KR102562540B1 - 활성탄 재생 방법 - Google Patents

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KR102562540B1
KR102562540B1 KR1020220146884A KR20220146884A KR102562540B1 KR 102562540 B1 KR102562540 B1 KR 102562540B1 KR 1020220146884 A KR1020220146884 A KR 1020220146884A KR 20220146884 A KR20220146884 A KR 20220146884A KR 102562540 B1 KR102562540 B1 KR 102562540B1
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박성용
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주식회사 이시엘
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    • B01J20/3475—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the liquid phase

Abstract

본 발명은 활성탄 재생 방법을 개시한다. 이러한 본 발명은 활성탄 재생을 위해 구축되는 시스템을 이동식으로 구성하면서 이에 사용주기가 도달된 폐활성탄의 표면에 흡착되는 유기물을 미생물을 이용하여 1차 분해하여 제거하고 잔류 유기물은 나노버블수와 과탄산소다를 이용하여 2차 분해하여 제거하는 재생공정이 적용되도록 구성한 것이고, 이에 따라 고온 처리시 발생하는 활성탄의 기질 손상이나 강도 저하를 방지하면서 재생에 따른 로스율을 줄이면서도 고온 처리 시설의 설치에 따른 면적 확보의 어려움을 해소하는 한편, 이화학적 재생시의 약품 사용으로 인한 환경 문제를 해결하면서도 활성탄의 재생 효율을 높이는 것이다.

Description

활성탄 재생 방법{Method for regeneration of activated carbon}
본 발명은 정수 처리 시설의 여과기에 사용되는 활성탄을 재생하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용주기가 도달된 폐활성탄에 흡착되어진 각종 유기물을 미생물과 과탄산소다 등을 이용하여 분해 제거하면서 폐활성탄을 재사용할 수 있도록 하는 활성탄 재생 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 활성탄은 유기물 분자에 대한 고도의 흡착 능력을 갖고 있으며, 세공이 잘 발달되어 유효 표면적이 매우 넓고 물리적, 기계적 강도가 크며 내열성이 우수하며 재생시 손실이 적고 순도가 높다.
활성탄은 나무, 갈탄, 역청탄, 무연탄, 야자껍질, 과일의 씨앗, 톱밥, 석유의 기저 잔유물 등과 같이 탄소를 함유한 수많은 물질로 만들어진다. 이와 같은 물질을 원료로 하여 탄화(Pyrolitic Carbonization)시킨 후 뜨거운 공기나 증기로 활성화(Activation)시켜 제조하는 것이다.
활성탄을 여과기 등에 충전한 후 여과수 또는 오존 처리된 여과수 등을 통과시키면, 충전된 활성탄의 내부 세공 표면에는 흡착 제거된 오염 물질이 지속적으로 축적되면서 처리 목표 물질 제거율이 현저히 저하되는 파과(Breakthrough)가 일어나게 된다. 따라서 일정시간 동안 운전되어 성능이 저하된 활성탄은 신탄으로 교체하거나 재생할 필요가 있다.
그러나, 매번 신탄으로 교체하는 방법은 경제적 부담이 크고 폐활성탄의 처리 문제가 발생하게 된다.
활성탄의 재생은 사용 후 흡착 능력을 잃은 폐활성탄에 물리적, 화학적 방법의 처리를 통해 활성탄 표면상의 피흡착 물질을 제거하여 활성탄의 흡착 성능을 복원하는 것으로, 재생 방법은 일반적으로 가열 재생 방법과 이화학적 재생 방법으로 구분된다.
즉, 상기 가열 재생 방법은 건조, 탄화(carbonization), 활성화(activation)의 공정으로 이루어지며, 상기 건조단계는 100 ℃의 활성탄 재생로에 수분을 함유한 폐활성탄을 투입하여 건조하는 단계이며, 이 과정에서 일부 유기물이 제거된다.
그리고, 상기 탄화단계는 폐활성탄의 세공내에 포함된 많은 유기물질을 800℃의 온도까지 가열하여 저비등점 유기물질을 탈락시키며, 고비등점 유기물질은 열분해로 일부가 저분자화되어 탈락되고 나머지는 세공내에서 탄화되는 단계이다.
상기 활성화 단계는 폐활성탄을 1000 ℃ 이상에서 가열하여 세공내에 남은 유기물질을 수증기, 이산화탄소, 산소 등의 산화성 가스로 가스화하여 탈락시키는 단계이다.
그러나, 상기와 같은 가열 재생 방법은 고온 처리로 인해 활성탄의 기질이 손상되어 강도가 떨어질 우려가 있으며, 활성탄을 재생시 로스율이 10∼20% 정도 발생하는 한편, 고온 처리를 위한 시설의 설치 면적이 커지는 문제점이 있다.
상기 이화학적 재생 방법은 활성탄의 흡착 원리를 역이용하는 것으로, 이는 흡착과 탈착에 결정적인 역할을 하는 가성소다와 솔벤트류(예; 에칠 알콜 등) 등을 사용하여 재생 효율을 높이도록 하는 것이다.
그러나, 상기와 같은 이화학적 재생방법은 활성탄 재생 효율이 83∼ 90%로서 낮고, 이화학적 약품 사용으로 인한 환경 문제를 초래하였다.
등록특허공보 제10-0772665호(공고일 2007.11.02.) 공개특허공보 제10-2012-0132873호(공개일 2012.12.10.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 활성탄 재생을 위해 구축되는 시스템을 이동식으로 구성하면서 이에 사용주기가 도달된 폐활성탄의 표면에 흡착되는 유기물을 미생물을 이용하여 1차 분해하여 제거하고 잔류 유기물은 나노버블수와 과탄산소다를 이용하여 2차 분해하여 제거하는 재생공정이 적용되도록 구성함으로써, 고온 처리시 발생하는 활성탄의 기질 손상이나 강도 저하를 방지하면서 재생에 따른 로스율을 줄이면서도 고온 처리 시설의 설치에 따른 면적 확보의 어려움을 해소하는 한편, 이화학적 재생시의 약품 사용으로 인한 환경 문제를 해결하면서도 활성탄의 재생 효율을 높일 수 있도록 하는 활성탄 재생 방법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 과제 해결 수단인 활성탄 재생방법은, (a) 재생대상인 활성탄이 충진된 여과 수조의 여과 방향과 반대되는 역세 방향으로 역세수를 투입하여, 상기 활성탄을 부유시키면서 부피를 증가시키는 공정; (b) 상기 (a)공정으로부터 상기 여과 수조에 배양된 미생물을 투입하여 부피가 증가된 상기 활성탄의 표면에 흡착되어진 유기물을 1차 분해시켜 제거하는 공정; (c) 상기 (b)공정으로부터 상기 활성탄으로부터 1차 분해되어 제거된 유기물이 포함되는 상기 역세수를 상기 여과 수조로부터 외부로 배수시켜, 상기 여과 수조에 수분이 함유된 활성탄만을 남기는 공정; (d) 상기 (c)공정으로부터 수분이 함유된 상기 활성탄을 상기 여과 수조로부터 꺼낸 후 증발장치에 투입하고, 상기 증발장치에 기능수를 투입하면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착시키는 공정; (e) 상기 (d)공정으로부터 상기 증발장치에 과탄산소다를 투입하여 상기 기능수 투입으로 탈착된 잔류 유기물을 분해시키는 공정; 을 더 포함하는 것이다.
또한, 상기 (a)공정에서, 상기 여과 수조의 여과 방향은 상기 여과 수조의 상부에서 하부 방향이고, 상기 여과 수조의 역세 방향은 상기 여과 수조의 하부에서 상부 방향인 것이다.
또한, 상기 (a)공정에서, 상기 여과 수조에 투입되는 상기 역세수는 5∼24시간 동안 상기 역세 방향으로 반복 순환되는 것이다.
또한, 상기 (b)공정에서 배양되는 미생물은 토양균류인 것이다.
또한, 상기 토양균류는, 2ℓ의 용기에 정수된 물 1.5ℓ와 부숙토 30g, 전분 5g, 질소와 인의 복합비료 5g을 투입한 후 20∼30℃ 범위내의 온도에서 2∼3일동안 햇빛이 차단된 음지에 보관하여 배양되는 것이다.
또한, 상기 (d)공정에서, 상기 증발장치에 투입되는 상기 활성탄은 상기 증발장치내의 전체 처리 용량 100%를 기준으로 40∼50%의 용량을 차지하도록 채워지는 것이다.
또한, 상기 (e)공정은, 상기 증발장치를 가동시켜 상기 증발장치내의 온도를 제 1 온도로 승온시키는 공정; 상기 승온시키는 공정으로부터 제 1 온도로 승온된 상기 증발장치의 내부에 상기 과탄산소다를 투입하여 상기 활성탄으로부터 탈착되는 잔류 유기물을 분해시키는 공정; 및, 상기 분해시키는 공정으로부터 잔류 유기물이 상기 과탄산소다에 의해 분해시, 상기 증발장치를 소정의 시간동안 그 내부 온도를 제 2 온도로 승온시키면서 분해된 잔류 유기물이 포함되는 상기 기능수를 증발시켜 농축시키는 공정; 을 포함하는 것이다.
또한, 상기 (e)공정은, 상기 증발장치에 기능수를 적어도 1회 또는 1회 이상 재투입하면서 잔류 유기물이 제거된 상기 활성탄을 세정한 후 세정수를 외부로 배수시키는 공정; 및, 상기 배수시키는 공정으로부터 상기 활성탄이 세정된 상기 증발장치에 기능수를 재투입하면서 상기 증발장치를 재가동시키면서 상기 기능수를 증발시켜 상기 활성탄을 건조시키고, 건조된 상기 활성탄을 상기 여과 수조에 재투입하는 공정; 을 더 포함하는 것이다.
또한, 상기 (d)공정과 상기 (e)공정에서, 상기 증발장치에 투입되는 상기 기능수는 빛과 전자반응장치에 의해 처리되는 나노버블이 함유된 L&ER 처리수인 것이고, 상기 L&ER 처리수는 상기 활성탄을 침수시키면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착 또는 세정시키도록 상기 증발장치내의 전체 처리 용량 100%를 기준으로 80%의 용량을 차지하도록 채워지는 것이다.
또한, 상기 (d)공정에서 상기 L&ER 처리수는 1차 유기물이 분해 제거된 상기 활성탄과 소정의 반응시간동안 접촉되는 것이다.
또한, 상기 (e)공정에서, 상기 증발장치의 내부로 투입되는 상기 과탄산소다는 상기 기능수 100%을 기준으로 0.1∼1.0%가 혼합되도록 투입되는 것이다.
또한, 상기 농축시키는 공정에서, 상기 제 2 온도로 승온시 상기 증발장치의 내부 감압 온도는 80∼100℃ 범위내인 것이다.
이와 같이, 본 발명은 활성탄 재생을 위해 구축되는 시스템을 이동식으로 구성하면서 이에 사용주기가 도달된 폐활성탄의 표면에 흡착되는 유기물을 미생물을 이용하여 1차 분해하여 제거하고 잔류 유기물은 나노버블수와 과탄산소다를 이용하여 2차 분해하여 제거하는 재생공정이 적용되도록 구성한 것이며, 이를 통해 고온 처리시 발생하는 활성탄의 기질 손상이나 강도 저하를 방지하면서 재생에 따른 로스율을 줄이면서도 고온 처리 시설의 설치에 따른 면적 확보의 어려움을 해소하는 한편, 이화학적 재생시의 약품 사용으로 인한 환경 문제를 해결하면서도 활성탄의 재생 효율을 높이는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 활성탄 재생 방법을 구현하도록 이용되는 재생 시스템의 개략적인 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예로 빛과 전자반응장치를 이용하여 나노버블이 함유된 L&ER 처리수를 생성하는 상태의 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예로 활성탄 재생 방법을 보인 개략적인 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 필요한 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 활성탄 재생 방법을 구현하도록 이용되는 재생 시스템의 개략적인 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 빛과 전자반응장치를 이용하여 나노버블이 함유된 L&ER 처리수를 생성하는 상태의 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 활성탄 재생 방법을 보인 개략적인 흐름도를 도시한 것이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 재생 방법은, 여과 수조(10)에 투입된 재생대상인 활성탄을 배양된 미생물을 통해 재활용하는 것으로, 이를 위해 첨부된 도 1의 증발장치(또는 감압증발장치)(20)와 빛과 전자반응장치(30) 및 나노 반응기(40)를 이용하는 것이다.
여기서, 상기 증발장치(20)는 도면에는 구체적으로 도시하지 않았지만 복수개의 감압증발기와, 상기 감압증발기 각각에 연결되어 상기 감압증발기의 증발 작용을 수행하도록 열교환기, 및/또는 거품을 제거하는 거품 제거기 등이 구성되면서, 상기 감압증발기를 통과하면서 최종 발생된 생산수를 응축기를 통해 응축시켜 농축수가 배출될 수 있도록 하는 감압증발장치를 사용할 수 있는 것으로, 이는 공지의 장치로서 이하에서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 빛과 전자반응장치(30)는 빛과 전자기장이 형성되는 것으로 이는 첨부된 도 2에서와 같이, 산소(O2)와 플라즈마 및 물이 나노 반응기(40)를 통과하여 유입될 때 이를 최단시간에 음이온 에너지가 생성, 전달, 반응(transfer&reaction)시켜 30∼40ppm의 용존산소가 과포화로 용해된 기능수로서 유기물을 탈착시키는 L&ER 처리수를 생성하는 것이며, 이 또한 공지의 장치로서 이하에서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
그러므로, 첨부된 도 1 및 도 2의 시스템 구성을 이용하여 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 활성탄 재생 방법은 첨부된 도 3에서와 같이 (a)공정, (b)공정, (c)공정, (d)공정, (e)공정으로 진행될 수 있는 것이다.
상기 (a)공정은, 재생대상인 활성탄이 충진된 여과 수조(10)의 여과 방향과 반대되는 역세 방향으로 역세수를 투입하여, 상기 활성탄을 부유시키면서 부피를 증가시키도록 하는 것이다.
즉, 상기 여과 수조(10)에서의 여과 과정을 중단시킨 상태에서, 상기 여과 수조(10)에 역세수를 소정의 압력(예; 2∼4㎏/㎠의 압력)으로 주입하는 것이다.
그러면, 상기 역세수가 여과 수조(10)의 하단에서 상부로 비산되면서, 상기 여과 수조(10)에 충진되어진 활성탄들이 부유됨과 동시에 각각 분리되면서 그 부피가 증가될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 여과 수조(10)의 여과 방향은 상기 여과 수조(10)의 상부에서 하부 방향인 것이고, 상기 여과 수조(10)의 역세 방향은 상기 여과 수조(10)의 하부에서 상부 방향인 것이며, 이에따라 상기 여과 수조(10)에 투입되는 상기 역세수는 5∼24시간 동안 상기 역세 방향으로 반복 순환시키면서, 상기 활성탄의 부피 증가 효율을 높이도록 하였다.
다음의 상기 (b)공정은, 상기 여과 수조(10)에 배양된 미생물을 투입하여 부피가 증가된 상기 활성탄의 표면에 흡착되어진 유기물을 1차 분해 제거하도록 하는 것이다.
즉, 상기 미생물은 2ℓ의 용기에 정수된 물 1.5ℓ와 부숙토 30g, 전분 5g, 질소와 인의 복합비료 5g을 투입한 후 20∼30℃ 범위내의 온도에서 2∼3일동안 햇빛이 차단된 음지에 보관하여 배양시킨 토양균류로서, 상기 토양균류로부터 분비되는 대사산물이 상기 활성탄의 표면에 증식하면서 상기 활성탄의 표면에 흡착되어진 상기 유기물과 아래와 같이 물리, 화학 반응을 일으켜 상기 유기물을 분해 제거하는 것이다.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
여기서, 상기 여과 수조(10)에 투입되는 역세수의 TOC(Total Organic Ccarbon)의 용적 부하량은, 우선 1일 처리 용량(Q)이 200톤/일인 경우(C1은 흡착된 오염 TOC 농도(예; 250ppm로 가정), C2는 잔류 TOC 농도(예; 50ppm로 가정), 1일 제거해야 하는 총 TOC량(Q1)은 Q×(C1-C2)×10-3 의 수식을 통해 200톤×(250-50)×10-3=40kg/일이다.
그러므로, 상기 여과 수조(10)의 용량(V)이 200톤인 경우, 상기 여과수조(10)의 TOC 용적 부하량은 Q1/V의 수식에 따라 40kg/200톤=0.2kg·TOC/톤으로 계산될 수 있으며, 이에따라 상기 TOC 용적 부하 기준으로 표준활성오니법으로서 상기 여과수조(10)에 투입되는 미생물인 토양균류는 활성탄의 표면에 흡착된 0.2∼0.5kg·TOC/톤의 유기물을 분해 제거할 수 있는 것이다.
다음의 (c)공정으로서, 상기 활성탄으로부터 1차 분해 제거된 유기물이 포함되는 상기 역세수를 상기 여과 수조(10)로부터 외부로 배수시켜, 상기 여과 수조(10)에 수분이 함유된 활성탄만을 남기도록 하는 것이다.
다음의 (d)공정으로서, 수분이 함유된 상기 활성탄을 상기 여과 수조(10)로부터 꺼낸 후 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)에 투입하고, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)에 기능수인 L&ER 처리수를 투입하면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 2차 분해 제거할 수 있도록 하는 것이다.
즉, 상기 (d)공정은 우선, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)내의 전체 처리 용량 100%를 기준으로 40∼50%의 용량을 차지하도록 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)에 1차 유기물이 분해 제거된 활성탄을 채운다.
다음으로, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)에 L&ER 처리수를 1차 투입하면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착시키는 것이다.
여기서, 상기 L&ER 처리수는 30∼40ppm의 용존산소를 가지면서 나노버블을 함유한 것으로 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)내의 전체 처리 용량 100%를 기준으로 80%의 용량을 차지하도록 채워지며, 이는 상기 활성탄을 침수시키면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착시키기 위함인 것이다.
즉, 상기 L&ER 처리수는 1차 유기물이 분해 제거된 상기 활성탄과 소정의 반응시간(예; 약 10분)동안 접촉되면서, 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착시키는 것이다.
다음의 상기 (e)공정으로서, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)를 가동시켜 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)내의 온도를 제 1 온도(예; 50℃ 이상)로 승온시킨 다음, 상기 제 1 온도로 승온된 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)의 내부에 흡습성의 무색 결정이며 물에 녹는 고체로서 일부 친환경 세탁 제품에 포함되어 있는 물질인 과탄산소다(Na2CO3·3H2O2)를 투입하여 상기 활성탄으로부터 탈착되는 잔류 유기물을 분해시키는 것이다.
이때, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)의 내부로 투입되는 상기 과탄산소다(Na2CO3·3H2O2)는 상기 L&ER 처리수 100%을 기준으로 0.1∼1.0%가 혼합되도록 투입되며, 일예로서 상기 L&ER 처리수가 8000ℓ라 가정할 때, 상기 과탄산소다는 상기 L&ER 처리수가 8000ℓ의 0.1∼1%인 8∼80㎏을 투입하는 것이다.
한편, 상기 과탄산소다(Na2CO3·3H2O2)는 상기 L&ER 처리수에 투입되어 녹으면, 아래의 수식과 같이 상기 과탄산소다(Na2CO3·3H2O2)는 탄산나트륨과 과산화수소로 분해되고, 분해된 상기 과산화수소에서 산소원자 하나만 있는 발생기 산소가 발생하게 되면서, 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 분해 제거할 수 있는 것이다.
Na2CO3 + 3H2O2 → Na2CO3 + 3H2O2 → 2Na2CO3 + 3H2O + 3O
다음으로 상기 (e)공정에서는, 상기 잔류 유기물이 상기 과탄산소다에 의해 분해시, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)를 소정의 시간(예; 약 2∼5시간)동안 그 내부 온도를 제 2 온도(예; 100℃)로 승온시키면서 분해된 상기 잔류 유기물이 포함되는 상기 L&ER 처리수를 증발시켜 농축시키는 것이다.
위에서, 과탄산소다 사용량은 0.1~1.0 % 이고 과탄산소다의 분해시 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)를 약 2~5시간동안 그 내부온도를 제2온도로 승온시켜 반응한다고 설명했지만, 활성탄 오염도에 따라 과탄산소다 사용량 조절과 유기물 탈착시간을 단축하거나 더 늘려서 진행할 수 있다.
또한, 여기서, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)의 내부가 제 2 온도로 승온시, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)의 내부 감압 온도는 80∼100℃ 범위내일 수 있도록 하였으며, 상기 L&ER 처리수의 증발 및 농축이 원활하게 이루어지도록 하기 위함인 것이다.
한편, 상기 (e)공정에서는, 농축된 상기 L&ER 처리수를 배수 처리한 후 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)에 다시 L&ER 처리수(또는 정류수)를 2차 투입하여 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)내에서 잔류 유기물이 2차 분해 제거된 상기 활성탄을 세정하고 그 세정수를 외부로 배수시키도록 하며, 상기 L&ER 처리수(또는 정류수)의 2차 투입과 배수 과정은 수회 반복(예; 2회)할 수 있는 것이다.
더불어, 상기 (e)공정에서는, 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)에 다시 L&ER 처리수를 3차 투입한 후 상기 증발장치(또는 감압증발장치)(20)를 재가동시켜 상기 L&ER 처리수를 증발시키면서 상기 활성탄을 건조시키고, 건조된 상기 활성탄을 상기 여과 수조(10)에 재투입하여 재사용할 수 있도록 하는 것이다.
이에따라, 본 발명의 실시예는 미생물을 이용하여 활성탄을 재생시 아래의 [표 1]에서와 같은 활성탄 성상 특성을 가지는 것으로, 재생전에 대하여 재생 후에는 신활성탄의 특성에 거의 근접하도록 재생됨을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
항목 신활성탄 재생 전 재생 후
건조감량(%) 1∼2 10∼20 2∼3
충전밀도(g/ml) 0.4∼0.52 0.54∼0.6 0.52∼0.54
경도(%) 95.7 90∼92 92
회분(%) 12∼13 14∼15 13∼14
pH 8.9 6.7 8.1
비표면적(m2/g) 1055 820 1010
메틸렌블루 탈색력(ml/g) 250 150 200
요드 흡착력(mg/g) 1075 860 940
한편, 아래의 [표 2], [표 3]에서와 같이, 종래 가열이나 과열 수증기 재생 방법은 물론 이화학적 재생 방법 대비 상온에서 처리되므로, 가열이나 과열 수증기 재생 방법을 사용하는 고온 처리시 발생하는 활성탄의 기질 손상이나 강도 저하를 방지하면서도 재생에 따른 로스율을 줄이고 고온 처리 시설의 설치에 따른 면적 확보의 어려움을 해소할 수 있으며, 이화학적 재생 방법에 따른 다량의 약품 사용으로 인한 환경 문제를 해결하면서도 활성탄의 재생 효율을 높일 수 있음을 확인할 수 있었다.
즉, 본 발명의 실시예는 미생물과 과탄산소다를 이용하면서 에너지 소비율이 낮고, 저농도 약품 사용으로 인해 중화제를 소량 사용하여 환경 문제를 해결하면서도 활성탄에 대한 재생 효율을 높일 수 있도록 하는 것이다.
재생방법 처리 온도 반응시간 비고


종
래		 가열재생법 700∼1000℃ 4∼24시간 고온 사용으로 에너지 소비율이 높고 대기 오염을 유발
과열 수증기 재생법 600∼800℃ 4∼6시간 고온 사용으로 에너지 소비율 높음
이화학적
재생법		 100℃ 12∼24시간 고농도 약품 사용으로 중화제 대량의 중화제가 필요함
본
발
명
미생물 재생법
80∼100℃
2∼5시간		 저농도 약품 사용으로 중화제 소량 필요하고 저온 사용으로 에너지 소비율이 적음
재생방법 원리

종래		 가열 재생법 고온 가열에 의해 흡착 유기물 제거
과열 수증기 재생법 과열 고온 수증기 이용
이화학적 재생법 NaOH 2∼4% Ethnol 20∼50% 사용
본 발명 미생물 재생법 미생물은 물론 과탄산소다(Na2CO3·3H2O2) 0.1∼1.0
% 사용
이상에서 본 발명의 활성탄 재생 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 여과 수조
20; 증발장치(또는 감압증발장치)
30; 빛과 전자반응장치
40; 나노 반응기

Claims (12)

  1. (a) 재생대상인 활성탄이 충진된 여과 수조의 여과 방향과 반대되는 역세 방향으로 역세수를 투입하여, 상기 활성탄을 부유시키면서 부피를 증가시키는 공정;
    (b) 상기 (a)공정에서 상기 여과 수조에 배양된 미생물을 투입하여 부피가 증가된 상기 활성탄의 표면에 흡착되어진 유기물을 1차 분해시켜 제거하는 공정;
    (c) 상기 (b)공정으로부터 상기 활성탄으로부터 1차 분해되어 제거된 유기물이 포함되는 상기 역세수를 상기 여과 수조로부터 외부로 배수시켜, 상기 여과 수조에 수분이 함유된 활성탄만을 남기는 공정;
    (d) 상기 (c)공정으로부터 수분이 함유된 상기 활성탄을 상기 여과 수조로부터 꺼낸 후 증발장치에 투입하고, 상기 증발장치에 기능수를 투입하면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착시키는 공정; 및,
    (e) 상기 (d)공정으로부터 상기 증발장치에 과탄산소다를 투입하여 상기 기능수 투입으로 탈착된 잔류 유기물을 분해시키는 공정; 을 포함하고,
    상기 (a)공정은 역세 방향으로 상기 역세수를 비산시켜 상기 여과 수조에 충진된 상기 활성탄을 분리시키고,
    상기 (e)공정은,
    상기 증발장치를 가동시켜 상기 감압증발장치내의 온도를 제 1 온도로 승온시키는 공정;
    상기 승온시키는 공정으로부터 제 1 온도로 승온된 상기 증발장치의 내부에 상기 과탄산소다를 투입하여 상기 활성탄으로부터 탈착되는 잔류 유기물을 분해시키는 공정; 및,
    상기 분해시키는 공정으로부터 잔류 유기물이 상기 과탄산소다에 의해 분해시, 상기 증발장치를 소정의 시간동안 그 내부 온도를 제 2 온도로 승온시키면서 분해된 잔류 유기물이 포함되는 상기 기능수를 증발시켜 농축시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)공정에서, 상기 여과 수조의 여과 방향은 상기 여과 수조의 상부에서 하부 방향이고, 상기 여과 수조의 역세 방향은 상기 여과 수조의 하부에서 상부 방향인 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a)공정에서, 상기 여과 수조에 투입되는 상기 역세수는 5∼24시간 동안 상기 역세 방향으로 반복 순환되는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b)공정에서 배양되는 미생물은 토양균류인 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 토양균류는, 2ℓ의 용기에 정수된 물 1.5ℓ와 부숙토 30g, 전분 5g, 질소와 인의 복합비료 5g을 투입한 후 20∼30℃ 범위내의 온도에서 2∼3일동안 햇빛이 차단된 음지에 보관하여 배양되는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d)공정에서, 상기 증발장치에 투입되는 상기 활성탄은 상기 증발장치내의 전체 처리 용량 100%를 기준으로 40∼50%의 용량을 차지하도록 채워지는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e)공정은, 상기 농축시키는 공정 이후에, 증발장치에 기능수를 적어도 1회 또는 1회 이상 재투입하면서 잔류 유기물이 제거된 상기 활성탄을 세정한 후 세정수를 외부로 배수시키는 공정; 및,
    상기 배수시키는 공정으로부터 상기 활성탄이 세정된 상기 증발장치에 기능수를 재투입하면서 상기 증발장치를 재가동시키면서 상기 기능수를 증발시켜 상기 활성탄을 건조시키고, 건조된 상기 활성탄을 상기 여과 수조에 재투입하는 공정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d)공정과 상기 (e)공정에서, 상기 증발장치에 투입되는 상기 기능수는 빛과 전자반응장치에 의해 처리되는 나노버블이 함유된 L&ER 처리수인 것이고,
    상기 L&ER 처리수는 상기 활성탄을 침수시키면서 상기 활성탄의 표면에 잔류하는 잔류 유기물을 탈착 또는 세정시키도록 상기 증발장치내의 전체 처리 용량 100%를 기준으로 80%의 용량을 차지하도록 채워지는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (d)공정에서 상기 L&ER 처리수는 1차 유기물이 분해 제거된 상기 활성탄과 소정의 반응시간동안 접촉되는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 (e)공정에서, 상기 감압증발장치의 내부로 투입되는 상기 과탄산소다는 상기 기능수 100%을 기준으로 0.1∼1.0%가 혼합되도록 투입되는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 농축시키는 공정에서, 상기 제 2 온도로 승온시 상기 증발장치의 내부 감압 온도는 80∼100℃ 범위내인 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
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