KR980009185A - Microbial-affinity porous ceramics carrier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미생물이 부착되어 살기에 좋은 환경을 갖고 있고, 호기성의 활성 오니 폐수 처리 시 사용되는 다공성 세라믹스 담체에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous ceramic carrier having an environment favorable for living microorganisms attached thereto and used in the treatment of aerobic activated sludge wastewater.
본 발명은 호기성 활성 오니 폐수 처리에 있어 순응 시간을 단축시키며, 안정된 처리 효율을 유지할 수 있고, 미생물이 성장하기에 유리한 환경을 갖고 있는 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a microbial-affinity porous ceramic support which can shorten the adaptation time in aerobic activated sludge wastewater treatment, maintain stable treatment efficiency, and have an environment favorable for the growth of microorganisms.
본 발명의 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체는 폐수 처리에서 운전개시 시 미생물의 순응 시간을 단축시켜 폐수를 안정하게 처리하기 위한 담체에 있어서, 활성 오니 폐수 처리 후 발생하는 잉여 오니를 미세 기공을 갖는 천연 제올라이트와 혼합한 후 소결하여 제조된 것을 특징으로 한다.The microbial-affinity porous ceramic carrier of the present invention is a carrier for stably treating wastewater by shortening the adaptation time of microorganisms at the start of operation in wastewater treatment, wherein the excess sludge generated after the treatment of the activated sludge wastewater is treated with natural zeolite And then sintering the mixture.
Description
본 발명은 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 미생물이 부착되어 살기에 좋은 환경을 갖고 있고, 호기성의 활성 오니 폐수 처리 시 사용되는 다공성 세라믹스 담체에 관한 것이다.The present invention relates to a microbial affinity porous ceramic support. More particularly, the present invention relates to a porous ceramics carrier having an environment in which microorganisms adhere and is suitable for living, and used in the treatment of aerobic activated sludge wastewater.
활성 오니 폐수 처리는 폐수 처리 방법 중 가장 일반적인 방법으로써 폐수의 오염 물질을 호기성 미생물(활성 오니)을 이용하여 생물학적으로 분해 · 처리하는 방법이다. 최근에는 활성 오니 폐수 처리의 처리 효율을 더욱 높이기 위하여 활성를 높은 미생물을 배양하여 사용하는 방법, 미생물에의 산소 공급법의 개량, 담체를 사용하여 반응조내 미생물의 농도를 높이고 생태계를 안정화시키는 방법 등이 연구되고 있다. (대한민국 특허 공고 공보 제89-3922호, 제90-1539호, 제91-6526호)Activated sludge wastewater treatment is the most common method of treating wastewater, and biologically decomposes and treats wastewater pollutants using aerobic microorganisms (activated sludge). Recently, a method of cultivating and using high activity microorganisms to improve the treatment efficiency of the activated sludge wastewater treatment, an improvement of the oxygen supply method to microorganisms, a method of increasing the concentration of microorganisms in the reaction tank using a carrier and stabilizing the ecosystem Research. (Korean Patent Publication No. 89-3922, No. 90-1539, No. 91-6526)
상기 방법 중 담체를 반응조에 투입하는 방법은 미생물을 담체에 부착시켜 반응조 내의 미생물 농도를 유지시키는 방법으로 사용되는 담체 재료로써 플라스틱 및 고분자계 담체와 세라믹스계 담체로 대별된다.(用水와 廢水, 29(8), p3, 일본 특개평 3-232,590호)Among the above methods, a method of introducing a carrier into a reaction tank is classified into a plastic and a polymer-based carrier and a ceramic-based carrier as a carrier material used as a method of maintaining the concentration of microorganisms in a reaction tank by attaching microorganisms to the carrier. (8), p3, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-232,590)
플라스틱 및 고분자계의 담체는 경제적이기는 하지만 비표면적이 작으며, 일부 재료는 수팽윤성을 갖고 있어 사용 중 쉽게 깨어지는 단점이 지적되고 있다 또한, 수명이 끝난 후 폐기 처리에 문제점이 있다. 이에 비해 세라믹스계는 비표면적이 높으며, 물리적·화학적 안정성이 있기 때문에 가능성이 높은 담체로 평가 되고 있다.Although the plastic and polymeric carrier is economical, it has a small specific surface area, and some of the materials have a water swelling property, which disadvantageously breaks easily during use. Also, there is a problem in disposal treatment after the end of life. On the other hand, the ceramics system has high specific surface area and physical / chemical stability.
상기의 세라믹스계 담체를 활성 오니 폐수 처리에 이용하는 방법은 담체를 반응조 내에 현수, 적층, 또는 유동시키는 것이다. 상기 담체를 이용하여 폐수처리 시스템의 운전을 개시할 때 미생물이 담체에 부착된 후 생태계가 안정하게 되어야 처리 효율이 안정하게 된다. 즉, 처음 폐수 처리 시스템을 시동하여 안정하게 운전할 수 있을 때까지 미생물의 순응 시간이 필요하다. 생물학적 폐수 처리에서 이러한 순응 시간은 지속적이고 안정한 처리 효율과 함께 매우 중요한 인자로 알려져 있다.The method of using the above ceramic carrier for treatment of activated sludge wastewater is suspending, laminating, or flowing the carrier in the reaction tank. When the operation of the wastewater treatment system is started by using the carrier, the microorganisms are attached to the carrier, and then the ecosystem is stabilized so that the treatment efficiency becomes stable. That is, the microbiological adaptation time is required until the initial wastewater treatment system can be started and operated stably. In biological wastewater treatment, this adaptation time is known to be a very important factor with continuous and stable treatment efficiency.
본 발명은 호기심 활성 오니 폐수 처리에 있어 순응 시간을 단축시키며, 안정된 처리 효율을 유지할 수 있는 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체를 제공하는테 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a microbial-affinity porous ceramics carrier capable of shortening the compliance time in the treatment of the curious activated sludge wastewater and maintaining stable treatment efficiency.
또한, 본 발명은 미생물이 성장하기에 유리한 환경을 갖고 있는 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체를 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a microbial-affinity porous ceramic support having an environment favorable for the growth of microorganisms.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체는 폐수 처리에서 운전개시 시 미생물의 순응 시간을 단축시켜 폐수를 안정하게 처리하기 위한 담체에 있어서, 활성 오니 폐수 처리 후 발생하는 잉여 오니를 미세 기공을 갖는 천연 제올라이트와 혼합한 후 소결하여 제조된 것을 특징으로 한다.The microbial-affinity porous ceramic carrier of the present invention is a carrier for stably treating wastewater by shortening the adaptation time of microorganisms at the start of operation in wastewater treatment, wherein the excess sludge generated after the treatment of the activated sludge wastewater is treated with natural zeolite And then sintering the mixture.
본 발명의 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체는 상기 잉여 오니에 포함된 유기물의 양에 천연 제올라이트에 대해 중량비로 5 내지 60% 첨가되어 있으며, 50 내지 55%의 기공율과 48 내지 55㎛의 기공 크기를 갖는다.The microbial affinity porous ceramic support of the present invention is added to the amount of organic matter contained in the excess sludge by 5 to 60% by weight with respect to natural zeolite, and has a porosity of 50 to 55% and a pore size of 48 to 55 μm .
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 미생물이 살기에 좋은 환경을 부여하기 위한 다공성 세라믹스 담체에 대한 것으로써 담체의 모재료로는 미세한 기공을 갖고 있어 흡착성이 좋은 천연 제올라이트와 활성 오니 폐수 처리 공정에서 발생하는 잉여 오니를 이용하여 제조한다.The present invention relates to a porous ceramic support for providing a good environment for living microorganisms, and is characterized in that natural zeolite having fine pores and having good adsorption property as a parent material of the support, and excess sludge generated in an activated sludge wastewater treatment process .
건조 잉여 오니는 종류에 따라 차이가 있지만 대략 60% 정도의 유기물(미생물, 오염물 등)과 40%정도의 무기물로 구성되어 있다. 무기물은 SiO2, Al2O3등이 주성분이지만 그 외에 미생물 성정에 필수적인 영양 염류, 예를들면 Fe2O3, P2O5, K2O, CaO, MgO, TiO2, Na2O 등이 포함되어 있다.Dry surplus sludge is composed of about 60% organic matter (microorganisms, pollutants, etc.) and about 40% inorganic matter though it varies depending on the kind. Inorganic materials such as SiO 2 and Al 2 O 3 are the main components, but other nutrients essential for microbial growth such as Fe 2 O 3 , P 2 O 5 , K 2 O, CaO, MgO, TiO 2 and Na 2 O .
또한, 유기물이 주성분인 미생물은 열처리하면 산화되어 없어지지만 미생물의 체내에서 축적하고 있던 영양 염류는 남게 된다.In addition, microorganisms whose main component is organic matter are oxidized and disappear when they are heat-treated, but nutrient salts accumulated in the microorganism body remain.
본 발명에 따른 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체는 모재료인 제올라이트와 잉여 오니를 혼합하여 소결 함으로써 제조된다. 잉여 오니에 존재하는 영양 염류는 다공성 세라믹스 담체로 옮겨지게 되며 이 영양 염류는 단순한 영양 염류가 아니라 미생물이 활발히 성장하던 생태계의 영양 염류이므로 밸런스(balance)가 적합하게 맞는 영양 염류이다.The microbial affinity porous ceramic carrier according to the present invention is produced by mixing and sintering zeolite as a parent material with an excess sludge. The nutrients present in the surplus sludge are transferred to the porous ceramics carrier. These nutrients are not merely nutrient salts but nutrients suitable for balance because they are the nutrients of the ecosystem in which microorganisms are actively growing.
한편, 잉여 오니를 포함되어 있는 유기물은 담체 제조 공정의 열처리(소결)과정에서 산화되면서 담체에 기공을 형성하는데 기여하게 된다.On the other hand, the organic matter including the excess sludge is oxidized in the heat treatment (sintering) process of the carrier production process and contributes to forming pores in the carrier.
본 발명에 따른 담체를 제조할 때 건조 잉여 오니 중 유기물, 즉 강열 감량으로 제거되는 분의 양을 제올라이트의 양에 대해 무게비로 5 내지 60% 첨가 하는 것이 바람직하다. 만일 건조 잉여 오니 유기물의 양을 5% 미만으로 하면 열처리(소결)후 제조되는 담체의 기공율이 낮고 기공 크기도 작아진다. 기공 크기가 작으면 미생물이 기공 속에 들어가 부착될 수 없으며 폐수 처리에 적용할 때 순응 시간 단축 효과가 미약하다. 반대로 60% 초과하면 소결 후 담체의 강도가 매우 약해 쉽게 깨어져 버린다.In the preparation of the carrier according to the present invention, it is preferable to add 5 to 60% by weight of the organic substance in the dried excess sludge, that is, the amount of the substance to be removed by the ignition loss, in the weight ratio with respect to the amount of zeolite. If the amount of the dried excess sludge organic matter is less than 5%, the porosity of the carrier produced after the heat treatment (sintering) is low and the pore size becomes small. If the pore size is small, the microorganisms can not enter into the pores and the effect of shortening the adaptation time is small when applied to wastewater treatment. On the other hand, if it exceeds 60%, the strength of the carrier after sintering is very weak and it breaks easily.
본 발명의 미생물 친화성 다공성 세라믹스 담체를 폐수 처리에 이용하면 1차적으로 운전 개시 시의 순응 시간을 단축할 수 있으며, 생태계 안정화에 의한 안정적인 운전을 도모할 수 있다. 2차적으로는 본 발명의 담체를 제조하는데 사용되는 건조 잉여 오니는 현재 폐기물 처리에 크게 고심하고 있는 바 폐자원의 리싸이클에도 기여할 수 있다.When the microbial-affinity porous ceramic carrier of the present invention is used for wastewater treatment, the adaptation time at the start of operation can be shortened, and stable operation can be achieved by stabilizing the ecosystem. Secondly, the dried excess sludge used for producing the carrier of the present invention is greatly concerned with the present waste treatment, and can contribute to the recycling of waste resources.
본 발명의 담체를 호기성 활성 오니 폐수 처리에 이용한 경우 담체의 크기를 변화시켜 반응조내에 적층, 충전 또는 유동시키면 된다. 또한, 혐기성 폐수처리에도 쉽게 이용할 수 있다.When the carrier of the present invention is used for the treatment of aerobic activated sludge wastewater, the size of the carrier may be changed so as to be laminated, filled or flowed in the reaction tank. It can also be easily used for anaerobic wastewater treatment.
이하 본 발명을 실시예에 의가하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예 1][Example 1]
모재료인 천연 제올라이트를 100/200메쉬로 분쇄한다. 잉여 오니는 함수율이 5% 이하가 되도록 건조한 후 100메쉬 이차의 크기로 분쇄한다. 회전형 믹서에 다음 표 1에 나타낸 중량비로 제올라이트를 놓고 건조 잉여 오니를 혼합하였다. 이 혼합물의 총량에 대해 10중량%의 활석, 20중량%의 물, 3중량%의 피브이에이(PVA)를 첨가하여 300알피엠(rpm)의 속도로 3분간 혼합하여 반죽상의 원료를 준비하였다.The natural zeolite as the parent material is pulverized to 100/200 mesh. The excess sludge is dried to a water content of 5% or less and then pulverized to a size of 100 mesh secondary. The zeolite was placed in a rotary mixer at the weight ratios shown in Table 1 below and the dried excess sludge was mixed. 10% by weight of talc, 20% by weight of water and 3% by weight of PVA were added to the total amount of the mixture, and the mixture was kneaded at a speed of 300 rpm for 3 minutes to prepare a kneaded raw material.
이렇게 준비된 반죽상의 원료를 전동 조립기를 이용하여 로드 또는 구상으로 성형하였다. 성형체를 1일이상 자연 건조한 후 다음 표 1의 소결 온도에서 1시간 동안 소결하여 담체를 제조하였다. 제조된 담체의 기공을, 기공 크기를 수은 기공율 측정기를 이용하여 측정하였다.The thus prepared dough-like raw material was molded into a rod or a spherical shape by using a motorized granulator. The formed body was naturally dried for 1 day or more and then sintered at a sintering temperature shown in Table 1 for 1 hour to prepare a carrier. The pores of the prepared carrier were measured by using a mercury porosimeter.
실시예 1에서 제조원 담체의 기공율 및 기공 크기 측정 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The results of the measurement of the porosity and the pore size of the carrier prepared in Example 1 are shown in Table 1 below.
[실시예 2 내지 14][Examples 2 to 14]
회전형 믹서에 다음 표 1에 나타낸 중량비로 제올라이트를 넣고 건조 잉여 오니를 혼합하는 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 담체를 제조하였다.A carrier was prepared in the same manner as in Example 1 except that zeolite was added to the rotary mixer at the weight ratios shown in the following Table 1 and the dried excess sludge was mixed.
실시예 2내지 14에서 제조된 담체의 기공율 및 기공 크기 측정 결과를 다음 표 1에 나타내었다.The results of measurement of the porosity and pore size of the carrier prepared in Examples 2 to 14 are shown in Table 1 below.
[비교 실시예 1 내지 7][Comparative Examples 1 to 7]
천연 제올라이트에 건조 잉여 오니 유기물을 다음 표 2에서와 같이 첨가 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 담체를 제조하였다. 비교 실시예 1 내지 7에서 제조된 담체의 기공율 및 기공 크기 측정 결과를 표 2에 나타내었다.A carrier was prepared in the same manner as in Example 1, except that the dried excess sludge organic matter was added to natural zeolite as shown in Table 2 below. The results of the measurement of the porosity and the pore size of the carrier prepared in Comparative Examples 1 to 7 are shown in Table 2.
[비고 실시예 8][Remark Example 8]
100/200메쉬로 분쇄한 천연 제올라이트에 소맥분을 중량비로 40% 첨가차고 중량비로 각각 활석 10%, 물 20%, 피브이에이 3%를 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 성형한 후 1300℃에서 1시간 동안 소결하여 담체를 제조하였다. 이 담체의 기공율은 48%, 평균 기공 크기는 51㎛이었다. 이 담체는 미생물이 필요로 하는 영양 염류가 포함되어 있지 않았다.10% of talc, 20% of water and 3% of PVA were added to natural zeolite pulverized with 100/200 mesh, and the flour was added thereto in a weight ratio of 40%, and molded in the same manner as in Example 1, And then sintered for 1 hour to prepare a carrier. The carrier had a porosity of 48% and an average pore size of 51 탆. This carrier did not contain nutrients required by microorganisms.
[측정예][Measurement example]
실시예 1 내지 14에서 제조한 담체를 이용하여 폐수 처리의 운전 개시부터 처리 효율이 95% 이상 도달할 때까지의 미생물의 순응 시간을 측정하였다.Using the carriers prepared in Examples 1 to 14, the microbiological compliance time from the start of the operation of the wastewater treatment until the treatment efficiency reached 95% or more was measured.
처리 효율은(유입수 COD×유출수 COD농도)×100/유입수 COD 농도로 계산하였다. 10ℓ의 반응조(폭기 기조)에 1ℓ의 담체와 5ℓ의 활성 오니(하수종말처리장에서 입수)를 주입하고 4시간 동안 폭기하였다. COD농도 50ppm정도의 인공 폐수를 체류 시간 12시간의 조건으로 주입하였으며 유출수가 발생할 때부터를 운전 개시 시점으로 하였다. 유출수의 농도는 자동 COD미터로 매 10분마다 측정하였다. 인공 폐수는 알코올과 글리세린을 물로 희석하여 준비하였다.The treatment efficiency was calculated as (influent COD × effluent COD concentration) × 100 / influent COD concentration. 1 liter of carrier and 5 liters of activated sludge (obtained from sewage terminal treatment plant) were injected into a 10-liter reaction tank (aeration tank) and aerated for 4 hours. An artificial wastewater with a COD concentration of about 50 ppm was injected under the conditions of a residence time of 12 hours and the start time of operation was determined from when effluent was generated. The effluent concentration was measured every 10 minutes with an automatic COD meter. Artificial wastewater was prepared by diluting alcohol and glycerin with water.
상기 측정예의 결과를 다음 표 3에 나타내었다.The results of the above measurement examples are shown in Table 3 below.
[비교 측정 예][Comparative measurement example]
비교 실시예 1과 2 그리고 비교 실시예 8의 방법으로 제조한 담체 3종에 대해 상기 측정예와 동일한 방법 및 담체를 이용하지 않는 폐수 처리 테스트에 대해서도 상기 측정예와 동일한 방법으로 순응시간을 조사하였다. 비교 측정예의 결과는 다음 표 4에 나타내었다.With respect to the three carriers prepared by the methods of Comparative Examples 1 and 2 and Comparative Example 8, the same method as in the above measurement example and the wastewater treatment test using no carrier were also examined for the compliance time in the same manner as the above measurement example . The results of comparative measurement examples are shown in Table 4 below.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
[표 3][Table 3]
[표4][Table 4]
Claims (3)
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- 1996-07-31 KR KR1019960031685A patent/KR0182402B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR0182402B1 (en) | 1999-04-15 |
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