KR100340472B1 - 유체정화용운반체및그제작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미생물용 다공성운반체(14)를 구비하는 고정층 바이오리액터를 제공한다. 운반체는 운반체표면에 비해 적은 두께를 갖는 판상구조이다. 운반체들은 스페이싱바(28)에 의해 이격 유지되어, 운반체들 사이에 유로(36)를 형성한다. 미생물용 다공성운반체를 생산하는 방법에서, 플라스틱입자(70)는 성형공간(52)내로 유입되어 가열에 의해 서로 결합된다. 이러한 방법으로, 운반체물질의 순환성형물 (46)이 생성되며, 그로부터 개별의 운반체가 절단된다. 교호적으로, 이러한 방법은 주형 채움부 및 가열부를 통과하는 일렬의 절반주형 쌍에 의해 실행될 수도 있다.

Description

유체정화용 운반체 및 그 제작방법
본 발명은 미생물의 도움으로 유체를 정화하는 고정층 바이오리액터에 관한 것으로서, 미생물용 복수의 운반체 및 이 운반체를 따라 흐르는 유체용 유로를 포함하는 한편, 상기 운반체는 유체에 의해 관통되어 미생물이 부착되는 기공을 갖는 다공구조를 포함하는 것에 관한 것이다.
이러한 고정층 바이오리액터는 특히 관상 형태의 운반체를 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 종래의 고정층 바이오리액터는 운반체를 제조하는데 비교적 높은 비용이 들고 필요한 수의 운반체를 바이오리액터 내에 감지할 수 있는 상대적인 배열로 위치시켜야 하는 불편함이 있었다.
본 발명의 목적은 운반체가 복잡하지 않고 효율적인 방법으로 제조가능하고 바이오리액터 내에 특히 단순한 방법으로 상호 감지 가능한 상대적인 배열로 위치될 수 있는 유용한 고정층 바이오리액터를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고정층 바이오리액터는, 운반체가 운반체표면에 비해 작은 두께를 갖는 판상구조이며; 운반체들은 스페이싱바의 도움으로 이격 유지되어, 운반체들 사이에 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
적합한 판상구조의 가장 단순한 형태는 판의 형태이다; 대체로 지금까지는 판형태의 운반체가 특히 바람직했다. 그러나, 정확한 평판형상과 다른 구성도 유리한 방법으로 사용될 수 있는데, 특히, 주 평판에 대해 더욱 만곡된 유형 또는 더욱직선형으로 날카롭게 굽은 유형을 갖는 골판식 구성으로도 사용 될 수 있다. 그러나, 그 전체가 완전히 거칠게 보이는 특정 운반체의 형상이 마지막으로 언급된 경우에도 판상인 것이 바람직한데, 특히 유리한 방법으로 바이오리액터 내에 운반체를 설치할 수 있기 때문이다.
운반체물질의 두께는 전체의 개별 운반체마다 일정할 필요는 없다. 그러나, 모든 위치에 있는 개별 운반체가 적어도 대체로 동일한 물질두께를 갖는 것이 바람직하다. 엄밀히 판형태인 운반체에서 "운반체표면"이라는 용어는 운반체의 일 표면의 크기이며, 골판형 구조의 경우에는, 판의 편평한 면의 골에 의해 생성되는 것처럼 여겨지는 각 표면의 크기를 나타낸다.
운반체는 운반체의 양쪽 표면이나 그중 하나의 표면에 스페이싱바가 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 운반체는 스페이싱바를 인접한 운반체들에 직접 또는 인접한 운반체의 스페이싱바를 경유하여 접촉함으로써 특히 단순한 방법으로 서로에 인접하게 배치 가능하다. 그러나, 또한 스페이싱바를 운반체로부터 분리하여 제조하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 운반체의 배치는 바이오리액터에서 운반체 및 스페이싱바가 순서 대로 교차하는 형태로 이루어진다.
운반체단위패키지의 형태로 복수의 운반체를 통합하여 상호 결합된 패키지로서 바이오리액터에 설치하는 것이 바람직하다. 이것은, 특정 운반체에 일체 형성된 스페이싱바를 인접한 운반체의 일측 또는 인접한 운반체들의 양측 상에 결합함으로써 이루어진다. 교호적으로, 이것은 분리되어 생산된 스페이싱바를 운반체에 부착하고, 인접한 운반체를 스페이싱바에 부착하고, 다른 스페이싱바를 마지막 운반체의 "비어 있는" 측상에 부착하는 등으로 이루어질 수도 있다. 스페이싱바를 운반체에 결합하거나 또는 인접한 운반체들의 스페이싱바를 서로 결합하기 위해서는, 접착 또는 용접이 특히 바람직하다.
실로 스페이싱바는 연장된 막대형상물인 것이 바람직하게 나타나지만, 스페이싱바 및 바이오리액터의 기능을 위해서는 스페이싱바가 각 운반체마다 연속적인 스페이싱바인 것은 부적절하다. 예를 들면, 스페이싱바들은 이격되어 있는 개구부를 가질 수도 있고, 또는 일련의 이격된 스페이싱 부재로 이루어질 수도 있다. 스페이싱바는 고체이거나 다공성물질일 수도 있다. 스페이싱바는 운반체와 동일한 물질로 만들어질 필요는 없으나 동일한 물질로 만들어질 수도 있다.
운반체는 가열에 의해 결합되는 플라스틱입자로 주로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌입자들이 특히 바람직하지만, 다른 플라스틱물질들도 적당하게 사용 가능하다. 운반체는 미세한 다공성입자들을 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 예를 들어 플라스틱입자들 사이의 큰 기공 및 미세한 다공성입자들 내의 작은 기공을 갖는 운반체의 전체 구성이 발생한다. 그러면 미생물은 거친 기공 내뿐만 아니라 미세한 기공 내에도 부착할 것이다. 적합한 미세다공성입자들은 예를 들어 거칠게 연마된 팽창된 점토, 활성탄 또는 다른 유기물질로 이루어진다. 중요한 것은, 즉 미세한 다공성입자들을 포함하는 전체의 운반체들은 정화되어지는 유체에 의해 관통될 수 있다는 것이다. 운반체는 이에 의해 미세다공성입자들을 포함가능하고 유체에 의해 유통되도록 구성되는 개방기공을 갖는 구조이다.
운반체는, 예를 들어 니켈과 같이, 미생물의 수명처리에 촉매효과를 갖는 부가물질을 더욱 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 목적은, 미생물의 도움으로 유체를 정화하는 고정층 바이오리액터에 사용되는 운반체로서, 유체가 통과되고 미생물이 부착되는 기공을 갖는 다공성구조를 갖고, 이 운반체는 운반체표면에 비해 작은 두께를 갖는 판상구조이며; 운반체는 일체로 형성된 스페이싱바를 구비하여 인접한 운반체와 간격을 형성하는 것을 특징으로 한다.
전술된 바람직한 이점들뿐만 아니라 앞에 개설된 특징들은 본 발명에 따른 운반체에도 유사하게 이루어진다.
본 발명은 또한 미생물이 부착되는 다공성구조의 운반체를 생산하는 방법에 관한 것으로서,
(a) 플라스틱입자를 제공하는 단계;
(b) 플라스틱입자를 성형공간에 유입하는 단계; 및
(c) 성형공간내에 있는 플라스틱입자에 열을 공급하여, 플라스틱입자들이 서로 결합하여 다공성 운반체구조를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라, 이러한 제조방법은, 연속 또는 준 연속 또는 선형작업 같은 순환적인 간헐작동을 발생하는 방법으로 실행 가능하다.
이러한 방법에 관하여 본 발명에 따라 제공되는 첫 번째 해결에 있어서, 생산방법은,
(d) 운반체 물질의 순환 성형물이 성형공간으로부터 회수되고;
(e) 개별의 운반체가 성형물로부터, 예를 들어 절단, 톱질 등에 의해 분리되는 것을 특징으로 한다.
성형공간이 연속사출성형 형성물을 제공하는 방법에 대해 설계되어 작동되는 경우, 순환회전벨트 또는 충분한 직경의 순환롤러에 의한 두 대향측상으로 성형공간을 제한하는 것이 바람직하며, 이에 부가하여 플라스틱입자들이 성형공간에 연속 또는 유사연속방법으로 급송되는 경우, 연속생산방법이 실현된다.
교호적으로, 개방 및 폐쇄되도록 되어 있는 특히 절반주형 같은 주형부분으로 성형공간을 제한하고, 주형부분들이 각각 폐쇄상태일 때 플라스틱입자를 유입하는 것도 가능하다. 이러한 "일괄식" 유입은, 운반체물질의 순환사출성형물이 단계식 및 간헐적 방법으로 형성되는 것을 배제하지 않는다. 이러한 생산방법은 준 연속방법으로 언급될 수 있다.
본 발명은 또한, 전술된 방법단계 (a), (b), 및 (c)에 부가하여, 선형작업과 같은 개별의 운반체를 생산하는 순환방법에 있어서:
(d) 특정 성형공간이 제 1 및 제 2절반주형에 의해 페쇄되는 단계;
(e) 많은 수의 제 1절반주형들이 제 1이송장치 상에 장착되고 많은 수의 제 2절반주형들이 제 2이송장치 상에 장착되는 단계;
(f) 폐쇄상태에 있는 절반주형들이 플라스틱입자 유입부 및 유입된 플라스틱입자들에 열을 공급하는 가열부를 통과하여 이동하게 되는 단계; 및
(g) 상기 제 1 및 제 2이송장치의 설계에 따라, 절반주형들이 자동적으로 개폐되는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
성형공간에서 플라스틱입자들을 서로 결합하는데 필요한 체재시간을 더욱 단축하기 위하여, 플라스틱입자들은 성형공간에 유입되기 전에 가열될 수도 있다. 성형공간에 있는 플라스틱입자들에 열을 공급하는 것이 가능한 많은 기술이 있다. 바람직한 예로서 언급되는 것은 성형공간의 폐쇄면을 가열 및/또는 마이크로파 및/또는 열복사 및/또는 예열된 미세다공성입자들의 추가에 의한 열의 공급이다.
본 발명에 따른 생산방법, 또한 연속방법은, 성형공간 폐쇄수단이 대응하는 방법으로 설계될 때, 특히 일체 형성된 스페이싱바를 갖는 운반체의 효율적인 생산을 가능하게 한다. 정화되는 유체 및 정화용으로 사용되는 미생물에 의거하여 운반체 사이의 유로의 치수가 달라지는 것이 유리하므로, 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 이점에 따라, 다른 높이의 스페이싱바를 갖는 운반체의 제조가 가능하게 된다. 이러한 목적을 위해, 교환 가능한 성형공간 폐쇄수단을 사용하는 것이 유리하다. 다른 바람직한 선택사항으로는, 적어도 하나의 홈(스페이싱바를 형성하는)을 갖는 성형공간 폐쇄수단을 제공하며, 홈의 깊이는 생산되는 스페이싱바의 최대높이에 대응하도록 구성된다. 낮은 높이의 스페이싱바를 갖는 운반체가 만들어지는 경우, 물질 삽입물이 홈에 배치 가능하면서, 효과적인 홈의 깊이는 감소한다.
본 발명에 따른 생산방법은, 전술된 바와 같이, 미세다공성입자들을 포함하는 운반체를 만드는 데에도 적합하다. 이러한 목적을 위해, 가장 균등하게 분배되는 방법으로, 이러한 미세다공성입자들을 성형공간에 유입된 플라스틱입자들에 단지 추가하면 된다.
본 발명에 따른 바이오리액터 및 본 발명에 따른 운반체는 각각 다수의 유체를 처리하는데 적합하다. 그 일반적인 예로는, 특히 매우 오염된, 다수의 다른 오염원으로부터의 하수 또는 페수(특히 예를 들어, 도살장, 양조장, 낙농장 및 통상적인 식품처리산업설비로부터의 유기오염폐수)등이다. 바이오리액터는 무기식으로 작동하는 바이오리액터인 것이 바람직하지만, 무산소 또는 산소식으로 작동하는 바이오리액터일 수도 있다. 동화작용 신진대사를 하는, 즉 특정 생성물 또는 오염물질을 분해시키는 미생물을 사용하는 것이 가능하다. 또는 이화작용 신진대사를 하는, 즉 특정의 바람직한 신진대사 생성물, 예를 들어 항생물질, 알코올 등의 생성물을 형성시키는 미생물을 사용하는 것이 가능하다. 가스 및 액체의 처리는 서로 화합 가능하다.
본 발명에 따른 운반체생성방법에 관하여, 각각의 생성된 운반체 또는 생성된 운반체 사출성형물은 성형공간으로부터 배출되기 전 및/또는 배출되는 동안 및/또는 배출된 후에, 예를 들어 공기송풍에 의해, 통상적으로 냉각된다.
다음에, 본 발명 및 본 발명의 다른 이점들이 도면으로 개략적으로 도시된 실시예들에 의해 더욱 상세히 설명된다.
제 1도는 고정층 바이오리액터를 포함하는 하수정화설비;
제 2a도는 제 1도의 바이오리액터의 수평 단면도;
제 2b도는 변형된 바이오리액터의 수평 단면도;
제 3도는 제 1도의 바이오리액터의, 스페이싱바(spacing bar)가 일체로 형성되어 있는 운반체의 사시도;
제 4도는 제 3도에 따른 두 운반체(carrier bodies)의 배치상태의 수평 단면도;
제 5도는 스페이싱바가 일체로 형성되어 있는 운반체의 변형된 실시예의 단면도;
제 6도는 일체로 형성된 스페이싱바를 갖는 운반체의 더욱 변형된 실시예에 따른 복수의 운반체가 배치되어 있는 단면도;
제 7도는 복수의 운반체 사이에 분리된 스페이싱바가 배치되어 있는 단면도;
제 8도는 복수의 운반체로 이루어진 운반체패키지;
제 9도는 연속작동으로 운반체를 만드는 장치의 성형공간;
제 10도는 연속작동으로 운반체를 만드는 장치의 다른 실시예의 성형공간;
제 11도는 연속작동으로 운반체를 만드는 장치의 또 다른 실시예의 성형공간;
제 12도는 준 연속작동으로 운반체를 만드는 장치의 개략도;
제 13도는 순환적 간헐작동으로 운반체를 만드는 장치의 개략도;
제 13a 도는 제 13도의 왼쪽 화살표를 따른 부분 측면도;
제 14도는 본 발명에 따른 운반체의 단면을 도시한다.
주요부분이 도시된 제 1도와 같이, 하수 또는 폐수의 생물학적처리를 위한 설비는 고정층 바이오리액터(2)를 필수적으로 포함하여 이루어지며, 바이오리액터 (2)의 상류에는 하수의 중화처리를 위한 유사연속 또는 준 연속통로를 갖는 컨테이너(4)와, 하수를 생물학적 처리에 적절한 온도로 처리하는 열교환기(6)가 배치되어 있다. 펌프(8) 및 파이프분배시스템(10)에 의해, 하수는 바이오리액터(2)의 바닥 (12)에 균일하게 분배되어, 저부에서 하향 분사되는 빔(beam)의 형태로 바이오리액터(2)내로 펌프된다. 바이오리액터(2) 전체는 직립원통형구조로 이루어지며, 상부 폐쇄벽은 상부방향으로 약간 만곡되는 것이 바람직하다. 교호적으로, 바이오리액터 (2)는 정사각형 또는 직사각형의 단면을 이를 수도 있다. 바이오리액터(2)를 위한 바람직한 재료는 스테인레스 스틸이며, 체적이 매우 큰 경우에는 콘크리트가 특히 바람직하다.
파이프분배시스템(10)의 상부에, 바이오리액터(2)는 내부에 배치된 다수의 운반체(14)를 갖는데, 이것은 다음에 더욱 상세히 설명될 것이다. 운반체(14)의 상부에, 바이오리액터(2)는 슬러지(sludge)침전공간을 갖는 정지구역(16)을 포함한다. 배출파이프(20)는 범람둑(18)의 뒤에서 바이오리액터(2)로부터 연장된다. 내부에 펌프(24)가 설치되어 있는 재순환선(22)이 더욱 상세히 설명된다. 상기 재순환선을 통하여, 하수가 정지구역(16)으로부터 회수되어, 파이프분배시스템(10)에 공급될 수 있다. 이미 운반체(14)의 배치부를 통과한 하수의 일부가 재 순환함으로써, 바이오리액터에 머무르는 하수의 평균 체재시간이 향상된다. 생성된 가스는 중앙의 상부도관(25)을 통하여 유출된다.
제 2a도에서는, 직립위치에 배치된 평판구성을 갖는 운반체(14)가 도시된다. 운반체는 서로 평행하게 배치되며, 폭이 다르게(가로방향에서 볼 때) 구성되어, 바이오리액터(2)의 내측이 가능한 완전히 이용되게 한다. 바이오리액터(2)에 흐르는 하수는 바닥으로부터 서로 인접한 두 운반체(14) 사이의 이격 공간(26)을 통하여 판상의 운반체(14)의 표면을 따라 상부로 흐른다. 교호적으로, 하수가 상부에서 아래로 흐르도록 바이오리액터를 구성할 수도 있다. 운반체(14)는 바이오리액터(2)만큼 넓을 필요는 없고, 복수의 나란히 놓인 운반체로 세분화될 수도 있다.
제 2b도에 따른 변형에서, 복수의 운반체(14)는 각각 삼각 운반체 패키지를 형성한다. 복수의 운반체패키지는 서로 인접하여 원형으로 배치되어, 전체 구성이 다각형상의 단면을 가지며 거의 원형의 외측원주로 이루어지는 동시에, 운반체(14)는 서로 접하여 연장된다.
제 3도는 운반체의 구성을 더욱 상세히 도시한다. 일체로 돌출형성된 스페이싱바(28)는 운반체(14)의 표면(18)상에 형성된다. 스페이싱바(28)는, 운반체(14)가 바이오리액터(2)에 설치되는 경우 수직으로 연장된다. 모든 스페이싱바(28)의 끝단부면(30)은 동일 평면에 위치된다. 대향면(32)상에는, 운반체(14)는 스페이싱바 (28)를 구비하고 있지 않으며, 완전히 편평하게 되어 있다.
제 4도는, 제 3도에 따른 운반체가 서로 평행하게 배치되어 다수의 운반체 (14) 배치부를 형성하는 방법을 도시한다. 이것 때문에, 제 4도에서 상부의 제 1운반체의 스페이싱바(28)의 끝단부면(30)은 하부의 제 2운반체(14)의 표면(32)에 인접하여 배치되고, 두 인접한 운반체(14) 사이에 발생하는 접촉영역(34)에서 바람직하게 접합 또는 용접에 의해 강하게 결합된다. 이러한 배치는, 예를 들어 10 내지 100개의 운반체(14)가 연결된 패키지가 형성될 때까지, 제 4도의 아래 방향으로 유사하게 계속된다.
제 4도에 도시된 바와 같은 운반체(14)의 가로방향의 폭은 다양하게 변형가능하여, 운반체 패키지의 전체구성이 예를 들면 제 2도에 도시된 바와 같은 원통형 바이오리액터(2)에 적절하게 배치 가능하게 한다. 제 4도에 따라, 유사한 방법으로몇 개의 운반체 패키지를 바이오리액터(2)에 배치하는 것도 가능하다. 또한, 운반체(14)의 길이는 특정 바이오리액터(2)의 높이에 맞추어 선택된다.
대체로 직사각형 단면을 갖는 유로(36)는 스페이싱바에 의한 두 대향측부 및 운반체 표면(18, 32)에 의한 다른 두 대향측부에 의해 각각 폐쇄되도록 형성된다. 이것은, 스페이싱바(28)가 제 3도에 도시된 바와 같은 연속적인 선반구성일 필요는 없다는 것을 나타낸다. 유로(36)에서 유로(36)로의 특정 교차흐름은 부정적인 효과를 미치지 않는다. 기능상으로 주로 중요한 점은, 운반체(14)가 안정하게 위치되고 스페이싱바(28)에 의한 분리방법으로 이격된다는 것이다.
제 5도는, 각 운반체(14)가 일체 형성된 스페이싱바(28)를 양 표면 상에 구비하는 변형예를 도시한다. 인접한 운반체(14)를 접촉하도록 배치하면서, 스페이싱바(28)는 스페이싱바(28)에 접촉하여 위치된다.
제 6도는 운반체(14)의 결합구조에 대한 다수의 가능한 변형예의 다른 예를 도시한다. 준 원형팽창부가 연속적으로 동일하게 서로 이어져 있는 골판으로 언급되는 변형예가 도시된다. 여기서도 마찬가지로, 운반체(14)의 두 "광역측부"상에 일체로 형성된 스페이싱바(28)가 도시된다. 인접한 운반체(14)들은 좌우대칭의 형태로 서로 접촉한다. 두 개의 결합구조의 유로(36)가 형성되는데, 즉 거의 원형인 것과 내부로 팽창하는 폐쇄벽을 갖는 거의 사각형인 것이 형성된다.
제 7도는, 스페이싱바(28)가 판상의 운반체(14)상에 일체로 형성되지 않고, 분리된 막대형 부재의 형태로 형성된 변형예를 도시한다. 스페이싱바(28)는 두 인접한 운반체에 예를 들어 접착제 또는 용접에 의해 각각 결합되어, 전체적으로 제4도의 실시예와 유사한 운반체 패키지가 형성된다.
제 8도는 운반패키지(38)가 프레임(40) 종류에 장착되는 방법을 도시한다. 프레임(40)은 운반체패키지(38)의 모서리부에 네 개의 직각부(42)를 필수적으로 포함하여 이루어진다. 이러한 직각부(42)는 네 개의 결합막대(44)에 의해 상부 및 하부에서 각각 결합된다. 운반체패키지(38)는 이러한 전체구성, 예를 들어 프레임 (40)이 바이오리액터(2)의 바닥에 놓이는 구성으로 바이오리액터(2)에 설치된다. 비교적 높은 바이오리액터(2)의 경우, 이러한 몇 개의 운반체패키지(38)가 포개져 배치된다. 운반체패키지(38)의 통상적인 높이는 1 내지 2 m 사이이다. 넓이는, 예를 들어 0.5 내지 2 m2이다.
운반체(14)는 열이 가해져서 서로 결함된 플라스틱입자, 예를 들어 평균밀도의 폴리에틸렌입자로 구성된 것이 바람직하다. 플라스틱입자는 통상적으로 주로 200 내지 3000 ㎛ 범위의 입자크기를 가지며, 입자의 상당부분은 630 내지 1600 ㎛의 입자크기를 가진다. 또한, 운반체(14)는 본질적으로 미공성인 팽창된 점토의 거칠게 연마된 입자들을 내포한다. 플라스틱입자 사이의 기공크기는 0.1 내지 5000 ㎛이며, 기공의 상당부분은 기공크기가 100 내지 500 ㎛의 범위 내에 있다. 팽창된 점토입자의 기공은 평균적으로 상당히 더 작다.
제 9도는 다공성 운반체물질의 사출성형물(46)이 연속방법으로 산출될 수 있는 방법을 도시한다. 두개의 떨어져 있는 롤러(50)주위를 각각 통과하는 두개의 순환금속벨트(48)가 구비된다. 이러한 배치의 중앙부에, 두 금속벨트(48)는 서로 거의 평행하게 연장되어 있지만, 두 하측롤러 사이의 제 9도의 하부는 두 상측롤러 사이의 제 9도의 상부보다 거리가 약간 작게 형성되어 있다. 원료, 즉 플라스틱입자 및 팽창된 점토의 거칠게 연마된 입자들은 상부로부터 두 상측롤러(50) 주위로 연장되어 있는 두 벨트(48) 사이의 - 대략 언급하자면 - 깔대기형 공간으로 도입된다. 벨트(48)는 가열되고, 플라스틱물질 및 두 벨트(48) 사이의 접촉길이의 치수는, 온도증가에 의해 플라스틱입자들을 표면에서 끈적끈적하게 만드는데 충분한 시간이 되어 플라스틱입자들을 서로 접착시키도록, 벨트(48)의 운동속도에 맞추어 설정된다. 이때 적당한 온도범위는 160 내지 190℃이다. 한 쌍의 벨트(48)를 떠나면서, 사출성형물은 냉각된다. 더욱 아래에서, 사출성형물은 길이방향의 가로로 절단되어 개별의 운반체(14)를 형성한다.
제 10도는 두 벨트(48)가 한 쌍의 롤러(54)로 대체되는 변형예를 도시한다. 작동은 기본적으로 전술된 바와 동일하다.
제 11도는 제 10도의 실시예와 유사한 변형예로서, 그러나 각각의 두 롤러(54)는 금속의 수평 순환이송벨트(55)의 단부편향롤러이다. 플라스틱입자는 두 롤러(54) 사이의 성형공간으로 이송벨트(55)상에서 이송된다. 상부로부터, 팽창된 점토의 거칠제 연마된 입자는 공급호퍼(57)에서 "성형틈"내로 떨어진다. 팽창된 점토입자는 예를 들어 200℃ 이상의 온도로 예열되어 많은 열을 성형공간내로 도입함으로써, 플라스틱입자들의 상호결합이 팽창된 점토입자들의 동시통합과 함께 발생하게 한다.
제 12도는 사출성형물(46)의 성형작용에 관하여 단계순서마다 발생하는 방법을 도시한다. 한 쌍의 벨트(48) 및 롤러(54) 대신, 각각의 두 절반주형(58 및 60)으로 이루어진 주형(56)이 구비된다. 폐쇄상태에서 두 절반주형(58, 60)으로, 원료는 상부에서 성형공동 내로 유입된다. 유입하면서, 절반주형(58, 60)은 또한 서로에 대해 다소 가까이 이동되어, 성형내용물에 압력을 미친다. 이 때, 형성되는 성형물(46)이 고정된다. 열이 성형내용물에 공급되어 플라스틱입자들을 서로 결합한다. 절반주형(58, 60)은 그리고 나서 약간 개방되며, 형성되는 성형물(46)은 거의 주형(56)의 높이에 대응하는 길이로 아래쪽으로 회수된다. 주형(56)은 다시 폐쇄되며 방법이 반복된다.
제 13도는 운반체물질의 연속성형물(46)을 발생하지 않는 생산방법을 도시하며, 그러나 순환시, 간헐적인 방법은 개별 운반체(14)의 연속생산을 제공한다. 제 12도의 좌측 절반주형(58)과 유사한 좌측절반주형(58)은 한 쌍의 순환이송체인의 형태인 두 이송장치 상에 일렬로 부착되어 있다. 제 13도에서 좌측상의 절반주형의 하단부는 하측체인 휠(62)을 경유하여 편향된 한 쌍의 이송체인에 부착되는 반면, 제 13도에서, 제 13도의 좌측 절반주형의 상단부는 체인이 상부편향 휠(64)에 의해 편향된 추가 체인 쌍에 장착된다. 제 13도에 도시된 설비의 우측 부에, 좌우대칭으로, 동일한 장치가 우측 절반주형(60)을 위해 제공된다. 이러한 구성으로, 한 쌍의 좌측 절반주형(58) 및 우측 절반주형(60)은 이 설비의 상부영역에서 폐쇄된다. 원료는 상부로부터 채워진다. 절반주형과 함께 순환체인은 제 13도에서 연속적으로 아래로 이동하여, 가열부(66)와 그 후 냉각부(68)를 통과한다. 더욱 아래에서, 절반주형은 분리 이동되어, 완성된 운반체가 그로부터 제거된다. 작용순서는 또한 단계적 또는 간헐적인 방법으로 발생하여, 개별의 주형이 물질유입부, 가열부, 냉각부, 및 배출부에서 각각 정지하게 할 수도 있다. 물질유입부에서, 주형은 내용물의 밀집으로 인해 진동될 수도 있다.
제 9, 10, 및 11도의 실시예에서, 성형공간은 측면으로, 즉 도시된 평면의 정면 및 배면 모두에서 폐쇄된다. 예를 들면, 판은 측면폐쇄작동을 하는 벨트(48) 및 롤러(54) 사이에 부착된다.
이미 여러 번 나타낸 바와 같이, 가열로 서로 결합되는 플라스틱물질은 성형공간에 그에 따른 적절한 온도(폴리에틸렌 입자의 경우 예를 들어 160 내지 190℃ 범위의 온도)를 마련되어야 한다. 성형공간에 이러한 온도를 발생시키는 바람직한 방법은, 다음의 방법을 단독으로 또는 조합하여 사용하는 것이다.
- 성형공간의 폐쇄영역의 적어도 일부를 가열, 즉 예를 들면 벨트(48) 또는 롤러(54)의 가열;
- 플라스틱 입자 및/또는 팽창된 점토입자를 예열, 팽창된 점토입자의 예열은, 플라스틱입자들을 부가하기 전에 더욱 고온으로 예열가능하고 비교적 높은 가열성을 가지므로 특히 효율적이다;
- 성형공간의 내용물에 다른 열의 공급, 바람직하게는 성형공간으로의 열기송풍, 마이크로파에 의한 가열등, 제 9, 10, 및 11도에 따른 실시예에서, 최후로 말한 가열모드는 예를 들어 도면의 평면에 수직으로 실행될 것이다.
플라스틱입자 및 미세-다공성입자들 사이의 적절한 중량 비는 10 내지 65%이며, 바람직하게는 30 내지 55%, 플라스틱입자, 잔여 미세다공성입자이다.
제 14도는 플라스틱입자(70) 및 미세다공성입자(72)가 완성된 운반체(14)에 제공되는 방법을 도시한다.
본 발명에 따른 바이오리액터(2)는 액체, 또는 가스가 존재하는 액체를 처리하는데 적합하다는 것은 이미 언급되었다. 이러한 두 경우에, 처리되는 액체 또는 처리되는 가스의 주요 흐름은 바닥에서 위로 또는 상부에서 아래로 흐르는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 바이오리액터(2)에서 액체 및 가스를 동시에 처리하는 것도 가능하다. 액체 및 가스는 공통류 또는 역류로 흐를 수도 있다. 제 1도 대신에, 하수분배시스템(10)에 부가하여 가스분배시스템이 바이오리액터(2)의 하부에 제공되는 것도 용이하게 생각할 수 있다. 하수 및 가스는 공통류에서 상부로 흐른다. 이것은 동시에 산소물처리를 위한 예이기도 하다.
제 9, 10, 및 11도에 따른 연속방법은, 예를 들어 벨트(48) 또는 롤러(54)가 각각 길이방향 및 원주방향에 대응하는 리세스를 구비함으로써, 일체 형성된 스페이싱바(28)를 갖는 운반체를 생산하는 데에도 별다른 문제없이 사용 가능하다.

Claims (9)

  1. 미생물의 도움으로 유체를 정화시키기 위한 고정층 바이오리액터(2)에 사용하는 운반체에 있어서,
    상기 운반체는 그의 표면에 비해 작은 두께를 갖는 판상구조이고, 상기 유체가 통과되고 미생물이 부착되는 기공을 갖는 다공성구조이며, 가열에 의해 서로 결합되는 플라스틱입자(70)를 포함하여 이루어지고,
    상기 운반체(14)는 플라스틱 물질과 일체로 형성된 스페이싱바(28)를 구비하여 인접한 운반체(14)와 간격을 형성하고 상기 스페이싱바(28)를 따라서 유로(36)를 형성하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 운반체(14)는 이 운반체(14)로부터 돌출한 스페이싱바(28)를 구비하는 대체로 평판형상인 것을 특징으로 하는 운반체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 운반체(14)는 미세다공성입자(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운반체(14)는 복수개의 운반체(14)와 더 합체되어, 스페이싱바(28)를 포함하는 상호결합, 바람직하게는 접착 또는 용접에 의해 운반체패키지(38)를 형성하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  5. 미생물을 부착시키기에 적합한 다공성구조의 운반체(14)를 제작하는 방법에 있어서,
    (a) 플라스틱입자(70)를 제공하는 단계;
    (b) 상기 플라스틱입자(70)를 성형공간(52)내로 유입하는 단계; 및
    (c) 상기 성형공간(52)내에 있는 플라스틱입자(70)에 열을 공급하여, 플라스틱입자(70)가 서로 결합하여 다공성운반체구조를 형성하는 단계를 포함하여,
    (d) 그 운반체 위에 일체로 형성된 스페이싱바(28)를 갖는 운반체(14)가 상기 단계에 의해 제작되고;
    (e) 가동 성형공간폐쇄수단(48; 54)의 이동에 의해 상기 성형공간(52)의 내용물은 상기 성형공간(52)의 배출 단부쪽의 방향으로 이동되고, 이동 중에 열의 공급에 의해 서로 결합되어 다공성 운반체구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 운반체 제작방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 플라스틱입자(70)는 성형공간(52)내로 연속적으로 유입되는 것을 특징으로 하는 운반체 제작방법.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 플라스틱입자(70)는 상기 성형공간(52)내로 유입되기 전에 예열되는 것을 특징으로 하는 운반체 제작방법.
  8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    미세다공성입자(72)가 상기 플라스틱입자(70)에 부가되는 것을 특징으로 하는 운반체 제작방법.
  9. 제 5항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형공간(52; 58, 60)의 폐쇄영역을 가열 및/또는 마이크로파 및/또는 열복사 및/또는 예열된 미세다공성입자(72)의 부가에 의해 상기 성형공간(52; 58, 60)에 있는 플라스틱입자(70)에 열이 공급되는 것을 특징으로 하는 운반체 제작방법.
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