KR20200022126A - Ceramic Bio Media Having Adsorption Of Nitrogen And Phosphorous And Manufacturing Method Of The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육상 양식장, 수초 수족관, 관상어 수족관의 수질을 정화하기 위한 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nitrogen and phosphorus adsorption type ceramic microbial carrier and a method for preparing the same, and more particularly, to a nitrogen and phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier and a method for producing the same for purifying water quality in terrestrial farms, aquatic aquariums and ornamental fish aquariums. It is about.
종래의 사육수조에 대한 수질 정화 개념은 사육대상 수산물인 어류, 수초, 조개 등으로부터 발생되는 배설물이나 남은 사료가 배출하는 암모니아성질소, 질산성질소, 인으로부터 오염된 물을 정화하는 것이다,The concept of water purification for a conventional breeding tank is to purify contaminated water from ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, and phosphorus discharged from excrement generated from fish, aquatic plants, shellfish, etc., which are aquaculture products, or leftover feed.
수질을 정화하는 방법으로는 미생물에 의한 먹이활동에 의존하는 방법과 특정 물질을 흡착하는 흡착재로 구분할 수 있다. Water purification methods can be divided into two methods, which rely on microbial feeding and adsorbents that adsorb specific substances.
흡착재를 사용하는 방법은 세부적으로, 흡착된 물질을 황을 이용한 제거방법, 기계적 장치에 의해 제거하는 방법과 미생물을 이용하는 제거하는 방법이 있다.The method of using an adsorbent is specifically, the removal method of the adsorbed material using sulfur, the removal method by a mechanical apparatus, and the removal method using a microorganism.
미생물의 먹이활동에 의존하는 방법은 미생물을 이용한 담체를 이용하는 것인데 초기에는 하·폐수 처리시설의 수질정화를 위해 개발되었으며, 이후 양식장으로도 보급되었다.The method of relying on microbial feeding activity is to use microbial carriers, which were initially developed for water purification of sewage and wastewater treatment facilities, and later spread to aquaculture farms.
수질정화용 미생물 담체는 규산질 다공체, PP, PVC, 스티로폼 구체 등으로 미생물 서식공간 조성, 부착을 위한 표면 거칠기, 폭기 시 마모안정성 확보 형태의 기술 위주로 제조되고 있다.Microbial carriers for water purification are made of siliceous porous bodies, PP, PVC, styrofoam spheres, etc., mainly in the form of microbial habitat composition, surface roughness for attachment, and abrasion stability during aeration.
미생물 담체는 미생물이 성장되는 위치에 따라 외부 부착형과 내부 부착형으로 구분된다. 내부 부착형 담체는 기공이 크게 발달되어 있는 형상의 제품이며, 외부 부착형 담체는 스티로폼 구제와 같이 부유 중점으로 표면 부착을 유도한다. Microbial carriers are classified into an external attachment type and an internal attachment type according to the location where the microorganism is grown. The internally attached carrier is a product having a large development of pores, and the externally attached carrier induces surface attachment with a floating midpoint such as styrofoam rescue.
미생물 담체의 종류는 형상에 따라서 구형, 원판형, 사상형, 정방형, 벌집형 등 다양하고 재질은 폴리에틸렌, 경질연화비닐계, 규산질 다공성 세라믹 담체 등이 활용되고 있다.There are various kinds of microbial carriers, such as spherical, disc, filamentary, square, and honeycomb types, and polyethylene, hard vinyl soft silicate, and siliceous porous ceramic carriers are used.
그런데, 종래기술은 대부분은 암모니아성질소, 질산성질소, 인을 모두 흡착하는 세라믹 흡착재를 적용하거나, 암모니아성 질소와 인을 흡착하거나, 암모니아성질소와 인을 흡착하거나, 암모니아성질소를 흡착하는 제품, 흡착을 못하지만 기공이 많이 분포되어 미생물이 서식하는 기능을 갖는 제품이 공지되어 있다.However, in the prior art, a ceramic adsorbent which adsorbs all of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, and phosphorus is applied, adsorbs ammonia nitrogen and phosphorus, adsorbs ammonia nitrogen and phosphorus, or adsorbs ammonia nitrogen. Products, products that are not adsorbable but have a lot of pores are known to have a function of inhabiting microorganisms.
하지만, 종래의 수질정화용 제품들은 흡착기능과 미생물 서식 기능이 서로 별개로 이루어지거나, 각각의 오염원을 모두 흡착하는 방식으로 사용되어서 장기간 사용에 한계를 갖고 있다.However, conventional water purification products have a limit to long-term use because the adsorption function and the microbial habitat function are made separately from each other, or used to adsorb all the pollutants.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출한 것으로 그 목적은 암모니아성질소, 질산성질소, 인을 흡착하는 세라믹 담체에 미생물이 서식하도록 발포기공을 조성하여 흡착된 물질을 미생물이 먹이활동을 통해 기공 초기화 효과를 재현하도록 하는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to form foamed pores so that microorganisms inhabit a ceramic carrier that adsorbs ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, and phosphorus. It is to provide an adsorption ceramic microorganism carrier of nitrogen and phosphorus and a method for producing the same to reproduce the initialization effect.
또한, 본 발명은 세라믹의 흡착기능과 미생물의 먹이활동의 특징이 모두 가능하도록, 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 일정비율로 혼합하여 사용하도록 하여 미생물의 풍부한 먹이활동과 서식환경을 제공하여 수질 정화 기능을 향상시킬 수 있는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention is to mix ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, nitrate nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier in a certain ratio so that both the adsorption function of the ceramic and the feeding activity of the microorganism are possible. To provide a rich feeding activity and habitat environment of microorganisms to provide a nitrogen- and phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier and its preparation method that can improve the water purification function.
상기한 과제해결을 위한 본 발명의 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체는 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 제올라이트는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 형성한 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체; 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 활성알루미나는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 형성한 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체; 및 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 산화마그네슘은 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 형성한 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 포함하며, 상기 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 및 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 배합 사용한다.Nitrogen and phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier of the present invention for solving the above problems is 5 to 15% by weight of silica sol, 5 to 10% by weight of water, 20 to 25% by weight of anhydrous ethanol, 10 to 15% by weight of bentonite %, Sodium bicarbonate is 1 to 4% by weight, talc or dolomite is 5 to 15% by weight, the main material zeolite 30 to 40% by weight, ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier formed by mixing, molding, drying and firing; 5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, active alumina as the main material is 30% to 40% by weight of the mixed nitric acid nitrate adsorption type ceramic microorganism carrier formed, dried, calcined; And 5-15% by weight of silica sol, 5-10% by weight of water, 20-25% by weight of anhydrous ethanol, 10-15% by weight of bentonite, 1-4% by weight of sodium bicarbonate, and 5-5% of talc or dolomite. 15 wt%, magnesium oxide as the main material includes a phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier formed by mixing, molding, drying, and baking 30-40 wt%, and the ammonia nitrogen adsorption-type ceramic microorganism carrier and nitrate-nitrogen adsorption type A ceramic microorganism carrier and a phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier are used in combination.
본 발명에 있어서, 상기 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체의 크기는 지름 10mm 이상이며, 비표면적은 160~200 m2/g 일 수 있다.In the present invention, the size of the nitrogen and phosphorus adsorption ceramic microorganism carrier is 10mm or more in diameter, the specific surface area may be 160 ~ 200 m 2 / g.
상기한 다른 과제해결을 위한 본 발명의 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체의 제조방법은 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 제올라이트는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체를 형성하는 단계; 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 제올라이트는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체를 형성하는 단계; 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 제올라이트는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 형성하는 단계; 및 상기 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 및 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 배합하는 단계를 포함한다.Nitrogen and phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier of the present invention for solving the other problems described above is 5 to 15% by weight of silica sol, 5 to 10% by weight of water, 20 to 25% by weight of anhydrous ethanol, bentonite 10-15% by weight, 1-4% by weight of sodium bicarbonate, 5-15% by weight of talc or dolomite, 30-40% by weight of zeolite, the main material, is mixed, molded, dried and calcined Forming a carrier; 5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, the main material zeolite is a mixture of 30 to 40% by weight, forming, drying, and calcining to form a nitric acid nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier; 5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, the main material zeolite is 30 to 40% by weight of mixing, molding, drying and baking to form a phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier; And combining the ammonia nitrogen sorbent ceramic microorganism carrier, the nitrate nitrogen sorbent ceramic microorganism carrier, and the phosphorus adsorption ceramic microorganism carrier.
본 발명에 있어서, 상기 혼합, 성형, 건조, 소성은, 상기 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%와 제올라이트, 활성알루미나, 또는 산화마그네슘 중의 어느 하나인 주재료 30~40중량%를 혼합하여 세라믹 분말을 준비하는 단계; 상기 세라믹 분말에 액상 결합재인 실리카졸과 물을 먼저 30초이상 5분 이하 혼합하고, 무수에탄올을 가하여 30초 이내로 혼합을 완료하고, 침전물이 고루 퍼진 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 세라믹 미생물 담체 성형물의 형상으로 성형공정을 진행하는 단계; 상기 성형물을 100℃ 이상에서 24시간 이상으로 무수에탄올을 소성 전에 제거하는 건조단계; 및 상기 건조한 성형물을 500~550℃에서 소성을 진행하는데, 승온 1시간 유지 8시간을 진행하는 소성단계를 포함할 수 있다. 상기 건조단계에서는 중탄산나트륨이 65℃ 이상에서 이산화탄소가 분리되면서 세라믹 성형물의 발포작용을 할 수 있다.In the present invention, the mixing, molding, drying, firing, the
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면 세라믹 미생물 담체는 암모니아성질소, 질산성질소, 인을 흡착하는 세라믹 담체에 미생물이 서식하도록 발포기공을 조성하여 흡착된 물질을 미생물이 먹이활동을 통해 기공 초기화 효과를 재현하도록 하여 장기간 사용할 수 있다.According to the present invention having the configuration as described above, the ceramic microorganism carrier is a porous microorganism by forming a foaming pore so that the microorganisms inhabit the ceramic carrier that adsorbs ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, phosphorus through the feeding activity of the microorganisms It can be used for a long time to reproduce the initialization effect.
또한, 본 발명은 세라믹의 흡착기능과 미생물의 먹이활동의 특징이 모두 가능하도록, 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 일정비율로 혼합하여 사용하도록 하여 미생물의 풍부한 먹이활동과 서식환경을 제공하여 수질 정화 기능을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention is to mix ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, nitrate nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier in a certain ratio so that both the adsorption function of the ceramic and the feeding activity of the microorganism are possible. It can improve the water purification function by providing abundant feeding activity and habitat environment of microorganism.
또한, 본 발명은 미생물의 성장에 필요한 수중의 질소와 인을 흡착하는 물질로 구성하여 생산함으로써 미생물의 조기 부착을 개선하여 10일 이내 부착되어, 1.5개월 이내에 원활한 수질 조건을 달성할 수 있다. 부착 미생물의 성장에 의한 흡착된 질소 및 인을 소모하는 자가 세정 효과를 갖는다.In addition, the present invention is composed of a material that adsorbs nitrogen and phosphorus in the water required for the growth of microorganisms to improve the early attachment of the microorganisms attached within 10 days, can achieve smooth water conditions within 1.5 months. It has a self-cleaning effect of consuming adsorbed nitrogen and phosphorus by the growth of adherent microorganisms.
또한, 본 발명의 세라믹 미생물 담체의 조성물로서, 석탄화력발전소 부산물 활용으로 원료 구입 비용 절감과 재자원화에 기여할 수 있다.In addition, as a composition of the ceramic microorganism carrier of the present invention, by utilizing the coal-fired power plant by-products it can contribute to reducing the raw material purchase cost and recycling.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 미생물 담체의 형상을 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 질소 제거 대상인 세라믹 미생물 담체를 나타내는 사진이다.
도 3은 인 제거 대상인 세라믹 미생물 담체를 나타내는 사진이다.
도 4는 표5의 개발제품 적용 수족관과 표6의 타사 비교제품 적용 수족관을 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing the shape of a ceramic microorganism carrier according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a ceramic microorganism carrier to be removed nitrogen according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing a ceramic microorganism carrier to be removed phosphorus.
Figure 4 is a photograph showing the aquarium applied to the development product of Table 5 and the aquarium applied to the comparative products of the other companies in Table 6.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질소와 인의 흡착기능을 갖는 세라믹 미생물 담체를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a ceramic microorganism carrier having a nitrogen and phosphorus adsorption function according to an embodiment of the present invention.
기존 제품은 흡착 또는 담체로 특정지어 구분 개발되어서 활용처가 각기 다르게 사용되었다. 흡착형 미생물 담체 중 가장 유사한 제품은 암모니아성질소 흡착형 미생물 담체이며, 적용 미생물과 폭기의 영향을 받는 제품이다.Existing products have been specially developed as adsorption or carrier so that their applications are different. The most similar products of adsorptive microbial carriers are ammonia nitrogen adsorbent microbial carriers and are affected by the applied microorganisms and aeration.
본 발명의 세라믹 미생물 담체는 기존 담체에 없는 인 흡착 특성과 질산성질소 흡착 특성을 갖는다. 또한, 질산성질소와 인을 흡착하여 미생물을 유도하여 내부에 조성된 기공에 서식하도록 한다. 미생물의 먹이활동에 의해 기 흡착된 질산성질소, 인이 소모된다. 소모에 의한 세정효과로 인한 반복 흡착이 가능하다.The ceramic microbial carrier of the present invention has phosphorus adsorption and nitrogen nitrate adsorption properties that are not present in the existing carrier. In addition, by adsorbing nitrogen nitrate and phosphorus to induce microorganisms to inhabit the pores formed therein. Nitrogen nitrate and phosphorus adsorbed by the microbial feeding activity are consumed. Repeated adsorption is possible due to the washing effect by consumption.
본 발명의 세라믹 미생물 담체는 암모니아성질소, 질산성질소, 인을 흡착하는 세라믹 담체에 미생물이 서식하도록 발포기공을 조성하여 흡착된 물질을 미생물이 먹이활동을 통해 기공 초기화 효과를 재현하도록 하여 장기간 사용하도록 하는 기능을 갖는다.The ceramic microorganism carrier of the present invention forms foamed pores so that microorganisms inhabit a ceramic carrier that adsorbs ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, and phosphorus so that the adsorbed material reproduces the pore initialization effect through the feeding activity. Has the function to make
본 발명은 세라믹의 흡착기능과 미생물의 먹이활동의 특징이 모두 가능하도록, 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 일정비율로 혼합하여 사용하도록 하여 미생물의 풍부한 먹이활동과 서식환경을 제공하는 것이다.The present invention uses a mixture of ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, nitrate nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier at a certain ratio so that both the adsorption function of the ceramic and the feeding activity of the microorganism are possible. It is to provide abundant feeding and habitat environment for microorganisms.
본 발명은 세라믹 흡착재로서, 암모니아성 질소는 제올라이트, 질산성 질소는 활성알루미나, 인은 산화마그네슘이 주재료로서 흡착기능을 갖는다.The present invention is a ceramic adsorbent, wherein ammonia nitrogen is zeolite, nitrate nitrogen is activated alumina, phosphorus magnesium oxide is the main material and has an adsorption function.
인을 흡착하는 산화마그네슘은 엄밀하게는 인 성분과 화학결합하여 결정물을 형성한다. 인과의 결합에서 생성되는 결정물이 기공을 폐색하게 되기 때문에 질소 제거용 흡착제와 혼합하여 소성하면 기능이 단시일 내에 종료된다. 이 문제 때문에 제올라이트, 활성알루미나, 산화마그네슘을 각각 주재료로 구성하여 별도의 세라믹 흡착제를 제조하고 하나의 생물반응조(고정, 부유, 충전) 또는 여과기에 설치 후에 사용한다.Magnesium oxide, which adsorbs phosphorus, is strictly chemically bonded to the phosphorus component to form crystals. Since the crystals formed in the bond with phosphorus block the pores, mixing with the adsorbent for nitrogen removal and firing ends the function in a short time. Because of this problem, zeolite, activated alumina and magnesium oxide are each composed of a main material to prepare a separate ceramic adsorbent and used after installation in one bioreactor (fixed, suspended, filled) or filter.
본 발명에서는 제올라이트, 감마알루니마, 산화마그네슘의 각각의 주재료로 제조된 세 가지 타입의 흡착형 세라믹 미생물 담체를 적정 비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, three types of adsorption-type ceramic microorganism carriers made of the main materials of zeolite, gamma alumina, and magnesium oxide are mixed and used at an appropriate ratio.
표 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체의 성분비율을 나타낸다.Table 1 shows the component ratio of the ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier according to a preferred embodiment of the present invention.
system
비율
combination
ratio
암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체의 성분은 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 제올라이트는 30~40중량%일 수 있다.The components of the ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier are 5 to 15% by weight of silica sol, 5 to 10% by weight of water, 20 to 25% by weight of anhydrous ethanol, 10 to 15% by weight of bentonite, and 1 to 1% of sodium bicarbonate. 4 wt%, talc or dolomite may be 5-15 wt%, and the main material zeolite may be 30-40 wt%.
표 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체의 성분비율을 나타낸다.Table 2 shows the component ratio of the nitric acid nitrate adsorption ceramic microorganism carrier according to a preferred embodiment of the present invention.
system
비율
combination
ratio
질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체의 성분은 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 활성알루미나는 30~40중량%일 수 있다.The components of the nitrate-nitrogen adsorption-type ceramic microorganism carrier are 5 to 15% by weight of silica sol, 5 to 10% by weight of water, 20 to 25% by weight of anhydrous ethanol, 10 to 15% by weight of bentonite, and 1 to 1% of sodium bicarbonate. 4 wt%, talc or dolomite may be 5-15 wt%, and active alumina as the main material may be 30-40 wt%.
표 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인 흡착형 세라믹 미생물 담체의 성분비율을 나타낸다.Table 3 shows the component ratio of the phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier according to the preferred embodiment of the present invention.
system
비율
combination
ratio
인 흡착형 세라믹 미생물 담체의 성분은 실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 산화마그내슘은 30~40중량%일 수 있다.The components of the phosphorus adsorption ceramic microorganism carrier are 5-15 wt% of silica sol, 5-10 wt% of water, 20-25 wt% of anhydrous ethanol, 10-15 wt% of bentonite, and 1-4 wt.% Of sodium bicarbonate. %, Talc or dolomite may be 5 to 15% by weight, and the main material magnesium oxide may be 30 to 40% by weight.
이하, 본 발명의 질소와 인의 흡착기능을 갖는 세라믹 미생물 담체의 제조방법에 대하여 살펴본다. 세라믹 미생물 담체는 재질과 형태가 미생물의 특성에 맞도록 제작되어서 미생물이 밀집하여 성장할 수 있는 장소를 제공하여야 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a ceramic microorganism carrier having a nitrogen and phosphorus adsorption function of the present invention will be described. Ceramic microbial carriers should be made to suit the characteristics of microorganisms in material and form, providing a place where microorganisms can grow and grow.
본 발명의 세라믹 미생물 담체는 표1 내지 3과 같은 성분의 액상 결합재와 세라믹 성분을 준비하여, 혼합 성형 제조한다.Ceramic microorganism carrier of the present invention is prepared by mixing and preparing a liquid binder and a ceramic component of the components shown in Tables 1-3.
(혼합 및 성형공정)(Mixing and molding process)
우선, 표 1 내지 표 3과 관련설명에서 상술한 바와 같이 주재료(제올라이트, 활성알루미나, 산화마그네슘)를 포함하는 세라믹 분말을 혼합하여 준비한다.First, as described above in Tables 1 to 3 and related descriptions, a ceramic powder containing a main material (zeolite, activated alumina, magnesium oxide) is mixed and prepared.
다음으로, 세라믹 분말에 액상 결합재인 실리카졸과 물을 먼저 30초이상 5분 이하 혼합하고, 무수에탄올을 가하여 30초 이내로 혼합을 완료하고, 침전물이 고루 퍼진 혼합물을 형성한다.Next, silica sol, which is a liquid binder, and water are first mixed with the ceramic powder for 30 seconds or more and 5 minutes or less, and the mixture is completed within 30 seconds by adding anhydrous ethanol to form a mixture evenly spreading the precipitate.
다음으로, 상기 혼합물을 성형기를 이용하여 세라믹 미생물 담체 성형물의 형상으로 성형공정을 진행한다. Next, the molding process is performed in the shape of a ceramic microorganism carrier molding using the mixture.
(혼합 및 성형공정)(Mixing and molding process)
우선, 표 1 내지 표 3과 관련설명에서 상술한 바와 같이 주재료(제올라이트, 활성알루미나, 산화마그네슘)를 포함하는 세라믹 분말을 혼합하여 준비한다.First, as described above in Tables 1 to 3 and related descriptions, a ceramic powder containing a main material (zeolite, activated alumina, magnesium oxide) is mixed and prepared.
다음으로, 세라믹 분말에 액상 결합재인 실리카졸과 물을 먼저 30초이상 5분 이하 혼합하고, 무수에탄올을 가하여 30초 이내로 혼합을 완료하고, 침전물이 고루 퍼진 혼합물을 형성한다.Next, silica sol, which is a liquid binder, and water are first mixed with the ceramic powder for 30 seconds or more and 5 minutes or less, and the mixture is completed within 30 seconds by adding anhydrous ethanol to form a mixture evenly spreading the precipitate.
다음으로, 상기 혼합물을 성형기를 이용하여 세라믹 미생물 담체 성형물의 형상으로 성형공정을 진행한다. Next, the molding process is performed in the shape of a ceramic microorganism carrier molding using the mixture.
(건조 및 발포공정)(Drying and foaming process)
다음으로, 상기 성형물의 건조공정을 실시하는데, 액상 결합재에 무수에탄올을 사용하였으므로, 100℃ 이상에서 24시간 이상 건조하여 무수에탄올을 소성 전에 제거한다.Next, a drying step of the molded product is carried out. Since anhydrous ethanol is used as the liquid binder, the anhydrous ethanol is dried at 100 ° C or higher for at least 24 hours to remove the anhydrous ethanol before firing.
또한, 건조과정에서는 중탄산나트륨이 65℃ 이상에서 이산화탄소가 분리되면서 세라믹 성형물의 발포작용을 한다. 이후에, 실리카졸이 코팅을 완료하게 되어, 제품의 강도가 증진하게 된다. 이와 같이 제조된 담체의 표면에는 0.001㎜∼0.05㎜정도의 소공극과 0.1㎛∼1㎛정도의 미세기공들이 다양하게 조합되어 있어 물의 투과성이 양호하며 다양한 미생물들이 각자의 크기나 형태에 따라 서식할 수 있게 만들어져 있는 특징이 있다.In addition, in the drying process, the sodium bicarbonate is foamed ceramic molding while carbon dioxide is separated at 65 ℃ or more. Thereafter, the silica sol completes the coating, thereby increasing the strength of the product. On the surface of the carrier prepared as described above, small pores of about 0.001 mm to 0.05 mm and micropores of about 0.1 μm to 1 μm are variously combined, so that water permeability is good and various microorganisms inhabit according to their size or shape. There are features that are made possible.
본 발명의 배합에서는 유기물 결합재를 전혀 사용하지 않으므로 발포용으로 중탄산나트륨을 적용하여 발포가 이루어진다. 종래의 흡착재 또는 담체의 경우에는 유기물 결합재를 대부분 활용하는데, 본 발명은 중탄산나트륨을 사용하므로 100℃ 이상의 건조 공정에서 발포된다.In the formulation of the present invention, since no organic binder is used at all, foaming is performed by applying sodium bicarbonate for foaming. In the case of conventional adsorbents or carriers, most organic binders are used, but the present invention uses sodium bicarbonate, and thus foams in a drying process of 100 ° C. or higher.
(소성공정)(Firing process)
건조한 제품은 500~550℃에서 소성을 진행하는데, 승온 1시간 유지 8시간을 진행한다.The dry product proceeds to firing at 500 ~ 550 ° C., and the temperature is maintained for 1 hour and 8 hours.
소성온도가 550℃를 초과하여 장시간 소성하게 되면 제올라이트의 경우에는 구조가 붕괴되어 암모니아성 질소를 흡착할 수 없다.If the firing temperature is higher than 550 ° C. for a long time, the structure of the zeolite collapses and the ammonia nitrogen cannot be adsorbed.
본 발명에서는 유기물이 혼합되어 있지 않으므로 유지시간을 8시간 이상으로 길게 진행하는 것이 바람직하다.In the present invention, since the organic substances are not mixed, it is preferable to advance the holding time to 8 hours or more.
또한, 본 발명에서는 벤토나이트와 돌로마이트 또는 탈크가 실리카졸과 결합하여 강도가 향상되는데, 소성 후에는 더욱 큰 강도를 갖는다. 육상 양식장에 함유된 암모니아성 질소의 질산화를 위한 폭기 시에, 세라믹 미생물 담체는 유동하고, 유동에 의한 단체간 충돌에 의한 파손에 대해 안정적인 강도 1MPa 이상 또는 마모율 10% 이하를 확보하여야 한다.In addition, in the present invention, the strength is improved by combining bentonite, dolomite or talc with silica sol, and after firing, the strength is greater. In the aeration for nitrification of ammonia nitrogen contained in terrestrial aquaculture, the ceramic microbial carrier should flow and ensure a stable strength of at least 1 MPa or a wear rate of less than 10% against breakage due to interbody collisions caused by the flow.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 미생물 담체의 사진이다.1 is a photograph of a ceramic microorganism carrier according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 소성 후에 최종적으로 제조되는 세라믹 미생물 담체의 크기는 지름 10mm 이상이며, 비표면적은 160~200 m2/g 이다.Referring to FIG. 1, the size of the ceramic microorganism carrier finally prepared after firing is 10 mm or more in diameter, and the specific surface area is 160 to 200 m 2 / g.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 질소 제거 대상인 세라믹 미생물 담체의 형상을 나타내는 사진이며, 도 3은 인 제거 대상인 세라믹 미생물 담체의 형상을 나타내는 사진이다.2 is a photograph showing the shape of the ceramic microorganism carrier to be removed nitrogen according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a photograph showing the shape of the ceramic microorganism carrier to remove phosphorus.
이하, 본 발명에 의한 상술한 세라믹 미생물 담체의 수질정화 기능에 대하여 살펴본다.Hereinafter, the water purification function of the above-described ceramic microorganism carrier according to the present invention will be described.
수산물을 사육하는 육상양식장, 관상어 수족관, 수초 수족관은 사육 대상에 따라서 질소와 인의 발생비율이 다르다.The terrestrial farms, aquarium fish, and aquatic aquariums that breed aquatic products have different rates of nitrogen and phosphorus depending on the target.
이에 따라 본 발명의 세라믹 미생물 담체는 암모니아성 질소, 질산성 질소, 인의 발생량에 따라서 담체를 설치하는 생물반응조 및 여과수조, 여과기에 따라 사용 비율을 각각 다르게 설정하여 사용이 가능하다.Accordingly, the ceramic microorganism carrier of the present invention can be used by setting the use ratio differently according to the bioreactor, the filter water tank, and the filter to install the carrier according to the amount of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, and phosphorus.
표 4는 표 1 내지 표 3의 비율에 의하여 제조된 흡착형 세라믹 미생물 담체를 각각 다르게 배합하여 흡착 실험 후의 수질 개선 상태를 나타낸다.Table 4 shows the water quality improvement state after the adsorption experiment by differently blending the adsorption-type ceramic microorganism carriers prepared by the ratios of Tables 1 to 3.
division
표 4와 같이 1안과 4안의 혼합비율이 흡착율이 가장 높은 것으로 나타났다. As shown in Table 4, the mixing ratio of one eye and four eyes showed the highest adsorption rate.
실험에 사용된 시험수의 수질은 암모니아성질소(NH4-N)는 19.462ppm, 질산성질소(T-N)는 64.246ppm, 인산염 인(PO4-P)은 2.36ppm, 총인(T-P)은 6.49ppm이다.The water quality of the test water used was 19.462 ppm of ammonia nitrogen (NH 4 -N), 64.246 ppm of nitrate nitrogen (TN), 2.36 ppm of phosphate (PO 4 -P), 6.49 of total phosphorus (TP) ppm.
복합 흡착형 세라믹 미생물 담체를 각 비율별 흡착실험은 1일간 진행한 결과이며, 표 4에서는 각 항목별 제거율이 나타나있다.The adsorption experiment for each ratio of the composite adsorption-type ceramic microorganism carrier was carried out for 1 day, and the removal rate for each item is shown in Table 4.
복합 흡착형 세라믹 미생물 담체를 1안 비율로 혼합 후 타사 제품과 성능 비교를 위해 구피 100마리 사육수조에 적용하였으며, 그 결과는 아래 표와 같다.The composite adsorption type ceramic microorganism carrier was mixed in one eye ratio and then applied to 100 breeding tanks for comparison with other companies' products. The results are shown in the table below.
도 4는 개발제품 적용 수족관과타사 비교제품 적용 수족관을 나타내는 사진이다.Figure 4 is a photograph showing the aquarium applied to the development product applied aquarium and other companies comparative products.
도 4를 참조하면 본 발명의 개발제품 적용 수족관의 수질이 현저하게 개선된 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 4 it can be seen that the water quality of the development product application aquarium of the present invention is significantly improved.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 도면 및 상세한 설명에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.The present invention described above is not limited to the above-described drawings and detailed description, and various modifications and changes made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. Of course it is also included within the scope of the present invention.
Claims (5)
실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 활성알루미나는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 형성한 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체; 및
실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 산화마그네슘는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 형성한 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 포함하며,
상기 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 및 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 배합 사용하는 것을 특징으로 하는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체.5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Weight%, zeolite as the main material is an ammonia nitrogen adsorbing ceramic microorganism carrier formed by mixing, molding, drying and baking 30 to 40% by weight;
5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, active alumina as the main material is 30% to 40% by weight of the mixed nitric acid nitrate adsorption type ceramic microorganism carrier formed, dried, calcined; And
5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, the main material magnesium oxide comprises a phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier formed by mixing, molding, drying and baking 30-40% by weight,
A nitrogen and phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier, characterized in that a mixture of the ammonia nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, the nitrate nitrogen adsorption type ceramic microorganism carrier, and the phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier.
상기 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체의 크기는 지름 10mm 이상이며, 비표면적은 160~200 m2/g 인 것을 특징으로 하는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체.The method of claim 1,
The nitrogen and phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier has a diameter of 10 mm or more, and the specific surface area is 160 to 200 m 2 / g.
실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 활성알루미나는 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체를 형성하는 단계;
실리카졸이 5~15중량%, 물이 5~10 중량%, 무수에탄올이 20~25중량%, 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%, 주재료인 산화마그네슘은 30~40중량%를 혼합, 성형, 건조, 소성하여 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 형성하는 단계; 및
상기 암모니아성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 질산성질소 흡착형 세라믹 미생물 담체, 및 인 흡착형 세라믹 미생물 담체를 배합하는 단계를 포함하는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체의 제조방법.5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, the main material zeolite is 30 to 40% by weight of mixing, molding, drying and baking to form ammonia nitrogen nitrogen adsorption ceramic microorganism carrier;
5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, active alumina as the main material is 30 to 40% by weight of mixing, molding, drying and baking to form a nitrate nitrogen adsorption-type ceramic microorganism carrier;
5-15 wt% silica sol, 5-10 wt% water, 20-25 wt% anhydrous ethanol, 10-15 wt% bentonite, 1-4 wt% sodium bicarbonate, 5-15 wt% talc or dolomite Wt%, the main material magnesium oxide is 30-40% by weight of mixing, molding, drying and baking to form a phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier; And
Method for producing a nitrogen and phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier comprising the step of combining the ammonia nitrogen adsorption-type ceramic microorganism carrier, nitrate nitrogen adsorption-type ceramic microorganism carrier, and phosphorus adsorption-type ceramic microorganism carrier.
상기 혼합, 성형, 건조, 소성은,
상기 벤토나이트는 10~15중량%, 중탄산나트륨은 1~4 중량%, 탈크 또는 돌로마이트는 5~15 중량%와 제올라이트, 활성알루미나, 또는 산화마그네슘 중의 어느 하나인 주재료 30~40중량%를 혼합하여 세라믹 분말을 준비하는 단계;
상기 세라믹 분말에 액상 결합재인 실리카졸과 물을 먼저 30초이상 5분 이하 혼합하고, 무수에탄올을 가하여 30초 이내로 혼합을 완료하고, 침전물이 고루 퍼진 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 세라믹 미생물 담체 성형물의 형상으로 성형공정을 진행하는 단계;
상기 성형물을 100℃ 이상에서 24시간 이상으로 무수에탄올을 소성 전에 제거하는 건조단계; 및
상기 건조한 성형물을 500~550℃에서 소성을 진행하는데, 승온 1시간 유지 8시간을 진행하는 소성단계를 포함하는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체의 제조방법.The method of claim 3,
The mixing, molding, drying, firing,
The bentonite is 10 to 15% by weight, sodium bicarbonate is 1 to 4% by weight, 5 to 15% by weight of talc or dolomite and 30-40% by weight of the main material which is any one of zeolite, activated alumina, or magnesium oxide Preparing a powder;
Mixing the silica sol, which is a liquid binder, and water to the ceramic powder first for 30 seconds or more and 5 minutes or less, adding anhydrous ethanol to complete mixing within 30 seconds, and forming a mixture evenly spreading the precipitate;
Carrying out the molding process of the mixture into the shape of a ceramic microorganism carrier molding;
A drying step of removing the molded product before firing the anhydrous ethanol at 100 ° C. or higher for at least 24 hours; And
Process for firing the dried molded product at 500 ~ 550 ℃, the method of producing a nitrogen-phosphorous adsorption ceramic microorganism carrier comprising a firing step of proceeding to maintain the temperature increase 1 hour.
상기 건조단계에서는 중탄산나트륨이 65℃ 이상에서 이산화탄소가 분리되면서 세라믹 성형물의 발포작용을 하는 것을 특징으로 하는 질소와 인의 흡착형 세라믹 미생물 담체의 제조방법.The method of claim 4, wherein
In the drying step, the sodium bicarbonate is carbon dioxide is separated at 65 ℃ or more as the foaming action of the ceramic molding, characterized in that the nitrogen and phosphorus adsorption type ceramic microorganism carrier production method.
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