KR101767787B1 - 활성탄의 재생 방법 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활성탄의 재생 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 공정에 있어서, 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정 단계를 포함하는 활성탄의 재생 방법; 및 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 장치에 있어서, 수처리에 사용된 폐활성탄을 저장하는 폐활성탄 저장 호퍼, 폐활성탄을 열재생하는 재생로, 공정수에 의해 폐활성탄을 상기 폐활성탄 저장 호퍼로부터 상기 재생로로 이송하는 이송 라인, 상기 이송 라인 말단에 구비되어 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정부 및 상기 세정부에 구비되어 물의 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정 장치를 포함하는 활성탄의 재생 장치에 관한 것이다.

Description

활성탄의 재생 방법 및 이를 이용한 장치{METHOD FOR RECYCLING ACTIVATED CARBON AND APARATUS FOR RECYCLING ACTIVATED CARBON USING THE SAME}

본 발명은 활성탄의 재생 방법 및 이를 이용 한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수처리에 사용되는 활성탄을 열재생하여 재사용하는 공정에서 재생 활성탄의 재생 빈도에 따라 무기물 성분이 침착되어 활성탄 성능이 대폭 감소되는 원인을 제거하기 위한 활성탄의 재생 방법 및 관련 장치에 관한 것이다.

활성탄의 재생은 흡착에 사용되어 흡착 능력을 잃은 상태의 활성탄에 부착된 흡착물질을 제거하여, 다시 흡착에 사용될 수 있도록 하는 과정이다.

이러한 재생은 일반적으로 폐활성탄에 물리적, 화학적 또는 생물학적 처리를 가하여 흡착 능력을 회복하는데 "REGENERATION"과 "REACTIVATION"으로 구분할 수 있다. 전자는 가역적으로 물리 흡착하고 있는 물질을 흡착 에너지보다 큰 에너지를 사용하여 제거하는 완만한 처리방법을 말하며, 후자는 주로 비가역적 흡착이 많은 액상 흡착의 경우나 주기를 수회 반복하여 흡착 성능이 급격히 열화된 기상 흡착의 경우에 있어서 고온으로 재활성화하는 방법을 말한다. 이와 같은 활성탄의 재생에 의해 고가의 활성탄을 재이용함으로써 얻는 경제적 효과와 함께 폐기물의 발생 감소 및 자원 절감의 효과를 기대할 수 있다.

흡착은 본질적으로 발열 반응이며 흡착질, 활성탄 및 매체 3자 사이에서 친화력 차이에 의해 흡착 평형 관계가 성립한다. 흡착질을 활성탄으로부터 탈리시키는 재생 방법으로는 1) 용매 중의 용질 농도(압력)를 낮춰 동일 평형관계에 있어서 평형점을 바꿔 탈리시키는 감압재생, 2) 외부에서 열을 가해 온도를 높이는 등의 방법에 의해 평형관계 그 자체를 바꾸는 가열탈착(열재생), 3) 흡착질의 화학적 성질을 바꾸는 화학 재생, 흡착질에 대해서 친화력이 강한 용매 등으로 추출하는 용매 재생, 5) 활성탄에 대한 친화력이 흡착질보다 강한 물질로 치환하는 치환재생, 및 6) 흡착질이 비점이 높은 유기물 등으로 탈착이 어렵고 위 어느 것도 적용할 수 없을 경우에는 흡착질을 분해 또는 산화해서 제거하는 방법인 산화분해재생 방법 등이 있다.

이 중 열재생의 구체적인 단계는, 사용이 끝난 활성탄이 건조되는 건조 단계, 활성탄의 세공 내에 잔류하는 흡착물질을 탄화시키는 고온 가열 단계, 탄화된 흡착물질을 수증기, 탄산가스, 산소 등의 산화성 가스에 의해 세공에서 가스화하여 제거하는 활성화 단계 등을 거칠 수 있다.

그러나, 이와 같은 재생 활성탄은, 최적의 조건으로 활성화 가스 주입량, 분위기 및 온도를 유지 및 관리하더라도 흡착 성능의 저하가 일어나며, 흡착 및 재생 과정을 되풀이하면서 재생 활성탄 중에 점차 회분이 축적되고, 이들의 촉매 작용에 의해 활성탄 기질의 연소가 조장되어 경도의 감소와 함께 세공 분포가 큰 쪽으로 치우치는 경향이 있으며, 다만 회분의 증가와 요오드 흡착력의 저하 사이에는 상관 관계가 있으므로 염산 처리 등으로 산화물을 제거하고 재생을 하면 효과적으로 재생할 수 있다.

이와 같은 재생의 되풀이에 의한 활성탄의 성능의 저하 정도는 활성탄, 흡착 물질의 종류 및 재생 조건 등에 따라 상이하나, 어떤 경우에도 성능은 저하되는 경향을 나타낸다. 즉, 활성탄 표면에 흡착된 물질을 탄화하면 본질적으로 활성탄의 고정탄소가 새로운 활성탄보다 증가하고 그만큼 중량이 늘게 되나, 이와 같은 고정 탄소는 활성탄의 세공을 폐쇄하기 때문에 원래의 흡착 성능이 복원되지는 않는다.

즉, 일반적으로 활성탄의 재생 횟수가 늘어남에 따라 활성탄의 회분은 증가하고, 입도는 작아지며, 기계적 강도 및 경도가 저하되고, 세공 구조는 수회의 가스화 반응에 의해 세공경이 확대되는 쪽으로 변화하므로 세공 용적이 증가하게 된다. 이러한 열화는 일반적이지만 특히 앞에서 언급된 회분의 축적에 의해 급격하게 열화되는 현상을 나타낸다.

따라서, 활성탄의 재생 과정에서 수반되는 회분의 축적에 의한 활성탄의 열화를 방지하여 활성탄의 재생 효율을 극대화시킬 수 있는 방법이 제공되는 경우 관련 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이에 본 발명의 한 측면에 의하면, 활성탄의 재생 효율을 극대화시킬 수 있는 활성탄의 재생 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 활성탄의 재생 효율을 극대화시킬 수 있는 활성탄의 재생 방법에 적용될 수 있는 재생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면, 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 공정에 있어서, 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정 단계를 포함하는, 활성탄의 재생 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 장치에 있어서, 수처리에 사용된 폐활성탄을 저장하는 폐활성탄 저장 호퍼; 폐활성탄을 열재생하는 재생로; 공정수에 의해 폐활성탄을 상기 폐활성탄 저장 호퍼로부터 상기 재생로로 이송하는 이송 라인; 상기 이송 라인 말단에 구비되어 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정부; 및 상기 세정부에 구비되어 물의 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정 장치를 포함하는, 활성탄의 재생 장치가 제공된다.

본 발명에 의한 폐활성탄 세정 방법 및 장치를 이용하는 경우 산 처리를 수반하지않고 공정수 중에 용해되어 있던 다량의 이온 성분이 활성탄에 침착되지 않도록 할 수 있으며, 그 결과 활성탄의 미세 기공을 되살리고 재생 횟수에 따른 성능 저하를 방지할 수 있다. 그 결과, 활성탄 구입 비용 절감, 재생로의 에너지 효율 향상, 폐활성탄 폐기량의 절감 등의 경제 효과를 얻을 수 있고, 자원의 낭비를 줄일 수 있으며, 나아가 온실 가스 배출량의 저감 효과도 획득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 활성탄의 재생 시스템을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 활성탄의 재생 전후의 SEM 사진을 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면, 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 공정에 있어서, 폐활성탄을 재생로에 장입하기 전에 전기전도도가 제어된 물을 이용하여 세정함으로써 활성탄의 재생 효율을 크게 향상시킬 수 있는 방법 및 관련 장치가 제공된다.

보다 구체적으로, 본 발명에 의한 활성탄의 재생 방법은 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 공정에 있어서, 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정 단계를 포함하는 것이다.

종래에는 활성탄 처리수, 즉 공정수를 이용하여 재생하고자 하는 활성탄을 이송하는데 이용하였으며, 따라서 물속에 다량의 이온이 함유된 물이 주로 사용되었다. 이로 인해 재생로 내부에서 이들 염분이 모두 활성탄에 부착하여 활성탄 재생 성능을 악화시키는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 종래 폐활성탄 이송용 물보다 물속의 염분이 현저히 낮은 담수 수준의 물로 수세하는 세정 단계를 포함하는 것이다.

상술한 바와 같이 활성탄의 열재생 공정에 있어서 사용되는 물을 일방적으로 공정수인데, 이때 공정수는 전기전도도가 약 3,000 ~6,000 uS/cm 정도로 높으며, 따라서 잔류되어 있는 용존 이온 물질이 활성탄의 미세 기공을 막음으로써 활성탄의 재생 효율을 급격히 떨어뜨린다.

그러나, 본 발명에 의하면, 도 1의 확대도에서 도시된 바와 같이, 공정수와 담수를 혼합하여 용존 이온 물질, 즉 전기전도가 제어된 물을 이용하여 재생로에 장입 직전에 폐활성탄을 수세하는 세정 단계를 수행함으로써, 물속의 염분, 용존 이온 물질 등이 재생로 내에서 활성탄에 그대로 침착되는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 활성탄의 재생 시스템을 도식적으로 나타낸 것으로, 이를 참고하여 구체적으로 살펴보면, 활성탄 컬럼(1)에서 흡착 성능을 잃은 폐활성탄은 폐활성탄 저장 호퍼(3)로 이송되고, 후속적으로 다시 폐활성탄 저장 탱크(4)로 이송되며, 이후 폐활성탄 공급 탱크(5)로 이송되는데, 이때 이송은 앞에서 언급한 공정수인 활성탄 처리수가 주로 이용되고 있으며, 이러한 공정수는 활성탄 재생 후 다시 장입하는 재생탄 냉각 탱크 (10)에서 신/재생탄 호퍼(2)까지의 공급에도 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 상기 세정 단계에서의 수세에 사용되는 물은 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물인 것으로, 상기 물의 전기전도도는 낮을수록 좋으나 통상의 담수 수준인 160uS/cm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 세정 단계에서의 수세에 사용되는 물의 전기전도도가 200 uS/cm를 초과하는 경우에는 활성탄에 대한 재생 효과 향상이 불충분한 문제가 있다.

상기 세정 단계에 사용되는 물의 전기전도도 조절을 위해 본 발명에 있어서 상기 세정 단계에 사용되는 담수는 염분 함량이 낮은 물이라면 모두 사용이 가능하다. 상기 물은 예를 들어, 댐수를 그대로 받은 물로 수돗물에서 살균만 하지 않은 공업용수인 담수, 빗물을 저장한 물인 우수, 물속의 Ca, Mg와 같은 경도 성분의 양이온을 이온교환 수지로 제거한 물인 연수, 그리고 물속의 양이온 음이온을 모두 제거한 물로 염분이 거의 없는 물인 순수로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 물인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 세정 단계는 활성탄 흡착 컬럼으로부터 배출된 폐활성탄을 재생로로 이송하는 단계의 마지막에 수행되는 것이 바람직하며, 즉 재생로 투입 직전에 수행되는 것이 바람직하다.

즉, 활성탄 흡착 칼럼으로부터 배출된 폐활성탄을 재생로로 이송하는 단계의 마지막인 세정수 후단에 전기전도도 측정 장치(센서)를 설치하여, 재생로 장입전에 물의 전기전도도를 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 전기전도도의 측정은 세정 단계가 수행되는 세정부에서 오버플로우 되는 물에 대하여 수행될 수 있다. 즉, 폐활성탄 공급용 저장탱크(5)에 담수 공급 라인을 설치하고 폐활성탄이 이송되어 저장 탱크에 채워지면 담수를 공급하여 지속적으로 물을 흘려 탱크 상부로 물이 오버플로우(overflow)되도록 할 수 있으며, 이때 오버플로우되어 나오는 물의 전기전도도를 측정하여 공급된 물의 전기전도도인 상기 200uS/cm의 값과 유사한 상태로 낮아지면 세정을 중단하고 세정된 활성탄을 재생로에 장입하여 활성탄 재생을 실시한다. 다만, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 오버플로우되는 물은 세척수 배출 라인일 수 있다.

나아가, 상기 활성탄의 재생 방법은, 이후 공정이 특히 제한되는 것은 아니나, 세정된 활성탄을 건조하는 건조 단계; 및 활성탄 잔류 흡착 물질을 탄화시키는 가열 단계를 추가로 포함할 수 있고, 이에 추가로 열재생된 활성탄을 냉각하는 단계 및 최종 세정하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.

이때 상기 건조 단계는 500 내지 600℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 건조 온도가 500℃ 미만인 경우에는 건조가 충분하게 이루어지지 않거나, 건조 시간이 길어지는 문제가 있고, 건조 온도가 600℃을 초과하는 경우에는 후속 단계 승온 과정의 온도 범위가 높아져 전체적인 재생로 온도 관리에 문제가 있다.

한편, 상기 가열 단계는 승온 단계, 탄화 단계 및 부활 단계를 포함할 수 있고, 650 내지 950℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하며, 상기 가열 단계의 온도가 650℃ 미만인 경우에는 가열에 의한 재생이 충분하게 이루어지지 않거나, 재생에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 있고, 가열 온도가 950℃을 초과하는 경우에는 탄화와 함께 일부 활성탄의 융착이 일어나 덩어리가 만들어지는 문제가 있다.

즉, 수분이 제거된 후에는 승온 단계를 거쳐 흡착된 유기물의 탄화 단계와 활성탄 공극의 재생이 이루어지는 부활 단계를 거쳐 최종 재생탄 냉각 탱크(10)으로 이송되어 활성탄 흡착칼럼 (1)으로 재활용될 수 있는 것이다.

상기 건조 단계 및 가열 단계는 재생로에서 이루어지는 것으로, 다단의 과정에 의해 재생이 수행될 수 있다.

예를 들어, 재생로의 상부에서 하부로 이송되면서 1단에서 건조 단계로 500~600℃로 조절되고, 2단에서는 승온 단계로 650℃까지 승온되어, 3단에서는 650 내지 700℃의 온도에서 탄화 공정이 수행되고, 4단 700~800℃, 5단 800~850℃, 그리고 6단 850~950℃까지 승온되면서 재생과정이 수행될 수 있다.

한편, 본 발명에 의하면 상술한 바와 같이 본 발명의 활성탄의 열재생 방법이 수행될 수 있는 장치가 제공된다.

보다 상세하게, 본 발명의 활성탄의 재생 장치는 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 장치에 있어서, 수처리에 사용된 폐활성탄을 저장하는 폐활성탄 저장 호퍼; 폐활성탄을 열재생하는 재생로; 공정수에 의해 폐활성탄을 상기 폐활성탄 저장 호퍼로부터 상기 재생로로 이송하는 이송 라인; 상기 이송 라인 말단에 구비되어 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정부; 및 상기 세정부에 구비되어 물의 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정 장치를 포함하는 것이다.

도 1을 참고하면, 활성탄 흡착 컬럼(1)과 활성탄 재생로(6)를 반연속적으로 순환하면서 흡착 및 재생 과정을 반복하게 되는 활성탄 재생 방법에 사용되는 장치에 있어서 폐활성탄의 저장 호퍼(3)에서 재생로 공급용 폐활성탄 공급 탱크(5)까지 폐활성탄을 이송하는데 공정수라는 물을 사용한다. 이때, 상기 물은 활성탄 흡착탑의 처리수를 통상 사용하게 되는데, 이 활성탄 처리수에는 유기물 성분은 대부분 활성탄에 흡착되어 제거된 상태이지만, 무기 이온 성분은 그대로 남아있기 때문에, 재생로 내부에서 건조, 승온, 탄화, 재생 과정 등을 거치게 되면서 순순한 물과 활성탄에 흡착된 유기물은 제거되지만, Na, Ca, Mg, Cl, SO4, Si, Al, Fe 등의 무기물 성분은 재생로 내 활성탄에 그대로 남게 되며 이로 인해 회분의 양이 점차 증가하여 활성탄의 재생 효율을 급격히 떨어뜨리게 되는 것이다. 특히, 공정수의 수질이 나쁠수록 즉, 염분(이온 성분)이 높아 물의 전도도가 높을수록 이러한 현상은 더욱 빠르게 일어나게 되는 것이다.

도 1을 참고하여 본 발명의 활성탄의 재생 장치를 구체적으로 살펴보면, 활성탄 컬럼(1)에서 흡착 성능을 잃은 폐활성탄이 배출되어 폐활성탄 저장 호퍼(3)로 이송되고 다시 폐활성탄 저장 탱크(4)로 이송되어 이후 재생로의 폐활성탄 공급 탱크(5)로 이송되거나 일부 폐기하게 되고, 이때 이송은 앞에서 언급한 공정수인 활성탄 처리수가 주로 이용되고 있으며, 이러한 공정수는 재생 후 다시 장입하는 재생탄 냉각 탱크(10)에서 신/재생탄 호퍼(2)까지의 공급에도 사용된다.

다만, 본 발명에 의하면, 상기 폐활성탄 공급 탱크(5)가 세정부의 역할을 수행할 수 있으며, 이를 위해 상기 세정부는 담수 공급 라인(12) 및 담수 배수 라인(14)을 구비하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 담수 배수 라인에 전기전도도 측정 장치가 구비될 수 있다.

즉, 세정부인 상기 폐활성탄 공급용 저장크(5)에 담수 공급 라인을 설치하고 폐활성탄이 이송되어 상기 저장 탱크(5)에 채워지면 담수를 공급하여 지속적으로 물을 흘려 탱크 상부로 오버플로우되게 하고, 전기전도도 측정 장치(13)에 의해 오버플로우의 전기전도도를 측정하여 원하는 값에 도달하면, 세정을 중단하고 재생로에 장입하여 활성탄 재생을 실시하도록 하는 것이다.

이때, 상기 세정부의 물, 즉 세척수는 공정수 중의 용존 이온 물질을 제거하기 위한 물이므로 이때 사용될 수 있는 물은 담수, 우수, 연수 및 순수로부터 선택되는 적어도 하나의 물일 수 있으며, 나아가 본 발명에 있어서는 상기 물과 공정수를 혼합하여 전도도가 조절된 물인 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 활성탄의 재생 장치는 열재생이 수행되는 재생로(6), 배가스의 추가 연소가 수행되는 후연소로(7), 배가스의 온도 강하가 수행되는 냉각탑(8), 배가스의 정화가 수행되는 세정탑(9) 및 재생된 활성탄의 냉각이 수행되는 재생 활성탄 냉각 탱크(10)를 구비할 수 있으며, 나아가, 재생된 활성탄을 재공급하기 위한 재생 활성탄 공급 배관(11)도 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 점에 착안하여 공정수 내의 염분에 의한 회분의 증가를 감소시키기 위해 물의 전기전도도를 조절함으로써 활성탄의 재생 효율을 높이고 사용기간을 연장할 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

P. 제철소 코크스 폐수 처리용 활성탄을 ㈜신기화학으로부터 구입하고 입수한 활성탄을 수처리에 사용한 후, 도 1에 나타난 바와 같은 본 발명의 공정에 의해 담수에 의해 세정 단계를 수행하면서, 활성탄을 재생하고, 이와 같이 재생된 활성탄을 수거하여 재생 횟수별 활성탄의 성능 시험을 실시하였다.

이때 상기 재생 단계는 구체적으로, 활성탄 호퍼(2)에 의해 공급되어 활성탄 컬럼(1)을 통해 수처리에 사용되어 저장 호퍼에 저장된 폐활성탄을 공정수에 의해 폐활성탄 저장 탱크(4)를 거쳐 폐활성탄 공급 탱크(5)로 이송하였다. 이때 상기 폐활성탄 공급 탱크(5)에는 담수 공급라인(12) 및 전기전도도 측정 장치(13)를 구비하도록 하여 폐활성탄이 재생로(6)에 유입되기 전에 공정수의 전기전도도를 측정하였다. 상기 폐활성탄 공급 탱크(5)에는 유입된 담수를 배출하기 위한 담수 배수 라인(14)을 구비하였다.

재생로(6)에 유입된 폐활성탄은 1 단계 건조과정에 의해 수분이 제거되고, 승온 단계를 거쳐 흡착된 유기물의 탄화 단계와 활성탄 공극의 재생이 이루어지는 부활 단계를 거쳐 최종 재생탄 냉각 탱크 (10)으로 이송되어 활성탄 흡착칼럼 (1)으로 재활용된다.

열원으로 공급되는 연료유는 재생로와 구분되는 연소실에서 연소되고 난 다음 잔여 연료의 추가연소를 위한 후연소(7)로에서 잔류 연료가 완전 연소되고, 냉각탑(8)에서 배가스 온도가 150oC 이하로 냉각된 후, 세정탑(9)에서 대기오염 물질인 염산, 황화수소와 같은 오염물질이 제거된 다음 대기중으로 배출된다.

비교예 1

상기 폐활성탄 공급 탱크(5)에 담수 공급라인(12), 전기전도도 측정 장치(13) 및 담수 배수 라인(14)을 구비하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정에 의해 활성탄을 재생하였다.

실험예 1: 재생 전후 활성탄의 변화 확인

종래의 활성탄 재생 방법인 비교예 1에 의해 활성탄을 재생하는 경우 재생 전후 활성탄의 변화를 확인하기 위해 활성탄 재생 전과 후를 전자현미경 사진(SEM)으로 확인하고, 그 조성을 분석하였다.

도 2의 전자현미경 사진을 참고하면, 재생 전 활성탄은 표면에 넓게 유기물이 코팅되어 미세 기공을 많이 막고 있어 흡착이 완료된 상태를 보여주고 있으며, 재생 후 활성탄은 미세 기공이 다소 살아난 현상을 볼 수 있다. 다만, 표면에 다양한 이물질이 다량 분포하고 있음을 확인할 수 있었다.

성분	재생 전 활성탄		재생 후 활성탄
	무게	분자%	무게	분자%
C	65.68	75.67	65.93	75.98
O	23.81	20.60	22.04	19.07
Mg	-	-	0.12	0.07
Al	0.55	0.28	3.14	1.61
Si	0.33	0.16	3.69	1.82
S	2.65	1.14	0.75	0.32
Cl	0.50	0.19	0.54	0.19
K	0.58	0.20	0.64	0.22
Ca	3.58	1.24	1.24	0.31
Fe	0.52	0.13	0.64	0.14
Zn	1.81	0.38	1.26	0.27
총	100.00	100.00	100.00	100.00

한편, 상기 표 1의 성분 분석표를 참고하면, 활성탄의 재생 전에 비하여 재생 후에 증가된 성분이 많으며, Mg, Al, Si, S, K 등의 성분의 함량이 대부분 증가하였음을 확인할 수 있었다.

이는 재생 시 사용되는 공정수 중에 포함되어 있는 성분으로, Al은 수처리용 응집제인 명반(Alum)에서 유래된 성분이고, Mg, Si, S, K 등은 원래 대상 폐수에 용해되어 있던 성분이 활성탄 처리 후에 그대로 남아, 공정수로 사용된 활성탄 처리수가 재생로에 공급되면서 발생한 성분으로 볼 수 있다. 이러한 성분이 축적되면, 활성탄의 미세 기공이 막히고 재생 효율이 감소하여 폐활성탄을 조기에 폐기 처분해야 한다.

실험예 2: 재생 횟수에 따른 활성탄의 성능 시험

실시예 1 및 비교예 1에서 재생된 재생 활성탄을 수거하여 재생 횟수 별 활성탄의 성능 시험을 실시하였다.

활성탄의 성능 검사는 주로 메틸렌블루 탈색력과 요오드 흡착력으로 평가하는데, 메틸렌 블루 탈색력은 활성탄의 흡착 능력을 나타내는 지표이고, 요오드 흡착력은 미세 기공이 어느 정도로 잘 발달되어 있는지, 그리고 비표면적이 얼마나 잘 유지되고 있는지를 나타내는 지표로 해석될 수 있다.

하기 표 2에는 그 결과를 나타내었으며, 본 발명의 실시예 1에서 획득된 입상 활성탄의 경우 메틸렌블루 탈색력은 150 이상, 요오드 흡착력은 950 이상으로 양호한 수준인 것을 알 수 있었다.

반면, 표 2를 참고하면, 비교예 1에서 획득된 입상 활성탄의 경우 메틸렌블루 탈색력 및 요오드 흡착력이 급격히 감소하며, 특히 요오드 흡착력이 현저하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 미세 기공을 공정수 중의 이온 성분이 막음으로써 발생하는 현상이다.

일반적으로, 메탈렌블루 탈색력 50 이하, 요오드 흡착력 600 이하인 경우에는 폐기 처분이 필요한 수준으로 볼 수 있는데, 비교예 1의 공정으로 6회 재생을 수행하는 경우에는 폐기 처분이 필요한 수준에 근접하는 것을 확인할 수 있다.

그 결과, 본 발명에 의한 재생 공정을 적용하는 경우 실험한 두 가지 지표가 매우 천천히 변화하며, 이에 활성탄의 사용 수명을 2배 이상 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

재생 횟수	비교예 1에 의한 재생		실시예 1에 의한 재생
	메틸렌블루 탈색력 (mL/g)	요오드 흡착력 (mg/g)	메틸렌블루 탈색력 (mL/g)	요오드 흡착력 (mg/g)
0	152	968	152	968
1회	138	846	148	934
2회	116	624	146	932
3회	92	526	138	928
4회	81	480	134	886
5회	74	462	132	916
6회	65	461	128	894

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 활성탄 컬럼
2: 신/재생탄 호퍼
3: 폐활성탄 저장 호퍼
4: 폐활성탄 저장 탱크
5: 폐활성탄 공급 탱크
6: 재생로
7: 후연소로
8: 냉각탑
9: 세정탑
10: 재생 활성탄 냉각 탱크
11: 재생 활성탄 공급 배관
12: 담수 공급 라인
13: 전기전도도 측정 장치
14: 세척수 배수 라인

Claims (10)

1. 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 공정에 있어서,
   재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 세정하고 오버플로우로 배출되는 세정수의 전기전도도가 200uS/cm 이하의 평형 상태가 될 때까지 물로 수세하는 세정 단계;
   세정된 활성탄을 건조하는 건조 단계; 및
   활성탄 잔류 흡착 물질을 탄화시키는 가열 단계
   를 포함하는, 활성탄의 재생 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 세정 단계에 사용되는 물은 댐수를 그대로 받은 물로 수돗물에서 살균만 하지 않은 공업용수, 우수, 연수 및 순수로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물을 포함하는, 활성탄의 재생 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 세정 단계는 활성탄 흡착 칼럼으로부터 배출된 폐활성탄을 재생로로 이송하는 단계의 마지막에 수행되는, 활성탄의 재생 방법.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 건조 단계는 500 내지 600℃의 온도에서 수행되는, 활성탄의 재생 방법.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 가열 단계는 승온 단계, 탄화 단계 및 부활 단계를 포함하며, 600 내지 950℃의 온도에서 수행되는, 활성탄의 재생 방법.
   
8. 수처리에 사용되는 활성탄의 열재생 장치에 있어서,
   수처리에 사용된 폐활성탄을 저장하는 폐활성탄 저장 호퍼;
   폐활성탄을 열재생하는 재생로;
   공정수에 의해 폐활성탄을 상기 폐활성탄 저장 호퍼로부터 상기 재생로로 이송하는 이송 라인;
   상기 이송 라인 말단에 구비되어 재생로에 장입하기 전 폐활성탄을 전기전도도가 200uS/cm 이하인 물로 수세하는 세정부; 및
   상기 세정부에 구비되어 물의 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정 장치
   를 포함하는, 활성탄의 재생 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 세정부는 담수 공급 라인 및 담수 배수 라인을 구비하는, 활성탄의 재생 장치.
   
10. 제8항에 있어서, 상기 세정부의 물은 댐수를 그대로 받은 물로 수돗물에서 살균만 하지 않은 공업용수, 우수, 연수 및 순수로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 물을 포함하는, 활성탄의 재생 장치.

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