KR101045293B1 - 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체, 그의 제조방법 및 상기 담체를 채용한생물 반응 장치 - Google Patents

테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체, 그의 제조방법 및 상기 담체를 채용한생물 반응 장치 Download PDF

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Abstract

테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 분해 미생물이 고정된 친수성 담체 및 상기 담체를 채용한 생물 반응 장치가 개시된다. 개시된 친수성 담체는, 폐수를 정화하는 미생물이 고정화되고 폐수가 확산되어 출입할 수 있는 복수의 기공들 및 상기 기공들이 서로 연장되어 형성된 망상 구조의 네트웍 유로(reticulated network of flow channels)가 형성되어 있으며, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드에 내성이 있고, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 탄소원으로 하여 생장이 가능한 미생물이 고정된 것을 특징으로 한다. 따라서, 개시된 상기 미생물이 고정된 친수성 담체는 초순수 생산공정의 유입 원수로 재활용할 수 있을 정도의 처리수 순도로 전자폐수를 효과적으로 처리할 수 있고, 전자폐수 처리시 2차 오염을 방지할 수 있으며 처리비용을 절감할 수 있다.

Description

테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체, 그의 제조방법 및 상기 담체를 채용한 생물 반응 장치{Hydrophilic media containing immobilized microbe decomposing TMAH, method of preparing the media and bioreactor having the media}
본 발명은 미생물이 고정된 친수성 담체, 그의 제조방법 및 상기 담체를 채용한 생물 반응 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해할 수 있는 미생물이 고정된 친수성 담체, 그의 제조방법 및 상기 담체를 채용한 생물 반응 장치에 관한 것이다.
최근 인터넷과 정보통신 산업의 발전에 힘입어 반도체의 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 반도체 제조업체에서 반도체 제조공정 중 실리콘 표면을 식각 처리하는 공정시 사용하는 화학물질인 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(tetramethyl ammonium hydroxide, TMAH)의 사용량도 지속적으로 증가하고 있는 실정이다.
테트라메틸 암모늄 하이드록사이드는 생물학적 분해가 용이하지 않고 독성이 강한 물질이기 때문에 전자폐수(electronics wastewater)로부터 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 제거하는 것이 환경보호에 있어서 중요한 현안이 되고 있다.
현재 전자폐수 중의 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 처리하는 방법으로는 이온교환수지법, 한외여과(Ultrafiltration, UF)법, 또는 역삼투(Reverse Osmosis, RO)법 등의 방법으로 전자폐수 중의 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 농축하여 폐기하는 농축폐기법과, 이와 같이 농축된 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 연소시켜 제거하는 초임계 처리법 정도가 알려져 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 전자폐수 처리방법은 매우 복잡한 단계를 거칠 뿐 아니라 농축 및/또는 연소에 뒤따르는 2차 오염문제가 발생하는 단점이 있다. 따라서, 증대되는 환경보호의 요구에 적절히 대처할 수 있는 보다 경제적이고 효율적인 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 처리방법의 개발 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 초순수 생산공정의 유입 원수로 재활용할 수 있을 정도의 처리수 순도로 전자폐수를 효과적으로 처리할 수 있는, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 전자폐수 처리시 2차 오염을 방지할 수 있는, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 전자폐수 처리시 처리비용을 절감할 수 있는, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 친수성 담체를 채용한 생물 반응 장치를 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
폐수를 정화하는 미생물이 고정화되고 폐수가 확산되어 출입할 수 있는 복수의 기공들 및 상기 기공들이 서로 연장되어 형성된 망상 구조의 네트웍 유로(reticulated network of flow channels)가 형성되어 있으며,
테트라메틸 암모늄 하이드록사이드에 내성이 있고, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 탄소원으로 하여 생장이 가능한 미생물이 고정된 친수성 담체를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 미생물은 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP) 및 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP) 중 적어도 1종을 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 친수성 담체는, 적어도 하나의 폴리알킬렌글리콜계 전구체가 중합되어 형성된 폴리알킬렌글리콜계 중합체 분자 백본(backbone) 사이에 가교결합이 형성되어 있는 3차원 망목구조의 폴리알킬렌글리콜계 중합체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 가교결합을 위해 첨가되는 가교제의 양은 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 80 중량부이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 친수성 담체는, 비중이 1.01 내지 3.0의 범위로 조절된다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 친수성 담체는, 비중이 2 내지 5인 무기충진제를 추가로 구비한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 무기충진제는 적어도 1종의 금속산화광물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 금속산화광물은 카올린(Kaolin), 그라나이트(Granite), 황산바륨(Barium Sulfate), 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 무기충진제는 입자의 크기가 0.5 내지 1000㎛이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 무기충진제의 첨가량은 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1,000 중량부이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 미생물은 활성 슬러지와 함께 고정되고, 상기 미생물 및 활성 슬러지의 총 고정화 농도는 50 내지 30,000 MLSS(mg/L)이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 미생물은 활성 슬러지와 함께 고정되고, 상기 미생물 대 활성 슬러지의 고정화 농도 비율은 1%:99% 내지 99%:1%이다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
중합개시제로서 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설파이트, 암모늄 퍼설파이트, 소듐 퍼설파이트, 암모늄 바이설페이트, 소듐 바이설페이트, 1,1'-아조비스(1-메틸부티로니트릴-3-소듐 술포네이트) 및 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종, 및 중합촉진제로서 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 및 β-메틸아미드프로피오니트릴 중 적어도 1종을 사용하는 화학적 중합법에 의하는 것을 특징으로 하는 상기 구현예들 중 어느 한 구현예에 따른 친수성 담체의 제조방법을 제공한다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
광개시제로서 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-옥소글루타르산, 1-하이드 록시 사이클로 헥실 페닐 메탄온 및 2-하이드록시-2-메틸-프로피오페논으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 자외선 경화법에 의하는 것을 특징으로 하는 상기 구현예들 중 어느 한 구현예에 따른 친수성 담체의 제조방법을 제공한다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
상기 구현예들 중 어느 한 구현예에 따른 친수성 담체를 포함하는 생물 반응 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 생물 반응 장치는, 상기 친수성 담체의 충진률이 10 내지 90부피%이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 생물 반응 장치는, 상기 친수성 담체를 포함하는 유동상(fluidized bed), 이동상(moving bed), 및 고정상(packed bed) 반응기 중 적어도 하나를 구비한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 친수성 담체는 다음과 같은 기술적 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 본 발명에 따른 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체는 초순수 생산공정의 유입 원수로 재활용할 수 있을 정도의 처리수 순도로 전자폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.
(2) 본 발명에 따른 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체는 전자폐수 처리시 2차 오염을 방지할 수 있다.
(3) 본 발명에 따른 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 분해하는 미생물이 고정된 친수성 담체는 전자폐수 처리시 처리비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 친수성 담체 및 그의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 친수성 담체에 관하여 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 친수성 담체는, 폴리알킬렌글리콜계 전구체가 중합되어 형성된 중합체 분자 백본(backbone) 사이에 가교결합이 형성되어 있는 3차원 망목구조의 폴리알킬렌글리콜계 중합체로서, 이에는 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드에 내성이 있고 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 탄소원으로 하여 생장이 가능한 미생물이 고정되어 있다.
상기 미생물은 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP) 및 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP) 중 적어도 1종을 포함한다. 즉, 상기 마이코박테리움 종 SMIC-1과 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1은, 2006년 5월 15일에 부다페스트 조약하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구소 생물자원센터 (KCTC)에 기탁한 균주와 동일한 것이다. 상기 미생물은 활성 슬러지와 함께 상기 친수성 담체에 고정되고, 상기 미생물 및 활성 슬러지의 총 고정화 농도는 50 내지 30,000 MLSS(mg/L) 인 것이 바람직하다. 상기 총 고정화 농도가 50 MLSS 미만이면 담체내에 포괄 고정된 미생물의 농도가 부족해 처리효율이 낮아서 바람직하지 않고, 30,000 MLSS를 초과하게 되면 담체 합성 물질내의 미생물 비율이 너무 높아 합 성이 어려워져서 바람직하지 않다. 또한, 상기 미생물 대 활성 슬러지의 고정화 농도 비율은 1%:99% 내지 99%:1%인 것이 바람직하고, 15%:85% 내지 85%:15%인 것이 더욱 바람직하며, 35%:65% 내지 65%:35%인 것이 가장 바람직하다. 상기 미생물 및 활성 슬러지의 총 고정화 농도 중 상기 미생물의 농도 비율이 1% 미만이면 특정 분해 물질의 처리효율이 낮아서 바람직하지 않고, 99%를 초과하게 되면, 미생물에 의해 1차적으로 분해된 물질이 활성 슬러지에 의해 최종적으로 광물화(mineralization)되어야 하는데, 활성 슬러지의 비율이 지나치게 낮기 때문에 상기 광물화 효율이 좋지 않아 바람직하지 않다.
상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체로는 비닐기, 아크릴레이트기 등과 같은 중합능이 있는 하나 이상의 에틸렌성 불포화기에 폴리알킬렌글리콜 단위가 결합되어 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 그 구체적인 예로는 폴리(에틸렌글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 디아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 디메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르, 폴리(에틸렌글리콜) 에틸 에테르 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메틸 에테르 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 페닐 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 모노아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 디아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 디메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 트리아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 트리메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 모노메타크릴레이트, 폴리(에틸렌- 코-프로필렌 글리콜) 메틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 부틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 에틸 에테르 아크릴레이트 및 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 부틸 에테르 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 아크릴레이트기 등과 같은 중합능이 있는 에틸렌성 불포화기는 중합개시제에 의해 중합되어 담체를 형성하기에 충분한 분자량을 갖는 중합체를 형성하며, 폴리알킬렌글리콜 단위는 담체에 충분한 친수성을 부여하여 미생물이 상기 담체에 용이하게 포괄 고정화되도록 하는 역할을 수행한다.
상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체의 중합체 형성은 폴리알킬렌글리콜계 전구체, 수성용매, 중합개시제, 및 선택적으로 비중이 2 내지 5인 무기충진제를 혼합하고 교반함으로써 이루어진다. 상기 비중이 2 미만이면 과량의 무기충진제가 첨가되어야 하므로 비경제적이고 상기 혼합액에 대한 무기충진제의 비율이 높아 혼합이 어려워서 바람직하지 않고, 5를 초과하게 되면 상기 혼합액내에 층분리가 이루어져서 균일한 물성을 얻기 힘들기 때문에 바람직하지 않다.
상기 무기충진제를 혼합하여 상기 중합체를 형성한 경우에는, 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체의 중합체에 무기충진제가 균일하게 분산되게 되고, 이로 인해 최종제품인 담체의 비중 및 압축강도와 탄성이 증가하여 담체의 반응기 충진률이 향상되고 담체의 내구성이 개선되게 된다. 이 경우, 상기 무기충진제로는 카올 린(Kaolin), 그라나이트(Granite), 황산바륨(Barium Sulfate) 및 고령토 등의 금속산화광물이 1종 이상 사용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 이 경우, 상기 무기충진제는 입자의 크기가 0.5 내지 1,000㎛인 것이 바람직하다. 상기 무기충진제의 입자 크기가 0.5㎛ 미만이면 제조가 어렵고 운반 등의 관리 용이성이 떨어져서 바람직하지 않고, 1,000㎛를 초과하게 되면 담체가 비균일(non-homogeneous)하게 중합되어서 바람직하지 않다.
또한, 상기 무기충진제의 첨가량은 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1,000 중량부인 것이 바람직하다. 상기 첨가량이 0.5 중량부 미만이면 담체의 강도가 저하되어서 바람직하지 않고, 1,000 중량부를 초과하게 되면 담체내의 기질투과율이 낮아지고 담체가 비균일하게 중합되어서 바람직하지 않다. 여기서, 기질투과율이란 담체의 내부로 전달되는 미생물 영양원, 질소원, 미량무기원소 등의 무기물질 및 산소 등의 투과율을 의미한다.
상기와 같이 무기충진제를 첨가하여 폴리알킬렌글리콜계 전구체의 중합체를 형성하는 경우에는, 최종 담체 비중이 1.01 내지 3.0의 범위가 되도록 무기충진제의 첨가량이 조절된다. 상기 비중이 1.01 미만이면 상기 담체가 충진된 반응기를 사용한 폐수처리시 유입수 및 에어의 유속에 의한 반응기내 담체의 부피 팽창률이 증가하여 담체 충진률이 제한될 수 있어서 바람직하지 않고, 3.0을 초과하게 되면 역세시 요구되는 에어나 물의 양이 상당량 증가하여 비경제적인 운전을 야기하기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 1종의 폴리알킬렌글리콜계 전구체를 2 이상 중합하거나 또는 분자량이 다른 2종 이상의 폴리알킬렌글리콜계 전구체를 혼합하여 중합한 중합체도 담체로서 기능할 수 있지만, 중합체 분자 백본(backbone) 사이에 친수성 가교결합이 형성되어 있는 3차원 망목구조를 이루는 것이 미생물 포괄고정, 내구성, 탄성 증가 등의 측면에서 바람직하다.
상기 친수성 가교결합은 1 내지 6개의 관능기를 포함하는 가교제가 폴리알킬렌글리콜계 중합체 분자 사이에서 분자간 또는 분자내 가교결합됨으로써 형성된다. 이러한 목적으로 본 발명에서 사용될 수 있는 가교제로는 소비톨, N,N'-디알릴타르타르디아미드, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 디알릴 푸마레이트, 1,5-헥사디엔-3-올, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디(에틸렌글리콜) 디아크릴레이트, 트리알릴 1,2,4-벤젠트리카르복실레이트, 디알릴아민, 트리알릴아민, 폴리알릴아민, 테트라알릴옥시에탄, 디비닐벤젠, 디알릴 프탈레이트 또는 이들 중 2 이상의 혼합물이 바람직하다.
상기 가교제의 첨가량은 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 80 중량부인 것이 바람직하다. 상기 첨가량이 0.5 중량부 미만이면 담체 강도가 약해져서 바람직하지 않고, 80 중량부를 초과하게 되면 겔이 지나치게 빨리 형성되어서 바람직하지 않다.
또한, 본 구현예에 따른 친수성 담체에는 서로 연장되어 망상 구조의 네트웍 유로(reticulated network of flow channels)를 형성하는 다수의 기공들이 형성되어 있다. 이러한 기공내에 폐수를 처리하는 미생물이 포괄 고정화되며, 아울러 상기 기공내의 유로를 통하여 폐수가 확산되어 출입할 수 있다.
또한, 본 구현예에 따른 친수성 담체로서 소디움 테트라보레이트 데카하이드레이트와 같은 탄성 보강제와 추가로 반응하여 형성된 붕소-산소 결합을 더 구비한 담체가 탄성증가 등의 측면에서 바람직하다.
이어서, 본 발명의 일 구현예에 따른 미생물이 고정된 친수성 담체의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
미생물이 고정된 친수성 담체의 제조방법으로는 화학적 중합법과 자외선 경화법이 있는데, 아래에서 각각의 방법에 관하여 상세히 설명한다.
<화학적 중합법>
먼저, 수성용매가 존재하는 반응기내에, 폴리알킬렌글리콜계 전구체, 가교제 및 선택적으로 무기충진제, 중합촉진제 및 탄성 보강제를 혼합하고 중화제를 첨가하여 상기 반응기 내용물을 중화시킨다. 이어서, 상기 반응기에 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드에 내성이 있고 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 탄소원으로 하여 생장이 가능한 미생물 및 활성 슬러지를 소정 비율로 투입한 다음 균일하게 교반한다. 이어서, 상기 반응기에 중합개시제를 첨가한 후 교반시켜 중합반응을 진행시킨다. 결과로서, 중합체 분자 백본 사이에 가교결합이 형성된 3차원 망목구조의 폴리알킬렌글리콜계 중합체가 형성된다. 이때, 교반시간은 약 3분 정도이며 교반속도는 특별히 한정되지 않지만 통상 약 600 rpm 내지 약 1,200 rpm 정도이면 충분하다. 상기 폴리알킬렌글리콜계 중합체를 밀폐된 용기내에 채운후 실온의 인큐베이터(예를 들어, PVC 튜브)내에서 소정시간 숙성시키면 상기 폴리알킬렌글리콜계 중합체는 졸상태에서 겔상태로 상태변화를 일으켜 압출하기에 적합한 상태로 된다. 상기 겔상태의 폴리알킬렌글리콜계 중합체를 적당한 직경의 구멍(orifice)를 통해 압출하면, 선택적으로 무기충진제가 균일하게 분산되어 있으며, 서로 연장되어 망상 구조의 네트웍 유로(reticulated network of flow channels)를 형성하는 복수의 기공이 형성되어 있고, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드에 내성이 있고 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 탄소원으로 하여 생장이 가능한 미생물이 고정되어 있는 담체를 얻을 수 있다. 압출은 겔상태의 폴리알킬렌글리콜계 중합체를 에어중 또는 황산나트륨, 황산아연, 염화나트륨 등의 무기염을 포함하는 수용액중으로 밀어내는 방식으로 이루어진다. 압출된 담체는 필라멘트상 또는 봉상의 형태를 하고 있으며, 이를 일정한 길이로 절단하여 펠렛화함으로써 원하는 담체를 얻을 수 있다. 상기한 바와 같이 미생물의 포괄 고정화는 압출공정 이전에 이루어지는 것이 공정의 연속성, 용이성 등의 측면에서 바람직하지만, 압출공정에 의하여 담체 형상을 완성한 후 미생물을 포함하는 활성 슬러지내에 상기 담체를 일정기간 방치함으로써 담체의 기공내에 미생물을 포괄고정화할 수도 있다.
상기 수성용매로는 물, 메탄올 또는 에탄올과 물의 혼합용매 등이 사용될 수 있지만 경제성 및 용매회수의 측면에서 물이 바람직하다.
상기 중합촉진제로는 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, β-메틸아미드프로피오니트릴 등이 사용될 수 있으나, 경제성 등의 측면에서 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민이 바람직하다. 이러한 중합반응은 중합촉진제 없이 50℃ 또는 60℃ 이상의 비교적 고온에서도 진행될 수 있지만 중합촉진제를 더 첨가함으로써 폴리알킬렌글리콜계 전구체의 중합이 실온에서 진행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
용매중의 폴리알킬렌글리콜계 전구체, 가교제, 및 선택적으로 무기충진제의 총농도는 4 내지 21 중량%의 범위로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 총농도가 4중량% 미만이면 담체의 강도가 불충분해져서 바람직하지 않고, 21중량%를 초과하는 경우에는 담체의 강도는 증가하나 반응 생성물의 점도가 너무 증가하여 담체내의 기질투과율이 낮아지며 미생물의 활성이 저하되어서 바람직하지 않다.
이와 같이 폴리알킬렌글리콜계 전구체와 가교제를 혼합하고 교반시켜 중합반응을 진행시키게 되면, 폴리알킬렌글리콜계 중합체가 형성되고 상기 중합체와 가교제 사이의 분자간 및 분자내 가교결합이 일어나 결과적으로 3차원 망목구조의 가교 중합체가 형성되며, 선택적으로 무기충진제를 첨가할 경우에는 상기 가교 중합체내에는 무기충진제가 균일하게 분산되게 된다.
상기 탄성 보강제는 상기 형성된 중합체 담체의 탄성을 증가시키기 위해 상기 반응기에 선택적으로 첨가되는 것으로, 그 예로는 소디움 테트라보레이트 데카하이드레이트 등이 있다. 소디움 테트라보레이트 데카하이드레이트를 첨가함에 따라, 중합체의 가교제 부분과 소디움 테트라보레이트 데카하이드레이트가 반응하여 담체의 탄성을 증가시키는 붕소-산소 결합을 형성하게 된다.
상기 중화제로는 아세트산 수용액 등이 사용될 수 있으며, 상기 중화제를 사용하여 상기 반응기 내용물을 6 내지 8의 pH 범위로 조절함으로써 중화후 투입되는 미생물이 생존하기에 적합한 환경을 마련한다.
상기 중합개시제로는 탈이온수 등의 물에 희석된 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설파이트, 암모늄 퍼설파이트, 소듐 퍼설 파이트, 암모늄 바이설페이트, 소듐 바이설페이트, 1,1'-아조비스(1-메틸부티로니트릴-3-소듐 술포네이트), 또는 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) 등이 사용될 수 있다.
<자외선 경화법>
자외선 경화법이 전술한 화학적 중합법과 다른 점은 중합촉진제를 첨가하지 않으며, 중합개시제로서 광개시제를 사용하고, 소정 형태의 사출금형에 반응기 내용물을 붓고 UV(자외선)를 조사함으로써 상기 사출금형과 같은 형태의 고화된 담체를 얻는다는 것이다. 또한, 자외선 경화법은 실온에서 수행되며, UV 경화에 의한 중합체 형성과 담체의 성형이 동시에 이루어져 제조시간이 단축되는 잇점이 있다.
상기 광개시제로는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-옥소글루타르산, 1-하이드록시 사이클로 헥실 페닐 메탄온, 2-하이드록시-2-메틸-프로피오페논 등이 사용될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 상기 친수성 담체를 채용한 생물 반응 장치가 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 친수성 담체의 충진률은 10 내지 90부피%인 것이 바람직하다. 상기 담체의 충진률이 10부피% 미만인 경우에는 반응기 용적당 처리효율이 저하되어 비경제적이기 때문에 바람직하지 않고, 90부피%를 초과하는 경우에는 유지관리가 어렵고 운전 용이성이 저하되어서 바람직하지 않다.
또한 이 경우, 상기 생물 반응 장치는 상기 친수성 담체를 포함하는 유동상(fluidized bed), 이동상(moving bed) 및 고정상(packed bed) 반응기 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
이하에서는 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 이는 본 발명의 실시태양을 예시하기 위한 것이며, 본 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
(미생물이 고정된 친수성 담체의 중합)
실시예 1-1%: 미생물(마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP))이 고정된 친수성 담체의 제조(화학적 중합법)
먼저, 물 740ml에 수평균분자량 700의 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 수용액 (미원상사, 18w/v%, 상품명: MIRAMER M286) 180g(161ml), 공업용 카올린(중국산 고령토 분말, 비중 4.45, 입자크기 100㎛ 미만) 395.6g을 반응기에 투입한 후, 상기 반응기에 가교제인 소비톨 수용액(동양화학공업, 1.0w/v% 수용액) 10g을 첨가하고 1분간 교반시킨 후, 담체의 탄성을 증진시키기 위한 탄성 보강제인 소디움 테트라보레이트 데카하이드레이트(동양제철화학, STB, 0.16 w/v%) 수용액 1.6g, 및 라디칼중합을 실온에서 가능케하는 중합촉진제인 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민(일본 신요사, 0.25w/v% 수용액) 2.5g을 더 첨가하였다. 계속해서, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트의 중합체가 추후 담체로서 담지할 미생물의 생존환경에 적합하도록, 상기 반응기에 아세트산 농도 10%의 수용액을 적정량 혼합하여 상기 반응기 내용물을 6~8의 pH 범위로 중화시켰다. 이어서, 상기 반응기에 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP) 및 활성 슬러지를 투입한 다음 약 30초 동안 균일하게 교반하였다. 이때, 미생물:활성 슬러지의 투입비율은 중량 기준으로 80%:20%로 하였고 중합개시제인 포타슘 퍼설페이트 수용액(동양제철화학, 0.25w/v%) 2.5g을 마지막으로 혼합한 후 상기 혼합액을 600rpm의 속도로 3분 정도 교반시켜 중합시켰다. 결과로서, 카올린이 분산되어 있는 폴리알킬렌글리콜계 전구체의 중합체를 얻었다.
이렇게 하여 얻은 졸 상태의 폴리알킬렌글리콜계 중합체를 주사기(syringe)를 이용하여 PVC 튜브에 채운 후 25℃의 항온조에서 약 10분 동안 숙성하였다. 숙성과정에서 졸상태의 폴리알킬렌글리콜계 중합체가 겔 상태로 고화되는데, 이를 주사기를 이용하여 압출하여 직경 약 4㎜의 원통형의 고화된 고분자 담체를 얻고, 이를 4㎜ 간격으로 절단하여 미생물이 고정된 친수성 담체를 얻었다.
고정화시킨 미생물의 농도는 0.5%(w/v)로서 미생물 및 활성 슬러지의 MLSS 농도가 5,000mg/l인 경우 원심분리기로 10배 농축시켜 100ml로 만들어서 중성의 pH 조건상에서 상기 반응기에 혼합하였다.
실시예 1-2: 미생물(마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP))이 고정된 친수성 담체의 제조(자외선 경화법)
중합촉진제인 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민을 전혀 사용하지 않았다는 점과, 중합개시제인 포타슘 퍼설페이트 수용액(동양제철화학, 0.25w/v%) 2.5g 대신에 광개시제인 2-하이드록시-2-메틸-프로피오페논 0.2g을 사용하였다는 점과, 고화된 고분자 담체 형성시 주사기를 이용한 압출 대신에 사출성형을 이용하였다는 점만을 제외하고는 상기 실시예 1-1에서와 동일한 방법으로 미생물이 고정된 친수성 담체를 얻었다. 구체적으로, 상기 담체의 형성(즉, 중합체 형성) 및 성형은 4cm(가로) x 4cm(세로) x 4mm(높이) 크기의 상하면이 개방된 사각 튜브 형태의 사출금형을 이의 개방된 일면이 밀폐되도록 석영판 위에 위치시킨 다음, 이의 개방된 타면을 통해 상기 금형에 반응 혼합물을 붓고, 이어서 상기 금형의 개방된 양면을 통하여 상기 반응 혼합물에 자외선 경화기(주은유브이텍(주), JHCI-202-W)를 사용하여 UV를 조사(상기 양면 중 일면은 석영판을 통하여 UV를 조사)함으로써 이루어지고 이를 4㎜ 간격으로 절단하여 미생물이 고정된 친수성 담체를 얻었다. 이 반응에 있어서 자외선 조사에 의한 미생물의 사멸을 방지하기 위해 상기 자외선 경화기에 자외선 필터(300~400 nm 파장만 투과)를 장착하였다.
실시예 2-1: 미생물(메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP))이 고정된 친수성 담체의 제조(화학적 중합법)
고정화될 미생물로서 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP) 대신에 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 미생물이 고정된 친수성 담체를 얻었다.
실시예 2-2: 미생물(메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP))이 고정된 친수성 담체의 제조(자외선 경화법)
고정화될 미생물로서 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP) 대신에 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1-2에서와 동일한 방법에 의해 미생물이 고정된 친수성 담체를 얻었다.
(물성 평가 시험)
친수성 담체의 저농도 TOC(Total Organic Carbon) 전자폐수 처리능
연속 흐름식 반응기(continuous flow reactor)를 사용하여, 상기 실시예 1-1, 1-2, 2-1 및 2-2에서 각각 중합한 미생물이 고정된 친수성 담체의 전자폐수 처리능을 테스트하였다.
테스트조건은 다음과 같았다.
즉, 부피 677ml인 반응조에 미생물과 활성 슬러지가 0.5%(w/v)로 고정화된 실시예의 담체를 75부피%로 충진시키고, 최대 54일간 폭기를 실행하였다. 이 경우, 0.5L/min의 에어 공급량을 유지하고, 용존산소(DO: dissolved oxygen)를 최소 3ppm으로 유지하였다.
유입수로는 실제 전자폐수 처리공정의 저농도 TOC전자폐수를 사용하였고 반응조의 수리학적 체류시간(HRT)은 1hr로 하여 운전하였다.
미생물이 고정된 친수성 담체의, 저농도 TOC 처리능을 모니터링하기 위해서, 매일 반응기 유출수 100ml씩을 채수하여 TOC를 분석하고, TMAH는 소정의 주기 로(표 2 및 표4 참조) 분석하였다.
TOC는 Flame-ionization Detector가 장착된 TOC Analyzer(Sievers 900, USA)를 이용하여 분석하였고, TMAH는 Conductivity Detector(Column Ionpac CS17 4 X 250mm)가 장착된 Ionex Autosuppressed Ion Chromatograph(ICS-3000, USA)를 이용하여 분석하였으며, 상기 Ion Chromatograph의 이동상(CH3SO3H)은 1분당 1ml의 속력으로 이동시키고, 농도를 6mM에서부터 24mM까지 점진적으로 증가시키면서 시료를 분석하였다. TOC 분석 결과를 하기 표 1 및 표3에 나타내었고, TMAH 분석 결과를 하기 표 2 및 표 4에 나타내었다.
화학적 중합법으로 제조된 미생물 고정화 친수성 담체의 시간경과에 따른 TOC 처리효율
시간
(d)
 유입수 중의 TOC 농도,
㎍/ml		 마이코박테리움 종 SMIC-1
고정화 담체(실시예 1-1)		 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1 고정화 담체(실시예 2-1)
처리수 중의 TOC 농도, ㎍/ml 처리효율,
%		 처리수 중의 TOC 농도, ㎍/ml 처리효율,
%
4 2,750 2,440 11 2,521 8
5 2,790 1,760 37 2,310 17
7 3,900 1,330 66 2,130 45
8 3,510 1,250 64 1,453 59
12 3,020 680 77 934 69
14 2,880 580 80 732 75
15 2,700 500 81 630 77
18 3,400 600 82 670 80
19 3,770 790 79 840 78
20 3,850 730 81 753 80
21 3,640 800 78 782 79
22 3,640 830 77 841 77
25 3,465 620 82 660 81
26 4,020 640 84 763 81
화학적 중합법으로 제조된 미생물 고정화 친수성 담체의 시간경과에 따른 TMAH 처리효율
시간(d)
 유입수 중의 TMAH 농도, ㎍/ml 마이코박테리움 종 SMIC-1
고정화 담체(실시예 1-1)		 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1 고정화 담체(실시예 2-1)
처리수 중의 TMAH 농도, ㎍/ml 처리효율, % 처리수 중의 TMAH 농도, ㎍/ml 처리효율, %
14 816 0 100 0 100
20 754 0 100 0 100
25 778 0 100 0 100
자외선 경화법으로 제조된 미생물 고정화 친수성 담체의 시간경과에 따른 TOC 처리효율
일(day) 유입수
(㎍/ml)		 마이코박테리움 종 SMIC-1
고정화 담체(실시예 1-2)		 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1 고정화 담체(실시예 2-2)
처리수 중의 TOC
농도, ㎍/ml		 처리효율,
%		 처리수 중의 TOC 농도, ㎍/ml 처리효율,
%
4 4120 1502 64 2140 48
5 4400 1690 62 1870 58
6 4080 962 76 1450 64
7 4220 826 80 1620 62
8 4070 639 84 997 76
9 4260 738 83 898 79
10 4180 715 83 821 80
11 4020 750 81 788 80
12 4180 754 82 803 81
13 4370 720 84 921 79
14 4630 697 85 741 84
15 4470 816 82 842 81
16 4380 740 83 720 84
17 4090 815 80 714 83
18 4400 614 86 648 85
19 4500 771 83 720 84
20 4100 645 84 622 85
21 4200 669 84 776 82
22 4490 637 86 635 86
23 4990 655 87 694 86
24 4590 651 86 753 84
25 4290 548 87 584 86
26 4300 622 86 649 85
27 4890 594 88 712 85
28 4450 608 86 740 83
29 4420 673 85 700 84
30 4430 667 85 795 82
31 4380 667 85 784 82
32 4480 657 85 804 82
33 4330 579 87 625 86
34 4160 597 86 646 84
35 4780 662 86 716 85
36 4400 620 86 696 84
37 4360 540 88 620 86
38 4430 602 86 667 85
39 4420 557 87 680 85
40 4420 576 87 716 84
41 4600 626 86 704 85
42 4500 599 87 722 84
43 4380 646 85 703 84
44 4460 688 85 748 83
45 4810 667 86 863 82
46 4210 675 84 750 82
47 4340 679 84 730 83
48 4250 692 84 756 82
49 4030 593 85 792 80
50 4060 627 85 777 81
51 4230 658 84 893 79
52 4220 683 84 898 79
53 4240 590 86 770 82
54 4350 695 84 811 81
자외선 경화법으로 제조된 미생물 고정화 친수성 담체의 시간경과에 따른 TMAH 처리효율
시간(d) 유입수 중의 TMAH 농도, ㎍/ml 마이코박테리움 종 SMIC-1
고정화 담체(실시예 1-2)		 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1 고정화 담체(실시예 2-2)
처리수 중의 TMAH 농도, ㎍/ml 처리효율, % 처리수 중의 TMAH 농도, ㎍/ml 처리효율, %
14 1803 0 100 0 100
28 1552 0 100 0 100
53 1983 0 100 0 100
상기 표 1의 결과를 도 1 및 도 2에 그래프로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 실시예 1-1의 경우 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP)이 고정된 담체의 TOC 처리효율(제거효율)은 유입수를 공급한지 12일 이후부터 정상상태(80±4%)에 도달한 것으로 나타났으며, 최대 처리효율은 84%로 나타났다.
도 2를 참조하면, 실시예 2-1의 경우 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP)으로 고정한 담체의 TOC 처리효율(제거효율)은 유입수를 공급한지 10일 이후부터 정상상태(79±4%)에 도달한 것으로 나타났으며, 최대 처리효율은 81%로 나타났다.
표 3를 참조하면, 실시예 1-2의 경우 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP)으로 고정한 담체의 TOC 처리효율(제거효율)은 유입수를 공급한지 12일 이후부터 정상상태(85±5%)에 도달한 것으로 나타났으며, 최대 처리효율은 88%로 나타났다. 또한, 실시예 2-2의 경우 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP)으로 고정한 담체의 TOC 처리효율(제거효율)은 유입수를 공급한지 10일 이후부터 정상상태(83±4%)에 도달한 것으로 나타났으며, 최대 처리효율은 86%로 나타났다.
상기 표 2와 표 4를 참조하면, 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP)과 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10946 BP)으로 고정한 담체 모두의 경우 TMAH 처리효율은 TOC 처리효율이 정상상태에 도달한 시점(즉, 유입수를 공급한지 14일 이후)부터 100%의 극대값을 나타내었다.
상기 결과로부터, 마이코박테리움과 같은 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH) 분해 미생물이 고정된 본 발명에 따른 친수성 담체를 사용할 경우, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드와 같은 저농도의 유기용매가 포함된 저농도의 TOC 전자폐수를 효과적으로 처리할 수 있다는 사실을 확인할 수 있다. 또한, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 분해 미생물이 고정된 본 발명에 따른 친수성 담체를 사용하여 전자폐수를 처리한 경우 정상상태 도달 후 얻어진 처리수에는 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드가 전혀 함유되어 있지 않고 잔류 TOC 농도도 매우 낮았으므로, 상기 처리수는 초순수 생산공정의 유입 원수로서 적합하게 사용될 수 있다. 또한, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드 분해 미생물이 고정된 본 발명에 따른 친수성 담체를 사용하여 전자폐수를 처리할 경우, 공정이 단순하여 처리비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 농축폐기법 및/또는 초임계 처리법에서와 같이 농축 및/또는 연소에 뒤따르는 2차 오염문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명이 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobactrium sp. SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10947 BP)이 고정된 담체의 TOC 처리효율(제거효율) 시험 결과를, 시간경과에 따라 비교 형식으로 나타낸 그래프이다.
도 2는 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1, 수탁번호 KCTC 10946 BP)이 고정된 담체의 TOC 처리효율(제거효율) 시험 결과를, 시간경과에 따라 비교 형식으로 나타낸 그래프이다.

Claims (17)

  1. 폐수를 정화하는 미생물이 고정화되고 폐수가 확산되어 출입할 수 있는 복수의 기공들 및 상기 기공들이 서로 연장되어 형성된 망상 구조의 네트웍 유로(reticulated network of flow channels)가 형성되어 있으며,
    테트라메틸 암모늄 하이드록사이드에 내성이 있고, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드를 탄소원으로 하여 생장이 가능한 미생물이 고정되어 있고,
    상기 미생물은 마이코박테리움 종 SMIC-1(Mycobacterium sp. SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10947 BP) 및 메틸로박테리움 엑스토쿠엔스 SMIC-1(Methylobacterium extorquens SMIC-1)(수탁번호 KCTC 10946 BP) 중 적어도 1종을 포함하는 친수성 담체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    폴리(에틸렌글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 디아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 모노메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 디메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 디비닐 에테르, 폴리(에틸렌글리콜) 에틸 에테르 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 메틸 에테르 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 페닐 에테르 아크릴레이트, 폴 리(에틸렌글리콜) 우레탄 모노아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 디아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 디메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 트리아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜) 우레탄 트리메타아크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 모노메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 메틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 부틸 에테르 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 모노아크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 에틸 에테르 아크릴레이트 및 폴리(에틸렌-코-프로필렌 글리콜) 부틸 에테르 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 폴리알킬렌글리콜계 전구체가 중합되어 형성된 폴리알킬렌글리콜계 중합체 분자 백본(backbone) 사이에 가교결합이 형성되어 있는 3차원 망목구조의 폴리알킬렌글리콜계 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가교결합을 위해 첨가되는 가교제의 양이 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 80 중량부인 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  5. 제1항에 있어서,
    비중이 1.01 내지 3.0의 범위로 조절된 친수성 담체.
  6. 제5항에 있어서,
    비중이 2 내지 5인 무기충진제를 추가로 포함하는 친수성 담체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기충진제가 적어도 1종의 금속산화광물을 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속산화광물이 카올린(Kaolin), 그라나이트(Granite), 황산바륨(Barium Sulfate) 및 고령토로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 무기충진제는 입자의 크기가 0.1 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 무기충진제의 첨가량이 상기 폴리알킬렌글리콜계 전구체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1,000 중량부인 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 미생물은 활성 슬러지와 함께 고정되고, 상기 미생물 및 활성 슬러지의 총 고정화 농도가 50 내지 30,000 MLSS(mg/L) 인 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 미생물은 활성 슬러지와 함께 고정되고, 상기 미생물 대 활성 슬러지의 고정화 농도 비율은 1%:99% 내지 99%:1%인 것을 특징으로 하는 친수성 담체.
  13. 중합개시제로서 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설파이트, 암모늄 퍼설파이트, 소듐 퍼설파이트, 암모늄 바이설페이트, 소듐 바이설페이트, 1,1'-아조비스(1-메틸부티로니트릴-3-소듐 술포네이트) 및 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종, 및 중합촉진제로서 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 및 β-메틸아미드프로피오니트릴 중 적어도 1종을 사용하는 화학적 중합법에 의하는 것을 특징으로 하는 제1항 및 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 친수성 담체의 제조방법.
  14. 광개시제로서 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-옥소글루타르산, 1-하이드록시 사이클로 헥실 페닐 메탄온 및 2-하이드록시-2-메틸-프로피오페논으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용하는 자외선 경화법에 의하는 것을 특징으로 하는 제1항 및 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 친수성 담체의 제조방법.
  15. 제1항 및 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 친수성 담체를 채용한 생물 반응 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 친수성 담체의 충진률이 10 내지 90부피%인 것을 특징으로 하는 생물 반응 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 친수성 담체를 포함하는 유동상(fluidized bed), 이동상(moving bed), 및 고정상(packed bed) 반응기 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 생물 반응 장치.
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