KR20160135506A - 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정수슬러지 20kg~50kg 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 20kg ~ 50kg, 고령토 10kg ~25kg 패각 10kg ~ 50kg를 혼합기 넣고 1분 내지 10분동안 혼합하여 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 펠렛형태 및 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 550℃-1290℃로 터널가마 및 로타리킬론에서 30분내지 60분소성시킨 후, 상온에서 30℃냉각한 다음, 이산화티탄계 조성물을 저장한 탱크에 1~10분 함침시킨 다음, 건져 내어 상온에서 12시간 숙성시키거나, 이산화티탄계조성물을 분사하여 제조하는 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법에 관한 것이다.

Description

정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법{Method of water treatment using a constant sludge}
본 발명은 저급의 고령토 부산물 그리고 정수슬러지 및 다공성을 유발하는 하수슬러지를 성형한 다음, 고온에서 열처리한 후, 이산화티탄 혼합물로 함침 처리하여 장기적인 수질개선 및 토양개량제 토목자재 건축자재 비료 매립토등으로도 사용할 수 있는 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 산업 활동 규모의 증대와 산업의 급속한 발전으로 인하여 각종 환경오염 물질의 종류와 발생량이 계속 증대함에 따라 부산물의 처리 및 처분문제가 심각하게 대두되고 있다. 환경보호 및 자원 재활용 차원에서 이러한 각종 산업 부산물 및 폐기물을 이용한 고부가가치 제품의 개발이 요구되고 있다.
하천으로부터 유입되는 유기영아 물질 중 인(P)을 중점적으로 제거하여 하천의 수질을 개선할 필요가 있다. 하천은 일반적으로 지표수를 나르는 수로의 기능을 가지며 이를 통해 육지로부터 많은 양의 물질을 바다로 운반하는 물 순환의 부분이며, 각종 동식물이 존재하는 서식처로서의 기능을 가지고 있다. 특히 도시하천은 수변위락, 수변경관 감상 등의 친수 기능을 가지는 공간 자원이다. 하지만 최근에 인간의 필요에 따라 방재하천, 점용하천, 그리고 공원하천으로 개·보수 되어왔다. 이러한 과정을 거치면서 하천은 점점 자정작용을 잃어가게 되었고, 우수 등의 지표수가 유입되어 매년 바다에서는 적조로 큰 피해를 입고 있는데 적조의 발생과 피해는 점점 늘어가고 있지만 대책과 해결방안은 아직 미흡한 편이다. 적조의 원인으로는 해양의 자체적인 오염도 심각하지만 하천을 통해 유입되는 영양물질을 제거하지 못하기 때문이다.
국내등록특허공보 등록번호 제1012352510000(2013.02.14)호에는 케이크 상태의 정수슬러지를 분쇄시키는 단계; 분쇄된 정수슬러지를 모래와 혼합하여 혼합재료를 만드는 단계; 상기 혼합재료를 건조시키는 단계; 상기 혼합재료를 냉각시키는 단계; 상기 혼합재료를 설정된 입도를 기준으로 분리하는 단계; 설정된 입도 이하로 분리된 혼합재료와, 생석회 또는 시멘트와, 첨가제를 혼합하는 단계를 포함하고, 인공토양용 고화재는 전체 100 중량%에 대하여, 활성 정수슬러지 35 ~ 50 중량%, 실리카흄 10 ~ 15 중량%, 합성제올라이트 10 ~ 15 중량%, 폐석고미분말 5 ~ 10% 중량%, 규사 5 ~ 10%를 포함한 정수슬러지를 이용한 인공토양용 고화재 및 그 제조방법이 공개되어 있고,
국내등록특허공보 등록번호 제1011550430000(2012.06.04)호에는 케이크 상태의 정수슬러지를 분쇄시키는 단계; 분쇄된 정수슬러지를 모래와 혼합하여 제1 혼합재료를 만드는 단계; 상기 제1 혼합재료를 건조시키는 단계; 상기 제1 혼합재료를 냉각시키는 단계; 상기 제1 혼합재료를 설정된 입도를 기준으로 분리하는 단계; 설정된 입도 이하로 분리된 제1 혼합재료와, 생석회 또는 시멘트와, 첨가재를 혼합하여 제2 혼합재료를 만드는 단계; 상기 설정된 입도보다 큰 제1 혼합재료를 분쇄하고 그 분쇄된 제1 혼합재료를 상기 설정된 입도를 기준으로 분리하는 단계; 설정된 입도 이하로 분리된 제1 혼합재료를 상기 제2 혼합재료에 선택적으로 혼합하는 단계;를 포함한다. 고화재는 전체 100 중량%에 대하여, 활성 정수슬러지 10 ~ 20 중량%, 실리카흄 20 ~ 25 중량%, 합성제올라이트 5 ~ 10 중량%, 시멘트바인더 20 ~ 30 중량%, 폐석고미분말 7 ~ 14% 중량%, 규사 15 ~ 30 중량%를 포함한 정수슬러지를 이용한 고화재 및 그 제조방법이 기술되어 있으며,
국내등록특허공보 등록번호 제1014038940000(2014.05.29)호에는 코코피트 15-20중량%, 피트모스 15-20중량%, 정수슬러지 50-60중량%, 천연황산칼슘 5-10중량%로 이루어진 용토원재료에 용토부재료 중 휴믹산 1-5중량%를 첨가한 다음, 여기에 나머지 용토부재료인 유카 1-5중량%와 해조추출물 1-5중량%를 각각 혼합하여 구성된 정수슬러지를 이용한 조경용토 및 그 제조방법이 공개되어 있고,
국내등록특허공보 등록번호 제10-1046196호는 굴 패각(조개껍질)과 정수 슬러지를 활용한 폐수처리장치 및 폐수처리방법에 관한 것으로, 하수로부터 유입된 폐수가 모래, 굴 패각 및 자갈을 순차적으로 통과하여 1차 정화되는 단계 및 상기 1차 정화된 폐수가 정수슬러지(alum sludge) 및 자갈을 순차적으로 통과하는 2차 여과 단계를 포함하는 폐수처리 방법이 공개되어 있음을 알 수 있다.
1. 국내등록특허공보 등록번호 제1012352510000(2013.02.14)호 2. 국내등록특허공보 등록번호 제1011550430000(2012.06.04)호 3. 국내등록특허공보 등록번호 제1014038940000(2014.05.29)호 4. 국내등록특허공보 등록번호 제10-1046196호
종래의 기술들은 환경보호 및 자원 재활용 차원에서 이러한 각종 산업 부산물 및 폐기물을 이용한 고부가가치 제품의 개발이 요구에 따라 하수슬러지를 재처리하고 있으나, 현실에서는 하수슬러지의 처리가 고비용이 소요되고, 복잡한 처리공정과 처리효율성의 저하에 관한 문제점이 본 발명의 해결과제인 것이다.
본 발명의 목적은 정수슬러지 20kg~50kg 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 20kg ~ 50kg, 고령토 10kg~25kg 패각 10kg ~ 50kg를 혼합기 넣고 1분 내지 10분동안 혼합하여 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 펠렛형태 및 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 550℃-1290℃로 터널가마 및 로타리킬론에서 30분내지 60분소성시킨 후, 상온에서 30℃냉각한 다음, 이산화티탄계 조성물을 저장한 탱크에 1~10분 함침시킨 다음, 건져 내어 상온에서 12시간 숙성시키거나, 이산화티탄계조성물을 분사하여 제조하는 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 과제해결 수단인 것이다.
본 발명은 하수슬러지를 용이하게 처리하여 다른용도로 개발함으로서,
환경보호 및 자원 재활용 차원에서 이러한 각종 산업 부산물 및 폐기물을 이용한 고부가가치 제품의 개발효과와 매립토 뿐만 아니라 기타 건축 및 토목자재로 활용할 수 있는 방향을 제시하여 다양한 용도로 사용할 수 있는 가능서을 열게 한 효과가 있는 것이다.
도1은 본 발명에 따른 정수슬러지, 가시광활성이산화티탄광촉매 수처리제 토양개량제 토목자재 건축자재 비료 매립토 제조 공정도
도2은 본 발명의 정수슬러지를 이용한 수처리제의 중량(g)에 대한 COD 제거율을 나타낸 그래프
도3은 본 발명의 정수슬러지를 이용한 수처리제의 질소 제거율을 나타낸 그래프
도4는 본 발명의 정수슬러지를 이용한 수처리제의 인 제거율을 나타낸 그래프
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 정수슬러지 20kg~50kg 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 20kg ~ 50kg, 고령토 10kg~25kg 패각 10kg ~ 50kg를 혼합기 넣고 1분 내지 10분동안 혼합하여 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 펠렛형태 및 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 550℃-1290℃로 터널가마 및 로타리킬론에서 30분내지 60분소성시킨 후, 상온에서 30℃냉각한 다음, 이산화티탄계 조성물을 저장한 탱크에 1~10분 함침시킨 다음, 건져 내어 상온에서 12시간 숙성시키거나, 이산화티탄계조성물을 분사하여 제조하는 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 정수슬러지는 전체조성물 60kg~175kg 대비 20내지 50 kg로 사용한다. 그 양이 20 kg 미만이면 경제성이 낮아지고, 50 kg을 초과하면 함수율이 높아 건조비용과 시간이 많이 걸리는 문제점이 발생한다.
건조하수슬러지는 수분함수율 20%미만 20 내지 50kg을 사용하므로서 건조비용과 건조시간을 단축할 수 있다.
수분함유율이 20% 이상이면 건조비용이 많이 들어 비경제적이다.
본 발명에서 사용되는 고령토는 카올린, 고령토, 백도토(白陶土;china clay)라고도 한다. 그 주성분은 카올리나이트(Al₂O₃ 2SiO₂ 2HO₂)와 할로이사이트(Al₂O₃ 2SiO₂ 4H₂O)이다. 고령토는 바위속에 있는 장석, 정장석, 소다 장석, 회장석 같은 장석류가 탄산 또는 물에 의해 화학적으로 분해되는 풍화에 의해 생성된다. 보통 원성토(原成土)로 된 바위위에 수 m의 두꺼운 층이 생겨 발달한다. 도자기의 원료로 사용되며 중국의 가오링에서 많이 산출되었으므로 고령토라 불리게 되었다. 양질의 고령토는 철분이 포함되지 않기 때문에 연하고 밝은 색을 띄게 되며 얇은 그릇을 만들기에 적당하다. 한국에서는 흔히 백토(白土)라고 하는데, 경남하동, 산청 지방에 질이 좋은 백토가 많이 생산된다.
본 발명에서 사용되는 고령토는 요업원료, 제지, 페인트, 플라스틱, 고무공업 등에서 충전재, 토목, 건축재료, 화학공업에서 촉매제, 농업분야에서의 비료첨가제, 토양중화제 등 다양하고, 최근에는 나노산업 등과 같은 첨단 분야에서도 광범위하게 이용이 확대되는 등 고기능성 소재로서의 중요성이 강조되고 있다.
본 발명에 따라서, 고령토는 전체조성물 대비 10내지 25 kg의 양으로 사용된다. 그 함량이 10 kg 미만이며 소성 수축이 많아지는 문제점이 생기고 25kg을 초과하면 내화도가 높아 강도가 떨어진다.
본 발명에서 사용되는 폐각은 굴 양식장 등에서 입수할 수 있으며, 그 입자 크기를 5내지 74㎛의 크기로 분쇄하여 사용하여야 한다. 이 범위 내의 입자를 사용하여야 Ca²+이온이 용출될수 있기 때문이다. 이러한 패각 입자는 조성물 총100 중량부 기준으로 10내지 50 중량부의 양으로 사용된다.
그 양이 전체조성물 60 ~175kg 대비 10 중kg 미만이면 칼슘성분이 낮아 응집제거율이 낮아지는 문제점이 발생하고 50kg을 초과하면 결합강도가 낮아 취급이 어려워지는 문제점이 발생한다.
본 발명의 이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A); 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B); 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C); 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조한 이산화티탄계 조성물인 것이다.
상기 티타늄(IV)이소프로폭사이드 1mol에 대하여 이소프로판올은 0.50~5.00mol의 비율, 킬레이트제인 디아세틸메탄은 0.10~1.00mol의 비율, 증류수는 25~550mol의 비율, Cu와 Zn의 질산염은 각각 0~0.065mol의 비율, Fe과 Ag의 질산염은 각각 0~0.03mol의 비율, Mn의 질산염은 0~0.018mol의 비율, Li의 질산염은 0~0.15mol의 비율, 산촉매인 질산을 0.10~0.50mol의 비율 그리고 바인더로서 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란은 단독 또는 병용하여 각각 0.01~0.20mol의 비율로 사용한다.
상기 이산화티탄계 조성물은 하수슬러지, 패각, 고령토를 이용해서 열처리 성형된 제품의 수처리제, 토양개량제, 토목자재, 비료, 매립토 등의 각각의 기능을 향상시키며, 잔존하는 잡내를 제거시킨다.
상기 이산화티탄계 조성물의 사용량은 전체중량대비 5~10중량부를 사용하며, 그 보다 적으면 효율이 떨어지고, 많으면 비경제적이어서 상기 비율이 적당하다.
본 발명에 따른 정수슬러지 및 건조하수슬러지와 고령토 중에는 Al, Fe 등과 같은 물질이 포함되어 있다. AlO₃의 존재 형태는 수중에서 pH에 따라 Al³+뿐만 아니라 AlOH+, Al(OH)₂⁴+등 다양한 형태로 존재한다. 따라서 고령토 입자의 영양물질 중 하나인 인과의 반응은 pH에 따라 다를 것으로 생각되나 가능한 화학반응은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Al³+ + PO₄³= → AlPO₄↓
Al³+ + OH = → Al(OH)₃↓
여기서 Al(OH)₃는 인 침전에 있어 AlPO₄와 경쟁관계에 있으나 응집효과로 인해 콜로이드 상태의 인 제거를 촉진 시키며 또한 미세 플록 (floc) 상태로 쉽게 침강하지 않는 AlPO₄의 침전을 스위핑 플록 메카니즘(Sweeping floc Mechanism)에 의해 촉진시키는 역할을 한다.
또한 인의 일부는 알루미늄 하이드로포스페이트 [Aluminum hydrophosphate, Alx(OH)y(PO4)z]의 형태로 침전 제거된다.
철염은 pH에 따라 Fe(OH)₂+, Fe(OH)₂+, Fe(OH)₂⁴+, Fe³+등의 다양한 형태를 보이고 있고 침전물로서 Fe(OH)₃ 뿐만 아니라 환원형태인 Fe(OH)₂, FeCO₃ 등이 있어 침전과 용해는 매우 복잡하나 철에 의한 인 제거 기작은 다음과 같은 반응들이 가능하다.
Fe³+ + PO₄³= → FePO₄↓
3Fe²+ + 2PO₄³ = → Fe₃(PO₄)₂↓
또한 히드록소 복합물(Hydroxo Complex)를 형성하고 히드록소포스페이트 (Alx(OH)y(PO4)z)의 침전물을 형성하여 인을 침전제거 할 수 있다.
우리나라 고령토 중에는 칼슘성분이 4~12% 정도로 많이 함유되어 있고, 칼슘과 인과의 반응은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Ca²+ + HPO₄²= →CaHPO₄ ↓ (Calcium hydrogen phosphate)
Ca²+ + 2H₂PO₄= →Ca(H₂PO₄)₂ ↓ (Calcium dihydrogen phosphate)
Ca²+ + 2PO₄³= →Ca(PO₄)₂ ↓ (β-Tricalcium phosphate)
5Ca²+ + 3PO₄³= + OH= →Ca5(PO₄)₃OH (Hydroxgapatite)
인은 Fe, Al 및 Si의 산화물에 리간드 교환에 의해 흡착이 일어나며 화학적 흡착 이외에 결합에너지가 낮은 물리적 흡착이 동시에 일어나기도 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
제1공정
이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A); 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B); 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C); 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조하여 이산화티탄계 조성물을 준비한 다음,
제2공정
정수슬러지 35㎏ 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 35㎏, 고령토 15㎏ 패각 10kg을 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃온도로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 720℃-1290℃로 로타리킬론에서 30분내지 60분소성시킨후 상온에서 30℃냉각한 다음, 컨베어벨트로 이동시 컨베어벨트 상부에서 상기 이산화티탄계 조성물을 콘베어벨트 상부에 설치한 분사노즐을 통해 분사시킨 후, 상온에서 12시간 숙성시켜 정수슬러지를 이용한 수처리제를 제조하였다.
실시예2
제1공정
이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A); 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B); 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C); 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조하여 이산화티탄계 조성물을 준비한 다음,
제2공정
정수슬러지 20㎏, 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 35㎏ 고령토 15㎏ 패각 10㎏를 혼합기 넣고 1분 내지 10분동안 혼합하여
진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 펠렛형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃온도로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 350℃~880℃ 에서 30분내지 60분 터널가마에서 소성시킨 후 상온에서 30℃냉각한 다음, 이산화티탄계 조성물을 저장한 탱크에 1~10분 함침시킨 다음, 건져 내어 상온에서 12시간 숙성시켜 정수슬러지를 이용한 수처리제를 제조하였다.
실시예 3
제1공정
이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A); 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B); 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C); 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조하여 이산화티탄계 조성물을 준비한 다음,
제2공정
정수슬러지 50kg 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 50kg, 고령토 25kg 패각 50kg을 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃온도로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 720℃-1290℃로 로타리킬론에서 30분내지 60분소성시킨후 상온에서 30℃냉각한 다음, 컨베어벨트로 이동시 컨베어벨트 상부에서 상기 이산화티탄계 조성물을 콘베어벨트 상부에 설치한 분사노즐을 통해 분사시킨 후, 상온에서 12시간 숙성시켜 정수슬러지를 이용한 수처리제를 제조하였다.
실시예1의 하수슬러지를 이용한 수처리제로 다음과 같이 실험하였다.
실험 1(COD제거율 실험)
실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제의 최적 주입량을 결정하기 위하여 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제의 주입량을 5-30g까지 변화시키면서 원수의 COD 5,000㎎/L, pH 7.2, 탁도 100NTU의 조건에서 응집실험을 수행하였다.
유기물의 경우, 도2에 나타낸 바와 같이 COD농도 5,000㎎/L의 원수에 제조된 CSA 수처리제 주입량을 9 내지 17g까지 변화시키면서 응집실험을 수행하였다. 응집처리후 COD 제거율은 정실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제 주입량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타냈으며, 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제 주입량 9g에서 4.95%, 11g에서 5.44%, 13g에서 7.92%, 15g에서11.88%, 17g에서 11.38%의 제거율을 나타냈다. COD 제거율 측면에서 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제 주입량을 판단하면 15g을 주입하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다.
실험 2(총 질소의 제거실험)
실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제의 최적 주입량을 결정하기 위하여, 총질소의 경우 도 3에 나타낸 바와 같이 원수농도 103,000㎎/L에 대하여 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제 주입량이 9g에서 6.38%, 11g에서 10.37%, 13g에서 15.54%, 15g에서 26.57%, 17g에서 32.24%의 처리율을 나타내었다. 총질소의 경우 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제 주입량이 증가할수록 제거율이 증가하는 경향을 나타냈다.
실험 3(총 인의 제거실험)
실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제의 최적 주입량을 결정하기 위하여, 총인의 경우 도 4에 나타낸 바와 원수농도 25.200㎎/L에 대하여 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제 주입량이 9g에서 89.10%, 11g에서 89.23%, 13g에서 91.30%, 15g에서 92.53%, 17g에서 93.55%의 처리율을 나타내었다. 총인의 경우에도 총질소와 같이 실시예1에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제의 양이 증가할수록 처리효율이 증가하는 경향을 나타냈다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, COD, T-N, T-P에 대한 응집실험 결과 실시예1 에서 제조한 정수슬러지를 이용한 수처리제의 적정 주입량은 원수 15.0g/L로 나타났다.
가시광활성 이산화티탄광촉매 조성물을 사용하여 인 함유 폐수에 대한 인 제거효과를 알기위해 실험을 하였다. 플라스틱통에 물 3리터와 인 P₂O5를 3㎎혼합하여 인의농도가 1㎎/L로 된 폐수를 실험용으로 제조하였다. 이 제조 폐수 1리터에 본 발명의 실시예 1내지 3에서 제조된 직경 8㎜ 펠렛 형태의 정수슬러지 가시광활성 이산화티탄광촉매 13g을 10시간동안 폐수통에 넣었다 폐수를 회수하여 수질 오염 공정시험법에 따라 인의 제거율을 측정하고 그 결과를 하기 표3에 나타냈다.
인이 제거된 폐수에 880㎚의 빛을 투과시켰을 때의 투과율, 흡광도 및 인의 농도를 측정하고, 그 결과를 하기 표1에 나타냈다.
파장(㎚) 투과율(%) 흡광도 농도(ppm) 제거율(%)
실시예1 880 20.37 0.4968 0.0307 96.93
실시예2 880 33.06 0.4807 0.02 98.00
실시예3 880 42.21 0.3746 0.0156 98.44
상기 표1로부터 알 수 있는 바와 같이, 고령토와 굴 패각의 함량이 증가할수록 인의 제거율이 높아지는 것으로 밝혀졌다.

Claims (2)

  1. 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법에 있어서,
    제1공정
    이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A); 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B); 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C); 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조하여 이산화티탄계 조성물을 준비한 다음,
    제2공정
    정수슬러지 20kg~50kg 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 20kg ~ 50kg, 고령토 10kg ~25kg 패각 10kg ~ 50kg을 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 펠렛형태 또는 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃온도로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 720℃-1290℃로 로타리킬론 또는 터널가마에서 30분내지 60분 소성 시킨 후, 상온에서 30℃로 냉각한 다음, 컨베어벨트로 이동시 컨베어벨트 상부에서 상기 이산화티탄계 조성물을 콘베어벨트 상부에 설치한 분사노즐을 통해 분사시킨 후, 상온에서 12시간 숙성시켜 제조함을 특징으로 하는 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법.
  2. 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법에 있어서,
    제1공정
    이소프로판올에 티타늄(IV)이소프로폭사이드와 킬레이트제로 디아세틸메탄을 첨가하여 반응시키는 단계(A); 증류수에 금속화합물로 Zn, Cu, Fe, Mn, Li, Ag의 질산염(nitrate) 중에서 2~4종을 선택하여 넣고 용해시키는 단계(B); 상온에서부터 90℃까지의 온도범위에서 단계(B)에서 얻어진 용액에 단계(A)에서 얻어진 용액을 서서히 투입하고 90rpm 이상으로 교반하면서 산촉매로 질산을 넣어 2시간 이상 반응시키는 단계(C); 및 바인더로 트리에틸오르소실리케이트와 감마글리시독시프로필트리메톡시실란을 단독 또는 병용하여 투입하는 단계(D)를 거쳐 sol-gel process를 완성하여 제조하여 이산화티탄계 조성물을 준비한 다음,
    제2공정
    정수슬러지 20kg~50kg 건조하수슬러지 수분함수율 20%미만 20kg ~ 50kg, 고령토 10kg~25kg 패각 10kg ~ 50kg을 진공압축토련기에 넣고 3㎜-20㎜ 펠렛형태 또는 볼형태로 성형시킨 다음, 70℃-100℃온도로 건조기에서 10분내지 60분건조 한 다음 720℃-1290℃로 로타리킬론 또는 터널가마에서 30분내지 60분 소성 시킨 후, 상온에서 30℃로 냉각한 다음, 이산화티탄계 조성물을 저장한 탱크에 1~10분 함침시킨 다음, 건져 내어 상온에서 12시간 숙성시켜 제조함을 특징으로 하는 정수슬러지를 이용한 수처리제의 제조방법.
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