KR20010054140A - 생물막 접촉 담체의 고정화 장치 - Google Patents

생물막 접촉 담체의 고정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물막 접촉 담체의 고정화 장치에 관한 것으로, 내 부식성이 큰 스테인레스스틸 혹은 플라스틱 재료를 이용하여 3차원 그물망 구조로 성형한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 생물막 접촉 담체의 고정화 장치는 담체가 마찰에 의해서 파손되는 것을 방지할 수 있고 특히 소규모 합병 정화조에 있어서는 그 효과가 탁월하다.

Description

생물막 접촉 담체의 고정화 장치{Supporting apparatus of media for contacting the biomembrane}
본 발명은 생물막 접촉 담체의 고정화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미생물 부착을 용이하게 하기 위한 여러가지 담체를 고정화하기 위한 징치에 관한 것이다.
급속한 산업화의 발달로 오폐수 및 대기악취문제가 사회적 문제로 크게 대두되고있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 여러가지 방법 중, 현재 가장 보편화 되어있는 방법은 생물막을 이용한 오폐수 처리 및 악취제거 기술이다. 하지만 생물막을 고정화 시키기 위한 많은 노력에도 불구하고 물리적 특성인 강도가 약하고 충분한 기공을 갖지 못한 제품들이 주로 소개되어 오고있으며 플라스틱이나 섬모상의 고분자 제품들이 많이 사용 되어오고 있다.
특히 이러한 여재들은 기존 활성슬러지 방법 으로 설계된 시스템에는 적용하는데 많은 비용이 소모되고 대형 구조물 공사가 이루어져야 하기 때문에 경제적으로나 시간적으로 많은 손실을 초래한다. 일반적인 세라믹 담체 및 천연석(石)을 이용 할 경우 폭기조 내에서 마찰에 의한 마모문제가 있고, 플라스틱 여재의 경우 부유하기 때문에 시공에 많은 어려움을 격고 있는 실정이며 섬모상 고분자의 경우 시공 및 해체수거에 많은 비용이 발생하며 처리시 2차오염원이 될 수 있다.
수질 분야에는 소규모 합병 정화조가 많이 있음에도 이러한 담체를 이용할 수 없어 현장 적용에 많은 애로사항이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 여재를 효율적으로 사용할 수 있도록 한 고정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 중소 규모형 기존 오폐수 처리장 및 소규모 합병 정화조에서도 기존 시설의 개보수 공사 없이도 손쉽게 사용할 수 있는 생물막 접촉 담체의 고정화 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 생물막 접촉 담체의 고정화 장치의 일례의 사용상태도
도 2는 본 발명의 생물막 접촉 담체의 고정화 장치의 다른 예의 사용상태도
본 발명은 생물막 접촉 담체의 고정화 장치는 내부식성이 큰 스테인레스스틸 혹은 플라스틱 재료를 이용하여 3차원 그물망 구조로 성형한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치에 사용되는 생물막 접촉 담체는, 예를 들어 활석과 점토로 이루어진 세라믹 담체를 사용할 수 있다.
이러한 세라믹 담체 원료로 사용된 출발 원료에 대한 특징은 다음과 같다.
상기 세러믹 담체의 무기원료는 점토와 활석(TALC)이다. 점토는 일정한 화학성분을 갖는 균일한 혼합체로 가소성을 갖는다. 점토는 크게 결정질 점토광물과 비정질 점토 광물이 있으며 전자는 층상규산염 광물이고 후자는 알로펜,힌게나이트 등이 있다. 층상규산염광물의 구조는 SiO4 4면체가 3정점을 연결하여 이차원적으로 넓혀진 육각 망목상의 Si-O층을 골격으로 하고 나머지 한 개의 정점은 그 층상격자 사이에 들어가는 Mg,Fe,Al등의 양이온이 산소 혹은 수산기의 음이온을 6 배위한 8면체층과 결합되어 있다. 4면체층과 8면체층의 결합방식에 따라 1:1형,2:1형,2:1:1형의 세가지 형태를 취한다. 1:1형의 대표적인 광물은 카올린 할로이사이트 등이 있고, 2:1광물은 엽납석 몬로린나이트 운모 등이 있다. 2:1:1의 대표적인 광물로는 녹니석(Chlorite)이 있다. 본 발명의 실시예에서는 주 점토 광물인 카올린 및 산성백토, 제올라이트, 도석 등이 사용되었으며 일반적인 조성비를 갖고 있다. 이러한 화합물들이 무기물 결합제로 사용된다.
활석(TALC)은 2:1형 점토광물의 대표적인 것으로서 3팔면체 형으로 Mg3Si4O10(OH)2의 이상식을 갖으며 극소량의 Al이 사면체에 들어 있고 팔면체의 Mg로 Fe,Al 등에의해 치환되어 있다. 백색 혹은 녹색의 괴상 혹은 엽편상으로 산출되며 경도 1, 2.7-2.8의 비중을 갖는다. 본 발명의 실시예에 사용된 활석의 조성 성분 및 특징은 다음 표 1. 과같다.
표 1. 활석의 특성
구 분 시료 1 시료 2
SiO2 55.4 61.27
MgO 25.82 31.72
Fe2O3 1.79 0.18
Al2O3 1.55 0.3
CaO 7.93 0.27
백색도 80.5 97
비중 2.7 2.7
pH 8.9 8.2
평균입도(㎛) 120-200 120-200
이러한 원료에는 초기강도 부여를 위한 유기결합제로 폴리비닐알콜 등의 유기고분자 화합물이 사용될 수 있고, 기공형상제로 카아본이 첨가될 수도 있다.
본 발명의 세라믹 담체의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 혼합, 가소성 부여, 성형, 건조 및 소성 공정은 일반적인 혼합공정, 즉 건식 혼합 또는 볼밀(BALL MILL)을 이용한 습식 혼합, 필터 프레스(FILTER PRESS) 및 건조공정을 이용한 수분조절 후 혼합 리딩기 등을 이용한 가소성 부여 및 압출 성형 등의 성형공정을 이용할 수 있고 각 공정을 특정 방법으로 제한하지 않는다.
상기와 같이 성형된 제품은 40-60℃의 건조로 에서 건조되며 이렇게 성형된 제품은 높은 강도를 갖는다. 첨가원료의 조성비와는 관계 없이 소성공정은 매시 분당 2-3℃의 승온 속도로 500℃에서 30분 유지시켜준다. 최고 소성온도는 900-1100℃이며 이는 조성비에 따라서 다르게 작용한다. 본 발명의 실시예에 사용되는 세라믹 담체는 화학적으로 안정하고 물리적 특성이 우수하여 미생물 부착능이 우수하고 폭기조 내에서 마모율이 작고 연속적으로 이루어진 폼 내에서부터 외부까지 고르게 생물막이 형성되어 있어 오폐수 처리 및 탈취 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 고정화 장치에는 상기의 세라믹 담체가 사용되는 것이 바람직하나, 기타 천연 맥반석이나 플라스틱 여재 등의 다른 여재도 사용가능하다.
이러한 여러가지 형태의 여재는 도 1 및 도 2와 같은 스테인레스 혹은 플라스틱 사출물로 구성된 박스에 충진된다. 스테인레스스틸 혹은 플라스틱 재료를 이용한 박스(1,2)는 3차원 그물망 구조로 되어 있어 다수의 큐빅(11,12)으로 이루어진다. 이 각각의 큐빅에 담체(12, 22)를 고정화시킨다. 이러한 담체의 고정화 장치는 시공이 용이하고 취급이 간편하다. 기존 시설에 담체를 시공할 경우 담체가 마찰에 의해서 파손이 많이 발생되나 본 발명의 고정화 장치로 시공할 경우 이러한 문제점을 보완 할 수 있으며 특히 소규모 합병 정화조에 있어서는 그 효과가 탁월하다.
이하 본 발명에 따른 다공질 세라믹 담체의 고정화 장치를 실시예를 들어 상세하게 설명하지만, 하기 실시예 들은 본 발명을 한정 하거나 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
120㎛의 입도분포를 갖는 1:1형 점토 60중량부와 ,120 ㎛ 활석 40중량부로 구성된 조성물을 지름이 1M인 볼밀(Ball mill)에서 습식 혼합하여 필터 프레스(FILTER PRESS)를 이용 탈수 시켰다. 이렇게 해서 얻은 케이크는 수분 함량이 60% 이상이므로 충분히 건조 시킨후, 건조된 분말을 혼합 리딩기에서 넣고 수분을 첨가하여 압출에 필요한 가소성을 부여하였다. 이렇게 해서 얻은 배토는 탈기실이 부착된 압출기에 넣어 허니콤 모양으로 압출하여, 충분한 강도를 갖도록 건조시켰다..
성형된 제품을 배기 시설이 갖추어진 소성로 내에서 분당 2-3℃의 승온 속도로 500℃ 까지 1차 가열한뒤 다시 950℃ 의 온도로 소성하였다.
이렇게 해서 얻은 시료에 대한 물리적 특성을 다음 표 2에 기재하였다.
표 2.
구 분 시 험 결 과
겉보기비중(g/cc) 2.6
공극 크기(η) 10-100
압축하중(kgf) 300
소결체의 주 결정상은 코디어라이트(Cordierite)로 구성되며 소성온도 폭이 좁고 열팽창 계수가 작다.
실시예 2
실시예 1 에서 내화도 및 강도를 개선시킬 목적으로 입도가 50-100㎛ 산화알루미늄(Al2O3)20-40 중량부를 첨가한 것과 소성 온도를 1100-1300℃로 소성하는 것을 제외 하고는 실시예1과 동일한 방법으로 세라믹 담체를 제조 하였다.
실시예 3
실시예 1.2 에서 제조된 담체를 각각 도1 및 도 2에 예시된 그물망 구조의 스테인레스스틸 및 플라스틱 사출 기구물 내에 충진 하여 시공이 간편 하도록 고정화 시켰다. 플라스틱 기구물은 무게가 비교적 가볍고 취급이 용이하여 소규모 용량의 오폐수 처리장 및 탈취 타워에 적용이 가능 하였고 시공 및 회수가 용이 하였다.
실시예 4
실시예 3에서 세라믹 담체를 천연 맥반석 및 제올라이트로 대체하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 고정화 시켰다. 맥반석 및 제올라이트는 광물 자체의 경도가 낮기 때문에 무산소조 내에 사용하는 것이 바람직 하였다.
실시예 5
실시예3 에서 세라믹 담체를 플라스틱 여재로 대체하는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 고정화 시켰다.
본 발명의 고정화 장치로 인해 세라믹 담체의 보급을 확산시킬 수 있고 사용자가 손쉽게 시공 할 수 있음은 물론 취급이 간편하다. 기존 시설에 담체를 시공할 경우 담체가 마찰에 의해서 파손이 많이 발생되나 본 발명에서 제시한 방법으로 시공할 경우 이러한 문제점을 보완 할 수 있으며 특히 소규모 합병 정화조에 있어서는 그 효과가 탁월하다.

Claims (3)

  1. 스테인레스스틸 혹은 플라스틱 재료를 이용하여 3차원 그물망 구조로 성형한 것을 특징으로 하는 생물막 접촉 담체의 고정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장치의 성형은 사출성형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 생물막 접촉 담체의 고정화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 장치에 사용되는 생물막 접촉 담체는 플라스틱 여재, 세라믹 담체, 맥반석 또는 제올라이트인 것을 특징으로 하는 생물막 접촉 담체의 고정화 장치.
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