KR20020067084A

KR20020067084A - 고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템

Info

Publication number: KR20020067084A
Application number: KR1020010007432A
Authority: KR
Inventors: 하윤식; 이동구; 전창완
Original assignee: 에코그린텍 (주); 하윤식
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-08-22
Also published as: KR100413338B1

Abstract

본 발명은 고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 강도를 가지고 혼합비에 따라 비중을 조절함으로서 부유시간을 자유롭게 조절 가능하며 다양한 형태로 성형 가능하도록 하여 오염물질의 흡착능력을 개선한 고성능 흡착 수처리제 와 상기와 같이 다양하게 성형 개선된 분말 또는 덩어리와 숯, 맥반석 등이 각각 또는 혼합되어 수납되어 있는 처리조를 다단으로 형성하여 수질을 오염하는 오염물질을 정화시키기 위한 수처리시스템에 관한 것으로서, 상기 본 발명의 구체적인 일실시예는 [500∼1500℃에서 소성 가공하고 분쇄한 50∼200mesh 정도의 굴패각 분말 10∼36wt.%와, 400 ~ 1000℃에서 소성·건조하여 분쇄한 50 ~ 200mesh 정도의 황토, 몬모릴로나이트, 벤토나이트 , 일라이트, 맥반석, 제올라이트중의 최소한 어느 하나로 이루어진 다공성 천연무기물 분말 42∼85wt.%와, 50∼200mesh 정도의 입자크기로 다공성이 큰 숯 또는 활성탄중의 하나를 포함하는 탄소화합물 분말 3∼32wt.%와, 키토산이나 셀루로즈와 같은 천연고분자 또는 폴리비닐알콜이나 폴리에틸렌옥사이드와 같은 합성수용성 고분자 물질중의 최소한 어느 하나 이상으로 이루어진 고분자물질분말 1∼13wt.%를 물과 혼합하여 수화반응에 의해 점성액상을 만든 후 0.5∼10cm의 크기를 갖는 볼이나 또는 고형체를 만들어 100±50℃에서 건조하거나 또는 300∼1000℃에서 소성하여 제조한 고성능 흡착 수처리제와, 유입구(1)로 유입된 오염된 물이 굴패각 30wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 10wt.%, 맥반석 10wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 300∼1,000℃에서 소성한 5∼10cm크기의 고강도의 흡착 수처리제가 수납된 제1 처리조(3)와, 상기 제1 처리조(3)와 조성이 약간 다른 형태로서, 굴패각 40wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 15wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 3∼7cm크기의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제2 처리조(4)와, 굴패각 20wt.%, 황토 50wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 크기를 갖는 작은 볼 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제3 처리조(5)와, 굴패각 20wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 맥반석 15wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제4 처리조(6)와, 굴패각 20wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 30wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 0.1∼2mm의 크기를 갖는 입자 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제5 처리조(7)와, 하부절반은 0.5∼3mm크기 숯분말 형태로 채우고 상부절반은 수세한 0.5∼3mm크기의 입상 형태의 맥반석이 수납된 제6 처리조(8)로 이루어져 상기 유입구(1)로 유입된 오염된 물이 상기 다수의 처리조를 통과하여 상기 제6 처리조(8)의 상부 일측에 형성된 유출구(2)로 유출됨으로서 오염된 물이 정화되도록 한 수처리 시스템.]을 그 구성으로 하고 있다.

Description

고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템{Water processing system and processing material of high adsorption}

본 발명은 고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정한 강도를 가지고 혼합비에 따라 비중을 조절함으로서 부유시간을 자유롭게 조절 가능하며 다양한 형태로 성형 가능하도록 하여 오염물질의 흡착능력을 개선한 고성능 흡착 수처리제 와 상기와 같이 다양하게 성형 개선된 분말 또는 덩어리와 숯, 맥반석 등이 각각 또는 혼합되어 수납되어 있는 처리조를 다단으로 형성하여 수질을 오염하는 오염물질을 정화시키기 위한 수처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 강이나 호수 그리고 바다에 각종 생활하수나 공장폐수가 유입되면서 심각한 수질 오염을 일으키기 때문에 자연 정화능력을 유지시키기 위해서는 방류하기 전에 어느 정도까지는 오염물질을 제거한 후 방류하여야 하며, 이미 방류된 경우에도 오염물질을 적절히 제거함으로서 식수로서 사용하기도 용이하고 아울러 자연 생태환경을 유지할 수 있다. 그러나 다양한 형태의 수처리에도 불구하고 이미 기존의 강이나 호수에도 부영양화에 의한 각종 조류가 발생하고 있으며, 여름철 수온이 높은 남해바다에서는 매년 적조가 발생하고 있다. 이는 기존에 사용되는 수처리의 기술과 방법으로는 효율성과 경제성에 문제가 많기 때문에 새로운 수처리 모델이 절실히 요구되는 실정이다.

오염물질을 제거하기 위한 수처리 방법에는 다양한 종류가 현재 개발되어 있으나, 경제적인 측면과 효율적인 측면에 있어서는 대부분 흡착제를 이용하여 오염물질을 흡착제거하고 있다. 이러한 흡착제에 의한 수처리 방법에 있어서, 폐수처리용 흡착제로서는 다공성인 제오라이트나 벤토나이트를 사용하거나, 또는 황토를 주로 사용하게 된다. 그러나, 상기와 같은 흡착제는 분말상으로 사용하게 되고, 또한 그 재질 자체의 흡착속도가 느리고, 단위 체적당 흡착량이 다소 적기 때문에 과량을 사용해야 한다. 그러나, 과량 사용시 그 흡착제 자체 입자들이 콜로이드 형태로 부유함으로서 탁도를 증가시키고, 이에 따라 수중으로 빛의 투과율의 감소 및 용존산소의 공급이 저하되어 2차 오염 발생되는 문제점이 있다.

또한 최근에는 환경친화성을 고려하고 흡착성능이 우수한 점을 이용하여 버려지는 패각을 흡착제로 사용하고 있다. 그러나, 이러한 패각 특히 굴껍질만을 흡착제로 사용할 경우에는 흡착속도는 빠르지만 오염물 등을 흡착한 후 침전속도가 느리므로 표면에 오랜시간 부유하여 상기와 같은 2차적인 문제점을 야기한다.

무엇보다 이러한 흡착제는 분말상으로 이용함으로서 물의 표면에서만 수처리 작용을 수행하게 되고, 수중 일정깊이에 존재하는 오염물질은 제거할 수 없게 된다. 따라서 근원적으로 물의 표면 뿐만 아니라 수중에 존재하는 오염물질을 제대로 처리할 수 없다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 2000년 10월 14일자 특허출원 제2000-60530호 발명의 명칭 "수처리용 흡착제"를 출원하였는 바, 이에 대한 기술적 요지를 살펴보면, [청구항 1. 고온에서 소성 가공하고 분쇄하여 50 내지 200메쉬의 크기를 가지고, 다공성으로 이루어진 패각 분말과; 황토, 몬모릴로나이트, 일라이트, 벤토나이트, 맥반석 또는 제올라이트중의 최소한 어느 하나로 이루어지고, 고온에서 소성·건조하여 분쇄하여 50 내지 200메쉬의 크기를 가지는 다공성 천연무기물분말; 그리고 50 내지 200 메쉬의 크기를 가지고, 다공성으로 이루어진 숯 또는 활성탄 중의 어느 하나를 포함하는 탄소화합물;을 주구성성분으로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 2. 제 1항에 있어서, 상기 패각은 500 내지 1500℃에서 소성된 10∼36wt.%로 이루어지고, 천연무기물은 400 내지 1000℃에서 소성·건조된 42∼85wt.%로 이루어지고, 탄소화합물은 분말상으로 3 내지 32wt.%로 혼합되어 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 패각분말과 다공성 천연무기물 그리고 탄소화합물은 물리적 혼합에의한 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 4. 제 3항에 있어서, 상기 물리적 혼합물에 5 내지 15wt%의 물이 혼합되어 점성혼합액을 제조후, 분무 건조하여 패각의 수화반응에 의해 입상분말로 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 5. 제 3항에 있어서, 상기 물리적 혼합물에 5 내지 15wt%의 물이 혼합되어 점성혼합액을 제조후, 일정한 형상을 가지는 성형물을 형성하여 건조시킴에 따라 패각의 수화반응에 의해 성형체로 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 물에 용해되어 수용액상으로 존재하는 고분자물질이 1 내지 15wt% 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 7. 제 6 항에 있어서, 상기 고분자물질은, 키토산이나 셀룰로오스와 같은 천연고분자 또는 폴리비닐알코올이나 폴리에틸렌옥사이드와 같은 합성고분자중의 최소한 어느 하나 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 8. 제 7 항에 있어서, 상기 흡착제는, 패각분말, 천연무기물 그리고 탄소화합물의 물리적 혼합물과 수용액상의 고분자물질의 혼합하고, 1내지 10wt%의 물을 첨가하여 점성 혼합액을 제조 한 후, 분무건조에 의해 입상분말 형태로 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.

청구항 9. 제 7 항에 있어서, 상기 흡착제는, 패각분말, 천연무기물 그리고 탄소화합물의 물리적 혼합물과 수용액상의 고분자물질의 혼합하고, 1내지 10wt%의 물을 첨가하여 점성 혼합액을 제조 한 후, 일정한 형상을 가지는 성형물을 제조하여 건조하여 이루어지는 성형체로 형태로 이루어짐을 특징으로 하는 수처리용 흡착제.]로 그 기술적 요지임을 알 수 있으나, 상기 선출원 특허도 이미 비중을 다양하게 하여 부유시간을 조정 가능하도록 하였으나, 상기 비중을 다양하게 한 명확한 범위가 없고 또한 단순히 수처리용 흡착제에 관한 것으로 이를 이용한 수처리방법 또는 수처리 시스템에 대하여는 전혀 언급이 없다는 점이 미흡하다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 즉 본 출원인이 출원한 선특허출원 제2000-60530호를 개량한 것으로서 수처리제의 크기와 성분을 다양하게 하여 각각의 다양한 크기와 성분의 수처리제를 수납한 여러개의 처리조를 거쳐서 오염된 물을 정화시킴에 있어 특히, 총질소와 총인의 처리에서 탁월한 제거능력을 가지며, 유입되는 오염된 물의 pH의 변동이나 온도변화에 관계없고 부지면적을 최소화하여 경제적인 수처리시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명인 고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템의 일실시예에 대한 구성을 예시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1. 유입구 2. 유출구

3. 제1 처리조 4. 제2 처리조

5. 제3 처리조 6. 제4 처리조

7. 제5 처리조 8. 제6 처리조

30. 제1 격벽 40. 제2 격벽

50. 제3 격벽 60. 제4 격벽

70. 제5 격벽

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명인 고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템은 [500∼1500℃에서 소성 가공하고 분쇄한 50∼200mesh 정도의 굴패각 분말 10∼36wt.%와, 400 ~ 1000℃에서 소성·건조하여 분쇄한 50 ~ 200mesh 정도의 황토, 몬모릴로나이트, 벤토나이트 , 일라이트, 맥반석, 제올라이트중의 최소한 어느 하나로 이루어진 다공성 천연무기물 분말 42∼85wt.%와, 50∼200mesh 정도의 입자크기로 다공성이 큰 숯 또는 활성탄중의 하나를 포함하는 탄소화합물 분말 3∼32wt.%와, 키토산이나 셀루로즈와 같은 천연고분자 또는 폴리비닐알콜이나 폴리에틸렌옥사이드와 같은 합성수용성 고분자 물질중의 최소한 어느 하나 이상으로 이루어진 고분자물질분말 1∼13wt.%를 물과 혼합하여 수화반응에 의해 점성액상을 만든 후 0.5∼10cm의 크기를 갖는 볼이나 또는 고형체를 만들어 100±50℃에서 건조하거나 또는 300∼1000℃에서 소성하여 제조하여 만든 고성능 흡착 수처리제와,

유입구로 유입된 오염된 물이 굴패각 30wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트10wt.%, 맥반석 10wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 300∼1,000℃에서 소성한 5∼10cm크기의 고강도의 흡착 수처리제가 수납된 제1 처리조와, 상기 제1 처리조와 조성이 약간 다른 형태로서, 굴패각 40wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 15wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 3∼7cm크기의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제2 처리조와, 굴패각 20wt.%, 황토 50wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 크기를 갖는 작은 볼 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제3 처리조와, 굴패각 20wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 맥반석 15wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제4 처리조와, 굴패각 20wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 30wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 0.1∼2mm의 크기를 갖는 입자 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제5 처리조와, 하부절반은 0.5∼3mm크기 숯분말 형태로 채우고 상부절반은 수세한 0.5∼3mm크기의 입상 형태의 맥반석이 수납된 제6 처리조로 이루어져 상기 유입구로 유입된 오염된 물이 상기 다수의 처리조를 통과하여 상기 제6 처리조의 상부 일측에 형성된 유출구로 유출됨으로서 오염된 물이 정화되도록 한 수처리 시스템.]으로 구성되어 있다.

이하 본 발명의 고성능 흡착 수처리제 및 수처리 시스템에 대한 상세한 설명을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 고성능 흡착 수처리제에 대하여 상세히 설명하면,

본 발명은 크게 흡착성을 개량시킨 천연무기물 및 패각분말과, 그리고 숯 또는 활성탄으로 이루어지는 탄소화합물을 주 구성성분으로 하는 흡착소와, 그리고 상기 흡착소에 결합하여 고하시킴으로서 비중조절 역할을 주로하는 응집소로 이루어진다.

먼저, 흡착소를 설명하기로 한다.

흡착소는 수처리시 각종 오염원을 흡착하기 위한 주 성분으로서, 황토, 몬모릴로나이트, 일라이트, 벤토나이트, 맥반석 그리고 제오라이트와 같은 천연무기물로 이루어지는 원토나 원석 성분과, 패각을 소성가공한 것과, 그리고 숯과 할성탄과 같은 탄소화합물을 이용한다. 이러한 천연무기물 및 패각은 종래에서도 사용되는 것이기는 하나, 그대로 사용하게 되면 상술한 바와 같이 2차오염을 야기하므로 소성가공하여 적정한 크기를 가지는 구조를 사용하게 된다.

먼저 본 발명에 따른 수처리제의 원료 가운데 먼저 패각 분말을 제조하기 위해서는 폐기처리된 패각, 바람직 하기로는 굴패각을 수세한 뒤 500∼1200℃의 온도범위에서 소성하고 분쇄하여 50∼200mesh 정도의 범위를 갖는 분말을 제조한다. 이때 제조된 굴패각 분말은 다공성으로 비표면적이 상당히 크고, 화학적 조성은 다음의 표 1에 나타낸 것과 같다. 굴패각분말은 강알칼리성을 나타내며 높은 비표면적으로 흡착능력이 뛰어날 뿐만 아니라 무기고화제로서의 기능을 갖고 있다.

[표 1]

<1200℃에서 소성된 굴패각 분말과 화학적 조성(wt.%)>

조 성	CaO	MgO	K₂O	SiO₂	기 타	강열감량
함 량	50.5	0.55	0.05	0.4	1.6	46.9

상기 표에서 도시된 바와 같이, 강열감량이 46.9%에 달한다.

이는 패각의 주성분인 탄산칼슘(CaCO3)이 소성가공에 의하여 생석회(CaO)로 변화할때 이산화탄소(CO2)가 증발하면서 보다 다공성으로 개질시키게 되고, 또한 많은 수의 전하가 분포하게 된다.

따라서 이러한 다공조직과 분자표면의 전하분포에 의하여 흡착성능이 개선될 수 있게 된다.

또한, 상기생석회 성분은 물과 수화반응을 하므로 무기고화제로서의 기능을 가진다.

그러므로 분말상 형태로 뿌려질 경우에도 팽윤되어 콜로이드상태로 존재하지 않게 되므로 탁도의 증가 등에 의한 2차오염을 방지할 수 있게 되며, 다른 성분과 혼합된 상태에서 물이 첨가됨에 따라 수화반응에 의해 고화될 수 있어 일정한 형상을 가지는 성형체 즉, 칩형태 내지는 볼형태의 수처리제인 흡착제 제조가 가능해질 뿐만 아니라 입상분말의 비중조절이 가능해진다.

두 번째, 주원료로 사용되는 천연무기물은 주로 황토와 몬모릴로나이트와 같은 이차점토 또는 벤토나이트 또는 일라이트 또는 맥반석 또는 제올라이트 등의 원토나 원석을 선별하고 200∼1200℃의 온도 범위에서 건조 소성한 뒤 분쇄하여 50∼200mesh 정도의 범위를 갖는 분말을 제조한다.

이렇게 소성 가공함으로서 제조된 천연무기물 분말들도 다공성 물질로서 높은 비표면적에 의해 흡착능력이 뛰어나며, 알칼리성을 나타내고, 천연 무기물 분자표면에 산소가 많이 분포하고 있기 때문에 주로 수처리제인 흡착제로서의 기능을 나타낸다.

[표 2]

<1200℃에서 소성된 천연무기물 분말의 화학적조성(100%로 환산, wt.%)>

조성 황토	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O_3/FeO	CaO	MgO	K₂O	기타	Ig.Loss
황 토	56.9	27.3	7.6	1.3	0.8	-	0.8	5.3
일라이트	54.3	29.9	3.5	0.2	0.2	4.6	1.6	5.7
벤토나이트	60.6	23.2	2.6	1.7	3.2	0.3	1.5	6.9
맥반석	61	19.3	5.8	4.3	1.6	2.5	3.1	2.4

세 번째, 흡착능력이 대단히 뛰어난 숯이나 활성탄은 100∼500℃의 온도범위에서 잘 건조하여 분쇄한 뒤 50∼200mesh 정도의 입자범위를 갖는 분말을 제조한다.

이렇게 만들어진 분말은 비표면적이 대단히 크기 때문에 매우 뛰어난 흡착능력을발휘한다.

이러한 숯과 활성탄의 흡착능력은 예로부터 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 숯 또는 활성탄 단독 사용시 그 비용이 너무 비싸므로 정수장에서 고도 활성탄 처리 등이 특수한 분야에서 사용되나, 본 발명에서는 입상분말 형태 또는 성형체의 형태를 이루므로 회수가 용이하여 재사용이 가능하므로 혼합하여 사용하게 된다.

다음, 응집소를 설명하기로 한다.

키토산이나 셀룰로오스와 같은 천연고분자 또는 폴리비닐알코올이나 폴리에틸렌옥사이드와 같은 합성수용성고분자는 그 용도가 유기고화제로 사용된다.

이러한 고분자물질들은 상술한 흡착소성분들과 혼합되어 일정한 비중 및 형상조절이 가능해진다.

즉, 이러한 고분자를 첨가할 경우에는 약산성 수용액에 고분자를 녹여 점성수용성 액상을 제조한다.

이러한 액상은 물과 반응시 수화반응에 의하여 고화되므로 이러한 응집소의 물비를 조절함으로서 다양한 비중을 가지는 수처리제를 제조할 수 있게 된다. 그리고, 이러한 고분자물질 그 자체 역시 일정한 수처리제로서의 기능을 수행할 수가 있게 된다.

상기와 같이 만들어진 각각의 분말을 적절한 비율로 혼합하여 혼합분말로 이루어지도록 하여 사용하거나 또는 혼합분말에 물을 첨가하고 분무건조하여 입상분말을 만들거나, 또는 일정한 형태로 성형한 후, 건조하여 성형체로 만들어 사용할 수도 있다.

그리고, 상기 혼합분말에 키토산과 같은 점성 액상과 물을 함께 첨가한 뒤, 혼합 점성 액상을 분무 건조함으로서 수화반응에 의해 10∼200mesh 정도의 입자범위를 갖는 고화된 입상분말을 제조하거나 또는 혼합분말에 물만 첨가하거나 또는 키토산과 물을 함께 첨가하여 혼합 점성액상을 제조한 뒤, 성형틀에 넣어 성형하고서 건조하여 물과 혼합하여 수화반응에 의해 점성액상을 만든 후 0.5∼10cm의 크기를 갖는 볼이나 또는 고형체를 만들어 100±50℃에서 건조하거나 또는 300∼1000℃에서 소성하여 수처리제를 용이하게 제조할 수 있다.

상기와 같이 다양한 분말 또는 입상화된 분말 또는 다양한 비중을 가지는 칩 및 볼형태의 성형체로 제조가능하므로 여러 가지 잇점이 발생한다.

즉, 입상분말 형태는 질소나 인화합물과 같은 다양한 오염물질의 제거에서 탁월한 효능을 발휘할 뿐만 아니라 입상분말의 형태로 사용되기 때문에 물의 탁도에 전혀 영향을 미치지 않게 되면서도 키토산과 같은 고분자물질의점성액상과 소성가공된 패각은 물과 반응시 수화반응에 의해 고화되므로 이들의 양을 적절히 조절함으로서 다양한 비중을 가지게 됨으로 입상분말의 침전시간을 적절히 조절할 수가 있게 된다.

따라서 오염물질의 농도 및 상태에 따라 적절한 비중을 가지는 입상분말을 제조하여 침전시간의 조정에 따라 보다 효율적으로 오염물질을 처리할 수 있게 된다.

또한, 점성액상 상태에서 다양한 형태로 성형후 건조시킴으로서 다양한 형태의 성형체의 제조가 가능해짐에 따라 종래에서는 발휘할 수 없는 새로운 성능의 수처리제의 제조가 가능해진다.

즉, 강이나 하천의 지류에 설치되는 수중보의 시멘트 콘크리트를 대신하거나또는 강이나 계곡에 분포하고 있는 자연석의 형태로 성형하여 적절한 위치에 설치함으로서 질소나 인화합물과 같은 오염물질을 흡착제거할 수도 있다.

이럴 경우 별도의 분말 형태가 아닌 성형체이므로 일정시간 후, 수거하여 오염물질을 분해하여 재사용이 가능하므로 반영구적으로 사용할 수 있는 잇점이 있다.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.

[실시예]

본 발명은 500∼1500℃에서 소성 가공하고 분쇄한 50∼200mesh 정도의 굴패각 분말 10∼36wt.%와, 400 ~ 1000℃에서 소성·건조하여 분쇄한 50 ~ 200mesh 정도의 황토, 몬모릴로나이트, 벤토나이트 , 일라이트, 맥반석, 제올라이트중의 최소한 어느 하나로 이루어진 다공성 천연무기물 분말 42∼85wt.%와, 50∼200mesh 정도의 입자크기로 다공성이 큰 숯 또는 활성탄중의 하나를 포함하는 탄소화합물 분말 3∼32wt.%와, 키토산이나 셀루로즈와 같은 천연고분자 또는 폴리비닐알콜이나 폴리에틸렌옥사이드와 같은 합성수용성 고분자 물질중의 최소한 어느 하나 이상으로 이루어진 고분자물질분말 1∼13wt.%를 물과 혼합하여 수화반응에 의해 점성액상을 만든 후 0.5∼10cm의 크기를 갖는 볼이나 또는 고형체를 만들어 100±50℃에서 건조하거나 또는 300∼1000℃에서 소성하여 제조한 고성능 흡착 수처리제가 제공된다.

또한, 본 발명은 상기 제조된 수처리제를 이용한 수처리 시스템을 제공되고 있다

예시된 도 1 은 본 발명인 수처리 시스템의 구성도를 도시하고 있다.

상기 도 1에 도시된 바와같이, 지시부호 1은 오염된 물을 유입하는 유입구를 지시하고 있으며, 지시부호 2는 유출구를 지시하고 있다.

지시부호 3은 제1 처리조를 지시하며, 지시부호 2는 제2 처리조를 지시하고 있다. 상기 제1 처리조와 제2 처리조의 내부 중앙에는 제1 격벽(30)이 형성되어 있는데 상기 제1 격벽(30)의 하부에는 상기 제1 처리조(3)과 제2 처리조(4)가 소통될 수 있도록 통로역할을 하는 공간이 형성되어 있다.

반면에, 상기 제1 처리조(3)은 상기 유입구(1)로 유입된 오염된 물을 첫 번째로 정화시키는 곳으로서 굴패각 30wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 10wt.%, 맥반석 10wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어어져 있으며, 300∼1,000℃에서 소성한 5∼10cm크기의 고강도의 흡착 수처리제가 수납되어 있다.

또한, 제2 처리조 (4)는 상기 제1 처리조(3)와 조성이 약간 다른 형태로서, 굴패각 40wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 15wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 3∼7cm크기의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납되어 있다.

다음, 지시부호 5는 제3 처리조를 지시하며, 지시부호 6은 제4 처리조를 지시하고 있으며, 지시부호 7은 제5 처리조, 지시부호 8은 제6 처리조로서 일측 상부에 상기 유출구(2)가 형성되어 있다.

상기 제2 처리조(4)와 제3 처리조(5) 사이에는 제2 격벽(40)이 존재하며 상기 제1 격벽(30)과 달리 상부에 상기 제2 처리조(4)와 제3 처리조(4)가 소통될 수 있도록 통로역할을 하는 공간이 형성되어 있다.

마찬가지로 상기 제3 처리조(5)와 제4 처리조(6) 사이에는 제3 격벽(50)이 존재하며 상기 제1 격벽(30)과 동일한 형태로서 하부에 상기 제3 처리조(5)와 제4 처리조(6)가 소통될 수 있도록 통로역할을 하는 공간이 형성되고, 상기 제4 처리조(6)와 제5 처리조(7) 사이에는 제4 격벽(60)이 존재하며 상기 제1 격벽(30)과 달리 상부에 상기 제4 처리조(6)와 제5 처리조(7)가 소통될 수 있도록 통로역할을 하는 공간이 형성되어 있으며, 상기 제5 처리조(7)와 제6 처리조(8) 사이에는 제5 격벽(70)이 존재하며 상기 제1 격벽(30)과 동일한 형태로서 하부에 상기 제5 처리조(7)와 제6 처리조(8)가 소통될 수 있도록 통로역할을 하는 공간이 형성되어 있다.

이와같은 구조로서 제3 처리조(5)는 굴패각 20wt.%, 황토 50wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 크기를 갖는 작은 볼 형태의 흡착 수처리제가 수납되어 있고, 제4 처리조(6)은굴패각 20wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 맥반석 15wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납되어 있다.

또한 제5 처리조(7)은 굴패각 20wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 30wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 0.1∼2mm의 크기를 갖는 입자 형태의 흡착 수처리제가 수납되어 있고, 제6 처리조(8)는 하부절반은 0.5∼3mm크기숯분말 형태로 채우고 상부절반은 수세한 0.5∼3mm크기의 입상 형태의 맥반석이 수납된 것으로 이루어져 상기 유입구(1)로 유입된 오염된 물이 상기 다수의 처리조를 통과하여 상기 제6 처리조(8)의 상부 일측에 형성된 유출구(2)로 유출됨으로서 오염된 물이 정화되도록 한 것이다.

따라서, 본 발명은 주로 질소와 인 화합물들을 흡착하기 위한 것으로서 시스템의 처리 메카니즘을 살펴보면 제1 처리조(3)에서는 유입수가 직접 닿는 부분으로서 표면에 키토산이 코팅되어져 표면강도가 다소 높고 크기가 큰 하이드로 볼의 넓은 비표면적에 의하여 필터링(filtering)이 되어지고, 제2처리조(4)에서는 제1 처리조(3)보다 더 큰 비표면적에 의해 보다 효율적인 역삼투가 일어남으로서 처리효율을 증대시킬 수 있는데 제 1, 2 처리조(3,4)는 소성된 굴패각분말의 함량이 많기 때문에 주로 질소화합물들을 탁월하게 흡착하게 된다. 제3 처리조(5)와 제4 처리조(6)은 상기 제1, 2 처리조(3,4)보다 더 큰 비표면적을 갖는데, 제3 처리조(5)는 처리효율이 더욱 좋은 필터링(filtering)이 일어나게 되고, 제4 처리조(6)는 처리효율을 증대된 역삼투현상이 일어남으로서 질소와 인 화합물 뿐만 아니라 각종 용존 유·무기물과 부유물들을 대부분 흡착하게 된다. 제5 처리조(7)는 숯분말의 비율을 증가시키고 입자의 크기를 작게 함으로서 비표면적을 크게 증가시킬 수 있기 때문에 필터링(filtering) 효율이 극대화 되어 최대의 흡착효율을 발휘하게 된다. 제6 처리조(8)는 숯과 맥반석에 의한 역삼투에 의해 상기 처리조들에서 제거되지 않은 나머지 성분들을 흡착함으로서 90%이상의 질소와 인 화합물의 제거 효능을 발휘하게 된다. 또한 제1∼4 처리조(3,4,5,6)는 스테인레스 망에 흡착볼을 넣고서 설치한 후 적절한 기간이 경과하면 망 전체로 교환할 수 있도록 하였다. 이때 교체된 흡착제인 수처리제는 100∼500℃의 온도에서 건조함으로서 흡착제인 수처리제로 재활용하거나 분쇄하여 흡착제인 수처리제의 제조시 재투입하는 것도 가능하다. 그리고 몇번의 재활용으로 적정 강도를 유지하지 못하고 부숴지는 경우에는 복합무기질 비료나 토양개량제로 전량 재활용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 성분들은 대부분 천연물질들로 이루어져 있기 때문에 거의 독성이 없으며,제조된 입상분말형태의 흡착제인 수처리제는 제조시 수화반응에 의해 일정한 강도와 비중을 갖기 때문에 강, 호수, 바다, 그리고 폐수처리장에 도포하기가 용이할 뿐만 아니라 도포하더라도 물에 팽윤되면서 발생하는 콜로이드 입자형태의 부유물질이 발생하지 않으므로 탁도에 거의 영향을 미치지 않으며, 혼합비에 따라 비중을 조절할 수 있어 부유시간을 자유롭게 조절할수 있는 효과가 있다.

그리고, 성형체 형태의 흡착제인 수처리제도 수화반응에 의해 일정한 강도를 가지기 때문에 물에서 장기간 방치되어도 팽윤되지 않으므로 부유물질을 생성하지 않을뿐만 아니라 이들은 탁월한 흡착능력을 갖기 때문에 중금속, 계면활성제와 같은 콜로이드성 부유물질, 그리고 질소와 인화합물들을 거의 대부분 제거할 수 있으며, 다양한 형태로 제조가 가능하기 때문에 응용성이 매우 높은 다른 효과도 있으며, 또한 상기와 같이 다양하게 성형 개선된 분말 또는 덩어리와 숯, 맥반석 등이 각각 또는 혼합되어 수납되어 있는 처리조를 다단으로 형성하여 수질을 오염하는 오염물질을 정화시킴으로서 부지 면적도 최소화한 상태에서 효율적인 수처리를 할 수 있다.

이상에서 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나,본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 수 있을 것이다.

Claims

500∼1500℃에서 소성 가공하고 분쇄한 50∼200mesh 정도의 굴패각 분말 10∼36wt.%와,

400 ~ 1000℃에서 소성·건조하여 분쇄한 50 ~ 200mesh 정도의 황토, 몬모릴로나이트, 벤토나이트 , 일라이트, 맥반석, 제올라이트중의 최소한 어느 하나로 이루어진 다공성 천연무기물 분말 42∼85wt.%와,

50∼200mesh 정도의 입자크기로 다공성이 큰 숯 또는 활성탄중의 하나를 포함하는 탄소화합물 분말 3∼32wt.%와,

키토산이나 셀루로즈와 같은 천연고분자 또는 폴리비닐알콜이나 폴리에틸렌옥사이드와 같은 합성수용성 고분자 물질중의 최소한 어느 하나 이상으로 이루어진 고분자물질분말 1∼13wt.%를 물과 혼합하여 수화반응에 의해 점성액상을 만든 후 0.5∼10cm의 크기를 갖는 볼이나 또는 고형체를 만들어 100±50℃에서 건조하거나 또는 300∼1000℃에서 소성하여 제조한 것을 특징으로 하는 고성능 흡착 수처리제.
유입구(1)로 유입된 오염된 물이 굴패각 30wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 10wt.%, 맥반석 10wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 300∼1,000℃에서 소성한 5∼10cm크기의 고강도의 흡착 수처리제가수납된 제1 처리조(3)와,

상기 제1 처리조(3)와 조성이 약간 다른 형태로서, 굴패각 40wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 15wt.%, 숯분말 10wt.%, 그리고 키토산 용액 5wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 3∼7cm크기의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제2 처리조(4)와,

굴패각 20wt.%, 황토 50wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 크기를 갖는 작은 볼 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제3 처리조(5)와,

굴패각 20wt.%, 황토 35wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 맥반석 15wt.%, 그리고 숯분말 10wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 1∼5cm의 볼이나 덩어리 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제4 처리조(6)와,

굴패각 20wt.%, 황토 30wt.%, 벤토나이트 20wt.%, 그리고 숯분말 30wt.%의 조성으로 이루어져 있으며, 0.1∼2mm의 크기를 갖는 입자 형태의 흡착 수처리제가 수납된 제5 처리조(7)와,

하부절반은 0.5∼3mm크기 숯분말 형태로 채우고 상부절반은 수세한 0.5∼3mm크기의 입상 형태의 맥반석가 수납된 제6 처리조(8)로 이루어져 상기 유입구(1)로 유입된 오염된 물이 상기 다수의 처리조를 통과하여 상기 제6 처리조의 상부 일측에 형성된 유출구(2)로 유출됨으로서 오염된 물이 정화되도록 한 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.