KR100698549B1 - 오·폐수처리용 미생물 배양기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교반과 산소공급이 동시에 이루어질 수 있도록 된 오·폐수처리용 미생물 배양기를 제공함에 있다.

이에 본 발명은 미생물을 배양시키기 위한 미생물 배양기에 있어서, 미생물의 배양이 이루어지는 배양통과, 상기 배양통 상부로 연결설치되는 공급관과, 공급관 상에 설치되어 배양액을 배양통으로 공급하기 위한 펌프를 포함하여 배양통 내에 배양시키고자 하는 용액 및 유,무기 배지를 공급하기 위한 공급부, 에어공급용 송풍기로부터 공기를 공급받아 배양통 내의 배양액에 공기를 분사하고 배양액을 교반시키기 위한 교반부, 배양통 내부로 설치되는 히터, 히터를 제어작동시키기 위한 제어수단을 포함하여 배양액의 온도유지 및 살균을 수행하기 위한 온도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물 배양기를 제공한다.

배양통, 공급관, 공급펌프, 분사파이프, 분사노즐

Description

오·폐수처리용 미생물 배양기{Culture medium of microorganism for treatmenting waste water}

도 1은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 전체 구성을 도시한 개략적인 도면,

도 2는 본 발명에 다른 미생물 배양기의 개략적인 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 배양통 21 : 투입구

23 : 레벨게이지 24 : 배출관

25 : 단열재 30 : 공급관

31 : 공급펌프 40 : 송풍기

41 : 에어공급호스 50 : 저온히터

51 : 고온히터 52 : 제어수단

60,61 : 분사파이프 62,63 : 분사노즐

본 발명은 오폐수 처리에 사용되는 미생물을 배양시키기 위한 배양기에 관한 것이다. 특히 교반과 산소공급이 동시에 이루어질 수 있도록 된 오폐수 처리용 미생물 배양기에 관한 것이다.

일반적으로 폐수의 처리방법에는 여러 물리화학적 방법과 생물학적 방법이 있다. 이 중 물리화학적 방법은 비용이 많이 들뿐만 아니라 처리 후의 생성물을 재처리해야 하는 단점이 있는 반면에 생물학적 방법은 상당량의 유기물 성분을 이산화탄소의 형태로 분해 및 안정시키거나 메탄가스를 생성시켜 폐수내 유기물을 제거시킴으로써 처리 후 생성물의 양이 비교적 적게 된다.

생물학적 처리방법은 주로 미생물을 이용하여 폐수내의 오염물질을 분해, 해독 및 분리시키는 것으로서, 도시생활하수의 2차 처리, 유기물을 함유한 공장폐수 및 이로부터 생성되는 슬러지의 처리에 주로 사용되며 비교적 저렴한 경비와 다양한 공정 등으로 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 폐수처리방법이다.

상기 생물학적 처리의 핵심 역할을 하는 미생물은 주로 배양기에서 배양 증식되며, 세균류, 진균류, 원생동물 및 후생동물의 각기 다른 개체군의 미생물에 의해서 구성되는 혼합 배양체로서 폐수 중에 녹아있는 용존 산소를 이용하여 증식하면서 유기성 오염 물질을 영양 성분으로 이용하여 유기성 오염 물질을 분해 제거함으로써 오·폐수를 정화시킨다.

이러한 생물학적 처리에 사용되는 미생물이 배양되는 배양기는 임의성 미생물들이 가장 양호하게 배양 번식할 수 있는 자연환경조건과 유사한 환경을 조성시키는 장치로 내부에 배양시키고자하는 용액 및 유,무기 배지, 공기를 공급하여 미생물을 배양 증식시키게 된다.

따라서 배양기는 생물학적 오폐수 처리에서 가장 중요한 요소인 미생물의 배양,증식에 직접 관련된 중요한 장치로서, 배양기에 따라 오폐수처리설비의 효율이나 미생물 활성화 상태가 달라지게 된다.

한편, 배양기를 이용하여 오·폐수처리 효율을 극대화하려는 기존의 방법으로는 미생물 발효 탱크에 4종의 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 투입하여 악취, 유해가스 및 유해물질을 배출하지 않고 하수를 처리하는 기술이 국제특허공개 WO 96/15992에 개시되어 있다. 이 기술은 발효기내에서 미생물을 증식시키는 목적이 아니고, 자연에서 분리된 특정 미생물을 투입하여 하수 슬러지에 적응시켜 유해가스 등을 제거하는 방법으로 투입된 균이 슬러지에 적응하는데 일정 시간이 소요되는 단점이 있다. 또한, 미국특허 제5,376,275호에 순환(recirculation)장치 및 2∼3개의 동일한 구조를 가진 발효기와 연결될 수 있는 구조를 지닌 발효기에 하수 슬러지를 15∼60일간 발효시킨 후 이를 새로 유입되는 슬러지와 혼합하여 조정 슬러지(conditioned sludge)를 만든 후 혐기조→무산소조→호기조로 구성된 처리조에 투입함으로써 질소와 인의 함량을 감소시키는 기술이 소개된 바 있는데, 이 기술은 상기한 WO 96/15992호와 같이 발효기내에서 미생물을 증식시키는 목적이 아닌 미생물을 이용한 슬러지내 탈인과 탈질을 목적으로 하는 방법으로, 15일 내지 60일 정도의 상당히 긴 처리시간이 소요되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 교반과 산소공급이 동시에 이루어질 수 있도록 된 오·폐수처리용 미생물 배양기를 제공함 에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 온도변화를 급속히 조작하여 살균과 배양이 동시에 이루어질 수 있도록 된 오·폐수처리용 미생물 배양기를 제공함에 또다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 열유출을 최소화할 수 있도록 된 오·폐수처리용 미생물 배양기를 제공함에 또다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외부로부터 폐수 처리장의 폭기액 등을 끌어들일 수 있게 하여 미생물의 배양을 용이하도록 한 오·폐수처리용 미생물 배양기를 제공함에 또다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 미생물 제제를 용이하게 활성화시킬 수 있도록 된 오·폐수처리용 미생물 배양기를 제공함에 또다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 미생물의 배양이 이루어지는 배양통과, 배양통 내에 배양시키고자 하는 용액 및 유,무기 배지를 공급하기 위한 공급부, 배양통 내에 공기 공급과 함께 배양액을 교반시키기 위한 교반부를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 배양통 내에 설치되어 배양액의 온도를 조절하기 위한 온도제어부를 더욱 포함할 수 있다.

상기 공급부는 배양통 상부로 연결설치되는 공급관과, 공급관 상에 설치되어 배양액을 배양통으로 공급하기 위한 펌프를 포함하여 이루어지고, 공급관을 개페하는 밸브 및 압력계 등을 포함할 수 있다.

상기 교반부는 에어공급용 송풍기와, 배양통 내에 설치되어 송풍기로부터 공급된 공기를 배양통에 분사시키기 위한 분사파이프, 분사파이프에 일정방향으로 배열설치되어 배양통내의 배양액을 회류시키기 위한 분사노즐을 포함한다.

또한, 상기 온도제어부는 배양통 내부로 설치되는 저온히터와 고온히터 및 각 히터를 제어작동시키기 위한 제어수단을 포함한다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 전체 구성을 도시한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명에 다른 미생물 배양기의 개략적인 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 미생물 배양기의 개략적인 단면도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 발명은 베이스프레임(10)에 지지되어 수직으로 세워진 원통형태의 배양통(20)과, 배양통 상부로 연결되어 배양통에 배양액을 투입하기 위한 공급관(30), 베이스프레임에 설치되고 공급관이 연결되어 공급관으로 배양액을 보내기 위한 공급펌프(31), 베이스프레임 일측에 설치되는 에어공급용 송풍기(40), 송풍기에 연결되어 공기를 공급하기 위한 에어공급호스, 배양통 내부에서 상하로 일정간격을 두고 에어공급호스(41)에 연결되는 환형의 분사파이프(60,61), 상하분사파이프를 따라 일정각도로 배열설치되어 배양액을 교반시키기 위한 분사노즐(62,63), 배양통(20) 내부로 설치되어 배양액을 가열하기 위한 저온히터(50), 배양통 내부로 설치되어 배양액 배출후 배양통 내부를 고온으로 살균하기 위한 고온히터(51), 각 히터를 제어작동시키기 위한 제어수단(52)을 포함하여 이루어진다.

상기 배양통(20)은 외측면에 전체적으로 풀리우레탄 등의 단열재(25)가 부착설치되고, 상부에는 배지 등을 투입하기 위한 투입구(21)가 형성되며, 투입구에는 덮개(22)가 설치되어 필요시 투입구를 개폐시킬 수 있도록 되어 있다.

배양통(20)의 외측에는 투명관으로 된 레밸게이지(23)가 수직으로 설치되어 배양통(20) 내부의 수위를 확인할 수 있고, 일측에는 배양액의 온도를 확인하기 위한 온도계(도시되지 않음)가 설치되며, 배양통(20)의 저면에는 배양 완료된 배양액을 배출시키기 위한 배출관(24)이 설치된다.

공급펌프(31)는 베이스프레임(10) 위에 고정설치되며 배양통 외부에 위치한 폐수 처리장의 폭기조 등과 공급관(30)을 통해 연결되어, 처리장의 폭기액 등을 끌어올려 배양통(20) 상부로 연결된 공급관(30)을 통해 배양통 내부로 배출시키게 된다.

또한, 공급관(30)의 일측으로 압력계(32)가 설치된다.

송풍기(40)는 베이스프레임 일측에 고정설치되고, 송풍기에 연결되는 에어공급호스(41) 일측에는 에어에 함유되어 있는 이물질을 걸러내기 위한 에어필터(42)가 더욱 설치되어, 배양 조건에서 요구되는 최적의 청정 에어를 배양액에 공급하게되며, 에어필터를 전후로 에어공급호스(41)를 개폐시키기 위한 솔레노이드밸브(43)가 설치된다.

에어공급호스(41)는 배양통의 측면을 따라 수직으로 세워져 설치되며, 에어공급호스의 하단과 하단으로부터 일정간격 위쪽에서 배양통쪽으로 라인(43,44)이 각각 분기되어 배양통 측면을 통해 내부로 연장설치되고, 분기된 각 분기라인(43,44) 끝단에 각각 환형의 분사파이프(60,61)가 연결 설치된다.

분사파이프(60,61)는 내부가 빈 환형의 파이프로써, 배양통(20)과 일정거리를 두고 배양통의 중앙에 위치하며 분사파이프의 일측에 분기라인의 끝단을 연결하여 지지할 수 있고, 또는 분사파이프에 중심을 가로지르는 연결관을 설치하고, 배양통 내부로 진입한 분기라인은 배양통 중앙부에서 하향 절곡되어 상기 연결관에 연결설치함으로서 분사파이프를 지지할 수 있다.

이때, 에어는 에어공급호스와 분기라인을 거쳐 연결관을 통해 분사파이프로 보내지게 된다.

에어공급호스에서 분기된 각 분기라인(43,44) 상에는 솔레노이드밸브(45)가 설치되어 분기라인을 각각 개페시키게 된다.

그리고 상기 온도제어부를 이루는 저온히터(50)는 배양시키고자 하는 용액에 대한 적정온도, 용액의 물성변화, 효과적인 배양조건을 충족시키기 위한 것으로 표면온도가 약 60℃ 이하로 가온되고, 고온히터(51)는 살균용으로 표면온도가 약 60℃ 이상으로 가온된다.

상기 두 개의 히터는 각각 일정간격을 두고 배양통(20) 내부에 설치되며 배양통(20)의 외측에 설치된 제어수단(52)으로 연결되어 전원을 인가받게 된다.

상기 제어수단(52)은 배양액에 따른 효과적인 배양조건으로 저온 히터의 열선에 인가하여 배양액의 온도를 적정수준으로 유지시키게 된다.

한편, 각 분사파이프에 설치되는 분사노즐(62,63)은 배양액에 에어를 공급함 더불어 에어의 분사방향을 제어하여 배양액을 교반시키게 되는 데, 이를 위해 도 3 에 도시된 바와 같이, 상부에 위치한 분사파이프(60)의 분사노즐(62)은 분사파이프(60)의 외측방향에서 하부방향의 범위 내를 향하도록 부착설치되고, 하부에 위치한 분사파이프(61)의 분사노즐(63)은 분사파이프(61)의 내측방향에서 상부방향의 범위 내를 향하도록 부착설치 된다.

이와같이 상하 분사파이프에 설치된 각 분사노즐의 각도를 서로 어긋나게 함으로서, 분사노즐을 통해 분사되는 에어에 의해 배양액은 분사파이프 내측에서 상승하여 외측으로 하강하는 순환을 하게 되고 이 과정에서 배양액이 교반될 수 있게 된다.

이하 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

배양하고자 하는 미생물이 포함된 용액은 공급펌프(31)의 구동에 따라 공급관(30)을 통해 배양통(20)으로 보내지게 된다.

배양통(20)으로 유입되는 배양액의 유입양은 배양통(20) 측면에 설치된 레벨게이지(23)를 통해 확인할 수 있다.

레벨게이지(23)를 통해 적정량의 배양액이 배양통(20)에 채워졌음이 확인되면, 공급펌프(31)의 구동을 멈추고 저온히터(50)에 전원을 인가하여 배양액을 일정온도로 가열하게 된다.

저온히터(50)는 배양통(20) 내부에 설치됨으로서 배양액 속에 담가져 있는 상태가 되어 히터에서 발생되는 열을 바로 배양액에 전달하여 배양액을 적정온도로 높일 수 있게 된다.

여기서 저온히터(50)는 제어수단(52)의 제어작동에 따라 히터 표면 온도가 일정조건(통상기준 30 ±10℃)를 넘지않는 환경에서 배양액을 일정온도(약 25±5℃)로 유지시키게 된다.

이때, 배양액의 공급과 함께 배양의 활성화를 위하여 적절한 배지를 배양통(20)의 상부에 설치된 투입구(21)를 통해 배양통(20)으로 공급하게 된다.

한편, 배양액 또는 배양액과 배지의 혼합액은 배양 미생물에 산소를 공급하는 과정에서 혼한 교반되어 활성화가 증진된다.

즉, 송풍기(40)가 작동되면 에어공급호스(41)를 통해 공기가 공급되어 에어공급호스에서 분기된 각 분기라인(43,44)으로 보내지게 되고, 각 분기라인에 설치된 분사파이프(60,61)로 공급되어 최종적으로 분사파이프의 외주면을 따라 배열된 각 분사노즐(62,63)을 통해 배양액에 분사된다.

여기서 상부 분사파이프(60)에 설치된 분사노즐(62)을 통해서 분사되는 공기는 분사파이프(60)의 하방향과 외측방향 사이로 분사되므로, 분사되는 공기에 의해 배양액이 분사공기와 같이 하방향으로 흐르게 된다.

그리고 하부분사파이프(61)에 설치된 분사노즐(63)을 통해서는 공기가 분사파이프(61)의 상방향과 내측방향 사이로 분사되므로, 분사되는 공기에 의해 배양액은 분사파이프(61)의 중심부를 지나 상승하게 된다.

따라서 각 분사노즐(62,63)에 의해 배양액은 상부 분사파이프(60)와 배양통(20)의 내주면 사이로 하향 진행한 후 하부 분사파이프(61)를 지나서는 분사파이프(61)의 중앙부를 따라 상승하는 순환운동을 하게 된다.

이 과정에서 배양액과 배지가 고르게 혼합되며 투입되는 산소가 미생물에 고 르게 전달될 수 있는 것이다.

이와같이 별도의 교반기를 설치하지 않고서도 투입되는 공기에 의해 교반과 산소 공급이 동시에 이루어지게 되는 것이다.

배양이 완료되면 배양통(20) 저면의 배출관(24)을 개방시켜 배양액을 배출시키고, 고온히터(51)를 가동하여 배양통(20) 내부를 살균하게 된다.

고온히터(51)는 각각의 살균조건(약 95 ±5℃)으로 급속 가열되어 배양통(20) 내부를 고온으로 살균하게 된다.

한편, 본 장치를 폐수처리에 직접 활용하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.

공급관(30)을 통해 폭기조의 폭기액 등을 직접 배양통(20)으로 유입시킨 후 상기와 동일한 조건으로 미생물과 폭기액을 교반시키게 된다.

이들 미생물은 분사파이프의 분사노즐을 통해 공급되어 폐수에 녹아드는 용존 산소를 이용하여 증식하게 되고, 유기성 오염 물질을 영양 성분으로 이용하여 유기성 오염 물질을 분해 제거함으로써 오·폐수를 정화시킨다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 미생물 배양기에 의하면, 외부로부터 배양하고자 하는 액을 직접 유입시켜 미생물을 배양시킴으로서 현장에서 직접 미생물을 간편하게 배양할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 폭기조의 폭기액을 직접 배양시킴으로서 폐수 처리효율을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 배양통 내로 공급되는 산소에 의해 배양액의 교반이 이루어 지도록 함으로서 별도로 교반기를 설치할 필요가 없으며 이에 따라 구조를 단순화시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 미생물을 배양시키기 위한 미생물 배양기에 있어서,

   미생물의 배양이 이루어지는 배양통과;

   상기 배양통 상부로 연결설치되는 공급관과, 공급관 상에 설치되어 배양액을 배양통으로 공급하기 위한 펌프를 포함하여 배양통 내에 배양시키고자 하는 용액 및 유,무기 배지를 공급하기 위한 공급부;

   에어공급용 송풍기로부터 공기를 공급받아 배양통 내의 배양액에 공기를 분사하고 배양액을 교반시키기 위한 교반부;

   배양통 내부로 설치되는 히터, 히터를 제어작동시키기 위한 제어수단을 포함하여 배양액의 온도유지 및 살균을 수행하기 위한 온도제어부를 포함하고,

   상기 교반부는 송풍기에 연결되어 배양통의 측면을 따라 수직으로 세워져 설치는 에어공급호스와, 에어공급호스에서 배양통 측면을 통해 내부로 연장된 두 개의 분기라인, 각 분기라인 끝단에 연결설치되는 환형의 분사파이프, 상부 분사파이프의 외주면을 따라 배열되어 분사파이프의 외측방향에서 하부방향의 범위 내를 향하도록 설치되는 분사노즐, 하부 분사파이프의 외주면을 다라 배열되어 분사파이프의 내측방향에서 상부방향의 범위 내를 향하도록 설치되는 분사노즐을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물 배양기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 배양통은 외측면에 풀리우레탄 등의 단열재가 부착설치된 것을 특징으로 하는 미생물 배양기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 온도제어부는 60℃ 이하로 가열되어 배양조건을 충족시키기 위한 저온히터, 60℃ 이상으로 가열되어 배양액을 살균하기 위한 고온히터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 미생물 배양기.

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