KR101087541B1 - Mixed carriers for the removal of chlorine-based aliphatic carbohydrates, methods for their preparation and columns packed with mixed carriers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강슬래그와 토탄의 적정비로 혼합담체를 구성하여 탈염반응 및 미생물반응에 기해 염소계 지방족 탄수화물 제거의 효율이 높은 장점이 있으며, 제강슬래그의 첨가로 공극률을 높여 오랜 시간 반응으로 인한 미생물 번식으로 공극률이 저하되는 것을 방지하여 칼럼 내 수리적 측면에서 유체의 흐름을 원활하게 하며 Up-flow방법을 통해 wall effect(벽을 타고 물이 흐르는 것)를 방지하고 탈염반응 및 미생물반응이 전체에 걸쳐 고루게 이루어지도록 할 수 있는 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체, 그 제조방법 및 혼합담체가 충진된 칼럼에 관한 것이다. The present invention has the advantage of high efficiency of chlorine-based aliphatic carbohydrate removal due to desalination reaction and microbial reaction by forming a mixed carrier at an appropriate ratio of steelmaking slag and peat, and by increasing the porosity by the addition of steelmaking slag to the microbial propagation caused by the reaction for a long time. It prevents the porosity from being lowered and smoothes the flow of fluid in terms of hydraulics in the column, and prevents the wall effect through the up-flow method. The present invention relates to a mixed carrier for the removal of chlorine-based aliphatic carbohydrate, a method for preparing the same, and a column packed with the mixed carrier.
제강슬래그, 토탄 Steel slag, peat
Description
본 발명은 제강슬래그와 토탄의 적정비로 혼합담체를 구성하여 탈염반응 및 미생물반응에 기해 염소계 지방족 탄수화물 제거의 효율이 높은 장점이 있으며, 제강슬래그의 첨가로 공극률을 높여 오랜 시간 반응으로 인한 미생물 번식으로 공극률이 저하되는 것을 방지하여 칼럼 내 수리적 측면에서 유체의 흐름을 원활하게 하며 Up-flow방법을 통해 wall effect(벽을 타고 물이 흐르는 것)을 방지하고 탈염반응 및 미생물반응이 전체에 걸쳐 고루게 이루어지도록 할 수 있는 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체, 그 제조방법 및 혼합담체가 충진된 칼럼에 관한 것이다. The present invention has the advantage of high efficiency of chlorine-based aliphatic carbohydrate removal due to desalination reaction and microbial reaction by forming a mixed carrier at an appropriate ratio of steelmaking slag and peat, and by increasing the porosity by the addition of steelmaking slag to the microbial propagation caused by the reaction for a long time. It prevents the porosity from being lowered and smoothes the fluid flow in the hydraulic aspect of the column, and prevents the wall effect through the up-flow method, and makes the desalination reaction and the microbial reaction evenly throughout. The present invention relates to a mixed carrier for the removal of chlorine-based aliphatic carbohydrate, a method for preparing the same, and a column packed with the mixed carrier.
도시화 및 산업화로 인해 자연상태에서는 존재하지 않는 유기화합물이 다량으로 배출되고 있어 심각한 환경오염을 유발하고 있다. 특히 염소계 지방족 탄수화 물들(Chlorinated Aliphatic Hydrocarbon; CAHs)은 토양오염 및 지하수 오염의 주원인인 물질로 알려져 있다. 우리나라에는 다양한 CAHs에 관한 음용수 및 공장폐수 배출기준이 있으며 이를 처리하기 위한 물리적, 화학적, 생물학적 방법 등이 연구되고 있다. Due to urbanization and industrialization, organic compounds, which do not exist in the natural state, are emitted in large quantities, causing serious environmental pollution. In particular, chlorinated aliphatic hydrocarbons (CAHs) are known to be the major causes of soil contamination and groundwater contamination. In Korea, there are drinking water and factory wastewater emission standards for various CAHs, and physical, chemical, and biological methods for treating them are being studied.
물리적 방법은 입상활성탄을 이용한 흡착, 소각 등이 있는데 이는 2차 처리에 따른 대기오염 및 유지 관리에 문제점이 있다. 화학적 산화는 최근 많은 연구가 진행되고 있으나 물리적 방법과 마찬가지로 경제성이 떨어진다는 단점이 있다. 이에 비해 생물학적 처리는 물리화학적처리보다 경제적이고 2차적으로 생기는 다른 오염물질의 처리가 필요 없는 장점이 있다. 또한 CAHs가 분해되면서 생성되는 중간생성물인 DCE나 VC는 오히려 TCE보다 더 유해한 바, 기존의 물리화학적 처리는 CAHs를 제거하는데 중점을 뒀다면 생물학적 처리는 중간생성물인 DCE나 VC도 환원하여 ethylene이나 ethane까지 처리할 수 있는 장점이 있다. Physical methods include adsorption and incineration using granular activated carbon, which have problems in air pollution and maintenance due to secondary treatment. Recently, many studies have been conducted on chemical oxidation, but it has a disadvantage in that it is inexpensive like physical methods. In comparison, biological treatment has the advantage that it is more economical than physicochemical treatment and does not require treatment of other pollutants that occur secondary. In addition, DCE or VC, which is an intermediate produced by the decomposition of CAHs, is more harmful than TCE. If conventional physicochemical treatment focused on removing CAHs, biological treatment reduced the intermediate, DCE or VC, to reduce ethylene or ethane. There is an advantage that can be processed up to.
한편 기존에는 제강슬래그를 이용하여 철의 산화를 통한 탈염반응(Dechlorination)으로 지하수 내 CAHs의 제거를 위해 in-situ 로 투수벽체로 사용하는 기술이 제시되고 있는 바, 이러한 투수벽체는 TCE의 초기 농도가 10 mg/L일 때 약 60%가 제거되었다. 그러나 이 경우에도 잔류 TCE가 약 40%에 달하므로 방류수 기준인 0.03 mg/L를 만족시키지 못하는 문제가 있다. On the other hand, a technique of using a permeable wall as an in-situ for the removal of CAHs in groundwater by dechlorination through the oxidation of iron using steelmaking slag has been proposed. When about 10 mg / L, about 60% was removed. However, even in this case, since the residual TCE reaches about 40%, there is a problem in that it does not satisfy 0.03 mg / L of the effluent standard.
또한, 종래 기술로서 특허등록 제778752호 "폐수내의 칼슘 및 염소 정화방법"에서는 폐수내 칼슘 및 염소 정화방법으로 토탄, 금속산화물 또는 유기점토를 담체로 이용하여 습식흡수탑을 제조하고, 폐수를 상기 흡수탑에 통과시킴으로써 저 가의 재료를 이용하여 폐수에 존재하는 염소 등을 제거할 수 있는 폐수 정화방법을 제시하고 있다.In addition, in the prior art patent registration No. 778752 "Method of Calcium and Chlorine in Wastewater", a wet absorption tower is manufactured by using peat, metal oxide, or organic clay as a carrier as a method of calcium and chlorine in the wastewater. It is proposed a wastewater purification method that can remove chlorine, etc. present in the wastewater by using low cost materials by passing it through an absorption tower.
이 경우에도 염소의 제거효율이 주로 토탄에 의존하는 바, 그 제거 효율이 떨어지고, 또한 토탄과 금속산화물의 비중 차에 의해 흡수탑 내에서 금속산화물의 침강 및 토탄의 부유에 의해 적정한 처리효능을 기대할 수 없는 문제가 있다. In this case, the removal efficiency of chlorine is mainly dependent on peat, and the removal efficiency is lowered. Also, due to the difference in specific gravity between peat and metal oxide, it is expected that the treatment efficiency is adequate due to precipitation of metal oxide and floating of peat in the absorption tower. There is no problem.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 CAHs 제거효율이 높고, CAHs가 분해되면서 발생하는 중간생성물의 완전한 분해가 가능하고, 폐수 등에 의해 담체를 이루는 재료 간 재료분리가 발생하지 않는 담체를 제공하고자 함이다. The present invention has been made to solve the above problems, the CAHs removal efficiency is high, the complete decomposition of the intermediate product generated when the CAHs are decomposed, and the carrier does not occur material separation between materials forming the carrier by waste water, etc. To provide.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명의 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체는 제강슬래그, 토탄으로 구성됨을 특징으로 한다.The mixed carrier for removing the chlorine-based aliphatic carbohydrate of the present invention as a means for achieving the above object is characterized in that consisting of steelmaking slag, peat.
제강슬래그는 전로슬래그와 전기로슬래그로 나눌 수 있는데, 전로슬래그는 원강석을 녹여서 제조할 때 나오는 슬래그로, 고철을 녹일 때 나오는 전기로 슬래그와는 달리 성상이 균일하며 철의 함유량이 높아 철의 산화를 통한 CAHs의 직접 환원이나 수소이온의 환원을 기대할 수 있는 바, 본 발명의 혼합담체에는 전로슬래 그를 사용하는 것이 바람직하다.Steel slag can be divided into converter slag and electric furnace slag, which is a slag that is produced by melting raw steel, and is different from electric furnace slag that melts scrap metal. The direct reduction of CAHs or reduction of hydrogen ions can be expected through the bar, it is preferable to use a converter slag in the mixed carrier of the present invention.
제강슬래그는 본질적으로 철보다 가벼운 것이 비중차에 의해 분리된 것이므로 중금속을 거의 함유하지 않고 있어 환경유해성이 낮으며, 내부에 유리 산화칼슘(f-Cao)을 함유하고 있어 물과 접촉 시 화학반응을 일으켜 부피가 팽창하는 성질이 있다. 이렇게 본 발명에서는 제강슬래그가 물과 접촉 시 부피가 팽창하는 성질에 기인하여 토탄과의 혼합담체를 구성하더라도 폐수 등과 접촉 시 제강슬래그의 팽창에 기해 토탄에서 제강슬래그가 침강하지 않게 하며 또한 토탄이 부유하지 않도록 하여 칼럼에 충진하여 사용하는 경우에도 시간의 경과에 따라 그 처리효율이 떨어지지 않게 되는 것이다.Steel slag is essentially lighter than iron because it is separated by specific gravity, so it contains little heavy metals and thus has low environmental hazards. It contains free calcium oxide (f-Cao) inside, which causes chemical reactions in contact with water. It causes the volume to expand. Thus, in the present invention, even when the steel slag forms a mixed carrier with peat due to the property of volume expansion when it comes in contact with water, the steel slag does not settle in the peat due to expansion of the steel slag when it comes in contact with wastewater and the floating of peat. Even if the column is filled and used, the treatment efficiency will not drop over time.
토탄은 이끼류, 갈대, 사초 등의 화본과 식물이나, 소나무, 자작나무 등의 수목질의 유체가 분지에 두껍게 퇴적하여 물의 존재하에서 균류 등의 생물화학적인 변화를 받아 분해, 변질된 것으로 이탄이라고도 한다. 토탄은 넓은 의미로는 석탄의 한 종류에 포함되지만 일반적으로 석탄과는 구별된다. 토탄은 석탄처럼 지하에 매몰된 수목질이 오랜 세월 동안에 지압과 지열작용을 받아 생선된 것과 달리 식물의 주성분인 리그닌, 셀룰로오스 등이 주로 지표에서 분해작용으로 형성된 것이다. 본 발명에서는 토탄은 모든 종류의 토탄을 포함하되, 툰드라이탄, 초탄, 목질이탄 등 그 종류를 한정하는 것은 아니다. Peat is a plant that contains moss, reeds, sedges, etc. and plants, or woody fluids such as pine and birch are thickly deposited in the basin, and is decomposed and altered due to biochemical changes such as fungi in the presence of water. Peat is broadly included in one type of coal, but is generally distinct from coal. Unlike peat, which is buried underground like coal, which has been fished under acupressure and geothermal action for many years, the main components of the plant are lignin and cellulose, which are mainly formed by decomposition in the surface. In the present invention, peat includes all kinds of peat, but not limited to tundratan, peat, wood peat and the like.
상기 제강슬래그에는 염소계 지방족 탄수화물들(CAHs)을 환원시키는 두 가지 메커니즘이 있다. The steelmaking slag has two mechanisms for reducing chlorine-based aliphatic carbohydrates (CAHs).
첫째로 제강슬래그 내에 철이 산화되면서 전자공여체가 되고 CAHs가 전자수 용체가 되어 탈염반응(Dechlorination)이 발생한다. 이 반응은 다음의 반응식과 같다.First, as iron is oxidized in steelmaking slag, it becomes an electron donor and CAHs becomes an electron acceptor, resulting in dechlorination. This reaction is shown in the following scheme.
Fe0 → Fe2+ + 2e-Fe0 → Fe2 + + 2e-
RCl +2e- + H+ → RH + Cl-RCl + 2e- + H + → RH + Cl-
Fe0 + RCl + H+ → Fe2+ + RH + Cl-Fe0 + RCl + H + → Fe2 + + RH + Cl-
두 번째 메커니즘으로는 위의 반응식에서 첫 번째 반응에 의해 수중의 수소이온이 수소가스가 되어 수소를 전자공여체로, CAHs를 전자수용체로 이용하는 생물학적 처리 이다. The second mechanism is a biological treatment using hydrogen as an electron donor and CAHs as an electron acceptor by the first reaction in the above reaction.
Fe0 + 2H2O → Fe2+ + H2 + 2OH-Fe0 + 2H2O → Fe2 + + H2 + 2OH-
상기 토탄의 메커니즘 또한 두 가지인데, There are also two mechanisms of peat,
첫째는 공동대사(cometabolism)로 미생물이 초기에너지원인 유기물을 분해하면서 동시에 CAHs를 환원시킬 수 있는 효소를 만들어 이 효소에 의해 CAHs가 분해되는 것이다. The first is cometabolism, in which microorganisms decompose organic matter, an initial energy source, and at the same time, produce enzymes that can reduce CAHs.
두 번째는 토탄 내 유기물이 혐기성 조건에서 분해될 때 수소를 발생하여 제강슬래그와 마찬가지로 수소를 전자공여체로, CAHs를 전자수용체로 이용하는 탈염반응이다.The second is desalination reaction using hydrogen as electron donor and CAHs as electron acceptor, like steelmaking slag, generating hydrogen when organic matter in peat is decomposed under anaerobic conditions.
이러한 염소계 지방족 탄수화물들을 환원하여 탈염소화가 가능한 두 가지 재료를 일정 비율로 혼합하여 탈염반응의 효율을 높이고 농도가 높을 때에도 적용 가능하게 되는 것이다.By reducing these chlorine-based aliphatic carbohydrates, two materials capable of dechlorination are mixed at a predetermined rate to increase the efficiency of the desalination reaction and to be applicable even when the concentration is high.
이렇게 본 발명에 있어 상기 제강슬래그 및 상기 토탄을 혼합하여 담체를 형 성함에 있어서, 적정 배합비를 제시하고 있는 바, 그 배합비는 상기 제강슬래그 및 상기 토탄의 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2 내지 10중량%인 것을 특징으로 한다. 전체중량 대비 제강슬래그의 비율이 10중량%를 초과하는 경우 혼합담체의 pH가 7.5이상으로 되어 약알칼리성이 됨에 따라 혐기성미생물이 자라는 환경에 적합하지 않게 되고, 전체중량 대비 제강슬래그의 비율이 2중량%미만의 경우는 염소계 지방족 탄수화물의 제거율이 떨어지는 바, 본 발명에서는 상기 제강슬래그 및 상기 토탄의 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2 내지 10중량%로 혼합하는 것이 타당하다. Thus, in forming the carrier by mixing the steelmaking slag and the peat in the present invention, an appropriate blending ratio is suggested, and the blending ratio is 2 to about 2 to the total weight of the steelmaking slag and the peat. It is characterized in that 10% by weight. When the ratio of steelmaking slag to the total weight exceeds 10% by weight, the pH of the mixed carrier becomes 7.5 or more, making it less alkaline, making it unsuitable for the environment in which anaerobic microorganisms grow, and the ratio of steelmaking slag to the total weight is 2 weight. If less than%, the removal rate of the chlorine-based aliphatic carbohydrate is lowered, in the present invention, it is reasonable that the ratio of the steelmaking slag to the total weight of the steelmaking slag and the peat is mixed in 2 to 10% by weight.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제강슬래그는 입경이 2 내지 3.5mm이고, 상기 토탄은 입경이 0.2 내지 0.425mm인 것이 바람직한데, 이는 상기 제강슬래그의 입경이 2mm미만의 경우 입경이 2내지 3.5mm인 경우보다 상대적으로 제강슬래그 내 철의 함유량보다 다른 이물질의 함유량이 높아 반응성이 미미해지고, 3.5mm를 초과하는 경우에는 제강슬래그 입자와 CAHs와의 접촉 면적이 작아져 반응이 늦고 수소의 발생이 적다. 또한, 상기 토탄의 입경이 0.2mm미만의 경우에는 토탄의 비중이 물보다 작아 폐수 등과 반응 시 부유해버리는 문제가 있는 것이며, 0.425mm를 초과하는 경우에는 각각 토탄 입자의 반응면적이 작아지는 문제가 있다.In addition, in the present invention, the steelmaking slag has a particle size of 2 to 3.5mm, the peat is preferably a particle size of 0.2 to 0.425mm, which is 2 to 3.5mm when the particle diameter of the steelmaking slag is less than 2mm Relatively less than the iron content in the steelmaking slag than other than the content of the foreign matter is less than the reactivity, and when it exceeds 3.5mm, the contact area between the steelmaking slag particles and CAHs is small, the reaction is slow and the generation of hydrogen is less. In addition, when the particle diameter of the peat is less than 0.2mm, the specific gravity of the peat is smaller than the water, which causes a problem of floating when reacting with waste water. If the particle size exceeds 0.425mm, the reaction area of the peat particles is reduced. have.
한편 본 발명의 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체 제조방법은 제강슬래그를 건조시키는 단계와, 토탄을 건조시키는 단계와, 건조된 제강슬래그 및 토탄을 혼합하여 담체를 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다. On the other hand, the mixed carrier production method for removing the chlorine-based aliphatic carbohydrate of the present invention is characterized by consisting of drying the steelmaking slag, drying the peat, and mixing the dried steelmaking slag and peat to form a carrier .
특히 건조된 제강슬래그 및 토탄을 혼합하여 담체를 형성하는 단계에는 상기 제강슬래그 및 상기 토탄의 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2 내지 10중량%로 혼합하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 바, 이는 상기에서도 언급한 바와 같이 전체중량 대비 제강슬래그의 비율이 10중량%를 초과하는 경우 혼합담체의 pH가 7.5이상으로 되어 약알칼리성이 됨에 따라 혐기성미생물이 자라는 환경에 적합하지 않게 되고, 전체중량 대비 제강슬래그의 비율이 2중량%미만의 경우는 염소계 지방족 탄수화물의 제거율이 떨어지는 바, 본 발명에서는 상기 제강슬래그 및 상기 토탄의 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2 내지 10중량%로 혼합하는 것을 제시하는 것이다. In particular, the step of forming a carrier by mixing dried steelmaking slag and peat, characterized in that it comprises a mixture of the steelmaking slag and the total weight of the steelmaking slag to 2 to 10% by weight, As mentioned above, when the ratio of steelmaking slag to the total weight exceeds 10% by weight, the pH of the mixed carrier becomes 7.5 or more, so that it is weakly alkaline, which makes it unsuitable for the environment in which anaerobic microorganisms grow. When the ratio of steelmaking slag is less than 2% by weight, the removal rate of the chlorine-based aliphatic carbohydrate is lowered, and the present invention suggests that the ratio of the steelmaking slag to the total weight of the steelmaking slag and the peat is mixed at 2 to 10% by weight. It is.
또한, 상기 제강슬래그를 건조시키는 단계에는 제강슬래그를 증류수에 세척한 후 70 ~ 80℃로 10 ~ 14시간 건조시키고, 입경이 2 ~ 3.5mm가 되도록 체를 치는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 바, 제강슬래그를 증류수에 세척하는 것은 제강슬래그 표면에 이물질을 제거하여 탈염반응이 효율적으로 이루어지도록 하는 것이고, 70 ~ 80℃로 10 ~ 14시간 건조시키는 것은 70℃보다 낮은 온도로 건조하는 경우에는 제강슬래그가 덜 건조됨에 따라 보관시 겉표면이 미리 산화되어 토탄과 혼합 후 재기능을 발휘하지 못하는 문제가 있고, 80℃보다 높은 온도로 건조하는 경우도 무방하나 80℃이하의 온도에서도 충분히 건조가 되는 것이므로 이를 한정하는 것이다. 또한, 입경을 제한하는 것도 상기에서 기 언급한 바와 같이 제강슬래그의 입경이 2mm미만의 경우 제강슬래그 고유의 탈염반응성이 미미해지고, 3.5mm를 초과하는 경우에는 제강슬래그 입자의 반응면적이 작아져 반응이 늦고, 수소의 발생이 적다는 문제가 있어 이를 한정하는 것이다. In addition, the step of drying the steelmaking slag after washing the steelmaking slag in distilled water and dried for 10 to 14 hours at 70 ~ 80 ℃, and comprising a sieve so that the particle diameter is 2 ~ 3.5mm Bar, washing steelmaking slag in distilled water is to remove debris on the surface of steelmaking slag for efficient desalination reaction, and drying for 10 to 14 hours at 70 ~ 80 ℃ when drying at a temperature lower than 70 ℃ As steelmaking slag is dried less, the surface is oxidized in advance, so that it cannot be reactivated after mixing with peat.It may be dried at temperatures higher than 80 ℃, but it is sufficiently dried even at temperatures below 80 ℃. It is to be limited to this. In addition, limiting the particle size, as mentioned above, when the particle diameter of steelmaking slag is less than 2 mm, the desalting reactivity inherent in steelmaking slag is insignificant, and when it exceeds 3.5 mm, the reaction area of the steelmaking slag particles becomes smaller and is reacted. This is late and there is a problem that there is little generation of hydrogen, which limits it.
한편 상기 토탄을 건조시키는 단계에는 토탄을 100 ~ 110℃에서 10 ~ 14시간 건조시키고, 입경이 0.2 ~ 0.425mm가 되도록 체를 치는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 바, 먼저 채취한 토탄에서 입자가 큰 이물질을 제거하고, 100 ~ 110℃에서 10 ~ 14시간 건조시키는데, 이는 토탄의 입자 내에 존재하는 이물질 즉 탈염반응을 저해하는 이물질을 100℃이상의 온도에서 10시간 이상 가열하여 건조시킴으로서 탈염반응을 저해할 수 있는 이물질의 작동메커니즘을 손상시키는 것으로, 110℃보다 높은 온도로 건조하는 경우도 무방하나 110℃이하의 온도에서도 충분히 건조가 되는 것이므로 이를 한정하는 것이다. 또한, 입경을 제한하는 것도 상기에서 기 언급한 바와 같이 상기 토탄의 입경이 0.2mm미만의 경우에는 토탄의 비중이 물보다 작아 폐수 등과 반응 시 부유해버리는 문제가 있는 것이며, 0.425mm를 초과하는 경우에는 각각 토탄 입자의 반응면적이 작아지는 문제가 있어 이를 한정하는 것이다.Meanwhile, the drying of the peat comprises drying the peat at 100 to 110 ° C. for 10 to 14 hours, and sieving the particle to have a particle diameter of 0.2 to 0.425 mm. Removes large foreign matter, and dried at 100 to 110 ° C for 10 to 14 hours, which dehydrates by heating at least 100 hours at a temperature of 100 ° C or more for foreign matter existing in the particles of peat, that is, the desalting reaction. Damage to the operation mechanism of the foreign matter that can be inhibited, may be dried at a temperature higher than 110 ℃, but is limited to this because it is sufficiently dried even at a temperature below 110 ℃. In addition, if the particle diameter of the peat is less than 0.2mm, as described above, the specific gravity of the peat is less than water, which causes a problem of floating when reacting with waste water and the like, and exceeds 0.425mm. There is a problem in that the reaction area of the peat particles, respectively, is limited to this.
한편 본 발명의 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체가 충진된 칼럼은 하부에 유입구(11)가 형성되며 상부에 유출구(12)가 형성되는 칼럼(10)으로 상기 칼럼 내부에는 상기 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체(100)가 충진되어 칼럼(10) 내 수리적 측면에서 유체의 흐름을 원활하게 하며 Up-flow방법을 통해 wall effect(벽을 타고 물이 흐르는 것)를 방지하고 탈염반응 및 미생물반응이 전체에 걸쳐 고루게 이루어지도록 할 수 있게 하는 것이다. 즉 혼합담체(100)가 제강슬래그의 첨가로 공극률을 높여 오랜 시간 반응으로 인한 미생물 번식으로 공극률이 저하되는 것을 방지함에 의해 칼럼 내 수리적 측면에서 유체의 흐름을 원활 하게 하며 특히 유입구(11)를 하부에 구성하여 폐수 등이 상부로 유동하게 함으로써 공극률이 작음에 따라 벽을 타고 물이 흐르는 것을 방지하여 탈염반응 및 미생물반응이 전체에 걸쳐 고루게 이루어지도록 할 수 있게 하는 것이다. Meanwhile, the column filled with the mixed carrier for removing the chlorine-based aliphatic carbohydrate of the present invention is a
본 발명인 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체 및 그 제조방법은 제강슬래그와 토탄의 탈염반응 및 미생물반응에 기해 염소계 지방족 탄수화물 제거의 효율이 높은 장점이 있어 농도가 높은 산업폐수의 처리가 가능한 장점이 있다.The present invention is a mixed carrier for the removal of chlorine-based aliphatic carbohydrates and a method of manufacturing the same, which has the advantage of high efficiency of removal of chlorine-based aliphatic carbohydrates based on desalination and microbial reaction of steelmaking slag and peat. .
또한, 제강슬래그의 첨가로 담체의 공극률을 높여 오랜 시간 반응으로 인한 미생물 번식으로 공극률이 저하되는 것을 방지할 수 있게 하며 특히 혼합담체가 충진되는 칼럼을 업플로우 방법에 의함으로써 혼합담체 전체에 걸쳐 충실하게 반응이 이루어 지도록 하는 장점이 있다.In addition, the addition of steelmaking slag increases the porosity of the carrier to prevent the porosity from lowering due to the growth of microorganisms due to long-term reactions, and is particularly effective throughout the mixed carrier by the upflow method of the column filled with the mixed carrier. There is an advantage to make the reaction.
또한, 본 발명인 염소계 지방족 탄수화물 제거를 위한 혼합담체 및 그 제조방법은 폐수 등과 접촉 시 제강슬래그의 팽창성질에 기인해서 토탄과 재료분리에 의해 침강하지 않아 시간의 경과에 따라 처리효율이 떨어지지 않는 장점이 있다. In addition, the present invention is a mixed carrier for the removal of chlorine-based aliphatic carbohydrates and a method of manufacturing the same, because it does not settle due to the separation of peat and material due to the expansion properties of steelmaking slag when contacting with waste water, etc. have.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념 을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, the term or word used in the present specification and claims is based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe his or her invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of
실시 예 및 실험 예Examples and Experimental Examples
실시 예 및 실험 예에 사용되는 사용재료는 하기 표 1에 나타난 바와 같다. The materials used in Examples and Experimental Examples are as shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
실시 예 및 실험 예에 사용되는 사용재료로서 제강슬래그는 입경이 2 내지 3.5mm, 토탄은 입경이 0.2 내지 0.425mm가 되도록 체를 친 후 각각 건조시킨 후 칼럼에 충진하여 실험한다.As a material used in Examples and Experimental Examples, steelmaking slag is sifted to have a particle size of 2 to 3.5 mm and peat is 0.2 to 0.425 mm, and then dried, and then packed into a column.
본 실시 예 및 실험 예에 있어 실험항목은 하기 표 2에 나타난 바와 같다.Experimental items in this Example and Experimental Example are as shown in Table 2 below.
[표 2]TABLE 2
본 실시 예 및 실험 예에 있어 1.5중량%라함은 혼합담체의 전체중량 대비 제강슬래그가 1.5중량% 혼입되어 칼럼에 충진된 비교 예이고, 2중량%라함은 혼합담체의 전체중량 대비 제강슬래그가 2중량% 혼입되어 칼럼에 충진된 실시 예 1을 나타내는 것이고, 10중량%라함은 혼합담체의 전체중량 대비 제강슬래그가 10중량%로 혼입되어 칼럼에 충진된 실시 예 2를 나타내는 것이다. 한편 전체중량 대비 제강슬래그의 비율이 10중량%를 초과하는 경우 혼합담체의 pH가 7.5이상으로 되어 약알칼리성이 됨에 따라 혐기성미생물이 자라는 환경에 적합하지 않게 되어 본 실험에서는 제강슬래그의 비율이 10중량%를 초과하는 경우를 제외한다.In the present examples and experimental examples, 1.5% by weight is a comparative example of 1.5% by weight of steel slag mixed with the total weight of the mixed carrier and filled in the column, and 2% by weight is 2 of steelmaking slag relative to the total weight of the mixed carrier. It refers to Example 1 is filled in the column by mixing by weight, 10% by weight refers to Example 2 is filled in the column by mixing the
또한 TCE(TRICHLOROETHYLENE)는 염소계 지방족 탄수화물의 일종이다. In addition, TCE (TRICHLOROETHYLENE) is a type of chlorine-based aliphatic carbohydrate.
상기 실험의 결과는 하기 표 3 및 도 1에 도시된 바와 같다.The results of the experiment are as shown in Table 3 and FIG. 1.
[표 3][Table 3]
결론적으로 상기 제강슬래그 및 상기 토탄을 혼합하여 담체를 형성함에 있어서, 그 배합비는 상기 제강슬래그 및 상기 토탄의 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2 내지 10중량%인 경우가 TCE의 시간의 경과에 따른 제거율이 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2중량%미만의 경우보다 우수한 것을 알 수 있는 바, 이는 혼합담체의 적정 배합비는 혼합담체 즉 제강슬래그 및 토탄의 전체중량 대비 상기 제강슬래그의 비율이 2 내지 10중량%인 것을 알 수 있다.In conclusion, in the formation of the carrier by mixing the steelmaking slag and the peat, the mixing ratio of the steelmaking slag to the total weight of the steelmaking slag and the peat is 2 to 10% by weight over time of TCE It can be seen that the removal ratio according to the ratio of the steelmaking slag to the total weight is less than 2% by weight, which means that the proper mixing ratio of the mixed carrier is the ratio of the steelmaking slag to the total weight of the mixed carrier, that is steelmaking slag and peat It can be seen that it is 2 to 10% by weight.
도 1은 배합비에 따른 실시 예 및 비교 예의 TCE제거율을 나타내는 그래프이다.1 is a graph showing the TCE removal rate of Examples and Comparative Examples according to the compounding ratio.
도 2는 본 발명의 혼합담체가 충진된 칼럼을 나타내는 측단면도이다.Figure 2 is a side cross-sectional view showing a column filled with a mixed carrier of the present invention.
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