KR20030005987A

KR20030005987A - 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체와 그 제조방법

Info

Publication number: KR20030005987A
Application number: KR1020010041519A
Authority: KR
Inventors: 이제우; 이창한; 정영호; 정영진
Original assignee: 이제우
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2003-01-23

Abstract

본 발명은 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체와 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 세라믹 담체를 제조하는 방법은, 굴패각 분말, 규조토 분말, 제올라이트 분말을 각각 준비하고, 굴패각 분말 10 중량%, 규조토 분말 10∼30 중량%, 제올라이트 분말 60∼80 중량% 의 중량비로서 혼합하고, 이 혼합물에 40~60 중량%의 물을 가하여 반죽한 다음, 반죽된 혼합물을 소정의 형상으로 성형하고, 이 성형물을 800~1,100 ℃의 온도에서 30 분 ~ 2 시간 소성하여 제조한다.

본 발명에 의해 제조된 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체는 하.폐수의 슬러지 침강성이 좋고 탁도 제거효과가 우수하며, 폐기되는 굴패각을 이용하기 때문에 원료비가 저렴하여 경제적이다.

Description

굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체와 그 제조방법{THE WASTE WATER TREATING CERAMIC CARRIER WHICH CONTAINS OYSTER SHELL AND THE PRODUCING METHOD OF THEREOF}

하·폐수처리 공정에서 적용되고 있는 생물학적인 처리공법은 부유미생물을 이용한 활성슬러지 공법과 고정미생물을 이용한 생물막 공법이 사용되고 있으나, 이 공정의 다음 공정인 침전공정에서 침전효율이 낮기 때문에 높은 처리효율을 얻기 어려운 단점이 있다.

한편, 한국특허출원 10-1997-0054054 (굴패각을 이용한 분말형 담체의 제조방법)에서는, 굴패각을 분쇄하여 소성처리하고, 소성처리된 분말을 산처리하여 불순물을 제거하고 동시에 이온교환능을 갖는 활성화된 담체를 얻기 위하여 pH를 조절하여 건조한 다음 수화시키고, 다시 건조하여 분말형 담체를 제조하는 방법이 공지되어 있으나, 분말형 담체를 사용하면 물의 표면에서만 수처리 작용을 수행하게 되어 수중 일정 깊이에 존재하는 오염물질은 제거 할 수 없으며, 실제 하·폐수처리공정에 도입하게 되면 분리회수가 어렵다는 단점을 가지고 있다.

또한, 한국특허출원 10-2000-0060530(수처리용 흡착제)에서는, 고온에서 소성 가공하여 분쇄한 다공성으로 이루어진 패각 분말과, 황토, 몬모릴로나이트, 일라이트, 벤토나이트, 맥반석 또는 제올라이트 중의 어느 하나인 다공성 천연 무기물 분말과, 숯 또는 활성탄 중의 어느 하나를 포함하는 탄소 화합물을 구성성분으로 하는 수처리용 흡착제에 관한 것이 공지되어 있으나, 구성 성분이 다양하고 제조공정이 복잡한 단점이 있었다.

본 발명에서는 상기 문제점을 개선하기 위해, 하·폐수처리 공정에 사용시 부유 고형물에 대한 침강효과가 좋고, 원료 비용이 저렴하면서도 제조공정이 비교적 간편한, 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체와 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 굴패각 분말의 제조 공정

도 2는 본 발명의 굴패각 함유된 수처리용 세라믹 담체의 제조 공정

본 발명의 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체를 제조하는 방법은, 굴패각 분말, 규조토 분말, 제올라이트 분말 각각을 준비하고, 준비된 굴패각 분말 10 중량%, 규조토 분말 10∼30 중량%, 제올라이트 분말 60∼80 중량% 의 중량비로서 혼합한 다음, 이 혼합물에 40~60 중량%의 물을 가하여 반죽한 다음, 반죽된 혼합물을 지름 10 mm 크기의 구형으로 성형하고, 성형물을 800~1,100℃의 온도에서 30 분 내지 2 시간 소성하여 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체를 제조한다.

본 발명의 수처리용 굴패각 함유 세라믹 담체의 제조시, 각 성분 분말의 혼합비는 여러번의 실험을 거쳐, 굴패각 : 규조토 : 제올라이트의 비율이 1:1:8 또는 1:2:7 또는 1:3:6인 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

본 발명의 세라믹 담체 제조에 사용된 굴패각 분말은 하소되면서 35~ 50 중량%가 감소되어 공극율을 높이고 양전하의 표면특성을 가지게 하는 역할을 하며, 규조토 분말은 700℃ 이상에서 하소되면서 팽창하여 세라믹 담체의 공극율을 높여주고, 제올라이트 분말은 공극 및 흡착능력을 높여준다.

본 발명의 굴패각 함유 수처리용 세라믹 담체의 제조과정을 도 1과 도2를 참조하여 설명한다.

1) 굴패각 분말의 제조

굴패각 분말의 제조공정을 도1을 참조하여 설명한다.

경남 통영 등지의 야적장에서 굴패각을 채취한다.

채취된 굴패각에서 협잡물을 수작업으로 일부 제거한 다음, 담수로 2 내지 3회 세척한다.

세척된 굴패각을 48 시간동안 상온에서 건조한 다음, 볼밀을 사용하여 상온의 건식조건에서 24시간동안 분쇄한다.

분쇄된 굴패각을 1 차로 600㎛(30mesh)의 체(sieve)로 파쇄되지 않은 굴패각 입자를 제거한다.

2 차로 75㎛(200mesh)의 체(sieve)로서 체질하여 미분형태의 굴패각 분말 입자를 선별하여 수득한다.

2) 규조토 분말

시판되는 325 메쉬(mesh)의 규조토 분말을 사용한다.

3) 제올라이트 분말

시판되는 325 메쉬의 제올라이트 분말을 사용한다.

4) 굴패각 함유 세라믹 담체의 제조

본 발명의 굴패각 함유 수처리용 세라믹 담체의 제조공정을 도 2를 참조하여 설명한다.

굴패각 분말 : 규조토 분말 : 제올라이트 분말을 중량비 1:1:8 또는 1:2:7 또는 1:3:6의 비율로 혼합한다.

혼합된 재료에 40 내지 60%, 바람직하게는 50중량%의 물을 가하고, 굴패각 분말, 규조토 분말, 제올라이트 분말이 잘 혼합되도록 반죽한다.

반죽 후 1 시간 정도 상온에서 정치시킨 다음, 성형장치에 주입하여 직경 10 mm 크기의 구형으로 성형한다.

이 성형물을 상온에서 24시간동안 건조한 다음, 800∼1100 ℃ , 바람직하게는 1000℃에서, 30분 ~ 2시간정도, 바람직하게는 1시간 동안 소성하여 다공성의 세라믹 담체를 얻는다.

이하 본발명을 실시예와 비교예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 이 들은 본 발명을 설명하기 위한 것이지 이 들에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1> 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체의 제조

경남 통영의 야적장에서 굴패각 1,000 kg을 채취하였다.

채취된 굴패각의 협잡물을 수작업으로 일부 제거한 다음, 담수로 3 회 세척하였다.

세척된 굴패각을 상온에서 48 시간 건조한 다음, 볼밀을 이용하여 상온에서 24 시간 분쇄하였다.

분쇄된 굴패각을 1 차 30 메쉬의 체로 쳐서 파쇄되지 않은 굴패각 입자를 제거하였다.

2 차로 200 메쉬의 체로 쳐서 800 kg의 굴패각 분말을 수득하였다

이 중 100 kg을 준비하였다.

시중에서 325 메쉬의 규조토 분말을 구입하여 이중 200 kg을 준비하였다.

시중에서 325 메쉬의 제올라이트 분말을 구입하여 이 중 700 kg을 준비하였다.

굴패각 분말 100 kg, 규조토 분말 200 kg, 제올라이트 분말 700 kg을 혼합하였다.

여기에 물 500 kg을 붓고 반죽하였다.

반죽 후 1 시간 동안 상온에서 정치한 다음, 성형장치에 주입하여 직경 10 mm 크기의 구형으로 성형하였다.

성형물을 상온에서 24 시간 건조하였다.

건조된 성형물을 1,000℃에서 1 시간 동안 소성하여 다공성의 세라믹 담체를 제조하였다.

<비교 실험예 1 > 세라믹 담체의 조성성분별 시료제조

본 발명의 세라믹 담체를 제조할 때 각 조성 성분에 따른 비교실험을 하였다.

아래 표1과 같이 조성성분별로 13 종의 세라믹 담체를 실시예 1 과 같은 방법으로 제조하였다.

실시예 1의 세라믹 담체는 시료번호 12의 조성과 같다.

시료번호 1은 굴패각이 함유되지 않고 규조토 50 %와 제올라이트 50% 로 만든 것이다.

시료 2 번부터 5 번까지는 굴패각을 5~20 %, 규조토를 30~45 % , 제올라이트를 50 %로 하여 제조하였다.

시료 6번부터 13번까지는 굴패각 분말 10 % 에 규조토 분말 10~80 %, 제올라이트 분말 10~80 % 로 하여 제조한 것이다.

<표 1> 조성성분 별 세라믹 담체 시료

	시료 번호
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
제올라이트	50	50	50	50	50	10	20	30	40	50	60	70	80
규조토	50	45	40	35	30	80	70	60	50	40	30	20	10
굴패각	0	5	10	15	20	10	10	10	10	10	10	10	10

<비교 실험예 2 > 각 세라믹 담체 시료의 물리적 특성 실험

비교 실험예 1에서 제조한 각 세라믹 담체 시료의 pH와 밀도 및 공극율을 측정하였다.

그 결과를 표 2에 나타냈다.

<표 2> 각 세라믹 담체 시료의 물리적인 특성

	시료 번호
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
pH	9.2	11.6	11.8	11.9	11.9	12.2	12.0	12.2	12.2	12.1	11.6	11.7	11.6
진밀도	1.87	1.85	1.88	1.82	1.89	1.47	1.55	1.66	1.72	1.83	1.89	1.93	2.05
가밀도	-	-	-	-	-	-	-	-	-	1.26	1.29	1.34	1.47
공극율	-	-	-	-	-	-	-	-	-	31.15	31.74	30.56	28.29

세라믹 담체 각 시료의 pH는 굴패각 분말을 첨가하지 않은 시료 1번에서 pH9.2를 나타냈고, 굴패각 분말이 5%이상 첨가한 시료 2 번 내지 13 번에서 pH 11.6∼12.2를 나타냈다.

세라믹 담체 각 시료는 조성성분에 따라 약간씩 밀도차이가 났다.

시료 10번에서 시료 13번의 세라믹 담체에서 일정한 강도를 얻을 수 있었으며 진밀도는 1.83 ∼2.05g/㎤으로 나타났다.

시료 10 번에서 시료 13 번의 가밀도는 1.26에서 1.47g/㎤로서 공극율이 30% 정도였다.

<비교 실험예 3 > 세라믹 담체 첨가량에 따른 슬러지의 침강성 변화

비교 실험예 2에서 물리적 특성이 우수한 시료 11(굴패각:규조토:제올라이트 = 1:3:6), 시료 12(1:2:7), 시료 13(1:1:8)의 첨가량에 따른 침강성 변화를 조사하고, 그 결과를 표3에 나타냈다.

<표 3 > 세라믹 투입량에 따른 침강성 변화

단위: 슬러지 부피지수(SVI: Sludge Volume Index)

투입량	세라믹 투입량(g/ℓ)
투입량	0	1	5	10	50	100
시료11(1:3:6)	260.0	255.3	237.0	226.1	190.2	169.5
시료12(1:2:7)	260.0	250.5	240.9	230.1	184.6	171.1
시료13(1:1:8)	260.0	252.1	238.5	222.9	190.2	170.3

100g/ℓ의 세라믹 담체를 투입하였을 때 슬러지의 침강성은 미투여시 보다 각각 35%정도 증가하였으며, 세라믹 담체의 조성 종류에 따른 차이는 거의 없었다.

본 발명에 의해 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체가 제공되며, 이 담체를 생물학적 처리공정에 사용할 경우 활성 슬러지의 침강효과가 높고, 또한 야적 또는 매립에 의해 폐기처리 되고 있는 굴패각을 활용하므로 세라믹 담체의 생산단가를 낮출 수 있다.

Claims

굴패각 분말 10 중량 %, 규조토 분말 20 ~ 30 중량 %, 제올라이트 분말 60 ~ 80 중량 %를 혼합하고, 혼합물 50 중량 % 의 물을 가하여 반죽하고, 반죽물을 직경 10 mm 크기 구형으로 성형한 다음, 이 성형물을 800 ℃ ~ 1,100 ℃에서 30 분 내지 2 시간 소성하여 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체를 제조하는 방법
굴패각 분말 10 중량 %, 규조토 분말 20 ~ 30 중량 %, 제올라이트 분말 60 ~ 80 중량 %를 혼합하고, 혼합물 50 중량 % 의 물을 가하여 반죽하고, 반죽물을 직경 10 mm 크기 구형으로 성형한 다음, 이 성형물을 800 ℃ ~ 1,100 ℃에서 30 분 내지 2 시간 소성하여 제조된 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체
제2항의 굴패각이 함유된 수처리용 세라믹 담체를 침전조 또는 유수 분리조에 투입하여 하.폐수 슬러지를 침강시키는 방법.