KR102048199B1 - 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법 - Google Patents

하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 관한 것으로 내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공을 갖는 권취케이스가 구비되는 제1단계와, 상기 권취케이스의 외주연에 실 형상의 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 권취하는 제2단계와, 상기 권취케이스에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)가 이탈되는 것이 방지되도록 아크릴섬유(Acrylic fiber)의 외주연을 감싸도록 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 공급공을 갖는 원통형의 고정케이스가 구비되어 흡착모듈이 형성되는 제3단계와, 상기 흡착모듈이 내입되는 반응기가 구비됨과 아울러 반응기의 내측에 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate)를 내입하여 70~120℃ 상에서 50~70분 교반하여 흡착모듈에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 이온교환섬유로 합성하는 제4단계와, 상기 반응기 내측에서 반응이 끝난 흡착모듈을 Water로 세척하는 제5단계와, 상기 흡착모듈을 건조하는 제6단계를 포함하여 이루어지며, 상기 반응기의 내측에 내입되는 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate), 아크릴섬유(Acrylic fiber)는 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine) 100중량부를 기준으로 Water 10~100중량부, 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate) 2~5중량부, 아크릴섬유(Acrylic fiber) 0.5~2중량부로 이루어진다.

Description

하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법{Manufacturing method of adsorption module for selective treatment of phosphorus contained in sewage}
본 발명은 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하수에 포함된 인을 선택적으로 흡착 처리할 수 있는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 하수처리장의 방류수의 총인 처리장치에 있어서, 부영양화의 주원인이자, 조류증식의 제한 물질인 인(인산)은 지금까지 생물학적 처리 방법이나, 응집제를 이용한 화학적 처리 방법이 주를 이루었다.
그러나, 생물학적 공정은 시설 운영이 어려우며, 지속적이고 안정적인 유출수질을 확보하기가 용이하지 않다.
한편, 다른 화학적 방법은 운전은 상대적으로 용이하지만, 약품비용과 발생된 슬러지 처리 문제가 발생한다.
또한, 다른 전기분해/응집에 의한 인 제거기술은 화학적인 제거 기술이 갖고 있는 장점을 살리고 화학 약품 침전법이 갖고 있는 단점을 해결할 수 있는 기술의 하나이나 전극부식등의 문제점이 있다. 패각의 재이용은 배기가스 제거 및 산성토양의 개량제, 중금속 흡착, 고농도 인제거 등에 이용되고 있으나 굴패각의 대부분을 차지하는 탄산칼슘은 수 처리에 적용시 슬러지 발생량이 많고, 다량의 유기물과 무기물을 함유하고 있는 문제점 때문에 적정한 소성과정을 거쳐는 문제가 있다.
또한, 정석탈인법 (晶析脫燐法)은 하수중의 인을 제거하는 방법 중 실용화되어 좋은 성과를 보이고 있는 물리화학적 처리방법의 하나이나 통상의 하수 이차 처리수를 처리하는 것이 가능하지만, 탈인 성능은 설정 pH, 칼슘농도, 수온, 원수중의 방해물질, 접촉시간, 접촉재의 성능 등에 의해 상이하며, 또한 제거 대상이 용해성 정인산이기 때문에 다른 형태의 인(폴리인산, 유기인산, 현탁성 인)은 여과 등의 부차적인 기능에 의해 제거하여야 한다. 조립탈인법은 하수에 마그네슘을 첨가하여 pH조정하는 것으로 인산마그네슘암모니아(MAP)의 결정물로서 인을 회수하지만 방류수를 처리하기에는 부적당한 문제점이 있다.
특히 기존에 많이 보급되고 있는 혐기와 호기의 생물학적인 제거 공정은 인이 미생물의 세포내 물질인 다중인산으로 전화되는데 휘발지방산과 같은 유기물이 공급되어야 하기 때문에 우리나라의 하수와 같이 유기물 구성비가 낮은 경우 질소제거시 필요로 하는 유기물 요구와 경쟁하기 때문에 현실적으로 생물학적 인과 질소 동시 공정으로 개선시키는 것은 힘들다.
이에, 종래의 인(인산) 처리장치는 약품의 과다사용 및 슬러지 처리에 애로가 있는 것이었다.
따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결한 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법이 요구되고 있는 실정이다.
제10-0536068호 제10-1015618호 제10-1141928호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 종래의 기술과는 다르게 비교적 간단한 공정으로 제조 가능함과 아울러 인을 회수하는 과정에서 환경오염의 위험이 감소되는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 하수에 포함된 인을 선택적으로 이온교환섬유에 흡착 처리할 수 있도록 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 있어서, 내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공을 갖는 권취케이스가 구비되는 제1단계와, 상기 권취케이스의 외주연에 실 형상의 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 권취하는 제2단계와, 상기 권취케이스에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)가 이탈되는 것이 방지되도록 아크릴섬유(Acrylic fiber)의 외주연을 감싸도록 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 공급공을 갖는 원통형의 고정케이스가 구비되어 흡착모듈이 형성되는 제3단계와, 상기 흡착모듈이 내입되는 반응기가 구비됨과 아울러 반응기의 내측에 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate)를 내입하여 70~120℃ 상에서 50~70분 교반하여 흡착모듈에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 이온교환섬유로 합성하는 제4단계와, 상기 반응기 내측에서 반응이 끝난 흡착모듈을 Water로 세척하는 제5단계와, 상기 흡착모듈을 건조하는 제6단계를 포함하여 이루어지며, 상기 반응기의 내측에 내입되는 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate), 아크릴섬유(Acrylic fiber)는 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine) 100중량부를 기준으로 Water 10~100중량부, 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate) 2~5중량부, 아크릴섬유(Acrylic fiber) 0.5~2중량부로 이루어지는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법을 제공한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법은 비교적 간단한 공정으로 저렴하게 흡착모듈의 제조가 가능함과 아울러 흡착모듈을 사용하여 인을 흡착 및 회수하는 과정에서 종래의 기술과는 달리 환경오염의 위험이 감소되며, 인의 흡착이 포화상태에 이르러 인을 흡착하는 기능이 상실된 흡착모듈의 교체가 용이할 뿐만 아니라 흡착된 인을 용이하게 탈착하여 흡착모듈의 재사용 또한 가능한 이점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법을 설명하기 위한 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡착모듈의 계략 사시도,
도 3 내지 도4는 본 발명의 실시예에 따른 흡착모듈의 계략 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흡착모듈이 사용되는 모습을 나타내는 계략 사용상태도이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 보면 본 발명에 의한 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법은 하수에 포함된 인을 선택적으로 이온교환섬유(20)에 흡착 처리할 수 있도록 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 있어서, 내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공(10)을 갖는 권취케이스(12)가 구비되는 제1단계(S1)와, 상기 권취케이스(12)의 외주연에 실 형상의 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 권취하는 제2단계(S2)와, 상기 권취케이스(12)에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)가 이탈되는 것이 방지되도록 아크릴섬유(Acrylic fiber)의 외주연을 감싸도록 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 공급공(14)을 갖는 원통형의 고정케이스(16)가 구비되어 흡착모듈(18)이 형성되는 제3단계(S3)와, 상기 흡착모듈(18)이 내입되는 반응기가 구비됨과 아울러 반응기의 내측에 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate)를 내입하여 70~120℃ 상에서 50~70분 교반하여 흡착모듈(18)에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 이온교환섬유(20)로 합성하는 제4단계(S4)와, 상기 반응기 내측에서 반응이 끝난 흡착모듈(18)을 Water로 세척하는 제5단계(S5)와, 상기 흡착모듈(18)을 건조하는 제6단계(S6)로 이루어진다.
먼저, 하수에 포함된 인을 선택적으로 이온교환섬유(20)에 흡착 처리할 수 있도록 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 있어서, 내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공(10)을 갖는 권취케이스(12)가 구비된다.(S1단계)
이때, 상기 권취케이스(12)에 형성되는 배출공(10)은 하수가 배출공(10)을 통해 원활히 이동 가능하도록 형성되는 것이다.
또한, 상기 권취케이스(12)는 부식 및 고온에 저항성을 갖는 스테인레스 또는 경질의 합성수지재로 형성되는 것이다.
상기 권취케이스(12)의 외주연에 실 형상의 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 권취한다.(S2단계)
이때, 상기 권취케이스(12)에 권취되는 아크릴섬유(Acrylic fiber)는 후술되는 (S4단계)를 거치며 인을 흡착할 수 있는 이온교환섬유(20)로 합성되는 것이다.
상기 권취케이스(12)에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)가 이탈되는 것이 방지되도록 아크릴섬유(Acrylic fiber)의 외주연을 감싸도록 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 공급공(14)을 갖는 원통형의 고정케이스(16)가 구비되어 흡착모듈(18)이 형성된다.(S3단계)
이때, 상기 고정케이스(16)는 각각 반원형으로 형성됨과 아울러 각각은 마주하는 방향에 각각 대응되게 내입 또는 돌출되는 결합공(22) 및 결합돌기(24)에 의해 상호 결합되며, 각각의 양단에는 외측으로 연장됨과 아울러 외주연에 나사산이 형성되는 결속돌기(26)가 형성되고, 결속돌기(26)의 내측 하부에는 내측으로 연장되어 아크릴섬유(Acrylic fiber) 또는 이온교환섬유(20)의 이탈을 방지하는 이탈방지턱(28)이 형성되며, 결속돌기(26)에는 결속돌기(26)의 외측을 감싸도록 형성되는 덮개(30)가 구비되어 이루어지는 것이며, 고정케이스(16) 및 덮개(30)는 부식 및 고온에 저항성을 갖는 스테인레스 또는 경질의 합성수지재로 형성되는 것이다.
한편, 상기 덮개(30)는 고정케이스(16)의 양단에 각각 구비되는 것이나 후술되는 수조(36)에서 인을 흡착하기 위해 흡착모듈(18)이 사용될 시에는 한 쪽의 덮개(30)가 제거되어 사용되는 것이다.
상기 흡착모듈(18)이 내입되는 반응기가 구비됨과 아울러 반응기의 내측에 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate)를 내입하여 70~120℃ 상에서 50~70분 교반하여 흡착모듈(18)에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 이온교환섬유(20)로 합성한다.(S4단계)
이때, 상기 반응기의 내측에 내입되는 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate), 아크릴섬유(Acrylic fiber)는 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine) 100중량부를 기준으로 Water 10~100중량부, 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate) 2~5중량부, 아크릴섬유(Acrylic fiber) 0.5~2중량부로 이루어지는 것이다.
상기 반응기 내측에서 반응이 끝난 흡착모듈(18)을 Water로 세척한다.(S5단계)
상기 흡착모듈(18)을 꺼냄과 아울러 건조한다.(S6단계)
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또한, 상기와 같이 형성되는 흡착모듈(18)은 도 5에서와 같이 하수가 공급되는 공급파이프(32) 및 흡착모듈(18)이 결합됨과 아울러 흡착모듈(18)을 통과한 하수를 배출하는 배수파이프(34)를 갖는 수조(36)에 용이하게 결합되어 사용되는 것이다.
한편, 상기 흡착모듈(18)에 흡착된 인을 탈착하여 흡착모듈(18)을 재사용 하기 위한 과정은 하기와 같다.
먼저, 상기 흡착모듈(18)이 내입됨과 아울러 흡착모듈(18)에 흡착된 인을 탈착하기 위한 탈착액(40)을 포함하는 미도시된 탈착액저장조(42)와 탈착액저장조로(42)부터 탈착액(40)을 공급받아 흡착모듈(18)에 흡착된 인을 탈착하여 회수하기 위한 회수조(44)가 구비된다.
이때, 상기 탈착액(40)의 경우 하이탈사이트계는 1-5 N의 염화나트륨, 지르코늄계이고, 철망간계는 1-5 N의 수산화나트륨 또는 수산화칼슘, 티탄계, 실리카이며, 제올라이트계는 1-5 N의 황산 또는 염산을 사용하여 탈착한다.
한편, 상기 탈착액(40)의 농도에 따라 운전시간이 조절이 필요하며, 탈착 공정은 상향류식이며, 탈착액(40)은 회수조(44)의 하단부로 유입되어 펌프에 의하여 순환하면서 흡착모듈(18)에 흡착된 인을 탈착한 후 회수조(44)에서 배출하게 되는 것이다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법은 비교적 간단한 공정으로 저렴하게 흡착모듈(18)의 제조가 가능함과 아울러 흡착모듈(18)을 사용하여 인을 흡착 및 회수하는 과정에서 종래의 기술과는 달리 환경오염의 위험이 감소되며, 인의 흡착이 포화상태에 이르러 인을 흡착하는 기능이 상실된 흡착모듈(18)의 교체가 용이할 뿐만 아니라 흡착된 인을 용이하게 탈착하여 흡착모듈(18)의 재사용 또한 가능한 이점이 있는 것이다.
10 : 배출공 12 : 권취케이스
14 : 공급공 16 : 고정케이스
18 : 흡착모듈 20 : 이온교환섬유
22 : 결합공 24 : 결합돌기
26 : 결속돌기 28 : 이탈방지턱
30 : 덮개 32 : 공급파이프
34 : 배수파이프 36 : 수조

Claims (5)

  1. 하수에 포함된 인을 선택적으로 이온교환섬유(20)에 흡착 처리할 수 있도록 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법에 있어서,
    내측이 관통된 원통형으로 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 배출공(10)을 갖는 권취케이스(12)가 구비되는 제1단계(S1);
    상기 권취케이스(12)의 외주연에 실 형상의 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 권취하는 제2단계(S2);
    상기 권취케이스(12)에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)가 이탈되는 것이 방지되도록 아크릴섬유(Acrylic fiber)의 외주연을 감싸도록 형성됨과 아울러 외주연에 관통된 다수개의 공급공(14)을 갖는 원통형의 고정케이스(16)가 구비되어 흡착모듈(18)이 형성되는 제3단계(S3);
    상기 흡착모듈(18)이 내입되는 반응기가 구비됨과 아울러 반응기의 내측에 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate)를 내입하여 70~120℃ 상에서 50~70분 교반하여 흡착모듈(18)에 권취된 아크릴섬유(Acrylic fiber)를 이온교환섬유(20)로 합성하는 제4단계(S4);
    상기 반응기 내측에서 반응이 끝난 흡착모듈(18)을 Water로 세척하는 제5단계(S5);
    상기 흡착모듈(18)을 건조하는 제6단계(S6);로 이루어지며,
    상기 반응기의 내측에 내입되는 Water, 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine), 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate), 아크릴섬유(Acrylic fiber)는 다이에틸렌트라이아민(diethylenetriamine) 100중량부를 기준으로 Water 10~100중량부, 염화알루미늄·6수화물(Aluminium chloride·hexahydrate) 2~5중량부, 아크릴섬유(Acrylic fiber) 0.5~2중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정케이스(16)는 각각 반원형으로 형성됨과 아울러 각각은 마주하는 방향에 각각 대응되게 내입 또는 돌출되는 결합공(22) 및 결합돌기(24)에 의해 상호 결합되며, 각각의 양단에는 외측으로 연장됨과 아울러 외주연에 나사산이 형성되는 결속돌기(26)가 형성되고, 결속돌기(26)의 내측 하부에는 내측으로 연장되어 아크릴섬유(Acrylic fiber) 또는 이온교환섬유(20)의 이탈을 방지하는 이탈방지턱(28)이 형성되며, 결속돌기(26)에는 결속돌기(26)의 외측을 감싸도록 형성되는 덮개(30)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 권취케이스(12), 고정케이스(16) 및 덮개(30)는 부식 및 고온에 저항성을 갖는 스테인레스 또는 경질의 합성수지재로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수에 포함된 인의 선택적 처리를 위한 흡착모듈의 제조방법.
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