KR101738124B1 - 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패각을 일정 크기로 분쇄하는 제1단계; 분쇄된 패각을 300 메쉬를 갖는 상부 거름망과, 상부 거름망의 하부에 위치한 400 메쉬를 갖는 하부 거름망을 마련하는 2단 형태의 거름망을 순차적으로 통과시켜 패각에 포함된 이물질을 선별하여 분리하는 제2단계; 희석소금물을 전기분해하여 얻은 고농도의 차아염소산나트륨을 염분 제거장치의 세척수탱크에 저장하고 세척수탱크의 내부에 용수를 공급하여 차아염소산나트륨와 혼합된 일정농도의 살균 소독수로 만든 후 세척수탱크의 내부에 이물질이 분리된 패각을 투입하여 세정하는 제3단계; 세척된 패각을 건조하는 제4단계;로 이루어지되, 상기 패각은 전복, 소라, 굴, 꼬막, 바지락 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 제1단계는 패각을 300 내지 400 메쉬를 갖도록 분쇄를 하여 비표면적이 1200 내지 1500㎠/g이 되도록 활성화하며, 상기 염분 제거장치(100)는 세척수탱크(110); 상기 세척수탱크(110)의 일측에 연결하는 세척수 주입부재(120); 상기 세척수탱크(110)의 일측에 연결하는 세척수 배출부재(130); 상기 세척수탱크(110)의 하부 일측에 설치하는 pH조절부재(140); 상기 세척수탱크(110)의 하부 타측에 설치하는 미세기포 발생부재(150); 상기 세척수탱크(110)의 내부에 설치하는 전기분해 처리부재(160);로 이루어지되, 상기 미세기포 발생부재(150)는 원통 형상의 기포 발생조(151)의 일측에 에어 공급라인(152)을 연결하고, 상기 기포 발생조(151)의 하부에 펌프(153)를 구비하여 외부로부터 물을 공급받을 수 있으며, 상기 기포 발생조(151)를 평면상태에서 보았을 때 기포 발생조(151)의 서로 반대 위치에 편심되게 각각 입수관(154) 및 출수관(155)을 형성하고, 상기 입수관(154)을 통해서 유입되는 물이 기포 발생조(151)의 내부 일측에서 타측으로 순환하면서 와류현상을 유발시킨 후 상기 출수관(155)을 통해서 외부로 배출할 수 있으며, 상기 입수관(154)의 연결부분에 벤츄리관(154a)을 연결하여 유속에 의한 압력차이로 인하여 물이 기포 발생조(151)의 내부로 원활하게 공급할 수 있으며, 상기 전기분해 처리부재(160)는 외부에서 공급받은 용수를 차단 또는 공급하기 위한 개폐밸브(161); 상기 개폐밸브(161)의 일측에 설치하여 용수와 포화소금물을 일정 비율로 희석되도록 제어하는 희석펌프(162); 상기 희석펌프(162)와 연결하여 유입되는 희석소금물을 전기분해하여 차아염소산나트륨으로 변환시키기 위한 전기분해모듈(164); 상기 전기분해모듈(164)과 연결하여 일정한 직류전원을 공급하도록 마련하는 정류기(163); 상기 전기분해모듈(164)과 연결하여 차아염소산나트륨의 공급량을 제어하는 공급펌프(165); 상기 공급펌프(165)를 지난 차아염소산나트륨의 유로를 정류기(163) 쪽으로 방향을 전환하기 위한 삼방밸브(166);로 이루어지며, 상기 제4단계는 패각을 600℃ 내지 800℃의 온도로 1시간 이상을 가열하여 소성 및 건조하는 것을 특징으로 하는 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 건조 패각 분말에 존재하는 염분인 NaCl을 제거하여 농업용 토양 살균제 및 비료로 사용할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 세척수의 과다 사용으로 인한 문제점을 해결할 수 있고 토양의 2차 오염을 방지할 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 환경 친화적 방법으로 패각에 남아있는 염분을 제거할 수 있는 효과를 갖는다. 아울러 본 발명은 폐기되는 패각을 자원화하여 경제적인 이익을 창출할 수 있는 효과를 갖는다.
Description
본 발명은 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패각에 붙어있는 염분을 세척 및 제거할 수 있도록 하는 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법에 관한 것이다.
국내 남해 및 서해의 주변 연안에서 굴, 고막, 바지락 등의 패류 양식이 이루어지고 있으며, 양식된 패류의 출하에 있어서 대부분은 껍질을 제거한 후에 내용물만을 판매하고 있으며, 패류 집하장 등의 주변에는 막대한 패각이 폐기물로서 남게 된다.
상기 패각은 내용물이 완전히 제거된 상태에서 특별한 용도로 활용되지 못하고 전량 폐기처분되고 있는 실정이며, 매년 25만~30만 톤이 배출되어 새로운 해양 오염원으로 등장하고 있다.
특히 패각은 폐기처분할 때에는 분쇄하여 처리하거나 화학적인 약품의 처리도 없이 매립되고 있는 실정이다.
그러나 매립지의 확보, 패각의 수거와 운반비 등의 과다로 효과적인 처리가 불가능한 실정이며 약 20% 가량만 굴 종패용과 비료 등으로 활용될 뿐 나머지는 육상, 공유수면 등에 매립되고 있는 실정이다.
뿐만 아니라, 육상 매립의 경우, 주변의 지하수가 센물로 바뀌게 되고 공유수면의 매립의 경우에는 연안의 어장이 축소되어 어민의 소득을 감소시키는 원인이 되고 있다.
또한, 해안가에 방치할 경우 패각에 붙어 있는 유기물의 부식으로 위생상 큰 공해를 일으키고 있어 패각의 재활용 방안이 절실히 요구되고 있다.
아울러 패각은 오랫동안 수하 양식된 패류의 껍질이므로 그 조직 속에는 염분 같은 바닷물 성분이 다량 함유되어 있다.
따라서, 패각을 농업용은 물론 기타 용도로도 직접 사용되기 어려운 실정이다.
최근에 들어 산성비 중화, 적조 제어, 인 제거 등이나 수질 정화에 패각이 활용되기 시작하였으며 일부이기는 하나 콘크리트 원료, 도로 등으로부터 기능성 건축 내장재로 활용하는 사례가 보고되고 있으나 그 양이 미미할 뿐만 아니라 모두 압축시켜 밀집형 건자재를 제조하는 것에 그치고 있다.
특히, 고온처리가 되지 않고 압축만 하여 제조되는 건자재용으로 사용될 경우에는 가공 후 염분이나 바닷물 성분에 의해 곰팡이가 제품에서 심각하게 번식하게 되므로 노천에서 약 2~3년의 방치가 필요하다.
또한, 패각에 붙어 있는 해조류 등 이물질이 썩음에 따라 악취가 발생하여 위생상 심각한 문제점이 발생 되고 있을 뿐만 아니라 이를 해결 하고자 현재 패각폐기물에서 생산된 석회의 이용은 폐기물 매립지 복토재, 토양 개량제, 중화제 등으로 사용되고 있으나 그 효능과 방법에 대한 부정적 인식 때문에 적극적으로 활용되지 못하고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 패각에 붙어있는 염분을 세척하여 유기물의 산화와 악취를 제거할 수 있는 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법은,
패각을 일정 크기로 분쇄하는 제1단계; 분쇄된 패각을 체질하여 이물질을 선별하여 분리하는 제2단계; 희석소금물을 전기분해하여 얻은 고농도의 차아염소산나트륨을 저장탱크에 저장하고 용수와 혼합된 일정농도의 살균 소독수로 만들고 이물질이 분리된 패각을 염분 제거장치에 투입하여 세정하는 제3단계; 세척된 패각을 건조하는 제4단계; 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 패각은 전복, 소라, 굴, 꼬막, 바지락 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제1단계는 패각을 300 내지 400 메쉬를 갖도록 분쇄를 하여 비표면적이 1200 내지 1500㎠/g이 되도록 활성화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 염분 제거장치는 세척수탱크; 세척수 주입부재; 세척수 배출부재; pH조절부재; 미세기포 발생부재; 전기분해 처리부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 전기분해 처리부재는 유량밸브로 일정한 유량의 수돗물이나 용수를 공급 및 차단 제어하는 개폐밸브; 상기 개폐밸브의 일측에 설치하고 연수와 포화소금물을 일정 비율로 희석되도록 제어하는 희석펌프; 상기 희석펌프와 연결하여 일정한 직류전원이 전기분해모듈에 공급되도록 마련하는 정류기; 일정한 유량의 수돗물이나 용수에 공급되는 차아염소산나트륨의 공급량을 제어하는 공급펌프; 상기 공급펌프를 지난 차아염소산나트륨의 유로를 정류기 쪽으로 방향을 전환하기 위한 삼방밸브;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 제4단계는 패각을 600℃ 내지 800℃의 온도로 약 1시간 이상을 가열하여 소성 및 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 건조 패각 분말에 존재하는 염분인 NaCl을 제거하여 농업용 토양 살균제 및 비료로 사용할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 세척수의 과다 사용으로 인한 문제점을 해결할 수 있고 토양의 2차 오염을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
특히 본 발명은 환경 친화적 방법으로 패각에 남아있는 염분을 제거할 수 있는 효과를 갖는다.
아울러 본 발명은 폐기되는 패각을 자원화하여 경제적인 이익을 창출할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법의 개념도.
도 2는 본 발명에서 염분 제거장치의 구성을 나타내기 위한 구성도.
도 2는 본 발명에서 염분 제거장치의 구성을 나타내기 위한 구성도.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법을 설명한다.
본 발명은 패각을 일정 크기로 분쇄하는 제1단계; 분쇄된 패각을 체질하여 이물질을 선별하여 분리하는 제2단계; 희석소금물을 전기분해하여 얻은 고농도의 차아염소산나트륨을 저장탱크에 저장하고 용수와 혼합된 일정농도의 살균 소독수로 만들고 이물질이 분리된 패각을 염분 제거장치에 투입하여 세정하는 제3단계; 세척된 패각을 건조하는 제4단계;로 이루어진다.
본 발명에서 상기 패각은 전복, 소라, 굴, 꼬막, 바지락 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1단계는 패각을 300 내지 400 메쉬를 갖도록 분쇄를 하여 비표면적이 증대됨에 따라 활성화를 극대화할 수 있다.
이때 패각은 진동 원심밀을 이용하여 분쇄하여 비표면적이 1200 내지 1500㎠/g이 되도록 패각을 활성화하였다.
특히 분쇄된 패각이 300 메쉬 이하가 되면 활성화효율이 저하되고, 반대로 분쇄된 패각이 400 메쉬 이상이 되면 토양 살균제 및 비료의 제조공정에서 작업성이 떨어지는 문제를 갖게 된다.
본 발명에서 상기 패각의 활성화 처리는 진동 원심밀을 이용한 분쇄과정을 통해서 재료의 결합 상태를 변화시켜 그 재료의 물리화학적 성질을 변화시켜 주는 메카노케미컬 활성화를 이용한 것이다.
또한, 상기 제2단계는 패각을 그대로 사용할 경우 포함된 모래 및 부착생물 등과 같은 이물질로 인해서 활성화 및 제조공정의 제한이 발생한다.
따라서 패각을 300 메쉬를 갖는 상부 거름망과, 상부 거름망의 하부에 위치한 400 메쉬를 갖는 하부 거름망을 마련하는 2단 형태의 거름망을 순차적으로 통과시켜 패각에 포함된 이물질을 제거한다.
아울러 상기 제3단계는 희석소금물을 전기분해하여 얻은 고농도의 차아염소산나트륨을 저장탱크에 저장하고 용수와 혼합된 일정농도의 살균 소독수로 만들고 이물질이 분리된 패각을 염분 제거장치에 투입하여 세정한다.
여기서, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 염분 제거장치(100)는 세척수탱크(110); 상기 세척수탱크(110)의 일측에 연결하는 세척수 주입부재(120); 상기 세척수탱크(110)의 일측에 연결하는 세척수 배출부재(130); 상기 세척수탱크(110)의 하부 일측에 설치하는 pH조절부재(140); 상기 세척수탱크(110)의 하부 타측에 설치하는 미세기포 발생부재(150); 상기 세척수탱크(110)의 내부에 설치하는 전기분해 처리부재(160);를 포함한다.
이때 상기 세척수탱크(110)는 내부에 패각을 투입할 수 있도록 다양한 규격 및 형태를 갖도록 형성한다.
또한, 상기 세척수 주입부재(120)는 해수 유입펌프(121)와, 상기 해수 유입펌프(121)의 구동에 의해 세척수를 상기 세척수탱크(110)의 내부로 유입시키기 위한 해수 유입관(122)을 포함한다.
특히 상기 세척수 배출부재(130)는 상기 세척탱크(110)와 연결하여 패각을 세척한 세척수를 외부로 배출시키기 위한 세척수 배출관(131)을 포함한다.
아울러 상기 pH조절부재(140)는 세척수 유입펌프(141) 및 내부에 소금을 저장한 용해탱크(142)를 포함하며, 상기 용해탱크(142)는 하부는 넓고 상부는 좁게 구성된 탱크형태로 구성된다.
여기서 상기 용해탱크(142)의 상부에 설치된 뚜껑(142a)은 투명한 재질로 구성하여 내부에 저장된 소금저장량 확인할 수 있다.
이때 상기 용해탱크(142)의 내부에 저장하는 해수 또는 소금물의 농도는 50 내지 100ppm인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 미세기포 발생부재(150)는 원통 형상의 기포 발생조(151)의 일측에 에어 공급라인(152)을 연결한다.
특히 상기 기포 발생조(151)의 하부에 펌프(153)를 구비하여 외부로부터 물을 공급받을 수 있다.
그리고 상기 기포 발생조(151)를 평면상태에서 보았을 때 기포 발생조(151)의 서로 반대 위치에 편심되게 각각 입수관(154) 및 출수관(155)을 형성하고, 상기 입수관(154)을 통해서 유입되는 물이 기포 발생조(151)의 내부 일측에서 타측으로 순환하면서 와류현상을 유발시킨 후 외부로 배출할 수 있다.
이때 상기 입수관(154)의 연결부분에 벤츄리관(154a)을 연결하여 유속에 의한 압력차이로 인하여 물이 기포 발생조(151)의 내부로 원활하게 공급할 수 있다.
본 발명에서 상기 전기분해 처리부재(160)는 외부에서 공급받은 용수를 차단 또는 공급하기 위한 개폐밸브(161); 상기 개폐밸브(161)의 일측에 설치하여 용수와 포화소금물을 일정 비율로 희석되도록 제어하는 희석펌프(162); 상기 희석펌프(162)와 연결하여 유입되는 희석소금물을 전기분해하여 차아염소산나트륨으로 변환시키기 위한 전기분해모듈(164); 상기 전기분해모듈(164)과 연결하여 일정한 직류전원을 공급하도록 마련하는 정류기(163); 상기 전기분해모듈(164)과 연결하여 차아염소산나트륨의 공급량을 제어하는 공급펌프(165); 상기 공급펌프(165)를 지난 차아염소산나트륨의 유로를 정류기(163) 쪽으로 방향을 전환하기 위한 삼방밸브(166);로 이루어진다.
특히 상기 개폐밸브(161)는 작업자의 조작 또는 사전에 입력된 데이터에 따라서 유입되는 용수를 제어하는 역할을 수행한다.
또한, 상기 정류기(163)의 일측에 수돗물 또는 용수에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터(167)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 정류기(163)는 일정한 직류전원을 전기분해모듈(164)에 공급하고 생성된 차아염소산나트륨을 공급펌프(165)의 작동으로 수돗물 또는 용수에 공급할 수 있다.
한편, 상기 정류기(163)는 전기분해모듈(164)에 직류전원을 공급하는 것으로 전기분해모듈이 일정농도(5500ppm)의 차아염소산나트륨을 생성하도록 정전류방식을 채용하였다.
여기서 상기 전기분해모듈(164)은 유입되는 희석소금물을 전기분해하여 일정농도(1.2%)의 차아염소산나트륨으로 변환시킬 수 있다.
그리고 상기 제4단계는 패각을 상온에서 자연 건조할 수 있음은 물론 고압 살수기 및 열풍기를 이용하여 일정시간 동안 자동으로 고압수 및 고압기체를 순차적으로 분사하여 패각의 표면에 남아있는 이물질 및 불순물을 제거하여 표면을 탈염 및 세척할 수 있다.
특히 상기 패각은 600℃ 내지 800℃의 온도로 약 1시간 이상을 가열하여 소성 및 건조할 수 있다.
이때 600℃ 이상에서 패각에 포함된 미네랄이 이온화되고 패각 내의 유기물의 산화와 악취를 제거할 수 있다.
소성과정을 통해 패각은 고른 입자로 분쇄가능한 상태가 되고, 이때 가열시간이 1시간 미만이거나 가열온도가 600℃ 미만일 경우 열처리가 제대로 이루어지지 않아 분쇄가 용이하지 못하게 되어 입자가 고르지 못하고, 가열온도가 800℃를 초과할 경우 가열비용이 상승하여 경제적이지 못함과 함께 패각의 강도가 현저히 감소하는 문제점이 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
100: 염분 제거장치
110: 세척수탱크 120: 세척수 주입부재
121: 해수 유입펌프 122: 해수 유입관
130: 세척수 배출부재 131: 세척수 배출관
140: pH조절부재 141: 세척수 유입펌프
142: 용해탱크 142a: 뚜껑
150: 미세기포 발생부재 151: 기포 발생조
152: 에어 공급라인 153: 펌프
154: 입수관 154a: 벤츄리관
155: 출수관 160: 전기분해 처리부재
161: 개폐밸브 162: 희석펌프
163: 정류기
164: 전기분해모듈 165: 공급펌프
166: 삼방밸브 167: 필터
110: 세척수탱크 120: 세척수 주입부재
121: 해수 유입펌프 122: 해수 유입관
130: 세척수 배출부재 131: 세척수 배출관
140: pH조절부재 141: 세척수 유입펌프
142: 용해탱크 142a: 뚜껑
150: 미세기포 발생부재 151: 기포 발생조
152: 에어 공급라인 153: 펌프
154: 입수관 154a: 벤츄리관
155: 출수관 160: 전기분해 처리부재
161: 개폐밸브 162: 희석펌프
163: 정류기
164: 전기분해모듈 165: 공급펌프
166: 삼방밸브 167: 필터
Claims (6)
- 패각을 일정 크기로 분쇄하는 제1단계; 분쇄된 패각을 300 메쉬를 갖는 상부 거름망과, 상부 거름망의 하부에 위치한 400 메쉬를 갖는 하부 거름망을 마련하는 2단 형태의 거름망을 순차적으로 통과시켜 패각에 포함된 이물질을 선별하여 분리하는 제2단계; 희석소금물을 전기분해하여 얻은 고농도의 차아염소산나트륨을 염분 제거장치의 세척수탱크에 저장하고 세척수탱크의 내부에 용수를 공급하여 차아염소산나트륨와 혼합된 일정농도의 살균 소독수로 만든 후 세척수탱크의 내부에 이물질이 분리된 패각을 투입하여 세정하는 제3단계; 세척된 패각을 건조하는 제4단계;로 이루어지되, 상기 패각은 전복, 소라, 굴, 꼬막, 바지락 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 제1단계는 패각을 300 내지 400 메쉬를 갖도록 분쇄를 하여 비표면적이 1200 내지 1500㎠/g이 되도록 활성화하며,
상기 염분 제거장치(100)는 세척수탱크(110); 상기 세척수탱크(110)의 일측에 연결하는 세척수 주입부재(120); 상기 세척수탱크(110)의 일측에 연결하는 세척수 배출부재(130); 상기 세척수탱크(110)의 하부 일측에 설치하는 pH조절부재(140); 상기 세척수탱크(110)의 하부 타측에 설치하는 미세기포 발생부재(150); 상기 세척수탱크(110)의 내부에 설치하는 전기분해 처리부재(160);로 이루어지되, 상기 미세기포 발생부재(150)는 원통 형상의 기포 발생조(151)의 일측에 에어 공급라인(152)을 연결하고, 상기 기포 발생조(151)의 하부에 펌프(153)를 구비하여 외부로부터 물을 공급받을 수 있으며, 상기 기포 발생조(151)를 평면상태에서 보았을 때 기포 발생조(151)의 서로 반대 위치에 편심되게 각각 입수관(154) 및 출수관(155)을 형성하고, 상기 입수관(154)을 통해서 유입되는 물이 기포 발생조(151)의 내부 일측에서 타측으로 순환하면서 와류현상을 유발시킨 후 상기 출수관(155)을 통해서 외부로 배출할 수 있으며, 상기 입수관(154)의 연결부분에 벤츄리관(154a)을 연결하여 유속에 의한 압력차이로 인하여 물이 기포 발생조(151)의 내부로 원활하게 공급할 수 있으며, 상기 전기분해 처리부재(160)는 외부에서 공급받은 용수를 차단 또는 공급하기 위한 개폐밸브(161); 상기 개폐밸브(161)의 일측에 설치하여 용수와 포화소금물을 일정 비율로 희석되도록 제어하는 희석펌프(162); 상기 희석펌프(162)와 연결하여 유입되는 희석소금물을 전기분해하여 차아염소산나트륨으로 변환시키기 위한 전기분해모듈(164); 상기 전기분해모듈(164)과 연결하여 일정한 직류전원을 공급하도록 마련하는 정류기(163); 상기 전기분해모듈(164)과 연결하여 차아염소산나트륨의 공급량을 제어하는 공급펌프(165); 상기 공급펌프(165)를 지난 차아염소산나트륨의 유로를 정류기(163) 쪽으로 방향을 전환하기 위한 삼방밸브(166);로 이루어지며, 상기 제4단계는 패각을 600℃ 내지 800℃의 온도로 1시간 이상을 가열하여 소성 및 건조하는 것을 특징으로 하는 전기분해법에 의한 패각의 염분 제거 방법. - 삭제
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