KR20120034314A - 수처리용 여과재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공질의 광물원료에 황토원료가 코팅된 구조로 이루어짐에 따라 항시 원적외선이 방출되어 수질의 오염도를 대폭 낮추고 우수한 통기 및 통수성으로 인해 오염된 물이 원활하게 드나들면서 흘러 수질정화효율을 극대화함을 제공하도록, 광물로서 다공질을 형성하는 골재입자와; 상기 골재입자 상에 침투되어 공극을 채우거나 외부표면이 코팅되도록 혼합하고 미세한 입자로 형성되는 황토분말;을 포함하는 수처리용 여과재를 제공한다.

Description

수처리용 여과재 및 그 제조방법{Fitter Media For Water Treatment And Process Of The Same}

본 발명은 수처리용 여과재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공질의 광물원료에 황토원료가 코팅된 구조로 이루어짐에 따라 항시 원적외선이 방출되어 수질의 오염도를 대폭 낮추고, 우수한 통기 및 통수성으로 인해 오염된 물이 원활하게 드나들면서 흘러 수질정화효율을 극대화하는 것이 가능한 수처리용 여과재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 급격한 산업발달로 인해 생태계의 자연정화능력만으로는 해결할 수 없을 정도로 산업폐기물이 배출되고 있으며, 이런 폐기물 양의 지속적인 증가는 현재 대기권의 이산화탄소 농도 및 하천이나 지하수 및 바닷물의 유기물농도를 높이는 반면에 산소 및 용존산소의 농도를 계속해서 낮춰 수질오염도가 점점 심각해지고 있는 실정이다.

특히, 하천 및 지하수 등의 수질오염은 각종 동/식물들의 생존을 위협할 정도로 서식환경을 악화시키는 가장 큰 요인이 되고, 더 나아가 수질오염은 인간의 생활에도 치명적인 악영향을 끼치는 결과를 가져오게 된다.

이처럼, 수질을 오염시키는 오염원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 나눌 수 있다. 좀 더 구체적으로, 점오염원은 공장, 폐수처리장, 발전소, 폐광, 석유탱크, 유정 등과 같이 특정위치에서 하수관이나 도랑을 통하여 오염물질이 포함된 폐수가 배출되는 오염원이고, 비점오염원이라 함은 도시, 도로, 산지, 공사장 등으로서 불특정장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원을 말하는 것으로서, 현재 수질오염은 여러 장소에서 다양한 원인을 통해 진행되고 있다.

따라서, 하천 및 지하수 등의 수질오염을 줄이기 위한 다양한 방법 및 노력이 행해지고 있으며, 그 중 가장 기초적인 방법으로서 호안이나 수변부에 수생식물을 식재하여 자연적 정화를 유도하도록 한 자연형 하천공법이 사용되고 있으나, 수질정화의 효과가 비교적 낮은 단점이 있었다.

또한, 수질오염에 대해 다양한 자원을 원료로 삼아 제조하여 여과재를 생산한 후 하천 및 지하수에 적용하므로 직접접촉하면서 수질이 정화될 수 있도록 한 방법이 널리 사용되고 있다.

상기와 같은, 여과재로 오염된 수질을 정화하는 방법과 관련하여 한국등록실용신안 제20-0214280호에는 규석과 점토, 실카, 카본을 미세한 분말로 만들어서 규석과 점토를 각각 일정 함량씩 혼합탱크에 넣고 물을 부어 혼합장치(agitater)로 완전히 혼합해서 물이 맑아질 때까지 침전시킨 후 불순물과 화학성분이 함유된 물은 배수하고 침전된 혼합재료는 건져서 종합혼합기에 넣고 실리카와 카본을 일정함량씩 추가로 넣어 완전히 혼합될 때까지 혼합시켜서 혼합한 재료의 성분이 일정함량씩 섞였는지 시험 분석하여 가공 소성하기에 알맞는 혼합이 되었으면 콘베어로 압출 성형기에 옮겨 넣어 용도에 따라 알맞는 크기의 성형이 형성되도록 가공하고 건조하여 고온으로 소성시켜 기공과 기공이 연속으로 이어지는 다기공이 형성되는 구성으로 중금속과 화학성분 및 유기물질을 신속하게 흡수분해한 후 여과시켜는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재가 공지되어 있다.

또한, 한국등록특허 제10-0426798호에는 0.45?30mm 입경을 가진 장석질 자갈층으로 이루어진 제1여과층(100b);과 0.45?0.7mm 입경을 갖는 장석질 여과사 90중량% 이하와 제올라이트질 여과사 10~20중량%를 혼합하여 형성되는 제2여과층(100a)이 적층되는 구성으로 이루어지며, 총중량에 대하여 제1여과층이 50중량% 이하 제2여과층이 100중량%이하 투입되는 구성으로 오염된 지하수나 저급의 지하수를 양질의 지하수로 변환시키는 것을 특징으로 하는 지하수 정화용 장석질 여과재가 공지되어 있다.

그러나, 상기 공지된 종래의 수처리용 여과재는 다양한 자원을 결합하여 구성되는 것으로서, 우선 여러 종류의 자원을 구하여 채취하는데 많은 시간과 인력이 소요되고, 천연자원으로부터 지속적인 원료의 채취로 인해 현재 수질오염과 같이 환경문제로 대두되는 천연자원의 고갈문제의 심각성을 해결하지 못하는 문제점이 있으며, 이에 한번 사용한 후 버려지거나 버려짐으로 인해 환경을 파괴하는 폐자원으로부터 환경을 정화하는데 사용가능하도록 폐자원을 재활용하기 위한 기술개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통기성 및 통수성이 우수한 다공질의 광물원료로 인해 오염수가 원활하게 드나들면서 흐를 수 있고, 광물원료의 많은 통기공으로 침투하거나 표면상에 코팅되는 황토원료로부터 높은 공극율 및 지속적으로 방출하는 원적외선을 통해 수질의 오염도를 낮춰 수질정화효율을 극대화할 수 있는 수처리용 여과재 및 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 광물원료로 화력발전소 등에서 연소할 때 사용되는 바텀애쉬 및 건설폐기물인 폐콘크리트를 적용해 폐자원을 재활용함으로써, 제작시 원료비용의 감소에 의한 생산비용을 최소화하고, 천연자원의 고갈문제를 해소함과 아울러 폐자원의 매립 등 처리과정으로 인한 환경오염 및 생태계파괴 등의 문제를 해결하면서도 수질정화를 도모하는 수처리용 여과재 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 수처리용 여과재는 광물로서 다공질을 형성하는 골재입자와; 상기 골재입자 상에 침투되어 공극을 채우거나 외부표면이 코팅되도록 혼합하고 미세한 입자로 형성되는 황토분말;을 포함하여 이루어진다.

상기 골재입자는 연소시 발생하는 미세입자인 소성패각입자로 이루어진다.

상기에서 골재입자의 소성패각입자는 바텀애쉬입자로 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 수처리용 여과재는 상기 골재입자를 폐콘크리트입자로 구성하여 이루어지는 것도 가능하다.

또, 본 발명에 따른 수처리용 여과재는 상기 골재입자를 미세한 공기구멍이 많으면서도 경량인 화산석입자로 구성하여 이루어지는 것도 가능하다.

상기 골재입자의 평균 입경은 5~20㎜의 크기로 형성된다.

상기 골재입자 및 황토분말 간의 배합비율은 상기 골재입자 100중량부에 대하여 상기 황토분말 10~35중량부, 물 5~10중량부의 비율로 이루어진다.

또한, 상기 골재입자 및 황토분말을 배합할 때 입경이 2㎜이하인 마사토를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 마사토의 배합비는 상기 골재입자 100중량부에 대하여 상기 황토분말 10~35중량부, 마사토 20~40중량부, 물 5~10중량부의 비율로 혼합사용하도록 이루어진다.

또한, 상기 골재입자 및 황토분말의 배합시 상기 골재입자 상에 상기 황토분말이 원활하게 코팅되도록 첨가하는 접착제를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.

상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후에는 단순 건조하도록 이루어진다.

또한, 상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후에는 열처리로 내에 투입해 800~1300℃의 온도에서 소성 건조하도록 이루어지는 것도 가능하다.

그리고, 상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후 건조 전에 운반가능한 다양한 구조체로 성형하여 형성되는 여과담체를 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 수처리용 여과재의 제조방법은 골재원료(바텀애쉬, 폐콘크리트, 화산석) 및 황토원료를 분말상태로 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 골재입자 및 황토분말을 물과 함께 정해진 비율로 배합 및 반죽하여 제조하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 상기 골재입자에 상기 황토분말이 혼합되면서 생성된 수분을 단순 건조 및 열처리로 내에서 가열하여 소성 건조하는 건조단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 혼합단계에서 혼합된 원료혼합물을 하나의 구조체인 상기 여과담체를 이루도록 다양한 형상으로 성형화하는 성형단계를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 수처리용 여과재 및 그 제조방법에 의하면, 오염된 지역의 오염수에 접촉가능하도록 위치하는데 통기성 및 통수성이 우수한 다공질로 이루어진 광물원료를 구성하여 오염수가 여과재로 원활하게 드나들면서 흐를 수 있도록 하고, 광물원료에 혼합하므로 온전한 여과재를 형성토록 하는 황토원료가 광물원료에 구비된 많은 통기공으로 침투하거나 표면상에 코팅되어 높은 공극율 및 지속적인 원적외선의 방출을 통해 오염된 수질로부터 유해물질이 제거 및 오염도를 낮춤으로 수질정화효율을 극대화할 수 있는 효과를 얻는다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 수처리용 여과재 및 그 제조방법은 주된 성분인 골재입자를 이루는 광물원료로 화력발전소 등에서 연소할 때 사용한 후 매립폐기처리하는 바텀애쉬 및 건설폐기물인 폐콘크리트를 선택적용하여 폐자원을 재활용함에 따라 여과재의 제작시 원료비용을 감소시켜 생산비용을 최소화하고, 부족한 천연자원의 대체재로 활용하여 천연자원의 고갈문제를 해소하며, 매립하여 처리하는 폐자원의 매립지가 불필요하므로 부족한 매립지 때문에 국가적으로 손실되는 문제 및 비용을 절약함과 아울러 폐자원의 처리과정으로 인한 환경오염 및 생태계파괴 등의 문제를 해결하면서도 수질정화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 여과재의 일실시예를 나타내는 부분확대단면도.
도 2는 본 발명에 따른 제조방법의 일실시예를 나타내는 블럭도.

본 발명은 광물로서 다공질을 형성하는 골재입자와; 상기 골재입자 상에 침투되어 공극을 채우거나 외부표면이 코팅되도록 혼합하고 미세한 입자로 형성되는 황토분말;을 포함하여 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 골재입자는 연소시 발생하는 미세입자인 소성패각입자로 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 골재입자의 소성패각입자는 바텀애쉬입자인 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 골재입자가 폐콘크리트입자로 구성하여 이루어진 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 골재입자가 미세한 공기구멍이 많으면서도 경량인 화산석입자로 구성하여 이루어진 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 골재입자의 평균 입경은 5~20㎜의 크기로 형성되는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 골재입자 및 황토분말 간의 배합비율은 상기 골재입자 100중량부에 대하여 상기 황토분말 10~35중량부, 물 5~10중량부의 비율로 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 골재입자 및 황토분말을 배합할 때 입경이 2㎜이하인 마사토를 더 포함하고, 상기 마사토의 배합비는 상기 골재입자 100중량부에 대하여 상기 황토분말 10~35중량부, 마사토 20~40중량부, 물 5~10중량부의 비율로 혼합사용하도록 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 골재입자 및 황토분말의 배합시 상기 골재입자 상에 상기 황토분말이 원활하게 코팅되도록 첨가하는 접착제를 더 포함하여 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후에는 단순 건조하도록 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후에는 열처리로 내에 투입해 800~1300℃의 온도에서 소성 건조하도록 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후 건조 전에 운반가능한 다양한 구조체로 성형하여 형성되는 여과담체를 포함하여 이루어지는 수처리용 여과재를 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수처리용 여과재의 제조방법은 골재원료(바텀애쉬, 폐콘크리트, 화산석) 및 황토원료를 분말상태로 분쇄하는 분쇄단계와; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 골재입자 및 황토분말을 물과 함께 정해진 비율로 배합 및 반죽하여 제조하는 혼합단계와; 상기 혼합단계에서 상기 골재입자에 상기 황토분말이 혼합되면서 생성된 수분을 단순 건조 및 열처리로 내에서 가열하여 소성 건조하는 건조단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수처리용 여과재의 제조방법은 상기 혼합단계에서 혼합된 원료혼합물을 하나의 구조체인 상기 여과담체를 이루도록 다양한 형상으로 성형화하는 성형단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

다음으로 본 발명에 따른 수처리용 여과재 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 해당 기술분야에서 보통의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해할 수 있도록 설명하기 위해서 제공되는 것이고, 도면에서 나타내는 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 예시적으로 나타내는 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 수처리용 여과재의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 골재입자(10) 및 황토분말(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 골재입자(10)는 주된 원료로서 중합체를 이루는 광물이고, 자체적으로 미세한 구멍이 많이 구비되는 다공질물질로 형성된다.

상기 골재입자(10)는 석탄을 연소할 때 발생하는 미세한 입자인 소성패각입자로 이루어진다. 즉, 상기 소성패각입자는 화력발전소에서 석탄 미분탄을 연소할 때 배출되는 석탄회로서 석탄연소시 부산물로 생성되는 것이고, 연소 후 생성된 석탄회를 분쇄하여 입자를 얻게 된다.

여기서, 석탄회란 화력발전소에 석탄이 노(爐)내에서 고온으로 연소 될 때 석탄 중의 회분이 용해되어 급격히 냉각된 미세입자로서, 발생장소에 따라 플라이애쉬(fly ash), 신더애쉬(cinder ash), 바텀애쉬(bottom ash)로 구분되고 있다.

상기 골재입자(10)의 소성패각입자는 석탄회 중에서 바텀애쉬입자로 이루어진다.

상기 골재입자(10)인 바텀애쉬는 연소실 하부에서 덩어리 모양의 괴상(傀狀)으로 발생하는 것으로서, 총석탄회 발생량 중에 10~25%를 차지한다. 이러한 바텀애쉬는 취약한 활성탄이 없으므로, 대부분이 매립하여 폐기처리하고 있지만, 바텀애쉬는 가벼우면서도 뛰어난 통기 및 통수성을 가지고 있다.

상기 골재입자(10)를 바텀애쉬로 구성하게 되면, 그동안 땅에 묻어 매립처리하는데 소요되었던 비용을 줄이고, 부족한 매립지에 대한 문제를 해결하며, 자원의 절약과 함께 환경을 보전함과 함께 더 나아가 오염된 수질을 정화하는 것이 가능하다.

또한, 상기 골재입자(10)는 건설폐기물의 일종인 폐콘크리트입자로 구성하여 형성하는 것도 가능하다. 즉, 상기 폐콘크리트입자로 형성되는 골재입자(10)는 건축공사나 토목공사 및 건설구조물 해체공사에서 더 이상 필요하지 않은 콘크리트 혹은 원래의 목적에 사용할 수 없게 된 콘크리트를 분쇄하여 생성하게 된다.

여기서, 콘크리트는 시멘트, 물, 잔 골재, 굵은 골재 및 필요에 따라 혼화재료를 혼합하여 만든 것으로, 내구성과 내화성 및 내진성이 우수하고 배합조건에 따라 잔 골재와 굵은 골재 간에 공극이 발생할 수도 있다.

상기 폐콘크리트입자를 이루는 폐콘크리트는 다시 재활용하여 건설구조재료로서 사용하기에는 시공성 및 내구성이 떨어져 신뢰도가 낮은 실정이므로, 폐콘크리트도 매립장에 매립처리하고 있는 실정이다.

그러나, 상기 골재입자(10)를 폐콘크리트로 구성하므로, 부족한 매립장 문제와 함께 토양 및 수질오염 문제로부터 자원과 환경문제를 동시에 해결할 수 있고, 여과재로 재활용됨에 따라 오염된 수질을 정화하는 것이 가능하다.

또한, 상기 골재입자(10)는 미세한 공기구멍이 많으면서도 경량인 화산석입자로 구성하여 형성하는 것도 가능하다. 즉, 상기 골재입자(10)를 이루는 화산석입자는 화산재의 일종인 화산석을 분쇄하여 형성된 입자이다.

상기 화산석입자를 이루는 화산석은 화산분출물 중 다공질이 많은 경석으로 화산에 의하여 형성된 지형(예를 들면, 우리나라의 제주도 등)에서 발견된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 화산석은 주된 성분이 산화규소, 산화알루미늄, 산화철로 이루어져 그 함량이 75%에 달하고, 대기오염물질과 수질오염물질 및 악취물질 등을 산화 분해하도록 활성산소를 생성시켜 광촉매작용을 수행하는 성분인 이산화티타늄을 3~7% 포함하며, 유기불순물은 거의 없는 안정된 화학적 구조를 갖는다.

또한, 상기 화산석은 상온에서 음이온과 함께 원적외선을 92%이상 방출하고, 기공이 많아 통기성이 우수하며, 내화도(1,120~1,210℃), 흡수율(17.7~32.5%) 및 마모율(47.25~67.22%)이 일반자갈이나 모래보다 높은 물리화학적인 특성을 있다.

상기 골재입자(10)(바텀애쉬, 폐콘크리트, 화산석)의 평균 입경은 5~20㎜의 크기로 분쇄하여 형성된다.

상기 황토분말(20)은 상기 골재입자(10)에 혼합하여 오염된 수질을 정화하는 성분으로서, 미세한 입자로 형성된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 황토분말(20)은 0.02~0.05㎜의 입자크기를 이루는 소립자 광물로 혼합시 상기 골재입자(10) 상에 침투되어 공극을 채우거나 외부표면에 코팅된다.

상기 황토분말(20)을 이루는 황토는 반건조지역에 가장 넓게 분포되어 있으며 지표면의 10%를 덮고 있는 지구상에 아주 풍부한 천연자원으로서, 황토 한 스푼에는 약2억 마리의 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 순환작용을 일으키므로, 오염수를 정화하는 성분으로 적용하는 것은 바람직하다.

황토는 철분, 마그네슘 및 나트륨, 실리카, 칼리, 석회, 알루미나 등의 화학조성물로 형성되고 석영, 운모, 탄산염광물, 인회석, 규선석 등과 같은 중광물로 형성된다.

또한, 황토는 소립자광물로 활성표면적이 매우 큰 미립성을 갖으며, 점토로서 쉽게 다른 형체로 변할 수 있는 가소성 및 불로 구우면 단단하여 잘 깨어지지 않는 소성고결의 성질이 있어 제품으로서 원활한 제작이 가능하고, 2대1 격자형 점토광물의 결정단위와 그 단위 사이에 양이온 성분이 외부의 양이온과 교환하는 성질인 이온교환성 및 다른 물질에 잘 흡착하는 성질인 흡착성 등의 특성으로 인해 오염물질을 정화할 수 있게 된다.

또, 황토는 미세한 벌집 구조와 양쪽 공극율을 통해 수많은 에너지를 저장하고, 상온에서 지속적으로 원적외선 에너지를 방출하여 유해물질을 무해물질로 정화하게 된다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20) 간의 배합비율은 상기 골재입자(10) 100중량부에 대하여 상기 황토분말(20) 10~35중량부, 물 5~10중량부의 비율로 이루어진다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)을 배합할 때 입경이 2㎜이하인 마사토(도면에 미도시)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 마사토는 화강암이 풍화되어 생성된 흙으로‘화강토’로도 불리며, 일반적으로 돌가루와 비슷한 상태의 흙인 백마사와 황토성분이 섞여있는 질마사로 크게 분류되고, 배수성 및 통기성이 우수하다.

상기 마사토의 배합비는 상기 골재입자(10) 100중량부에 대하여 상기 황토분말(20) 10~35중량부, 마사토 20~40중량부, 물 5~10중량부의 비율로 혼합사용하도록 이루어진다.

상기처럼 상기 골재입자(10)의 배합량을 줄이고 상기 마사토를 추가로 배합하게 되면, 배수성과 함께 통기성 및 통수성의 효율을 높일 수 있고, 특히 골재입자(10) 중에서 화산석입자의 일부량을 대체하여 사용하는 경우 재료에 대한 생산비용을 줄이는 것이 가능하다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)의 배합시 상기 골재입자(10) 상에 상기 황토분말(20)이 원활하게 코팅되도록 첨가하는 접착제를 더 포함하여 이루어진다.

상기 접착제를 첨가하게 되면, 상기 골재입자(10) 상에 코팅층을 이루는 상기 황토분말(20)의 접착강도를 향상시킬 수 있고, 상기 황토분말(20)의 두께를 더욱 얇게 조절하는 것이 가능하다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)을 정해진 비율로 배합하여 별도의 믹싱장치를 통해 혼합한 후에는 단순 건조하도록 이루어진다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)이 혼합되어 수분이 함유된 혼합물을 단순 건조함에는 사방이 개방된 공간에서 일정한 시간을 두고 상온 및 자연 환경적으로 생성되는 바람에 의해 건조될 수 있도록 형성하는 것도 가능하고, 일정한 장소에서 별도의 송풍장치를 구비한 후 건조할 수 있도록 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)을 정해진 비율로 배합하여 별도의 믹싱장치를 통해 혼합한 후에는 열처리로 내에 투입해 800~1300℃의 온도에서 소성 건조하도록 이루어지는 것도 가능하다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)의 소성 건조는 1차 소성(800~1300℃)만 가열하여 건조하는 것도 가능하고, 필요 시 1차 소성 후 2차 소성(1300~2500℃)을 걸쳐 가열하여 건조하는 것도 가능하다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후 건조 전에 운반가능한 다양한 구조체로 성형하여 형성되는 여과담체(도면에 미도시)를 포함하여 이루어진다.

상기 여과담체는 사용되는 장소 및 용도에 따라 다양한 형상으로 성형하는 것으로, 오염된 지하수나 점오염원 및 비점오염원 등의 물이 있는 장소에 복수로 투입하여 정화하는 역할을 수행하게 된다.

상기 여과담체는 상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)이 혼합된 입상의 알갱이가 복수로 결합된 구조로서, 원형으로 성형하여 형성하는 것도 가능하고, 원형 및 타원형을 이루며 원기둥을 이루게 성형하여 형성하는 것도 가능하며, 사각형상으로 블록화하여 형성하는 것도 가능하다.

즉, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수처리용 여과재에 의하면, 오염된 지역의 오염수에 접촉가능하도록 위치하는데 통기성 및 통수성이 우수한 다공질로 이루어진 광물원료를 구성하여 오염수가 여과재로 원활하게 드나들면서 흐를 수 있도록 하고, 광물원료에 혼합하므로 온전한 여과재를 형성토록 하는 황토원료가 광물원료에 구비된 많은 통기공으로 침투하거나 표면상에 코팅되어 높은 공극율 및 지속적인 원적외선의 방출을 통해 오염된 수질로부터 유해물질이 제거 및 오염도를 낮춤으로 수질정화효율을 극대화하는 것이 가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명은 주된 성분인 골재입자를 이루는 광물원료로 화력발전소 등에서 연소할 때 사용한 후 매립폐기처리하는 바텀애쉬 및 건설폐기물인 폐콘크리트를 선택적용하여 폐자원을 재활용함에 따라 여과재의 제작시 원료비용을 감소시켜 생산비용을 최소화하고, 부족한 천연자원의 대체재로 활용하여 천연자원의 고갈문제를 해소하며, 매립하여 처리하는 폐자원의 매립지가 불필요하므로 부족한 매립지 때문에 국가적으로 손실되는 문제 및 비용을 절약함과 아울러 폐자원의 처리과정으로 인한 환경오염 및 생태계파괴 등의 문제를 해결하면서도 수질정화를 도모하는 것이 가능하다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수처리용 여과재를 제조하기 위한 제조방법을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 수처리용 여과재 제조방법의 일실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 원료를 분쇄하는 단계(S10)와, 분쇄된 원료분말을 혼합하는 단계(S20)와, 혼합된 혼합원료 상의 수분을 건조하는 단계(S30)를 포함하여 이루어진다.

상기 원료를 분쇄하는 단계(S10)에서는 다공질을 이루어 통기성과 통수성이 우수한 골재원료(바텀애쉬, 폐콘크리트, 화산석) 및 원적외선의 방출 등의 성질로 수질정화효율이 뛰어난 황토원료를 준비하여 분말상태로 분쇄한다.

상기에서 골재원료로부터 상기 골재입자(10)를 형성하기 위한 장치로는 분쇄기 등이 사용가능하다.

상기 분쇄기는 일반적으로 대형보일러의 연료로 사용하기 위하여 석탄을 분쇄하는 파쇄기 및 건축 폐기물을 재활용하는 분쇄기 등에서 사용하는 다양한 분쇄구조를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

상기 골재원료 및 황토원료는 각각 입경이 5~20㎜의 크기의 상기 골재입자(10)를 형성하도록 분쇄하고, 입자크기가 0.02~0.05㎜의 황토분말(20)을 이루도록 분쇄한다.

상기 원료분말을 혼합하는 단계(S20)에서는 분쇄되어 얻어진 상기 골재입자(10)(바텀애쉬입자, 페콘크리트분말, 화산석입자) 및 황토분말(20)을 물과 함께 정해진 비율로 배합 및 반죽하여 제조한다.

상기 골재입자(10) 및 황토분말(20)의 혼합시 접착제를 첨가하여 혼합하는 것이 가능하고, 상기 골재입자로 화산석입자를 사용시 상기 골재입자(10)(화산석입자)의 배합량을 줄이고 마사토를 추가로 첨가하여 구성하므로, 혼합제조하는 것이 바람직하다.

상기 혼합된 혼합원료 상의 수분을 건조하는 단계(S40)는 상기 골재입자(10)에 상기 황토분말(20)이 혼합되면서 생성된 수분을 단순 건조 및 열처리로 내에서 가열하여 소성 건조한다.

상기 건조단계(S40)는 외부에 이동 후 태양광이나 바람을 이용해 건조하는 방법도 가능하고, 별도의 건조장치 및 건조실을 구비하여 송풍기 등을 사용하여 건조하는 것도 가능하다.

상기 건조단계(S40)를 일정한 온도 및 시간으로 소성 건조한 후에는 충분한 시간을 냉각하므로, 수처리가 가능한 여과재로서 사용하게 된다.

상기 혼합단계에서 혼합된 원료혼합물을 하나의 구조체인 상기 여과담체를 이루도록 다양한 형상으로 성형화하는 성형단계(S30)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 여과담체를 성형함에는 복수의 상기 여과담체의 형상을 갖는 금형이라는 틀 안에 혼합원료를 주입하여 찍어내는 사출성형의 원리를 사용하는 것도 가능하고, 혼압원료가 일정하면서도 길게 뽑아내면서 일정한 규격으로 절단하는 압출성형의 원리를 사용하여 성형하는 것도 가능하다.

상기에서는 본 발명에 따른 수처리용 여과재 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

10 : 골재입자 20 : 황토분말

Claims (14)

1. 광물로서 다공질을 형성하는 골재입자와;
   상기 골재입자 상에 침투되어 공극을 채우거나 외부표면이 코팅되도록 혼합하고 미세한 입자로 형성되는 황토분말;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재입자는, 연소시 발생하는 미세입자인 소성패각입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 골재입자의 소성패각입자는, 바텀애쉬입자인 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재입자는, 폐콘크리트입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재입자는, 미세한 공기구멍이 많으면서도 경량인 화산석입자로 이루어진 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 골재입자의 평균 입경은 5~20㎜의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재입자 및 황토분말 간의 배합비율은 상기 골재입자 100중량부에 대하여 상기 황토분말 10~35중량부, 물 5~10중량부의 비율로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재입자 및 황토분말을 배합할 때 입경이 2㎜이하인 마사토를 더 포함하고,
   상기 마사토의 배합비는 상기 골재입자 100중량부에 대하여 상기 황토분말 10~35중량부, 마사토 20~40중량부, 물 5~10중량부의 비율로 혼합사용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 골재입자 및 황토분말의 배합시 상기 골재입자 상에 상기 황토분말이 원활하게 코팅되도록 첨가하는 접착제를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후에는 단순 건조하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후에는 열처리로 내에 투입해 800~1300℃의 온도에서 소성 건조하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 골재입자 및 황토분말을 정해진 비율로 배합하여 혼합한 후 건조 전에 운반가능한 다양한 구조체로 성형하여 형성되는 여과담체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재.
    
13. 골재원료(바텀애쉬, 폐콘크리트, 화산석) 및 황토원료를 분말상태로 분쇄하는 분쇄단계와;
    상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 골재입자 및 황토분말을 물과 함께 정해진 비율로 배합 및 반죽하여 제조하는 혼합단계와;
    상기 혼합단계에서 상기 골재입자에 상기 황토분말이 혼합되면서 생성된 수분을 단순 건조 및 열처리로 내에서 가열하여 소성 건조하는 건조단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재의 제조방법.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 혼합단계에서 혼합된 원료혼합물을 하나의 구조체인 상기 여과담체를 이루도록 다양한 형상으로 성형화하는 성형단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수처리용 여과재의 제조방법.
    

Images