KR101065274B1 - A treatment method of leachate of site of buried animal husbandry using bm-prbs - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 침출수유도벽체를 이용하여 축산매몰지로부터 발생한 침출수를 투수성반응벽체로 유도하는 단계와, 상기 투수성반응벽체의 전단부반응벽체를 통과시켜 침출수 내에 포함되어 있는 악취, NH4-N, 유기물질을 처리하는 1차 처리단계와, 상기 1차 처리과정을 거친 침출수를 상기 투수성반응벽체의 후단부반응벽체를 통과시켜 침출수 내에 포함되어 있는 NO3-N, 잔류 유기물질제거 및 멸균 처리하는 2차 처리단계로 이루어진 것으로, 상기 투수성반응벽체는 DS-BB; 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질;의 혼합으로 이루어지는 전단부반응벽체와, 영가철, 제강슬래그, 폐타이어 박편의 혼합으로 이루어지는 후단부반응벽체로 이루어지는 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating livestock landfill leachate using a reaction wall, and more particularly, to induce leachate generated from a livestock landfill using a leachate guide wall to a permeable reactive wall, and the water permeable reactive wall. The first stage of treatment of odor, NH 4 -N, and organic matter contained in the leachate by passing through the front end reaction wall of the leachate, and the leachate after the first treatment process passes through the rear end reaction wall of the permeable reaction wall By the NO 3 -N contained in the leachate, the second organic treatment step to remove the residual organic material and sterilization, the permeable reaction wall is DS-BB; Charcoal or activated carbon; chaff; sawdust; It relates to a livestock burying leachate treatment method using a permeable reaction wall consisting of a front end reaction wall made of a mixture of mineral material, and a rear end reaction wall made of a mixture of zero iron, steel slag, and waste tire flakes.
Description
본 발명은 악취, NH4-N, 유기물질의 처리를 위한 B-PRB((Bio-Permeable Reactive Barrier)층과 NO3-N, 잔류 유기물질제거 및 멸균을 위한 M-PRB(Multi-Permeable Reactive Barrier)가 각각 전단부와 후단부를 구성하여 이루어지는 투수성반응벽체(BM-PRBs)를 사용하여 축산매몰지로부터 발생하는 침출수처리와 악취를 처리하기 위한 방법 및 지하수오염을 방지하기 위한 장치에 관한 것이다.
The present invention is a odor, NH 4 -N, B-PRB ((Bio-Permeable Reactive Barrier) layer for the treatment of organic materials and NO 3 -N, M-PRB (Multi-Permeable Reactive for removing residual organic materials and sterilization Barrier) is a method for treating leachate and odor generated from livestock burying land using permeable reaction walls (BM-PRBs) each consisting of a front end and a rear end, and an apparatus for preventing groundwater pollution. .
구제역(Foot-and-Mouth Diesease;FMD)은 소, 양, 돼지, 염소, 산양 등 발굽이 둘로 갈라진 우제류 가축에 발생하는 바이러스 전염병으로 입, 코, 유도, 발굽 등에 수포가 형성되는 것이 특징이다. 이 질병은 가축 전염병 중에서 가장 전염력이 강한 것 중의 하나이며, 구제역에 걸린 가축은 더 이상의 바이러스 전염병의 확산을 방지하기 위해 살처분된다.Foot-and-Mouth Diesease (FMD) is a virus epidemic that occurs in cows, sheep, pigs, goats, and goats with two hooves, such as cows, sheep, pigs, goats, and goats. The disease is one of the most contagious of livestock epidemics, and livestock in foot-and-mouth disease are killed to prevent further spread of the virus.
그러나, 가축 매몰시 일정한 처리시설을 갖춘 곳에 매몰하는 것이 아니라, 장소를 가리지 않고 구제역이 발생된 지역에서 일정 장소를 선정하여 매몰처분하게된다.However, when the livestock is buried, it is not buried in a place with a certain treatment facility, but a place is selected and buried in an area where foot and mouth disease occurs.
이와 같이 매몰처분된 가축들은 땅 속에서 부패과정을 거치게 되며, 이 과정에서 각종 세균 및 피가 지하로 흘러들게 된다. 더욱이 우천시에는 땅의 유실 등에 의해 가축의 사체가 떠내려가고, 매몰된 가축으로부터 발생한 각종 세균 및 유해물질들은 더욱 더 가속되어 지하로 흘러들어 지하수 및 토양을 오염시키게 된다.These buried animals are decayed in the ground, and in the process, various bacteria and blood flow into the basement. Furthermore, in rainy weather, dead bodies of livestock are washed away, and various germs and harmful substances generated from buried livestock are accelerated to flow underground to contaminate groundwater and soil.
또한, 오염된 지하수는 강이나 하천으로 흘러들어 강이나 하천을 오염시킴으로써 각종 생태계의 파괴 및 식수원 오염문제를 야기시킨다.In addition, contaminated groundwater flows into rivers or streams and pollutes rivers or streams, causing the destruction of various ecosystems and pollution of drinking water sources.
그리고, 오염된 물 등을 통해 각종 유해 병원균이 인체로 유입됨에 따라 제2의 전염병 발생문제가 대두될 수 있기 때문에 가축 매몰지로부터 발생하는 침출수를 효과적으로 처리하기 위한 방안이 시급하게 모색되어야 한다.
In addition, as various harmful pathogens are introduced into the human body through contaminated water, a second infectious disease occurrence problem may arise, so a method for effectively treating the leachate generated from the livestock burial site should be sought.
침출수를 처리하기 위한 방법으로써, 대한민국공개특허 10-2008-0012093(공개일자 2008.02.11), 대한민국등록특허 10-0726353(등록일자 2007.06.01), 대한민국등록특허 10-0636617(등록일자 2006.10.13), 대한민국등록실용 20-0401659(등록일자 2005.11.14), 대한민국등록특허 10-0218546(등록일자 1999.06.10) 등 다수의 특허기술이 개시된 바 있으나, 상기에 개시된 등록특허들은 가축 매몰지로부터 발생하는 유해 병원균 및 유기물 등을 효과적으로 차단할 수 없기 때문에 본 발명에서 이루고자 하는 목적에 부합되지 않는 기술들이다.As a method for treating leachate, Korean Patent Publication No. 10-2008-0012093 (published date 2008.02.11), Korean Patent Registration 10-0726353 (registration date 2007.06.01), Korean Patent Registration 10-0636617 (registration date 2006.10.13 ), Republic of Korea registered practical 20-0401659 (registration date 2005.11.14), Republic of Korea Patent Registration 10-0218546 (Registration date 1999.06.10), but a number of patent technologies have been disclosed, but the patents disclosed above are generated from a livestock burial site Since the harmful pathogens and organics that can not be effectively blocked are those that do not meet the purpose to achieve in the present invention.
본 발명은 가축 전염병에 걸리거나, 여러가지 요인에 의해 매몰되는 가축 매몰지로부터 발생하는 침출수에 포함되어 있는 각종 유해균, 유기물질, 악취, NH4-N, NO3-N를 효과적으로 처리하기 위하여, 바이오블럭(이하, 'DS-BB'라 함); 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질의 혼합으로 이루어지는 전단부반응벽체(B-PRB)와, 영가철, 제강슬래그, 폐타이어 박편의 혼합으로 이루어지는 후단부반응벽체(M-PRB)에 의해 이루어지는 투수성반응벽체(BM-PRBs)를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
In order to effectively treat various harmful bacteria, organic substances, odors, NH 4 -N, NO 3 -N contained in leachate generated from livestock burying land caused by livestock epidemic or buried by various factors, Block (hereinafter referred to as 'DS-BB'); Charcoal or activated carbon; chaff; sawdust; Using a permeable reaction wall (BM-PRBs) made of a front-end reaction wall (B-PRB) made of a mixture of minerals and a rear-end reaction wall (M-PRB) made of a mixture of scrap steel, steel slag, and waste tire flakes. It is an object of the present invention to provide a method for treating livestock landfill leachate.
상기의 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,
본 발명은 침출수유도벽체를 이용하여 축산매몰지로부터 발생한 침출수를 투수성반응벽체로 유도하는 단계와,The present invention comprises the steps of inducing the leachate generated from the livestock burying land using the leachate guide wall to the permeable reaction wall,
상기 투수성반응벽체의 전단부반응벽체를 통과시켜 침출수 내에 포함되어 있는 악취, NH4-N, 유기물질을 처리하는 1차 처리단계와,A first treatment step of treating odors, NH 4 -N, and organic substances contained in the leachate by passing through the front reaction wall of the permeable reaction wall;
상기 1차 처리과정을 거친 침출수를 상기 투수성반응벽체의 후단부반응벽체를 통과시켜 침출수 내에 포함되어 있는 NO3-N, 잔류 유기물질 처리 및 멸균 처리하는 2차 처리단계로 이루어진 것으로,Passing the leachate after the first treatment is passed through the rear end reaction wall of the permeable reaction wall consisting of a secondary treatment step of NO 3 -N contained in the leachate, residual organic material treatment and sterilization treatment,
상기 투수성반응벽체는 DS-BB; 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질;의 혼합으로 이루어지는 전단부반응벽체와, 영가철, 제강슬래그, 폐타이어 박편의 혼합으로 이루어지는 후단부반응벽체로 이루어지는 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법을 주요 기술적 구성으로 한다.
The permeable reaction wall is DS-BB; Charcoal or activated carbon; chaff; sawdust; The main technical configuration is a livestock buried leachate treatment method using a permeable reaction wall composed of a front end reaction wall made of a mixture of a mineral material and a rear end reaction wall made of a mixture of zero iron, steel slag, and waste tire flakes.
그리고, 상기 투수성반응벽체는 DS-BB 10 ~ 35wt%; 숯 또는 활성탄 10 ~ 35wt%; 왕겨 10 ~ 35wt%; 톱밥 10 ~ 35wt%; 광물질인 제올라이트 10 ~ 35wt%;의 혼합으로 조성된 혼합물을 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작된 전단부반응벽체와,And, the permeable reaction wall is DS-BB 10 ~ 35wt%; Charcoal or activated carbon 10-35wt%; Rice husk 10-35 wt%; Sawdust 10-35 wt%; Shear part reaction wall made of a mixture of a mixture of
영가철 68 ~ 85wt%, 제강슬래그 2 ~ 20wt%, 폐타이어 박편 10 ~ 30wt%의 혼합으로 조성된 혼합물을 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작된 후단부반응벽체로 이루어지는 것임을 특징으로 한다.
It is characterized in that the mixture consisting of 68 ~ 85wt%, steel slag 2 ~ 20wt%,
본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수처리 및 악취제거와 지하수오염방지를 위한 방법은 다음의 효과를 갖는다.The method for treating livestock leachate and odor removal and groundwater pollution prevention using the permeable reaction wall according to the present invention has the following effects.
첫째. DS-BB; 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질;의 혼합으로 이루어지는 B-PRB인 전단부반응벽체에 의해 침출수에 포함되어 있는 각종 악취, 유기물, NH4-N를 효과적으로 처리할 수 있고, 또한 영가철, 제강슬래그, 폐타이어 박편의 혼합으로 이루어지는 M-PRB인 후단부반응벽체에 의한 유해균의 처리, NO3-N 및 미처리 유기물이 효과적으로 처리됨에 따라 축산매몰지로부터 발생하는 침출수를 효율적으로 처리할 수 있다.first. DS-BB; Charcoal or activated carbon; chaff; sawdust; It is a B-PRB shear-section reaction wall made of a mixture of minerals, which can effectively treat various odors, organic matter, and NH 4 -N contained in the leachate, and also consists of mixing of ferrous iron, steelmaking slag, and waste tire flakes. The treatment of harmful bacteria, NO 3 -N and untreated organic matter by the rear end reaction wall, which is M-PRB, can effectively treat the leachate generated from the livestock investment pond.
둘째. 저가(Low Cost)의 비용으로 투수성반응벽체를 축산매몰지에 설치할 수 있어 저비용으로도 축산매몰지 침출수 처리가 가능하다.second. At low cost, the permeable reaction wall can be installed in the livestock burying site, so the leachate treatment of the livestock burying land can be processed at low cost.
셋째. 침출수 처리에 있어 이송 및 수처리를 위한 추가 장치를 필요로 하지 않는다.third. Leachate treatment does not require additional equipment for transport and water treatment.
넷째. 투수성반응벽체를 설치한 이후의 운영 및 유지관리(Operation & Maintenance)에 필요한 비용이 적게 든다.fourth. Lower costs for operation and maintenance after the installation of a permeable reactive wall.
다섯째. 지중에 설치되는 관계로 지상에서의 토지사용에 제약이 없으며, 오염된 침출수 및 지하수의 흐름을 그대로 유지한 채로 원위치(In-Situ)에서 정화할 수 있으므로 별도의 후처리 및 정화과정에 따른 동력이 필요 없다.
fifth. Since it is installed underground, there is no restriction on land use on the ground, and it can be purified in situ (In-Situ) while maintaining the flow of contaminated leachate and ground water. Not required.
도 1은 본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리과정을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리과정을 보인 다른 도면.
도 3은 침출수의 흐름방향에 따라 본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리과정이 이루어지는 것임을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 축산매몰지 침출수 처리를 위한 장치 구성을 보인 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 바이오블럭(DS-BB)을 도시한 사시도.1 is a view showing a livestock investment land leachate treatment process using a permeable reaction wall according to the present invention.
Figure 2 is another view showing a livestock investment pond leachate treatment process using a permeable reaction wall according to the present invention.
3 is a view showing that the livestock buried leachate treatment process using the permeable reaction wall according to the present invention according to the flow direction of the leachate is made.
Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the apparatus for treating livestock leachate leachate according to the present invention.
5 is a perspective view showing a bioblock (DS-BB) according to the present invention.
상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 도면과 함께 살펴보고자 한다.
The detailed contents of the above-described technical configuration will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리과정을 보인 도면이다.1 is a view showing a livestock investment land leachate treatment process using a permeable reaction wall according to the present invention.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 축산매몰지에서는 매몰된 가축들로부터 발생하는 핏물 및 각종 유해균들이 지하로 지속적으로 스며들어 지하수를 오염시키게 되며, 더욱이 우천 등에 의한 축산매몰지의 붕괴 및 유실에 의해 이러한 현상은 더욱 가속화되게 된다.As shown in FIG. 1, in a livestock buried land, blood and various harmful bacteria generated from buried livestock continuously penetrate underground to contaminate groundwater, and furthermore, due to the collapse and loss of livestock buried by rainy weather, etc. The phenomenon is accelerating.
축산매몰지로부터 발생하는 침출수에는 병원균에 의해 감염된 가축들로부터 전파되는 살모넬라균, 식중독균, 탄저균, 대장균, 바이러스가 다량 포함되어 있으며, 이와 같은 유해균이 오염된 지하수를 통해 인체를 전염시키게 될 경우에는 심한 고열, 출혈, 폐혈증, 장티푸스, 식중독 등 제2의 전염병을 발생시키게 된다.Leachate from livestock burial grounds contains large amounts of Salmonella, Food Poisoning, Anthrax, Escherichia coli, and Viruses, which are transmitted from livestock infected by pathogens, and when such harmful bacteria are transmitted through contaminated groundwater, It causes a second epidemic, such as high fever, bleeding, pneumonia, typhoid fever, and food poisoning.
또한, 상기 침출수 내에 포함되어 있는 유기물 및 질산성 질소는 호소로 유입될 경우 부영양화를 야기시키고, 생태계의 pH변화를 이끌어 생태계의 혼란을 야기시키게 된다.In addition, the organic matter and nitrate nitrogen contained in the leachate causes eutrophication when introduced into the lake, causing the pH of the ecosystem changes, causing the disruption of the ecosystem.
따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 상기 축산매몰지로부터 발생하는 침출수를 효과적으로 처리하여 지하수 등의 식수원의 오염을 방지하고, 호소의 오염을 방지하여 생태계의 파괴를 예방하여야 한다. 특히 축산매몰지로부터 발생하는 유해균들은 사람들에게 전파되어 2차 전염병을 일으키게 되므로 축산매몰지로부터 발생하는 침출수의 처리는 매우 시급한 사안이다.Therefore, in order to solve this problem, it is necessary to effectively treat the leachate generated from the livestock buried land to prevent contamination of drinking water sources such as groundwater, and to prevent contamination of the appeal to prevent destruction of the ecosystem. In particular, harmful bacteria from livestock burial sites are spread to people and cause secondary infectious diseases. Therefore, treatment of leachate from livestock burial sites is very urgent.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 축산매몰지로부터 발생한 침출수는 지하로 유입되어 지하수를 오염시키고, 또한 강, 호수로 유입되어 수질 오염을 확산시키게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 투수성반응벽체를 침출수 또는 오염된 지하수가 관통하는 지점에 설치하여 자연스럽게 침출수 또는 오염된 지하수가 흘러감과 동시에 수처리될 수 있도록 한다.(도 2)As shown in FIG. 1, the leachate generated from the livestock burial ground is introduced into the ground to contaminate the groundwater, and also flows into the river and the lake to spread the water pollution. Therefore, the permeable reaction wall according to the present invention is installed at the point where the leachate or contaminated groundwater penetrates so that the leachate or contaminated groundwater flows at the same time as it flows naturally (FIG. 2).
즉, 본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법은 오염원 지중(Subsurface)내 침출수 또는 오염된 지하수 흐름길목에 오염물 처리에 효과적인 반응성 물질(영가철, 미생물 적용)을 벽체의 형태로 설치하여 침출수 내에 포함되어 있는 오염원을 흡착, 반응, 분해 및 탈염화 과정을 거쳐 처리하게 되는 것이다.
In other words, the method for treating livestock landfill leachate using the permeable reactive wall according to the present invention is to form a wall of reactive material (applicable to iron, microorganisms) that is effective for treating contaminants in leachate or contaminated groundwater flow paths in a subsurface. It will be installed by treating the pollutant contained in the leachate through adsorption, reaction, decomposition and desalination.
본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법을 각 단계별로 구체적으로 살펴보고자 한다.
It will be described in detail for each step of the livestock buried leachate treatment method using a permeable reaction wall according to the present invention.
침출수 유도단계Leachate Induction Stage
축산매몰지로부터 발생하는 침출수를 효율적으로 처리하기 위하여 침출수를 투수성반응벽체(20)가 설치된 위치로 자연스럽게 유도하는 과정이다. 즉 침출수 또는 오염된 지하수의 흐름을 방해하지 않으면서 자연스럽게 투수성반응벽체(20)로 침출수 또는 오염된 지하수를 집수하게 된다. 이때 침출수 발생 주변으로 침출수유도벽체(10)를 설치하게 된다.
In order to efficiently treat the leachate generated from the livestock burying land, it is a process of naturally leading the leachate to the position where the
1차 처리단계Primary processing stage
투수성반응벽체(20)로 유도된 침출수는 투수성반응벽체의 전단부에 설치되어 있는 전단부반응벽체(201)를 1차 통과하게 되며, 이때 침출수 내에 포함되어 있는 악취, NH4-N, 유기물질의 처리과정이 일어난다.Leachate induced by the
상기 전단부반응벽체(201)는 DS-BB; 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질;의 혼합으로 조성된 혼합물을 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작하게 된다.The
상기 혼합물의 조성은 침출수의 오염도에 따라 그 혼합비율을 달리하는 것이나, 보다 구체적인 범위를 제시하자면, DS-BB 10 ~ 35wt%; 숯 또는 활성탄 10 ~ 35wt%; 왕겨 10 ~ 35wt%; 톱밥 10 ~ 35wt%; 광물질인 제올라이트 10 ~ 35wt%;의 혼합으로 조성된 혼합물을 사용한다.
The composition of the mixture is to vary the mixing ratio according to the contamination of the leachate, but to suggest a more specific range, DS-
상기 DS-BB는 침출수 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 효과적으로 제거하기 위하여 사용하는 것으로써, 재생 폴리에틸렌 수지를 압출기에서 가열 및 용융시켜 압출 성형시에 2개의 노즐을 사용하여, 망형상을 가지는 원통형으로 가공되는 미생물 담체이다. 상기 DS-BB는 도 5에 도시된 바와 같이, 망형상의 원통구(100)의 내면과 외면으로 주름턱부(101)를 형성함으로써 미생물의 부착 및 번식을 용이하게 할 수 있도록 한다.The DS-BB is used to effectively remove the volatile organic compounds contained in the leachate. The DS-BB is heated and melted in an extruder to form a cylindrical having a mesh shape using two nozzles during extrusion. Microbial carrier to be processed. The DS-BB, as shown in Figure 5, by forming the
상기 DS-BB의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 휘발성유기화합물의 제거 효과를 기대하기 어렵고, 35wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분들의 사용량이 줄어들어 악취, NH4-N 등의 제거 기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 DS-BB의 사용량은 10 ~ 35wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.When the amount of DS-BB is less than 10wt%, it is difficult to expect the effect of removing volatile organic compounds. When the amount of DS-BB exceeds 35wt%, the amount of other components is relatively reduced, and thus the odor, NH 4 -N, and the like are removed. Since it may fall, the amount of the DS-BB is preferably maintained in the range of 10 to 35wt%.
상기 숯은 목재를 공기의 공급을 차단하고 가열하거나, 또는 공기를 아주 적게 하여 가열하면 생기는 고체 생성물이며 목탄이라고도 한다. 숯의 재료로는 일반적으로 재질이 단단한 나무가 사용되며, 우리나라에서는 참나무류(갈참나무, 굴참나무, 물참나무, 줄참나무)와 대나무가 주로 사용된다.The charcoal is a solid product, also called charcoal, which is produced by heating wood with air cut off, or with very little air. As a material of charcoal, solid wood is generally used. In Korea, oak trees (brown oak, oyster oak, water oak, row oak) and bamboo are mainly used.
숯의 내부는 기공의 크기와 구조가 수종에 따라 다소 차이가 있으나 일반적으로 기공의 내부표면적을 측정해 보면 숯 1g당 약 100평(약 300㎡)이고 대나무 숯은 약 50 ~ 300㎡ 정도로 알려져 있으며, 숯은 70 ~ 90%가 탄소의 결정체이다. 그런데 숯은 단순히 탄소로만 이루어진 것이 아니고 나무에 포함되어 있던 많은 미네랄이 포함되어 있다. 이런 입자들이 미로를 형성하고 있는데, 이것이 탄화되면서 숯의 기공이 되어 숯의 흡착능력을 만들어 주게 된다.The size and structure of the charcoal is somewhat different depending on the species, but in general, the internal surface area of the charcoal is about 100 pyeong (about 300㎡) per 1g of charcoal, and the bamboo charcoal is about 50 ~ 300㎡. Charcoal is 70 to 90% of the carbon crystal. However, charcoal is not just made up of carbon, but contains many minerals that were contained in wood. These particles form a labyrinth, which, when carbonized, becomes pores of char and makes the adsorption capacity of char.
근본적으로 흡착은 흡착제 표면에 피흡착질 분자가 축적되는 것이며 흡착될 수 있는 물질의 양은 흡착제의 피표면적 크기에 달려 있다. 이러한 관계에서 외부표면적은 단지 2차적인 역할만 할 뿐이다. 흡착현상은 흡착물질과 흡착제 표면 사이의 상호관계에 의하여 나타나기 때문에 흡착물질 분자의 크기, 구조, 극성 및 입체 형태와 흡착제의 세공 구조, 표면적, 표면성질에 의하여 변화하게 되며 또한 온도, 압력(또는 농도) 그리고 pH등에 민감한 변화를 보이게 된다. Fundamentally, adsorption is the accumulation of adsorbate molecules on the adsorbent surface and the amount of material that can be adsorbed depends on the surface area of the adsorbent. In this relationship, the external surface area only plays a secondary role. Adsorption phenomena are caused by the interrelationship between the adsorbent and the surface of the adsorbent. The adsorption phenomena change depending on the size, structure, polarity and conformation of the adsorbent molecules and the pore structure, surface area and surface properties of the adsorbent. ) And sensitive to pH.
본 발명에서는 참나무를 재래식 숯가마에서 900 ~ 1,000℃의 온도로 탄화시킨 백탄과 대나무를 600℃의 간접가열 탄화방식에 의해 만든 대나무숯을 1:1 중량비율로 혼합한 다음, 100 ~ 110℃의 건조기에서 3시간 동안 건조시켜 불순물과 수분을 제거한 후 냉각시킨 숯을 사용한다.In the present invention, a mixture of white charcoal and bamboo carbonized with oak at a temperature of 900 to 1,000 ° C. in a conventional charcoal kiln is mixed at a 1: 1 weight ratio of bamboo charcoal produced by an indirect heating carbonization method at 600 ° C., followed by a dryer of 100 to 110 ° C. Dry the charcoal for 3 hours to remove impurities and water, then use the cooled charcoal.
악취물질을 제거하기 위한 탈취방법 중 흡착법이 가장 많이 이용되는데 활성탄은 다양한 세공구조를 가진 탄소재료로서 오래 전부터 대표적인 흡착제로 사용되어 왔다. 활성탄은 비표면적이 크고 세공구조가 미헤하게 발달되어 있으며, 표면의 화학적 특성이 소수성이기 때문에 수증기에 대한 흡착 친화도가 낮으며, 저농도 가스에 대해 흡착의 친화도가 높기 때문에 공기 중의 유해가스를 제거하는데 유리하다. 상기 활성탄의 원료로는 목재, 톱밥, 야자 등 다양하게 사용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 왕겨를 탄화시킨 것을 사용한다.Adsorption is the most widely used deodorizing method to remove odorous substances. Activated carbon has been used as a representative adsorbent for a long time as a carbon material having various pore structures. Activated carbon has a specific surface area, poorly developed pore structure, and because of its hydrophobic surface chemical property, it has low adsorption affinity to water vapor and high adsorption affinity for low concentration gas. It is advantageous to. The raw material of the activated carbon may be variously used, such as wood, sawdust, palm, etc. More preferably, carbonized chaff is used.
즉, 본 발명에서는 왕겨를 공기를 차단시키고 질소 분위기에서 700℃에서 2시간 동안 탄화시킨 것으로 평균 탄화 수율이 30.3%, 비표면적이 220 ㎡/g인 것을 얻은 후, 순도 85%의 수산화칼륨과 탄화된 왕겨의 혼합비율을 중량비로 4:1로 하고, 질소 분위기에서 10℃/min으로 승온하여 850℃에서 3시간 활성화하여, 비표면적이 2,600 ~ 2,800 ㎡/g이고, 미세세공부피가 1.1 ~ 1.4 cc/g인 고성능 활성탄을 사용한다.
That is, in the present invention, after the chaff was cut off from air and carbonized at 700 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, an average carbon yield of 30.3% and a specific surface area of 220 m 2 / g were obtained, followed by potassium hydroxide with a purity of 85%. The mixed ratio of rice husk was 4: 1 in weight ratio, the temperature was raised to 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere, and activated at 850 ° C. for 3 hours. The specific surface area was 2,600 to 2,800 m 2 / g and the micropore volume was 1.1 to 1.4. Use high performance activated carbon, cc / g.
상기 숯 또는 활성탄의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 악취 제거 기능이 떨어질 수 있고, 35wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분들의 사용량이 줄어들어 유기물 흡착 기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 숯 또는 활성탄의 사용량은 10 ~ 35wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
When the amount of the charcoal or activated carbon is less than 10wt%, the odor removal function may be lowered, and when the amount of the charcoal or activated carbon is more than 35wt%, the amount of other components may be relatively reduced, so that the adsorption of organic matter may be deteriorated. It is preferable to keep the silver in the range of 10 to 35 wt%.
상기 왕겨는 벼를 도정하게 나오는 부산물로써, 셀룰로오스 32.24%, 헤미셀룰로오스 21.34%, 리그닌 21.44% 등으로 구성된 물질로 물에 녹지 않으며, 화학적 안정성이 높아 뛰어난 흡착특성이 뛰어나다. 그리고, 상기 왕겨는 pH 4 ~ pH 6 사이에서 높은 흡착률을 보인다. 그리고 Langmuir 모델에 따른 최대흡착량은 Pb 120.48 mg g-1, Cu 31.85 mg g-1 이다.The rice husk is a by-product of rice milling, consisting of cellulose 32.24%, hemicellulose 21.34%, lignin 21.44%, etc., does not dissolve in water, and has excellent chemical stability and has excellent adsorption characteristics. And, the chaff shows a high adsorption rate between pH 4 ~ pH 6. The maximum adsorption amount according to the Langmuir model is Pb 120.48 mg g -1 and Cu 31.85 mg g -1 .
상기 왕겨의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 악취제거 기능성이 떨어질 수 있고, 35wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 유기물의 흡착 기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 왕겨의 사용량은 10 ~ 35wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
If the amount of chaff is less than 10wt%, the odor removal functionality may be reduced, and if it exceeds 35wt%, the adsorption functionality of organic matter may be relatively low, so the amount of chaff is used within the range of 10 to 35wt%. It is desirable to maintain.
상기 톱밥은 리그닌(lignin), 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose)와 같은 다양한 유기적 구조와 중금속 흡착이 가능한 폴리페놀기(polyphenolic group)를 가지고 있다. 상기 톱밥이 6가 크롬을 흡착하는 이유는 톱밥의 주 구성성분인 셀룰로오스와 리그닌이 알코올성과 페놀성, 히드록시기, 메톡시기를 관능기로 다량 가지고 있어 6가 크롬과 킬레이트를 형성하기 때문이며, 6가 크롬의 환원은 톱밥의 주 구성성분인 리그닌의 다른 관능기인 알데히드기에 의한 것이다.The sawdust has various organic structures such as lignin, cellulose, hemicellulose and polyphenolic groups capable of adsorbing heavy metals. The reason why the sawdust adsorbs hexavalent chromium is that cellulose and lignin, which are the main constituents of sawdust, have a large amount of alcohol, phenolic, hydroxy group and methoxy group as functional groups to form hexavalent chromium and chelate. Reduction is due to aldehyde groups, another functional group of lignin, the main component of sawdust.
참나무 톱밥은 6가 크롬에 대한 흡착능이 높고 6가 크롬을 환원시키는 능력은 낮으며, 전나무와 포플러나무 톱밥은 NaOH에 대한 높은 흡착량을 보이며, Langmuir 모델에 따른 최대흡착량은 포플러나무 톱밥의 경우에는 Cu 6.92 mg g-1, Zn 15.83 mg g-1이고, 전나무 톱밥은 Cu 12.70 mg g-1, Zn 13.41 mg g-1이다.Oak sawdust has high adsorption capacity for hexavalent chromium, low ability to reduce hexavalent chromium, fir and poplar sawdust shows high adsorption amount for NaOH, and the maximum adsorption amount according to Langmuir model is poplar sawdust. Cu is 6.92 mg g −1 , Zn 15.83 mg g −1 , and fir sawdust is Cu 12.70 mg g −1 , Zn 13.41 mg g −1 .
본 발명에서는 톱밥의 구성을 참나무, 전나무 및 포플러나무 톱밥의 혼합물을 사용하며, 보다 구체적으로는 참나무톱밥 30 ~ 50wt%, 전나무톱밥 20 ~ 30wt% 및 포플러나무톱밥 20 ~ 30wt%의 혼합으로 이루어진 톱밥 혼합물을 사용한다.In the present invention, the composition of the sawdust using a mixture of oak, fir and poplar sawdust, more specifically sawdust consisting of a mixture of oak sawdust 30 ~ 50wt%,
상기 톱밥의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 톱밥에 의한 유해물질 흡착기능성을 기대하기 어렵고, 35wt%를 초과하게 되는 경우에는 다른 성분들의 사용량이 상대적으로 줄어들어 유기물 흡착기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 톱밥의 사용량은 10 ~ 35wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
When the amount of the sawdust is less than 10wt%, it is difficult to expect the adsorption functionality of harmful substances by sawdust, and when the amount of the sawdust exceeds 35wt%, the amount of other components may be relatively reduced, so that the adsorption of organic matter may be deteriorated. It is preferable to keep the silver in the range of 10 to 35 wt%.
상기 광물질은 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 논트로나이트(Nontronite), 몬모릴로나이트(Montmorillonite), 베이델라이트(beidellite), 일라이트(Illite), 그라우코나이트(Glauconite), 디카이트(Dickite), 핼로이사이트(Halloysite), 메타핼로이사이트(Metahalloysite), 페니나이트(Penninite), 납석(Pyropyllite), 할로이사이트(Halloysite), 질석(Vermiculite), 안티고라이트(Antigorite), 새포나이트(Saponite), 헥토라이트(Hectorite), 베이델라이트(Beidellite), 스멕타이트(Smectite) 또는 포셀라나이트(Porcellanite) 중 선택되는 어느 1 종 이상의 광물을 사용하며, 보다 바람직하게는 제올라이트를 사용한다.The minerals are zeolite, bentonite, nontronite, montmorillonite, baydellite, illite, grauconite, dikite ), Halloysite, Metahalloysite, Penniteite, Pyropyllite, Haloysite, Vermiculite, Antigorite, Saponite At least one mineral selected from hectorite, beidellite, smectite or porcellanite is used, and more preferably zeolite is used.
상기 제올라이트는 1 ~ 3mm의 입경을 갖는 것을 중화 또는 표면에 묻어있는 미립자나 불순물을 증류수로 세척하여 제거하고, 이를 100 ~ 110℃에서 건조하여 수분이 제거된 것으로, 총이온교환용량이 1.6 ~ 2.0meq/g, 물리적 강도 329 ~ 366g이고, 제올라이트의 재생을 위한 약품은 NaHCO3인 것을 특징으로 한다.The zeolite neutralizes or has a particle size of 1 ~ 3mm or washed with distilled water to remove the fine particles or impurities on the surface, dried at 100 ~ 110 ℃ to remove moisture, total ion exchange capacity is 1.6 ~ 2.0 meq / g, physical strength of 329 ~ 366g, the drug for the regeneration of zeolite is characterized in that NaHCO 3 .
제올라이트는 비석이라고도 하며 신생대 3기의 화산재가 속성작용을 받아 생성된 천연광물로 알칼리 및 알칼리토금속을 함유하면서 물 분자가 결정 수 형태로 구조 중에 존재하는 함수 알루미나 규산염광물이다. 결정 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있다. 이 성질을 이용해서 흡착제로 사용하며, 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체로 사용한다.Zeolite, also called zeolite, is a natural mineral produced by the action of three volcanic ashes in the New Era, which contains alkali and alkaline earth metals, and is a hydrous alumina silicate mineral in which water molecules are present in the form of crystal water. The bonds of the atoms in the crystal structure are loose, and even when the moisture filling the spaces is released at high heat, the skeleton remains the same, so that other fine particles can be adsorbed. This property is used as an adsorbent and used as a molecular sieve to separate particulates of different sizes.
이와 같이 제올라이트는 흡수성, 흡착성, 촉매성, 이온교환성을 지니고 있어 구조 결정의 파괴 없이 가역적으로 탈수, 수화가 가능하므로 강력한 건조제로 사용되고 포어(pore), 채널(channel), 캐비티(cavity)가 있어 훌륭한 흡착제로도 사용하며, 이외에도 산업적 활용도가 높아 토양개량제, 비료 혼합제, 농약증량제, 적조현상 방지제, 석유정제 등에 이용되고 있으며 또한 이온교환 능력이 뛰어나 농업, 산업폐수에 함유된 각종 중금속이온, 암모늄이온, 질소, 인, 가스상 기체의 제거 등 환경오염물질의 제거에 응용되고 있다. 제올라이트는 Na, K, Ca, Mg, Sr 및 Ba 등의 양이온을 소량 함유하며, 결정구조상으로는 규산염광물의 기본단위의 하나인 (Si, Al)O4 사면체의 모든 산소들이 또 다른 사면체에 의해서 공유되면서 3차원적으로 연결되는 망상 규산염광물에 속한다. 같은 망상 규산염 광물인 석영과 장석군 광물들은 치밀한 구조(비중 : 2.6 ~ 2.7)를 이루는데 반해, 제올라이트는 공동(구경 2.3 ~ 7.5Å)이 형성될 정도로 엉성한 구조(비중 : 2.0 ~ 2.3)를 갖는다. 제올라이트 구조상의 공동 크기는 보통 4 ~ 12개의 산소들이 공동 입구에서 이루는 산소 고리의 형상과 산소의 숫자에 의해서 결정된다. 따라서 제올라이트 광물의 종류에 따라 공동의 크기는 서로 다르게 된다. (Si, Al)O4 사면체 내에서 Si4 + 가 일부 Al3 + 로 치환되면서 발생하는 전하 결손을 보상하기 위해서 양이온들이 흔히 구조 내에 유입된다. 장석류와는 달리 제올라이트는 광물 내에 구조상의 공동을 형성하고 여기에 양이온들이 존재하는 관계로, 이 양이온들은 주위의 다른 양이온들에 의해서 쉽게 치환될 수 있다. 또한 공동 내에서 높은 하전성을 갖고 존재하는 이 양이온들의 구성에 따라 많은 양(대개 10 ~ 18wt%)의 물 분자들이 공동 내로 유입된다.As such, zeolite has absorbency, adsorption property, catalytic property and ion exchange property, so that it can be reversibly dehydrated and hydrated without destroying the structure crystal, and thus it is used as a powerful desiccant and has pores, channels, and cavities. It is also used as an excellent adsorbent. In addition, it is widely used in soil improvers, fertilizer mixtures, pesticide extenders, red tide preventives, and petroleum refining agents. It has excellent ion exchange ability, and it has various heavy metal ions and ammonium ions in agriculture and industrial wastewater. It is applied to the removal of environmental pollutants such as the removal of nitrogen, phosphorus and gaseous gases. Zeolite contains a small amount of cations such as Na, K, Ca, Mg, Sr and Ba, and all oxygens of (Si, Al) O 4 tetrahedron, which is one of the basic units of silicate mineral, are shared by another tetrahedron. It belongs to the three-dimensional network of silicate minerals. Quartz and feldspar group minerals, which are the same silicate minerals, form a dense structure (specific gravity: 2.6 to 2.7), while zeolites are coarse (specific gravity: 2.0 to 2.3) to form a cavity (diameter 2.3 to 7.5 mm). . The size of the cavity in the zeolite structure is usually determined by the shape of the oxygen ring and the number of oxygen at 4 to 12 oxygen at the cavity inlet. Therefore, the size of the cavity is different depending on the type of zeolite mineral. (Si, Al) O 4 Si 4 + in the tetrahedral cations are often introduced into the structure in order to compensate for the charge deficiency that occurs as part substituted by Al + 3. Unlike feldspars, zeolites form structural cavities in the minerals, and because cations are present, these cations can be easily replaced by other cations around them. Also, depending on the composition of these cations with high charge in the cavity, large amounts of water molecules (usually 10-18 wt%) are introduced into the cavity.
상기 광물질의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 NH4-N의 처리효율이 떨어지는 문제가 있고, 35wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분들의 사용량이 줄어들어 악취 제거 등의 효율성이 떨어질 수 있으므로, 상기 광물질의 사용량은 10 ~ 35wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
When the amount of the mineral used is less than 10wt%, there is a problem in that the treatment efficiency of NH 4 -N is lowered, and when the amount of the mineral is used exceeds 35wt%, the use of other components may be relatively reduced, thereby reducing the efficiency of odor removal. The amount of the mineral used is preferably kept in the range of 10 to 35wt%.
2차 처리단계Secondary processing steps
상기 1차 처리과정을 거친 침출수를 상기 투수성반응벽체의 후단부에 설치되어 있는 후단부반응벽체(202)를 2차 통과하게 되며, 이때 침출수 내에 포함되어 있는 NO3-N, 잔류 유기물질제거 및 멸균 처리가 된다.The leachate after the first treatment passes through the rear
상기 후단부반응벽체(202)는 영가철, 제강슬래그, 폐타이어 박편의 혼합으로 조성된 혼합물을 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작한다.The rear
상기 혼합물의 혼합비율은 침출수의 오염도에 따라 달라지나, 구체적인 범위를 제시하자면, 영가철 70 ~ 85wt%, 제강슬래그 2 ~ 20wt%, 폐타이어 박편 10 ~ 30wt%의 혼합으로 조성된 혼합물을 사용한다.
The mixing ratio of the mixture depends on the contamination of the leachate, but to present a specific range, a mixture composed of a mixture of 70 ~ 85wt%, 2 ~ 20wt% steel slag, 10 ~ 30wt% waste tire flakes .
상기 영가철은 기계 선반 작업에서 철 가공시 부산물로 생성되는 철 입자를 사용하고, 이때 철 입자의 최대 직경은 7.0 ~ 10.0㎜이고, 비 표면적은 0.57 ~ 0.65 ㎡/g이다. 상기 철 입자는 철 가공시 생성되는 부산물이므로 그 철 입자 표면에는 각종 기계유 및 절삭유가 묻어 있으며, 이와 같은 이물질을 제거한 후 사용하는 것이 바람직하다. 이물질의 제거는 철 입자를 알코올(메탄올, 에탄올 등), 벤젠, 톨루엔, 에테르 중 선택되는 어느 1종 이상의 유기용매로 세척하여 표면에 묻은 각종 유분을 제거하고, 철 입자를 풍건 시킨 다음 그 표면을 산 처리함으로써 이루어진다.The ferrous iron uses iron particles produced as by-products during iron processing in a machine lathe operation, wherein the maximum diameter of the iron particles is 7.0 to 10.0 mm, and the specific surface area is 0.57 to 0.65 m 2 / g. Since the iron particles are by-products generated during iron processing, the surface of the iron particles may have various machine oils and cutting oils, and it is preferable to use them after removing such foreign substances. To remove foreign substances, iron particles are washed with one or more organic solvents selected from alcohol (methanol, ethanol, etc.), benzene, toluene, and ether to remove various oils on the surface, and the iron particles are air-dried and then the surface is dried. By acid treatment.
이와 같이 처리된 철 입자는 침출수 내에 존재하는 염소계 유기화합물과 접촉하게 되면 다음 화학식 1에서와 같은 반응을 거쳐 탈 염소화 반응이 일어나고,When the iron particles thus treated are brought into contact with the chlorine-based organic compound present in the leachate, a dechlorination reaction occurs through a reaction as in the following Chemical Formula 1,
화학식 2에서와 같이 영가철이 물과 반응하여 생성되는 OH라디칼의 강한 멸균작용이 일어나게 된다.
As in Formula 2, strong sterilization of OH radicals generated by reacting iron with water occurs.
[화학식 1] [ Formula 1 ]
Fe0 = Fe2 + + 2e- (산화반응) Fe 0 = Fe 2 + + 2e - ( oxidation)
RCl + 2e- + H+ = RH + Cl- (환원반응) RCl + 2e - + H + = RH + Cl - ( reduction)
Fe0 + RCl + H+ = Fe2+ + RH + Cl- (전체반응)
Fe 0 + RCl + H + = Fe 2+ + RH + Cl - ( overall reaction)
[화학식 2] [ Formula 2 ]
Fe0 + 2H2O → Fe2 + + H2 + 2OH-
Fe 0 + 2H 2 O → Fe 2 + + H 2 + 2OH -
또한 철 입자에 의한 중금속의 제거는 중금속의 침전(precipitation)과 흡착(adsorption)의 과정에 의하여 이루어지는 것으로, 침출수 내에 존재하고 있는 많은 중금속들은 이온형태로 존재하며, pH에 따라 그 존재형태가 매우 다양하게 변화한다.In addition, the removal of heavy metals by iron particles is performed by the process of precipitation and adsorption of heavy metals. Many heavy metals in leachate exist in the form of ions, and their presence varies depending on pH. To change.
상기 화학식 1의 반응을 살펴보면, 중성의 pH를 나타내는 침출수가 철 입자와 반응할 경우 수소 이온의 소모에 의하여 pH가 상승하고, pH가 상승함에 따라 침출수 내 이온형태로 존재하던 중금속들은 OH기와 결합하여 비결정질(amorphous)의 침전물을 형성하여 철 입자 표면에 흡착되어 침출수 내에서 제거된다. 침출수 내의 질산염(NO3 -)은 철 입자와의 반응에 의하여 각각 환원되어 질소가스(N2)로 변환되어 탈기되고, 인산염(PO4 3-)은 침출수 중의 칼슘(Ca) 또는 다른 중금속과 결합하여 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, Ca10(PO4)6(OH)를 형성하여 침전 제거된다.Looking at the reaction of the formula (1), when the leachate showing a neutral pH reacts with the iron particles, the pH is increased by the consumption of hydrogen ions, and as the pH is increased heavy metals in the leachate combined with the OH group Amorphous precipitates are formed and adsorbed on the iron particle surface and are removed in leachate. Nitrate (NO 3 − ) in leachate is reduced by reaction with iron particles, converted to nitrogen gas (N 2 ), and degassed. Phosphate (PO 4 3 − ) is combined with calcium (Ca) or other heavy metals in leachate. Hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH)) to form a precipitate is removed.
상기 영가철의 사용량이 70wt% 미만인 경우에는 멸균 기능 외에 질산염 등의 유해물질의 제거가 용이하게 이루어지지 않고, 85wt%를 초과하게 되는 경우에는 잔류 유기물의 처리가 용이하지 않을 수 있으므로, 상기 영가철의 사용량은 70 ~ 85wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
When the amount of the ferrous iron is less than 70wt%, it is not easy to remove harmful substances such as nitrates in addition to sterilization function, and when it exceeds 85wt%, it may not be easy to process residual organic matters. The amount of is preferably maintained in the range of 70 ~ 85wt%.
상기 제강슬래그는 오염된 침출수 내에 존재하는 니켈, 아연과 같은 중금속은 철 입자의 반응만으로는 제거하기 어려운 문제점이 발생하여, 본 발명에서는 철 입자와 함께 제강슬래그를 사용한다. 이 같은 제강슬래그는 매우 높은 pH를 가지고 있어, 다양하고 많은 중금속을 침전시켜 흡착 제거할 수 있으며, 특히, 제강슬래그에서 제공되는 칼슘은 오염된 침출수 내에 다량 함유된 인산염을 더욱 빠르게 제거하도록 한다.The steelmaking slag is a heavy metal such as nickel and zinc present in the contaminated leachate is difficult to remove only by the reaction of the iron particles, the present invention uses the steelmaking slag together with the iron particles. Such steelmaking slag has a very high pH, so that various heavy metals can be precipitated and removed by adsorption. In particular, the calcium provided in the steelmaking slag allows the removal of large amounts of phosphate in contaminated leachate.
상기 제강슬래그의 사용량이 2wt% 미만인 경우에는 중금속 입자의 제거 기능성이 떨어지고, 20wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분들의 사용량이 줄어들어 유기물 흡착 등의 기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 제강슬래그의 사용량은 2 ~ 20wt%의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
When the amount of the steelmaking slag is less than 2wt%, the functionality of removing heavy metal particles is inferior, and when the amount of the steelmaking slag is exceeded 20wt%, the amount of the other components may be relatively reduced, so that functionality such as adsorption of organic matter may be lowered. It is preferable to keep the silver in the range of 2-20 wt%.
상기 폐타이어 박편은 산업의 발달과 자동차 보급의 증가로 인하여 매년 꾸준히 증가하는 것으로, 이러한 폐타이어는 대부분이 소각으로 처리되고 있으며, 원형이용이나 가공은 미미한 실정이다. 이러한 폐타이어의 처리 문제 중에서 가장 큰 문제는 미처리된 다량의 폐타이어가 매립되거나 방치되고 있어 해충의 서식지가 되고 화재의 위험성이 있으며 도시 미관에도 나쁜 영향을 주는 등 환경오염 및 사회적 문제를 발생시키고 있다는 것이다.The waste tire flakes are steadily increasing every year due to the development of industry and the increase of automobile supply, and these waste tires are mostly incinerated, and circular use or processing is insignificant. The biggest problem among the disposal of waste tires is that a large amount of untreated waste tires are buried or left unattended, resulting in environmental pollution and social problems such as habitats of pests, danger of fire, and adverse effects on urban aesthetics. will be.
폐타이어는 통상의 분쇄기를 사용하여 원하는 크기로 분쇄할 수 있으나, 지하수 흐름을 방해하지 않고, 미생물에 의해서도 막히지 않는 직경을 고려하여 5.0 ~ 7.0㎜ 크기로 가공하여 사용하는 것이 바람직하다.Waste tires can be pulverized to a desired size using a conventional crusher, but it is preferable to process the used tire to a size of 5.0 to 7.0 mm in consideration of a diameter which does not disturb the groundwater flow and is not blocked by microorganisms.
폐타이어 박편의 표면에는 미생물의 성장을 저해하고 폐타이어 박편의 공극을 막는 이물질들이 많이 묻어 있기 때문에 이들을 제거하고, 폐타이어 박편에 미생물을 부착시키기 위한, 폐타이어 박편 표면을 친수성 처리하기 위해서는 5.0 ~ 7.0mm 크기의 폐타이어 박편을 증류수로 세척한 후 0.01 ~ 0.3N HNO3의 약산에 24시간 동안 침수시킨 후 다시 증류수로 pH가 중성이 될 때까지 여러 번 세척한다.The surface of the waste tire flakes contains a large amount of foreign substances that inhibit the growth of microorganisms and block the pores of the waste tire flakes. The waste tire flakes of 7.0 mm size are washed with distilled water, immersed in weak acid of 0.01 ~ 0.3N HNO 3 for 24 hours, and then washed several times with distilled water until the pH is neutral.
상기 약산은 0.01N 이하의 HNO3을 사용할 경우에는 폐타이어 박편 내부 공극 활성화가 잘 이뤄지지 않으며, 0.3N 이상의 HNO3을 사용할 경우에도 역시 활성화가 잘 이뤄지지 않으므로, 0.01N ~ 0.3N의 HNO3을 사용하고, 특히 0.1N의 HNO3을 사용하는 것이 바람직하다.In the weak acid, when using HNO 3 of 0.01N or less, the internal void activation of waste tire flakes is not performed well, and even when HNO 3 of 0.3N or more is used, the activation is not performed well, so that HNO 3 of 0.01N to 0.3N is used. In particular, it is preferable to use 0.1 N HNO 3 .
이 같은 폐타이어 박편의 친수성 처리는 미생물이 잘 부착될 수 있도록 함은 물론 폐타이어 내부에 많은 공간을 형성하여 많은 미생물이 부착될 수 있도록 한다.The hydrophilic treatment of such waste tire flakes not only allows microorganisms to attach well, but also forms many spaces inside the waste tires so that many microorganisms can be attached.
그리고, 상기 친수성 처리된 폐타이어를 반응용기에 담고 하수처리장의 혐기성 또는 호기성 슬러지를 영양액과 함께 넣은 후 25℃의 조건에서, 28 ~ 32일간 배양하면 폐타이어 표면 및 내부공극에 많은 미생물이 부착하여 생물막(biofilm)을 형성함으로써 생물학적 담체가 제조된다.Then, the hydrophilic treated waste tires were put in a reaction vessel and the anaerobic or aerobic sludge of the sewage treatment plant was put together with nutrient solution, and then cultured at 25 ° C. for 28 to 32 days, and many microorganisms adhered to the surface and internal pores of the waste tires. Biological carriers are prepared by forming biofilms.
상기 영양액은 1L의 용량플라스크에 50%로 증류수를 채운 후, 소디윰 아세테이트(Sodium Acetate) 2.126g과, 글루코스(Glucose) 1.857g과, 누트리언트 4ml를 첨가하고, 증류수를 1L에 맞도록 채워 제조한 것을 사용한다.The nutrient solution was filled with distilled water at 50% in a 1 L volumetric flask, 2.126 g of Sodium Acetate, 1.857 g of Glucose, and 4 ml of Nutritious were added. Use the manufactured one.
상기 폐타이어 박편의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 유기물의 처리가 완벽하게 이루어지지 않을 수 있고, 30wt%를 초과하게 되는 경우에는 다른 성분들의 사용량이 상대적으로 줄어들어 멸균 및 NO3 제거 기능성이 떨어질 수 있으므로, 상기 폐타이어 박편의 사용량은 10 ~ 30wt%의 범위 내로 유지하는 것이 바람직하다.
When the amount of the waste tire flakes is less than 10wt%, the organic material may not be completely processed. If the amount of the waste tire flakes exceeds 30wt%, the amount of other components may be relatively reduced, so that sterilization and NO 3 removal functionality may be reduced. , The amount of the waste tire flakes is preferably maintained in the range of 10 ~ 30wt%.
상기의 침출수 처리과정과 관련하여 도 3에서 투수성반응벽체에 의한 정화과정을 일목요연하게 보이고 있으며, 도 4는 투수성반응벽체의 구성을 보이고 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 축산매몰지로부터 발생한 침출수는 1차적으로 B-PRB인 전단부반응벽체를 통과하면서 악취, NH4-N, 유기물질 제거 반응이 1차적으로 일어나게 되며, M-PRB인 후단부반응벽체를 통과하면서 전단부에서 미처리된 유기물질 및 NO3-N 처리와 멸균 작용이 일어난다.In relation to the leachate treatment process, the purification process by the permeable reaction wall is clearly shown in FIG. 3, and FIG. 4 shows the configuration of the permeable reaction wall. That is, as shown in Figures 3 and 4, the leachate generated from the livestock investment pond is primarily through the shear-reaction wall of B-PRB odor, NH 4 -N, organic material removal reaction occurs first In addition, the untreated organic material and NO 3 -N treatment and sterilization occur at the front end while passing through the rear end reaction wall, M-PRB.
그리고, 축사매몰지로부터 발생하는 침출수를 처리하기 위해서는 일정범위 내에서의 발생량을 예측하여야 하며, 그 발생량 예측은 미 농무부 동식물 검역청 발표 자료를 활용함으로써 가능하며, 그 발생 예측량은 소의 경우 120L ~ 240L/마리/2개월이고, 돼지의 경우 12L ~ 24L/마리/2개월이다.In addition, in order to treat leachate from livestock burial site, the amount of generation should be estimated within a certain range, and the generation amount can be predicted by using the data released by the US Department of Agriculture Animal and Plant Quarantine Service. / 2/2 months, for pigs 12L to 24L / horse / 2 months.
그리고, 다음의 표 1은 매몰지 면적에 따른 반응벽체의 수량을 나타낸 것이다.And, Table 1 below shows the quantity of the reaction wall according to the buried land area.
(50㎡)5M × 10M
(50㎡)
(50㎡)10 M × 10 M
(50㎡)
(50㎡)10 M × 20 M
(50㎡)
(50㎡)10 M × 30 M
(50㎡)
본 발명에 따른 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리방법은 DS-BB; 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질;의 혼합으로 이루어지는 B-PRB를 반응벽체의 전단에 둠으로써 축산매몰지로부터 발생하는 침출수를 효과적으로 처리할 수 있으며, 또한 반응벽체의 시공이 간단하기 때문에 산업상 이용가능성이 매우 높다.Livestock investment pond leachate treatment method using a permeable reaction wall according to the present invention is DS-BB; Charcoal or activated carbon; chaff; sawdust; By placing B-PRB made of a mixture of minerals in front of the reaction wall, it is possible to effectively treat the leachate generated from the livestock investment pond, and the construction of the reaction wall is simple, so the industrial applicability is very high.
그리고, 본 발명에 따른 침출수 처리방법은 축산매몰지로부터 발생하는 침출수 처리외에도 비위생(불량) 매립장의 침출수, 폐광산의 중금속으로 오염된 산성배수 및 사격장의 화약류 등과 같이 오염원에 대한 직접 처리가 어려운 경우에 적용할 수 있다는 장점을 갖는다. 그리고 침출수 또는 오염된 지하수의 흐름을 방해하지 않고 오염물질만을 제거함으로써 주변으로의 오염확산을 방지할 수 있다.
In addition, the leachate treatment method according to the present invention, in addition to the leachate treatment from the livestock burying land, if it is difficult to directly treat the contaminant such as leachate of the unsanitary (bad) landfill, acid drainage contaminated with heavy metals of the waste mine and gunpowder of the shooting range, etc. It has the advantage of being applicable. And it can prevent the spread of pollution to the surroundings by removing only pollutants without disturbing the flow of leachate or contaminated groundwater.
10: 침출수유도벽체
20: 반응벽체
201: 전단부 반응벽체
202: 후단부 반응벽체10: Leachate Induced Wall
20: reaction wall
201: front wall reaction wall
202: rear end reaction wall
Claims (5)
상기 투수성반응벽체(20)의 전단부반응벽체(201)를 통과시켜 침출수 내에 포함되어 있는 악취, NH4-N, 유기물질을 처리하는 1차 처리단계와,
상기 1차 처리과정을 거친 침출수를 상기 투수성반응벽체(20)의 후단부반응벽체(202)를 통과시켜 침출수 내에 포함되어 있는 NO3-N, 잔류 유기물질 처리 및 멸균 처리하는 2차 처리단계로 이루어진 것으로,
상기 투수성반응벽체(20)는 바이오블럭; 숯 또는 활성탄; 왕겨; 톱밥; 광물질;의 혼합으로 이루어지는 전단부반응벽체(201)와, 영가철, 제강슬래그, 폐타이어 박편의 혼합으로 이루어지는 후단부반응벽체(202)로 이루어지는 것에 있어서,
상기 전단부반응벽체(201)는 바이오블럭 10 ~ 35wt%;와,
왕겨를 공기를 차단시키고 질소 분위기에서 700℃에서 2시간 동안 탄화시킨 것으로 평균 탄화 수율이 30.3%, 비표면적이 220 ㎡/g인 것을 얻은 후, 순도 85%의 수산화칼륨과 탄화된 왕겨의 혼합비율을 중량비로 4:1로 하고, 질소 분위기에서 10℃/min으로 승온하여 850℃에서 3시간 활성화하여, 비표면적이 2,600 ~ 2,800 ㎡/g이고, 미세세공부피가 1.1 ~ 1.4 cc/g인 활성탄 10 ~ 35wt%;와,
왕겨 10 ~ 35wt%;와,
참나무톱밥 30 ~ 50wt%, 전나무톱밥 20 ~ 30wt%, 포플러나무톱밥 20 ~ 30wt%의 혼합으로 이루어진 톱밥혼합물 10 ~ 35wt%;와,
광물질인 제올라이트 10 ~ 35wt%;의 혼합으로 조성된 혼합물을 프레임(frame)을 이용하여 팩(pack) 형태로 제작된 것임을 특징으로 하는 투수성반응벽체를 이용한 축산매몰지 침출수 처리, 악취제거와 지하수오염방지를 위한 방법.
Using the leachate guide wall (10) to guide the leachate generated from the livestock buried to the permeable reaction wall (20),
Passing through the front end reaction wall 201 of the water-permeable reaction wall 20, the primary treatment step of treating odor, NH 4 -N, organic substances contained in the leachate,
Passing the leachate after the first treatment through the rear end reaction wall 202 of the permeable reaction wall 20 to the secondary treatment step of NO 3 -N contained in the leachate, residual organic material treatment and sterilization treatment Made up of
The permeable reaction wall 20 is a bio block; Charcoal or activated carbon; chaff; sawdust; In the front end reaction wall 201 made of a mixture of mineral material, and the rear end reaction wall 202 made of a mixture of zero iron, steelmaking slag, and waste tire flakes,
The shear part reaction wall 201 is 10 ~ 35wt% bio block;
The rice husk was blocked with air and carbonized at 700 ° C. for 2 hours to obtain an average carbonization yield of 30.3% and a specific surface area of 220 m 2 / g, followed by a mixture of 85% pure potassium hydroxide and carbonized rice husk. Activated carbon having a weight ratio of 4: 1, heated to 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere and activated at 850 ° C. for 3 hours, having a specific surface area of 2,600 to 2,800 m 2 / g and a fine pore volume of 1.1 to 1.4 cc / g. 10 to 35 wt%;
Chaff 10-35wt%; and,
Oak sawdust 30 ~ 50wt%, fir sawdust 20 ~ 30wt%, poplar sawdust mixture 10 ~ 35wt% consisting of 20 ~ 30wt%;
10-35 wt% of mineral zeolite; a mixture made of a mixture using a frame made of a pack (pack) using a permeable reaction wall leachate treatment, odor removal and groundwater How to avoid contamination.
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