KR20080100899A - Method for preparation of alternative water for agriculture from wastewater effluents using gamma-ray irradiation and calcium exchange method - Google Patents

Method for preparation of alternative water for agriculture from wastewater effluents using gamma-ray irradiation and calcium exchange method Download PDF

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KR20080100899A KR1020070046898A KR20070046898A KR20080100899A KR 20080100899 A KR20080100899 A KR 20080100899A KR 1020070046898 A KR1020070046898 A KR 1020070046898A KR 20070046898 A KR20070046898 A KR 20070046898A KR 20080100899 A KR20080100899 A KR 20080100899A
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Abstract

A method for manufacturing alternative water for agriculture from outflow water of a sewage disposal plant is provided to fundamentally prevent contamination of the hydrosphere ecosystem by efficiently processing the effluent discharged into a stream or river without separate treatment. A method for manufacturing alternative water for agriculture from outflow water of a sewage disposal plant comprises the following steps of: irradiating gamma-rays of 0.1 to 100kGy, emitted from radioactive isotopes, on the water discharged from the sewage disposal plant; and passing zeolite(5), obtained by replacing Ca^++ ion on an electric charge part with respect to a sample. The radioactive isotopes are cobalt(Co, atomic number:60).

Description

감마선 조사기술과 칼슘치환법을 이용한 하수종말처리장 방류수로부터 농업용 대체용수의 제조방법{Method for preparation of alternative water for agriculture from wastewater effluents using gamma-ray irradiation and calcium exchange method}Method for preparation of alternative water for agriculture from wastewater effluents using gamma-ray irradiation and calcium exchange method}

도 1: 하수종말처리장 방류수중 유해성분 제거 전체 공정도Figure 1: Overall process diagram of removal of harmful components in effluent water from sewage terminal treatment plant

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

(1) 방류수 유입펌프 (1) Effluent inflow pump

(2) 감마선 조사장치, (2a) 감마선 조사장치 프레임(frame) (2) gamma irradiator, (2a) gamma irradiator frame

(3) 방류수 유입관로 ON-OFF 밸브 (3) ON-OFF valve for effluent inlet

(4) 제올라이트 반응조 (4) zeolite reactor

(5) 제올라이트 (5) zeolite

(6) 세정수 탱크, (6a) 세정수 공급펌프 (6) washing water tank, (6a) washing water supply pump

(7) 염산 탱크, (7a) 염산 공급펌프 (7) hydrochloric acid tank, (7a) hydrochloric acid supply pump

(8) 칼슘 탱크, (8a) 칼슘 공급펌프 (8) Calcium Tank, (8a) Calcium Supply Pump

(9) 세정처리수 배출펌프, (9a) 세정처리수 ON-OFF 밸브 (9) Cleaning water discharge pump, (9a) Cleaning water ON-OFF valve

(10) 방류처리수 ON-OFF 밸브, (10a) 방류처리수 배관(10) Discharge treated water ON-OFF valve, (10a) Discharge treated water piping

(11) 버블링 팬(Fan), (11a) 버블링 산기관(11) Bubbling Fans (11a) Bubbling Diffusers

본 발명은 하수종말처리장 방류수로부터 병원성미생물, 잔류성 유기오염물질 및 나트륨이온을 제거하여 농업용 대체용수를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 하수종말처리장 방류슈로부터 코발트 방사성 동위원소로부터 방출되는 감마선을 조사하여 병원성 미생물의 완전 멸균과 잔류성 유기오염물질을 분해 및 제거후 칼슘과 나트륨 치환반응을 이용하여 나트륨 이온을 효율적으로 제거하여 농업용 대체용수를 확보할 수 있는 기술을 개발하는데 있다.The present invention relates to a method for producing an alternative agricultural water by removing pathogenic microorganisms, residual organic pollutants and sodium ions from the sewage treatment plant effluent, and more specifically, is released from the cobalt radioisotope from the sewage treatment plant effluent. It is to develop technology to secure alternative water for agriculture by efficiently removing sodium ions by using calcium and sodium substitution reaction after completely sterilizing pathogenic microorganisms and decomposing and removing residual organic pollutants by examining gamma rays.

우리나라는 농사가 시작되는 4월에서 5월경에 농업용수가 부족하여 가뭄피해를 겪는 경우가 많다. 산발적이기는 하지만 보통 2 내지 3년 주기로 가뭄피해를 겪는 것으로 알려지고 있다. 이러한 농업용수 부족현상을 해결하기 위해 농업용수 개발 및 다목적댐 건설 등을 추진하고 있으나 이 또한 새로운 환경문제를 야기할 수 있는 단점을 지니고 있다.In Korea, there are many cases of drought damage due to lack of agricultural water from April to May when farming begins. Although sporadic, it is commonly reported to suffer drought damage every two to three years. In order to solve the shortage of agricultural water, the government is promoting the development of agricultural water and the construction of multi-purpose dams, but it also has the disadvantage of causing new environmental problems.

그러나 하수종말처리장에서 방류수에는 살모넬라와 같은 병원성 미생물 뿐만 아니라 여러 가지 발암성 및 돌연변이원성을 가진 내분비계 장애물질을 비롯한 지속성 유기오염물질이 다량 함유되어 있어 생물농축을 통한 어류 및 인축에도 큰 피 해를 가져올 수 있다. 또한 방류수에는 상당량의 나트륨 이온이 함유되어 있는데 이를 바로 농경지에 사용할 경우 농경지 토양의 질적 하락을 가져올 수 있다. 따라서 이들 방류수에 함유되어 있는 유해성분을 완전하게 제거하여야만 농업용수 등 대체용수로서 사용이 가능할 것이다.However, in the sewage treatment plant, the effluent contains not only pathogenic microorganisms such as Salmonella, but also persistent organic pollutants, including endocrine barriers with various carcinogenic and mutagenic properties, which can cause great damage to fish and livestock. Can bring The effluent also contains a significant amount of sodium ions, which can be used directly in cropland, resulting in a qualitative decline in cropland soil. Therefore, the hazardous components contained in these effluents must be completely removed before they can be used as alternative water such as agricultural water.

조재영 등 (2006)의 보고에 의하면, 일반 지하수와 하수종말처리장 방류수를 각각 밭작물 재배지에 처리하였을 때 실제 토양에 집적되는 나트륨의 함량이 일반 지하수 보다 하수종말처리장 방류수에서 3-4배 이상 높게 나타났다. 이는 나트륨 이온을 제거하지 않은 상태에서 하수종말처리장 방류수를 지속적으로 농경지 토양에 사용할 경우 토양중 나트륨의 과다집적을 초래하게 되는데 이는 농경지 토양의 물리성 악화, 농경지 토양의 삼투압 변화, 농경지 토양의 입단형성의 불량 뿐만 아니라 나트륨 자체의 이온독성도 나타날 수 있기에 하수종말처리장 방류수를 농경지에 관개용수로 이용할 경우 나트륨 집적으로 인한 토양염류화 현상을 제어할 수 있는 방안이 마련되어야 할 것이다.According to a report by Jae-Young Cho (2006), when the groundwater and sewage treatment plant effluent were treated in the field crop fields, the sodium content in the soil was more than three to four times higher than that of the general groundwater. This resulted in excessive concentration of sodium in the soil when continuous discharge of sewage treatment plant effluent from the sewage treatment plant without the removal of sodium ions. In addition to the poor quality of sodium, ionic toxicity of sodium itself may also occur, so if the sewage treatment plant effluent is used as irrigation water in farmland, there should be a way to control the soil salting due to the concentration of sodium.

대한민국 특허(20-0276379-0000)에는 일반 생활하수를 생물막법과 고도산화처리법을 연계하여 깨끗하게 중수(中水)로 처리하여 생활용수로 재활용하는 중수처리시스템에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0330923-0000)에는 혐기, 호기 접촉순환법과 부착여과법을 이용한 오폐수처리시스템 및 그 방법에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0325722-0000)에는 오존과 고농도 산소를 이용한 오폐수의 처리방법에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0446041-0000)에는 산업현장에서 발생되는 폐수를 회전형 생물막법과 활성탄 및 활성탄 흡착여과법, 모래여과법 및 고급산화공법 (Advanced Oxidation Process)을 결합 연계하여 중수(中水)로 처리하여 생활용수로 재활용하는 중수처리시스템에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0467396-0000)에는 하수처리장 방류구에서 분기된 원수를 유입하여 오존접촉을 통해 방류수 수처리 방법에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0469317-0000)에는 오존을 이용한 오폐수 고도 처리시스템이 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0473651-0000)에는 산업폐수나 생활하수와 같은 각종 폐수 속에 포함된 오염물질을 초음파와 광촉매를 이용하여 제거하는 수처리 장치 및 수처리 방법에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0454416-0000)에는 주방, 욕실 등에서 사용된 하수를 정화 처리하여 화장실 변기 처리용 물과 허드레 물로 재 사용할 수 있도록 한 하수 정화처리 시스템을 예시하고 있고, 대한민국 특허(20- 0305457-0000)에는 생활하수 및 기타 오폐수를 처리하기 위한 생물학적 처리단계에서 미처리된 각종 오염물질을 후단에서 제거하여 이를 정화시키는 오폐수 고도 처리시스템에 관해 예시되어 있고, 대한민국 특허(20-0285740-0000)에는 생활하수를 하천유지용수로 이용하기 위한 처리시스템이 예시되어 있고, 대한민국 특허(10-0550976-0000)에는 고농도의 염을 포함하는 하수 방류수를 처리하여 농업용수, 공업용수, 건천 유지용수, 지하수 함양용수 및 간접 음용수를 생산하는 하수 방류수 처리 시스템 및 처리 방법에 관해 예시되어 있는데, 자세하게는 하수 방류수에 함유되어 있는 비용해성 이물질을 여과공정, 미생물 및 유기물을 제거하여 1차 처리수를 생산하는 전처리 공 정, 전처리 공정에서 여과되지 않은 비용해성 이물질을 여과하여 2차 처리수를 생산하는 역세형 정밀 여과 공정 등으로 구성되어 있다. Korean patent (20-0276379-0000) exemplifies a heavy water treatment system that recycles general household sewage into heavy water by combining biofilm method and advanced oxidation treatment method, and recycles it into domestic water, and Korean patent (10-0330923). -0000) illustrates the wastewater treatment system using anaerobic, aerobic contact circulation method and attached filtration method and a method thereof, and the Republic of Korea Patent (10-0325722-0000) illustrates the treatment method of wastewater using ozone and high concentration oxygen. In addition, Korean patent (10-0446041-0000) discloses the wastewater generated at industrial sites as heavy water by combining rotary biofilm method, activated carbon and activated carbon adsorption filtration method, sand filtration method and advanced oxidation process. A heavy water treatment system that treats and recycles water for domestic use is illustrated. Korean patent (10-0467396-0000) discloses a sewage treatment plant outlet. The effluent water treatment method is illustrated through inflow of branched raw water through ozone contact, and the Republic of Korea Patent (10-0469317-0000) illustrates an advanced wastewater treatment system using ozone, and the Republic of Korea Patent (10-0473651-0000) For example, a water treatment apparatus and a water treatment method for removing contaminants contained in various wastewaters such as industrial wastewater or domestic sewage using ultrasonic waves and photocatalysts are described. The Korean patent (10-0454416-0000) is used in kitchens and bathrooms. The sewage treatment system exemplifies the sewage treatment system to be used as a toilet and treatment water for toilet toilet treatment, and the Korean patent (20-0305457-0000) describes a biological treatment step for treating domestic sewage and other wastewater. Example of advanced wastewater treatment system that removes various untreated pollutants in the rear stage and purifies them. The Korean patent (20-0285740-0000) exemplifies a treatment system for using domestic sewage as river maintenance water, and the Korean patent (10-0550976-0000) treats sewage effluent containing a high concentration of salt. Sewage effluent treatment system and treatment method for producing agricultural water, industrial water, dry water maintenance water, groundwater reclaimed water, and indirect drinking water are described in detail. It is composed of a pretreatment process that produces primary treated water by removing the wastewater, and a backwash type microfiltration process that produces secondary treated water by filtering unfiltered foreign substances that are not filtered in the pretreatment process.

대한민국 특허(10-0399153)에는 감마선을 이용한 하수 또는 폐수처리수의 공업용수로의 전환과정에 대해 예시되어 있는데, 보다 자세하게는 하수처리수를 모래여과기를 이용하여 부유물질을 제거하는 공정, 감마선을 조사하여 용존 유기물, 색도와 미생물을 동시에 제거하고, 이온교환수지를 이용하여 무기이온을 제거하여 공업용수로 전환하는 과정을 제시하고 있다.Korean Patent (10-0399153) describes the process of converting sewage or wastewater treatment water into industrial water using gamma rays. More specifically, the process of removing suspended solids using sand filters and the process of gamma ray irradiation By dissolving dissolved organic matter, color and microorganism at the same time, and removing inorganic ions using ion exchange resin to convert to industrial water.

나트륨 이온을 제거해서 토양염류화 현상을 막고, 그 외 잔류성 유기오염물질이나 미생물등을 제거하여 농업용 대체용수로의 전환이 시급하다. Sodium ions are removed to prevent soil salting, and other organic pollutants or microorganisms are removed to convert to alternative agricultural water.

본 발명의 목적은 하수종말처리장에서 방류수에 코발트 방사성 동위원소로부터 방출되는 감마선을 적정 선량으로 조사하여 병원성 미생물, 내분비계교란물질과 같은 잔류성 유기오염물질을 분해 및 제거한 후 방류수중에 다량 함유되어 있는 나트륨(sodium) 이온을 칼슘과의 치환반응을 통해 제거하여 농업용수로 재이용이 가능한 대체용수를 개발하는데 있다.An object of the present invention is to irradiate gamma rays emitted from cobalt radioisotopes to effluents in a sewage terminal treatment plant in an appropriate dose to decompose and remove residual organic contaminants such as pathogenic microorganisms and endocrine disruptors, and sodium contained in a large amount of effluent water It is to develop alternative water that can be reused as agricultural water by removing sodium ions through substitution reaction with calcium.

본 발명은 하수종말처리장 방류수에 함유되어 있는 병원성 미생물, 잔류성 유기오염물질을 제어하기 위한 감마선 조사공정 및 방류수중에 고농도로 함유되어 있는 나트륨 이온을 칼슘 이온과의 치환반응을 통해 완전 제거하는 공정으로 구성되어 있다.The present invention consists of a process for removing pathogenic microorganisms contained in the effluent of sewage treatment plant, gamma-ray irradiation process for controlling residual organic pollutants, and a process for completely removing sodium ions contained in high concentration in the effluent through substitution reaction with calcium ions. It is.

더 상세하게 본 발명은 하기 단계를 포함한다.More specifically, the present invention includes the following steps.

하수종말처리장 방류원수에 방사선 동위원소로부터 방출되는 감마선을 0.1 내지 100kGy를 조사하는 단계; 및 Irradiating 0.1 to 100 kGy of gamma rays emitted from radioisotopes to the sewage treatment plant discharged water; And

상기 시료를 하전부위에 Ca++이온을 치환시켜 제조한 제올라이트를 통과시키는 하수종말처리장 방류수의 처리공정.A process for treating effluent from sewage terminal treatment plant in which the sample is passed through a zeolite prepared by substituting Ca ++ ions at a charged site.

상기에서 방사선동위원소는 코발트(Co, 원자번호: 60)인 것이 바람직하며, 제올라이트 대신 양이온 전하능력이 우수한 것으로 알려진 벤토나이트 입자를 사용할 수 있다.The radioisotope is preferably cobalt (Co, atomic number: 60), and may be used bentonite particles known to have excellent cation charge capacity instead of zeolite.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

제올라이트 반응조(4)에 제올라이트(입경 2mm)를 충진하고 칼슘 공급펌프(8a)로 칼슘을 공급하여 48시간 동안 담가두어 제올라이트 하전부위에 Ca++이온이 치환되도록 한다.Zeolite (particle diameter 2mm) is filled in the zeolite reactor 4 and calcium is supplied to the calcium supply pump 8a to soak for 48 hours to replace Ca ++ ions at the zeolite charged site.

하수종말처리장에서 방류한 방류원수를 방류수 유입펌프(1)로 이송시키면서 방류수 유입관로에 설치되어진 감마선 조사장치(2)에 의해 병원성 미생물 그리고 내분비계교란물질과 같은 잔류성 유기오염물질을 제거한다.The effluent discharged from the sewage treatment plant is transferred to the effluent inflow pump (1) to remove residual organic contaminants such as pathogenic microorganisms and endocrine disruptors by the gamma irradiation device (2) installed in the effluent inlet.

상기 공정을 거친 방류수는 제올라이트 반응조(4)를 통과하면서 방류수중에 고농도로 분포하는 나트륨 이온이 제올라이트에 하전되어 있는 칼슘이온과 치환반응을 일으켜 제거되어지고 이렇게 처리된 방류수는 하천이나 강으로 방류할 수도 있고, 별도로 방류처리수 배관(10a)을 통해 농업용수 저장시설이나 저수지 등 각각의 공급처로 보내진다.The effluent water passed through the above process is removed through the zeolite reaction tank 4 by discharging sodium ions distributed in high concentration in the effluent by substitution reaction with calcium ions charged in the zeolite, and the treated effluent may be discharged into rivers or rivers. It is separately sent to each supply source such as an agricultural water storage facility or a reservoir through the discharge treatment water pipe 10a.

제올라이트 표면에 칼슘을 치환시키는 공정을 부가적으로 설명하면 다음과 같다.The process of substituting calcium on the zeolite surface is further described as follows.

제올라이트 반응조(4)에 충진되어진 제올라이트의 Ca++이온이 Na+ 이온과 치환이 이루어진면 방류수 유입관로 ON-OFF 밸브(3)와 방류처리수 ON-OFF 밸브(10), 세정처리수 ON-OFF 밸브(9a)를 닫고, 세정수와 염산을 세정수 공급펌프(6a)와 염산 공급펌프(7a)로 공급하여 버블링 팬(11)으로 공기를 불어 넣어 버블링 산기관(11a)을 통해 버블링 시키면서 제올라이트에 치환되어 있는 Na+ 및 기타 이물질을 세정한 후, 세정처리수 ON-OFF 밸브(9a)를 열고 세정처리수 배출펌프(9)를 가동시켜 배출시킨다.When Ca ++ ions of the zeolite filled in the zeolite reaction tank 4 are replaced with Na + ions, the effluent inlet pipe is turned on and off with the on-off valve (3) and the effluent treatment water on-off valve (10), and the washing water is turned on. The OFF valve 9a is closed, and the washing water and the hydrochloric acid are supplied to the washing water supply pump 6a and the hydrochloric acid supply pump 7a to blow air into the bubbling fan 11 through the bubbling diffuser 11a. After washing Na + and other foreign substances substituted in the zeolite while bubbling, the washing water ON-OFF valve 9a is opened and the washing water discharge pump 9 is operated and discharged.

세정처리수가 완전히 배출되면 세정처리수 ON-OFF 밸브(9a)를 닫고, 칼슘 공 급펌프(8a)로 칼슘을 공급하여 48시간 동안 담가 두었다가 Ca++이온이 충진되어진 제올라이트 하전에 치환되도록 한다. 치환이 완료되면, 세척처리수 ON-OFF 밸브(9a)를 닫고 방류처리수 ON-OFF 밸브(10)를 열어 다시 방류수 유입펌프(1)를 가동시켜 방류수를 공급함으로써 초기 단계로부터 방류수를 처리할 수 있다. 본 시스템은 필요에 따라 세척 트레인(train)과 처리 트레인을 구성하여 연속 공정으로 처리가 가능하도록 구성되어 있다.When the rinsing water is completely discharged, the rinsing water ON-OFF valve 9a is closed, and calcium is supplied to the calcium supply pump 8a, soaked for 48 hours, and replaced with a zeolite charged with Ca ++ ions. When the replacement is completed, the effluent can be treated from the initial stage by closing the washing water ON-OFF valve 9a and opening the effluent water ON-OFF valve 10 to start the effluent inflow pump 1 to supply the effluent. Can be. The system consists of a cleaning train and a treatment train, as required, to allow for continuous processing.

이하, 본 발명을 실시 예에 의하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시 예들은 본 발명을 예시하는 것으로, 본 발명의 내용이 실시 예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the examples.

<실시 예 1><Example 1>

전라북도 전주시 하수종말처리장에서 방류하는 방류수를 20리터 플라스틱 용기로 채취하여 냉장보관하면서 실험을 수행하였다. 방류수를 4리터 수질시료 보관용기에 옮긴 후 전라북도 정읍 소재 첨단방사선연구소에서 감마선(코발트-60)을 각각 1, 3, 5kGy 수준으로 조사하였다. 어떤 시스템에 감마선을 조사하면 수화된 전자, H·, OH·, 수소원자 등 매우 반응성이 큰 화학종을 생성하게 되고, 이들은 산화환원반응, 잔류성 유기오염물질의 분해, 병원성 미생물의 살균 등의 역할을 수행할 수 있다.The experiment was carried out by collecting the discharged water discharged from the sewage treatment plant in Jeonju-si, Jeollabuk-do with a 20 liter plastic container and refrigerated. After the effluent was transferred to a 4 liter water sample container, gamma rays (cobalt-60) were investigated at 1, 3, and 5 kGy levels at the Advanced Radiation Research Institute in Jeongeup, Jeollabuk-do, Korea. Irradiating gamma rays to a system produces highly reactive species such as hydrated electrons, H, OH, and hydrogen atoms, which are responsible for redox reactions, decomposition of residual organic pollutants, and sterilization of pathogenic microorganisms. Can be performed.

<실시 예 2><Example 2>

방류수중에 고농도로 존재하는 나트륨 이온을 제거하기 위해 먼저, 양이온 교환능(cation exchange capacity, CEC)이 우수한 제올라이트(zeolite)를 구입하여 실시 예 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 제올라이트는 천연 제올라이트로서 입경 2mm 크기이다. 제올라이트를 칼슘 재생용액(CaCl2, 20,000 Ca++ mg/L)에 48시간 동안 담가두어 제올라이트의 하전 부위에 Ca++가 치환되도록 하였다. Ca++으로 하전이 치환된 제올라이트를 탈이온수로 3회 정도 세척하여 본 칼럼실험에 사용하였다. In order to remove sodium ions present in high concentrations in the effluent, first, zeolites having excellent cation exchange capacity (CEC) were purchased and used in the example experiments. The zeolite used in the experiment is a natural zeolite having a particle size of 2 mm. The zeolite was soaked in calcium regeneration solution (CaCl 2 , 20,000 Ca ++ mg / L) for 48 hours to replace Ca ++ at the charged site of the zeolite. The zeolite substituted by Ca ++ was washed three times with deionized water and used in this column experiment.

<실시 예 3>Example 3

방류수중에 고농도로 존재하는 나트륨 이온을 제거하기 위해 사용된 투명 아크릴 컬럼을 이용한 파이롯트 실험은 다음과 같이 진행되었다. 아크릴 컬럼은 내부 직경 10cm, 높이 100cm이며, 컬럼의 위와 아래에 밸브를 설치하여 실험에 사용된 방류수의 유입 및 유출구로 사용하였다. 그 후 실시 예 2에서 준비한 Ca++으로 하전이 치환된 제올라이트를 조심스럽게 채워 넣었다. A pilot experiment using a transparent acrylic column used to remove high concentrations of sodium ions in the effluent was carried out as follows. The acrylic column had an inner diameter of 10 cm and a height of 100 cm, and a valve was installed above and below the column, and used as an inlet and an outlet of the effluent used in the experiment. Thereafter, the zeolite substituted with charge was carefully filled with Ca ++ prepared in Example 2.

<실시 예 4>Example 4

제올라이트가 충진된 투명 아크릴 컬럼에 실시 예 1에서 준비한 방류수를 100ml/min의 속도로 연속식 펌프를 이용하여 공급하면서 동일한 속도로 컬럼 하단부의 밸브를 조작하여 유출수를 수거하여 성분분석을 수행하였다. The effluent was collected by operating the valve at the bottom of the column at the same speed while supplying the zeolite-filled transparent acrylic column using the continuous pump at a rate of 100 ml / min.

<실시 예 5>Example 5

실시 예 4를 통과한 방류수를 대상으로 대장균군 분포상태, 하수종말처리장 방류수중에 함유되어 환경생태학적으로 문제가 될 수 있는 내분비계교란물질 1,2,4- trichlorobenzene의 함량변화, 그리고 나트륨 이온의 함량 변화 등을 조사하였다. 실험 대조구로는 하수종말처리장 방류원수 자체를 이용하였으며, 실험은 3반복으로 진행하였다. The distribution of E. coli group distribution, the contents of endocrine disrupting substances 1,2,4-trichlorobenzene contained in the effluent from the sewage terminal treatment plant, and the sodium ion The content change was investigated. As the experimental control, the sewage treatment plant discharged water itself was used, and the experiment was repeated three times.

내분비계교란물질 1,2,4- trichlorobenzene을 선정한 것은 이문희 등(2005)의 연구결과에서 계절에 관계없이 하수처리 방류수에서 검출빈도가 높았다는 보고를 참조하여 지표물질로 선정하였다. 대장균군과 나트륨 이온에 대한 실험은 환경부의 수질오염공정시험법으로, 1,2,4-trichlorobenzene에 대한 실험은 메틸렌클로라이드(methylene chloride) 추출 후 가스크로마토그래피-질량분석기(GC/MS)로 함량을 분석하였다.The selection of endocrine disruptor 1,2,4-trichlorobenzene was selected as an indicator material based on a report by Lee Moon-Hee et al. (2005) that the detection frequency was high in sewage treatment effluent regardless of season. Tests for E. coli and sodium ions were conducted by the Water Pollution Process Test of the Ministry of Environment, and tests for 1,2,4-trichlorobenzene were carried out by gas chromatography-mass spectrometry (GC / MS) after methylene chloride extraction. Was analyzed.

전라북도 전주시 하수종말처리장에서 직접 채취한 방류원수 대비 본 발명의 실시 예에 따른 나트륨 제거 및 대장균군과 1,2,4-trichlorobenzene의 저감효과를 조사한 결과는 하기 표 1과 같다.The results of investigating the effect of sodium removal and reduction of E. coli and 1,2,4-trichlorobenzene according to the embodiment of the present invention compared to the discharge water directly collected from the sewage treatment plant in Jeonju-si, Jeollabuk-do are shown in Table 1 below.

[표 1] 본 발명의 실시 예에 따른 나트륨, 대장균군 및 1,2,4-trichlorobenzene의 저감효과[Table 1] Reduction effect of sodium, E. coli and 1,2,4-trichlorobenzene according to an embodiment of the present invention

조사항목Survey Item 하수종말처리장 방류수Sewage Treatment Plant 실험 1Experiment 1 실험 2Experiment 2 실험 3Experiment 3 나트륨 이온(mg/L)Sodium ions (mg / L) 134.4134.4 9.59.5 10.210.2 8.88.8 대장균군(MPN/mL)Coliform group (MPN / mL) 924924 00 00 00 1,2,4-trichlorobenzene(ug/L)1,2,4-trichlorobenzene (ug / L) 3.353.35 0.590.59 0.430.43 0.120.12

상기 표 1에서, 하수종말처리장 방류수는 본 발명의 실시 예에 따른 처리공정을 거치지 않은 방류원수 자체를 가리키고 있고, 실험 1은 감마선 조사선량 1kGy/min, 칼슘으로 치환된 제올라이트 컬럼을 통과하여 나트륨 제거공정을 거친 것을 가리키고, 실험 2는 감마선 조사선량 3kGy/분, 칼슘으로 치환된 제올라이트 컬럼을 통과하여 나트륨 제거공정을 거친 것을 가리키고, 실험 3은 감마선 조사선량 5kGy/min, 칼슘으로 치환된 제올라이트 컬럼을 통과하여 나트륨 제거공정을 거친 것을 가리키고 있다.In Table 1, the sewage terminal treatment plant effluent refers to the effluent source itself, which has not undergone the treatment process according to the embodiment of the present invention, and Experiment 1 removes sodium by passing a gamma-irradiation dose of 1 kGy / min and a calcium-substituted zeolite column. The experiment 2 indicates that the gamma-irradiation dose 3kGy / min, the calcium-substituted zeolite column and the sodium removal process, Experiment 3 shows the gamma-irradiation dose 5kGy / min, calcium-substituted zeolite column It passes through the sodium removal process.

하수종말처리장 방류수에는 약 924MPN/mL에 해당하는 대장균군이 분포하고 있었으나, 감마선 1, 3, 5kGy/min 수준으로 조사시 100% 완전 멸균된 것으로 나타났다. 이는 하수종말처리장에 분포하는 다수의 병원성 미생물을 제어하는데 감마선 조사가 매우 유용한 수단이 될 수 있음을 보여주는 지표로 나타났다.E. coli group of about 924MPN / mL was distributed in the sewage treatment plant effluent, but it was 100% completely sterilized when irradiated with gamma ray 1, 3, 5kGy / min. This indicates that gamma irradiation can be a very useful means to control a large number of pathogenic microorganisms distributed in sewage treatment plants.

하수종말처리장 방류수에 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있는 내분비계교란물질 1,2,4-trichlorobenzene은 방류원수에서 3.35ug/L를 나타내었으나 감마선 1kGy 조사시 방류원수 대비 82.4%, 3kGy 조사시 방류원수 대비 87.2% 그리고 5kGy 조사시 방류원수 대비 96.4%가 저감되는 것으로 나타났다. 본 실시 예에 따르면 하수종말처리장 방류수원수에 함유되어 있는 내분비계교란물질을 제어하기 위한 유용한 수단으로 감마선 조사설비가 필요할 것으로 판단되며, 잔류성 유기오염물질을 제어하기 위해서는 3 내지 5kGy 수준의 조사가 필요한 것으로 나타났다.The endocrine disruptor 1,2,4-trichlorobenzene, which is known to be contained in the effluent of the sewage treatment plant, showed 3.35 ug / L in the effluent, but 82.4% compared to the effluent when irradiated with 1kGy of gamma rays, 87.2% and 5kGy survey showed 96.4% reduction compared to discharged water. According to this embodiment, a gamma ray irradiation facility is required as a useful means for controlling the endocrine disruptor contained in the discharge water from the sewage terminal treatment plant, and 3 to 5 kGy level irradiation is required to control the residual organic pollutants. Appeared.

마지막으로 하수종말처리장 방류수에 고농도로 함유되어 있는 나트륨 이온은 그 자체로서 식물독성을 유발할 수 있고, 토양 물리성에 악영향을 끼치므로 적절한 처리수단을 통해서 반드시 제거해야 한다. 본 실험결과, 하전부위에 Ca++이온을 치환시켜 제조한 제올라이트를 방류수가 통과하게 되면 하수종말처리장 방류수 대비 92.4 내지 93.4%의 나트륨 제거효과가 있는 것으로 나타났다.Finally, sodium ions contained in high concentrations in the sewage treatment plant effluent can cause phytotoxicity by itself and adversely affect soil physical properties and must be removed by appropriate treatment. As a result of the experiment, when the discharged water passed through the zeolite prepared by substituting Ca ++ ions at the charged site, it was found to have 92.4 to 93.4% sodium removal effect compared to the sewage treatment plant effluent.

본 발명에 따르면, 하수종말처리장 방류수에 코발트 (Co-60) 방사선동위원소로부터 방출되는 감마선을 조사하고, 이어 하전부위에 Ca++이온을 치환시켜 제조한 제올라이트를 방류수가 통과하게 되면, 대장균군의 완전 멸균과 내분비계교란물질인 1,2,4-trichlorobenzene이 82.4 내지 96.4%가 분해 제거될 수 있으며, 나트륨 이온 역시 92.4 내지 93.4%가 제거되는 효과를 갖는다.According to the present invention, when the sewage treatment plant effluent passes gamma rays emitted from the cobalt (Co-60) radioisotope, and then the effluent passes through the zeolite prepared by substituting Ca ++ ions at the charged site, E. coli group The complete sterilization of and endocrine disrupting substances 1,2,4-trichlorobenzene 82.4 to 96.4% can be decomposed and removed, sodium ions also have the effect of removing 92.4 to 93.4%.

따라서, 별다른 처리없이 강이나 하천에 방류되는 방류수를 효율적으로 처리함으로써 수권 생태계의 오염을 근원적으로 예방하고 재이용이 가능한 농업용 대체 수자원의 안정적인 확보가 가능하게 되었다.Therefore, by efficiently treating the effluent discharged to rivers or rivers without any treatment, it is possible to fundamentally prevent the pollution of the hydrosphere ecosystem and to secure a stable alternative water resource for agriculture.

Claims (3)

하기 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 하수종말처리장으로부터 배출되는 방류수를 이용한 농업용 대체용수의 제조방법:Method for producing alternative agricultural water using the discharged water discharged from the sewage terminal treatment plant, characterized in that consisting of the following steps: 하수종말처리장 방류원수에 방사선동위원소로부터 방출되는 감마선을 0.1 내지 100kGy를 조사하는 단계; 및 Irradiating 0.1 to 100 kGy of gamma rays emitted from radioisotopes to the sewage treatment plant discharged water; And 상기 시료를 하전부위에 Ca++이온을 치환시켜 제조한 제올라이트를 통과시키는 하수종말처리장 방류수의 처리공정;Treating the effluent of the sewage terminal treatment plant for passing the sample through a zeolite prepared by substituting Ca ++ ions at the charged site; 제 1항에 있어서, 방사선 동위원소는 코발트(Co, 원자번호: 60) 인 것을 특징으로 하는 하수 종말처리장으로부터 농업용 대체용수의 제조방법The method of claim 1, wherein the radioactive isotope is cobalt (Co, atomic number: 60). 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제올라이트는 벤토나이트로 치환되는 것을 특징으로 하는 하수종말처리장으로부터 배출되는 방류수를 이용한 농업용 대체용수의 제조방법. The method of claim 1 or 2, wherein the zeolite is substituted with bentonite, the method of producing alternative agricultural water using the discharged water discharged from the sewage terminal treatment plant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3349885A4 (en) * 2015-09-16 2019-06-19 Evoqua Water Technologies LLC Gamma irradiation of ion exchange resins to remove halogenated impurities

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