KR20060089510A

KR20060089510A - 오폐수 정화제와 이를 이용한 오폐수의 정화 방법

Info

Publication number: KR20060089510A
Application number: KR1020050010776A
Authority: KR
Inventors: 박태희
Original assignee: 주식회사 이지앤
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-09

Abstract

본 발명은 오폐수 정화제 및 이를 이용한 오폐수 정화 방법을 개시한다. 구체적으로 본 발명은 평균 입도가 5㎛ 이하인 흑연 분말을 포함하는 오폐수 정화제와 이러한 오폐수 정화제를 이용한 오폐수의 정화 방법을 개시한다.

정화, 흑연 분말, 오폐수

Description

오폐수 정화제와 이를 이용한 오폐수의 정화 방법{Composition for Treating Wastewater and Method for Treating Wastewater Using the Same}

본 발명은 오폐수 정화제와 이를 이용한 오폐수 정화방법에 관한 것이다.

공업의 발달, 인간의 도시 밀집 현상, 축산업의 대규모화 등으로 인하여 인간의 활동 과정에 발생하는 오폐수는 점차 대량화 양상을 띠고 있다.

이러한 오폐수를 정화하기 위한 종래의 기술로서 활성오니법, 목질발효퇴비법, 액상부식법, 생석회 안정화 반응법, 팬턴 산화법 등을 들 수 있다.

상기의 방법들은 오폐수 중에 존재하는 부유물을 제거하기 위한 침전조 및 호기성 미생물을 배양 증식시키기 위한 폭기조 등을 구비한 방법인데, 이러한 방법은 침전조와 폭기조를 설치해야 하는 등 설비의 대형화를 수반하고, 또한 호기성 미생물이 오폐수 중에 존재하는 유기 오염물질을 완벽하게 분해하는 데는 한계가 있어 그러한 호기성 미생물에 의해서 분해 되다 남은 유기 오염물질을 분해하기 위한 별도의 설비를 필요로 한다. 또한 상기의 방법들은 호기성 미생물을 배양하여야 하는 시간 및 그러한 배양된 미생물에 의해서 오폐수 중의 유기 오염물질을 분 해하여야 하는 시간을 요구한다. 이처럼 상기 방법들은 설비의 대형화 및 복잡화로 인하여 시간 및 비용 면에서 효율적이지 못하다.

한편, 오폐수의 정화에 담체를 이용한 예들도 발견된다. 예컨대, 대한민국 특허공개 제2002-0039292호는 석탄회(Fly ash)나 소각회를 알로페인(Allophane) 및 이모고라이트(Imogolite) 점토광물로 전환시키거나 이에 이탄(Peat)를 첨가하여 활성부식토(Activated humus soil)로 전환시켜 분뇨, 녹조, 적조 등의 정화제로 사용하는 기술을 개시하고 있고, 대한민국 특허공개 제2001-0105358호는 농작물(Oryza sativa, Panicum miliaceum, Setaria italica, Cajanus cajan, Vigna mungo, Vigna radiata, Triticum sp., Ricinus communis, Helianthus annus, Gossypium sp., Arachis sp.)의 종피 및 외피로부터 아그로폴리머를 제조하고 이를 오폐수 중의 금속 격리 및 이온의 제거의 용도로 사용하는 기술을 개시하고 있다.

적조, 녹조 처리에 황토를 이용하는 방법에 대해서는 대한민국 특허공개 제1998-033476호가 있고, 그 밖에도 분뇨나 축산폐수에 실리카(Siliga)를 사용한 예가 있다(일본특허공개번호 제2001 -179284호).

본 발명도 담체를 이용하여 오폐수 등을 정화하는 기술을 개시한다.

따라서 본 발명의 목적은 오폐수 정화제 및 이러한 오폐수 정화제를 이용한 오페수 정화 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적이나 기타의 구체적인 양태 등은 이하에서 제시될 것이다.

일 측면에 있어서, 본 발명은 오폐수 정화제에 관한 것이다.

본 발명의 오폐수 정화제는 평균 입도가 5㎛ 이하의 흑연 분말을 포함함을 특징으로 한다.

상기에서 "입도"란 입자의 가장 큰 길이 차원을 기준으로 하여 결정된 값을 말하며, "평균 입도"란 주어진 분말의 입도 분포를 대표하는 입도 크기로서 그 분말에서 가장 많은 수의 입자가 가지는 입도를 말한다.

이러한 평균 입도의 측정에는 체가름법과 레이저 분석 방법이 일반화되어 있는데, 본 발명의 하기 실시예에서는 레이저 분석 방법을 사용하였다.

본 발명자는 하기 실시예에서 확인되는 바와 같이 인상 흑연을 초미분쇄시켜 2㎛ 내지 15㎛ 범위의 평균 입도를 갖는 흑연 분말을 얻고, 그 흑연 분말에 대해서 그 평균 입도 별로 오폐수 정화 효과와 공기 정화 효과를 살펴본 결과, 평균 입도가 5㎛를 경계로 하여 오폐수 정화 효과와 공기 정화 효과가 모두 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다(하기 <표 1> 및 <표 2> 참조).

일반적으로 미세분말을 얻는 방법에는 초미 분쇄 방법(Ultra-fine Grinding Process)과 볼 밀링 방법(Ball Milling Process)이 있다고 알려져 있다.

본 발명의 하기 실시예에서는 초미 분쇄 방법을 사용하여 인상 흑연으로부터 흑연 분말을 얻고 그 정화 효과를 살펴본 것이지만, 당업자라면 그의 통상의 능력 범위 내에서 본 발명의 하기 실시예를 참조하는 한 볼 밀링 방법을 사용하더라도 유사한 결과가 얻어질 것임을 예측할 수 있을 것이다.

그러므로 본 발명의 오폐수 정화제에 포함되는 흑연 분말은 그것을 얻는 방법을 불문하고 그 평균 입도가 5㎛ 이하인 모든 흑연 분말을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

그럼에도 본 발명의 하기 실시예에 비추어 볼 때, 상기 흑연 분말은 그 평균 입도가 5㎛ 이하인 흑연 분말로서 초미 분쇄 방법에 의하여 얻어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 오폐수 정화제에 포함되는 흑연 분말은 그것의 평균 입도가 5㎛ 이하인 한 그것을 얻기 위해 사용된 흑연의 종류를 불문하는 것으로 이해되어야 진다. 즉 그것을 얻기 위해 사용된 흑연이 인조 흑연이든 천연 흑연이든 또 천연 흑연이라면 그것이 토상 흑연이든 인상 흑연이든 모두 본 발명의 흑연 분말을 얻는데 사용되어질 수 있는 것으로 이해된다.

그럼에도 본 발명의 하기 실시예에 비추어 본 다면, 상기 흑연 분말은 인상 흑연으로부터 초미 분쇄 방법에 의하여 얻어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 오폐수 정화제에 있어서, 상기 흑연 분말은 그 평균 입도가 5㎛ 보다 더 작아질수록 바람직한데, 특히 4㎛보다 작아질 경우가 바람직하다.

그것은 하기 실시예에서 보여지듯이, 흑연 분말의 오폐수 정화 효과와 공기 정화 효과가 그 평균 입도가 5㎛를 경계로 급격하게 증가할 뿐만 아니라 4㎛를 경계로 하여서도 또한 급격하게 증가하기 때문이다(하기 <표 1> 및 <표 2> 참조).

한편, 본 발명의 오폐수 정화제는 여타의 물리·화화적 처리가 없는 5㎛ 이하의 평균 입도를 갖는 흑연 분말만을 포함할 수 있고, 또한 그러한 흑연 분말만을 포함하는 경우가 바람직하지만, 오폐수 정화 효과를 상승 또는 보강하기 위하여 상기 흑연 분말 이외에 기타의 첨가제를 포함하여도 무방하다. 그러한 첨가제로서는 앞서 예시된 오폐수 정화에 사용된 담체나 탄산칼슘(CaCO₃)등을 들 수 있다. 이러한 첨가제는 오폐수 정화제 전체의 중량에 대해서 10~90 중량% 이하로 포함될 수 있다.

다른 측면에 있어서, 본 발명은 전술한 바의 오폐수 정화제를 이용한 오폐수의 정화 방법에 관한 것이다.

본 발명의 오폐수 정화방법은 전술한 바의 오폐수 정화제를 오폐수와 접촉시키는 단계, 및 그 결과 정화된 정화수를 회수하는 단계를 포함한다.

전술한 오폐수 정화제에 존재하는 흑연분말은 오폐수 중에 존재하는 오염물과 접촉하게 되면 정전기적 인력에 의하여 오염물을 흡착하게 되고, 이렇게 흑연분말이 오염물과 흡착되면 이러한 흡착물을 분리해냄으로써 목적으로 하는 정화수를 용이하게 얻을 수 있게 된다.

오염물과 흡착된 흑연분말을 분리해내고 정화수를 회수하는 방법은 크로마토그래피 등 당업계에서 일반적으로 알려진 방법을 이용할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 주문제작한 유리 기구를 사용하였는데 약 3ℓ용량과 18Φ정도 크기의 유리관에 스탑 콕크를 장착하여서 흑연 분말과 정화된 정화수를 분리하였다.

상기 본 발명의 오폐수의 정화 방법에 있어서, 상기 오폐수 정화제의 의미에 대해서는 이미 전술한 바의 오페수 정화제의 의미가 그 바람직한 양태를 포함하여 그대로 유효한 것으로 간주된다.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 공기 청정제에 관한 것이다.

본 발명의 공기 청정제는 오폐수 정화제와 마찬가지로 평균 입도가 5㎛ 이하의 흑연 분말을 포함함을 특징으로 한다.

상기에서 입도와 평균 입도의 의미, 그리고 바람직한 양태로서의 흑연 분말의 의미에서 대해서는 상기 오폐수 정화제에서 설명한 바가 그대로 적용된다.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명은 전술한 바의 공기 청정제를 이용하여 공기를 정화하는 방법에 관한 것이다.

상기 공기 청정제의 의미에 대해서는 앞서 전술한 바의 공기 청정제의 의미가 그 바람직한 양태를 포함하여 그대로 유효한 것으로 간주된다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1> 흑연 분말의 제조

인상 흑연(제품명 # 280, 제조업체명: Ausbury사)을 초미분쇄기(제품명 jet mill, 제조업체명 Seishin 사)로 분쇄하여 평균 입도가 약 2~15㎛ 범위의 흑연 분 말을 얻었다. 여기서 평균 입도는 레이저분석방법(입도분석기(Particle Size Analyzer)(Mastersizer 2000, Malvern Instrument Ltd))을 사용하여 측정하였다.

이와 같이 제조된 흑연 분말을 기타의 물리·화학적인 처리없이 그대로 하기 <실시예 2> 및 <실시예 3>에 기재된 바와 같이 오폐수 및 공기의 정화 효과의 측정에 이용하였다.

<실시예 2> 흑연 분말을 이용한 오폐수의 정화 효과 측정

정화공정에는 염색공장(경기도 안산시 소재)의 폐수원액을 채취하여 사용하였다. 채취된 폐수 원액의 오염도를 측정한 결과, 산도(pH)는 11.8 였고, 화학적산소요구량(COD)이 3274 mg/ℓ, 생물학적산소요구량(BOD)이 925 mg/ℓ,부유물질(SS)은 510 mg/ℓ이였다.

상기 오폐수 원액 1.0ℓ를 1.5ℓ의 용기에 넣고, 상기 <실시예 1>에서 얻어진 10g의 흑연 분말을 넣은 다음 충분히 혼합이 되도록 교반을 시켰다. 그리고 정화반응을 관찰한 다음, 정화반응이 일어나지 않으면, 흑연 분말을 5g씩 늘려가면서 투입하고 교반시킨 다음 반응이 일어나는 투입량을 결정하였다. 정화반응은 흑연 분말의 투입량이 약 300g을 초과하면서 일어나기 시작하였다. 흑연 분말을 추가로 5g씩 늘려가면서 투입과 교반을 반복하며 최종 약 400g 까지 투입하였다. 정화수의 회수에는 주문제작한 유리기구를 사용하였는데, 스탑콕크를 장착한 약 3ℓ용량과 18Φ정도 크기의 유리관을 사용하여 회수하였다.

이렇게 얻어진 정화수의 pH, COD, BOD, 및 SS을 오폐수 정화에 사용된 흑연 분말의 평균입도에 따라 상기 폐수 원액의 pH, COD, BOD 및 SS와 함께 하기의 <표 1>에 나타내었다.

폐수 원액과 정화수의 pH, COD, BOD 및 SS의 비교

구분	pH	COD (ppm)	BOD (ppm)	SS (ppm)
폐수 원액	11.8	3274	925	510
흑연분말(15㎛)	11.5	3255	923	505
흑연분말(14㎛)	11.5	3243	915	503
흑연분말(13㎛)	11.6	3247	918	502
흑연분말(12㎛)	11.4	3233	913	505
흑연분말(11㎛)	11.4	3235	916	501
흑연분말(10㎛)	10.9	3232	905	502
흑연분말(9㎛)	10.7	3225	902	499
흑연분말(8㎛)	11.2	3219	899	498
흑연분말(7㎛)	11.3	3198	876	496
흑연분말(6㎛)	11.2	3163	836	459
흑연분말(5㎛)	9.8	2675	716	386
흑연분말(4㎛)	9.5	1923	626	354
흑연분말(3㎛)	9.3	1864	585	325
흑연분말(2㎛)	8.9	1824	567	314

상기 <표 1>에서 보여지듯이, 흑연 분말의 오폐수 정화 효과는 그 평균 입도가 5㎛를 경계로 하여 급격하게 증가함을 알 수 있고, 또한 4㎛를 경계로 하여서도 급격하게 증가함을 알 수 있다.

<실시예 3> 흑연 분말의 공기 정화 효과

두 개의 플라스크를 준비하고 하나의 플라스크에는 <실시예 1>의 흑연 분말 10g을 부직포에 싸서 넣었고 다른 플라스크에는 흑연 분말을 넣지 않았다. 이 두 개의 플라스크 각각에 암모니아 용액 4㎛를 넣고 기화시켰다. 15분 경과 후에 가스검지관법에 의하여 두 개의 플라스크 안의 기체 농도를 계산하여 탈취율(%)을 구하였다.

탈취율은 다음의 식에 따라 계산하였다.

탈취율(%) = ((Cb - Cs)/Cb) x 100%

* Cs: 흑연 분말을 넣은 플라스크에서의 최종 기체 농도(ppm)

* Cb: 흑연 분말을 넣지 않은 플라스크에서의 최종 기체 농도(ppm)

포름 알데히드 탈취율의 측정도 상기와 동일한 방법을 사용하였다.

하기 <표 2>은 암모니아와 포름알데히드의 탈취율을 나타낸 것이다.

암모니아 및 포름알데히드의 탈취율(%)

구분	암모니아	포름알데히드
흑연분말(15㎛)	13.2%	11.3%
흑연분말(14㎛)	14.1%	12.2%
흑연분말(13㎛)	15.3%	13.1%
흑연분말(12㎛)	15.5%	13.3%
흑연분말(11㎛)	16.3%	13.9%
흑연분말(10㎛)	16.4%	14.3%
흑연분말(9㎛)	17.1%	15.2%
흑연분말(8㎛)	17.2%	15.6%
흑연분말(7㎛)	18.2%	16.3%
흑연분말(6㎛)	18.7%	17.9%
흑연분말(5㎛)	31.3%	29.5%
흑연분말(4㎛)	38.5%	36.6%
흑연분말(3㎛)	41.2%	39.3%
흑연분말(2㎛)	42.7%	41.5%

상기 <표 2>에서 보여지듯이, 흑연 분말의 공기 정화 효과는 상기 오폐수 정화 효과와 유사하게 5㎛를 경계로 하여 급격하게 증가하는 한편, 또 4㎛를 경계로 하여서도 급격하게 증가하고 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 오폐수 정화제와 오폐수 정화 방법이 제공된다.

본 발명의 오폐수 정화제에 포함되거나 오폐수 정화 방법에 이용되는 흑연 분말은 그 평균 입도가 5㎛ 이하의 흑연 분말로서 그 보다 큰 평균 입도를 갖는 흑연 분말에 비해 매우 높은 오폐수 정화 효과를 보여주고 있다.

또한 본 발명에 따르면, 공기 청정제와 공기의 정화 방법이 아울러 제공된다.

본 발명의 공기 청정제와 공기의 정화 방법에도 5㎛ 이하의 흑연 분말이 포함되는데, 그 흑연 분말은 그 보다 큰 평균 입도를 갖는 흑연 분말에 비해 매우 높은 공기 정화 효과를 보여준다.

Claims

평균입도가 5㎛ 이하인 흑연 분말을 포함하는 오폐수 정화제.
제1항에 있어서

상기 흑연 분말은 초미 분쇄 방법에 의하여 얻어진 것을 특징으로 하는 오폐수 정화제.
제1항에 있어서,

상기 흑연분말은 평균입도가 4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 오폐수 정화제.
제1항에 있어서,

상기 흑연 분말은 평균입도가 2㎛ 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 오폐수 정화제.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 기재의 오폐수 정화제를 오폐수와 접촉시키 는 단계 및 그 결과 정화된 정화수를 회수하는 단계를 포함하는 오폐수의 정화 방법.
평균입도가 5㎛ 이하인 흑연 분말을 포함하는 공기 청정제.
제6항에 있어서

상기 흑연 분말은 초미 분쇄 방법에 의하여 얻어진 것을 특징으로 하는 공기 청정제.
제6항에 있어서,

상기 흑연 분말은 평균입도가 4㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 공기 청정제.
제6항에 있어서,

상기 흑연 분말은 평균입도가 2㎛ 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 공기 청정제.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 기재의 공기 청정제를 공기와 접촉시키는 단계를 포함하는 공기의 정화 방법.