KR20090021551A - 적조구제제 및 그 제조방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 폐기물을 건류하여 제조된 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg 으로 조성된 적조구제제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

적조구제제. 탄화숯. 규조토.인동석. 스맥타이트. 맥섬석.

Description

적조구제제 및 그 제조방법.{Stamping out material of red tide and method producing the same}

본 발명은 음식물 폐기물을 건류하여 제조된 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg 으로 조성된 적조구제제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 적조현상은 수화 현상으로 남조류의 대량증식으로 물이 녹색으로 변하는 현상을 의미하며 녹조현상은 담수에서만 발생하지만 적조현상은 바다뿐만 아니라 담수에서도 간혹 발견된다.

적조 및 녹조는 남조류 독소에 의한 인체 및 가축의 건강상 손상을 주고, 악취의 발생으로 불쾌감을 줄뿐 아니라, 농업용수, 산업용수 이용에 지장을 주고, 대량 증식한 조류의 분해 시 용존산소 감소로 인한 물고기 및 수중생물의 폐사 및 남조류 독소발생으로 상수원에서 과다 염소처리 인한 문제발생등 많은 피해를 주고 있다.

또한, 적조 및 녹조발생으로 해저부의 유기물인 저질물질의 산화분해로 인하 여 초산 또는 유기산을 생성시키며, 유기물이 산화 분해되면서 산소를 소비하며, 혐기성박테리아인 황산염 환원균의 활동으로 황산이온이 환원되어 황화수소를 발생하여, 수생생물에 많은 피해를 불러일으킨다.

따라서, 적조 및 녹조를 감소시키기 위하여 황토나, 세라믹, 황산동, 구연산을 살포하거나, 광촉매이용법, 전기분해법, 이산화염소법 등 다양한 방법이 개량되고 있으나, 실효성의 미비 및 지속성문제, 그리고 2차오염의 문제가 있어 녹조 및 적조 제거를 위해 많은 연구가 있어 왔다.

예를 들면, 국내공개특허공보 공개번호 제10-2005-40661호에는 고분자바인더, 활성탄, 맥반석 등 광물질 분말, 펄라이트 분말들을 이용해 남조류와 남조류 체외 유출 독성물질을 동시에 방제하는 녹조방제조성물 및 녹조방제방법이 기술되어있으며,

동 공보 공개번호 제10-2006-103310호에는 규조토, 벤토나이트, 편백나무분말로 이루어진 녹조제거를 위한 혼합조성물이 공개되어 있고,

동 공보 공개번호 제10-2001-709호에는 고온에서 소성가공 분쇄된 패각분말, 황토, 몬모릴로나이트, 일라이트, 벤토나이트, 맥반석, 제올라이트로 조성된 다공성 천연무기물 분말과, 숯 또는 활성탄중 어느 하나를 포함하는 탄소화합물을 구성성분으로 하여 이루어진 수처리용 흡착제가 기재되어 있으며,

동 공보 공개번호 제10-2003-36424호에는 황토, 굴패각분말, 알루미나분말로 혼합된 해양의 토양 및 족조를 개선할 수 있는 황토조성물이 기술되어 있고,

동 공보 공개번호 제10-2003-86182호에는 숯을 숯 망주머니에 넣에 댐수면에 띠워 녹조를 제거하는 숯 녹조 발생거제장치 및 그 설치방법이 공개되어 있으며,

동 공보 공개번호 제10-2003-41919호에는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘, 산화마그네슘을 주성분으로 하는 적조퇴치물이 기술되어 있고,

동 공보 공개번호 제10-2006-61778호에는 산성백토, 운모로 조성된 녹조 퇴치용 조성물이 알려져 있으며,

동 공보 공개번호 제10-2006-103311호에는 염화칼륨, 산화아연, 산성백토로 조성된 적조제거용 혼합조성물이 기재되어 있고,

동 공보 공개번호 제10-2006-108409호에는 이산화티탄, 은분말, 동분말로 혼합물을 다공질의 바이오스톤 표면에 코팅하여 형성되는 녹조 및 적조제거제에있어서, 상기 바이오스톤은 부피비로 입상의 다포유리, 난분해성 또는 기숙성된 유기물로 조성된 녹조 및 적조 제거제가 기술되어 있으며,

동 공보 공개번호 제10-2002-50201호에는 해수 1리터, 분말제올라이트, 차아염소산 또는 차아염소산이온을 형성하는 적조구제용활성제가 혼합된 분말상 제올라이트에 적조구제용 활성재가 함유된 적조구제제가 공개되어 있고,

동 공보 공개번호 제10-2004-34942호에는 보크사이트로부터 수산화 알루미늄을 제조할 때 생성된 적철석에 염산 또는 황산용액중에서 선택되어 산을 투입하여 적철석을 수용액에 분산하는 단계와, 적철석이 분산된 수용액을 분리시켜 초미립질 적철석을 회사하는 단계를 포함하는 적조 구제제용 초 미립질 적철석 분말의 제조방법이 기술되어 있으며,

동 공보 공개번호 제10-2004-34017호에는 휘석, 장석, 운모, 탄산칼슘, 폐화 석, 적황토로 조성된 순수광물성 원료로 적조 녹조 제거제, 수질정화제 제조에 관한 기술이 알려져 있고,

동 공보 공개번호 제10-1999-85575호에 게르마늄성분과 황토로 조성된 적조녹조현상방제를 위한 환원 소성한 황토의 제조방법이, 동 공보 공개번호 제10-2001-77795호에는 황토, 장석으로 조성된 해수의 적조류, 담수의 녹조류 발생억제와 수질정화 및 바다 개펄(토양) 개선제가 공개되어 있으나,

상기와 같은 종래의 기술들은 적조 및 녹조개선제로 사용되며, 특히, 숯을 이용하여 녹조의 개선에 사용되기는 하지만, 숯의 효능을 제대로 활용하지 못하고 숯을 이용한 적조제거제로 사용되지 못하는 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 국내특허출원번호 제10-2003-0097370호(등록번호 제10-0592918호), 발명의명칭; 하수슬러지 또는 음식물 폐기물의 탄화숯을 포함하는 탄화숯 연료탄 및 그 제조방법를 개량한 것으로서,

적조와, 하수슬러지 또는 음식물 폐기물을 건류하여 제조된 활성숯을 주성분으로 하는 적조구제제를 살포하여 흡착 응집되게 한 다음, 물속으로 침전시켜, 녹조제거효율도 좋을 뿐 만 아니라 수질의 2차 오염을 방지하여 어류가 폐사하지 않는 적조구제제 및 그 제조방법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg 으로 조성된 적조구제제와,

하수슬러지 및 음식물 폐기물을 함수율 75~85%의 고함수 폐기물을 5~15mm크기로 파쇄한 후, 열풍로를 이용한 간접 가열식으로 수직 다단층을 통과하면서 건류가스와 탄화물로 분리되도록 하며, 이때, 건류가스를 이용하여 최초 투입되는 하수슬러지 및 음식물 폐기물을 20~30분 정도 건조시키되 100 ℃근방에서 10분 정도 체류시키다가, 나머지 시간 동안 400 ℃까지 상승시켜 탄화숯을 얻어 준비한 다음,

상기에서 제조된 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg을 분쇄기에 넣어 100 ㎛ 이하로 분쇄 혼합하여 제조하는 적조구제제의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 적조를 하수슬러지 또는 음식물 폐기물을 건류하여 제조된 활성숯을 주성분으로 하는 적조구제제가 흡착 응집되어 물속으로 침전시켜, 녹조제거효율도 좋을 뿐 만 아니라 수질의 2차 오염을 방지하여 어류가 폐사하지 않는 장점이 있는 것이다.

본 발명 조성물에 함유된 숯은 수많은 기공(1g당 약 300 ㎡)으로 이루어져 있을 뿐 아니라 숯의 기공에는 미생물이 서식하기에 매우 적합하여 미생물의 서식이 활성화되므로 미생물이 세균과 잡냄새 및 악취를 제거하게 된다.

또한, 숯이 발생시키는 음이온은 시멘트 성분으로부터 다량 방출되는 양이온을 중화시켜 실내공기를 맑게 정화시키는 기능을 하게 될 뿐 아니라, 숯으로부터 방사되는 원적외선은 혈액순환 및 신진대사를 촉진시켜 실내에 거주하는 사람의 인체에 유익하게 작용하게 된다.

본 발명에서 탄화숯은 많이 사용하면 좋으나, 100kg 정도가 적당하다.

규조토(硅藻土,diatomaceous earth)는 규조의 유해(遺骸)로 만들어진 연질의 암석과 토양을 말하는데 해양성과 담수성으로 구분한다. 미국, 독일, 프랑스에서 많이 나오며, 연마제, 흡수제로 사용된다. 해수에서 생성된 것과 담수성의 것이 있으며, 양질의 것은 이산화규소 SiO2를 90% 이상 함유하고 있다. 세계적인 산지는 미국의 캘리포니아, 오리건 등이며, 그 다음이 독일, 프랑스이다. 니트로글리세린 등과 같은 폭발제의 흡수제 및 촉매운반체, 탈지제(脫脂劑), 흡착제, 여과제 소성단열재, 시멘트 혼화제, 연마재 등으로 쓰인다.

본 발명에서 규조토는 10kg이 넘으면, 수면 저부에 너무 많이 쌓여 수생물의 생활을 저해하며, 10kg보다 적으면, 응집 시 하강되지 않고 부유되므로 약 10kg 정도의 사용이 적당하다.

본 발명에서 사용되는 인동석은 천연음이온방사물질로서 분말화하여 사용되며, 조성성분은 P₂O₅ 25.0중량%, Ce₂O₃ 22.1중량%, La₂O₃ 11.1중량%, Nd₂O₃ 8.95중량%, ThO₂ 4.5중량%, Pr₂O₃ 2.46중량%, SiO₂ 4.10중량%, Sm₂O₃ 1.33중량%, CaO 0.37중량%, Fe₂O₃ 1.2중량%, TiO₂ 0.83중량%, ZrO₂ 5.1중량%, Y₂O₃ 1.27중량%, Gd₂O₃ 1.04중량%, DyO₃ 0.32중량%, SO₃ 0.12중량%, Al₂O₃ 0.7중량%, V₃O₃ 0.10 중량%, 나머지 기타로 조성되어 있음을 알 수 있다.

본 발명에서 인동석은 조성물의 조성은 2kg 넘으면, 원가가 높아지고, 그 이하이면 음이온방사량이 적기 때문에 2kg이 적당하다.

또한, 본 발명에서 사용되는 스맥타이트에서 원적외선 방사율 및 방사에너지는 방사율 : 0.99㎛, 방사에너지 : 3.81 × 10² (W/m² ㎛ 40℃) 이며, 본 발명에서 스맥타이트의 조성은 2kg 넘으면, 원가가 높아지고, 그 이하이면 음이온방사량이 적기 때문에 2kg이 적당하다.

본 발명에서 사용되는 맥섬석은 항균, 항충작용을 하며 중금속 및 각종 오염물질 등을 흡착, 분해하고 식물의 생육촉진, 생체의 세포활성화, 물/공기의 정수, 정화작용이 우수하다. 그리고 인체에 유익한 미네랄을 다량 함유하고 있으며 원적외선 방사율도 다른 광물보다 높다. 인체에 유익하기 위해서는 중심파장이 약 10 ㎛전후의 원적외선을 방사해야 하는데,맥섬석은 약 8 내지 11㎛의 원적외선을 약 90%이상 방사한다. 따라서 인체의 신진대사 촉진작용으로 혈액순환, 통증완화 등의 효능을 볼 수 있다.상기 맥섬석은 약 2kg 사용하는 바람직하다. 상기 맥섬석이 2kg보다 적으면, 인체에 유익한 미네랄 함유량과 원적외선 방사율이 미비하여 흡착효과가 저하되는 문제점이 있고, 2kg을 초과하면 맥섬석은 경제적인 면에서 바람직하지 못하다.

하수슬러지 및 음식물 폐기물의 건류탄화기술에서 열풍건조과정은 함수율 75~85%의 고함수 폐기물을 5~15mm크기로 파쇄한 후, 건류탄화과정에서 얻어지는 열분해 가스를 연소한 열을 이용하여 20~30분 정도 건조시킨다. 이때 온도는 100 ℃근방에서 10분 정도 체류시키다가, 나머지 시간 동안 400 ℃까지 상승시키는 것으로 한다.

다음으로 건류탄화과정에서는 간접가열식으로 수직 다단층을 통과하면서 건류가스와 탄화물로 분리되도록 한다. 건류가스는 연소시켜 건류탄화과정에서 이용한다.

건류탄화반응을 하기의 화학식으로 표시하였다.

화학식 1

C n H n (유기물)→xCH₄ +yH₂ +C(탄화숯)

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예

제1공정(원료제조)

하수슬러지 및 음식물 폐기물을 함수율 75~85%의 고함수 폐기물을 5~15mm크기로 파쇄한 후, 열풍로를 이용한 간접가열식으로 수직 다단층을 통과하면서 건류가스와 탄화물로 분리되도록 하며, 이때, 건류가스를 이용하여 최초 투입되는 하수슬러지 및 음식물 폐기물을 20~30분 정도 건조시키되 100 ℃근방에서 10분 정도 체류시키다가, 나머지 시간 동안 400 ℃까지 상승시켜 탄화숯을 얻어 준비한 다음,

제2공정(적조구제제 제조)

상기 제1공정에서 제조된 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg을 분쇄기에 넣어 100 ㎛ 이하로 분쇄 혼합하여 적조구제제를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 적조구제제의 조성은 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg 으로 조성되어 있음을 알 수 있다.

실험예1

실시예에서 제조된 적조구제제를 이용하여 탈취효과에 대하여 시험하여 시험방 법;KIDM-FIR-1004, 시험가스명;암모니아, 가스농도측정; 검지관으로 시험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

	경과시간	Blank 농도 (ppm)	시료농도 (ppm)	탈취비교율(%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	480	136	70.5
	60	470	101	78.5
	90	450	78	82.7
	120	440	69	84.3

실험예 1

1리터의 물에 적조 플랑크톤 약 5,0000,000 cellsmf을 투입하고 여기에 실시예에서 제조한 적조구제제를 0.5g투입한 결과 다음과 같은 결과가 나왔다.

표1

시간	5분경과후	15분경과후	30분경과후
구제효율(%)	75%	87%	98.9%

상기와 같은 적조구제제는 적조를 흡착하여 수면 저부로 낙하하여 적조를 구제하는 효과가 탁월함을 알 수 있다.

실험예 3

상기와 같은 실시예에 의해 제조된 적조구제제를 이용하여 실지 오염물질의 흡착능 을 실험해보았다. 시험방법으로는 중금속성분의 흡착능을 위해서는 대표적인 중금속인 납(pd)을 원자흡광분광법(Atomic absorption spectrophotometer)을 이용하여 분석하였다. 그리고, 질소화합물과 인화합물은 분광광도법(Spectrophotomeeter)을 이용하여 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같았다.

오염물질 흡착 제거율(%)

	실시예	비고
중금속(pd)	95
NH₃-N	91
PO₄-P	93

* 오염용액은 각 오염물 250ppm을 기준으로 하였고, 흡착제 투이량은 오염용액에 대하여 0.1 wt.%이며, 오염용액에 흡착제 투입 1시간 후의 흡착제거 결과이다.

비교예

상기 실험예와 비교하기 위하여 종래의 일반적으로 사용되는 적조구제제(황토를 주로하는 일반적인 적조구제제)와 활성탄을 200내지 300 메쉬의 크기를 가지는 분말상으로 하여 동일하게 실험하였다. 실험방법 및 대상은 동일하게 하였고, 그 결과는 다음표와 같았다.

[표4]

<종래 방법에 따른 오염물질 흡착 제거율(%)>

	굴패각	황토	활성탄
중금속(pd)	55	49	62
NH₃-N	38	57	58
PO₄-P	49	67	32

상기에서 나타나듯이, 본 발명의 실시예에 의한 흡착제가 보다 나은 흡착성능을 가짐을 알 수 있었다.

이는 본 발명에서는 소성가공에 의해 제조된 활성숯의 물리적인 흡착성능이 개선됨을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 적조구제제에 있어서,

   탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg 으로 조성되어 있음을 특징으로 하는 적조구제제.
2. 적조구제제의 제조방법에 있어서,

   하수슬러지 및 음식물 폐기물을 함수율 75~85%의 고함수 폐기물을 5~15mm크기로 파쇄한 후, 열풍로를 이용한 간접가열식으로 수직 다단층을 통과하면서 건류가스와 탄화물로 분리되도록 하며, 이때, 건류가스를 이용하여 최초 투입되는 하수슬러지 및 음식물 폐기물을 20~30분 건조시키되 100 ℃근방에서 10분 체류시키다가, 나머지 시간 동안 400 ℃까지 상승시켜 탄화숯을 얻어 준비한 다음,

   상기에서 제조된 탄화숯 100kg, 규조토10kg, 인동석 2kg, 스맥타이트2kg, 맥섬석2kg을 분쇄기에 넣어 100 ㎛ 이하로 분쇄 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 적조구제제의 제조방법.