KR100928087B1 - Apparatus for immobilizing photosynthetic microorganism and immobilization method using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for fixation of photosynthetic microorganism are provided to massively produce a carrier in which the photosynthetic microorganism is fixed and easily regulate sinking rate of the carrier. CONSTITUTION: A method for fixation of photosynthesis microorganism using an apparatus of the fixation comprises: a step of inputting alginate powder solution in a water bath with the culture medium of photosynthetic microorganism then mixing; a step of supplying the mixture to inlet tube of the inlet plate; a step of loading the mixture supplied to the inlet tube to the water bath through 0.5-1.5 mm of plural nozzles; and a step of reacting the mixture with calcium chloride aqueous solution to produce fixed carrier.

Description

광합성 미생물 고정화 장치 및 이를 이용한 광합성 미생물 고정화 방법{ Apparatus for immobilizing photosynthetic microorganism and immobilization method using the same}Photosynthetic microorganism immobilization method and immobilization photosynthetic microorganism and immobilization method using the same}

본 발명은 대규모 호소의 저질을 정화하는데 이용될 수 있는 대량으로 광합성 미생물을 고정화 하기 위한 장치 및 이를 이용한 광합성 미생물 고정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for immobilizing photosynthetic microorganisms in large quantities that can be used to purify the low quality of large-scale appeal, and a method for immobilizing photosynthetic microorganisms using the same.

2008년 현재 우리나라의 연간 총 물 사용량은 344억 톤이며 이중 다목적댐, 식수전용댐, 농업용댐(저수지), 하구담수호 등 저수지, 담수호에 의한 물 공급량은 약 177억 톤으로서 우리나라 수자원 공급에서 가장 중요한 위치를 차지하는 수원이긴 하지만, 하천과 견주어 볼 때 정체수역이라는 환경적인 특성 때문에 우리나라 모든 수계에 걸쳐서 거의 예외 없이 부영양화 되어 수질오염이 심각한 것으로 알려져 있다.As of 2008, Korea's annual total water consumption is 33.4 billion tons, and water supply from reservoirs and freshwater lakes including multipurpose dams, drinking water dams, agricultural dams (reservoirs) and estuary freshwater lakes is about 17.7 billion tons. Although it is a source of water, compared with rivers, due to the environmental characteristics of stagnant water, it is known that water pollution is serious due to eutrophication almost without exception in all water systems in Korea.

호소 내에서의 오염물질 처리 또는 수질개선을 위한 기술적 접근은 현 단계로서는 호소 생태계 전체의 생물, 물리, 지질, 화학적 측면을 망라하는 전반적인 호소의 동태학을 제대로 이해하지 못하고 있는 수준이며 따라서 호소 내에 적용하 는 기술도 단편적인 기술들에 대한 연구 또는 적용에 머물고 있다.The technical approach to contaminant treatment or water quality improvement within the appeal is at this stage of a lack of understanding of the dynamics of the overall appeal that encompasses the biological, physical, geological and chemical aspects of the entire appeal ecosystem. The technology is still researching or applying fragmentary technologies.

국내에서 호소 부영양화개선을 위해 시도된 방법들은 대부분 물리화학적 기술측면에 치우치고 있으며, 아직 연구개발 단계에 머물러 실제적인 적용사례는 거의 없다. 또한 적용한 사례도 종합적이기보다는 단편적으로 개별기술을 적용한 사례가 대부분이며 성공적인 사례는 거의 없는 실정이다. 이는 호소라는 복잡하고 살아있는 생태시스템을 전반적으로 이해하지 못한 채 단순 개발된 기술을 적용한 결과가 주원인이라고 판단되며, 기술의 효율성을 높이기 위해서는 부영양화와 녹조발생의 원인과 이들에 영향을 미치는 요인들의 복잡성을 고려하는 것이 필수적이다.Most of the methods attempted to improve appeal nutrients in Korea are biased in terms of physicochemical technology, and are still in the research and development stage, with few practical applications. In addition, most of the applied cases are fragmented rather than comprehensive ones, and there are few successful cases. The main reason is the result of applying simple developed technology without overall understanding of the complex and living ecological system of appeal.In order to increase the efficiency of the technology, the cause of eutrophication and green algae occurrence and the factors affecting them are considered. It is essential to consider.

우리나라 호소 내에서 기연구 또는 부분적으로 연구, 적용된 방법들 중에는 준설, 응집제 및 미세기포를 투여해 유기물의 화학적 침전 및 부상을 유도하여 제거하는 가압 부상법(예; 대청호, 팔당호), 수중 폭기의 이용(예; 대청호, 달방댐), 황토살포(예; 팔당호, 대청호), 조류펜스의 이용(예; 서낙동강), 생물효소를 이용한 방법(국립수산진흥원, 1997), 원심분리의 원리를 이용한 조류상의 분리(한국해양연구소, 1998), 화학응집제에 의한 응집 후 부상처리(도요엔지니어링, 1998), 바닷물 전기분해에 의한 적조제거(포항산업과학연구원, 2000) 등이 있다. 대부분 복합적인 시스템 기술의 적용보다는 개별기술의 이용적 수준에 머무르고 있다. 또한 식물(예; 미나리, 개구리밥, 부레옥잠, 줄, 부들, 갈대 등)을 이용하여 수질을 개선하는 연구가 상당히 많이 진전되었으며 이를 적용한 중소규모의 사례도 여러 곳이 있다(예; 팔당호). 그러나 실제로 오염물을 흡수하는데 있어서의 식물의 역할은 전체의 10% 미만에 불과하며 대부분은 토양에 의한 흡착, 미생물의 흡수, 침전 등 다른 기작을 통해 이루어지고 있다. 식물에 의한 수질정화는 습지와 같은 전체 생태계 수준의 규모에서 이해되고 효과가 평가되어야 한다. 또한 호소내 인공 식물섬(예; 팔당호, 경포호, 파로호 등에서의 시행)이 적용된 사례가 있으나 인공 식물섬에 의한 직접적인 녹조제어의 기능은 별로 없고 단지 이들의 경과향상 및 호소 내 생물들의 피난, 은신처를 제고하는 역할이 주목받고 있다. 그 외에 다른 생물들 예들 들면, 부착조류, 패류를 이용한 수질개선 및 조류제어 등에 대한 측면이 연구된 바 있다.Among the methods researched or partially studied and applied in Korean appeals are the use of pressure flotation (eg, Daecheongho, Paldangho) and underwater aeration, which induce dredging, flocculant and microbubble to induce and remove chemical precipitation and injury of organic matter. (E.g. Daecheongho Lake, Dalbang Dam), yellow soil spray (e.g. Paldangho, Daecheongho), algae fence (e.g. Seonak-dong River), bioenzyme method (National Fisheries Research and Development Agency, 1997), algae phase using the principle of centrifugation Separation (Korea Maritime Research Institute, 1998), flotation after flocculation by chemical coagulant (Toyo Engineering, 1998), and red tide removal by seawater electrolysis (Pohang Industrial Science Institute, 2000). Most remain at the level of utilization of individual technologies rather than complex system technologies. There has also been considerable progress in improving water quality using plants (e.g. buttercups, duckweed, water hyacinths, strings, buds, reeds, etc.), and there are several small- and medium-sized cases (eg Paldangho). However, in fact, the role of plants in absorbing pollutants is less than 10% of the total, most of them are through other mechanisms such as adsorption by soil, absorption of microorganisms, precipitation. Water purification by plants should be understood and assessed on the scale of the entire ecosystem, such as wetlands. In addition, there are cases where artificial plant islands in the lake (eg, Paldang Lake, Gyeongpo Lake, Faro Lake, etc.) have been applied, but there are few functions of direct algal control by artificial plant islands, but they only improve their progress and evacuation and hideout of the creatures in the lake. The role of enhancement is attracting attention. In addition, aspects of other organisms such as aquatic algae, shellfish improvement and algae control have been studied.

한편, 호소 정화 기술과 관련된 특허를 살펴보면, 응집제와 오염물질의 응집 혼합성을 높이는 응집혼화롤을 이용하여 호수를 정화하는 장치(대한민국등록특허공보 제10-0675950호, 응집혼화롤 및 이를 구비하는 호수 정화장치), 식물 또는 수생식물을 여과조의 상부에 식재하고, 여과조 내부에는 간벌로 발생되는 가지목이나 잡목을 선별하여 박피하고 이를 파쇄하여 목편으로 만들어 내장시키는 방식의 장치(대한민국등록특허공보 제10-0801006호, 목편을 이용한 연못 정화장치), 물을 정화하는 구성이 여과사 단일로 형성되고, 선택적인 유속 조절로 여과사의 세척이 가능 하도록 하는 장치(대한민국등록특허공보 제10-0559739호, 호수정화장치), 중앙에 태양광폭기장치가 위치되고 외곽을 향하여 접촉 산화조, 세라믹 자연정화조, 부구가 차례로 구성되며, 심층수를 표수층으로 끌어올려 정화시키는 시스템(대한민국등록특허공보 제10-0453199호, 기능성세라믹에 의한 호수 수질정화장치 및 방법), 호수나 저수지, 양어장의 바닥에 쌓인 조류 및 플랑크톤을 포함하는 퇴적저니를 흐트러짐 없이 지상으로 준설해서 기계 및 화학적으로 물과 고형물을 분리하고, 처리 수의 색깔, 냄새, 맛, 병원성 미생물 등이 함유된 물은 오존 처리하여 소후나 저수지로 되돌려 보내는 방식(대한민국등록특허공보 제10-0457383, 호수 및 저수지의 수질 정화를 위한 퇴적저니 처리방법 및 시스템), 호수의 가장자리에 폭기조, 침전조 및 여과조를 갖는 소하천을 조성하여 호수의 물을 지속적으로 순환시켜 자연정화를 시키는 방식(대한민국등록특허공보 제10-0456406호, 호수의 수질정화시스템) 등이 있다. 그러나 위에서 열거한 대부분의 특허는 소규모 연못에는 적용가능하나 대규모 호수나 저수지에서 적용하기에는 기술적 경제적 문제가 있다.On the other hand, look at the patents related to the purifying purification technology, the device for purifying the lake by using a cohesive mixing roll to increase the cohesive mixing properties of the flocculant and contaminants (Korea Patent Publication No. 10-0675950, cohesive mixing roll and Lake purifier), a plant or aquatic plants are planted in the upper part of the filter tank, the inside of the filter tank sorting and peeling off the branches and scum are generated by crushing them into wood pieces (Ind. 10-0801006, a pond purifier using wood chips), a device for purifying water is formed as a single filter sand, and the device to enable the cleaning of the filter sand by selective flow rate control (Korea Patent Publication No. 10-0559739, Lake purifier), the solar aerator is located at the center and the contact oxidation tank, the ceramic natural purifier, and the bulge are formed in order toward the outside. System for purifying water by raising it to the surface layer (Korean Patent Publication No. 10-0453199, lake water purification device and method by functional ceramic), sedimentary ladle including algae and plankton accumulated on the bottom of a lake or reservoir, fish farm Dredged to the ground without distraction, mechanically and chemically separating water and solids, and water containing the color, smell, taste, and pathogenic microorganisms of the treated water are ozonated and returned to Sofu or the reservoir (Korea Patent Publication) 10-0457383, Methods and Systems for Sedimentation and Journey for Water Purification of Lakes and Reservoirs; Forming Small Rivers with Aeration Tanks, Sedimentation Tanks, and Filtration Tanks at the Edge of Lakes to Constantly Circulate Water in Lakes for Natural Purification ( Republic of Korea Patent Publication No. 10-0456406, lake water purification system). However, most of the patents listed above are applicable to small ponds, but there are technical and economic problems to apply in large lakes or reservoirs.

또한, 호수내 부영양화 방지 및 조류제어를 위한 물리화학적인 주요방법으로 인의 불활성화(phosphorus inactivation), 살조제(algicide) 처리등이 있는데, 인의 불활성화는 황산알루미늄(Aluminum sulfate) 등을 가하여 수층의 인을 침전시키고, 저질의 인을 불활성화 시키는 것으로 조류의 발생을 억제하는 효과가 매우 크r고 특히 성층을 형성하는 시심이 깊은 호수에서 지속적인 효과가 나타나는 것으로 알려져 있으나, pH 6이하의 조건에서 다량 존재하는 Al(OH)2나 Al3+는 수생생물에 독성이 있을 수 있다. 살조제 처리에는 흔히 황산구리(CuSO4)가 사용되는데, 구리는 조류의 광합성을 억제하고 질소대사를 변화시키는 작용이 있는 것으로 알려져 있고, 황산구리는 일시적으로 조류제거에 효과가 있으나, 장기적으로 반복적인 사용시에는 어류에 독성을 나타내며, 용존산소를 고갈시키는 부정적 결과를 초래할 수 있다.In addition, the main physicochemical methods for preventing eutrophication and algae control in lakes include phosphorus inactivation and algicide treatment. The phosphorus inactivation is performed by adding aluminum sulfate, etc. Phosphorus precipitation and inactivation of low-quality phosphorus have been shown to have a very large effect of inhibiting algae generation and have a long lasting effect, especially in deep-sea lakes that form stratification. Al (OH) 2 or Al 3+ present may be toxic to aquatic organisms. Copper sulfate (CuSO 4 ) is commonly used to treat algae, copper is known to have the effect of inhibiting algae photosynthesis and changing nitrogen metabolism. Is toxic to fish and may have the negative consequence of depleting dissolved oxygen.

본 발명의 상기의 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 어류에 독성 등이 나타나지 않는 친환경적인 광합성 미생물을 대규모 호소의 저질을 정화하는 데 이용하기 위해 대량으로 광합성 미생물을 고정화 하는 장치 및 광합성 미생물을 고정화 하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned conventional problems of the present invention, an apparatus for immobilizing photosynthetic microorganisms in a large quantity and immobilizing photosynthetic microorganisms in order to use eco-friendly photosynthetic microorganisms which do not exhibit toxicity or the like in fishes to purify the low quality of large-scale appeals. The purpose is to provide a method.

본 발명의 상기 목적은 광합성 미생물 배양액과 알지네이트 분말 수용액이 혼합된 혼합액이 유입되는 유입부(100) 및 상기 유입부와 일정 간격으로 이격되고 내부에 염화칼슘 수용액을 수용하는 반응조(200)를 포함하는 광합성 미생물 고정화 장치에 있어서, 상기 유입부(100)는 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 노즐판(20)으로 공급시키기 위한 유입관(11)이 상부에 형성된 유입판(10)과, 상기 유입관(11)과 연통되고 내경이 0.5~1.5mm인 다수의 노즐(21)이 형성되며 유입관(11)을 통해 공급된 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 반응조(200)로 적하시키기 위한 노즐판(20)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다. 여기서, 유입판(10)은 상부에 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 반송시키기 위한 반송관(12)이 더 형성될 수 있다. 또한, 노즐판(20)에 형성된 노즐(21)은 내경이 1.0~1.3mm인 것이 바람직하고, 반응조(200)의 상부와 10~30cm의 간격으로 떨어져 있는 것을 특징으로 한다. 아울러, 반응조(200)의 하부에는 광합성 미생물이 고정화된 담체를 수거하기 위한 담체 수거망(210)이 형성된다.The object of the present invention is photosynthesis comprising an inlet 100, a predetermined interval spaced apart from the inlet and the reaction tank 200 to accommodate the aqueous solution of calcium chloride in the mixture is mixed with the photosynthetic microbial culture medium and the alginate powder solution In the microorganism immobilization device, the inlet 100 is an inlet plate 10 having an inlet pipe 11 for supplying a mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate to the nozzle plate 20, and the inlet pipe 11 ) And a plurality of nozzles 21 having an inner diameter of 0.5 to 1.5 mm are formed, and the mixed solution of the photosynthetic microorganism and alginate supplied through the inlet pipe 11 is dropped into the reaction vessel 200. It can be achieved by providing a photosynthetic microorganism immobilization device characterized in that the configuration. Here, the inlet plate 10 may be further formed with a conveying pipe 12 for conveying a mixed solution of photosynthetic microorganisms and alginate at the top. In addition, it is preferable that the nozzle 21 formed on the nozzle plate 20 has an inner diameter of 1.0 to 1.3 mm, and is spaced apart from the upper portion of the reactor 200 at intervals of 10 to 30 cm. In addition, a carrier collection network 210 for collecting a carrier to which photosynthetic microorganisms are immobilized is formed at the bottom of the reaction tank 200.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용한 광합성 미생물 고정화 방법으로서, (a) 광합성 미생물 배양액이 수용된 저장조에 알지네이트 분말 수용액을 투입하고 교반시켜 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 제조하는 단계; (b)상기 혼합액을 유입판의 유입관으로 공급하는 단계; (c) 상기 유입관으로 공급된 혼합액을 노즐판에 형성된 내경이 0.5~1.5mm인 다수의 노즐을 통해 반응조로 적하하는 단계; 및 (d) 상기 적하된 혼합액을 반응조의 염화칼슘 수용액과 반응시켜 광합성 미생물이 고정화된 담체를 제조하는 단계;를 포함하는 광합성 미생물 고정화 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다. 여기서, 상기 광합성 미생물 고정화 방법은 상기 (b) 단계에서의 유입관으로 공급된 혼합액의 점도가 높거나 유입량이 많은 경우 반송부를 통해 저장조로 반송하는 단계; 또는 상기 (d) 단계에서 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체를 반응조의 하부에 형성된 수거망을 통해 수거하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제조 방법으로 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체는 비중이 1.0~1.3 g/㎥이거나 입경이 2.0~4.0 ㎜인 것을 특징으로 한다.Another object of the present invention is a method for immobilizing photosynthetic microorganisms using the photosynthetic microorganism immobilization apparatus of the present invention, comprising: (a) preparing a mixed solution of photosynthetic microorganisms and alginate by adding and stirring an aqueous alginate powder solution into a storage tank containing a photosynthetic microbial culture medium; (b) supplying the mixed solution to the inlet pipe of the inlet plate; (c) dropping the mixed solution supplied to the inlet pipe into the reactor through a plurality of nozzles having an inner diameter of 0.5 to 1.5 mm formed on the nozzle plate; And (d) reacting the dropwise mixed solution with an aqueous solution of calcium chloride in a reaction tank to prepare a carrier to which photosynthetic microorganisms are immobilized. Here, the photosynthetic microorganism immobilization method includes the step of returning to the storage tank through the conveying unit when the viscosity of the mixed solution supplied to the inlet pipe in the step (b) is high or the amount of inflow; Or collecting the carrier through which the photosynthetic microorganism prepared in step (d) is immobilized through a collecting network formed at a lower portion of the reaction tank. The carrier to which the photosynthetic microorganisms prepared by the production method of the present invention is immobilized has a specific gravity of 1.0 to 1.3 g / m 3 or a particle diameter of 2.0 to 4.0 mm.

본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치는 특정 크기의 노즐이 다수 형성된 노즐판을 포함하고 있어서, 광합성 미생물이 고정화된 담체를 대량으로 생산할 수 있고, 아울러 노즐의 크기에 의해 광합성 미생물이 고정화된 담체의 침강속도, 와해속도 등을 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장 치를 이용하는 경우 대규모 호소의 저질을 쉽게 정화할 수 있고, 어류에 독성 등의 부작용을 일으킬 우려가 없어서 환경 친화적이다. 특히, 호소 상부를 교반시키는 장치 또는 호소 저부에 수류를 발생시키는 장치를 이용하여 심층수와 표층수간에 전체적인 유체의 흐름이 이루어지게 하고 수중의 용존산소를 충분히 증가시켜 광합성 미생물의 활성이 증가할 수 있는 상태를 조성함과 동시에 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용하여 제조한 광합성 미생물이 고정화된 담체를 호소에 투입하는 경우 호소 저질의 정화 효과를 극대화 할 수 있다.The photosynthetic microorganism immobilization apparatus of the present invention includes a nozzle plate in which a plurality of nozzles of a specific size are formed, so that the carriers on which the photosynthetic microorganisms are immobilized can be produced in large quantities, and the settling speed of the carriers on which the photosynthetic microorganisms are immobilized by the size of the nozzles. , Disintegration speed can be easily adjusted. Therefore, when the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention is used, it is possible to easily purify the quality of the large-scale appeal, and there is no fear of causing side effects such as toxicity to fish, which is environmentally friendly. In particular, by using a device for agitating the top of the lake or a device for generating water flow at the bottom of the lake, the entire fluid flows between the deep water and the surface water, and the dissolved oxygen in the water is sufficiently increased to increase the activity of photosynthetic microorganisms. At the same time as the composition of the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention when the composition of the photosynthetic microorganism is immobilized in the carrier to the appeal can maximize the purifying effect of low quality.

본 발명은 대규모 호소의 저질을 정화하는데 이용될 수 있는 대량으로 광합성 미생물을 고정화 하기 위한 장치 및 이를 이용한 광합성 미생물 고정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for immobilizing photosynthetic microorganisms in large quantities that can be used to purify the low quality of large-scale appeal, and a method for immobilizing photosynthetic microorganisms using the same.

이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 개략적으로 나타낸 그림이고, 도 2는 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치에 있어서, 유입부의 일 구성 요소인 유입판의 개략적인 평면도이며, 도 3은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치에 있어서, 유입부의 일 구성 요소인 노즐판의 개략적인 평면도이다.1 is a view schematically showing the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of an inflow plate which is one component of the inflow portion in the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention, and FIG. In the photosynthetic microorganism immobilization device, it is a schematic plan view of the nozzle plate which is one component of an inflow part.

본 발명의 일측면인 광합성 미생물 고정화 장치는 도 1에서 보이는 바와 같이 광합성 미생물 배양액과 알지네이트 분말 수용액이 혼합된 혼합액이 유입되는 유입부(100) 및 상기 유입부와 일정 간격으로 이격되고 내부에 염화칼슘 수용액을 수용하는 반응조(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the photosynthetic microorganism immobilization device of one embodiment of the present invention is separated from the inlet 100 through which the mixed solution of the photosynthetic microbial culture solution and the alginate powder aqueous solution is introduced and spaced apart from the inlet at a predetermined interval, and the aqueous calcium chloride solution therein. It includes a reactor 200 for receiving.

도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이 유입부(100)는 유입판(10)과 노즐판(20)이 볼트 및 너트 등에 의해 밀착결합된 형태로 구성된다. 유입부(100)는 스탠드 등에 의해 반응조의 상부와 일정 간격으로 이격되어 위치하고, 유입부를 고정하고 있는 스탠드 등의 조작에 의해 좌우, 상하로의 이동이 자유롭다. 유입부와 반응조를 일체형으로 밀착결합시키지 않고 서로 이격되게 형성함으로써 후술하는 노즐의 크기가 다른 유입부를 쉽게 교체할 수 있고, 광합성 미생물의 고정화 공정이 끝난 뒤에 세척을 용이하게 할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, the inlet part 100 is configured such that the inlet plate 10 and the nozzle plate 20 are tightly coupled by bolts and nuts. The inflow portion 100 is spaced apart from the upper portion of the reaction tank at a predetermined interval by a stand or the like, and is freely moved to the left and right and up and down by an operation such as a stand fixing the inflow portion. By forming the inlet and the reaction tank apart from each other without being integrally bonded to one another, it is possible to easily replace the inlet having a different size of the nozzle to be described later, it is easy to wash after the process of immobilization of photosynthetic microorganisms.

유입판(10)은 상부에 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 노즐판(20)으로 공급시키기 위한 유입관(11)이 형성된다. 또한, 부가적으로 상부에 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 반송시키기 위한 반송관(12)이 더 형성될 수 있는데, 반송관은 내부에 반송밸브(13)가 설치되고 펌프와 연결되어 있어서, 유입부에 유입되는 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액의 점도가 높거나 유입량이 많은 경우 반송밸브(13)를 열고 펌프(도면 미도시)를 작동시켜 강제적으로 혼합액을 저장조(도 4 참조)로 반송시킬 수 있다. 특히 혼합액의 점도가 높은 경우 반송된 혼합액은 저장조에서 점도가 조절될 수 있으므로, 점도가 높은 혼합액에 의해 노즐판(20)의 노즐(21)이 막히는 것을 방지할 수 있다.The inlet plate 10 is formed with an inlet pipe 11 for supplying a mixed solution of photosynthetic microorganisms and alginate to the nozzle plate 20. In addition, a conveying tube 12 for conveying a mixed solution of photosynthetic microorganisms and alginate may be further formed on the upper part, which is provided with a conveying valve 13 and connected to a pump, thereby providing an inlet part. When the viscosity of the mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate introduced into the container is high or the amount of inflow is large, the mixed solution may be forcibly returned to the storage tank (see FIG. 4) by opening the return valve 13 and operating a pump (not shown). In particular, when the viscosity of the mixed liquid is high, since the viscosity of the mixed liquid conveyed in the storage tank can be adjusted, the nozzle 21 of the nozzle plate 20 can be prevented from being blocked by the mixed liquid having a high viscosity.

노즐판(20)은 유입관(11)과 연통되고 내경이 0.5~1.5mm인 다수의 노즐(21)이 형성되어 있어서, 유입관(11)을 통해 공급된 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 일정 크기로 조절하여 반응조(200)로 적하시키는 기능을 한다. 여기서 노즐판에 형성된 노즐의 내경이 0.5mm 미만인 경우 최종적으로 제조되는 광합성 미생물이 고 정화된 담체의 크기가 너무 작아 호소의 저질 정화에 이용시 빨리 와해되고 결과적으로 광합성 미생물의 활성을 장시간동안 안정적으로 유지시킬 수 없다. 반면 노즐의 내경이 1.5mm를 초과하는 경우 최종적으로 제조되는 광합성 미생물이 고정화된 담체의 크기가 너무 크고 높은 비중을 갖기 때문에 호소의 저질 정화에 이용시 빨리 침강되고 결과적으로 국소 지역에서만 광합성 미생물에 의한 정화작용이 이루어질 가능성이 크다. 광합성 미생물이 고정화된 담체의 와해속도, 크기, 및 비중을 고려할 때 노즐의 내경이 1.0~1.3mm인 것이 가장 바람직하다. 또한, 각각의 노즐 간은 적어도 4.0mm 이상, 바람직하게는 4.0~10mm,의 간격을 유지하여 일정하게 고정되는 것이 바람직한데, 하나의 노즐과 근접하는 다른 노즐로부터 분사되는 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액이 서로 혼합되지 하기 위해서이다. 노즐 간의 간격이 10mm를 초과하는 경우 한정된 면적을 가지는 노즐판에 형성될 수 있는 노즐의 수가 원하는 수준에 미치지 못할 염려가 있다.The nozzle plate 20 communicates with the inlet pipe 11 and has a plurality of nozzles 21 having an inner diameter of 0.5 to 1.5 mm, so that the mixed solution of the photosynthetic microorganism and alginate supplied through the inlet pipe 11 is of a predetermined size. It functions to drop into the reactor 200 by adjusting to. In this case, when the inner diameter of the nozzle formed on the nozzle plate is less than 0.5 mm, the finally produced photosynthetic microorganism is too small to be used for purifying the low quality of the appeal because the size of the highly purified carrier is too small. As a result, the activity of the photosynthetic microorganism is stably maintained for a long time. You can't. On the other hand, when the internal diameter of the nozzle exceeds 1.5 mm, the finally produced photosynthetic microorganism is too large and has a high specific gravity. The action is likely to take place. In consideration of the dissolution rate, size, and specific gravity of the carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized, the inner diameter of the nozzle is most preferably 1.0 to 1.3 mm. In addition, each nozzle is preferably fixed at a constant interval of at least 4.0 mm, preferably at least 4.0 to 10 mm, wherein a mixture of photosynthetic microorganisms and alginate sprayed from another nozzle in proximity to one nozzle In order not to mix with each other. When the distance between nozzles exceeds 10 mm, there exists a possibility that the number of nozzles which can be formed in the nozzle plate which has a limited area may not reach a desired level.

또한, 수류에 따라 부유하며 이동한 뒤 퇴적물과 같은 지역에 투입될 수 있기 위해서는 광합성 미생물이 고정화된 담체는 일정 비중을 가져야 하는데, 비중은 담체의 주성분이 되는 알지네이트의 함량, 노즐판(20)에 형성된 노즐과 염화칼슘 수용액이 수용된 반응조의 상부간의 이격 거리에 따라 결정된다. 노즐판(20)에 형성된 노즐(21)과 반응조(200)의 상부는 10~30cm의 간격으로 떨어져 있는 것이 바람직한데, 상기의 간격 범위에서 제조되는 담체는 내부에 기포가 함유되지 않아 호소 저부까지의 침강이 잘 이뤄지는 반면, 간격이 30cm를 초과하는 경우 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액이 반응조로 적하는 과정에서 기포가 함유되어 담체는 호소 저부까지 침강되지 않고 부유하는 경우가 발생한다.In addition, in order to be suspended and moved according to the flow of water to be introduced into an area such as a sediment, the carrier on which the photosynthetic microorganisms are immobilized should have a certain specific gravity, and the specific gravity of the alginate, which is the main component of the carrier, to the nozzle plate 20. The spacing between the nozzles formed and the top of the reactor in which the aqueous calcium chloride solution is housed is determined. The nozzle 21 formed in the nozzle plate 20 and the upper portion of the reaction tank 200 are preferably separated at intervals of 10 to 30 cm, but the carrier prepared in the above interval range does not contain bubbles therein, and thus to the bottom of the appeal. While the sedimentation is well achieved, when the gap exceeds 30 cm, bubbles are contained in the process of dropping the mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate into the reaction tank, and the carrier floats without settling to the bottom of the appeal.

도 1에서 보이는 바와 같이 반응조(200)의 하부에는 광합성 미생물이 고정화된 담체를 수거하기 위한 담체 수거망(210)이 형성된다. 유입부로부터 반응조 내부로 적하된 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액과 반응조 내의 염화칼슘 수용액간의 반응에 의해 적당한 굳기를 갖는 광합성 미생물이 고정화된 담체가 제조되고, 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체는 침지되어 담체 수거망(210)에 가라앉는다. 광합성 미생물이 고정화된 담체의 굳기는 일반적으로 교반속도와 반응시간에 의해 제어되는 데 반응조 내의 교반을 위해 교반기(220)가 반응조 내부에 설치된다. 광합성 미생물이 고정화된 담체가 담체 수거망에 모두 가라앉으면 반응조 하부의 배출부(230)를 통해 폐수를 배출하고, 물로 담체 수거망에 가라앉은 광합성 미생물이 고정화된 담체를 1~2회 세척하고, 담체 수거구(240)를 통해 열어 쉽게 수거할 수 있다. 또한, 소량의 광합성 미생물이 고정화된 담체가 담체 수거망에 잔류할 경우 담체 수거망에 형성된 담체 수거망 손잡이(211)를 잡고 위로 올려 담체 수거망을 반응조와 분리한 후 수거할 수 있다.As shown in FIG. 1, a carrier collection network 210 for collecting a carrier to which photosynthetic microorganisms are immobilized is formed at the bottom of the reaction tank 200. By reaction between the mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate dropped from the inlet into the reaction tank and the aqueous calcium chloride solution in the reaction tank, a carrier to which a photosynthetic microorganism having appropriate hardness is immobilized is prepared, and the carrier to which the photosynthetic microorganism is immobilized is immersed to collect the carrier. It sinks in the net 210. The hardening of the carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized is generally controlled by the stirring speed and the reaction time. A stirrer 220 is installed inside the reaction tank for stirring in the reaction tank. When all of the carriers on which the photosynthetic microorganisms are immobilized sink in the carrier collection network, the wastewater is discharged through the discharge unit 230 in the lower part of the reaction tank, and the carriers in which the photosynthetic microorganisms which are settled in the carrier collection network with water are washed once or twice, Open through the carrier collecting port 240 can be easily collected. In addition, when a small amount of photosynthetic microorganisms are immobilized in the carrier collection network, the carrier collection network handle 211 formed on the carrier collection network may be grasped and lifted up to separate the carrier collection network from the reaction tank and collected.

본 발명의 다른 일측면인 광합성 미생물 고정화 방법은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용한 광합성 미생물 고정화 방법으로서,Another aspect of the present invention, the photosynthetic microorganism immobilization method is a photosynthetic microorganism immobilization method using the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention.

(a) 광합성 미생물 배양액이 수용된 저장조에 알지네이트 분말 수용액을 투입하고 교반시켜 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 제조하는 단계; (a) preparing a mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate by adding and stirring an aqueous alginate powder solution into a storage tank containing the photosynthetic microbial culture medium;

(b)상기 혼합액을 유입판의 유입관으로 공급하는 단계;(b) supplying the mixed solution to the inlet pipe of the inlet plate;

(c) 상기 유입관으로 공급된 혼합액을 노즐판에 형성된 내경이 0.5~1.5mm인 다수의 노즐을 통해 반응조로 적하하는 단계; 및(c) dropping the mixed solution supplied to the inlet pipe into the reactor through a plurality of nozzles having an inner diameter of 0.5 to 1.5 mm formed on the nozzle plate; And

(d) 상기 적하된 혼합액을 반응조의 염화칼슘 수용액과 반응시켜 광합성 미생물이 고정화된 담체를 제조하는 단계;를 포함한다. 여기서, 상기 광합성 미생물 고정화 방법은 상기 (b) 단계에서의 유입관으로 공급된 혼합액의 점도가 높거나 유입량이 많은 경우 반송관을 통해 저장조로 반송하는 단계; 또는 상기 (d) 단계에서 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체를 반응조의 하부에 형성된 수거망을 통해 수거하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기의 (d) 단계를 거쳐 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체는 비중이 1.0~1.3 g/㎥이거나 입경이 2.0~4.0 ㎜인 것을 특징으로 한다.(d) reacting the dropwise mixed solution with an aqueous solution of calcium chloride in a reaction tank to prepare a carrier to which photosynthetic microorganisms are immobilized. Here, the photosynthetic microorganism immobilization method may include the step of returning the mixed liquid supplied to the inlet pipe in the step (b) to the storage tank through the conveying pipe when the viscosity of the mixed solution is high or the amount of the inflow is large; Or collecting the carrier through which the photosynthetic microorganism prepared in step (d) is immobilized through a collecting network formed at a lower portion of the reaction tank. The carrier to which the photosynthetic microorganisms prepared by the above step (d) is immobilized has a specific gravity of 1.0 to 1.3 g / m 3 or a particle diameter of 2.0 to 4.0 mm.

도 4는 본 발명의 광합성 미생물 고정화 방법에 사용되는 장치들을 개략적으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 광합성 미생물 고정화 방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 저장조(300)에 15 ~ 97% (v/v) 농도의 광합성 미생물 배양액을 넣고, 여기에 0.5 ~ 5%(v/v) 농도의 알지네이트 분말 수용액을 투입한 후 대략 2마력의 호모게나이저(homoganizer, 도면 미도시)를 이용하여 약 180rpm으로 교반시켜 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 제조한다.Figure 4 schematically shows the apparatus used in the photosynthetic microorganism immobilization method of the present invention. Looking at the photosynthetic microorganism immobilization method of the present invention in more detail, the photosynthesis of 15 ~ 97% (v / v) concentration in the reservoir 300 A microbial culture solution was added, and 0.5-5% (v / v) alginate powder solution was added thereto, followed by stirring at about 180 rpm using a homogenizer (not shown) of approximately 2 horsepower and photosynthetic microorganisms. A mixed solution of alginate is prepared.

제조된 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액은 연동펌프(310)에 의해 이송관(320)을 따라 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치의 일 구성요소인 유입부(100)로 이송되고, 유입부로 이송된 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액은 유입부의 노즐판을 통과한 후 0.1 ~ 2.0 M 농도의 염화칼슘 수용액이 수용된 반응 조(200)에 적하된다. 이때, 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액의 점도가 높거나 유입량이 많은 경우 반송관에 의해 저장조(300)로 반송된다.The mixed solution of the photosynthetic microorganism and alginate prepared is transferred to the inlet 100, which is one component of the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention, along the transfer pipe 320 by the peristaltic pump 310, and the photosynthetic microorganism transferred to the inlet. After passing through the nozzle plate of the inlet and the alginate mixture is added dropwise to the reaction tank 200 containing a calcium chloride aqueous solution of 0.1 ~ 2.0 M concentration. At this time, when the viscosity of the mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate is high or the amount of inflow is large, it is conveyed to the storage tank 300 by the conveying pipe.

광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액이 염화칼슘 수용액과 반응하면 일정한 굳기를 갖는 광합성 미생물이 고정화된 담체가 형성되는데, 이때 담체의 굳기는 반응조내의 교반속도와 반응시간에 의해 제어된다. 일반적으로 반응조 내의 교반은 대략 1마력의 교반기(220)를 이용하고, 약 150rpm으로 운행된다.When the mixed solution of the photosynthetic microorganism and the alginate reacts with the aqueous calcium chloride solution, a carrier to which the photosynthetic microorganism having a fixed hardness is immobilized is formed, wherein the hardness of the carrier is controlled by the stirring speed and the reaction time in the reaction tank. In general, the agitation in the reaction tank is performed at about 150 rpm using a stirrer 220 of approximately 1 horsepower.

광합성 미생물이 고정화된 담체가 교반과 적당한 반응시간에 의해 굳기를 갖게 되면 침지하고 반응조 하부에 설치된 담체 수거망에 가라앉는다. 광합성 미생물이 고정화된 담체가 모두 담체 수거망에 가라앉으면, 담체 수거구, 또는 담체 수거망 손잡이를 통해 쉽게 수거할 수 있다.When the carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized has hardened by agitation and proper reaction time, the carrier is immersed and sinks to the carrier collection network installed under the reactor. Once all of the carriers to which the photosynthetic microorganisms have been immobilized have subsided in the carrier collection network, it can be easily collected through the carrier collection port or the carrier collection handle.

본 발명의 또 다른 일측면은 호소 저질 정화 방법에 관한 것으로서 본 발명의 호소 저질 정화 방법은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용하여 광합성 미생물이 고정화된 담체를 제조하고, 이를 호소에 투입하는 단계;를 포함하고, 선택적으로 광합성 미생물이 고정화된 담체를 호소에 투입하는 단계 이전에 호소 상부를 교반시키거나 호소 저부에 수류를 발생시키는 유체 교반 장치를 이용하여 호소내에 인위적인 유체 흐름을 발생시키고 광합성 미생물의 활성이 증가할 수 있는 상태를 조성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a method for purifying appeal low quality, the method for purifying appeal of the present invention comprises the steps of preparing a carrier to which photosynthetic microorganisms are immobilized by using the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention, and injecting the same into the appeal; Optionally, before the step of injecting the carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized, the agitating top of the appeal or using a fluid agitator to generate water flow at the bottom of the appeal to generate an artificial fluid flow in the appeal and the photosynthetic microorganisms of The method may further include creating a state in which activity may be increased.

도 5는 본 발명의 광합성 미생물 고정화 방법으로 제조된 광합성 미생물이 고정된 담체를 이용하여 호소의 저질을 정화하는 방법을 나타낸 그림이다. 도 5에 서 보이는 바와 같이 는 데, 호소 상부를 교반시키거나 호소 저부에 수류를 발생시키는 유체 교반 장치(400)를 이용하여 심층수와 표층수간에 전체적인 유체의 흐름이 이루어지게 하고 수중의 용존산소를 충분히 증가시켜 광합성 미생물의 활성이 증가할 수 있는 상태를 조성함과 동시에 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용하여 제조한 광합성 미생물이 고정화된 담체(500)를 호소에 투입하는 경우 호소 저질의 정화 효과를 극대화 할 수 있다.5 is a view showing a method for purifying the low quality of the lake using a carrier to which the photosynthetic microorganism prepared by the photosynthetic microorganism immobilization method of the present invention is immobilized. As shown in Figure 5, by using a fluid stirring device 400 for stirring the top of the appeal or generating a water flow in the bottom of the appeal, the entire fluid flow between the deep water and the surface water and the dissolved oxygen in the water is sufficiently Increasing the activity of photosynthetic microorganisms to increase the activity of the photosynthetic microorganisms and at the same time, when the photosynthetic microorganisms immobilized using the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention are added to the appeal, the purifying effect of low appeal Can be maximized.

호소의 상부를 교반시키거나 호소 저부에 수류를 발생시키는 유체 교반 장치의 일예가 대한민국등록특허공보 제 10-0458940호에 공지되어 있는 데, 본 발명에 따른 호소 저질 정화 방법에 이용되는 유체 교반 장치가 이에 한정되는 것은 아니다. 대한민국등록특허공보 제 10-0458940호의 유체 교반 장치는 수면에 부양되도록 양측으로 부양체가 결합되고, 내측으로 소정공간이 확보되도록 상호 연결되면서 결합 설치되는 지지프레임과; 상기 지지프레임에 고정 설치되어 전원을 공급받아 기계적인 회전운동으로 회전력을 전달하는 모터회전축이 일측에 연장 설치되는 모터와; 상기 지지프레임의 내측 소정공간에 설치되고, 양단으로 회전샤프트가 연장 설치되되 상기 모터회전축으로 부터 동력이 전달토록 일단에 구동연결수단을 개재하여 연결되며, 타단으로 상기 지지프레임의 일측에 지지토록 설치되는 회전자; 및 상기 회전자의 외주연에 결합되어 그 일정부분이 수면에 잠기도록 상기 회전자를 중심으로 방사상으로 연장형성되는 다수개의 회전부재;로 구성된다. 여기서, 상기 회전자는, 상기 모터에 의해 정방향으로 회전하는 정방향회전자와, 상기 정방향회전자에 연결지지대를 개재하여 그 일측이 연결되고 타측으로 역방향으로 회전토록 역방향모터와 연결되는 역방향회전자로서 구성되고, 상기 연결지지대는 상기 지지프레임에 소정 위치에 연장형성되어 상기 정방향회전자와 역방향회전자를 양측면에서 지지토록 베어링이 개재되어 연결될 수 있다.One example of a fluid stirring device that agitates the top of the appeal or generates water flow at the bottom of the appeal is known from Korean Patent Publication No. 10-0458940, and the fluid stirring device used in the method for purifying lake quality according to the present invention is It is not limited to this. The fluid stirring device of the Republic of Korea Patent Publication No. 10-0458940 has a support frame coupled to each other so that the support body is coupled to both sides to support the water surface, and the predetermined space is secured to the inside; A motor fixedly installed at the support frame, the motor rotating shaft being extended to one side to receive power and to transmit rotational force by mechanical rotational movement; It is installed in a predetermined space inside the support frame, and the rotary shaft is installed extending at both ends, but is connected via the drive connecting means at one end to transfer the power from the motor rotation shaft, the other end is installed to support one side of the support frame Rotor being; And a plurality of rotating members coupled to the outer circumference of the rotor and extending radially about the rotor so that a predetermined portion thereof is submerged in the water surface. Here, the rotor is configured as a forward rotor that rotates in the forward direction by the motor, and a reverse rotor that is connected to the reverse side so that one side is connected to the other side through a connecting support and the other side rotates in the reverse direction. The connection support may be extended to a predetermined position on the support frame so that bearings may be interposed between the forward rotor and the reverse rotor so as to support the both sides.

호소의 상부를 교반시키거나 호소 저부에 수류를 발생시키는 유체 교반 장치(400)는 효율적으로 호소의 수층 및 저부를 교반시켜 조류의 성장을 억제하고 용존산소를 공급하여 미생물의 활성을 유지시켜 오염물을 정화할 수 있게 한다. 즉, 회전자에 부착된 회전부재에 의해 수면에 강제적으로 파장을 유도함으로써 빛의 투과를 차단하는 효과를 얻을 수 있으며, 서로 반대방향으로 회전하는 두개의 회전자에 의해 수층의 교반으로 조류(algae)가 머무르지 못하게 하고 수온을 낮게 유지하게 하여 조류의 증식을 억제할 수 있다. 또한 물의 원활한 순환이 이루어지게 하여 수중의 용존산소를 증가시키고, 이로 인해 광합성 미생물의 활성을 증가시켜 호소 정화 능력을 향상시킨다.The fluid agitation device 400 that agitates the top of the lake or generates water flow at the bottom of the lake efficiently stirs the water layer and bottom of the lake to inhibit the growth of algae and supplies dissolved oxygen to maintain the activity of the microorganisms. To purify. That is, the effect of blocking the transmission of light can be obtained by forcibly inducing the wavelength on the water surface by the rotating member attached to the rotor, the algae by stirring the water layer by the two rotors rotating in opposite directions ) Can inhibit algae growth by keeping the water temperature low. In addition, the smooth circulation of the water to increase the dissolved oxygen in the water, thereby increasing the activity of photosynthetic microorganisms to improve the appeal purification ability.

본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용하여 제조한 광합성 미생물이 고정화된 담체(500)는 갈조류로부터 추출한 천연물질인 수용성 알지네이트를 재료로 사용하기 때문에 독성이 없고 호소나 수생생태에 2차 오염이 없으며, 저장 및 보관 중 미생물 등의 반응에 의한 변질의 가능성이 낮은 특징이 있다. 광합성 미생물로는 로도박터 캡슐라타( Rhodobacter capsulata ), 로도박터 스페로이드에스( Rhodobacter shpaeroides) 등이 있으며, 환경오염 방지, 정화시설 또는 자연계의 일정지역, 예를 들어, 각종 수계, 인공 또는 천연담수, 해수호 또는 이를 이용한 위락 또는 생산시설의 오염방지 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 광합성 미생물이 고정화된 담체(500)는 시간이 지남에 따라 조금씩 와해되어 일정시간이 지난 후에는 물에 완전히 용해되므로 미관상 또는 수질상(급격한 색도변화 등)으로 나쁜 영향을 주지 않으며, 광합성미생물이 오랫동안 사멸하지 않고 안정되게 활성을 유지할 수 있도록 도와주며, 시간이 경과함에 따라 호소 내의 물의 흐름에서 광합성 미생물이 일정하게 용출되어 수질정화 작용을 하게 된다.The carrier 500 to which the photosynthetic microorganisms are immobilized using the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention has no toxicity because it uses a water-soluble alginate which is a natural substance extracted from brown algae as a material, and there is no secondary pollution to appeal or aquatic ecology. There is a low possibility of alteration by reaction of microorganisms during storage and storage. Photosynthetic microorganisms include Rhodobacter capsulata, Rhodobacter shpaeroides, and the like, including pollution prevention, purification facilities or certain areas of nature, such as various water, artificial or natural freshwater, It can be used for the purpose of preventing contamination of seawater lakes or amusements using them or production facilities. In addition, the carrier 500 to which the photosynthetic microorganisms are immobilized gradually dissolves over time and completely dissolves in water after a certain time, and thus does not adversely affect the aesthetic or water phase (such as rapid color change). This helps to keep the activity stable without dying for a long time, and as time passes, photosynthetic microorganisms are constantly eluted from the water flow in the lake to act as water purification.

이하, 실시예를 통하여 본 발명의 특징을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1. 광합성 미생물이 고정화된 담체의 제조Example 1 Preparation of Carrier to which Photosynthetic Microorganism is Immobilized

본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용하여 노즐판에 형성된 노즐 내경의 크기에 따른 광합성 미생물이 고정화된 담체를 제조하였다. 광합성 미생물로는 로도박터 캡슐라타를 사용하였다. 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체를 4℃의 물의 수리학적 평균 체류 시간(Hydraulic retention time, HRT)이 10시간인 시스템에 투입하고 와해속도를 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Using the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention, a carrier to which the photosynthetic microorganisms were immobilized according to the size of the nozzle inner diameter formed on the nozzle plate was prepared. Rhodobacter capsularta was used as the photosynthetic microorganism. The prepared photosynthetic microorganisms were immobilized in a system having a hydraulic retention time (HRT) of 10 ° C. at 4 ° C., and the dissolution rate thereof was measured. The results are shown in Table 1 below.

노즐 내경의 크기 (㎜)Size of Nozzle Inner Diameter (mm) 담체 비중(g/㎥)Carrier specific gravity (g / ㎥) 담체 크기(㎜)Carrier size (mm) 담체 와해속도(일)Carrier Disintegration Rate (Days) 1.5(15 gauge)1.5 (15 gauge) 1.2341.234 3.5~4.03.5 to 4.0 2020 1.2(18 gauge)1.2 (18 gauge) 1.1871.187 3.0~3.53.0-3.5 1414 0.55(24 gauge)0.55 (24 gauge) 1.0981.098 2.02.0 55

표 1에서 나타나는 바와 같이 노즐 내경의 크기가 0.5~1.5㎜인 경우에는 호소 저질의 정화에 효과적으로 이용될 수 있는 담체 비중, 담체 와해속도를 나타내었다. 광합성 미생물이 고정화된 담체의 저질 분해 효율은 담체의 침강속도, 와해속도에 따라 결정되며, 일반적으로 체류시간이 빠른 호소에 적용할 시에는 유체의 흐름이 빨라 담체가 화해될 가능성이 높으므로 비중이 크고, 와해속도가 늦은 담체를 선정해야 할 것이며, 체류시간이 느린 호소에 적용할 시에는 반대로 비중이 낮고 와해속도가 빠른 담체를 선정해야 할 것이다.As shown in Table 1, when the size of the nozzle inner diameter is 0.5 ~ 1.5㎜, the specific gravity of the carrier, the carrier disintegration rate, which can be effectively used to purify the lake bottom quality is shown. The degradation efficiency of the carrier on which the photosynthetic microorganisms are immobilized is determined by the settling and dissolution rate of the carrier.In general, when applied to an appeal with a fast residence time, the specific gravity of the carrier is high due to the high flow rate of the fluid. Larger, slower decay rate carriers should be selected, and when applied to appeals with slow residence times, on the contrary, low specific gravity and fast decay rate carriers should be selected.

실시예 2. 광합성 미생물이 고정화된 담체를 이용한 호소 저질 정화Example 2 Purification of Lake Basin Using a Carrier Immobilized with Photosynthetic Microorganisms

구리시 장자호수공원 내에 위치한 장자못에 대한민국등록특허공보 제 10-0458940호의 유체 교반 장치와 실시예 1에서 내경이 1.2㎜인 노즐을 이용하여 제조한 광합성 미생물이 고정화된 담체를 이용하여 호소의 오염된 물을 처리하였다. 구리시 장자호수공원 내 장자못은 총 호수면적 69,560㎥, 수량 약 110,000톤, 유입량 15,000톤/일에 체류시간 10.5일이며, 생활오수가 유입되어 부유물질(Suspended Solid, SS)가 많고, 유입조 부근에 악취발생이 심한 호수이다. 이에 유체 교반 장치를 작동시키고, 광합성 미생물이 고정화된 담체 약 50L(Net volume)를 유입조 부근에 2주마다 투입하여 총 6주 동안 호소 정화 실험을 실시하였다. 호소의 오염된 물을 2주마다 수거하여 각 항목별로 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2에서 나타나는 바와 같이 6주 후에 항목별 값은 본래 값의 40~76%가 감소되었다. 상기의 결과로부터 유체 교반 장치 및 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치에 의해 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체를 동시에 사용하는 경우 광합성 미생물의 정화능력이 극대화됨을 알 수 있다.The contaminated water of the lake by using the fluid agitating device of Korean Patent Publication No. 10-0458940 and a nozzle having an internal diameter of 1.2 mm in Example 1 immobilized on Jangjang Lake located in Jangja Lake Park, Guri-si. Was treated. The Jangja Pond in Guri-Jangja Lake Park has a total lake area of 69,560㎥, water quantity of about 110,000 tons, inflow rate of 15,000 tons / day, and residence time of 10.5 days.There is a lot of suspended solids (SS) due to the inflow of daily sewage, Odor is a bad lake. The fluid agitation device was operated, and about 50 L (Net volume) of the carrier on which the photosynthetic microorganisms were immobilized was injected every two weeks in the vicinity of the inflow tank, and a total of six weeks was performed for purifying the lake. The polluted water of the lake was collected every two weeks and measured by each item, and the results are shown in Table 2. As shown in Table 2, after 6 weeks, the value of each item decreased by 40 ~ 76% of the original value. From the above results, it can be seen that the purification ability of the photosynthetic microorganisms is maximized when the fluid agitating device and the photosynthetic microorganism prepared by the photosynthetic microorganism immobilization device of the present invention are used simultaneously.

시간 흐름Time flow 총 질소 (TN, ㎎/ℓ)Total Nitrogen (TN, mg / l) 총 인 (TP, ㎎/ℓ)Total Phosphorus (TP, mg / L) 화학적 산소 요구량 (COD, ㎎/ℓ)Chemical oxygen demand (COD, mg / l) 부유물질 (SS, ㎎/ℓ)Suspended matter (SS, ㎎ / ℓ) 엽록소-알파(Chlorophyll-α, ㎎/㎥)Chlorophyll-alpha (mg / m 3) 유체 교반 장치 설치 및 광합성 미생물 고정화된 담체 투입 전Before installing fluid stirring device and adding photosynthetic microorganism immobilized carrier 11.8911.89 0.300.30 9.369.36 47.5047.50 26.0626.06 유체 교반 장치 설치 및 광합성 미생물 고정화된 담체 투입 2주후Two weeks after the installation of fluid agitator and photosynthetic microorganism immobilized carrier 5.415.41 0.320.32 8.308.30 21.0021.00 35.6035.60 유체 교반 장치 설치 및 광합성 미생물 고정화된 담체 투입 4주후4 weeks after the installation of fluid agitator and photosynthetic microorganism immobilized carrier 3.983.98 0.170.17 5.655.65 19.5019.50 18.0018.00 유체 교반 장치 설치 및 광합성 미생물 고정화된 담체 투입 6주후6 weeks after installation of fluid agitator and photosynthetic microorganism immobilized carrier 2.812.81 0.170.17 5.595.59 14.8414.84 14.2014.20

도 1은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치를 개략적으로 나타낸 그림이고, 도 2는 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치에 있어서, 유입부의 일 구성 요소인 유입판의 개략적인 평면도이고, 도 3은 본 발명의 광합성 미생물 고정화 장치에 있어서, 유입부의 일 구성 요소인 노즐판의 개략적인 평면도이다.1 is a schematic view showing the photosynthetic microorganism immobilization apparatus of the present invention, FIG. 2 is a schematic plan view of an inlet plate which is one component of the inlet portion in the photosynthetic microorganism immobilization apparatus of the present invention, and FIG. In the photosynthetic microorganism immobilization device, it is a schematic plan view of the nozzle plate which is one component of an inflow part.

도 4는 본 발명의 광합성 미생물 고정화 방법에 사용되는 장치들을 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 4 schematically shows the devices used in the photosynthetic microorganism immobilization method of the present invention.

도 5는 본 발명의 광합성 미생물 고정화 방법으로 제조된 광합성 미생물이 고정된 담체를 이용하여 호소의 저질을 정화하는 방법을 나타낸 그림이다.5 is a view showing a method for purifying the low quality of the lake using a carrier to which the photosynthetic microorganism prepared by the photosynthetic microorganism immobilization method of the present invention is immobilized.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 유입부 10 : 유입판 20 : 노즐판 200 : 반응조DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Inflow part 10 Inflow plate 20 Nozzle plate 200 Reactor

210 : 담체 수거망 220 : 교반기 300 : 저장조 320 : 이송관 210: carrier collection network 220: agitator 300: storage tank 320: transfer pipe

400 : 유체 교반 장치 500 : 광합성 미생물이 고정화된 담체 400: fluid stirring device 500: carrier on which photosynthetic microorganism is immobilized

Claims (11)

광합성 미생물 배양액과 알지네이트 분말 수용액이 혼합된 혼합액이 유입되는 유입부(100) 및 상기 유입부와 일정 간격으로 이격되고 내부에 염화칼슘 수용액을 수용하는 반응조(200)를 포함하는 광합성 미생물 고정화 장치에 있어서,In the photosynthetic microorganism immobilization apparatus comprising an inlet 100 to which a mixed solution mixed with a photosynthetic microbial culture solution and an alginate powder aqueous solution is introduced and a reaction tank 200 spaced apart from the inlet at a predetermined interval and accommodating an aqueous solution of calcium chloride therein, 상기 유입부(100)는 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 노즐판(20)으로 공급시키기 위한 유입관(11)이 상부에 형성된 유입판(10)과, 상기 유입관(11)과 연통되고 내경이 0.5~1.5mm인 다수의 노즐(21)이 형성되며 유입관(11)을 통해 공급된 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 반응조(200)로 적하시키기 위한 노즐판(20)으로 구성되어 있으며, The inlet 100 has an inlet plate 10 having an inlet tube 11 formed thereon for supplying a mixed solution of photosynthetic microorganisms and alginate to the nozzle plate 20, and communicates with the inlet tube 11 and has an inner diameter. A plurality of nozzles 21 are formed in the 0.5 ~ 1.5mm and consists of a nozzle plate 20 for dropping the mixture of photosynthetic microorganism and alginate supplied through the inlet pipe 11 to the reaction tank 200, 상기 유입판(10)은 상부에 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 저장조(300)로 반송할 수 있는 반송관(12)이 형성되어 있고, The inlet plate 10 is formed with a conveying tube 12 capable of conveying a mixed solution of photosynthetic microorganisms and alginate to the storage tank 300 at an upper portion thereof. 상기 반송관(12)은 펌프와 연결되어 있으며, 반송밸브(13)가 상기 반송관(12)의 내부에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 장치.The conveying pipe (12) is connected to the pump, the photosynthetic microorganism immobilization device, characterized in that the conveying valve (13) is provided inside the conveying pipe (12). 제 1항에 있어서, 상기 노즐판(20)에 형성된 노즐(21)은 내경이 1.0~1.3mm인 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 장치.The apparatus for immobilizing photosynthetic microorganisms according to claim 1, wherein the nozzles 21 formed on the nozzle plate 20 have an inner diameter of 1.0 to 1.3 mm. 제 1항에 있어서, 상기 노즐판(20)에 형성된 노즐(21)은 반응조의 상부와 10~30cm의 간격으로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 장치.The apparatus for immobilizing photosynthetic microorganisms according to claim 1, wherein the nozzles 21 formed on the nozzle plate 20 are separated by an interval of 10 to 30 cm from an upper portion of the reaction tank. 제 1항에 있어서, 상기 반응조(200)의 하부에 광합성 미생물이 고정화된 담체를 수거하기 위한 담체 수거망(210)이 형성된 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 장치.The apparatus for immobilizing photosynthetic microorganisms according to claim 1, wherein a carrier collecting network (210) is formed at a lower portion of the reaction tank (200) for collecting the carriers on which the photosynthetic microorganisms are immobilized. 삭제delete 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용한 광합성 미생물 고정화 방법으로서,As the photosynthetic microorganism immobilization method using the photosynthetic microorganism immobilization device of any one of Claims 1-4, (a) 광합성 미생물 배양액이 수용된 저장조에 알지네이트 분말 수용액을 투입하고 교반시켜 광합성 미생물과 알지네이트의 혼합액을 제조하는 단계; (a) preparing a mixed solution of photosynthetic microorganism and alginate by adding and stirring an aqueous alginate powder solution into a storage tank containing the photosynthetic microbial culture medium; (b)상기 혼합액을 유입판의 유입관으로 공급하는 단계;(b) supplying the mixed solution to the inlet pipe of the inlet plate; (c) 상기 유입관으로 공급된 혼합액을 노즐판에 형성된 내경이 0.5~1.5mm인 다수의 노즐을 통해 반응조로 적하하는 단계; 및(c) dropping the mixed solution supplied to the inlet pipe into the reactor through a plurality of nozzles having an inner diameter of 0.5 to 1.5 mm formed on the nozzle plate; And (d) 상기 적하된 혼합액을 반응조의 염화칼슘 수용액과 반응시켜 광합성 미생물이 고정화된 담체를 제조하는 단계;를 포함하는 광합성 미생물 고정화 방법.(d) reacting the dropwise mixed solution with an aqueous solution of calcium chloride in a reaction tank to prepare a carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized. 제 6항에 있어서, 상기 광합성 미생물 고정화 방법은 상기 (b) 단계에서의 유입관으로 공급된 혼합액의 점도가 높거나 유입량이 많은 경우 반송관을 통해 저장조로 반송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 방법.The method of claim 6, wherein the photosynthetic microorganism immobilization method further comprises the step of returning to the storage tank through the conveying tube when the viscosity of the mixed liquid supplied to the inlet tube in step (b) is high or the amount of inflow; Photosynthetic microorganism immobilization method 제 6항에 있어서, 상기 광합성 미생물 고정화 방법은 상기 (d) 단계에서 제조된 광합성 미생물을 고정화된 담체를 반응조의 하부에 형성된 담체 수거망을 통해 수거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 방법.The method of claim 6, wherein the photosynthetic microorganism immobilization method further comprises the step of collecting the photosynthetic microorganism prepared in step (d) through a carrier collection network formed in the lower portion of the reaction tank; photosynthesis further comprises a Microbial Immobilization Method. 제 6항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 제조된 광합성 미생물이 고정화된 담체는 비중이 1.0~1.3 g/㎥이거나 입경이 2.0~4.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 광합성 미생물 고정화 방법.7. The method of claim 6, wherein the carrier to which the photosynthetic microorganism prepared in step (d) is immobilized has a specific gravity of 1.0 to 1.3 g / m 3 or a particle diameter of 2.0 to 4.0 mm. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 광합성 미생물 고정화 장치를 이용하여 광합성 미생물이 고정화된 담체를 제조하고, 이를 호소에 투입하는 단계를 포함하는 호소 저질 정화 방법.Using the photosynthetic microorganism immobilization device of any one of claims 1 to 4 to prepare a carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized, and comprising the step of injecting it into the appeal. 제 10항에 있어서, 상기 호소 저질 정화 방법은 광합성 미생물이 고정화된 담체를 호소에 투입하는 단계 이전에 호소 상부를 교반시키거나 호소 저부에 수류를 발생시키는 유체 교반 장치를 이용하여 호소내에 인위적인 유체 흐름을 발생시키고 광합성 미생물의 활성이 증가할 수 있는 상태를 조성하는 단계를 더 포함하는것을 특징으로 하는 호소 저질 정화 방법.The method of claim 10, wherein the method for purifying appeal is performed by artificial fluid flow in the appeal using a fluid agitating device that agitates the top of the appeal or generates water flow at the bottom of the appeal prior to the step of introducing the carrier to which the photosynthetic microorganisms are immobilized. And generating a state in which the activity of photosynthetic microorganisms can be increased.
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