KR100877060B1 - 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도 - Google Patents

난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR100877060B1
KR100877060B1 KR20070065989A KR20070065989A KR100877060B1 KR 100877060 B1 KR100877060 B1 KR 100877060B1 KR 20070065989 A KR20070065989 A KR 20070065989A KR 20070065989 A KR20070065989 A KR 20070065989A KR 100877060 B1 KR100877060 B1 KR 100877060B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyurethane foam
sludge
polyurethane
foam carrier
carrier
Prior art date
Application number
KR20070065989A
Other languages
English (en)
Inventor
신원식
박혜옥
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR20070065989A priority Critical patent/KR100877060B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100877060B1 publication Critical patent/KR100877060B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/105—Characterized by the chemical composition
    • C02F3/106—Carbonaceous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C02F3/104—Granular carriers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F2003/001—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms
    • C02F2003/003—Biological treatment of water, waste water, or sewage using granular carriers or supports for the microorganisms using activated carbon or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/08—Chemical Oxygen Demand [COD]; Biological Oxygen Demand [BOD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

본 발명은 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐수 중 COD와 색도를 동시에 제거하기 위해, 슬러지 탄화물과 폴리우레탄 프리폴리머를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물에 계면활성제를 첨가하고, 얻어진 혼합물을 발포하여 제조되는 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법에 관한 것이다.
상기 폴리우레탄 폼 담체는 미생물 부착효율이 뛰어나고, COD 및 색도를 효과적으로 제거하고, 내구성이 강화되어 교반되는 반응조에 바람직하게 사용되고, 하수 슬러지와 유기성 슬러지를 탄화 처리하여 발생된 탄화물을 사용함으로써 처리 및 처분의 문제가 되고 있는 하수 및 유기성 슬러지의 재활용도를 증대시킨다.
폴리우레탄, 슬러지, 미생물 부착

Description

난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도{POROUS POLYURETHANE FOAM MEDIA COMPRISING CARBONACEOUS MATERIALS OBTAINED FROM CARBONIZATION OF SLUDGES FOR NON-DECOMPOSABLE INDUSTRIAL WASTEWATER TREATMENT MANUFACTURING METHOD THEREOF AND THE USE OF THE SAME}
본 발명은 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미생물 부착효율이 뛰어나고, 내구성이 강화되어 교반되는 반응조에 바람직하게 사용되고, 하수 슬러지와 유기성 슬러지를 탄화 처리하여 발생된 탄화물을 사용함으로써 처리 및 처분의 문제가 되고 있는 하수 및 유기성 슬러지의 재활용도를 증대시킬 수 있는 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
일반적으로 산업폐수, 축산폐수, 생활하수 등을 처리하기 위해서 담체를 사용하여 미생물을 부착시켜 생물학적으로 처리하고 있다.
이를 위해 종래에 사용되고 있는 담체로는 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리스타이렌(PS), 활성탄, 세라믹 등이 있다. 그러나 여러 담체들이 재료의 원가가 높아 제조비용의 증대 및 처리효율성과 안정성에 문제점이 야기되고 있다.
특히 오염물질 흡착과 미생물 서식공간을 제공을 위한 표면적 확대물질을 담지한 페수처리용 폴리우레탄의 폼 담체가 사용되고 있으나, 표면적 확대물질이 폴리우레탄에 대하여 이물질로 작용하므로 내구성을 약화시키는 작용을 하며, 이와 같은 폴리우레탄 담체의 약화된 내구성은 교반되는 반응조에서 오폐수 처리 능력이 더욱 문제가 된다.
대한민국 특허등록 제0232398호에는 폴리우레탄 또는 그 유도체인 담체(밀도 20~80kg/㎥)가 개시되어 있으나, 상기 종래기술을 비롯한 종래 폴리우레탄 폼 담체는 비중이 1 보다 작아서 물에 부유하므로 오염물질 제거 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한 대한민국 특허출원 제2002-52836호에는 생물학적 폐수처리용 다공성 폴리우레탄 폼 담체로서 활성탄, 숯, 이온교환수지 및 천연점토 등이 담지된 폴리우레탄 폼 담체가 개시되어 있다. 상기 종래기술은 바이오필름(biofilm) 형성능이 있고, 오염물질의 흡착능은 뛰어나지만, 사용중에 담체가 부서지는 등 담체의 내구성의 문제가 있으며, 비중이 낮아 반응조에서 부유하여 오폐수 처리 효율이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 특허공개 제2003-50374호는 5∼25 중량％의 화인 세라믹, 25 중량% 이하의 카본, 15∼50 중량 % 탄산염, 30∼60 중량 %의 점결제를 포함하여 구성되는 오·폐수 처리용 다공성 세라믹 담체를 제시하고 있다. 상기 담체는 폐수 내 인(P)을 효과적으로 제거하고 기공이 많고 미생물의 생장에 필수적인 원소를 함유하고 있어서 2차 처리용 생물막 담체로도 활용될 수 있다고 언급하고 있다.
대한민국 특허공개 제2006-112561호는 미생물 고정용 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA) 복합체를 사용하여, 물에 대한 용해성을 감소시킴으로써 화학적 처리에의한 미생물의 활성 저하 문제의 유발 없이 고농도의 미생물을 고정화하여 폐수처리 효율을 향상시키는 방법을 제안하고 있다.
대한민국 특허등록 제10-0598081호는 산업 폐기물인 폐폴리에틸렌과 농작물의 부산물인 볏짚을 특정 조건에서 성형한 담체를 제시하고 있다. 상기 담체는 다공성이 높고 미생물균의 고착 및 번식효과를 상승시켜 유기물의 분해효과를 극대화시킬 수 있으며, 폐기물 및 부산물을 이용하므로 경제성이 높아 특히, 오·폐수 등의 미생물을 이용한 수처리 분야에 적용될 수 있다고 언급하고 있다.
이와 같이 다양한 종류의 담체를 제조하여 이를 폐수 처리 등에 적용하고자 하는 노력이 있어왔다. 그러나 아직까지 그 처리가 문제시 되고 있는 하수 슬러지나 유기성 슬러지를 이용한 담체에 대해선 언급된 바 없다.
현재 하수 슬러지와 유기성 슬러지의 경우 대부분이 해양투기 되며 일부는 소각이나 매립에 의해 처리되고 있는 실정이며, 강화되는 각종 법규에 따른 유기성 슬러지의 처리 및 처분에 어려움을 겪고 있다. 이에 효율적인 슬러지의 재활용을 통한 처리 및 처분 문제에 대한 연구들이 진행되고 있는 실정이다.
한편 염색공장에서 발생되는 폐수 중의 색도(Color) 및 유기오염물질(COD)이 다량 함유되어 있어, 별도의 약품을 투입하여 이를 제거하고 있다. 최근 환경보전에 대한 인식변화와 규제강화, 기업체의 자발적 참여 등으로 인해 염색폐수의 처리는 과거에 비해 현저히 개선되었으나 폐수배출량의 증가, 기존 처리시설의 한계, 염색폐수업체의 영세성 등으로 인하여 아직까지도 그 폐수처리 문제는 아직도 심각한 실정이다. 더욱이 배출기준의 강화로 인해 수질기준을 만족시키는 것 외에 염색폐수가 안고 있는 가장 큰 문제점인 폐수의 색도 제거가 최근 큰 관심을 끌고 있다.
현재 사용하고 있는 COD 및 색도를 제거하기 위해 응집제 및 탈색제를 사용하고 있으나, 이러한 물질들은 가격이 매우 고가이고 그에 비해 효율이 만족스럽지 못하다. 이에 활성탄을 사용하여 색도 및 COD를 제거하고 있으나, 이 또한 그 효율적인 면에서는 만족스럽지 못하다.
상기 문제를 해소하기 위해, 본 발명은 미생물 부착효율이 뛰어나고, 내구성이 강화되어 COD 및 색도를 효과적으로 제거할 수 있는 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법 및 이로써 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제조된 폴리우레탄 폼 담체를 난분해성 산업 폐수 처리에 사용하는 용도를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은
폐수 중 COD와 색도를 동시에 제거하기 위해,
슬러지 탄화물과 폴리우레탄 프리폴리머를 혼합하여 혼합물을 제조하고,
상기 혼합물에 계면활성제를 첨가하고,
얻어진 혼합물을 발포하여 제조되는 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방법에 의해 제조되며, 슬러지 탄화물이 담지된 폴리우레탄 폼 담체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제조된 폴리우레탄 폼 담체를 이용하는 난분해성 산업 폐수 처리 방법을 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의해 하수 슬러지 및 유기성 슬러지를 탄화시켜 얻은 탄화물을 포함하는 폴리우레탄 폼 담체를 제조하였다. 상기 폴리우레탄 폼 담체는 COD 및 색도를 효과적으로 제거하고, 미생물 부착효율이 뛰어나고, 내구성이 강화되어 교반되는 반응조에 바람직하게 사용된다. 또한 종래 그 처리가 문제시 되고 있는 하수 슬러지와 유기성 슬러지를 탄화 처리하여 발생된 탄화물을 사용함으로써 이들의 재활용도를 높여 친환경적이라 할 수 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 미생물 부착효율이 뛰어나고, COD 및 색도를 효과적으로 제거하고, 내구성이 강화되어 교반되는 반응조에 바람직하게 사용되고, 하수 슬러지와 유기성 슬러지를 탄화 처리하여 발생된 탄화물을 사용함으로써 처리 및 처분의 문제가 되고 있는 하수 및 유기성 슬러지의 재활용도를 증대시키는 효과가 있다.
상기 폴리우레탄 폼 담체는 폐수 중 COD와 색도를 동시에 제거하기 위해,
a) 슬러지 탄화물과 폴리우레탄 프리폴리머를 혼합하여 혼합물을 제조하고,
b) 상기 혼합물에 계면활성제를 첨가하고,
c) 얻어진 혼합물을 발포하여 제조된다.
먼저, 폴리우레탄 프리폴리머와 슬러지 탄화물을 혼합하여 혼합물을 제조한다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머는 이 분야에서 공지된 바의 프리폴리머가 사용되며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않는다. 대표적으로, 상기 폴리우레탄 프리폴리머로는 비스클로로포르메이트(bischloroformate) 화합물을 디아민 화합물과 반응시켜 제조된 폴리우레탄 프리폴리머, 또는 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리올 화합물과 디이소시아네이트(diisocyanate) 화합물을 주성분으로 한 폴리우레탄 프리폴리머가 가능하다.
이때 상기 디이소시아네이트로는 방향족 이소시아네이트, 예컨대, 톨루엔 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 디이소시아네이트, 포화 고리형 이소시아네이트, 예컨대, 수소화 메틸렌 디페닐 디이소시아네이 트, 수소화 톨루엔 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 예컨대, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 리신 디이소시아네이트 등이 있으며, 상업적으로는 Dow chemical社의 상품명 Hypol 2000 또는 Hypol 3000을 구입하여 사용할 수 있다.
상기 슬러지 탄화물은 하수 슬러지와 유기성 슬러지를 200 내지 550℃의 온도에서 탄화시켜 생성된 하수 및 유기성 슬러지 탄화물을 이용한다. 이러한 하수 및 유기성 슬러지 탄화물은 그 처리나 처분의 문제가 되고 있어, 본 발명은 폐자원의 재활용이라는 점에서 큰 잇점을 갖는다. 또는 미생물의 서식공간을 제공하여 미생물을 이용한 하·폐수 처리의 효율을 높이고, 미생물 부착성능이 뛰어나다. 더욱이 일반적인 생물학적 처리 시 안정적이고 우월한 처리 효율을 나타내고, 특히 활성탄이 담지된 담체에 비해 보다 우수한 효과를 가진다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머는 1리터당 90 내지 110g의 수용액으로 구성되며, 상기 폴리우레탄 프리폴리머 수용액에 10 내지 30g의 탄화물을 혼합하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 슬러지 탄화물의 함량이 상기 범위 미만이면 충분한 미생물 부착 효율 증가 효과를 얻을 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 폴리우레탄 담체에 슬러지 탄화물이 충분히 담지되지 못한다.
이때 추가로 폴리우레탄의 발포를 촉진하기 위해 여러 가지 첨가제를 사용할 수 있다. 이러한 첨가제로는 각종 개시제(initiator), 실리콘계 정포제, 주석촉매, 아민촉매, 물, 가교제, 표면적 확대 물질, 및 가중 물질 등이 가능하다.
상기 첨가제 중 가교제는 폴리우레탄 발포시 가교(crosslink)에 의하여 폴리 우레탄 폼의 내구성을 크게 증가시킨다. 이러한 가교제는 트리에탄올 아민, 에틸렌글리콜, 또는 글리세린이 사용될 수 있으며, 또한 이들의 유도체를 비롯하여 공지된 가교제가 모두 사용될 수 있다. 가교제 선택의 제한은 가교성능과 가격을 고려하는 것이다. 바람직하기로, 상기 가교제는 폴리우레탄 프리폴리머 100g을 함유하는 용기 1L 중에 30 내지 50g/L 첨가된다.
또한 표면적 확대 물질은 폴리우레탄 폼 담체의 표면적을 확대하기 위해 사용한다. 이러한 표면적 확대 물질은 활성탄, 숯, 이온교환수지(예: 앰버라이트(Amberlite), XAD 등), 천연점토, 제올라이트, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 스멕타이트, 세포라이트, 돌마이트, 바라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이 가능하다. 상기 표면적 확대 물질은 혼합물 내에 분산이 잘 되도록 미세한 분말로 첨가되며, 바람직하기로, 폴리우레탄 프리폴리머 100g을 함유하는 용기 1L 중에 3 내지 20g/L 첨가된다.
또한 본 발명은 상기 재료혼합 단계에서 가중물질 분말을 첨가함으로써 폴리우레탄 폼의 비중을 증가시켜 담체가 오폐수가 투입된 각종 반응조(고정층 반응기(packed bed reactor), 유동층 반응기(moving bed bioreactor(MBBR), SBR(Sequencing bacth reactor), HBR(Hybrid Biological Reactor) 등)에서 부유되는 것을 방지하여 하 · 폐수 처리효율을 높일 수 있다.
이러한 가중물질은 산화철, 영가철, 슬래그일 수 있으며, 특히 가중물질이 삼방정계 헤마타이트일 경우, 헤마타이트는 가중물질과 표적적 확대물질의 기능을 겸할 수 있고 공업용 헤마타이트를 사용할 경우 가격면에서도 충분히 경쟁력을 갖 는다.
이러한 가중물질은 역시 미세분말이어서 폴리우레탄 프리폴리머 수용액에 잘 분산될 수 있는 것이 바람직하고, 최종적으로 얻어진 담체의 비중은 1.0 내지 1.3, 보다 바람직하게는 1.0 내지 1.1인 것이 폐수 중에 쉽게 부유되지 않으면서도, 너무 비중이 크지 않아서 교반되는 반응조에 기계적인 과부하가 생기지 않도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 표면적 확대물질과 가중물질은 100 메쉬 이하인 크기를 갖는 것이 좋으며, 이는 100 메쉬 이상인 경우 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 강도가 담체로서는 부적합해질 수 있는 것을 방지할 수 있다.
바람직하기로, 상기 가중물질은 폴리우레탄 프리폴리머 100g을 함유하는 용기 1L 중에 3 내지 20g/L 첨가된다.
다음으로, 상기 단계 a)에서 얻어진 혼합물에 계면활성제를 첨가한다.
이때 계면활성제로는 비이온성 계면활성제 또는 음이온 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제로는 상업적으로 구입할 수 있는 것으로 Tween 80이 있으며, 음이온성 계면활성제로는 SDS(sodium dodecyl sulfate)가 가능하다.
이러한 상기 계면활성제의 첨가량은, 상기 폴리우레탄 프리폴리머와 탄화물 수용액 100 g에 90 내지 110g의 계면활성제를 첨가하여 사용한다.
다음으로, 상기 단계 b)에서 얻어진 혼합물을 발포하여 슬러지 탄화물이 담지된 폴리우레탄 폼 담체를 제조한다.
이때 발포는 공지된 폴리우레탄 발포 조건에 따르며, 본 발명에서 특별히 언급하지는 않는다.
상기 단계를 거쳐 제조된 폴리우레탄 폼 담체는 다공성이면서 내구성이 우수하고, 비중이 0.89∼1.08으로 각종 산업폐수의 생물학적 처리 시 생물막을 형성시키는데 사용된다.
상기 폴리우레탄 폼 담체는 미생물의 고정화 담체로서 뛰어난 성능을 가지게 되어 하·폐수 내 고농도의 COD, BOD, 색도, 질소, 인 등을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한 폐기물인 하폐수 슬러지를 탄화시켜 생성한 탄화물을 주원료로 사용함으로 폐기물의 재활용도를 증대시킨다. 부연하면, 상기 하수 슬러지와 유기성 슬러지는 유기질 외에도 다량의 중금속을 함유하고 있어 단순히 탈수시켜 매립하거나 해양투기 시 2차 오염을 유발하며, 매립, 해양투기 금지 법규의 시행으로 인한 슬러지의 처리 및 처분이 문제가 되고 있는 실정이다. 그러나 본 발명과 같이 하수 슬러지와 유기성 슬러지를 산업폐수 처리용 폴리우레탄 폼 담체의 주원료로 재활용함으로써 경제적이고 효율적인 슬러지의 최종처리 및 재활용도를 극대화시킬 수 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통해 더욱 상세히 설명하겠는 바, 이러한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예시일 뿐 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1∼6: 슬러지 탄화물을 담지한 폴리우레탄 폼 담체의 제조
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 폴리우레탄 프리폴리머(prepolymer, 예, Dow Chemical 사의 Hypol 3000) 100 g을 1 L용기에 넣은 다음, 하수 슬러지와 유기성 슬러지 탄화물, 비이온성 계면활성제(Tween 80) 용액을 100 g 첨가하여 발포시켜 폴리우레탄 폼 담체를 제조하였다. 이때 유기성 슬러지 및 하수 슬러지는 400 ℃에서 탄화된 것을 사용하였다.
(g) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
폴리우레탄 프리폴리머 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g
탄화물 함량 유기성 슬러지 10 g 20 g 30 g - - -
하수 슬러지 - - - 10 g 20 g 30 g
계면활성제 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g 100 g
비교예 1: 활성탄이 첨가된 폴리우레탄 폼 담체의 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 활성탄을 첨가한 폴리우레탄 폼 담체를 제조하였다.
실험예 1: 사진 관찰
상기 실시예 1∼3에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체를 사진 측정하였으며, 이를 도 1 내지 3에 나타내었다. 도 1 내지 3을 참조하면, 슬러지 탄화물이 함유된폴리우레탄 폼 담체는 기공이 형성되어 있어, 다공성임을 알 수 있다.
실험예 2: 비중 측정
상기 실시예 1∼6에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 비중을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(g) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
비중 0.98 1.00 1.08 0.89 1.02 1.05
상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 하수 슬러지와 유기성 슬러지 탄화물을 담지한 폴리우레탄 폼 담체는 물에 가라앉을 수 있으면서도 교반되는 반응조에서의 사용에 적합하도록 적절한 비중을 갖는 담체임을 알 수 있다.
실험예 3: 탄화물의 비표면적 측정
상기 실시예 1∼6에서 사용되는 유기성 슬러지와 하수 슬러지의 탄화 온도 변화에 따른 탄화물의 BET 표면적을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
탄화 온도 (℃) 200 250 350 400 450 500 550 활성탄
BET 표면적 (m2/g) 유기성 슬러지 1.48 1.72 1.63 1.99 4.10 6.36 0.17 1,150
하수 슬러지 1.53 1.22 1.84 2.04 3.28 5.29 1.03 1,150
실험예 4: 폴리우레탄 폼 담체의 비표면적 측정
상기 실시예 1∼6 및 비교예 1에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 BET 표면적을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1
BET 표면적 (m2/g) 57.4 58.3 55.7 53.7 59.5 57.1 59.7
상기 표 4를 참조하면, 비교예 1의 활성탄을 포함하는 폴리우레탄 폼 담체와 본 발명에 따라 슬러지 탄화물을 포함하는 폴리우레탄 폼 담체는 동등한 수준의 비표면적을 가짐을 알 수 있다.
실험예 5: 폴리우레탄 폼 담체의 SEM 사진 측정
상기 실시예 1 및 4에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체에 미생물을 흡착시켜 흡착 전 후의 담체의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 도 4 내지 도 7에 나타내었다.
도 4는 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 미생물 흡착 전(a) 및 후(b)의 사진이고, 도 5는 이의 확대 사진이고, 도 6은 실시예 4에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 미생물 흡착 전(a) 및 후(b)의 사진이고, 도 7은 이의 확대 사진이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 실시예 1 및 4에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체는 미생물을 효과적으로 흡착시킴을 알 수 있다.
실험예 6: COD 제거 및 색도 제거 효율의 측정
상기 실험에서는 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 산업폐수 COD 및 색도 제거 효율을 측정하였다.
2L 크기의 회분식 반응기에 COD 농도 500∼700ppm, 색도 600∼700[C.U.]인 폐수를 넣고, 페수처리장에 존재하는 미생물이 부착된 활성탄 담지 폴리우레탄을 충진한 다음, 폭기하여 용존산소의 농도를 2 pm 이상으로 유지하면서 시간에 따른 COD 농도 및 색도를 측정하였다.
[COD 측정]
도 8은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체로 COD 농도 500∼700ppm의 산업폐수를 처리한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9는 미생물에 의한 유기물의 생물학적 제거능을 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 담체는 유입수에 비하여 유출수에서의 COD는 일반적인 생물학적 처리시 보다 안정적이고 우월한 처리효율을 나타냄을 알 수 있다.
[색도 측정]
도 10은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체를 색도 600∼700[C.U.]의 산업폐수를 처리한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 담체는 색도 제거에 매우 효과적임을 알 수 있다.
실험예 7: Pilot 규모의 실험을 통한 COD 제거 및 색도 제거 효율의 측정
COD 농도 500∼700ppm인 폐수를 넣고, 페수처리장에 존재하는 미생물이 부착된 활성탄 담지 폴리우레탄을 넣어 시간에 따른 COD 농도를 측정하였다. 이때 처리 장치는 도 11에 도시한 하수 슬러지와 유기성 슬러지 탄화물을 담지한 폴리우레탄 폼 담체를 충진한 산업폐수 처리 장치 모식도에 의거한 장치를 사용하였다.
먼저, 도 11에 도시한 28L규모의 pilot 반응기에 혐기성 또는 호기성 미생물을 부착된 담체를 부피비로 20% 충진하였다. 이때 총 체류시간은 48시간으로 24시간 간격으로 시료를 채취하여 분석하였다. 각 단의 유출수의 COD, 색도는 수질오염공정시험법에 준하여 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 도 12 및 도 13에 나타내었다.
[COD 측정]
도 12는 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체를 충진하여 산업폐수의 COD를 처리한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 슬러지 탄화물을 포함하는 폴리우레탄 폼 담체는 COD의 처리가 안정적이고 그 효율이 우수함을 알 수 있다.
[색도 측정]
도 13은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체를 충진하여 산업폐수의 색도를 처리한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 슬러지 탄화물을 포함하는 폴리우레탄 폼 담체는 유입수의 색도 제거에서도 탁월한 효율을 보임을 알 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체 사진.
도 2는 실시예 2에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체 사진.
도 3은 실시예 3에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체 사진.
도 4는 실시예 1에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 미생물 흡착 전(a) 및 후(b)의 사진.
도 5는 도 4의 확대 사진.
도 6은 실시예 4에서 제조된 폴리우레탄 폼 담체의 미생물 흡착 전(a) 및 후(b)의 사진.
도 7은 도 6의 확대 사진.
도 8은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체로 COD 농도 500∼700ppm의 산업폐수를 처리한 결과를 나타낸 그래프.
도 9는 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체로 미생물에 의한 유기물의 생물학적 제거능을 나타낸 그래프.
도 10은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체를 색도 600∼700[C.U.]의 산업폐수를 처리한 결과를 나타낸 그래프.
도 11은 폴리우레탄 폼 담체를 충진한 산업폐수 처리 장치 모식도.
도 12는 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체를 충진하여 산업폐수의 COD를 처리한 결과를 나타낸 그래프.
도 13은 실시예 1의 폴리우레탄 폼 담체를 충진하여 산업폐수의 색도를 처리 한 결과를 나타낸 그래프.

Claims (8)

  1. 폐수 중 COD와 색도를 동시에 제거하기 위한 폴리우레탄 폼 담체를 제조하는 방법에 있어서,
    하수 슬러지와 유기성 슬러지를 200 내지 550℃의 온도에서 탄화시켜 슬러지 탄화물을 생성하고,
    폴리우레탄 프리폴리머를 물 1ℓ당 90 내지 110g의 비율로 수용액화한 수용액에 상기 폴리우레탄 프리폴리머 100g을 함유하는 용기 1ℓ에 3 내지 20g/ℓ으로 가중물질을 첨가하며,
    상기 가중물질이 첨가된 폴리우레탄 프리폴리머 수용액과 상기 슬러지 탄화물 10 내지 30g을 혼합하여 혼합물을 제조하고,
    상기 혼합물 100 g에 대해 90 내지 110g 으로 계면활성제를 첨가하여 상기 가중물질이 첨가된 혼합물을 발포하여 폴리우레탄 폼 담체를 제조함을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 따라 제조된 폴리우레탄 폼 담체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼 담체는 비중이 1.0∼1.3인 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼 담체.
  7. 제5항의 폴리우레탄 폼 담체를 이용하여 폐수 중 COD와 색도를 동시에 제거하는 난분해성 산업 폐수 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가중물질은 산화철, 영가철, 슬래그 및 삼방정계 헤마타이트 중 어느 하나로 선택됨을 특징으로 하는 폴리우레탄 폼의 제조방법.
KR20070065989A 2007-07-02 2007-07-02 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도 KR100877060B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20070065989A KR100877060B1 (ko) 2007-07-02 2007-07-02 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20070065989A KR100877060B1 (ko) 2007-07-02 2007-07-02 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100877060B1 true KR100877060B1 (ko) 2009-01-07

Family

ID=40482174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20070065989A KR100877060B1 (ko) 2007-07-02 2007-07-02 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100877060B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103304026A (zh) * 2013-07-08 2013-09-18 北京金科复合材料有限责任公司 一种复合固定化生物载体的制备方法及其用途
KR102334693B1 (ko) 2021-01-29 2021-12-07 한석진 생물막 부착증식 기능이 구비된 교반장치와 나선형 열매체 순환관 및 이를 포함하는 반응장치와 수처리장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100472005B1 (ko) 2002-09-03 2005-03-10 재단법인 포항산업과학연구원 생물학적 폐수처리용 다공성 폴리우레탄 폼 담체 및 그제조방법
KR20070046810A (ko) * 2007-04-14 2007-05-03 신원식 슬러지 탄화물을 담지한 악취 및 휘발성유기화합물 처리용다공성 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법 및 그에 의해제조된 다공성 폴리우레탄 폼 담체
KR100726353B1 (ko) 2006-08-11 2007-06-11 한양대학교 산학협력단 침출수 처리용 복합반응성 정화장치 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100472005B1 (ko) 2002-09-03 2005-03-10 재단법인 포항산업과학연구원 생물학적 폐수처리용 다공성 폴리우레탄 폼 담체 및 그제조방법
KR100726353B1 (ko) 2006-08-11 2007-06-11 한양대학교 산학협력단 침출수 처리용 복합반응성 정화장치 및 그 방법
KR20070046810A (ko) * 2007-04-14 2007-05-03 신원식 슬러지 탄화물을 담지한 악취 및 휘발성유기화합물 처리용다공성 폴리우레탄 폼 담체의 제조방법 및 그에 의해제조된 다공성 폴리우레탄 폼 담체

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103304026A (zh) * 2013-07-08 2013-09-18 北京金科复合材料有限责任公司 一种复合固定化生物载体的制备方法及其用途
KR102334693B1 (ko) 2021-01-29 2021-12-07 한석진 생물막 부착증식 기능이 구비된 교반장치와 나선형 열매체 순환관 및 이를 포함하는 반응장치와 수처리장치
KR20220110039A (ko) 2021-01-29 2022-08-05 한석진 생물막 부착증식 기능이 구비된 교반장치와 나선형 열매체 순환관 및 이를 포함하는 반응장치와 수처리장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Al-Amshawee et al. Biocarriers for biofilm immobilization in wastewater treatments: a review
Gu et al. Influence of carrier filling ratio on the performance of moving bed biofilm reactor in treating coking wastewater
Loupasaki et al. Attached growth systems for wastewater treatment in small and rural communities: a review
Abou-Elela et al. Potential of using biological aerated filter as a post treatment for municipal wastewater
Qiao et al. High-rate nitrogen removal from livestock manure digester liquor by combined partial nitritation–anammox process
CN101263088A (zh) 具有分层填充床的工艺反应器
CN102161527A (zh) 海绵铁-at-pvf复合填料及其在水处理中的应用
CN102174253A (zh) 一种多孔亲水性脱氮生物载体的制备方法及其用途
Ismail et al. Techno-economic feasibility of energy-saving self-aerated sponge tower combined with up-flow anaerobic sludge blanket reactor for treatment of hazardous landfill leachate
KR101378539B1 (ko) 호기성 입상슬러지를 이용한 역삼투공정의 농축수 처리장치 및 방법
Feng et al. The application of aged refuse in nitrification biofilter: Process performance and characterization
Gotvajn et al. Perspectives on biological treatment of sanitary landfill leachate
KR100961667B1 (ko) 백색부후균과 슬러지 탄화물이 담지된 다공성 폴리우레탄폼 담체와 부유메디아 생물반응기를 이용한 염색폐수의처리방법
JP4867098B2 (ja) 生物脱窒処理方法及び装置
US6007720A (en) Process for treatment of organic wastewater
KR100597886B1 (ko) 폐자원인 영가 철, 제강슬래그, 미생물 처리된 폐타이어로구성된 다기능 투수성 반응벽체
Pal et al. Recent advances in biological treatment processes for wastewater and water treatment
KR100877060B1 (ko) 난분해성 산업 폐수 처리를 위해 슬러지 탄화물을 함유한 폴리우레탄 폼 담체, 이의 제조방법 및 이의 용도
Mahmoud et al. Sewage treatment using an integrated system consisting of anaerobic hybrid reactor (AHR) and downflow hanging sponge (DHS)
Aghapour et al. Biological degradation and mineralization of tetracycline antibiotic using SBR equipped with a vertical axially rotating biological bed (SBR-VARB)
KR100467062B1 (ko) 폐수처리용 다공성 폴리우레탄 폼 담체 및 그의 제조방법
Feng et al. Production of unburned calcium silicon filter material (UCSFM) from oyster shell and its performance investigation in an A/O integrated biological aerated filter reactor (A/O-BAF)
Zhu et al. Treatment of coking wastewater by a UBF‐BAF combined process
KR101715389B1 (ko) 미생물의 부착 성능이 향상된 생물막 담체 및 이를 이용한 고도 수처리 공정
KR20200092028A (ko) 코어쉘 구조의 생물막 입자 및 이를 이용한 하·폐수 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121128

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131120

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141119

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151125

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161018

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171024

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191023

Year of fee payment: 12