KR19990070482A - 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹 및 동일한 세라믹에의해 배출수 및 폐수를 처리하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현재 그 처리가 문제인 여러 가지 종류의 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 거의 제거 불가능한 인 및 질소, 테트라클로로에틸렌등과 같은 유기염소 화합물을 함유하는 폐수, 고 수준의 유기질소 화합물을 함유하는 양돈장으로부터의 배설물 페수, 납, 6가 크롬, 카드뮴등과 같은 중금속을 함유하는 폐수, 고 수준의 수용성 단백질을 함유하는 낙농제품 공장, 수산물 가공공장, 도살장등에서의 배출수, 펄프 공장에서의 배출수, 사진현상 폐수, 자동차 광택 왁스 및 세제의 혼합물을 함유하는 세차 배출수를 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 사용함으로써 처리하는 방법에 관한 것이다.

무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹은 점토 혼합, 기공형성 재료 및 물, 임의의 형태로의 성형, 건조, 그렇게 건조된 성형품의 가열, 표준온도로부터 600 내지 800 ℃ 까지 5 내지 15 시간에 걸쳐 제품 온도의 가열, 이 온도를 3 내지 7 시간동안 유지, 그리고 나서 1,200 내지 1,500 ℃ 에서 하소함으로써 제조될 수 있다.

Description

무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹 및 동일한 세라믹에 의해 배출수 및 폐수를 처리하기 위한 방법

본 발명은 여러 종류의 배출수 및 폐수를 처리하는데 유용한 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹에 관한 것으로써, 현재 이러한 배출수 및 폐수의 처리는 심각한 문제가 되어 있다. 이러한 여러 종류의 배출수 및 폐수로는 강 또는 호수의 물, 그리고 제거하기 어려운 인과 질소를 함유하는 산업 배출수, 테트라클로로에틸렌과 같은 유기염소 화합물을 함유하는 폐수, 고 수준의 유기질소를 함유하는 양돈장의 배설물 폐수, 납, 6가 크롬, 니켈, 수은, 아연, 카드뮴, 셀레늄 등과 같은 중금속을 함유하는 페수, 고도의 수용성 단백질을 함유하는 낙농제품 가공공장, 수산물 가공공장, 그리고 도살장으로부터의 배출수, 펄프 산업에서의 배출수, 사진현상액 폐수, 광택 왁스 및 세제의 혼합물을 함유하는 세차 배출수가 있다. 또 본 발명은 상기의 동일한 다공성 세라믹 및 활성화 탄소에 의해 여러 종류의 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

최근에, 심각한 사회문제중 하나가 물의 오염에 관한 것이다. 예를 들어, 강유역에서의 인과 질소등의 영양염의 과도한 공급에 기인하는 호수의 부영양화, 나아가 인구 및 산업집중에 따른 강유역으로의 동일한 영양염의 유입등이 있으며,이들의 결과로 비정상적인 조류의 번식 및 갑작스런 적조의 발생이 일어나고, 수산물에 해를 입히게 된다.

호수는 물이 오염물을 쉽게 침전시킬 만큼 충분히 오랫동안 머물러 있는 폐쇄된 수반이기 때문에, 그 곳에서의 물의 오염은 강이나 바다에서 보다 더 심각하며, 맹물로의 여과하는데 있어서 어려움, 탈향 (off-flavor), 탈미 (off-taste) 의 문제, 그리고 수산업분야등에서 곤란을 일으킨다.

일반적으로, 인과 질소를 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 종래의 방법들은 하기와 같이 알려져 있다. 인에 관해서는, 가장 일반적인 것은 응고제를 사용하는 응고방법인데, 예를 들어, 이 방법은 혐기성-호기성 1 차 처리법, 응고제를 사용하는 응고 2 차 처리법, 그리고 역삼투 및 이온교환 최종 처리법을 구비 한다. 또, 비록 흡수 또는 결정화 처리법이 알려져 있지만, 일반적으로, 대개 응고방법은 산업 배출물에 사용되며 혐기성-호기성 방법이 하수 오물에 사용된다. 비록 다른 처리법 중에서 혐기성-호기성 처리법 (질화작용-탈질화작용), 그리고 응고 및 혐기성 호기성 처리법의 결합된 방법이 실제적으로 사용되지만, 질소에 관해서는, 질화작용-탈질화작용, 암모니아 추출, 선택적 이온교환, 일시적 염소소독, 촉매산화등과 같은 여러 종류의 처리방법이 있다.

테트라클로로에틸렌은 높은 비중을 갖는 악취성 액체 유기염소 화합물이며, 세탁소, 금속 세정용 솔벤트등에 사용된다. 하지만 잘 알려진 바와 같이, 테트라클로로에틸렌은 사람에게 두통, 현기증, 간 기능장애와 같은 증상을 유발한다. 또, 트리클로로에틸렌은 높은 비중을 갖는 악취성 유기염소 화합물로써, 기름과의 적절한 융화성 때문에 주로 금속 세정 솔벤트로 사용되며, 잘 알려진 바와 같이, 사람에게 두통, 현기증, 간 기능장애와 같은 증상을 유발한다. 일반적으로 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌과 같은 유기염소 화합물을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 종래의 방법에서, 이러한 유독 물질은 폐수 및 배출수에서의 농도을 감소시키는 전처리로 활성화 탄소 유니트 또는 수분 분리 유니트에 의해 재생되며, 그 다음에 폭기처리 되었다.

지금까지는, 다공성 세라믹에 의해 다양한 종류의 폐수를 처리한다고 공지되었다.

예를 들어, JP-A 58-205,516 호에는 선택적으로 화학제품, 중금속등을 제거하는 우수한 관모양의 카트리지형 세라믹 필터가 기재되어 있고, 이 필터에는 규토-점토 혼합물이 장석, 알루미나 분말과 함께 첨가되며, 톱밥 및 물과 반죽되어 진흙 성형품을 형성하고, 약 1,100 내지 1200 ℃ 의 온도에서 하소 된다.

JP-B 1-60,317 호에는 하수 오물용 폐수처리 시스템을 기재하고 있고, 이 시스템은 처리탱크 바닥에 형성된 모래 및 자갈층으로 이루어진 필터층, 필터층에 형성된 적층 다공성 세라믹 입자에 의해 형성된 처리층, 그리고 처리층의 상부 표면과 필터층의 바닥 표면사이에 배치된 공기 확산기 튜브를 구비한다.

JP-A 61-136,490 호에는 폭기형 폐수처리 시스템이 기재되어 있고, 이 시스템의 필터 재료는 망과 같은 구멍뚫린 재료에 채워지는 다공성 세라믹 입자를 구비하며, 이 구멍뚫린 재료는 폭기탱크에서 폐수의 흐름 방향을 교차시키기 위해 어떤 위치상의 공간에 서로 수직방향으로 배치된다.

JP-B 1-42,758 호에는 개량된 폭기형 폐수처리 시스템이 기재되어 있고, 이 시스템은 폭기탱크를 구비하며, 폭기탱크에서 필터 재료는 망과 같은 구멍뚫린 재료에 채워지는 다공성 세라믹 입자를 구비하고, 이 구멍뚫린 재료는 폭기조에서 폐수의 흐름 방향을 교차시키기 위해 어떤 위치상의 공간에 서로 수직방향으로 배치된다. 이 시스템은 튜브 몸체를 통해 폭기탱크와 체결되며, 바닥부분에 모래 및 자갈층으로 이루어진 필터층, 필터층에 적층 다공성 세라믹 입자에 의해 형성된 처리층, 그리고 처리층의 상부 표면과 필터층의 바닥 표면사이에 배치된 확산기 튜브를 구비한다.

JP-B 2-1,558 호에는 처리배지에서 주로 가정, 일반 산업 또는 음식물 가공 폐수와 같은 폐수를 생물학적으로 처리하는 방법을 개시하고 있고, 처리배지는 주성분으로 다공성 세라믹 및 나무 조각을 함유한다.

JP-B 63-66,247 호에는 폐수를 함유하는 유화유를 처리하는 방법이 기재되어 있고, 이 방법에는 다공성 세라믹 및 활성화 탄소의 혼합물이 필터 시스템으로 사용하는 실린더형 몸체에 필터 재료로 채워진다.

JP-A 60-261,586 호에는 필터 시스템에 의해 맹물과 같은 식수에서 금속, 금속 이온, 그리고 유기염소 화합물을 제거하는 방법이 기재되어 있고, 이 시스템에는 다공성 세라믹층 사이에 활성화 탄소의 중간층이 채워져 있다.

나아가, 상기 배출수 및 폐수를 처리하는데 유용한 다공성 세라믹을 준비하는 방법으로써, JP-A 61-291,473 호에는 첨가되어 물과 혼합되는 점토 미네랄 재료의 슬러리에 기공형성 재료를 혼합, 건조, 그리고 하소 (calcination) 함으로써 다공성 세라믹을 제조 방법을 기재하고, 상기 하소가 공기 또는 질소내에서 실행되는 동안 상기 기공형성 재료는 금속분말 또는 유기 금속화합물을 기공표면에 화합시키도록 전처리가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기의 언급된 방법들 또는 종래의 알려진 다공성 세라믹들이, 예를 들어, 현재 그 처리가 문제가 되고 있는 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌과 같은 인, 질소, 그리고 유기염소 화합물을 함유하는 여러 종류의 배출수 또는 폐수를 처리 하는데 사용될 때, 이러한 유독 오염물질을 완전히 제거하는 것은 불가능했다.

나아가, 상기의 JP-A 61-291,473 호에 기재된 실시예에 따라서, 건조 주조된 제품은 다공성 세라믹을 형성하기 위해 약 1,200 내지 1,500 ℃ 에서 한 시간동안 가열되며, 하소된다. 전기 가마에서 짧은 시간안에 약 1,200 내지 1,500 ℃ 까지 가열하고, 한 시간동안 하소하기 때문에, 그렇게 형성된 세라믹은 질적인 면에서 일반적으로 균일하며, 세라믹의 기공표면을 무정형으로 바꾸는게 아니라 압축력을 분산시키는 결과를 초래한다. 적은 압축강도의 세라믹은 쉽게 분쇄되기 때문에, 이러한 세라믹이 칼럼으로 유입될 때, 배출수 또는 폐수 처리 칼럼들이 막히게 되는데, 이것은 이런 칼럼을 오래 사용할 수 없게 하며, 동시에 여러 종류의 배출수 또는 폐수를 처리할 때, 유독성 오염 물질을 제거할 충분한 능력 뿐만 아니라, 장기간의 내구성도 나타내지 못한다. 즉, 그런 세라믹은 실제 사용할 수 없다.

본 발명자는 실용적이며 장기간 지속하는 세라믹을 발전시키기 위해 연구해왔으며, 본 세라믹은 이러한 오염 물질을 함유하는 배출수 및 폐수로부터 일본 환경수질표준보다 낮은 수준까지 또는 거의 제로 수준까지 인; 질소; 유기염소 화합물, 예를 들어, 4 염화에틸렌 등등; 그리고 중금속, 예를 들어, 6가 크롬, 납 등등과 같은 최근 문제가 되고 있는 유독성 오염 물질을 제거할 수 있다. 완전히 다른 관점에서 다공성 세라믹에 관한 종래의 정보를 상세하게 살펴보면서, 균질의 다공성 세라믹을 제조하는 방법이 연구되었다. 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹이 준비되며, 뜻밖에 그렇게 준비된 다공성 세라믹이 다양한 종류의 배출수 및 폐수를 처리하는데 효과적이며, 실용적이라는 점을 발견할 수 있었다. 따라서, 본 발명이 완성되었다.

본 발명은 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 제조하는 방법 및 동일한 세라믹을 사용하여, 인, 질소, 테트라클로로에틸렌과 같은 유기염소 화합물 등을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 준비하는 방법에 관한 것으로써, 점토, 기공형성 재료, 그리고 물을 혼합하여 적절한 형태로 성형한 후, 건조하며, 그렇게 건조된 성형품의 온도를 표준 온도로부터 600 내지 800 ℃ 까지 5 내지 15 시간이상 가열하고, 바람직하게는, 예를 들어 성형품에 혼합된 기공형성 재료의 자체연소에 의해 10 시간쯤 가열한다. 그 후, 그 온도를 600 내지 800 ℃에서 3 내지 7 시간동안 유지하며, 바람직하게는, 5 시간동안 유지하고, 연속해서 1,200 내지 1,500 ℃ 까지 가열하며, 4 내지 8 시간동안 가된 성형품을 하소하고, 바람하게는, 6 시간동안 하소한다. 그리고, 냉각처리후 분쇄처리를 한다. 또, 본 발명은 동일한 세라믹의 사용에 의해 인, 질소, 테트라클로로에틸렌과 같은 유기염소 화합물을 포함하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

나아가, 본 발명은 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 사용함으로써 인, 질소, 그라고 유기염소 화합물을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 다공성 세라믹 혼합물은 동일한 중량의 성분을 구비한다.

나아가, 본 발명은 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것으로써, 배출수 및 폐수는 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹 혼합물을 함유하며, 최상부가 개방된 저장 개방형 폭기탱크에 유입되며, 탱크 바닥으로부터 폭기된 후, 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹으로 채워진 칼럼으로 통과하게 된다. 필요하다면, 응고처리법는 상기 단계들 중에서 일 단계와 함께 사용되는 응고제를 사용한다.

나아가, 본 발명은 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수용 처리 시스템에 관한 것으로써, 이 시스템에는 만약의 경우에, 응고-침전 탱크, 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹을 함유하며, 최상부가 개방되며 바닥을 폭기하는 저장-개방형 폭기 탱크, 그리고 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 함유하는 처리제로 채워진 칼럼이 배치된다.

또, 본 발명은 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 트리클로로에탄, 디클로로메탄, 카본 테트라클로라이드등을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법 및 드라이클리닝 폐수와 같은 유기염소 화합물을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은 유기염소 화합물을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 관한 것으로써, 유기염소 화합물을 함유하는 배출수 및 폐수는 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 함유하는 처리제로 채워진 칼럼으로 통과되어 처리되며, 바람직하게는, 세라믹 혼합물은 중량의 50 대 50 혼합비로 각각의 구성요소를 구비한다.

또, 본 발명은 유기염소 화합물을 함유하는 폐수 및 배출수를 처리하는 처리시스템에 관한 것으로써, 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹을 함유하는 처리제로 채워진 칼럼, 바람직하게는, 서로 동일한 중량비로 혼합된 활성화 탄소를 갖는 혼합물, 그리고 유기염소 화합물을 함유하는 폐수 및 배출수를 칼럼으로 통과시키는 수단을 구비한다.

본 발명은 하기에 좀 더 상세하게 기재될 것이다.

도 1 은 종래의 다공성 세라믹의 기공표면 상태를 나타내는 개략도.

도 2 는 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 나타내는 개략도.

도 3 은 유기염소 화합물을 함유하는 폐수를 처리하기 위해 사용되는 본 발명의 시스템을 나타내는 종 단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 테트라클로로에틸렌을 함유하는 폐수의 장기간의 연속적인 처리의 결과를 나타내는 차트.

도 5 는 본 발명에 따른 테트라클로로에틸렌을 함유하는 폐수의 처리 및 활성화 탄소의 단일 사용에 의해 동일한 폐수를 처리하는 처리결과를 나타내는 차트.

도 6 은 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하기 위해 사용되는 본 발명의 시스템의 종 단면도.

도 7 은 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하기 위해 사용되는 본 발명의 또 다른 시스템의 종 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 세라믹 입자표면 2 : 기공

3 : 결정체 입자 11 : 저장 탱크

12 : 응고제 탱크 13 : 응고 침전 탱크

14 : 폭기 탱크 15 : 칼럼

16 : 파이프 17 : 세라믹 혼합물

M : 모터 P : 펌프

C : 컴프레서

점토는 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 제조하는데 사용되며, 물이 첨가될 때, 점착성 및 가소성이 있으며, 건조될 때, 굳어지는 점토 미네랄을 포함하며, 주성분으로 실리케이트 미네랄을 포함하고, 필요하다면, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨과 같은 무기화합물을 더 포함할 수 있다.

기공형성 재료는 본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹을 제조하는데 사용되며, 이러한 재료가 가열될 때, 가스를 발생시키는 식물톱밥, 나무조각, 왕겨, 짚, 밀겨, 나무껍질과 같은 모든 재료를 포함하며, 또 플라스틱 먼지, 미립자 흡수성 고중합체, 나트륨 탄산염도 포함하고, 이러한 재료들이 자체연소 단계에서 가스의 과도한 발생없이 무정형 기공표면을 갖는 다공성 세라믹 구조를 형성하기 때문에, 바람직하게는, 톱밥 및 나무조각이 사용된다.

일반적으로, 맹물은 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 제조하는데 사용되며, 이 기공형성 표면은 맹물을 포함한다. 또, 점토 미네랄이 알칼리 성분을 적게 포함할 때, 바닷물도 물로 사용될 수 있다. 처음의 재료로써 점토 또는 기공형성 재료가 물을 포함하고 있다면, 그러한 물은 수분으로써 사용될 수 있다.

본 발명의 무정형 표면을 제공하는 다공성 세라믹을 만드는 방법에서, 점토반죽, 기공형성 재료, 그리고 물은 모르타르 시멘트 믹서와 같은 반죽기계에 의해 임의 상태에서 균질화 하도록 실행될 수 있다. 만약 본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹 표면을 얻을 수만 있다면, 이러한 재료의 어떤 혼합비도 사용될 수 있는데, 바람직하게는, 점토 중량으로 2 부, 물의 중량으로 3.2 부, 그리고 기공형성 표면으로 6.76 부로 이루어진 혼합물이 사용될 수 있다. 하지만 제한없이 사용되어 많은 무정형 부분이 남아있는 불평탄 부분에서 처리되는 물질을 흡수하도록 연속적인 기공부분상에 형성될 수 있다.

그때, 그렇게 반죽된 재료는 벽돌형, 디스크형등과 같이 하소하기에 편리한 임의의 형태로 성형된다.

본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹을 준비하는 방법에 있어서, 그렇게 주조된 제품을 건조하는 것이 일반적이지만, 40% 의 수분 함유량을 확보하기 위해 실내온도에서 본래대로의 제품을 남겨둠으로써 제한없이 실행될 수 있고, 또 버너등에 의해 송풍함으로써 실행될 수도 있다.

본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹을 준비하는 방법에 있어서, 가열 및 하소는 건조후 상기와 같은 성형품을 가열 및 하소할 수 있는, 전기 가마, 내화벽돌로 만들어진 세라믹 가마, 그리고 다른 형태의 가마와 같은 어떤 종류의 수단에 의해서도 가능하며, 바람직하게는, 이러한 가마는 동시에 균일한 세라믹을 대량생산하는 측면에서 사용될 수 있다.

본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹을 준비하는 방법에 있어서, 하소후에 성형품은 블록형태 또는 카트리지 형태의 필터 매체로 직접 사용될 수 있으며, 동시에 그러한 성형품은 칼럼등을 채우도록 사용될 때, 일반적으로 분쇄처리된다. 분쇄처리를 실행하기 위해 어떤 형태의 롤러 분쇄기도 사용가능 하지만, 칼럼등에 사용하기에 부적절한 분말 세라믹을 감소시키기 위해 롤러사이에 10 내지 30 ㎜ 의 가장 좁은 공간이 있는 본 발명자에 의해 개량된 롤러 분쇄기를 사용하는 것이 바람직하다.

계속해서, 본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹을 준비하는 방법에 있어서, 가장 중요한 공정인 가열 및 하소에 대해 좀 더 상세하게 설명할 것이다.

우선, 주조 및 건조된 제품의 온도는 일반적 온도로부터 600 내지 800 ℃ 까지 점진적으로 가열되며, 바람직하게는 800 ℃ 로 가열된다. 그러한 느린 가열공정의 채택은 소결된 세라믹의 특성을 성형된 시점의 특성과 동일하게 유지시켜 주며, 그럼으로써 충분한 연속적인 기공을 형성하고, 처리되는 물질에 대해 반응지점을 산출한다.

반면에, 예를 들어, 상기 JP-A 61-291,473 호의 다공성 세라믹을 준비하는 방법에 기재된 것과 같이 느린 가열공정이 사용되지 않는 종래의 방법에 있어서, 급속한 가열공정이 전기가마등에 의해 이루어질 때, 결정체 성분 사이의 불충분한 연결 때문에, 소결된 세라믹은 부서지기 쉽게 될 수 있다. 동시에, 세라믹상에 형성된 대부분의 기공표면은 결정체 성분으로 덮혀있으며, 기공을 통과해 처리되는 성분의 통과저항을 증가시키고, 처리된 성분이 기공속으로 불충분하게 스며드는 세라믹을 생성한다. 그러한 세라믹이 배출수 및 폐수내의 오염 물질 및 유독성 성분을 제거하는데 사용되면, 만족스런 제거가 이루어지지 못하며, 동시에 장기간 지속하는 세라믹을 얻기가 불가능하다. 상기의 느린 가열공정을 표준 온도로부터 600 내지 800 ℃ 까지 실행하는데 요구되는 시간은 주조품의 크기 및 양에 따라서, 보통 5 내지 10 시간사이의 범위이며, 바람직하게는 약 10 시간이다. 가열되고, 데워지는 전기가마, 세라믹가마 또는 다른 형태의 가마 온도를 조절함으로써 가열공정이 제어되고, 기공형성 재료가 톱밥과 같은 가연성 재료일 때, 주조되고 건조된 제품의 구석진 곳을 버너와 같은 것으로 가열하는 것이 특히 바람직하다. 가열공정은 가연성 기공 형성 표면을 그 자체로 연소함으로써, 즉 자체 연소함으로써 실행될 수 있다.

자체 연소에 따른 성형품의 온도를 조절하는 방법은 본 발명가에 의해 세라믹을 준비하는 도중에 획기적으로 발견되었으며, 그 결과로 상기 방법이 인, 질소, 유기염소 화합물등을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는데 유용한 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹을 제공한다는 것은 명확해졌다.

상기와 같이, 주조품에서 톱밥등과 같은 가연성 재료는 성형되고 건조된 제품이 600 내지 800 ℃ 의 범위내의 온도로 5 내지 15 시간에 걸쳐 가열되는 단계에서 재가되다. 이 단계에서, 600 내지 800 ℃ 의 온도 범위는 3 내지 7 시간동안 추가적으로 가열함으로써 유지되는데, 바람직하게는, 5 시간이다. 이 공정은 본 발명의 무정형 표면이 제공되는 다공성 세라믹을 준비하는데 필수적이다.

본 공정을 채택함으로써 점토속의 알칼리 성분은 점진적으로 용해되며, 그럼으로써, 다공성 세라믹의 연속적인 기공표면을 무정형으로 변화시키며, 소결된 다공성 세라믹의 강도를 향상시킨다. 상기 공정을 채택하지 않고, 가열공정이 표준 온도로부터 1,200 내지 1,500 ℃ 까지 급속하게 실행될 때, 소결된 세라믹의 품질은 크게 변화하며, 나아가, 유독성 성분 및 오염물질을 제거하는 능력도 불충분해진다.

그렇게 준비된 세라믹의 압축강도가 크게 변화하는 동안, 예를 들어, 낮은 압축강도의 세라믹은 하소후에 분쇄공정이 일어나는 동안 분말이 되며, 상당한 유체저항 때문에, 쉽게 막힌다. 그 결과로, 그러한 분말 세라믹이 배출수 및 폐수를 처리하기 위해 칼럼에 채워질 때, 실제적으로 사용될 수 없다.

600 내지 800 ℃ 의 온도까지 3 내지 7 시간동안 가열된 주조품은, 그때 약 1,200 내지 1,500 ℃ 까지 약 4 시간에 걸쳐 가열된다.

본 발명에서 1,200 에서 1,500 ℃ 까지의 그러한 비교적 넓은 범위의 하소 온도로 인해, 점토에서 실리콘 2 산화물 및 알칼리 성분의 양은 하소의 결과로써 작용표면에 차이를 갖도록 조절한다. 점토내에 알칼리 함유량이 비교적 풍부하며, 하소가 쉽게 실행될 때, 하소 온도는 약 1,200 ℃ 이다. 그 반면에 점토내에 실리콘 2 산화물이 풍부하며, 하소가 어렵게 실행될 때, 온도는 1,500 ℃ 이다. 따라서, 약 1,250 ℃ 의 하소 온도는 다양한 목적에 사용되는 세라믹을 얻는데 특히 바람직하다.

주조품의 온도가 1,200 내지 1,500 ℃ 까지 올라갈 때, 하소는 이 온도에서 4 내지 8 시간동안 실행되는데 바람직하게는, 6 시간동안이다.

만약 이 온도에서 하소 시간이 JP-A 61-291,473 호에 기재된 것처럼 단지 1 시간 정도라면, 연속적 기공형성 부분의 표면은 무정형 상태로 불충분하게 변화되며, 그럼으로써 입자를 둘러싸는데 있어서 적은 소결 강도를 생성하기 때문에, 취성은 그러한 세라믹의 전형적인 약점이다.

여기 기재된 용어인 무정형 기공표면은 세라믹 내부에 형성된 연속적인 기공의 표면을 의미하며, 주성분으로 나트륨 규산염을 포함하는 무정형 재료와 나트륨 규산염, 칼슘 산화물등과 같은 결정체 재료 (결정체 입자) 의 결합체로 이루어진다. 결정체 재료 (결정체 입자) 는 폐수에서 처리되는 성분과 반응하며, 반면에 무결정부분은 반응에 거의 기여하지 않는다.

HITACHI 제품인 방사형태의 전자현미경 S-4200 모델을 10 KV (제 2 전기 이미지) 및 20 KV (반사적인 전기 이미지) 의 촉진전압 상태하에서 사용하여 연속적인 기공표면의 전자현미경 검사를 함으로써, 세라믹 입자표면 (1) 뿐만 아니라, 예를 들어, JP-A 61-291,473 호에 기재된 다공성 세라믹과 같은 종래의 세라믹의 연속적인 기공 (2) 의 대부분의 표면이 도 1 에서외 같이 결정체 입자 (3) 에 의해 덮혀있다는 것을 알 수 있었다. 처리되는 성분의 흐름 (4) 이 세라믹 입자에 도달하며, 연속적인 기공 (2) 을 통과하려 할 때라도, 세라믹의 저항 때문에, 이러한 성분은 쉽게들어가거나 또는 스며들 수가 없다. 거의 예외적으로, 세라믹 제품 표면 (1) 은 이러한 경우에 처리되는 성분과의 반응에 기여를 한다. 대조적으로, 도 2 에는 본 발명의 무정형 표면이 제공된 다공성 세라믹의 연속적인 기공 (2) 의 표면상에 편평하며, 무정형 부분 (5) 이 도시되어 있다. 처리되는 성분 의 흐름 (4) 이 세라믹 입자에 도달하며, 연속적인 기공 (2) 을 통과할 때, 이러한 성분은 세라믹의 저항을 거의 받지 않는 상태에서 쉽게 들어가거나 또는 기공 (2) 를 통해 스며든다. 따라서, 세라믹 입자표면 (1) 뿐만 아니라, 기공 (2) 의 결정체 입자 (3) 은 처리되는 성분과 반응하며, 그럼으로써, 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수의 처리 효과를 현저하게 향상시킨다.

본 발명에 사용되는 활성화 탄소는 숯, 코코넛 쉘, 그리고 석탄-숯 뿐만 아니라 동물 뼈, 피등과 같은 원료를 완전히 탄화함으로써 준비되는 어떤 제품도 포함하며, 만약 재료가 탄소질이며, 큰 상대적 표면 영역 및 높은 흡수력을 가진다면, 어떤 상업적으로 이용가능한 제품만으로 제한되지는 않는다.

본 발명에 사용되는 응고제는 특별히 제한된 것이 아니라, 응고 가능한 어떤 작용제라도 포함하며, 이 응고제는 솜 모양의 침전물을 형성하는 배출수의 미세한 부유물을 응고시킬 수 있으며, 동시에 예를 들어, 아이런 트리클로라이드, 황산암모늄, 수산화칼슘과 같은 무기성 응고제와 계면 활성제 또는 고분자 응고제를 구비하는 유기성 고분자 응고제를 동시에 사용할 수도 있다.

본 발명에 사용되는 저장-개방형 폭기 탱크는 어떤 종래의 개방형 탱크라도 포함하며, 예를 들어, 직경이 50 ㎝ 이며, 높이가 60 ㎝ 인 상부가 열린 실린더형 탱크가 사용 가능하고, 이 탱크에 공기 유입 파이프가 바닥에 체결되며, 컴프레서 또는 송풍기에 의해 파이프에 유입되는 공기가 폭기를 수행하기 위해 탱크의 바닥상에 배치된 다공성 패널 또는 확산기를 통해 균일하게 분산된다. 처리되는 액체는 그러한 폭기과정 동안 탱크에 저장된다.

본 발명에 사용되는 칼럼은 흡수처리에 사용되는 어떤 종래의 칼럼도 포함하며, 예를 들어, 세 개의 칼럼이 수직방향으로 배치되며, 직렬로 체결되는 칼럼이 사용 가능하다. 칼럼의 배치는 본 발명의 효과가 유지되는 한 임의적으로 변화될 수 있으며, 따라서, 그러한 칼럼은 긴 형태를 이루기 위해 직렬로 체결되거나 또는 평행하게 배치되어 기울어진 상태로 일직선으로 맞춰질 수 있다. 바람직하게는, 액체는 하부로부터 상부 방향으로 칼럼을 통과할 수 있다.

본 발명의 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹이 현재 그 처리가 심각한 문제가 되는 여러 종류의 배출수 및 폐수를 처리하는데 유용하다는 것은 명확하다. 예를 들어,매우 제거하기 힘든 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수, 테트라클로로에틸렌등과 같은 유기염소 화합물을 함유하는 폐수, 고 수준의 유기질소 화합물을 함유하는 양돈장으로부터의 배설물 폐수, 납, 6가 크롬, 니켈, 수은, 아연, 카드뮴, 셀레늄과 같은 중금속을 함유하는 폐수, 낙농제품공장에서의 배출수, 수산물 가공공장, 도살장등과 같은 배출수가 있는데, 상기 배출수 및 폐수는 고 수준의 가용성 단백질을 포함한다. 또, 펄프공장에서의 배출수, 사진현상 폐수, 광택 왁스 및 세제등을 포함하는 세차 배출수가 있다.

인 및 질소를 함유하는 상기 배출수 및 폐수는 강, 호수로부터의 배출수 및 예를 들어, 낙농제품, 수산물, 발효식품등; 가축산업, 펄프 및 텍스타일산업; 인쇄산업; 다양한 화학산업; 석유정제산업; 유리 및 나트륨산업; 강철산업; 금속 및 화학 표면처리산업등; 뿐만 아니라 불연성재료의 매립지로부터의 위생오물, 병원, 세탁소, 실험실등의 배출수를 포함한다.

테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 디클로로에틸렌, 카본 테트라클로라이드, 1,2-디클로로에틸렌, 1,1-디클로로에틸렌, 시스-1,2-디클로로에틸렌, 1,1,1-트리클로로에틸렌, 1,1,2-트리클로로에틸렌, 1,3-디클로로에틸렌등과 같은 유기염소 화합물을 함유하는 상기 배출수 및 폐수는 드라이클리닝을 포함하는 세탁소로부터의 배출수 이외에, 화학산업, 금속제품 제조산업, 전기제품 제조산업, 운송장비 제조산업, 정밀장비 제조산업, 텍스타일 산업등으로부터의 유기염소 화합물을 함유하는 폐수 및 배출수를 포함한다.

본 발명은 하기 실시예에 상세하게 기재된다. 하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되지 않음을 이해할 것이다. 실시예에 사용된 각각의 부는 중량부에 관한 것이다.

실시예 1: 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 준비

일본 세토지역에서 입수가능한 점토 2 부, 물 3.2 부, 그리고 톱밥 6.76 부는 완전히 혼합되어 반죽기에 의해 반죽되며, 길이 250 ㎜ x 폭 130 ㎜ x 높이 110 ㎜ 의 벽돌형태로 주조되고, 40 % 의 수분을 확보하기 위해 3 일 밤동안 표준온도에서 건조된다. 그렇게 건조된 벽돌형태의 성형품은 용량 10 ㎥ 의 세라믹 가마에 놓여져 구석구석 가열된다. 약 10 시간이 경과한 후에, 성형품에 함유된 톱밥은 연소되며, 약 800 ℃ 까지 가열하는 자체연소에 의해 재가된다. 800 ℃ 까지 가열되어 재로변한 물품 (ashed article) 은 약 800 ℃ 의 물품 온도에서 유지되거나 또는 추가 가열된다.

그때, 성형품은 약 4 시간의 시간 간격에 걸쳐 약 1,250 ℃ 의 온도에서 가열되며, 이 온도에서 약 6 시간동안 하소된다. 그렇게 하소된 성형품은 냉각된 후 가마에서 꺼내진다.

이 시점에서의 성형품의 압축강도는 SHIMAZU 제품인 압축강도 측정기에 의해 측정되는데, 6.0 내지 9.5 ㎏/㎠ 의 높은 범위를 나타낸다. 그때, 성형품은 분쇄처리되어 직경이 10 ㎜ 이상, 6 내지 10 ㎜, 2 내지 6 ㎜, 그리고 2 mm 보다 작은 다양한 크기의 입자를 20 ％, 30 ％, 20 ％, 그리고 30 ％ 씩 각각 산출한다.

실시예 1 에서 얻어지는 다공성 세라믹의 물리적 특성은 하기와 같다.

겉보기 비중 (bulk gravity) 0.36 내지 0.40

다공성 86.7 ％

상대적 표면 영역 23 ㎡/g

상기 다공성 세라믹의 조성은 KEVEX 제품인 에너지 분산 엑스레이 분광기인 SIGMA 2 모델에 의해 15 KV 의 촉진전압 및 100 초의 측정시간 조건하에서 결정되어졌다. 그 결과로, 전체로서 세라믹은 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 아이런 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 칼륨 옥사이드, 소듐 옥사이드등을 구비하며, 입자표면의 활성부 및 기공표면조성은 소듐 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 칼슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드등과 같은 결정체 화합물을 구비한다. 한편, 기공표면의 불활성 표면의 조성은 소듐 실리케이트, 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 칼륨 옥사이드, 소듐 옥사이드등과 같은 무정형 성분을 구비한다.

나아가, 본 발명의 다공성 세라믹은 전체로서 세라믹 및 세라믹의 외부표면 의 조성비와 기공표면 조성비를 비교할 때, 더 많은 규토 성분을 구비하며, 본 발명의 다공성 세라믹의 표면조건을 전자현미경으로 관찰하면 무정형 기공표면을 볼 수 있다.

비교 실시예 1 : 종래의 다공성 세라믹의 준비

실시예 1 의 절차는 하기의 가열 및 하소공정을 제외하고는 반복되었다. 성형 및 건조된 벽돌형 물품, 실시예 1 에 기재된 것과 동일한 방법으로 준비된, 은 전기 가마에 넣어지며, 1,250 ℃ 의 물품 온도까지 4 시간동안 거의 직접 가열되고, 약 1 시간동안 이 온도에서 하소된다.

성형품의 압축강도는 실시예 1 에 기재된 바와 동일하게 SHIMAZU 제품인 압축강도 측정기에 의해 결정되어 졌다. 압축강도는 2.1 내지 9.6 Kg/㎠ 의 비교적 넓은 범위에서 변화되었으며, 낮은 압축강도가 지배적이었다. 성형품은 그때 분쇄처리 되어 10 mm 이상, 6 내지 10 mm, 2 내지 6 mm, 그리고 2 mm 이하의 직경을 갖는 다양한 크기의 입자를 5 ％, 10 ％, 20 ％, 그리고 65 ％ 씩 각각 산출한다. 실시예 1 과 비교해서, 현저히 높아진 분말 세라믹의 경도를 알 수 있다.

비교 실시예 1에서 획득된 다공성 세라믹의 물리적 특성.

겉보기 비중 0.4 내지 0.52

다공성 85.6 내지 87.1 ％

상대적 표면 면적 18 내지 38 ㎡/g

상기 다공성 세라믹의 조성은 실시예 1 에 기재된 바와 동일한 방법으로 결정되어졌다. 그 결과로, 실질적인 차이점이 전체로서 세라믹 조성, 입자표면 및 기공표면의 활성부의 조성, 그리고 기공표면의 불활성 표면의 조성에서 발견되지 않았다.

실시예 1 및 비교 실시예 1 의 물리적 특성을 비교하면, 전체로서 조성 및 외부 표면의 조성에 있어서 차이점이 없었다. 그러나 기공표면의 상태를 전자현미경으로 관찰하면, 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹과는 달리, 이러한 기공표면은 주로 실리콘 옥사이드, 칼슘 옥사이드등과 같은 균질한 결정체 성분을 구비하며, 각각의 결정체 입자는 비교적 크고, 결정체 입자 사이의 결합이 불충분하며, 그럼으로써, 실시예 1 에서 처럼 결정체 입자 의 적절한 양이 분포되는 구조를 결국 가지지 못하게 되는 것을 알 수 있다.

실시예 2 : 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 사용함으로써 유기염소 화합물을 함유하는 폐수의 처리

직경이 6 내지 10 mm 인 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 50 : 50 으로 사용하며, 이것은 실시예 1 에서 얻을 수 있었고, Takeda Chemical Co., ltd제품인 활성화 탄소를 사용하며, 테트라클로로에틸렌을 함유하는 플랜트 폐수 10 리터가 하기와 같이 도 3 에 도시된 처리 시스템을 사용함으로써 처리되었다.

도 3 에 도시된 처리 시스템을 사용하며, 26 mm 의 직경, 103 mm 의 길이, 50 ml 의 체적을 갖는 칼럼 (6) 은 실시예 1 의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 혼합물 (7) 에 채워져 있고, 활성화 탄소가 12.5 g 의 양만큼 각각의 칼럼에 제공되며, 장기간의 연속적인 운전이 0.2 mm/sec 의 급수 선속도 (linear velocity) 의 처리조건 하에서 14,400 분 (100 일) 동안의 급수 시간동안 실행되고, 처리수의 체적은 6.7 ml/min 이다. 그 결과는 도 4 와 같다.

도 4에서 기호 ● 는 플랜트에서 흘러나온 폐수에서 테트라클로로에틸렌의 농도를 가리키며, 이는 사용되는 샘플에 따라 변할 수 있다. 한편, 기호 ■ 는 처리된 폐수에서의 테트라클롤로에틸렌의 농도를 가리킨다. 도 4 로부터 명확하듯이, 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹에 의해 처리된 폐수에서 테트라클로로에틸렌의 농도는 0.01 mg/lit, 즉, 일본수질표준보다 혀저히 낮은 수준이다. 그러한 0.01 mg/lit 의 놀랄만한 처리능력은 10,680 분의 연속적인 급수 시간까지 유지되었다. 이런 결과는 물리적 흡수작용의 단순한 현상만으로 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 기능을 설명하기에는 충분히 명확하지 않다. 나아가, 비록 메카니즘이 명확하지 않고, 칼럼내에서 어떤 미생물의 증식도 관찰되지 않지만, 테트라클로로에틸렌이 어떤 작용을 통해 분해된다는 것을 알 수 있었다.

비교 실시예 2 : 단일의 활성화 탄소를 사용함으로써 유기염소 화합물을 함유하는 폐수의 처리

처리공정은 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물 대신에 오직 활성화 탄소가 사용되었다는 점을 제외하고는 실시예 2 에 기재된 것과 동일한 방법이 사용되었다. 측정 결과는 도 5 에서 도시되어 있다. 도 5 에서 기호 ● 는 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 사용함으로써 처리된 후에 테트라클로로에틸렌의 농도를 가리키며, 기호 ■ 는 오직 활성화 탄소가 사용되었을 때, 테트라클로로에틸렌의 농도를 가리킨다. 도 5 로부터 명확한 바와 같이, 테트라클로로에틸렌의 농도는 0.1 mg/lit 까지 다소 감소되며, 도 2 의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹에 의해 얻어지는 농도의 10 배에 해당된다. 이는 명확하게 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 효과를 증명한다.

비교 실시예 3 : 종래의 다공성 세라믹을 사용함으로써 유기염소 화합물을 함유하는 폐수의 처리

처리공정은, 비교 실시예 1 에 따라 제조된 다공성 세라믹을 사용하는 것을 제외하고는, 도 2 에 기재된 바와 동일하게 실행되었다. 그 결과로, 종래의 다공성 세라믹은 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 종래의 다공성 세라믹과 비교해서, 테트라클로로에틸렌의 더욱 작은 흡수능력 및 더욱 짧아진 내구성을 보여주었다.

실시예 3 : 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 사용함으로써 인 및 질소를 함유하는 불연소 쓰레기의 재생지로부터 최초로 스며드는 하수오물의 처리 (부분 1)

직경이 6 내지 10 mm 의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 50 : 50 으로 사용하였으며, 이는 실시예 1 에서 얻을 수 있었고, Takeda Chemical Co., ltd 제품인 활성화 카본을 사용하며, 인 및 질소를 함유하는 불연소 쓰레기의 재생지로부터 스며드는 하수오물은 도 6 에 도시된 처리 시스템으로 통과됨으로써 처리되었다. 냄새를 맡는 최초의 스며드는 하수오물은 냄새와 함께 pH 7.5 의 다소 엷은 누른빛을 띤 갈색이었다. 도 6 에 도시된 처리 시스템은 인 및 질소를 함유하는 액체 (10) 로 최초의 스며드는 하수오물을 저장하기 위한 저장탱크 (11), 상부에 응고제 탱크 (12) 및 모터 (M) 등에 의해 구동되는 교반 장치가 제공된 응고-침전 탱크 (13), 상부가 위쪽으로 열려 있고, 폭기가 컴프레서 (C) 에 의해 바닥에서 실행되는 저장-개방형 폭기 탱크, 수직방향으로 배치되며, 서로 연속적으로 체결되고, 파이프와 액체를 퍼 올리기 위한 동력 전달부로써 펌프 P 를 체결하는 (각각 26 mm 의 직경, 103 mm 의 높이, 50 mm 의 부피를 갖는) 세 개의 칼럼 (15) 을 구비한다. 무결정 기공표면 및 활성화 카본이 제공된 다공성 세라믹의 50 : 50 의 혼합물은 저장-개방형 폭기 탱크 (14) 및 서로 연속적으로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 에 충전된다.

우선, 불연소 쓰레기의 재생지로부터의 최초로 스며드는 하수오물 (10) 은 펌프 (P) 에 의해서, 처리되는 액체용 저장 탱크 (11) 로부터 응고-침전 탱크 (13) 로 유입된다. 아이런 트리클로라이드 (FeCl₃) 의 45 ％ 의 용액은 응고제 탱크 (12) 중의 하나로부터 응고-침전 탱크 (13) 로 공급되며, pH 값을 3 이하로 조절하기 위해 철저히 교반되고, 그때 칼슘 하이드록사이드 (Ca(OH)₂) 의 10 ％ 의 탁한 용액이 거기에 제 2 응고제 탱크 (12) 로부터 유입되며, pH 값을 7 로 조절하기 위해 철저히 교반된다. 그리고 나서, Sankyo Kasei Co., Ltd. 에서 Sanpori A-715 라는 제품으로 시판되는 응고제의 0.05 ％ 의 용액이 제 3 응고제 탱크 (12) 로부터 공급되며, 그 농도를 0.5 내지 1.0 ％ 로 조절하기 위해 철저히 교반되고, 그 후에 응고 및 솜 모양의 침전물로 부유물의 침전이 실행된다. 응고 및 침전 처리 후에, 상청액 (supernatant liquid) 냄새도 거의 없어지며, 완전히 맑게 된다.

응고-침전탱크 (13) 에서 상청액은 펌프 P 에 의해 저장-개방형 폭기탱크 (14) 로 유입되며, 저장이 일어나는 동안 3 시간동안 폭기처리된 후에, 처리를 완료하기 위해 하부로부터 상부로 6 ㎝/min 의 유동률로 서로 연속적으로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 를 통해 연속적으로 통과된다.

최초의 스며드는 하수오물 (샘플 A) 및 연속적으로 서로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 으로 통과시켜서 처리되는 마지막 액체 (샘플 C) 에 관해서, 화학적 산소 요구량 (COD), 암모니아 니트로겐 (NH_4-N) 나이트러스 니트로겐 (NO₂-N), 나이트릭 니트로겐 (NO₃-N), Kjeldahl 방법으로 결정되는 니트로겐 (Kjeldahl N), 그리고 전체 질소 (TOTAL-N) 는 일본 공업 표준 (JIS) K 0102 (공장 배출수 처리방법) 17, 42.3, 43.1, 24.1, 44.3, 그리고 45.1 에 따른 측정방법에 의해 결정된다. 처리공정에서 표준으로써 저장-개방형 폭기탱크 (14B) 에서 3 시간동안 폭기처리 되는 중간 액체, 전체 니트로겐 (TOTAL-N), 그리고 전체 인 (TOTAL-P) 은 JIS K 0102 45.2 및 46.3 에 따른 측정 방법에 의해 결정되어 졌다. 그 결과는 아래 테이블 1 과 같다.

테이블 1

COD NH₄-N NO₂-N NO₃-N Kjeldahl N TOTAL-N TOTAL-P

Sample

A 79 110 0.09 14 130 140 -

B - - - - - 65 0.97

C 2 75 0.19 0.66 76 77 -

무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 사용함으로써 처리하는 방법에 따라서, 테이블 1 로부터 인 및 질소의 농도는 각각 16 mg/lit, 120 mg/lit (매일 평균 8 mg/lit, 60 mg/lit) 감소된다. 거의 모든 인 성분이 저장-개방형 폭기 탱크 (14) 에서 3 시간 동안 폭기 처리됨으로써 제거되며, 샘플 C 에서 전체 인의 측정은 생략된다. 샘플 C 에서 나이트러스 니트로겐의 증가는 암모니아 니트로겐으로부터 전환에 기인한다는 것을 알 수 있다.

실시예 4 : 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된다공성 세라믹을 사용함으로써 인 및 질소를 함유하는 불연소 쓰레기의 재생지로부터 최초로 스며드는 하수오물의 처리 (부분 2)

처리공정은, 저장-개방형 폭기탱크 (14) 에서 폭기처리 후에 응고-침전처리가 반복되었다는 것을 제외하고는, 도 3 에 기재된 방법과 동일한 방법으로 실행되었다. 불연소 쓰레기의 재생지로부터 최초로 스며드는 하수오물은 처리되어 액체를 이루는 저장탱크 (11) 로부터 펌프 (P) 에 의해 응고-침전탱크로 유입된다. 아이런 트리클로라이드 (FeCl₃) 의 45 ％ 의 용액은 응고제 탱크 (12) 중의 하나로부터 응고-침전 탱크 (13) 로 공급되며, pH 값을 3 이하로 조절하기 위해 철저히 교반되고, 그때 칼슘 하이드록사이드 (Ca(OH)₂) 의 10 ％ 의 탁한 용액이 응고-침전 탱크에 제 2 응고제 탱크 (12) 로부터 유입되며, pH 값을 7 로 조절하기 위해 철저히 교반된다. 그리고 나서, Sankyo Kasei Co., Ltd. 에서 Sanpori A-715 라는 제품으로 시판되는 응고제의 0.05 ％ 의 용액이 제 3 응고제 탱크 (12) 로부터 공급되며, 그 농도를 0.5 내지 1.0 ％ 로 조절하기 위해 철저히 교반되고, 그 후에 응고 및 솜 모양의 침전물로 부유물의 침전이 실행된다. 응고 및 침전 처리 후에, 상청액 (supernatant liquid) 냄새도 거의 없어지며, 완전히 맑게 된다. 응고-침전탱크 (13) 에서 상청액은 펌프 (P) 에 의해 저장-개방형 폭기탱크 (14) 로 유입되며, 저장되는 동안 3 시간 동안 폭기처리되고, 응고-침전처리를 반복하기 위해 다시 저장-개방형 폭기탱크 (13) 으로 순환된다. 그렇게 응고 및 침전된 성분을 제거한 후에, 처리를 완료하기 위해 하부로부터 상부로 6 ㎝/min 의 유동률로 서로 연속적으로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 를 통해 연속적으로 통과된다.

최초의 스며드는 하수오물 (샘플 A) 및 연속적으로 서로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 으로 통과시켜서 처리되는 마지막 액체 (샘플 E) 에 관해서는, 화학적 산소 요구량 (COD), 암모니아 니트로겐 (NH_4-N) 나이트러스 니트로겐 (NO₂-N), 나이트릭 니트로겐 (NO₃-N), Kjeldahl 방법으로 결정되는 니트로겐 (Kjeldahl N), 그리고 전체 질소 (TOTAL-N) 는 일본 공업 표준 (JIS) K 0102 (공장 배출수 처리방법) 17, 42.3, 43.1, 24.1, 44.3, 그리고 45.1 에 따른 측정방법에 의해 결정된다. 제 2 응고-침전처리 (B) 가 이루어진 상청액은 처리공정에서 전체 니트로겐 (TOTAL-N), 그리고 전체 인 (TOTAL-P) 은 JIS K 0102 45.2 및 46.3 에 따른 측정 방법에 의해 측정되었다. 그 결과는 아래 테이블 2 와 같다.

테이블 2

COD NH₄-N NO₂-N NO₃-N Kjeldahl N TOTAL-N TOTAL-P

Sample

A 79 110 0.09 14 130 140 -

D - - - - - 88 0.05

E 1 39 0.27 0.44 42 43 -

테이블 2 로부터, 전체 니트로겐의 농도는 응고-침전처리를 반복함으로써 더욱 더 감소되며, 처리 후에, 인 및 질소의 농도는 일본에서 일반적 배출수 표준보다 훨씬 적은데, 즉, 각각 16 mg/lit, 120 mg/lit (매일 평균 8 mg/lit, 60 mg/lit) 감소된다. 거의 모든 인 성분이 제거되며, 뜻밖에, 전체 인의 수준이 0.005 mg 이하로 떨어진다.

실시예 5 : 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 사용함으로써 낮은 수준의 니트로겐을 함유하는 배출수 및 폐수의 처리

실시예 3 과 동일하게, 직경이 6 내지 10 mm 의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 50 : 50 으로 사용하였으며, 이는 실시예 1 에서 얻을 수 있었고, Takeda Chemical Co., ltd 제품인 활성화 탄소, 뿐만 아니라 도 7 에 도시된 처리시스템이 사용되었다. 본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹의 향상된 제거능력을 증명하기 위해서, 불연소 쓰레기의 재생지로부터 스며드는 하수오물의 10 배 희석된 용액은 처리되는 액체를 함유하는 낮은 수준의 질소이다.

도 7 에 도시된 처리시스템은 인 및 질소를 함유하는 액체 (10) 로서 스며드는 하수오물의 10 배 희석된 용액을 저장하기 위한 저장탱크 (11), 상부가 위쪽으로 개방되며, 폭기가 압축기 (C) 에 의해 바닥에서 실행되는 저장-개방형 폭기탱크, 수직방향으로 배치되며, 서로 연속적으로 체결되고, 파이프 (16) 와 액체를 퍼 올리는 동력 전달부로써 펌프 (P) 를 체결하는 세 개의 칼럼 (15) (각각 26 mm 의 직경, 103 mm 의 높이, 50 ml 의 체적을 갖는) 을 구비한다. 응고제 탱크 (12) 및 실시예 3, 4 의 응고-침전 탱크는 사용되지 않았다. 무정형 기공표면 및 횔성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 50 : 50 혼합물 (17) 은 저장-개방형 폭기 탱크 및 서로 연속적으로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 에 충전된다.

불연소 쓰레기의 재생지로부터 스며드는 하수오물 (10) 의 10 배 희석된 용액은 펌프 (P) 에 의해 저장-개방형 폭기 탱크 (14) 로 유입된다. 10 배 희석된 스며드는 하수오물은 저장과 동시에 5 시간동안 폭기된 후, 처리를 완료하기 위해 하부로부터 상부로 6 ㎝/min 의 유동률로 서로 연속적으로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 를 통해 연속적으로 통과된다.

10 배 희석된 스며드는 하수 오물 (샘플 F), 저장-개방형 폭기 탱크 (14)에서 5 시간동안 폭기처리되는 저장 액체 (샘플 G), 저장-개방형 폭기 탱크 (14)에서 5 시간동안 폭기처리되는 또 다른 저장 액체 (샘플 H), 그리고 연속으로 서로 체결된 세 개의 칼럼 (15) 를 통과함으로써 처리되는 마지막 액체 (샘플 I) 에 관해서는, 화학적 산소 요구량 (COD), 암모니아 니트로겐 (NH_4-N) 나이트러스 니트로겐 (NO₂-N), 나이트릭 니트로겐 (NO₃-N), Kjeldahl 방법으로 결정되는 니트로겐 (Kjeldahl N), 그리고 전체 질소 (TOTAL-N) 는 일본 공업 표준 (JIS) K 0102 (공장 배출수 처리방법) 에 따른 측정방법에 의해 측정된다. COD 는 오직 샘플 F, I 에 대해서만 측정되었다. 그 결과는 하기 테이블 3 에 기재되어 있다.

테이블 3

COD NH₄-N NO₂-N NO₃-N Kjeldahl N TOTAL-N

Sample

F 55 1.4 0.03 4.5 9.2 14

G - 1.4 0.11 1.3 2.1 3.5

H - 0.71 0.11 1.0 1.8 2.9

I 1 0.2 0.39 0.59 0.71 1.7

비록 50 mg/lit 의 저 수준 니트로겐을 제거하는 것이 불가능하다고 종래에 알려져 왔지만, 테이블 3 은 그러한 저 수준의 14 mg/lit 의 전체 질소가 1.7 mg/lit 까지 더 감소되는 것을 보여준다. 나아가, 또, 나이트러스 니트로겐 및 나이트릭 니트로겐을 제거하는 것이 불가능했다. 활성화 슬러지의 경우에, 암모니아 니트로겐은 산성 조건하에서 나이트릭 에시드 및 나이트러스 에시드로 쉽게 전환된다. 따라서, 현재, 그 처리는 그러한 반응을 일으키지 않도록 매우 조심스럽게 실행된다. 실시예 3, 4, 그리고 5 의 경우에, 모든 질소 화합물이 처리될 수 있다는 것은 명확하다.

비교 실시예 4 : 활성화 탄소의 단일 사용에 의해 인 및 질소를 함유하는 폐수의 처리

처리공정은, 오직 활성화 탄소가 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹 대신에 사용되었다는 것을 제외하고는 실시예 3 에 기재된 것과 동일한 방법으로 실행되었다. 그 결괴로, 인 그리고 질소의 두 가지는 거의 제거되지 않았다.

비교 실시예 4 : 종래의 다공성 세라믹의 사용에 의해 인 및 질소를 함유하는 폐수의 처리

처리공정은, 비교 실시예 1 에 준비된 다공성 세라믹을 제외하고는 실시예 3 에 기재된 바와 동일한 방법으로 실행되었다. 비교 실시예 1 의 다공성 세라믹 및 활성화 탄소의 혼합물을 사용하는 처리의 결과는 오직 활성화 탄소만이 사용된상기의 비교 실시예 4 의 결과와 동일하다. 인 그리고 질소가 거의 모두 제거되었다. 여기에 사용된 그런 혼합물은 본 발명의 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물에 비해 훨씬 더 하위에 있다는 것은 명확하다.

본 발명의 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹이 사용될 때, 현재 문제가 되는 배출수 및 폐수의 유독 물질과 오염물질은 제거되고, 분해될 수 있다. 그리고 상기 세라믹의 제거 및 분해 작용은 실제적인 시간의 기간동안 유지될 수 있다.

Claims (14)

1. 점토 혼합, 기공형성 재료 및 물, 임의의 형태로의 성형, 건조, 그렇게 건조된 성형품의 가열, 그리고 1,200 내지 1,500 ℃ 에서 하소에 의해 다공성 세라믹을 제조하는 방법에 있어서, 가열공정에서 3 내지 7 시간동안 600 내지 800 ℃ 의 물품 온도에서 성형품이 유지되도록 향상시키며, 무정형 기공형성 표면이 제공된 다공성 세라믹을 형성하는 것을 특징으로 하는 다공성 세라믹 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 성형품의 물품 온도가 표준 온도로부터 600 내지 800 ℃ 까지 5 내지 15 시간의 기간에 걸쳐 가열되는 것을 특징으로 하는 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 성형품의 물품 온도는 표준 온도로부터 600 내지 800 ℃ 까지 성형품내의 기공형성 재료의 자체 연소에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한항에 있어서, 성형품이 1,200 내지 1500 ℃ 에서 4 내지 8 시간동안 하소되는 것을 특징으로 하는 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한항에 있어서, 성형품이 1,200 내지 1500 ℃ 에서 4 내지 8 시간동안 하소된 후, 분쇄 처리되는 것을 특징으로 하는 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹 제조 방법.
6. 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹.
7. 압축강도가 6 내지 8 Kg/㎠ 인 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹.
8. 제 1 항에 있어서, 세라믹 제조 방법에 의해 제조되는 무정형 기공표면이 제공되는 다공성 세라믹.
9. 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 구비하는 배출수 및 폐수 처리제.
10. 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 방법에 있어서, 배출수 및 폐수는 제 6 항 내지 제 8 항중의 어느 한항에 기재된 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물을 함유하는 상부가 열린 저장-개방형 폭기 탱크에 유입되며, 탱크의 바닥으로부터 폭기되고, 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물로 채워진 칼럼을 통과하는 것을 특징으로 하는 배출수 및 폐수 처리 방법.
11. 인 및 질소를 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 시스템에 있어서, 상부가 열려있고, 바닥으로부터 폭기가 일어나는 저장-개방형 폭기 탱크는 제 6 항 내지 제 8 항중의 어느 한항에 기재된 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 함유하며, 무정형 기공표면이 제공된 다공성 세라믹을 함유하는 처리제로 채워진 칼럼이 배치되는 것을 특징으로 하는 배출수 및 폐수 처리 시스템.
12. 유기염소 화합물을 함유하는 폐수 및 배출수를 처리하는 방법에 있어서, 유기염소 화합물을 함유하는 함유하는 폐수 및 배출수는 제 6 항 내지 제 8 항중의 어느 한항에 기재된 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 칼럼속으로 통과되어, 처리되는 것을 특징으로 하는 폐수 및 배출수 처리 방법.
13. 유기염소 화합물을 함유하는 배출수 및 폐수를 처리하는 시스템에 있어서, 상기 시스템은 제 6 항 내지 제 8 항중의 어느 한항에 기재된 무정형 기공표면 및 활성화 탄소가 제공된 다공성 세라믹의 혼합물로 채워진 칼럼 및 유기염소 화합물을 함유하는 폐수 및 배출수를 칼럼으로 통과시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 폐수 및 배출수 처리 방법.
14. 제 4 항에 있어서, 성형품은 1,200 내지 1500 ℃ 에서 4 내지 8 시간동안 하소된 후, 분쇄 처리되는 것을 특징으로 하는 무정형 기공 표면이 제공된 다공성 세라믹 제조 방법.