KR100443952B1 - 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조방법 및이로부터 제조된 미생물 담체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법 및 이로부터 제조된 미생물 담체에 관한 것으로,

총 중량이 100중량%가 되도록 활성무기재료 5-40중량%와 잔부 고분자 물질을 혼합 용융하고 압출하여 비중이 0.93 - 1.02인 동공 튜브형태의 압출물로 성형하는 단계; 및

상기 압출물을 냉각-절단하는 단계;

를 포함하는 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법이 제공된다. 또한 상기 방법에 의해 제조된 비중이 0.93-1.02인 튜브칩형 미생물 담체가 제공된다.

본 발명에 의해 제조된 미생물 담체는 활성무기재료 분체들이 고분자 물질과 혼합되어 튜브표면에 노출되므로 폐수중의 오염물질이 담체내에 효율적으로 흡착되어 높은 미생물 부착력을 보유하며 바이오필름의 두께가 얇게 유지되어 오폐수 처리시 높은 활성을 나타낸다.

Description

비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법 및 이로부터 제조된 미생물 담체{A METHOD FOR MANUFACTURING DENSITY-CONTROLLED TUBE-CHIP TYPE BIOCARRIERS AND THE BIOCARRIERS MANUFACTURED THEREBY}

본 발명은 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법 및 이로부터 제조된 미생물 담체에 관한 것이다. 보다 상세하게는 잠수 부상되는 충진층 형태 및 유동상 형태로 운전가능하며, 미생물 부착력 및 활성이 우수한 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법 및 이로부터 제조된 미생물 담체에 관한 것이다.

일반적으로 생물학적 폐수 처리 방법은 크게 활성슬러지 공법과 생물막 공법으로 나눌 수 있으며, 최근에는 대부분 고효율 고성능 운전이 가능한 생물막 공법에 대한 연구가 진행되고 있다.

상기 생물막 공법은 미생물이 담체에 고농도로 부착됨으로 오염물질에 대한 제거효율이 우수하며, 담체내에 저 증식속도 미생물을 보존할 수 있다. 또한 안정된 생태계와 미소동물의 적절한 분포를 가지게 하며, 슬러지 팽화 현상을 방지할수 있고 고/저농도 부하에도 모두 안정한 제거효율을 보인다. 더욱이, 슬러지 발생량이 적으며 반응기를 소형화할 수 있다.

이러한 생물막 공법에 사용되는 미생물 담체는 재질에 따라, 고분자계, 무기재료계(세라믹 또는 활성탄) 담체로 대별된다. 고분자계 담체는 값이 싸고 원하는 모양으로 제조가 가능하여 편리하지만, 그 자체로는 비표면적이 작고 표면이 물리화학적으로 비활성이고 거칠지 못하여 저폭기 조건에서는 생물막(biofilm)이 두꺼워져서 엉겨붙게되며 고폭기 조건에서는 고정화된 미생물의 탈리가 빈번하게 발생할 뿐만 아니라 슬러지 발생량이 많다.

이에 반해 활성탄이나 세라믹계 무기재료 담체는 비표면적이 크고 표면이 거칠며 오염물질에 대한 흡착능을 갖음으로 미생물막이 얇게 형성되고 슬러지 발생량이 적은 잇점이 있으나 담체를 원하는 모양으로 성형하기 힘들고 고온소성에 의해 제조되어야 하므로 제조 단가가 높은 단점이 있다. 또한 제조시 고온소성으로 인한 담체 표면의 흡착성질을 잃어버리는 문제점이 있다.

고분자 담체로는 대한민국 특허공개 제97-54729호, 제95-1251호 등 또는 일본특허 09-001175(1997), 00-288569(2000) 등에서 섬유사 또는 망상구조 형태의 담체가 개시되어 있고, 일본특허 09-051794(1997) 및 01-000180(2001)에는 고분자 스폰지 형태, 일본특허 05-271425(1993), 10-180282(1998), 63-224795(1988) 및 01-256387(1989) 등에는 입자형태의 친수성 또는 친수성이 피복된 고분자가 개시되어 있다. 그러나, 이러한 담체는 그 표면의 비활성으로 인해 생물막의 두께가 두껍게 형성되고 탈리가 쉽게 일어나며 슬러지 발생량이 많아 성능상 효율이 저감되는 문제가 있다. 또한 대한민국 특허공개 제 98-64937호 및 제 98-64939호에는 부직포나 스폰지 등의 미생물 접촉재를 사용할 경우 미생물이 탈리되어 방류되는 것을 감소시키기 위해 피라미드형 또는 다이아몬드형의 중첩된 뼈대구조를 만들어 탈리되는 미생물이 바깥쪽의 뼈대에 다시 부착되는 방식을 제시하였으나 고분자 담체가 갖는 한계를 벗어나지 못한다.

무기재료계 담체는 예를 들어, 대한민국 특허공개 제 95-17825호, 제 96-28966호, 제 97-6249호; 일본특허 제 64-043189(1989), 02-131578(1990), 09-220089(1997) 등에 개시되어 있으며, 반응활성이 우수하고 생물막이 얇게 형성되는 장점이 있는 반면 소성 온도가 높고 원하는 모양과 크기로 성형하기가 어려워 경제성이 저하되며 비실용적이다.

고분자물질과 무기재료를 혼합하여 제조하는 방법으로는 고분자에 활성탄을 유기접착제로 피복하는 방법을 사용한 대한민국 특허공개 제 99-76405호의 폴리우레탄 육면체, 일본특허 09-164392(1997)의 타이어 및 일본특허 00-004880(2000)의 폴리에틸렌 입자 등이 개시되어 있고, 대한민국특허 제 00-1461에는 고분자 튜브형 칩에 활성탄 및 점토류를 혼합하여 피복한 담체가 소개되고 있으나 상기 담체들은 비중이 1.0보다 커서 담체를 물속에서 유동상으로 운전하기 위해서는 다량의 공기를 공급하여야 하거나 혹은 유동성이 없어 고정층으로 운전해야 하는 문제가 있다. 또한 장기운전시 피복된 무기재료 분말의 탈리가 예상되며 제작단가가 고가인 단점이 있다. 고분자와 무기재료를 물리적으로 혼합하여 사용한 예는 일본특허 제08-173984(1996)은 폴리에틸렌에 CaCO₃를 혼합하여 직경 5-30mm, 비중 1.03 - 1.10의튜브칩 형태로 압출한 담체가 개시되어 있으나 CaCO₃는 미생물활성이 거의 없고 또한 비중이 1.0보다 커서 유동상으로 사용하는 것이 불가능하다. 또한 대한민국 특허공개 제 99-6932호에는 분쇄한 폐비닐에 석분, 활성탄 및 여과사 등의 부재료를 분쇄-소성-혼합하여 C형 다이가 장착된 압출기로 압출-냉각시켜 제조한 대형 장작개비 형태의 접촉여재를 생물반응조에 격자쌓기 형태로 고정시켜 운전하는 방법이 개시되어 있으나, 담체가 커서 표면적이 적고 부피를 많이 차지하여 반응기내 HRT(hydraulic retention time)가 감소되는 단점이 있다.

한편 이러한 담체들을 반응기 내에 장착할 때 비중이 1보다 크면 그물망에 넣거나 바닥에 스크린을 설치하여 고정층(Packed-bed)으로 운전하게 되어 장기운전시 슬러지에 의한 담체사이의 폐색 등의 부작용이 우려된다. 또는 비중이 너무 작으면 담체가 수면위에 부상하게 되고 공기를 불어넣어도 유동화(fluidization)가 되지 않거나 반응기 한쪽으로 치우치는 편류현상이 발생함으로 효과적이지 못하다. 또한 담체가 성형된 형태는 속이 찬 막대 또는 입자(granulate)형태보다 속이 빈 형태가 미생물이 부착할 기하학적 표면적이 많고 반응기 내 부피를 적게 차지하여 HRT를 감소시키지 않음으로 유리하며, 고분자의 경우 사출성형(injection molding)보다 압출성형(extrusion molding)할 수 있는 속이 빈 튜브형 담체가 제조단가 면에서 경제적이다.

본 발명자들은 또한 활성탄 및 무기점토를 혼합한 2성분 이상의 무기재료를 복합하여 사용하고 저온 소성하여 기존의 플라스틱계나 세라믹계 담체들보다 활성이 높은 점토계 미생물 담체를 제조하는 방법 및 이 점토계 무기분체들을 튜브칩형고분자 지지체 표면에 접착제를 사용함으로써 피복하여 제조한 고활성의 담체를 대한민국 특허출원 제 99-18219호 및 제 2000-1461호로서 기 출원한 바 있다. 그러나 상기 피복방법은 접착제가 고가이고 피복방법이 까다로우며, 또한 제조된 담체의 최종 비중이 1.00 보다 커서 반응기내에 담체를 고정상으로 설치 운전해야하는 문제가 있다.

이에 본 발명의 목적은 잠수 부상 및 유동상으로 운전될 수 있도록 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 미생물 부착력 및 활성이 우수한 튜브칩형 미생물 담체 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 방법에 의해 제조된 비중이 조절되고, 미생물 부착력 및 활성이 우수한 튜브칩형 미생물 담체를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 튜브칩형 담체의 여러 가지 형태를 도시한 단면도이다.

본 발명의 제 1견지에 의하면,

총 중량이 100중량%가 되도록 활성무기재료 5-40중량%와 잔부 고분자 물질을 혼합 용융하고 압출하여 비중이 0.93 - 1.02인 동공 튜브형태의 압출물로 성형하는 단계; 및

상기 압출물을 냉각 후 절단하는 단계;

를 포함하는 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 2견지에 의하면,

상기 제 1견지의 방법에 의해 제조된 비중이 0.93-1.02인 튜브칩형 미생물 담체가 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 방법에서는 교반이 없는 혐기조 등에서는 담체가 반응조에서 바닥에 가라앉지도 않고 완전히 부상되지도 않는 잠수 부상 형태로 그리고 교반되는 호기조에서는 유동상 형태로 운전가능하도록 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체가 제조된다. 본 발명의 방법에 의한 비중이 조절된 미생물 담체는 상기한 바와 같이 반응조에서 잠수 부상형태 및 유동상 형태로 존재하여 오/폐수의 혼합 및 산소전달 효과가 높고 장기간 운전시에도 담체가 바닥에 가라앉거나 담체 사이의 엉겨붙음이나 반응기 폐색 현상없이 운전이 가능하다.

상기와 같은 비중을 갖는 미생물 담체를 제조하기위해, 먼저 생물학적 오수 및 폐수 처리에 활성이 우수한 활성무기재료와 지지체로 이용되는 고분자 물질을 혼합 용융하고 튜브형(동공)으로 압출성형한다.

활성무기재료는 탄소계 활성무기재료 및 결정성 또는 무정형 점토계 활성무기재료가 사용된다. 본 발명에 바람직한 활성무리재료는 이에 한정하는 것은 아니지만 활성탄, 숯, 코크스, 카본블랙, 토탄(peat), 실리카, 알루미나, 제올라이트, 규조토, 슬래그, 화산재, 연소재 및 고령토로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 이러한 활성무기재료는 2종이상의 혼합물로 사용하는 것이 표면거칠기 증대, 표면적 증대, 오염물의 흡착, 미생물의 생장, 영양분 공급 및 산소 전달 능력 면에서 좋다. 상기 활성무기재료는 본 발명의 미생물 담체의 중량을 기준으로 5-40중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 활성무기재료가 5중량%이하로 포함되는 경우 담체 성능이 저하되고 40중량%이상으로 포함되는 경우 고분자 지지체의 물성이 저하되어 압출기에서 압출이 어려워진다. 보다 바람직한 상기 활성무기재료의 함량비는 본 발명의 미생물 담체의 중량을 기준으로 10-30중량%이다.

지지체로 사용되는 고분자 물질로는 압출기로 용융 압출되는 어떠한 고분자 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀류, 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS), 폴리에스테르류, 천연 또는 합성 고무가 단독으로 혹은 둘 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 이와 같은 고분자 물질로는 원자재 또는 재생자재 등이 모두 사용될 수 있다.

상기 활성무기재료와 고분자 물질을 혼합, 용융하고 속이 빈 튜브형의 압출물로 압출성형한 다음, 상기 압출물을 냉각후 절단하여 튜브칩 형태의 미생물 담체로 제조한다.

본 발명의 상기 압출물은 적용시 잠수 부상 형태 및 유동상 형태로 운전될 수 있도록 그 비중이 0.93-1.02범위인 압출물로 제조된다. 활성무기재료와 고분자 물질로된 압출물의 비중이 0.93-1.02범위를 벗어나는 경우에는 비중조절제를 첨가하여 압출물의 비중이 0.93-1.02가 되도록 조절한다.

비중조절제는 폴리에틸렌과 같이 고분자 물질의 비중이 1이하인 경우에는, 비중을 증가시키기 위해 탈크, 고비중 석분, 황산바륨(BaSO₄), 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)등의 고비중 물질이 그리고 폴리에스테르와 같이 고분자 물질의 비중이 1이상인 경우에는 예를 들어 저비중 석분, 탄산칼슘(CaCO₃), 암모늄 카보네이트 및 암모늄 나이트레이트와 같은 고온 분해성 무기염, 셀루로오스와 같은 유기 분해제, 이소시아네이트와 같은 발포제 또는 경석과 같은 경량자재를 포함하는 비중경감제가 첨가된다.

상기 비중조절제는 고분자 물질의 비중, 활성무기재료의 함량 및 그 비중 그리고 최종 압출시의 압출조건에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 미생물 담체 제조시, 고분자 물질, 활성무기재료 및 비중조절제는 100중량%가 되도록 혼합된다. 활성무기재료는 상기한 바와 같이 5-40중량%로 혼합하고, 비중조절제는 필요에 따라 바람직하게 0-20중량%로 혼합하고 그리고 잔부는 고분자 물질로 구성된다. 만일 상기 비중조절제가 20중량%이상으로 혼합되는 경우, 미생물 담체로 작용하는 담체 효율이 저하될 수 있다.

상기와 같이 조성되는 활성무기재료, 고분자물질 및 비중조절제 성분을 혼합 용융하고 속이 빈 동공 형태의 튜브형 압출물 형태로 압출성형한다.

압출성형시, 미생물 담체는 속이 빈 튜브형 압출물로 성형된다. 이때 바람직하게 직경(D) 5-100mm, 보다 바람직하게는 7-50mm범위인 튜브형 압출물로 성형하는 것이 좋다. 직경이 5mm미만인 튜브로 성형하는 것은 비경제적이며 100mm를 초과하는 것은 표면적이 감소되어 바람직하지 않다. 한편, 튜브형 압출물은 길이가 통상 직경의 0.5-1.5배로, 보다 바람직하게는 0.7-1.2배가 되도록 절단한다. 길이가 너무 짧으면 내부 표면에의 미생물 부착이 원활하지 못하고 너무 길면 내부 통로가 막히는 단점이 있다. 이러한 속이 빈 튜브칩형 담체의 표면적은 같은 크기의 그래뉼 담체에 비하여 표면적이 약 30-40% 넓으면서도 재료비는 속이 찬 것에 비해 최소 1/5이하로 적게 사용할 수 있어 경제적이다. 한편, 튜브 형태는 도 1에 나타낸 바와 같이 원통형, 다각형, 오픈 타입 튜브 등 어떠한 형태의 튜브 형태일 수 있으며, 그 중 도 1(a)에 도시한 원통형인 것이 가장 실용적이고 효율적이다. 나아가 상기 튜브형 담체 특히, 직경이 10mm이상의 튜브형 담체 내부에 격벽을 추가로 설치하거나 내부 표면에 요철을 형성하여 표면적을 증가시킨 원통형 또는 다각형 튜브 형태가 바람직하다. 이러한 형태의 담체는 관련 재료가 적게 들고 표면적이 커서 경제적이며 효율적이다. 이같은 기하학적인 표면적의 증가로 인해 오염물질 제거 효율이 개선되며, 뿐만 아니라 튜브형 담체의 내표면은 유체의 전단력이 약하므로 저부착성 미생물이나 고등 미생물의 적절한 서식처가 된다.

고분자 물질, 활성무기재료 및 임의의 비중조절제로된 압출물인 미생물 담체는 그 비중이 0.93-1.02, 바람직하게는 0.95-0.99이다. 비중이 0.93미만이면 공기를 공급해도 담체가 물위에 부상한 상태로 유동화되지 않으며, 비중이 1.02를 초과하면 바이오필름 형성후, 담체가 유동되지 못하고 물속에 가라앉게 되며 강제유동시키기위해 불필요한 많은 공기량을 필요로 한다. 상기 범위의 비중을 갖는 본 발명에 의해 제조된 미생물 담체는 그물망이나 스크린 지지체 등 담체가 바닥에 가라앉는 것을 방지하기 위한 별도의 설치물없이 생물반응기에 투입하며 사용가능하다. 이때 비중 0.93-1.02인 미생물 담체는 반응조의 바닥에 가라앉지도 않고 수면에 부상하지도 않는 잠수 부상된 상태로 유지된다. 이러한 현상을 이용하여 교반하지 않는 혐기조에서 본 발명의 미생물 담체는 수면아래에서 잠수 부상된 부유층(immersed self-floating bed)으로 유지되고, 유체를 상향류로 통과시키면서 바이오필터 형태로 운전할 수 있다.

한편, 교반기를 사용하는 혐기조 또는 호기조에서 본 발명의 미생물 담체는 약한 교반이나 적은 공기량에서도 편류가 없는 완벽한 혼합의 유동상 형태로 운전할 수 있다. 또한, 별도 구조물 설치 없이 오수의 혼합 및 산소의 물질전달 속도를 높여주고 장기운전 시에도 담체간의 마찰로 생물막이 두껍게 자라거나 담체간 엉겨 붙는 현상이 없이 안정적으로 반응기를 운전할 수 있다.

본 발명에 의해 제조된 비중 0.93-1.02의 튜브형칩 미생물 담체는 활성무기재료 분체들이 고분자 물질과 혼합되어 튜브표면에 노출되므로 폐수중의 오염물질이 담체내에 효율적으로 흡착되어 높은 미생물 부착력을 보유한다. 나아가 바이오필름의 두께가 얇게 유지되며, 오폐수 처리시 높은 활성을 나타낸다. 또한, 본 발명에 의해 제조된 미생물 담체는 특허 2000-1416호에 개시되어 있는 활성무기재료를 고분자에 코팅한 담체에 비해 활성무기재료의 첨가량이 1/2-1/5 수준에 불과하며 충분한 표면 거칠기를 가져 보다 넓은 미생물 서식공간을 제공하며 미생물 및 활성 성분의 탈리 현상이 없다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

최종 성분으로 코크스 4중량%, 활성탄 1중량%, 제올라이트 2.5중량%, 제철슬래그 2.5중량%, 탈크 5중량% 및 100중량%가 되도록 잔부 폴리프로필렌을 압출기에서 혼합 용융하여 직경 7mm, 두께 0.5mm, 길이 8mm 및 비중이 0.976인 원형 튜브칩형 미생물 담체를 제조하여 600리터의 호기 1조에 30부피%로 투여하였다.

한편, 활성무기재료의 조성을 코크스 2중량%, 제올라이트 6중량% 및 제철슬래그 1중량%로 달리한 것을 제외하고는 미생물 담체와 비중이 0.97인 튜브칩형 담체를 제조하여 400리터의 호기 2조에 30부피%로 투여하였다.

상기 호기 1조에 30리터/분의 공기를 그리고 상기 호기 2조에는 20리터/분의 공기를 바닥에 부착된 분출기를 통해 주입하였다. 2일 후 상기 담체는 반응기내에서 상하로 완전히 유동되어 편류현상 없이 유동화되었다. 상기 유동상 조건으로 운전하면서 유입오수 대비 HRT(hydraulic retention time)로 호기 1조 6시간, 호기 2조 4시간으로 하여 측정한 결과, 유입수 평균 COD 농도는 220ppm, NH3+-N 농도는 45ppm이었으며, 최종 유출수의 COD 제거율은 95%, 질산화율은 96%에 이르렀다.

실시예 2

실시예 1의 호기 1조 전단에 300리터의 무산소조를 연결 설치하고 여기에 활성탄 1중량%, 분코크스 2중량%, 제올라이트 3중량%, 제철슬래그 1.5중량%, 고령토 1중량%, 탈크 5중량% 및 100중량%가 되도록 잔부 폴리프로필렌으로 조성하여 직경7mm, 두께 0.7mm, 길이 7mm 및 비중 0.965인 원형 튜브칩형 담체를 제조하여 50부피%를 투여한 후, 교반없이 잠수부상형 고정층으로 유입수가 상향류로 흐르게 운전하였다. 유입수 기준으로 호기 1조 HRT 6시간, 호기 2조 HRT 4시간 그리고 무산소조 HRT 3시간으로 하고, 호기 2조에서 무산소조로의 재반송율을 200%로 운전하였다. 정상상태(제거율이 고정되는 상태)에 도달하였을 때 COD 제거율 95%, 질산화율 95% 그리고 탈질율 92%이었다.

실시예 3

실시예 2에서 사용한 담체를 16m3/day 규모 오수처리시설에 각 반응조(호기 1조 4 m3, 호기 2조 2 m3, 무산소조 1.5 m3) 별로 30부피%를 충진하여 운전하였다. 수개월 후 정상상태에 도달하였을 때 COD 제거율 92%, 질산화율 95% 그리고 탈질율 91%이었다.

실시예 4

상기 실시예 1과 동일한 반응조 및 담체들을 사용하여 쓰레기장 침출수를 처리하였다. 이때 호기 1조 HRT 12시간, 호기 2조 HRT 9시간으로 하여 운전하였다. COD가 2000ppm이고 암모니아 농도가 200ppm인 원수를 유입시켰을 때 정상상태에서 COD 제거율 84% 및 질산화율 94%이었다.

실시예 5

최종 성분이 코크스 2중량%, 활성탄 7중량%, 제올라이트 4중량%, 제철슬래그 2중량%, 탈크 3중량%, 암모늄 나이트레이트 2중량% 및 100중량%가 되도록 잔부 폴리에틸렌으로 조성되고 직경 7mm, 두께 0.5mm, 길이 8mm이며 비중이 0.98인 원형 튜브칩형 미생물 담체를 제조하여 직경 10cm 및 길이 50cm의 컬럼형 반응기에 40부피%로 투입한 후, 제철소에서 발생되는 탈류폐액(SCN 60,000ppm, CN 5ppm, Na 등 양이온 50,000ppm 및 Cl 등 음이온 50,000ppm 함유)을 20배 희석하여 상향류로 유입시키면서 바닥에서 공기를 충분히 불어넣어 유동상으로 운전하면서 HRT 16시간으로 운전하였을 때 정상상태에서의 탈류폐액 제거율 98%이었다.

비교예 1

폴리우레탄 다공성 스폰지 담체를 10mm의 정육면체 형태로 절단하여 실시예 1과 동일한 반응조에 30부피%로 투여하고 실시예 1과 동일한 조건에서 시험한 결과, COD 제거율 87% 그리고 질산화율 75%이었다.

비교예 2

폴리에틸렌 지지체에 접착제를 이용하여 제올라이트 50중량%, 제철 슬래그 30중량%, 규조토 10중량% 및 활성탄 10%중량를 포함하는 활성무기재료를 코팅하여 직경 7mm, 두께 0.5mm 및 길이 7mm의 튜브형 담체를 제조하여, 실시예 5와 동일한 반응기에 상기 담체 40부피%로 바닥에 스크린을 설치하여 충진하고 실시예 1과 동일한 조건으로 시험한 결과 탈류폐액 제거율 90%이었다.

상기 실시예를 통해 본 발명의 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체는 다음과 같은 잇점을 갖는 것을 알 수 있었다.

(1) 고분자 지지체 물질, 활성무기재료 및 비중조절제의 성분비를 조절하여 압출성형시 최종 비중을 0.93∼1.02로 조절할 수 있으므로 반응기 내에 투입 후 담체가 바닥에 가라앉지 않고 수면아래 잠수 부상된 상태로 존재하여 담체를 반응기 내에 고정 또는 분산하기 위한 추가 시설물의 설치가 필요없다.

(2) 유체 교반이 없는 혐기조 등에서 담체가 수면아래 잠수 부상된 층으로 존재하여 유체를 상향류로 유입할 때, 담체내에 슬러지 침적이나 담체층의 폐색 및 편류 현상이 개선되어 운전효율이 증가한다.

(3) 교반 혐기조나 호기조 등에서 유동상 운전시 담체의 부유 현상이나 편류 현상 없이 약한 교반이나 적은 공기로도 쉽게 유동화 운전이 가능하며 담체가 바닥에 가라앉지 않아 가용율이 뛰어나고 산소 전달률이 증가하여 효율이 증가한다.

(4) 고분자 표면에 활성무기재료가 존재하여 친수성이 향상되고 표면이 거칠어져 미생물의 부착성이 개선되고 개체수가 증가하며 활성무기재료에 의한 오염물의 흡착으로 생물막이 얇게 유지되고 반응성능이 증가하며 오염 물질의 제어 능력이 뛰어나 고농도 유기성 폐수 또는 난분해성 폐수 처리에도 적용 가능하다.

(5) 최종 제품이 적은 량의 활성무기재료를 물리적으로 혼합하여 용융 압출한 튜브형이므로 관련 재료가 적게 들고 시간당 생산량이 사출성형보다 많아 경제적이며, 담체의 표면적이 크고 반응기에 투입 후 HRT의 손실이 거의 없으며 장기운전에도 무기재료의 표면 탈리가 없어 영구적이다.

Claims (13)

1. 총 중량이 100중량%가 되도록 활성무기재료 5-40중량%와 잔부 고분자 물질을 혼합하고, 탈크, 고비중 석분, 황산바륨(BaSO₄), 수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 저비중 석분, 탄산칼슘(CaCO₃), 암모늄 카보네이트, 암모늄 나이트레이트, 셀루로오스, 이소시아네이트 또는 경석으로부터 선택된 비중 조절제를 미생물 담체의 중량을 기준으로 0-20중량%로 상기 활성무기재료와 고분자 물질의 혼합물과 함께 혼합 용융하고 압출하여 비중이 0.93-1.02인 동공 튜브형태의 압출물로 성형하는 단계; 및

   상기 압출물을 냉각 후 절단하는 단계;

   를 포함하는 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 고분자 지지체 물질은 폴리올레핀, 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌, 폴리에스테르 및 고무로 구성되는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 활성무기재료는 활성탄, 숯, 코크스, 카본블랙, 토탄(peat), 실리카, 알루미나, 제올라이트, 규조토, 슬래그, 화산재, 연소재 및 고령토로 구성된 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 비중이 조절된 튜브칩형 미생물 담체 제조방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 압출물은 직경 5-100mm의 속이 빈 튜브형임을 특징으로 하는 미생물 담체 제조방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 튜브칩형 미생물 담체는 길이대 직경비가 0.5-1.5 범위임을 특징으로 하는 미생물 담체 제조방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 튜브칩형 미생물 담체는 원형 또는 다각형 튜브 형태임을 특징으로 하는 미생물 담체 제조방법.
10. 제 1항에 있어서, 상기 튜브형 미생물 담체는 내부에 격벽을 추가로 설치하거나 표면에 요철을 내어 표면적을 증가시킨 관 형태임을 특징으로 하는 미생물 담체 제조 방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 압출물의 최종 비중은 0.95 - 0.99범위임을 특징으로 하는 미생물 담체 제조 방법.
12. 제 1항 내지 11항중 어느 한 항의 방법으로 제조된 비중이 0.93-1.02인 튜브칩형 미생물 담체.
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