KR100713204B1 - 자연형 하천의 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수슬러지, 축산폐수처리장 슬러지 또는 분뇨처리장 슬러지를 탄화시켜 탄화슬러지를 제조하는 단계, 상기 탄화슬러지를 성형하여 수질 정화용 필터를 제조하는 단계, 상기 제조된 수질 정화용 필터를, 정화를 하고자 하는 자연형 하천의 수생식물이 자라는 토양에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연형 하천의 정화방법을 제공한다.

Description

자연형 하천의 정화방법{Naturalized waterways purifying method }

도 1은 탄화슬러지를 나타낸 도면.

도 2는 하천 정화용 필터를 나타낸 도면.

도 3은 자연형 하천의 토양에 도 2에 도시된 하천 정화용 필터를 삽입한 것을 나타낸 도면.

도 4는 자연형 하천의 토양에 하천 정화용 필터를 삽입한 것의 상세도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 자연형 하천 10 : 탄화슬러지

15 : 하천 정화용 필터 20 : 수생식물

본 발명은 하수슬러지 등을 탄화한 탄화슬러지를 성형시켜 제조된 수질 정화용 필터를 이용한 자연형 하천의 정화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하수슬러지를 탄화시킨 탄화슬러지를 재활용하는 방법으로서, 그 탄화슬러지를 성형하여, 그 성형물을 수질 정화용 필터로 이용한 자연형 하천의 정화방법에 관한 것이다.

슬러지란 정수처리장, 하수처리장, 축산폐수처리장, 분뇨처리장, 정수장, 공 장폐수처리시설 등에서 발생하는 액상부유물질의 총칭으로, 슬러지를 좁은 의미로는 1차슬러지, 잉여슬러지, 반송슬러지, 농축슬러지 및 소화슬러지 등에 사용하고, 넓은 의미로는 침사, 스크린 협잡물 및 스컴도 포함하는 의미로 사용되고 있다.

상기 슬러지중 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지나 축산폐수처리장에서 발생하는 축산폐수처리장 슬러지 또는 분뇨처리장에서 발생하는 분뇨처리장 슬러지 의 성분은 고형물량의 40∼90%가 유기물로 구성되어 있고 함수율이 97∼99%로써 최종처분하는 데는 많은 문제점이 있다. 즉 상기 하수슬러지 등에 다량 포함된 유기물은 극히 불안정하여 부패하기 쉽고 부패시 악취발생은 물론 인체와 생물에 유해한 물질이 발생될 수 있으며 위생상의 문제를 유발시킬 수가 있다. 또한 함수율이 높은 슬러지는 최종 처분장으로의 운반에 많은 비용이 소요되고 또한 보다 넓은 폐기장소를 필요로 한다. 따라서 하수슬러지 등의 처리에는 기본적으로 안정화와 안전화 및 감량화가 필수적인데, 이를 위하여 하수슬러지 등을 중력농축이나 원심농축등의 방법으로 농축시키고 이를 혐기조건하에서 소화시켜 하수슬러지 등을 안정화한 후 탈수하여 매립하는 방법을 많이 사용하였다. 그러나 이 방법은 하수슬러지 등의 양의 증가로 인해 매립에 필요한 매립지의 확보가 점점 곤란해지고 있으므로, 그 적용에 한계가 있는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 하수슬러지 등을 직접 기계탈수한 후 소각하는 방법이 연구되고 있는데, 하수슬러지 등을 소각하는 방법 역시, 하수슬러지 등의 발열량이 낮기 때문에 다량의 보조연료가 필요하게 되고, 또한 배기가스중의 분진, 질소산화물, 황산화물, 중금속, 냄새 등의 제거및 소각재중에 생성되는 6가크 롬 등의 유해물질의 억제등 2차공해방지대책 및 매연방지대책에 많은 에너지가 필요로 하게 되는 문제점을 가지고 있다..

최근에는 하수슬러지 등을 고온에서 처리하여 탄화시켜 그 부피를 줄여 처리하는 방법등이 시도되고 있으나, 슬러지 탄화물 역시 매립이외에는 특별한 처리방법이 없는데 매립지는 점점 포화상태가 되고 있는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 제반문제점을 해결하기 위한 것으로 하수슬러지 등을 탄화시킨 탄화슬러지를 이용한 자연형 하천의 정화방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 하수슬러지, 축산폐수처리장 슬러지 또는 분뇨처리장 슬러지를 탄화시켜 탄화슬러지를 제조하는 단계;

상기 탄화슬러지를 성형하여 수질 정화용 필터를 제조하는 단계;

상기 제조된 수질 정화용 필터를, 정화를 하고자 하는 자연형 하천의 수생식물이 자라는 토양에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연형 하천의 정화방법. 제공한다.

상기 수질 정화용 필터의 삽입위치는 상기 자연형 하천의 수생식물의 뿌리에 맞닿을 수 있는 위치인 것이 바람직하다.

상기 수질 정화용 필터는 그 일부만을 상기 토양에 삽입하는 것이 바람직하다.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 자 세히 설명한다.

도 1은 탄화슬러지를 나타낸 도면이고, 도 2는 하천 정화용 필터를 나타낸 도면이고, 도 3은 자연형 하천의 토양에 도 2에 도시된 하천 정화용 필터를 삽입한 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 자연형 하천의 토양에 하천 정화용 필터를 삽입한 것의 상세도이다.

본 발명인 자연형 하천의 정화방법의 일 실시예에 사용되는 수질 정화용 필터(15)는 하수슬러지를 탄화시킨 탄화슬러지(10)를 도 2에 도시된 바와 같이 원기둥형상으로 성형하여 제조된다.

하수슬러지를 탄화시키기 위해서는 우선 하수슬러지를 수거하여 이를 저장하는 작업이 요구된다. 하수슬러지가 저장되면 이를 건조시키는 작업이 필요하다. 건조를 용이하게 하기 위하여, 진공여과기, 가압여과기, 원심탈수기등을 이용하여 하수슬러지를 탈수시키는 공정이 추가될 수도 있다.

하수슬러지의 건조는 천일건조를 시킬 수도 있지만, 건조과정에서 악취가 발생하고 건조시키는 데 많은 시간이 소요되므로, 열풍건조에 의하는 것이 일반적이다.

건조된 하수슬러지는 탄화기에 의해 탄화된다. 탄화란 유기물을 적당한 조건하에서 가열하면 열분해되어 비결정성탄소가 형성되는 현상을 말하는데, 일반적으로 유기물은 300-400^oC에서 탄화를 일으키게 되고, 그 분해과정은 물질에 따라 상이하다. 하수슬러지속에는 상술한 바와 같이 고형물의 40-90%정도가 유기물이므로 이 를 탄화시키는 것이 가능한 것이다.

하수슬러지를 탄화시키면 도 1에 도시된 바와 같이, 직경 1-5mm정도의 과립상의 탄화슬러지(10)가 생성되는데 이를 공지의 성형기를 이용하여 성형시키면 본 발명의 실시예에서의 수질 정화용 필터가 제조된다.

상기 성형은 탄화슬러지(10)에 상기 탄화슬러지(10)의 건조중량의 5-30%에 해당하는 중량의 벤노나이트와, 0.05-2%에 해당하는 중량의 CMC(carboxy methyl cellocese)를 혼합해서 상기 공지의 성형기에서 성형한 후, 상온에서 건조 시키고, 이를 다시 100-130^oC에서 열풍건조시킨후, 600^oC에서 소결(sintering)하는 단계를 통하여 행해진다.

상기의 방식으로 성형된 수질 정화용 필터(15)는, 정화를 하고자 하는 자연형 하천(1)의 수생식물(20)이 자라는 토양에 삽입된다.

자연형 하천(1)이란 콘크리트 구조물로 된 인공하천이 아니라, 살아 있는 나무나 풀, 또는 돌이나 흙과 같은 자연재료를 이용하여 조성되어, 다양한 수생식물이 자라는 것을 의미하는데, 서울의 양재천을 대표적인 자연형 하천으로 볼 수 있다.

상기 수질 정화용 필터(15)를 토양에 삽입하는 간격은, 수생식물(20)의 군락의 밀도에 따라 적당한 간격으로 삽입하며, 그 위치는 수생식물(20)의 뿌리에 맞닿을 수 있는 위치인 것이 바람직한데, 이는 후술하는 바와 같이 수생식물(20)의 뿌리에 있는 미생물과 상기 수질 정화용 필터가 맞닿아 있는 것이 오염물의 분해에 유리하기 때문이다.

한편, 수질 정화용 필터(15) 전체를 토양에 삽입하는 방법보다는 일부는 토양에 묻히고, 일부는 물속에 노출된 상태로 삽입하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 수질 정화용 필터(15)의 일부가 물속으로 노출되어야 물속에 있는 중금속이나 유기물 등의 오염물이 상기 수질 정화용 필터(15)로 효과적으로 흡착될 수 있기 때문이다.

상술한 바와 같이 상기 수질 정화용 필터(15)를 수생식물(20)이 자라는 토양에 일부가 토양속에 묻히고 나머지는 물속에 노출된 상태로 삽입하면, 상기 수질 정화용 필터(15)는 숯이나 활성탄과 마찬가지로 다공질의 재료이므로 하천수내의 오염물질을 흡착할 수 있는 능력이 뛰어나 하천수내의 중금속이나 유기물 등의 오염물질을 흡착하게 된다.

상기 수질 정화용 필터(15)에 흡착된 유기물은 수생식물(20)의 뿌리 주변에서 서식하는 미생물에 의해 분해될 수 있다. 상기 수질 정화용 필터(15)에 흡착된 유기물이 미생물에 의해 분해되면 다시 흡착능력이 생기게 되므로 상기 수질 정화용 필터(15)는 다시 유기물을 흡착하게 되고 흡착된 유기물은 다시 미생물에 의해 분해되는 과정을 반복하면서 하천을 정화하게 된다.

한편, 자연형 하천내의 중금속은 수질 정화용 필터(15)에 흡착되면 다시 하천으로 방츨되지 않으므로, 하천내의 중금속이 제거된다.

한편, 슬러지를 탄화시키고 이를 성형시켜 만든 상기 수질 정화용 필터(15)에는 일반 숯에는 없는 성분인 질소, 인산, 칼륨 등의 비료성분이 포함되어 있는 데, 이러한 비료성분에 의해 수생식물의 육생에 도움이 되는 장점도 가지고 있다. 일반적으로 수생식물에 비료성분을 투입하는 경우는 그리 흔하지 않으나, 일반 비료성분을 투입한다고 하더라도, 일부는 흡수되고 일부는 물에 쓸려 내려갈 가능성이 많아 오히려 하천을 오염시키게 되는 역효과가 있으나, 상기 수질 정화용 필터(15)의 비료성분은 일반 비료와는 달리 상기 수질 정화용 필터(15)내에 저장되어 있다가 식물이 필요한 시기에 서서히 방출되는 특성을 가지고 있으므로, 비료성분을 직접 토양에 투입하는 경우에 비해 효과적이다.

상기에서는 탄화슬러지(10)를 원기둥 형상의 수질 정화용 필터(15)로 성형하는 것에 대하여 설명하였으나, 사각기둥의 형상이나, 중공부를 가진 원기둥이나 사각기둥의 형상으로 성형하는 것도 본 발명의 기술적 사상을 벗어나는 것이 아니다.

상기에서는 수질 정화용 필터(15)의 일부만을 하천의 토양에 삽입하는 실시예에 관하여 설명하였으나, 전부를 하천의 토양에 삽입하는 경우에도 토양속에 있는 하천수의 정화가 가능하다.

상기에서는 수질 정화용 필터(15)를 수생식물(20)의 뿌리에 맞닿을 수 있는 위치에 삽입하는 실시예에 대하여 설명하였으나, 반드시 수질 정화용 필터(15)가 수생식물(20)의 뿌리에 맞닿아야 하는 것은 아니며, 그러한 위치가 아니더라도 하천내의 오염물인 유기물과 중금속의 흡착은 가능하다.

상기에서는 하수처리장 슬러지를 탄화시키고 이를 성형한 수질 정화용 필터를 제조하고, 이를 활용한 자연형 하천의 정화방법에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 축산폐수처리장 슬러지나 분뇨처리장 슬러지를 탄화시키고 이를 성형한 수질 정화용 필터를 이용하여 자연형 하천을 정화하는 방법도 포함한다. 이를 위해서 상술한 바와 같이, 축산폐수처리장 슬러지나 분뇨처리장 슬러지를 수거하고, 저장한 후, 건조, 탄화, 성형등의 단계를 거쳐 수질 정화용 필터를 제조하고, 이를 이용하여 자연형 하천을 정화하는 방법에도 적용이 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 기초로 하여 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 자연형 하천의 정화방법으로 구체화될 수 있다

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하수슬러지, 축산폐수처리장 슬러지, 분뇨처리장 슬러지의 재활용방안의 일환으로서, 폐기물인 하수슬러지를 탄화시켜 이를 성형한 수질 정화용 필터를 이용한 자연형 하천의 정화방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 하수슬러지, 축산폐수처리장 슬러지 또는 분뇨처리장 슬러지를 탄화시켜 탄화슬러지를 제조하는 단계;

   상기 탄화슬러지를 성형하여 수질 정화용 필터를 제조하는 단계;

   상기 제조된 수질 정화용 필터를, 정화를 하고자 하는 자연형 하천의 수생식물이 자라는 토양에 삽입하는 단계를 포함하며,

   상기 수질 정화용 필터의 삽입위치는 상기 자연형 하천의 수생식물의 뿌리에 맞닿을 수 있는 위치이고,

   상기 수질 정화용 필터는 그 일부만을 상기 토양에 삽입하는 것을 특징으로 하는 자연형 하천의 정화방법.
2. 삭제
3. 삭제

Images