KR100248940B1 - 오.폐수 정화처리를 위한 미생물 접촉여과제 및그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 내외표면이 얼기설기하고 많은 공극이 형성될 뿐 아니라 충분한 산소공급이 가능하여 미생물의 성장속도를 증대시킬 수 있는 오·폐수 정화 처리용 미생물 접촉여과제 및 그를 위한 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미생물 접촉여과제는

호기성 및 혐기성 미생물의 생존공간을 제공하여 내외표면에 달라붙어 성장하는 미생물로 하여금 오·폐수 속의 각종 유기물을 분해하여 정화하는 미생물 접촉여과제에 있어서,

상기 내외표면을 관통하는 복수개의 구멍이 천공되어 있는 것을 특징으로 하며 그를 제조하기 위한 방법으로는 곡물용 마대 등의 폴리프로필렌(PP) 폐기물을 180~300℃에서 용융시켜 덩어리로 형성하여 냉각시키는 공정과;

상기 용융된 폐 폴리프로필렌 덩이리를 직경 2~15㎜로 파쇄하는 공정과;

상기 파쇄물을 스크류 압출기에 넣어 초기온도를 200~300℃로 가열하여 밀어내면서 출구온도가 45~55℃로 유지하도록 압출하는 공정과;

상기 출구온도 조건의 압출물을 날카로운 형상의 복수개의 돌기물이 구비되어 있는 성형금형을 통과시켜 원하는 단면형상을 갖도록 성형 및 내외표면을 긁어서 섬유상 조직이 얼기설기하고 많은 공극이 형성되도록 성형하는 공정과;

상기 성형 금형을 통과하는 성형물을 이송방향으로 잡아당겨 뽑아내므로써 다공성의 섬유상 조직으로 인출하는 인출공정과; 및

상기 연속적으로인출되는 성형물을 일정 길이로 절단하는 절단공정과; 로

이루어져 있음을 특징으로 하며 상기 파쇄물을 스크류 압출기에 넣어 압출하는 공정중 물을 혼입시켜주며 또한 일정길이로 절단후에는 내외표면을 관통하는 복수개의 구멍을 천공하게 된다.

Description

오·폐수 정화처리를 위한 미생물 접촉여과제 및 그의 제조방법

본 발명은 오·폐수 정화처리를 위한 미생물 접촉여과제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래 호기성 및 혐기성 미생물의 생존공간을 제공하여 미생물로 하여금 각종 유기물을 분해하여 정화하는 미생물 접촉여과제로는 한국특허공보 95-2547호에 개재되어 있는 발명이 있다.

상기 특허공보에 의한 선발명은 폐비닐(PE)과 같은 폐합성수지를 주재료로 하고 여기에 석분, 활성탄, 여과사 등의 부래료를 일정비율로 혼합분쇄하고 이를 고온에서 용융하면서 불순물을 탄화시킨 후 곧바로 C 형 단면을 갖도록 압출냉각시켜 미생물 접촉여과제를 성형하는 것을 요지로 하고 있다.

상기한 발명에 의하면 압출성형시 부재료가 팽출하면서 표면이 울퉁불퉁하게 형성되어 표면적이 증대되고 표면의 갈라짐이 형성되어 미생물의 흡착 및 생장이 용이하게 된다.

그러나 상기한 선발명에 의한 여과제는 종래 사용되던 요구르트병이나 패트병 및 각종 여과제 등에 비하여 미생물 성장조건을 위한 여과제의 표면 형상이 개선되었기는 하나 이 역시 다음과 같이 문제점을 안고 있다.

첫째, 주재료가 폐비닐(PE)이고 고온(200~250℃)에서 용융한 후 바로 압출하기 때문에 PE 용융물이 덩어리를 형성하게 되어 최종압출시 조직내부까지 기공이 생기지는 않으며 표면역시 울퉁불퉁하긴하나 PE가 녹으면서 펴지기 때문에 미생물이 쉽게 달라붙어 층을 형성하기에는 너무 매끄럽게 성형되므로써 혐기성 미생물이 성장할 수 있는 공간이 부족하고 미생물층이 쉽게 탈리되는 문제점이 있으며;

둘째, 석분이나 활성탄 등은 PE와 함께 혼합하여 용융처리되어 압출할 때 여과제 표면이 갈라지도록 하는 데에는 도움을 주나 반대로 취성을 크게하여 쉽게 깨지는 문제점이 있으며 또한 여러 가지 부재를 사용하여 제조하여야 하므로 번거로울 뿐 아니라 연속적인 압출성형시 성형속도가 늦을 수 밖에 없어 여과제의 생산성을 현저히 떨어뜨린다는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명인은 상기한 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 한국특허출원 제 96-17867호를 통해 표면과 내면이 얼기설기한 섬유상 재질로 많은 공극이 형성되므로써 호기성 및 혐기성 미생물이 잘 달라붙어 탈리되지 아니하고 빠르게 성장하여 오폐수를 정화하여 또한 단일재질로 구성되므로 제조가 간단하고 강도가 커서 수명이 오래가는 미생물 접촉여과제를 제안한 바 있다.

그러나 본 발명인에 의해 제안된 미생물 접촉여과제는 종래에 비하여 오폐수 중의 유기물을 분해하여 산화시키는 슬러지 제거능력이 크게 향상된 것이기는 하나 접촉여과제를 가로세로로 적층시켜 쌓았을 때 폐수처리장의 바닥으로부터 폭기되는 공기방울이 접촉여과제의 개방된 양측면을 통해 방출된 후 다른 접촉여과제를 거치지 아니하고 상승하여 버리고 말기 때문에 접촉여과제의 표면에 붙어 성장하는 호기성 미생물에 충분한 산소가 공급되지 못하여 성장속도가 저하되는 문제점 및 성형금형을 통과시켜 원하는 단면 형상(C,V,U 현상)으로 뽑아낼 때 바깥표면은 얼기설기하게 형성되는데 반하여 내측면은 다소 매끄러운 표면으로 형성되고 내외면이 상호 단절되어 있어 미생물의 안전한 안착 및 성장조건을 조성해주기 위해서는 보다 더 개량할 여지가 있는 것이었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안된 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 내외표면이 얼기설기하고 많은 공극이 형성될 문 아니라 충분한 산소공급이 가능하여 미생물의 성장속도를 증대시킬 수 있는 오·폐수 정화처리용 미생물 접촉여과제 및 그를 위한 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 접촉여과제는 호기성 및 혐기성 미생물의 생존공간을 제공하여 내외표면에 달라붙어 성장하는 미생물로 하여금 오·폐수 속의 각종 유기물을 분해하여 정화하는 미생물 접촉여과제에 있어서;

상기 내외표면을 관통하는 복수개의 구멍이 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 특허청구범위 제2항 기재에 의한 접촉여과제를 제조하는 방법으로는 곡물용 마대 등의 폴리프로필렌(PP) 폐기물을 180~300℃에서 용융시켜 덩어리로 형성하여 냉각시키는 공정과;

상기 용융된 폐 폴리프로필렌 덩어리를 직경 2~15㎜로 파쇄하는 공정과;

상기 파쇄물을 스크류 압출기에 넣어 초기온도를 200~300℃로 가열하여 밀어내면서 출구온도가 45~55℃로 유지하도록 압출하는 공정과;

상기 출구온도조건의 압출물을 날카로운 형상의 복수개의 돌기물이 구비되어 있는 성형금형을 통과시켜 원하는 단면형상을 갖도록 성형 및 내외표면을 긁어서 섬유상 조직이 얼기설기하고 많은 공극이 형성되도록 성형하는 공정과;

상기 성형 금형을 통과하는 성형물을 이송방향으로 잡아당겨 뽑아냄으로써 다공성의 섬유상 조직으로 인출하는 인출공정과; 및

상기 연속적으로 인출되는 성형물을 일정 길이로 절단하는 절단공정과; 로

이루어져 있음을 특징으로 한다.

본 발명의 특허청구범위 제3항 기재에 의한 접촉여과제의 제조방법은;

곡물용 곡물용 마대 등의 폴리프로필렌(PP) 폐기물을 180~300℃에서 용융시켜 덩어리로 형성하여 냉각시키는 공정과;

상기 용융된 폐 폴리프로필렌 덩어리를 직경 2~15㎜로 파쇄하는 공정과;

상기 파쇄물을 스크류 압출기에 넣어 초기온도를 200~300℃로 가열하여 밀어내면서 출구온도가 45~55℃로 유지하도록 압출하는 공정과;

상기 출구온도 조건의 압출물을 성형금형을 통과시켜 원하는 단면형상을 갖도록 성형하는 공정과;

상기 성형 금형을 통과하는 성형물을 이송방향으로 잡아당겨 뽑아냄으로써 다공성의 섬유상 조직으로 인출하는 인출공정과;

상기 연속적으로 인출되는 성형물을 일정 길이로 절단하는 절단공정과; 및

상기 절단된 성형물의 내외표면을 관통하도록 복수개의 구멍을 천공하는 구멍뚫기 공정과;로

이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 특허청구범위 제4항 기재에 의한 접촉여과제의 제조방법은;

곡물용 마대 등의 폴리프로필렌(PP) 폐기물을 180~300℃에서 용융시켜 덩어리로 형성하여 냉각시키는 공정과;

상기 용융된 폐 폴리프로필렌 덩어리를 직경 2~15㎜로 파쇄하는 공정과;

상기 파쇄물에 중량비로 0.1~3%의 물을 골고루 뿌려주면서 스크류 압출기에 넣어 가열장치로 열을가해 초기온도를 200~300℃로 가열하여 밀어내면서 45~55℃로 유지하도록 압출하는 공정과;

상기 출구온도 조건의 압출물을 성형금형을 통과시켜 원하는 단면형상을 갖도록 성형하는 공정과;

상기 성형 금형을 통과하는 성형물을 이송방향으로 잡아당겨 뽑아냄으로써 다공성의 섬유상 조직으로 인출하는 인출공정과; 및

상기 연속적으로 인출되는 성형물을 일정 길이로 절단하는 절단공정과; 로

이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 미생물 접촉여과제를 나타내는 도면

도 2는 동상 접촉여과제의 제조공정을 설명하기 위한 장치구성도

도 3은 본 발명의 성형금형을 나타내는 도면

도 4는 본 발명의 인출로울러를 나타내는 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 미생물 접촉여과제2 : 내표면

3 : 외표면4 : 구멍

5 : 개방부6 : 파쇄물

7 : 스크류압출기8 : 호퍼

9 : 스크류10 : 노즐

11 : 가열장치12 : 성형금형

13 : 냉각장치14 : 인출로울러

15 : 절단기16 : 드릴

17 : 돌기물

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 제조방법에 의해 제조된 미생물 접촉여과제를 나타내는 도면으로 접촉여과제(1)의 단면형상은 V,U,C형 등 미생물이 접촉할 수 있는 내·외표면(2)(3)을 구비하고 가로세로로 적층하여 쌓아놓을 수 있는 형상이면 족하며 길이 방향을 따라 섬유상 조직이 얼기설기하게 늘어지고 내부와 표면에 많은 공극이 형성되어 있다.

그리고 접촉여과제(1)의 길이방향을 따라 내·외표면(2)(3)을 관통하도록 복수개의 구멍(4)들이 천공되어 있으며 그 구멍(4)의 크기는 미생물이 성장시 미생물층에 의해 막혀지지 않도록 직경이 10~30㎜정도의 크기의 드릴구멍으로 형성하며 양측의 구멍은 지그재그로 배열하는 것이 좋다.

본 발명은 후술하는 제조방법에 의하여 내외표면의 많은 공극이 형성되고 조직이 매우 얼기설기하고 거칠게 형성되므로써 미생물의 안정적인 정착과 성장조건이 마련될 뿐 아니라 상기한 구멍(4)에 의해 미생물의 성장속도를 크게 증대시키는 것이 가능하다.

본 발명의 접촉여과제(1)는 오·폐수 처리조내에 가로세로로 적층시켜 쌓아 놓으면 접촉여과제(1)의 내·외표면(2)(3)에 호기성 미생물이 안착하여 성장하면서 오·폐수 중의 유기물을 산화 분해하게 된다.

이때 호기성 미생물이 성장하기 위해서는 산소의 공급이 필요하며 이를 위해 오·폐수의 처리조의 바닥으로부터 무수히 많은 공기방울들을 방출시켜(폭기시킴) 그 공기방울들이 접촉여과제(1)에 접촉하여 미생물의 성장에 필요한 산소를 공급하게 된다.

그러나 종래의 경우 폭기되는 공기방울들이 접촉여과제(1)의 내면(2)에 부딪힌 후 길이방향을 따라 진행하여 양측의 개방부(5)를 통해 외부로 빠져 나간 후 상부측에 적층되어 있는 타의 접촉여과제에 접촉하지 아니하고 부력에 의해 그대로 상승되어 버리고 말아서 호기성 미생물에의 산소공급이 원활치 아니한 반면 본 발명의 경우 복수개의 구멍(4)을 통해 공기방울들이 상승분출하면서 계속해서 잘게 쪼개져 분산되어지게 되므로써 충분한 량의 산소가 접촉여과제(1)의 내외표면(2)(3)에 공급되므로 미생물의 성장속도가 크게 증대되는 것이다.

이와같이 하여 호기성 미생물층이 형성되어 성장하게 되면 그 내측에는 산소 공급이 차단되어 혐기성 미생물이 자라게되며 오·폐수 속의 유기물은 미생물과 함께 가스로 분해되어 소멸되어지므로써 정화하게 된다.

이하 본 발명의 접촉여과제(1)를 제조하는 방법을 도 2 내지 도 4에 의하여 설명한다.

본 발명은 조직이 얼기설기하여 엉성하고 내부에 공극이 많이 형성되는 접촉여과제(1)를 제조하기 위하여 이를 충족시킬 수 있는 재질로 통상적인 PE재질이 아닌 농가에서 곡물의 수매, 유통 및 보관을 위해 사용하고 난 폴리프로필렌(PP)재질의 페곡물용 마대를 사용하는데 있다.

PP재질의 폐곡물용 마대는 얇은 재질이어서 파쇄가 어렵기 때문에 130~300℃에서 용융시켜 덩어리로 만든 다음 2~3일간 자연냉각시킨 후 덩어리가 완전 냉각되면 파쇄기에 투입하여 직경이 2~15㎜의 크기로 분쇄하여 이를 작업속도를 촉진시키기 위해 용융물의 덩어리를 강제 냉각시킬 수도 있음은 물론이다.

상기와 같이 잘게 파쇄된 파쇄물(6)은 도 2에서와 같이 스크류압출기(7)의 호퍼(8)에 투입하여 스크류(9)를 회전시켜 압출하여 전방으로 이송시킨다.

이때 파쇄물(6)과 함께 노즐(10)을 통하여 중량비로 0.1~3% 정도의 물을 골고루 뿌려줌으로써 스크류(9)의 회전으로 압출될 때 각 조직사이에 수분이 혼입상태로 존재하도록 한다.

파쇄물(6)이 압출되는 초기단계에서 가열장치(11)를 통해 200~300℃로 가열하는 상태로 서서히 압출이 진행되도록 하며 반죽상태로 이송되는 성형물의 내부에는 고온의 열에 의해 수분이 수증기 상태로 존재하게 된다.

스크류(9)의 회전에 의해 이송되는 성형물은 초기에는 열을 가하여 온도를 높게 유지하여 파쇄물(6)이 반죽상태의 성형물이 되도록 하나 압출 출구 단계에서는 성형물의 온도가 45~55℃가 유지되도록 한다.

이와같이 압출출구에서의 성형물의 온도조건은 PP재질과 더불어 기공성을 갖는 얼기설기한 섬유상 조직의 형성에 중요한 영향을 미치게 되는 사항으로서 성형물의 온도가 55℃ 이상일 때는 후술하는 성형금형(12)을 통해 원하는 단면형상으로 인출할 때 성형물의 유연성이 너무커서 조직이 뭉쳐진 형태가 되므로 조직내부의 공극률이 현저히 저하되며 반대로 45℃ 이하에서는 성형성이 급격히 나빠져 원하는 모양을 얻기 힘들고 표면조직을 얼기설기한 섬유상 조직을 갖도록 인출하는 것이 곤란하다.

이에따라 압출단계에서의 출구온도를 상기 온도조건, 바람직하기로는 50℃ 정도를 유지하기 위해 냉각장치(13), 예를들면 수냉 또는 공냉에 의한 강제냉각장치가 설치되어 있다.

상기 온도조건의 성형물은 곧바로 성형금형(12)을 통과시켜 원하는 단면형상(V,U,C 형상 등)을 갖도록 길이방향으로 인출하게 되며 성형금형(12)의 상하 표면에는 날카로운 형성, 예를 들면 톱니 형상의 복수개의 돌기물(17)이 형성되어 있어 접촉여과제(1)의 내외표면(2)(3)이 상기 돌기물(17)에 의해 긁히면서 인출되기 때문에 조직이 얼기설기하고 많은 구멍, 즉 공극이 형성되어 미생물의 활착 및 성장을 크게 향상시키게 된다.

상기 과정중 조직속에서 팽창된 상태로 존재하는 수증기가 터져 외부로 방출되면서 조직내부에는 수많은 공극이 형성되어지게 된다.

이때 압출기(7)에 의한 압출력만으로 성형물을 밀어내어 인출하지 아니하고 성형금형(12)의 전방에 설치되는 인출로울러(14)(14')로 협지하여 뽑아냄으로써 조직이 섬유상 재질로 엉성하게 늘어지게 된다.

상기 공정에서 인출로울러(14)(14')를 통과한 성형물은 절단기(15)로 일정길이로 절단하게 되며 절단된 성형물, 즉 접촉여과제(1)의 내외표면(2)(3)을 관통하도록 드릴(16)로 복수개의 구멍(4)들을 지그재그로 뚫어 바닥으로부터 폭기되는 공기방울이 자유롭게 통과토록 하며 미생물이 성장하여 구멍(4)을 막지 못하도록 15~35㎜ 정도의 크기로 뚫어준다.

이상과 같은 본원 발명에 의하면 미생물 접촉여과제에 복수개의 구멍들이 천공되어 있어 오·폐수 여과조의 바닥으로부터 폭기되는 기포(공기방울)들이 구멍을 통하여 상부로 상승하면서 충분한 산소를 공급하여 주게 되므로써 호기성 미생물의 성장속도를 크게 증대시켜 정화처리 효율을 높이게 되며 접촉여과제의 내부조직이 수증기의 방출에 의해 발포되면서 많은 기공이 형성되고 표면 역시 돌기물에 의해 긁히면서 공극형성과 더불어 얼기설기한 조직으로 만들게 되므로써 미생물의 활착 및 성장률을 크게 향상시키게 되는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 곡물용 마대 등의 폴리프로필렌(PP) 폐기물을 180~300℃에서 용융시켜 덩어리로 형성하여 냉각시키는 공정과;

   상기 용융된 폐 폴리프로필렌 덩어리를 직경 2~15㎜로 파쇄하는 공정과;

   상기 파쇄물을 스크류 압출기에 넣어 가열장치로 열을 가해 초기온도를 200~300℃로 가열하여 밀어내면서 출구온도가 45~55℃로 유지하도록 압출하는 공정과;

   상기 출구온도조건의 압출물을 날카로운 형상의 복수개의 돌기물이 구비되어 있는 성형금형을 통과시켜 원하는 단면형상을 갖도록 성형 및 내외표면을 긁어서 섬유상 조직이 얼기설기하고 많은 공극이 형성되도록 성형하는 공정과;

   상기 성형 금형을 통과하는 성형물을 이송방향으로 잡아당겨 뽑아냄으로써 다공성의 섬유상 조직으로 인출하는 인출공정과;

   상기 연속적으로 인출되는 성형물을 일정 길이로 절단하는 절단공정과; 및 상기 일정길이로절단된 성형물의 길이방향으로 내·외표면을 관통하도록 복수개의 구멍을 천공하는 공정;

   으로 이루어져 있음을 특징으로 하는 오·폐수 정화처리를 위한 미생물 접촉여과제의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파쇄물을 스크류압출기에 넣어 초기온도를 200~300℃로 가열하여 밀어내면서 출구온도가 45~55℃로 유지되도록 압출하는 공정에 있어 상기 파쇄물을 스크류압출기에 넣기 전에 중량비로 0.1~3%의 물을 골고루 뿌려주는 것을 특징으로 하는 오·폐수 정화처리용 미생물 접촉여과제의 제조방법.

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