KR20160101354A - 하폐수처리용 고정상 담체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고열을 가하지 않고 제조할 수 있어 제조비용이 크게 절감될 수 있을 뿐만 아니라 표면적이 넓고, 폐색현상이 발생되지 않으며, 하폐수에 풀리지 않는 고품질의 경제적인 혼합물을 통해 하폐수를 보다 높은 효율로 정화시킬 수 있는 하폐수처리용 고정상 담체에 관한 것이다.

Description

하폐수처리용 고정상 담체{Stationary phase carrier for wastewater treatment}

본 발명은 고열을 가하지 않고 제조할 수 있어 제조비용이 크게 절감될 수 있을 뿐만 아니라 표면적이 넓고, 폐색현상이 발생되지 않으며, 하폐수에 풀리지 않는 고품질의 경제적인 혼합물을 통해 하폐수를 보다 높은 효율로 정화시킬 수 있는 하폐수처리용 고정상 담체에 관한 것이다.

일반적으로, 하폐수처리공정은 미생물의 성장형태에 따라 부유식 성장과 부착식 성장으로 나눌 수 있다.

부유식 성장은 장기폭기 방식과 같이 하폐수에 산소를 공급하고 교반하여 미생물이 부유하며 생장하고 폐수를 처리하는 방식이다.

반면에, 부착식 성장의 경우에는 하폐수 정화에 관여하는 미생물들이 고정상 또는 유동상의 매질에 부착하여 형성된 생물막(Bio film)을 이용한 폐수처리 공법이다.

접촉여재에 의한 생물학적 처리방법은 1893년 영국에서 쇄석을 채운 수밀성 탱크로 된 접촉 여과상의 활용에서 그 유래를 찾을 수 있는데, 미국의 경우 하폐수 처리장에서 생물막 공정이 차지하는 비율이 30%이상되는 반면에 우리나라에서는 거의 90%이상의 하수처리장이 부유식 성장에 근거한 활성슬러지 공정을 사용하고 있다.

한편, 고정상 담체의 경우 반응조 내부에 설치하는 담체로 섬모상 담체가 일반적으로 사용되고 있다.

고정상 담체의 경우 담체 자체가 유동하지 않기 때문에 담체 부착 미생물의 적절한 조절을 위해서는 수류를 이용하여 담체 표면에 전단력을 전달하여 부착 미생물이 과도하게 부착되지 않도록 하여야 한다.

이러한 수류를 일으키는 방법으로는 폭기시의 공기 공급을 적절히 활용하는 방법이 보편적이나 수류를 위해 지나친 폭기는 반응조의 용존산소를 지나치게 상승시켜 처리효율을 악화시킬수도 있어 주의가 요망되어 왔다.

그러나, 섬모상담체는 거치대가 있어 일일이 걸어서 고정하지 않으면 사용에 곤란을 겪게 됨으로, 주의가 요망되며 오랜기간 사용시 섬모상이 끊어지거나 변형이 올 수도 있다.

고정상 담체는 과거로부터 몇가지 사례가 있었으며, 그시원으로 쇄석이 있었고, 최근에는 황토에 톱밥을 적절히 혼합하고 건조시킨 다음 고열을 가하여 톱밥을 태워 다공질로 만든 후 담체로 사용하였으나, 효율에 비해 제작 단가가 높아 상용화되지 못했다.

최근에는 일라이트나 펄라이트 광물질을 펠렛 형태로 만들어 사용하기도 하였으나, 이 또한 폐색현상으로 사용이 기피되고 있다.

국내등록특허공보 등록특허 제10-0637735호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 고열을 가하지 않고 제조할 수 있어 제조비용이 크게 절감될 수 있을 뿐만 아니라 표면적이 넓고, 폐색현상이 발생되지 않으며, 하폐수에 풀리지 않는 고품질의 경제적인 혼합물을 통해 하폐수를 보다 높은 효율로 정화시킬 수 있는 하폐수처리용 고정상 담체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은

물에 소석회분말, 입상활성탄, 굴패각칩, 우드칩을 혼합한 혼합물을 성형 및 건조시켜 제조되고, 하폐수를 정화하기 위한 미생물이 서식하는 상기 혼합물은 소석회분말 100중량부에 입상활성탄 30 ~ 50중량부, 굴패각칩 30 ~ 50중량부, 우드칩 30 ~ 50중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체를 제공한다.

여기서, 상기 혼합물은 소석회분말 100중량부에 입상활성탄 40중량부, 굴패각칩 40중량부, 우드칩 40중량부가 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 혼합물을 관통구가 형성된 직육면체 또는 정육면체의 형상으로 성형한 후 건조시켜 제조되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 혼합물은 관통구가 형성되고, 좌우길이가 100 ~ 130mm, 상하높이가 70 ~ 90mm, 전후두께 20 ~ 40mm의 직육면체 형상으로 형성 후 건조시켜 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼합물은 관통구가 형성되고, 좌우길이가 120mm, 상하높이가 80mm, 전후두께 30mm의 직육면체 형상으로 형성 후 건조시켜 제조되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 관통구의 내경크기는 10 ~ 30mm인 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 관통구의 내경크기는 20mm인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 관통구는 2개 이상 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 고열을 가하지 않고 물에 소석회분말, 입상활성탄, 굴패각칩, 우드칩을 혼합한 혼합물을 성형 및 건조시켜 제조할 수 있기 때문에 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 표면적이 넓고, 폐색현상이 발생되지 않으며, 하폐수에 풀리지 않는 고품질의 경제적인 상기 혼합물을 통해 하폐수를 보다 높은 효율로 정화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 하폐수처리용 고정상 담체를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 폭기조내에 하폐수처리용 고정상 담체가 구비된 상태를 개략적으로 나타내는 일부확대단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 하폐수처리용 고정상 담체를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

본 발명의 일실시예로 하폐수처리용 고정상 담체는 물에 소석회분말, 입상활성탄, 굴패각칩, 우드칩을 혼합한 도 1에서 보는 바와 같은 혼합물(10)을 성형 및 건조시켜 제조된다.

먼저, 상기 소석회분말은 상수 정수장 정제용 또는 하수 및 공장 폐수 등의 응집제로 사용되고 있으며, 이 소석회는 하폐수의 정화작용 및 오니의 안정화 등에 사용되고 있다. 소석회를 첨가하여 PH를 11 이상으로 충분히 높인 다음 수중에 존재하는 암모늄 이온을 암모니아 분자로 변화시킨 후 탈기 탑에서 공기와 접촉시켜 기체 상태로 날려 보내 질소를 처리하며, 또한 석회에 의한 인의 침전 제거가 동시에 요구될 때 화학적 조정이 같이 일어남으로 가장 경제적인 고도처리 방법이다. 또한 소석회는 물과 함께 반죽하고 높은 압력으로 성형하여 건조시키면 마치 시멘트 블록처럼 단단하고 수중에서도 풀리지 않아 고열로 가열할 필요가 없어 경제적이라는 이점이 있다.

상기 입상활성탄은 나무, 톱밥, 야자 껍질, 석탄 등을 원료로 하여 탄화, 활성화 과정을 거쳐 생산되고, 상수처리 공정 및 생물학적 하폐수 등의 처리수의 고도처리에 많이 이용되고 있다. 상기 입상활성탄은 흑색 다공성의 탄소질 물질로서 내부 표면적이 커 흡착 성능이 매우 높고, 탈색과 냄새 물질을 제거하거나 조정한다. 또한, 상기 입상활성탄은 하폐수에 녹이 있는 냄새원인 물질 및 각종 유기물질, 암모니아성 질소 등을 활성탄 내부의 수많은 미세공에 흡착시키거나 활성탄에 생성된 미생물들이 생장이 용이하다는 이점이 있다.

상기 굴패각칩은 굴 패각을 채취하여 세척과정을 거쳐 맑은 물에 1녀여 동안 담가 숙성시킨 후 고온에서 소성 시킨 다음 적당한 크기로 분쇄하는데, 이 굴패각은 하폐수에 포함된 인의 제거효율을 높여준다. 특히 상기 굴패각칩은 다공질로 되어있는 미생물의 부착생장이 용이하다는 이점이 있다.

상기 우드칩은 벌집 모양의 구조로 되어있어 표면적이 대단히 넓어서 미생물의 부착과 생장이 용이하다. 그러나 일반 수중의 톱밥은 오랫동안 물속에 있을 시 부패 또는 변형되기 쉬우므로 선택에 신중을 기해야 한다. 이를 위해 삼나무 등의 수종을 선택 가공한 후 적절한 과정을 거쳐 표면적을 넓힌 우드칩을 선별하여 사용해야 한다.

다음으로, 하폐수를 정화하기 위한 미생물이 서식하는 도 1에서 보는 바와 같은 상기 혼합물(10)은 상기 소석회분말 100중량부에 상기 입상활성탄 30 ~ 50중량부, 상기 굴패각칩 30 ~ 50중량부, 상기 우드칩 30 ~ 50중량부가 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 소석회분말 100중량부에 상기 입상활성탄이 30중량부 미만으로 혼합되는 경우에는 하폐수의 탈색 및 탈취효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기 소석회분말 100중량부에 상기 입상활성탄이 50중량부 초과로 혼합되는 경우에는 하폐수의 탈색 및 탈취효율은 높아지겠으나, 필요 이상으로 많은 양의 상기 입상활성탄을 사용하게 되므로 자재가 낭비됨과 더불어 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 소석회분말 100중량부에 상기 굴패각칩이 30중량부 미만으로 혼합되는 경우에는 하폐수에 포함된 인의 제거효율이 저하되고, 상기 혼합물(10)에 부착하여 생장하는 미생물의 부착생장력이 저하되는 문제점이 있다.

상기 소석회분말 100중량부에 상기 굴패각칩이 50중량부 초과로 혼합되는 경우에는 하폐수에 포함된 인의 제거효율이 향상되고, 미생물의 부착생장력이 높아지겠으나, 필요 이상으로 많은 양의 상기 굴패각칩을 사용하게 되므로 자재가 낭비됨과 더불어 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 소석회분말 100중량부에 상기 우드칩이 30중량부 미만으로 혼합되는 경우에는 상기 혼합물(10)에 부착하여 생장하는 미생물의 부착생장력이 저하되는 문제점이 있다.

상기 소석회분말 100중량부에 상기 우드칩이 50중량부 초과로 혼합되는 경우에는 상기 혼합물(10)에 부착하여 생장하는 미생물의 부착생장력이 높아지겠으나, 필요 이상으로 많은 양의 상기 우드칩을 사용하게 되므로 자재가 낭비됨과 더불어 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

특히, 하폐수의 탈색 및 탈취 효율을 더욱 향상시키고, 상기 혼합물(10)에 미생물이 보다 더욱 용이하게 부착 생장할 수 있도록 하기 위하여 상기 혼합물(10)은 상기 소석회분말 100중량부에 상기 입상활성탄 40중량부, 상기 굴패각칩 40중량부, 상기 우드칩 40중량부가 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.

다음으로, 도 1에서 보는 바와 같이 상기 혼합물(10)을 관통구(110)가 형성된 직육면체 또는 정육면체의 형상으로 성형한 후 건조시켜 제조되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 혼합물(10)에 상기 관통구(110)가 형성됨으로써 하폐수 등의 처리수와 접촉면적이 넓어져 인, 질소 등의 제거효율이 향상되고 색소를 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 상기 혼합물(10)을 펠릿 형태로 성형할 경우 하폐수 등의 처리수 투과율이 좋지 않아 처리효율이 좋지 못하고, 후술할 폭기조(도 2의 20)의 배출구가 펠릿 형태의 혼합물에 의해 폐색될 우려가 크다.

따라서 본 발명과 같이 직육면체 또는 정육면체의 형상으로 제조할 경우 제조가 용이하고, 하폐수 등의 처리수의 투과율이 우수하며, 후술할 폭기조(도 2의 20)의 배출구가 직육면체 또는 정육면체 형상의 상기 혼합물(10)에 의해 폐색될 우려가 없는 이점이 있다.

다음으로, 하폐수 등의 처리수의 투과율을 더욱 향상시키고, 후술할 폭기조(도 2의 20)의 배출구가 상기 혼합물(10)에 의해 폐색되는것을 보다 더욱 용이하게 방지하기 위하여 도 1에서 보는 바와 같은 상기 혼합물(10)은 상기 관통구(110)가 형성되고, 좌우길이(L)가 100 ~ 130mm, 상하높이(H)가 70 ~ 90mm, 전후두께(T) 20 ~ 40mm의 직육면체 형상으로 형성 후 건조시켜 제조되는 것이 바람직하다.

특히, 하폐수 등의 처리수의 투과율을 더더욱 향상시키고, 후술할 폭기조(도 2의 20)의 배출구가 상기 혼합물(10)에 의해 폐색되는것을 보다 더더욱 용이하게 방지하기 위하여 상기 혼합물(10)은 상기 관통구(110)가 형성되고, 좌우길이(L)가 120mm, 상하높이(H)가 80mm, 전후두께(T)가 30mm의 직육면체 형상으로 형성 후 건조시켜 제조되는 것이 좋다.

다음으로, 하폐수 등의 처리수의 투과율을 향상시키기 위하여 도 1에서 보는 바와 같은 상기 관통구(110)의 내경크기는 10 ~ 30mm인 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 관통구(110)의 내경크기가 10mm 미만인 경우에는 하폐수 등의 처리수 투과율이 좋지 않아 처리효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기 관통구(110)의 내경크기가 30mm 초과인 경우에는 상기 혼합물(10)이 쉽게 부서지는 문제점이 있다.

특히, 하폐수 등의 처리수의 투과율을 보다 더욱 향상시키고, 상기 혼합물(10)이 쉽게 부서지는 것을 보다 더욱 용이하게 방지하기 위하여 상기 관통구(110)의 내경크기는 20mm인 것이 좋다.

다음으로, 하폐수 등의 처리수의 투과율을 보다 더더욱 향상시키기 위하여 도 1에서 보는 바와 같은 상기 관통구(110)는 2개 이상 형성되는 것이 바람직하다.

도 2는 폭기조내에 하폐수처리용 고정상 담체가 구비된 상태를 개략적으로 나타내는 일부확대단면도이다.

다음으로, 하폐수(3)는 도 2에서 보는 바와 같이 폭기조(20)의 내부로 유입되어 일정 높이로 저장될 수 있다.

상기 폭기조(20)의 내부 중심부에는 상기 폭기조(20) 내부를 구획하는 구획벽(220)이 형성될 수 있다.

상기 구획벽(220)은 상기 폭기조(20)의 내부 상측에서 상기 폭기조(20)의 내부 하측으로 일정길이로 수직형성될 수 있다.

상기 폭기조(20)의 일측 내면과 상기 구획벽(220) 일측 사이에 상기 혼합물(10)이 구비될 수 있으며, 상기 혼합물(10)의 하부에 상기 혼합물(10)을 안착지지하는 그물망 등으로 이루어진 안착부(230)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 폭기조(20)의 타측 내면과 상기 구획벽(220) 타측 사이에 상기 폭기조(20) 내의 슬러지를 반송 또는 오니저류조로 이송시켜 외부로 반출하는 에어리프트 펌프(30)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 폭기조(20)의 일측 하부에는 상기 하폐수(3)로 공기를 공급하여 폭기시키는 산기관(210)이 2개이상 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 고열을 가하지 않고 물에 상기 소석회분말, 상기 입상활성탄, 상기 굴패각칩, 상기 우드칩을 혼합한 상기 혼합물(10)을 성형 및 건조시켜 제조할 수 있기 때문에 제조비용이 크게 절감될 수 있음은 물론 표면적이 넓고, 폐색현상이 발생되지 않으며, 상기 하폐수(3)에 풀리지 않는 고품질의 경제적인 상기 혼합물(10)을 통해 상기 하폐수(3)를 보다 높은 효율로 정화시킬 수 있는 효과가 있다.

10; 혼합물, 110; 관통구,
20; 폭기조, 30; 에어리프트 펌프.

Claims (8)

1. 물에 소석회분말, 입상활성탄, 굴패각칩, 우드칩을 혼합한 혼합물을 성형 및 건조시켜 제조되고,
   하폐수를 정화하기 위한 미생물이 서식하는 상기 혼합물은 소석회분말 100중량부에 입상활성탄 30 ~ 50중량부, 굴패각칩 30 ~ 50중량부, 우드칩 30 ~ 50중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 혼합물은 소석회분말 100중량부에 입상활성탄 40중량부, 굴패각칩 40중량부, 우드칩 40중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 혼합물을 관통구가 형성된 직육면체 또는 정육면체의 형상으로 성형한 후 건조시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 혼합물은 관통구가 형성되고, 좌우길이가 100 ~ 130mm, 상하높이가 70 ~ 90mm, 전후두께 20 ~ 40mm의 직육면체 형상으로 형성 후 건조시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 혼합물은 관통구가 형성되고, 좌우길이가 120mm, 상하높이가 80mm, 전후두께 30mm의 직육면체 형상으로 형성 후 건조시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관통구의 내경크기는 10 ~ 30mm인 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 관통구의 내경크기는 20mm인 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 관통구는 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 하폐수처리용 고체상 담체.

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