되 므로, 이를 극복하기 위해 각종 유기물 및 탄소원을 인위적으로 무산소조 또는 혐기조로 공급하게 된다.

이러한 결과로서, 전술한 생물학적 탈질반응은 다음의 반응식 1 및 반응식 2에 따라 수행되며, 상기 생물학적 탈질반응식은 모두 종속영양 탈질반응에 관한 것으로서, 특정적으로 반응식 1은 탄소원이 부가적으로 공급되었을 경우의 탈질 반응식을 나타내고, 반응식 2는 탄소원이 없을 경우의 종속영양 탈질반응을 나타낸다.

전술한 반응식 1 및 반응식 2내 나타난 바와 같이, 탈질반응을 위해 탄소원을 주입하거나(반응식 1) 미생물량의 감소를 필요로 하는 공정(반응식 2)이 아닌 이상, 낮은 C/N비에서의 탈질반응은 많은 어려움이 나타난다.

한편, 종래의 기술 중 낮은 C/N비에서도 높은 탈질 효율을 얻을 수 있는 황산화 탈질미생물을 이용한 수처리 기술 등은 대부분 기계식 수처리 방법에 사용되고 있으며, 인공습지에서의 황을 이용한 수처리 기술은 현재 적용된 실예가 없으므로, 앞으로 이 분야에 대하여 지속적인 연구가 필요한 실정이다.

특히, 다음의 반응식 3은 황(S)을 이용한 독립영양미생물의 생물학적 탈질반응을 나타낸 것으로서, 하기 반응식 3에서 나타난 바와 같이, 황을 이용한 탈질반응은 부가적인 탄소원의 공급 없이 가능하지만, 탈질반응 중에 발생되는 H⁺이온이 처리수의 pH를 감소시켜, 생물학적 탈질반응 뿐만 아니라, 미생물의 신진대사 작용을 저하시킬 수 있으며, 공존하는 기타 물질들의 용해를 유도하게 된다.

또한, 기계식 수처리 방법은 황을 이용한 공정에서 분말 또는 입자상의 형태로 시판중인 황을 그대로 사용하여 공정을 구성함으로써, 폐자원의 재활용을 기대하기 어렵고, 일부 방법으로서 분말 및 액상 황(S)에 폐굴패각(또는 탄산칼슘)의 미분과 기타 금속산화물(MgO)을 첨가하여 담체를 제조하여 사용하고 있지만, 이와 같이 제조된 담체는 황산화 탈질미생물의 탈질작용에 의해, 그 목적에 맞게 내부재료로 첨가된 알칼리 공급 물질을 소모하게 되어 최종적으로는 담체 자체가 소멸되는 현상을 나타내는 문제점이 있다.

한편, 다음의 반응식 4는 황산화 탈질 공정을 위한 알칼리 공급에 사용된 탄산칼슘이 수중에서 일부 해리되어 알칼리 물질로 변한 후, 상기 반응식 3에 의해 탈질시 이용되어 소모된 뒤, 잔류 성분에 의한 황산염과의 결합에 의하여 불용성 염인 영구경도 물질을 생성하는 것을 나타낸다.

이와 같이, 황산화 탈질 미생물용 담체를 사용하여 하/폐수를 처리하는 경우, 반응식 4에 따라 생성된 물질이 배관내에서 스케일 등으로 침적되어 하/폐수의 흐름을 방해하게 된다.

한편, 전술한 종래 기술에 의해 제조된 담체를 인공습지에 적용한다면, 황산화 탈질 미생물에 의해 황산화물이 용해되어 추가적으로 영구경도 물질(CaSO ₄ , MgSO ₄ ) 등을 생성하게 되고, 이러한 물질들은 인공습지에 사용된 골재 입자들 사이에 침전 및 침적되어 종국에는 골재의 공극 폐색, 투과율 감소, 처리효율 감소 및 인공습지의 늪지화가 이루어져 인공습지에 의한 수처리 효율을 감소시키는 문제점이 있다.

본 발명은 낮은 C/N비의 인공습지 처리수(1차 처리수 및 각종 공정수 등)에 대하여 독립영양미생물 부류에 속하는 황산화 탈질미생물의 증식을 유도하는 석고 또는 폐석고로부터 환원된 올드하마이트(oldhamite)를 포함한 담체를 제조하여 미생물의 탈질작용에 이용될 수 있도록 하는 것에 해결하고자 하는 과제가 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 올드하마이트를 포함하는 인공습지용 담체를 과제해결 수단으로 한다.

본 발명은 올드하마이트를 포함하는 인공습지용 담체를 이용하여 무산소조 또는 혐기조내의 낮은 C/N비 공정수의 탈질을 위해 인위적으로 공급하였던 탄소원 주입공정을 생략함으로써 원가절감, 공정의 운영 및 관리를 용이하게 할 수 있다.

한 가지 관점에서, 본 발명은 올드하마이트를 포함하는 인공습지용 담체를 제공한다.

여기서, 상기 인공습지용 담체는 전체 인공습지용 담체 중량대비 5 내지 90중량%의 올드하마이트 및 10 내지 95중량%의 혼합 구성물로 구성될 수 있다.

다른 관점에서, 본 발명은 인공습지용 담체 전체 중량대비 5 내지 90중량%의 올드하마이트 및 10 내지 95중량%의 혼합 구성물을 서로 혼합시키는 것을 특징으로 하는 인공습지용 담체의 제조방법을 제공한다.

또 다른 관점에서, 본 발명은 석고, 폐석고 또는 석고 및 폐석고 100중량%를 기준으로 활성탄 15 내지 80중량%, 굴패각 20 내지 50중량%, 벤토나이트 30 내지 200중량%, 강화제 80 내지 200중량%, 결합제 10 내지 200중량% 및 물 150 내지 400중량%를 서로 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계가 종료된 혼합물을 원하는 형태로 성형하는 성형단계; 상기 성형단계가 종료된 혼합물을 20 내지 150℃의 온도로 건조시키는 건조단계; 상기 건조단계가 종료된 혼합물을 가열로에 넣고 800 내지 900℃의 온도에서 0.1 내지 4시간 동안 환원 분위기로 소성시키는 소성단계; 상기 소성단계가 종료된 후 그 소성물을 상온까지 냉각시키는 단계를 포함하는 인공습지용 담체의 제조방법을 제공한다.

여기서, 상기 인공습지용 담체의 제조방법은 인공습지용 담체를 pH 8 내지 13의 알칼리성 용액 또는 황산염을 포함하는 알칼리성 용액에 0.1 내지 7일 동안 순응시키는 순응단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 인공습지용 담체는 오염수, 예를 들면 하/폐수 등의 오염수를 처리하기 위해 설치되는 인공습지에 범용적으로 적용될 수 있는 담체를 의미하는 것으로서, 통상적인 오염수 처리를 목적으로 하는 인공습지 등에 적용되어 미생 물이 성장할 수 있는 장소를 제공하는 것이라면 모두 본 발명의 인공습지용 담체에 해당된다. 참고로, 본 발명에 따른 인공습지용 담체는 본 발명의 출원이 "SOD-Media"로 명명하여 사용한다.

본 발명에 따른 올드하마이트(oldhamite, CaS)는 인공습지용 담체에 포함되어 황산화 탈질 미생물의 증식을 유도함과 함께 알칼리를 공급하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 올드하마이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 석고 및/또는 폐석고를 환원시켜 제조한 올드하마이트를 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 전체 인공습지용 담체 중량대비 5 내지 90중량%인 것이 좋다.

특정적으로, 본 발명에 따른 올드하마이트는 화력발전소의 배연탈황공정에서 발생되는 부산물 중 황산염 산물인 폐석고를 환원시켜 제조하는 것을 사용할 수 있는바, 상기 배연탈황공정에서 발생되는 폐석고를 환원시켜 올드하마이트를 제조하는 경우, 상기 폐석고에 포함되는 황산염(SO₄ ^2-)이 황화물(S⁰및 S^2-)로 환원되어 독립 영양 미생물인 황산화 탈질 미생물의 증식을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 인공습지로 유입되는 유입수 및 하/폐수 처리단계별 공정수의 낮은 C/N비로 인한 낮은 탈질효율을 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 인공습지용 담체는 전체 인공습지용 담체 중량대비 5 내지 90중량%의 올드하마이트 및 10 내지 95중량%의 혼합 구성물로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 혼합 구성물은 인공습지용 담체를 구성하는 올드하마이트를 제외한 다른 물질 또는 다른 물질들의 혼합물로서, 인공습지용 담체를 구성하는 통상적인 물질이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 산화칼슘(CaO), 산화나트륨(Na₂O), 산화철(Fe₂O₃), 산화칼륨(K₂O), 산화마그네슘(MgO), 탄화칼슘(CaC₂), 활성탄 또는 이들의 혼합물로 구성되며, 이들의 혼합물 외에 이산화티타늄(TiO₂), 산화망간(MnO) 및/또는 삼산화황(SO₃)을 소량 더 포함할 수 있다.

특정적으로, 본 발명에 따른 인공습지용 담체를 구성하는 혼합 구성물은 혼합 구성물 전체 중량대비 35 내지 45중량% 실리카, 10 내지 20중량%의 알루미나, 5 내지 15중량%의 산화칼슘, 1 내지 5중량%의 산화나트륨, 1 내지 5중량%의 산화철, 1 내지 5중량%의 산화칼륨, 0.1 내지 2 중량%의 산화마그네슘, 0.1 내지 2중량%의 탄화칼슘 및 3 내지 10중량%의 활성탄으로 이루어 질 수 있지만, 전술한 혼합 구성물의 조성비는 사용자의 선택에 따라 변경될 수 있다.

한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 인공습지용 담체에 사용되는 올드하마이트는 석고 및/또는 폐석고, 바람직하게는 배연탈황공정으로부터 제조되는 폐석고를 환원분위기로 소성하여 제조할 수 있는바, 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

여기서, 본 발명에 따른 올드하마이트는 석고 및/또는 폐석고로부터 제조될 수 있지만, 본 발명의 용이한 설명을 위해 배연탈황공정으로부터 제조되는 폐석고를 이용한 올드하마이트의 제조방법을 예시적으로 설명하기로 한다.

먼저 배연탈황공정의 부산물인 폐석고, 바람직하게는 탈수된 폐석고와 상기 폐석고의 전체 중량 기준으로 15 내지 80중량%의 활성탄을 서로 혼합한 뒤 800 내지 900℃의 온도에서 0.1 내지 4시간, 바람직하게는 2시간 동안 환원 분위기로 소성시킨다.

그 다음, 상기 소성된 소성물을 상온으로 냉각시켜 올드하마이트를 제조한다.

여기서, 상기 제조된 올드하마이트는 전체 인공습지용 담체 중량대비 5 내지 90중량%로 포함될 수 있으며, 나머지 10 내지 95중량%의 조성은 기타 담체에 필요한 통상적인 조성물, 예를 들면 굴패각, 벤토나이트, 강화제, 결합제 또는 이들의 혼합물로 구성된다.

특정적으로 본 발명에 따른 올드하마이트를 포함하는 인공습지용 담체는 pH 8 내지 13의 알칼리성 용액 또는 황산염을 포함하는 알칼리성 용액에 0.1 내지 7일 동안 순응시켜 담체로 사용할 수 있다.

여기서, 상기 순응은 환경이나 조건을 실험자가 인위적으로 조작하여 변화시키고자 하는 물질의 물성, 성질 및 특성 등을 변화시키는 것을 의미하는 것으로서, 본 발명에 따른 인공습지용 담체를 pH 8 내지 13의 알칼리성 용액 또는 황산염을 포함하는 알칼리성 용액에 0.1 내지 7일 동안 순응시키면 실제 인공습지용 담체의 적용시 일시적으로 냄새를 유발할 수 있는 물질을 제거할 수 있게 된다.

한편, 상기 올드하마이트 제조시 사용되는 활성탄은 폐석고, 바람직하게는 배연탈황공정에서 발생하는 폐석고의 전체 중량 기준으로 15%이하에서는 소성된 소성물내에 올드하마이트가 생성되지 않고, 30중량% 이상에서 소성시에는 미반응 활성탄이 과량 존재하게 되어 CaC₂ 형태의 불순물이 증가하게 되고, 더불어 제조단가가 상승하게 되므로, 전체 올드하마이트 중량 기준으로 15 내지 30중량%의 활성탄을 사용하는 것이 좋다.

이에, 본 발명에 따른 배연탈황공정의 폐석고로부터 올드하마이트를 제조하는 메카니즘을 반응식 5 및 반응식 6으로 나타냈다.

여기서, 반응식 5는 배연탈황공정으로부터 제조된 폐석고가 온도변화에 따라 변화하는 과정을 나타내고, 반응식 6은 환원 분위기에서 800 내지 900℃의 온도로 석고중의 황산염이 활성탄의 탄소성분과 반응하여 올드하마이트가 제조되는 과정을 나타낸다.

한편, 본 발명에 따른 인공습지용 담체는 석고 및/또는 폐석고, 바람직하게는 배연탈황공정으로부터 제조된 폐석고와 함께 굴패각, 벤토나이트, 강화제, 결합제 또는 이들의 혼합물을 환원 분위기로 소성하여 제조될 수 있는바, 이를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 인공습지용 담체의 제조방법은 석고 및/또는 폐석고, 바람직하게는 배연탈황공정으로부터 제조되는 폐석고 100중량%를 기준으로 활성탄 15 내지 80중량%, 굴패각 20 내지 50중량%, 벤토나이트 30 내지 200중량%, 강화제 80 내지 200중량%, 결합제 10 내지 200중량% 및 물 150 내지 400중량%를 서로 혼합하는 혼합단계;

상기 혼합단계가 종료된 혼합물을 원하는 형태로 성형하는 성형단계;

상기 성형단계가 종료된 혼합물을 20 내지 150℃의 온도로 건조시키는 건조단계;

상기 건조단계가 종료된 혼합물을 가열로에 넣고 800 내지 900℃의 온도에서 0.1 내지 4시간 동안 환원 분위기로 소성시키는 소성단계;

상기 소성단계가 종료된 후 그 소성물을 상온까지 냉각시키는 단계로 구성된다.

여기서, 본 발명에 따른 인공습지용 담체는 소성된 후 냉각된 인공습지용 담체를 pH 8 내지 13의 알칼리성 용액 또는 황산염을 포함하는 알칼리성 용액에 0.1 내지 7일 동안 순응시켜 제조할 수 있다.

여기서, 상기 굴패각은 소성과정을 거쳐 인공습지용 담체에 포함될 경우 황산화 탈질미생물에 의해 생성된 황산염 이온 및 H⁺이온을 화학적 흡착 내지 중화시켜, 인공습지용 담체를 적정 pH, 예를 들면 pH 6 내지 10 으로 유지시켜주는 동시에 처리하고자 하는 처리수의 인 성분을 화학적으로 흡착제거한다.

또한, 본 발명에 따른 벤토나이트는 본 발명의 강화제와 함께 소성됨으로써, 인공습지용 담체에 존재하는 황성분 및 알칼리 물질의 소모에 의해 실질적으로 인공습지용 담체가 적용되는 인공습지의 침하 및 불용성 염에 의한 공극폐쇄를 방지하고, 벤토나이트 자체의 공극 및 표면에서 양이온 교환능력을 보유하여 처리수내의 중금속을 흡착제거하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 벤토나이트라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

본 발명에 따른 강화제는 상기의 벤토나이트와 함께 그 내부에 존재하는 SiO₂가 전체 강화제 중량대비 50 내지 100 중량%를 포함하는 물질로써, 소성과정을 거쳐 인공습지용 담체에 제조될 경우, 제조되는 인공습지용 담체의 물리적 강도를 높여 각종 물리적 압력에서도 담체의 형태를 유지시키는 역할을 한다.

본 발명에 따른 결합제는 인공습지용 담체를 구성하는 구성성분을 서로 결합시켜 담체의 형태를 유지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 사용 되는 결합제라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 한국산업규격(KS M 1415)에서 정하는 결합제 1 내지 3종의 액상규산나트륨을 사용하는 것이 좋다.

한편, 전술한 석고 및/또는 폐석고, 바람직하게는 배연탈황공정으로부터 제조된 폐석고와 함께 굴패각, 벤토나이트, 강화제, 결합제 또는 이들의 혼합물을 환원 분위기로 소성할 경우, 최종적으로 제조되는 인공습지용 담체는 올드하마이트와 실리카로, 알루미나, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화철, 산화칼륨, 산화마그네슘, 탄화칼슘, 활성탄 또는 이들의 혼합물을 포함하게 된다.

여기서, 상기 인공습지용 담체를 구성하는 각 조성물의 조성비는 인공습지용 담체를 제조하기 위한 출발물질의 조성에 따라 변화하게 된다.

아울러, 필요에 따라 상기 인공습지용 담체를 구성하는 실리카로, 알루미나, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화철, 산화칼륨, 산화마그네슘, 탄화칼슘, 활성탄 또는 이들의 혼합물 및 올드하마이트는 그 물질 자체가 서로 혼합되어 최종적인 인공습지용 담체로 제조될 수도 있다.

여기서, 상기 각 구성물의 혼합방법은 당업계의 통상적인 혼합방법을 사용한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

먼저 8 내지 20%의 함수율을 갖는 화력발전소[하동화력발전소]의 배연탈황공정 중의 폐석고 100g 및 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국] 5g을 서로 혼합하였다.

그 다음, 상기 혼합물을 100㎜W × 100㎜L × 50㎜H 크기의 SUS 챔버로 옮겨 전기로[THERMOLYNE F6010, BARNSTEAD INTERNATIONAL, 미국]에 위치시켰다.

그 다음, 상기 전기로의 온도를 분당 약 5℃의 속도로 약 850℃까지 승온하였다.

그 다음, 상기 전기로에 외부 공기유입을 차단하여 환원 분위기로 만든 후 약 850℃에서 약 2시간 동안 소성시켰다.

그 다음, 소성이 종료된 후 생성된 소성물을 상온에서 냉각시켜 올드하마이트를 제조하였다.

제조된 올드하마이트의 성분을 XRD 분석장치[D/MAX 2500H, RIGAKU, 일본]로 분석하였으며, 그 결과를 도 2로 나타냈고, 사용된 혼합물의 조성은 표 1로 나타냈다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국] 5g 대신 10g을 사용하였다.

그 결과를 도 2로 나타냈고, 사용된 혼합물의 조성은 표 1로 나타냈다.

<실시예 3>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국] 5g 대신 15g을 사용하였다.

<실시예 4>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국] 5g 대신 20g을 사용하였다.

<실시예 5>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국] 5g 대신 25g을 사용하였다.

<실시예 6>

실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국] 5g 대신 30g을 사용하였다.

폐석고 및 활성탄의 조성비

	활성탄(g)	폐석고(g)	활성탄 및 폐석고의 비율(%)
실시예 1	5	100	5
실시예 2	10	100	10
실시예 3	15	100	15
실시예 4	20	100	20
실시예 5	25	100	25
실시예 6	30	100	30

도 2에 나타낸 바와 같이, 2 세타 값이 26 부근인 무수석고의 주 peak(피크)가 폐석고 대비 활성탄의 비율이 15중량w%인 실시예 3부터 확연히 줄어들기 시작하여, 이후 활성탄의 비율이 높아질수록 무수석고의 주 피크는 사라지고, 2 세타 값이 31.4, 45 및 55.9 부근의 올드하마이트의 주 피크가 뚜렷이 형성됨을 알 수 있었다.

<실시예 7>

8 내지 20%의 함수율을 갖는 화력발전소[하동화력발전소]의 배연탈황공정 중의 폐석고 30g, 입경 500㎛이하로 분체한 활성탄[GRANULAR CARBON, CALCON, 미국]의 활성탄 10g, 입경 500㎛이하로 분체한 폐굴패각[경남 사천 용현면 패각 야적지] 10g, 입경 63㎛이하의 벤토나이트[일반형 벤토나이트, (주)렉셈, 한국] 20g, 강화제[MILLED GLASS FIBER, 한국화이바, 한국] 40g 및 물 65g을 서로 혼합하였다.

그 다음, 상기 혼합물에 결합제[액산규산나트륨(3종), 이화산업, 한국] 15g을 혼합한 뒤 구형으로 제조하였다.

그 다음, 상기 구형의 혼합물을 약 80℃의 온도로 약 4시간 동안 건조하였다.

그 다음, 건조된 상기 구형의 혼합물을 100㎜W × 100㎜L × 50㎜H 크기의 SUS 챔버로 옮긴 후 전기로[THERMOLYNE F6010, BARNSTEAD INTERNATIONAL, 미국]에 위치시켰다.

이때, 상기 혼합물을 SUS 챔버로 옮긴 후 전기로에 위치시킬 경우 외부 공기 유입을 차단시켜 환원분위기를 조성하였다.

그 다음, 상기 전기로에 약 850℃에서 약 1시간 동안 소성시켰다.

그 다음, 소성이 종료된 후 생성된 소성물을 상온에서 냉각시켜 인공습지용 담체를 제조하였다.

한편, 제조된 인공습지용 담체의 성분을 XRD 분석장치[D/MAX 2500H, RIGAKU, 일본]로 분석하였으며, 그 결과를 도 3으로 나타냈다.

<실시예 8>

실시예 7에 따른 인공습지용 담체 30g을 pH가 8 내지 13인 알칼리성 용액[O.4M NaOH] 30ml에 첨가한 뒤 5일간 방치한 후 세척하여 상온에서 건조시켜 인공습지용 담체를 제조하였다.

<실시예 9>

실시예 7에 따른 인공습지용 담체 30g을 pH가 1 내지 6인 황산염을 포함한 산성 용액[O.2M H₂SO₄] 30ml에 첨가한 뒤 5일간 방치한 후 세척하여 상온에서 건조시켜 인공습지용 담체를 제조하였다.

<실시예 10>

실시예 7에 따른 인공습지용 담체 30g을 pH가 8 내지 13인 황산염을 포함한 알칼리성 용액[0.4M NaOH 20.05ml + O.2M H₂SO₄ 20ml]에 첨가한 뒤 5일간 방치한 후 세척하여 상온에서 건조시켜 인공습지용 담체를 제조하였다.

도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 7에 따른 인공습지용 담체를 pH 1 내지 6의 황산염을 포함한 산성용액에서 5일간 순응시킨 실시예 9의 올드하마이트 주 피크는 없어졌지만, pH가 8 내지 13인 알칼리성 용액 또는 황산염을 포함하는 알칼리성 용액에서 5일간 순응시킨 실시예 8 및 10의 경우, 올드하마이트의 주 피크가 뚜렷이 존재하는 것을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에 기술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인공습지용 담체의 제조방법을 나타내는 흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 실시예에 따른 올드하마이트의 XRD를 나타내는 도,

도 3은 본 발명에 따른 실시예에 따른 인공습지용 담체의 XRD를 나타내는 도이다.

Claims

인공습지용 담체 전체 중량대비 5 내지 90중량%의 올드하마이트 및 10 내지 95중량%의 혼합 구성물로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공습지용 담체.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 혼합 구성물이 실리카, 알루미나, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화철, 산화칼륨, 산화마그네슘, 탄화칼슘, 활성탄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 인공습지용 담체.
제 3항에 있어서,

상기 혼합 구성물이 혼합 구성물 전체 중량대비 35 내지 45중량% 실리카, 10 내지 20중량%의 알루미나, 5 내지 15중량%의 산화칼슘, 1 내지 5중량%의 산화나트륨, 1 내지 5중량%의 산화철, 1 내지 5중량%의 산화칼륨, 0.1 내지 2 중량%의 산화마그네슘, 0.1 내지 2중량%의 탄화칼슘 및 3 내지 10중량%의 활성탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공습지용 담체.
석고, 폐석고 또는 석고 및 폐석고 100중량%를 기준으로 활성탄 15 내지 80중량%, 굴패각 20 내지 50중량%, 벤토나이트 30 내지 200중량%, 강화제 80 내지 200중량%, 결합제 10 내지 200중량% 및 물 150 내지 400중량%를 서로 혼합하는 혼합단계;

상기 혼합단계가 종료된 혼합물을 원하는 형태로 성형하는 성형단계;

상기 성형단계가 종료된 혼합물을 20 내지 150℃의 온도로 건조시키는 건조단계;

상기 건조단계가 종료된 혼합물을 가열로에 넣고 800 내지 900℃의 온도에서 0.1 내지 4시간 동안 환원 분위기로 소성시키는 소성단계;

상기 소성단계가 종료된 후 그 소성물을 상온까지 냉각시키는 단계를 포함하는 인공습지용 담체의 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 인공습지용 담체를 pH 8 내지 13의 알칼리성 용액 또는 황산염을 포함하는 알칼리성 용액에 0.1 내지 7일 동안 순응시키는 순응단계를 포함하는 인공습지용 담체의 제조방법.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 폐석고가 배연탈황공정에서 발생되는 폐석고인 것을 특징으로 하는 인공습지용 담체의 제조방법.