KR100676686B1 - 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물담체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐수처리 과정에서 미생물을 담지하여 오염수와 반응하도록 반응조에 투입하는 생물막법에 사용되는 유동상 미생물 담체로서 친수성을 갖으며, 유동성이 개선되고, 미생물 부착 능력이 기존의 담체에 비하여 개선된 유동상 미생물 담체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 담체는 다수의 원형격막과 다수의 방사형격막에 의해 형성되는 다수의 셀 내부에 통공을 갖는 얇은 박편을 일부의 셀 또는 전체셀에 형성하여, 종래의 담체에 비하여 폐수처리 효율이 증가된 담체를 제공할 수 있는 효과가 있다.

유동상 미생물 담체, 생물막법, 요철, 박편, 표면개질, 비중

Description

친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체{Fluidized Bio Media and Manufacturing Method thereof}

도 1은 본 발명자가 기출원한 담체의 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 담체의 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 담체의 측면도이다.

도 4는 원형의 돌기를 갖으며, 박편이 형성된 본 발명의 일예를 나타내는 담체의 사시도이다.

도 5는 박편에 원형의 돌기가 형성된 본 발명의 일예를 나타내는 담체의 사시도이다.

도 6은 박편이 셀의 외부에만 형성된 본 발명의 일예를 나타내는 담체의 정면도이다.

도 7은 박편이 셀의 중앙에만 형성된 본 발명의 일예를 나타내는 담체의 정면도이다.

도 8은 박편이 대각선 방향으로 어긋나게 형성된 본 발명의 일예를 나타낸 담체의 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 제 1원형격막 2. 제 2원형격막 3. 제 3원형격막

4. 제 4원형격막 5. 제 1 방사형격막 6. 제 2방사형격막

7. 제 3방사형격막 8. 셀 9. 돌기

10. 박편 11. 통공 12. 박편돌기

a1 ~ a4: 종방향 길이 b: 횡방향 길이

본 발명은 폐수처리 과정에서 미생물을 담지하여 오염수와 반응하도록 반응조에 투입하는 생물막법에 사용되는 유동상 미생물 담체로서 친수성을 갖으며, 유동성이 개선되고, 미생물 부착 능력이 기존의 담체에 비하여 개선된 유동상 미생물 담체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

하.폐수 처리에 있어서 가장 보편화된 처리방법으로는 생물학적 처리방법을 사용하고 있으며, 생물학적 처리 방법은 폐수내에 있는 유기물 중에서 분해 가능한 유기물을 미생물을 이용하여 제거시키는 방법이다. 생물학적 처리방법에는 부유 미생물을 이용한 활성 오니법과 부착성 미생물을 활용하는 생물막법이 있다.

활성오니는 폐수에 충분한 산소를 공급하면서 교반하여 생성된 호기성 세균 및 미생물의 작용에 의하여 생성되는 것으로서 이렇게 생성된 미생물군은 폐수중의 용해성 및 부유성의 오염물질을 흡착한 후, 활성 오니의 증식에 따른 동화작용 및 유기물의 가스화인 이화작용을 거쳐 오염물질을 정화시킨다. 활성오니는 유기물이 대부분인 폐수를 식물로 섭취하여 탄산가스와 물 등의 안정된 무기물로 배출하여 폐수를 안성화 시키고, 침전지에서 활성오니가 침강을 하여 고액분리 작용을 한다. 그러나 활성오니법은 효율이 낮고 부하변동이 심한경우에 적합하지 않으며 또한 고농도처리에 적합하지 않는 등의 문제점이 있다.

생물막법은 기존의 부유 미생물을 이용한 활성오니법이 갖는 근본적인 취약점을 극복하고자 하는 것으로 고정상(fixed bed)과 유동상(fluidzed bed)공법으로 구분된다. 고정생물막법은 폭기조 내에 고정상의 여재를 충전하여 사용함으로서 미생물이 급증하여 충진재에 누적되는 단점이 있다. 누적물의 세정불량에 의해 수질악화와 악취가 발생하거나 역으로 세정이 과도하게 행해져 미생물이 유출되는 문제점이 있다. 또한 시설, 유지비가 고가이다. 반면에 유동상 생물막 담체는 반응조 내에 담체를 투입하는 것으로 설치가 간편하고 부지협소의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있어 이용이 증가하고 있다.

유동상 담체는 일반적으로 셀룰로오스 계통과 세라믹 계통, 합성 고분자계 등의 유기담체가 주로 사용되고 있으며, 이 중 합성 고분자계 담체가 저렴하고, 가공이 용이하므로 미생물을 고정화시키기 위한 연구가 계속 되어져 오고 있다.

고분자 담체의 경우 표면자유에너지가 작고 소수성이 강하며 중성영역에서 표면전하가 음성이므로 친수성이 강한 미생물이 상기 담체의 표면에 흡착 가능하도록 고분자 담체를 표면 처리하는 것이 요구되고 있다.

이에 본 발명자는 한국특허 출원 제10-2003-0088154호에서 유동상 미생물 담체(도 1에 도시)에 관하여 출원을 한 바 있으며, 표면적을 증가시켜 미생물의 부착 을 증가시키고, 물에서 유동성이 개선되게 하기 위한 연구를 계속한 결과 담체에 형성된 셀의 안쪽에 얇은 박편을 형성시키는 경우 표면적이 증가될 뿐만 아니라 유동성이 증가되는 것을 발견하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 미생물의 부착이 용이하도록 친수성을 가지며, 표면에 요철을 형성할 뿐만 아니라 일부의 셀 또는 전체설의 내부에 통공을 갖는 박편을 형성하여 담체의 표면적을 증가시키고 물에 대한 부유성이 좋아 유동성을 향상시킨 유동상 플라스틱 담체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 표면적을 증가시키고, 유동성이 개선된 효율적인 유동상 담체 및 그 제조공정에 관한 것이다.

도면 부호를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면,

유동상 미생물 담체에 있어서,

플라스틱으로 되며,

일정간격으로 이격되어 형성된 다수의 원형격막(1 ~ 4)과 일정 각으로 방사상으로 이격되는 방사형격막(5 ~ 7)에 의해 내부에 형성된 다수의 셀(8);

상기 셀(8)은 제 2원형격막(2)에서부터 새로운 일정각으로 이격되어 형성되는 제2 방사형격막(6)에 의해 4각 부채꼴 형상을 하며, 원형격막의 개수가 증가하 는 경우, 외부로 갈수록 다수의 방사형격막에 의해 부채꼴의 개수가 두 배로 증가하고,

상기 각 셀(8)의 내외부 표면에 형성되는 요철형태의 돌기(9);

상기 셀(8)은 일부의 셀 또는 전체 셀 각각의 내부에 통공(11)이 형성되어 있는 박편(10); 을 가지며,

중심부분의 종방향의 길이(a1)가 주변부의 종방향 길이(a4)의 1.3 내지 1.8배이며, 비중이 0.95 내지 1.05g/㎠인 친수성을 갖으며 유동성이 개선된 유동상 플라스틱 미생물 담체에 관한 것이다.

본 발명자는 종래에 출원한 특허 제10-2003-0088154호에서 유동상 플라스틱 담체를 출원한 바 있으며, 이는 본 발명의 도 1에 나타내었다. 종래 본 발명자가 출원한 담체는 일정간격으로 이격되어 형성된 다수의 원형격막과 일정 각으로 방사상으로 이격되는 방사형격막에 의해 내부에 형성된 다수의 셀을 갖으며, 격막의 내외부 표면은 요철 형태의 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 발명이나, 폐수처리단계 중 생물학적 처리조에서 교반시 교반력이 약해지더라고 가라앉지 않고 부유할 수 있는 담체의 개발이 요구되었고, 이와 더불어 표면적을 증가하여 보다 많은 미생물을 효과적으로 담체에 부착시킬 수 있는 새로운 형태의 담체 개발이 필요하였다. 따라서 이에 대한 연구를 진행한 결과 상기 출원된 담체에 박편을 형성하는 경우 미생물이 부착될 수 있는 표면적이 증가하고, 물에 부유능이 우수하여 유동성이 개선될 수 있는 담체를 제공할 수 있음을 발명하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 격막에 의해 형성되는 각 셀(8)의 내부에 통공(11)이 있는 박편(10)을 형성하여 표면적을 보다 효율적으로 증가시킨 것에 특징이 있는 발명이다.

또한 본 발명은 상기 박편(10)에 돌기(12)를 형성할 수 있으며, 박편돌기(12)를 형성하는 경우 그 표면적이 더욱 증가하는 효과가 있으므로 바람직하다. 본 발명에서 격막 또는 박편에 형성될 수 있는 돌기는 원형, 삼각형, 사각형, 마름모 등의 다양한 형태의 요철을 형성할 수 있다.

본 발명의 담체는 사출성형이나 프레스몰딩성형과 같은 통상적인 방법에 의하여 제조할 수 있으며, 이에 대하여는 한정되지 않는다. 본 발명의 담체를 성형 시 금형의 표면에 다양한 형태와 크기의 요철을 부여하거나 담체를 성형한 후 성형된 담체에 샌드브라스트 등과 같은 방법을 사용하여 격막에 요철을 부여할 수 있다.

또한 금형 제작 시 상판과 하판에서 셀을 형성하는 격막의 주변에 셀을 완전히 채우지 않을 정도로, 일부 또는 전체적으로 얇은 두께의 홈을 내어 가압 성형 하여 중앙에 통공을 갖는 얇은 박편이 형성되도록 할 수 있다. 또한 격막에 사용한 방법과 동일한 방법에 의하여 박편에 요철, 즉 돌기(12)를 형성하는 것도 가능하다. 그러나 상기의 방법에만 제한되는 것은 아니다.

이하는 본 발명의 담체의 주요 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 담체의 지지체로 사용되는 플라스틱의 재료가 되는 고분자 물질로는 압출이나 사출 등 어느 방법으로도 가공이 가능한 고분자 물질을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 미생물에 독성이 없는 열가소성 고분자로서, 예를 들면 폴리에틸텐이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀류, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 아크릴수지, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 천연 또는 합성 고무 등이 단독 또는 둘 이상 사용될 수 있고, 상기 고분자에 세라믹 계통과 셀룰로오스 계통의 천연물질을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기의 플라스틱 재질 중 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀류를 사용하는 것이 화학적 안정성이나 가공의 용이성 등에서 더욱 좋다.

본 발명은 유동상 미생물 담체가 미생물 폭기조에서 정상적으로 유동상태가 유지되고, 유동정지 시 담체 간 부착이나 바닥 침전 또는 수위면 부위상태가 되어 재유동의 곤란이 있어서는 안되므로, 상기 고분자 물질들의 비중을 0.95내지 1.05g/㎤, 더욱 바람직하게는 1g/㎤이 되도록 조절하는 수단을 사용하였다. 상기 플라스틱재질은 그 재질에 따라 비중이 다양하므로 그 재질에 따라 비중조절제를 첨가하여 비중을 0.95내지 1.05g/㎤, 더욱 바람직하게는 1g/㎤이 되도록 조절한다. 비중 조절제로는 탈크, 석분, 제올라이트, 실리카겔, 세라믹, 황산바륨(BaSO₄), 수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 탄산칼슘(CaCO₃), 암모늄 카보네이트 및 암모늄 나이트레이트 등의 무기염류, 에틸렌글리콜, 셀룰로오스, 녹말 등의 유기 분해제, 또는 경석, 황토 등이 첨가될 수 있으며 비중의 조절을 위해서는 그 첨가되는 비중조절제가 상기에 기재된 재질에만 국한되는 것은 아니다.

또한 본 발명은 강산인 황산(H₂SO₄)과 중크롬산칼륨(KrCr₂O₇)용액으로 담체의 표면을 개질하여 친수성을 높이고 양전하로 대전하여 초기 미생물이 쉽게 부착될 수 있는 담체의 표면을 제공한다.

또한 본 발명은 모양에 있어서 적당한 내곡선을 두어 담체끼리 또는 반응조와의 마찰을 최소화하여 담체의 마모를 최소화하고, 내부에 셀을 나누고, 일부의 셀 또는 전체 셀에 통공을 갖는 박편을 형성하며 미생물이 담지될 수 있는 표면적을 넓혔으며, 각 셀을 형성하는 격막의 내외부와 상기 박편의 표면에는 요철을 부여하여 표면을 거칠게 제작함으로서 미생물이 부착하기에 가장 좋은 조건을 부여한다. 상기 박편은 물에 대한 마찰력과 저항을 줄이기 위하여 중앙에 통공을 형성하는 것이 바람직하다.

다음은, 본 발명에 따르는 담체의 형태를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 담체는 비표면적이 커서 미생물의 부착농도가 높아야 하며, 다양한 곡면형태를 담체에 부여하여 마찰력이나 물의 저항을 최소화하여 유동시 물의 전단응력과 반응조 내에서 와류형성의 경우에도 담체와 담체의 마찰력이 최소가 되고 유동하는 동안 물의 와류 등의 유동에 의해서나 담체와 담체의 마찰에 의해 부착된 생물막의 탈리현상이 없도록 하고, 아울러 담체의 두께를 최적화하여 담체 셀의 내부까지 산소가 잘 전달될 수 있도록 하여 미생물의 활성을 유지할 수 있는 구조를 갖는다.

이하에서는 본 발명에 따른 유동형 플라스틱담체의 모양을 도면을 참고로 하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 담체의 모양을 나타낸 정면도이다. 도 2에 도시한 담체는 원형으로서 내부에 다수의 격막에 의해 구획되는 셀(8)을 구비하는데, 격막은 담체의 원형 형태와 동일한 제 1원형격막(1), 제 2원형격막(2), 제 3원형격막(3) 및 제 4원형격막(4)의 원형격막을 동일한 거리로 이격되게 형성하고, 담체의 중심으로부터 방사상으로 뻗어있는 제 1방사형격막(5), 제 2방사형격막(6) 및 제 3방사형격막(7)을 역시 동일한 각도로 이격시켜 구성되어, 중심에서 4등분하여 각 섹션(section)마다 부채꼴 모양을 하며 셀(8)을 나누는데, 외부로 갈수록 셀의 개수가 두 배로 증가하는 구조를 갖도록 설계한다. 따라서, 담체는 각각의 격막에 의해 각각의 셀(8)을 형성하여, 유동시 담체와 담체, 담체와 반응기의 벽면, 담체와 교반임펠러 등의 충돌에 의한 기계적 강도를 부여하여 파손 등이 발생하지 않도록 한다. 도 2에서는 4개의 원형격막과 3개의 방사형격막으로 구성되어 있지만, 필요에 의해서 원형격막과 방사형격막의 수를 변경하여 설계할 수 있다.

또한 상기와 같은 형태의 담체에 표면적을 크게 하기 위하여 모든 담체의 원형격막의 내주연과 외주연 및 방사형격막의 좌우측면에 종방향으로 요철형태의 돌기(9)가 형성되도록 하였다. 요철형태의 돌기(9)는 다양한 형태로 형성시킬 수 있는 데 예를 들면 삼각형, 사각형, 둥근형, 마름모형태 등등 필요에 의해 변경시킬 수 있고, 이러한 요철형태의 돌기는 담체의 성형시 금형의 표면에 돌기가 형성되도록 설계함으로써 용이하게 형성하게 할 수 있으며, 돌기의 크기는 통상의 금형설계에서 허용하는 범위 내에서 자유로이 선택하여 형성시킬 수 있다. 도 2에서는 요철형태의 돌기(9)를 종방향으로 형성시킨 예를 보여주고 있지만, 금형표면의 에칭에 의한 산화방법이나 금형 표면의 다양한 요철모양을 제공하거나, 또는 담체를 성형한후 그 표면을 샌드브라스트 하는 방법 등의 공지의 방법에 의해 다양한 모양을 부여할 수 있음은 잘 알 수 있는 것이다.

또한 도 2에서 보이는 바와 같이, 담체에 표면적을 증가시키고, 물에 대한 부유능력을 우수하게 하여 유동성을 개선하기 위하여 통공(11)을 갖는 박편(10)을 셀에 전체적으로 형성되도록 하였다. 상기 박편은 0.1 ~ 3 mm 두께의 얇은 박편이 되도록 형성하는 것이 담체의 무게를 크게 증가시키지 않으며, 부유 능력을 향상시키므로 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙에 통공(11)을 형성하여 물에 대한 마찰력과 저항을 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 박편은 상기 돌기(9)와 같이 금형 설계 시 셀(8)을 형성하는 격막들의 주위에 금형표면을 에칭에 의한 산화방법 등으로 얇은 홈을 내어줌으로써 압출시 고분자 성분이 격막 주위로 흘러 얇은 두께의 박편(10)이 형성되도록 할 수 있으며, 이 밖의 공지의 방법에 의해서도 제조할 수 있으므로 제한하지 않는다.

도 3은 본 발명에 따른 담체의 측면도이다. 도 3에서 보듯이, 본 발명의 담체는 종방향(a1 ~ a4)과 횡방향(b)의 길이를 가지며, 종방향(a1 ~ a4)과 횡방향(b)의 길이는 필요에 의해 용이하게 변경하여 사용할 수 있다. 횡방향의 길이(b)를 종방향 길이(a1 ~ a4)의 3 내지 6배 정도의 길이로 하는 것이 더욱 경제적으로 제작할 수 있다. 또한 종방향의 길이에 있어서도, 내곡선을 부여하여 원형 중심부의 종방향 길이(a1)가 원형의 주변부 종방향의 길이(a4)보다 길게하여 유동매체의 저항을 최소화하고, 물의 전단력에 의해 미생물막의 탈리를 방지하는 구조를 채택하였 다. 통상적으로 중심부의 종방향의 길이는 주변부 종방향 길이의 1.3배 내지 1.8배 정도로 하고, 더욱 좋게는 1.5배로 하는 것이 상기의 성질의 부여하는 점에서 가장 좋다. 본 도 2 내지 도 8은 하나의 예시로서 횡방향의 길이가 65mm이고 종방향의 외부길이가 10mm 이며, 종방향의 중심부의 길이가 15mm인 담체의 예를 도시하고 있는 것이나, 본 발명에서는 상기의 길이는 상기에서 언급한 길이의 범주 내에서 필요에 의해 용이하게 변경할 수 있다. 그러나, 종방향의 방사상 외부길이가 20mm이상의 경우는 그 두께로 인하여 셀 내부까지 산소가 투과되지 않아 미생물막의 형성이 잘 되지 않으므로 20mm를 넘지 않는 것이 좋다.

도 3에서는 또한 담체의 제 4원형격막(4)에 해당하는 최외주면의 테두리부분은 담체간의 마찰 또는 담체와 반응조의 마찰로 인하여 담체의 표면이 마모되는 것을 방지하기 위하여 부드럽게 원형으로 처리하여 충돌과 같은 마찰에 의한 파손을 방지하는 구성을 채택하고 있다.

도 4는 원형의 돌기를 갖으며, 박편이 형성된 본 발명의 일예를 나타내는 담체의 사시도이다. 도 4에서 보듯이, 본 발명의 담체의 격막은 둥근 형태의 돌기(9)를 갖을 수 있으며, 셀(8)의 내부에는 통공(11)을 갖는 박편(10)이 형성된다.

도 5는 박편에 원형의 돌기가 형성된 본 발명의 또 다른 일예를 나타내는 담체의 사시도이다. 도 5에서 보듯이, 본 발명의 박편(10)은 원형의 돌기(12)를 가질 수 있으며, 박편에 돌기를 형성하는 경우 표면적이 보다 증가하므로 바람직하다. 박편돌기(12)는 상기 격막의 요철형태의 돌기를 제조하는 방법과 동일하게 금형제작 시 원하는 요철형태를 갖도록 디자인하여 사용할 수 있다. 박편돌기(12) 역시 삼각형, 사각형, 둥근형, 마름모형태 등등 필요에 의해 변경시킬 수 있고, 이러한 요철형태의 돌기는 담체의 성형시 금형의 표면에 돌기가 형성되도록 설계함으로써 용이하게 형성하게 할 수 있으며, 돌기의 크기는 통상의 금형설계에서 허용하는 범위 내에서 자유로이 선택하여 형성시킬 수 있다.

도 6은 박편이 셀의 외부에만 형성된 본 발명의 일예를 나타내는 담체의 정면도이다. 도 6에서 보듯이 본 발명의 박편(10)을 외부에만 형성되도록 하는 경우, 유동성이 더욱 향상되므로, 담체의 효율이 증가하는 효과가 있다. 이때 도면에는 나타내지 않았지만 상기 박편(10)은 박편돌기(12)를 갖도록 하는 것도 가능하다.

도 7은 박편이 셀의 중앙에만 형성된 본 발명의 또 다른 일예를 나타내는 담체의 정면도이다. 도 7에서 보이는 바와 같이 박편(10)을 중앙에만 형성시킬 수 있으며, 이때 도면에는 도시하지 않았지만 박편(10)에 박편돌기(12)를 갖도록 하는 것도 가능하다.

도 8은 박편이 대각선 방향으로 어긋나게 형성된 본 발명의 일예를 나타낸 담체의 정면도이다. 도 8에서 보이는 바와 같이 박편(10)을 위치시키는 것도 가능하며, 이때 도면에는 도시하지 않았지만 박편(10)에 박편돌기(12)를 갖도록 하는 것도 가능하다.

이상으로 도면에 표시된 것들 이외에도, 셀의 전체 또는 일부분에 박편(10)이 형성되는 것은 본 발명의 범위에 포함되며, 어떠한 형태든지 또는 무작위로 형성하는 것도 모두 포함되며, 이들을 모두 도시하지는 않기로 한다.

상기의 형태로 제작한 담체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 플라스틱재질 로 제작하므로, 상기의 플라스틱은 비친수성이거나 또는 친수성의 특성이 미생물이 단기간에 용이하게 부착할 수 있을 정도로 친수성을 가지지 못하므로, 표면을 개질하여 친수성표면을 부여하여 준다. 본 발명에서 친수성을 부여하는 수단은 코로나 방전에 의한 표면산화방법, 친수성성분의 코팅, 산화제에 의한 표면산화 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 시판되는 98%의 농황산(H₂SO₄)과 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇) 및 물을 혼합한 혼합용액을 이용하여 담체의 표면에 친수성을 부여하여 초기미생물의 부착을 촉진하도록 하였다. 혼합용액의 조성비는 표면의 친수성을 부여할 수 있다면 어떠한 조성비로 하여도 무방하지만, 표면개질의 효율을 위해서 중크롬산칼륨(K₂Cr₂O₇)이 전체 혼합용액의 2 내지 7중량%, 물은 5 내지 15중량%를 사용하고 나머지는 농황산을 사용하여 제조하는 것이 가장 적절한 시간에 표면을 개질 시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 것으로서, 본 발명이 상기에 기재한 본 발명의 구성을 채택하고 있는 한 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폴리에틸렌에 칼슘카보네이트를 첨가하여 비중이 1.0g/㎤이 되도록 하여 고분자 조성물을 준비한 후, 크기가 횡방향으로 67mm, 중심의 종방향이 15mm, 외부의 종방향이 10mm이며, 종방향으로 0.6mm의 간격으로 돌기를 형성하고, 1mm 두께의 박 편을 형성하고 있는 담체를 제작한 후, 진한황산 혼합용액(98% 진한황산 88.5 중량% : K₂Cr₂O₇ 4.4w/w% : 물7.1w/w%)에 7분간 담근 후 수세를 3회하고 건조하여 도 1에 나타낸 바와 같은 최종 담체를 제작하였다.

상기 담체를 pilot 반응조(폭기조용량:30L , 용존산소:1.5ppm)에 대구시 서구 이현동의 삼광염직 지역의 하수처리장의 원수( 평균BOD: 600ppm)를 20L 투입한후 볼륨이 5ℓ상승하도록 상기의 담체를 투입(충진율 25%) 하고, 20ℓ/1일 로 상기의 원수를 지속적으로 공급하면서 시간에 따르는 BOD를 측정하였다. 그 결과를 표1에 기재하였다.

<실시예 2>

폴리에틸렌에 칼슘카보네이트를 첨가하여 비중이 1.0g/㎤이 되도록 하여 고분자 조성물을 준비한 후, 크기가 횡방향으로 67mm, 중심의 종방향이 15mm, 외부의 종방향이 10mm이며, 종방향으로 0.6mm의 간격으로 돌기를 형성하고, 1mm 두께의 박편이 제2원형막 바깥쪽에만 형성하고 있는 담체를 제작한 후, 진한황산 혼합용액(98% 진한황산 88.5 중량% : K₂Cr₂O₇ 4.4w/w% : 물7.1w/w%)에 7분간 담근 후 수세를 3회하고 건조하여 도 6에 나타낸 바와 같이 최종 담체를 제작하였다.

상기 담체를 pilot 반응조(폭기조용량:30L , 용존산소:1.5ppm)에 대구시 서구 이현동의 삼광염직 지역의 하수처리장의 원수( 평균BOD: 600ppm)를 20L 투입한후 볼륨이 5ℓ상승하도록 상기의 담체를 투입(충진율 25%) 하고, 20ℓ/1일 로 상기 의 원수를 지속적으로 공급하면서 시간에 따르는 BOD를 측정하였다. 그 결과를 표1에 기재하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1에서 박편과 표면돌기를 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1에 기재하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1에서 박편을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1에 기재하였다. 이는 본 출원인이 기 출원한 특허 제10-2003-0088154호의 실시예 1에 해당한다.

<비교예 3>

일반 부유미생물활성오니법으로 실시한 것으로 그 결과는 표 1에 기재하였다.

[표 1]

상기 표에서 보듯이 본 발명에 따른 담체가 매우 우수한 폐수처리 효과가 있음을 알 수 있다.

특히, 실시예와 비교예를 대비시 알 수 있는 바와 같이, 본원발명은 박편과 돌기를 형성함으로써, 표면적이 증가함에 따른 미생물의 부착 효과에 의해 우수한 폐수 처리를 나타냄을 알 수 있었다.

본 발명은 다수의 원형격막과 다수의 방사형격막에 의해 형성되는 다수의 셀 내부에 통공을 갖는 얇은 박편을 일부 또는 전체적으로 형성하여, 유동성이 우수하며, 표면적이 증가하므로 종래의 담체에 비하여 폐수처리 효율이 증가된 담체를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 유동상 미생물 담체에 있어서,

   플라스틱으로 되며,

   일정간격으로 이격되어 형성된 다수의 원형격막과 일정 각으로 방사상으로 이격되는 방사형격막에 의해 내부에 형성된 다수의 셀;

   상기 셀은 제 2원형격막에서부터 새로운 일정각으로 이격되어 형성되는 제2 방사형격막에 의해 4각 부채꼴 형상을 하며, 원형격막의 개수가 증가하는 경우, 외부로 갈수록 다수의 방사형격막에 의해 부채꼴의 개수가 두 배로 증가하고,

   상기 각 셀의 내외부 표면에 형성되는 요철형태의 돌기;

   상기 셀은 일부의 셀 또는 전체 셀 각각의 내부에 통공이 형성되어 있는 박편; 을 가지며,

   중심부분의 종방향의 길이가 주변부의 종방향 길이의 1.3 내지 1.8배이며, 비중이 0.95 내지 1.05g/㎠인 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 유동성이 개선된 유동상 플라스틱 미생물 담체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 박편은 0.1 ~ 3 mm의 두께인 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 유동성이 개선된 유동상 플라스틱 미생물 담체.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 박편의 표면은 요철형태의 돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 플라스틱은 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌에서 선택되는 폴리올레핀류, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 아크릴수지, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, ABS수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 천연 또는 합성고무에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 담체는 상기 플라스틱에 탈크, 석분, 제올라이트, 실리카겔, 세라믹 분말, 황상바륨, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 카보네이트 및 암모늄 나이트레이트에서 선택되는 하나 이상의 무기염류, 셀룰로오스, 녹말에서 선택되는 유기분해제, 경석 또는 황토에서 선택되는 비중조절제를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체.
6. 제 1항 내지 제 5항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,

   상기 친수성을 부여하기 위해서 담체의 표면을 중크롬산칼륨 2 ~ 7 중량%, 물 5 ~ 15 중량%, 나머지가 진한황산으로 혼합된 혼합수용액으로 처리하여 초기 미생물이 쉽게 부착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체.
7. 제 6항에 있어서,

   담체의 최외주면의 테두리 부분을 부드럽게 원형으로 하여 충돌에 의한 마찰을 최소화 하도록 하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체.
8. 플라스틱원료와 비중조절제를 혼합하여 비중을 0.95 내지 1.05g/㎠로 조절하는 단계;

   상기 원료를 사출 또는 프레스몰딩하여 박편과 돌기가 형성된 플라스틱 담체를 성형하는 단계;

   성형한 플라스틱 담체의 표면을 중크롬산칼륨 2 ~ 7 중량%, 물 5 ~ 15 중량%, 나머지가 진한황산으로 혼합된 혼합수용액으로 처리하여 표면을 개질하는 단계;

   상기 표면개질 담체를 수세하고 건조하는 단계;

   를 가지는 친수성을 갖으며 표면적이 증가한 유동상 플라스틱 미생물 담체의 제조방법.

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