KR100863844B1 - 물에 뜨는 수질 정화용 성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황토와 유리분말에 유기응집제를 혼합한 상태에서 성형하고, 이를 가열하여 상기 유기응집제를 기화시킴으로써, 황토 성형체 내에 기공을 형성하여 물에 뜰 수 있도록 구성된 황토 성형체황토와 유리분말을 포함하며, 내부에 다수의 기공이 형성되어 비중이 1 보다 작게 형성된다.

본 발명에 의해 황토 성형체를 물에 뜰 수 있도록 구성함으로써, 황토의 침전에 의한 2 차 오염을 방지할 수 있다.

또한, 상기 황토 성형체가 일정한 강도를 가지도록 구성하여 용이하게 파괴되지 않도록 함으로써, 보다 장기간의 수질 정화력을 발휘할 수 있으며, 그 수거 역시 용이하게 할 수 있다.

수질 정화, 황토, 기공

Description

물에 뜨는 수질 정화용 성형체{WATER FLOATING BODY FOR WATER PURIFICATION}

본 발명은 황토 성형체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 황토와 유리분말을 포함하며 내부에 다수의 기공을 형성함으로써 비중이 1 보다 작게 형성된 수질 정화용 성형체에 관한 것이다.

일반적으로 가정의 생활하수 또는 가축의 배설물 및 유조선의 기름 등이 하천에 유입되면 수질의 부영양화가 진행되고, 부유성 조류 즉, 식물성 플랑크론이 과다 증식되어 수질을 오염시키게 된다.

식물성 플랑크톤은 그 종류에 따라 수질의 색깔이 녹색, 갈색, 적색 등을 띄게 되고, 광합성을 차단하여 유해물질을 생성하게 되므로, 어류 또는 어패류 등을 폐사시켜 강, 담수 또는 양식장 등에 큰 피해를 주게 된다.

한편, 근래 세계 각국의 녹적조 발생 후 제거 대책에 대한 연구 동향으로서, 황산구리 등의 화학약품 또는 해양식물에서 추출한 물질을 살포하거나 초음파를 방사하여 적조생물을 죽이는 방법 또는 오존으로 적조생물의 특성을 중화하는 방법, 천적을 이용하여 적조생물을 죽이는 방법 등이 개발되고 있으나 황토를 살포하는 방법은 비용이 저렴하면서도 상대적으로 효과가 우수하여 가장 경제성 있는 방법으로 평가받고 있다.

국내의 경우 1996년부터 지방자치단체와 국립수산진흥원을 중심으로 황토를 대량으로 살포하여 녹조 및 적조 방제 대책을 수립하고 있으나, 황토 살포 시기 및 방법에 대한 정량적인 연구가 미흡한 실정이며, 실제적으로는 적조 발생 시 황토를 삽 또는 수압을 이용하여 오염지역에 대량 살포함으로써 오염물질을 침전시키고 있다.

그러나, 상기와 같은 방법으로 황토를 살포할 경우 많은 인력과 시간이 소요되며 넓은 오염범위에 황토를 고루 살포하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 살포된 황토가 유해 플랑크톤과 함께 수중에 침전되어 바닥에 서식하는 어패류 등에 피해를 주는 2차 오염을 발생시키고 있다.

또한, 황토를 대량으로 살포할 경우 부유물질이 일시적으로 증가하게 되어 어류의 아가미 폐쇄로 인한 호흡장애 및 황토의 침전으로 인한 어패류 폐사 등을 유발하게 되어 이러한 황토 퇴적층을 제거해야 하는 번거로운 작업이 요구되는 등의 부작용을 발생시키게 된다.

현재 식수의 경우에도 식수원에 분포된 수질 요염물질과 녹조로 인해 그 정화에 어려움을 겪고 있으며, 수질의 정화를 위해 살포된 다량의 황토를 강바닥으로부터 다시 제거하여야 하는 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 황토와 유리분말에 유기응집제를 혼합한 상태에서 성형하고 이를 가열하여 본 유기응집제를 기화시킴으로써, 황토 성형체 내에 기공을 형성하여 물에 뜰 수 있도록 수질정화용 성형체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 기공이 형성된 황토 성형체이 일정한 강도를 가질 수 있어 용이하게 파괴되지 않도록 구성된 수질정화용 성형체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수중 물질과의 접촉 면적을 최대한 증가시켜 흡착 효율을 증대시킨 물에 뜨는 수질정화용 성형체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 물에 뜨는 수질정화용 성형체는, 황토와 유리분말을 포함하며, 내부에 다수의 기공이 형성되어 비중이 1 보다 작게 형성된다.

여기서, 상기 수질 정화용 성형체 내의 기공율은 30% 내지 70% 범위로 형성된다.

여기서, 상기 성형체에는 30 내지 60 중량부의 황토와 15 내지 40 중량부의 유리분말이 포함될 수 있다.

바람직하게는, 상기 다수의 기공 내에는 황토 분말이 추가적으로 흡착된다.

또는, 상기 다수의 기공 내에는 미생물이 추가적으로 주입된다.

또한, 상기 성형체는 내부에 개구를 가지는 환형 또는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

한편 본 발명에 따른 물에 뜨는 수질정화용 성형체의 제조방법은, 황토와 유리분말과 유기응집제를 혼합하여 분쇄하는 단계와, 상기 혼합 분쇄된 황토와 유리분말과 발포제에 물 및 물유리를 혼합하여 일정한 모양으로 형성하는 단계와, 상기 일정한 모양으로 형성된 혼합물을 건조하는 단계와, 상기 건조된 혼합물을 700 내지 900 ℃ 의 온도에서 가열하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 수질 정화용 성형체 내의 기공율은 30% 내지 70% 범위로 형성된다.

여기서, 상기 가열하는 단계 이후에 상기 가열된 혼합물을 황토와 물의 혼합물 내에서 숙성시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

또는, 상기 가열하는 단계 이후에 상기 가열된 혼합물에 미생물을 번식시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.

또한, 상기 성형체 내에는 30 내지 60 중량부의 황토와, 15 내지 40 중량부의 유리분말이 포함될 수 있다.

바람직하게는, 상기 성형체의 비중은 1 보다 작게 구성된다.

본 발명에 의해 황토 성형체을 물에 뜰 수 있도록 구성함으로써, 황토의 침전에 의한 2 차 오염을 방지할 수 있다.

또한, 상기 황토 성형체이 일정한 강도를 가지도록 구성하여 용이하게 파괴되지 않도록 함으로써, 보다 장기간의 수질 정화력을 발휘할 수 있으며, 그 수거 역시 용이하게 할 수 있다.

또한, 수중 물질과의 접촉 면적이 최대한 증가되어 수질 정화력을 현저히 증대시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명에 따른 물에 뜨는 수질정화용 성형체(100)는, 황토와 유리분말을 포함하며, 내부에 다수의 기공이 형성되어 비중이 1 보다 작게 형성된다.

여기서, 상기 황토 성형체(100)의 표면적을 더욱 증가시키기 위해 본 황토 성형체(100)의 중앙에는 개구(10)가 형성되어, 전체적으로 환형 또는 원기둥의 형상으로 구성된다.

상기 황토는 암석의 화학적 풍화작용으로 인해 형성된 황색 내지 적갈색의 풍화토 또는 풍화퇴적물로서, 주로 입자 지름이 0.002∼0.02㎜ 인 토양입자로 이루어진 퇴적물을 의미하며, 작은 입경으로 인해 수중의 각종 오염물질과 용이하게 흡착되는 성질을 가지므로, 지구의 환경오염을 정화시키는 필터로 불린다.

이러한 황토의 구성 광물로는 석영, 장석, 점토광물, 산화철광물, 깁사이트 등 여러가지 종류의 광물을 포함하며, 그 화학성분으로는 이산화규소, 삼산화알루미늄, 삼산화철, 산화마그네슘, 산화칼륨, 물과 함께 다른 성분을 소량 포함한다.

상기와 같은 황토의 구성 광물에 의해 미립성, 가소성, 이온교환성, 흡착성, 촉매성, 현탁성 등의 여러가지 특성을 가지게 된다.

상기 유리분말은 규사(珪砂)와 소다회(灰)의 혼합물을 용융 후 저압증기솥에서 처리하여 얻거나, 유리가공 시 발생되는 유리조각을 분쇄하여 재활용하거나 또는 도로 표지용 유리알 제조시 발생되는 유리분말을 이용할 수 있다.

상기 유리분말은 소다석회 유리로서, 그 용융점이 낮은 특징을 가지며, 본 유리분말이 가열에 의해 용융된 후 상기 황토와 결합 냉각되어, 최종적으로 형성되는 상기 황토 성형체가 일정한 강도를 갖도록 하는 역할을 발휘할 수 있다.

본 발명에 따른 황토 성형체(100)에는 상기 황토가 30 내지 60 중량부, 상기 유리분말이 15 내지 40 중량부 포함되며, 이러한 황토와 유리분말을 물 및 물유리 와 함께 반죽하여 환형 또는 원기둥 형상으로 형성하게 된다.

상기 물유리는 이산화규소와 알칼리를 융해해서 얻은 규산알칼리염(鹽)을 진한 수용액으로 한 것이다.

한편, 본 발명에 따른 성형체를 형성하기 위해, 상기와 같은 황토와 유리분말의 혼합 시 유기응집제를 10 내지 15 중량부 함께 혼합하여 분쇄하게 된다.

상기 유기응집제로서는 합성고분자 응집제인 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산나트륨 등이 이용될 수 있다.

상기와 같은 물유리와 유기응집제의 응집력에 의해 황토와 유리분말이 응집되어 환형(도우넛 형) 또는 원기둥 등의 일정한 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 황토 성형체(100)는 상기와 같이 환형 또는 원기둥 형상으로 형성된 황토 성형체을 60 내지 70℃ 의 온도에서 건조하고, 이후 700 내지 900℃ 의 온도에서 가열하게 된다.

상기와 같은 가열공정에 의해 상기 황토 성형체 내에 혼합되었던 유기응집제 및 가소성 분자를이 연소되어 기체를 발생시킴으로써, 상기 황토 성형체 내에 다수의 기공을 형성하게 된다.

또한, 상기 황토 성형체 내에 포함되었던 유리분말이 용융되어 주위의 황토 분말과 혼합됨으로써, 냉각 후 이러한 유리와 황토의 결합력에 의해 상기 황토 성형체가 일정한 파괴 강도를 유지하게 된다.

이때, 상기 유기응집제의 연소에 의해 형성되는 기공이 상기 황토 성형체의 내부에도 형성되므로, 상기 황토 성형체 내부의 기공율(황토 성형체 전체 부피에 대한 기공 부피의 비율)은 상당히 커지게 되어, 본 황토 성형체의 전체 비중이 물보다 작아져 최종적으로 형성된 상기 황토 성형체는 물에 뜨게 된다.

여기서, 상기 기공율은 30% 내지 70%의 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.

상기 기공율이 30% 미만으로 형성될 경우, 황토 성형체의 밀도가 커져 물에 뜨기 어려우며, 상기 기공율이 70%를 초과할 경우, 황토성형체가 너무 쉽게 파괴되기 때문이다.

따라서, 상기 황토성형체이 상기 범위의 기공율을 갖도록 제조됨으로써, 물에 뜬 상태에서 일정 시간동안 수질 정화력을 발휘한 이후 재수거되거나 또는, 일정한 시간동안 수질 정화력을 발휘한 이후 자연분해되도록 구성될 수도 있다.

상기 황토 성형체(100) 내에 형성되는 기공의 비율은 상기 유기응집제의 종류 및 그 양에 의해 조절 가능하다.

이후, 상기와 같이 형성된 황토 성형체(100)를 황토와 물의 혼합물 내에서 일정한 시간동안 침지시켜, 상기 황토 성형체(100)에 형성된 기공 내에 미세한 황토 분말이 스며들도록 한다.

상기와 같이 상기 황토 성형체(100)에 형성된 기공 내에 황토 분말이 스며들도록 함으로써, 상기 기공 내의 황토 분말에 미세한 미생물이 흡착될 수 있도록 구성하여 수질 정화 효율을 더욱 높일 수 있다.

또는, 상기 황토 성형체(100)에 형성된 기공 내에 미생물을 인위적으로 번식시킴으로써, 수질 정화 능력을 보다 증대시킬 수 있다.

상기와 같은 미생물에는 예를 들어, 아시네토박터(Acinetobacter), 아스로박 터(Arthrobacter), 로도콕사이(Rhodococci), 마이코박테리움(Mycobacterium), 슈도모나 스(Pseudomonas) 등의 미생물이 이용될 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

첨부의 하기 도면들은, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.

도 1 은 본 발명에 따른 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 사시도이며,

도 2 는 본 발명에 따른 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 황토 성형체 10: 개구

Claims (12)

1. 황토와 유리분말을 포함하며,

   내부에 다수의 기공이 형성되어 비중이 1 보다 작게 형성되고,

   수질 정화용 황토 성형체 내의 기공율은 30% 내지 70% 범위인 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 황토는 30 내지 60 중량부, 상기 유리분말은 15 내지 40 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 기공 내에는 황토 분말이 추가적으로 흡착된 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 기공 내에는 미생물이 추가적으로 주입되는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 황토 성형체은 내부에 개구를 가지는 환형 또는 원기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체.
7. 황토와 유리분말과 유기응집제를 혼합하여 분쇄하는 단계와;

   상기 혼합 분쇄된 황토와 유리분말과 발포제에 물 및 물유리를 혼합하여 일정한 모양으로 형성하는 단계와;

   상기 일정한 모양으로 형성된 혼합물을 건조하는 단계와;

   상기 건조된 혼합물을 700 내지 900 ℃ 의 온도에서 가열하여 기공을 형성하는 단계를 포함하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 수질 정화용 황토 성형체 내의 기공율은 30% 내지 70% 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 가열하는 단계 이후에 상기 가열된 혼합물을 황토와 물의 혼합물 내에서 숙성시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정 화용 성형체의 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 가열하는 단계 이후에 상기 가열된 혼합물에 미생물을 번식시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 황토는 30 내지 60 중량부, 상기 유리분말은 15 내지 40 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 황토 성형체의 비중은 1 보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 물에 뜨는 수질 정화용 성형체의 제조방법.

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