KR20020095904A

KR20020095904A - 촉매를 코팅한 볼 형태의 담체

Info

Publication number: KR20020095904A
Application number: KR1020010034255A
Authority: KR
Inventors: 이재형; 송환석; 양성렬; 박종래
Original assignee: 보람이엔티 (주)
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2002-12-28

Abstract

본 발명은 폐수처리 방법 중 담체를 이용한 처리공법으로 난분해성 유기물과 악취제거를 위한 촉매를 코팅한 볼 형태의 담체에 관한 것이다. 상세하게 기술하자면 기존의 담체인 나선형, 원통형, 비행접시형 등의 PE(Polyethylene)나 PP(Polypropylene) 그리고 세라믹 재질의 단순 성형제품과는 다른 신개념의 볼 형식 media로써, 재질은 HDPE(High density polyetylene)이다. 볼 케이스 내부에 미생물의 부착과 탈리가 쉬운 여재를 내장함으로써 단위체적 당 표면적 비를 극대화하여 생물 부착면적을 최대로하고, 유체의 흐름과정에서 접촉이 용이하도록 설계되고, 또한 볼케이스에는 구멍(직경 5 mm)을 뚫어 산소 전달이 용이하며, 볼 내부에서 생물막 탈리시 볼 외부로의 배출이 쉽고 생물 성장과정에서 일어날 수 있는 내부 여재의 막힘 현상을 최소화한다. Ball의 표면은 유기물을 비롯하여 수중이나 공기중의 유해한 화학물질, 또한 악취물질을 분해, 무해화할 수 있는 이산화티탄(TiO2)으로 코팅을 한다. 그리고 표면 부유하면서 회전을 하기 때문에 회전원판법의 특징을 내포하고 있다. 따라서 회전원판법의 장점을 그대로 지니면서 단점을 최소화하였다. 회전원판법의 장점은 체류시간이 짧고, 운영 및 유지비용이 적게 들며 침전속도가 빠르고 탈수효율이 높은 슬러지를 생산한다. 그리고 분변성 대장균 즉 병원균의 제거율도 타공정에 비해 10배 이상 제거되는 것으로 알려져 있다. 본 발명은 위와 같이 공정기술의 다변화를 이룩했고, 폐수처리공정에서 기존의 처리방식으로는 처리가 곤란한 난분해성 물질과 악취 등을 볼 표면의 촉매와 내부의 담체를 이용하여 고효율로 제거하여, 수질개선효과에 기여할 수 있는 촉매는 코팅한 볼 형태의 담체에 관한 것이다.

Description

촉매를 코팅한 볼 형태의 담체{Ball type media with catalyst coating}

최근 들어 이러한 문제점을 극복한 세라믹 소재가 담체에 사용되어지고 있으나, 막힘이 현상이 많고 비용이 고가이므로 경제적인 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 극복하고자 촉매를 코팅한 볼 형태의 담체를 개발하게 되었다.

본 발명은 폐수처리장엣 발생도는 악취와 난분해성 유기물을 생물학적 및 화학적 방법으로 동시에 제거하기 위해 개발된 볼 형식 담체(media)이다. 구조는 볼 내부에 공극율이 87%이고 비표면적이 24093.2 m₂/m₃인 내부 담체를 넣어 미생물 부착할 수 있는 단위체적 당 표면적을 극대화하여 접촉을 용이하도록 하였고, 볼의 외부에는 산화촉매제인 이산화티탄을 코팅한다. 이산화티탄은 빛을 쪼이면 강한 산화력을 발휘한다. 이러한 원리로 수중이나 공기중의 유기물과 유해한 화학물질 그리고 악취물질을 분해, 무공해화 할 수 있다. 볼 형식 담체의 표면에 코팅된 이산화티탄의 활성화를 위해 볼이 폭기에 따른 물의 흐름에 따라 회전할 수 있도록 U자형의 돌기를 만들고, 표면에 부유할 수 있도록 프레임을 사용한다. 프레임은 직경 20 mm의

PVC관으로 내부에는 폴리우레탄 폼으로 충진하였다.

본 발명은 폐수처리시설 및 악취제거시설에서 사용되는 담체를 코팅한 볼 형태의 신규개발에 관한 것이다. 상세히 기술하자면, 기존 담체의 형식에서 벗어난 볼 형식 담체로써 구멍이 있는 볼 케이스 내부에 내부 담체를 내장한 구조로 되며, 볼의 외부는 산화촉매제인 이산화티탄으로 코팅을 한다. 또한 볼의 수표면 부유를 보조하기 위해 부력이 있는 프레임을 사용하였다. 본 발명은 산업체 및 매립장 등에서 광범위하게 발생되고 있는 오ㆍ폐수 및 악취로 인한 각종 공해를 저감하고, 수질오염방지에 기여함을 목적으로 하고 있다.

부착식 미생물 성장에 의한 폐수처리공법은 크게 살수여상조, 회전원판법, 침적여상조 등이 있다. 이러한 공법에는 공통적으로 미생물이 부착, 성장할 수 있는 담체가 필요하다. 일반적으로 담체의 선택은 비표면적, 공극율 단위중량, 담체의 구조나 크기 또는 비용과 같은 요소들에 의해 결정되며, 그 크기가 작을수록 미생물의 부착과 생장을 위한 표면적은 커지나 그 반면에 공극율은 줄어든다. 종래의 오ㆍ폐수처리장에서 사용되었던 담체에는 미생물 초기 부착이 늦고 부착된 미생물막이 쉽게 이탈되어 슬러지가 많이 발생하였다. 그래서 슬러지 생산에 따르는 막힘 현상이 많았다. 또한 유속의 영향에 따라 담체의 외부에는 생물막의 형성이 불가능하였다. 그래서 대부분 내분에만 생물막이 형성되어 폐수처리 효율면에서도 부족한 점이 많았다. 장시간 사용시 초기 효율에 비하여 현저한 감소를 보이며, 담체의 파손과 부식이 빈번하여 유지관리 비용이 높았다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 기존의 담체와는 다른 새로운 형태의 담체를 이용하여, 산업체 및 매립장 등에서 광범위하게 발생되고 있는 오ㆍ폐수 및 악취로 인한 각종 공해로부터 환경을 보호하고, 수질오염방지에 기여함을 목적으로하고 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 볼 케이스 외부에 산화 촉매제인 이산화티탄을 코팅하고, 볼의 내부에는 내부 담체를 내장함으로써 단위체적 당 표면적을 극대화하여, 미생물의 부착과 폐수와의 접촉을 용이하도록 하였다. 내부 담체는 여재의 기능을 갖춘 방선균 형태의 표면적이 매우 넓은 폴리에틸렌 합사를 사용하였으며, 단위 체적 당 폐수와 접촉할 수 있는 표면적을 극대화 하였다. 폴리에틸렌은 미생물 부착이 비교적 잘 되는 물리화학적 성질이 있고, 구입이 용이하며 가격도 비교적 저렴하다. 또한 볼의 구멍은 미생물 증가와 부유물질의 흡착에 의해 ball의 막힘(plugging) 현상을 최대로 줄이고, 원활한 공기와의 접촉과 급격한 온도변화를 줄이고자 공학적 설계를 하여 천공하였다.

오ㆍ폐수처리장에서 ball type 촉매 여재를 사용할 경우 유기물 제거뿐만 아니라 악취 그리고 질소난 인 등 고도처리를 해야하는 물질도 제거가 될 수 있다. 특히, 살수여상법에 이 ball type 촉매 여재를 사용할 경우, 살수여상법에서 가장 문제가 되는 악취와 파리, 모기 등의 발생억제에 큰 효과를 보이며, 여상이 폐색되는 것을

방지할 수 있으리라 예상이 된다. 또한 표면 노출형이므로 폭에 의한 동력이 타 공정, 즉 부유형과 내부 고정형 담체에 비해 동력의 절감을 가져올 수 있어 경제적인 측면에서도 매우 유리하다.

도1은 이산화티탄 촉매로 표면 코팅된 형태의 담체와 내부담체

도2는 프레임에 장착된 볼 형태의 담체

도3은 담체에서 분해 메카니즘을 보여주는 도면

<도면 부호에 대한 설명>

도면1

① 볼

② 내장된 담체

③ 볼표면 돌기

④ 볼표면 구멍

⑤ 볼 표면에 코팅된 이산화티탄

도면2

① 볼을 장착할 수 있는 프레임

② 볼

③프레임 내부

도면3

① 담체에서 호기성 및 혐기성 미생물 층의 작용

이하 첨부된 도면에 의한 처리 과정을 설명하면 아래와 같다.

도 1은 산화촉매제인 이산화티탄으로 코팅된 볼 형태 담체와 내부 담체 도면이다.도면에서 ②는 볼 내부에 내장된 담체의 모습이다. 미생물에 의한 유기물제거는 대부분이 ②와 볼 표면에 코팅된 이산화티탄 ⑤에 의해 제거가 된다. ③ 은 볼이 표면에서 부유할 때 폭기되는 수류에 의해 회전할 수 있게 하는 돌기이다. 볼 표면의 구멍 ④은 미생물 증가와 부유물질의 흡착에 의해 ball의 막힘(plugging) 현상을 최대로 줄이고, 산소전달을 높게 하기 위함이다.

도 2는 프레임에 장착된 볼 담체인 도면이다. ① 프레임은 직경 20 mm인 PVC관이며, 관 내부 ③은 폴리우레탄 폼으로 충진하여 부력을 갖게 하였다. 볼을 프레임에 장착하기 위해 직경 1.2 mm 의 나일론 합사를 사용하여 부식에 대한 내구성을 갖게 하였다.

도 3의 ①은 담체에서 호기성 및 혐기성 미생물 층의 작용에 대한 모식도이다. 담체의 표면에서 일어나는 현상으로 용존 유기물이 담체표면에 흡착(호기성), 생물막 두께 증가로 혐기성막 형성(내면), 용존 유기물이 막표면에 흡착(호기성), 내면에 혐기성, 외면에 호기성 생물막 형성을 하여 유기물을 제거한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 생물, 물리 및 화학적 성질을 이용한 볼 형태의 담체로써 폐수처리 방법의 개선, 처리효율의 증대, 운영비 절감 등에 크게 기여할 수 있을 것이다.

Claims

광촉매를 코팅한 볼 형태의 담체에 있어서, 볼의 내부에 미생물이 성장할 수 있는 내부 담체를 충진한 볼 메디아.
청구항 1에 있어서, 촉매 활성화를 위해 볼이 표면 부유할 수 있도록 하는 스티로폼이 내장된 프레임.
청구항 1에 있어서, 촉매 활성화를 위해 볼이 표면 부유할 수 있도록 하는 볼 외부 돌기.