KR101143919B1 - Manufacturing method of effective microorganisms fermentation carrier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유용미생물 발효담체의 제조방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 유용미생물이 혼입되어 발효되는 과정에서 증식된 미생물이 소성과정에서 미세기공 형성을 활성화시키고, 질석의 온도상승에 따른 부피팽창 및 활성탄의 탄화로 담체 내의 거대기공과 미세기공의 조화를 이룸으로써, 수중 영양원인 질소 및 인의 흡착을 도모하여 기공률이 급격히 저하될 우려가 없고, 현장적용시 담체에 유용미생물이 부착되어 흡착된 영양원을 제거함과 동시에 용존 유기탄소를 먹이원으로 하여 수질 개선을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크기 때문에 물리화학적으로 안정하여 미생물의 탈리가 없어 슬러지 발생이 적고, 반응조에 투입이 용이할 뿐만 아니라 비중이 작아서 소형담체 제조시 유동상으로도 사용이 용이하며, 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 유용미생물 발효담체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a useful microorganism fermentation carrier, and more particularly, microorganisms proliferated in the process of mixing and fermenting a useful microorganism activate micropore formation in the firing process, and expand the volume according to the temperature rise of vermiculite. And carbonization of activated carbon to achieve coordination between macropores and micropores in the carrier, thereby promoting the adsorption of nitrogen and phosphorus, which are nutrient sources in water, so that porosity is not rapidly reduced. At the same time, it is possible to improve the water quality by using dissolved organic carbon as a food source, and because it has a large specific surface area, it is physicochemically stable, so that there is no sludge generation due to no desorption of microorganisms, and it is easy to put into the reaction tank and has a specific gravity. Small size makes it easy to use as a fluidized bed when manufacturing small carriers It relates to a method for producing a useful microbial fermentation carrier.
유용미생물, 담체, 활성액, 발효 Useful microorganisms, carriers, active liquids, fermentation
Description
본 발명은 수중 영양원인 질소 및 인의 흡착을 도모하여 기공률이 급격히 저하될 우려가 없고, 담체에 유용미생물이 부착되어 흡착된 영양원을 제거함과 동시에 용존 유기탄소를 먹이원으로 하여 수질 개선을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크기 때문에 물리화학적으로 안정하여 미생물의 탈리가 없어 슬러지 발생이 적고, 반응조에 투입이 용이할 뿐만 아니라 비중이 작아서 유동상으로도 사용이 용이하며, 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 유용미생물 발효담체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention promotes the adsorption of nitrogen and phosphorus, which are nutrient sources in water, so that the porosity is not rapidly reduced, and useful microorganisms are attached to the carrier to remove nutrients adsorbed, and at the same time, water quality can be improved by using dissolved organic carbon as a food source. In addition, due to its large specific surface area, it is physicochemically stable, so that there is no desorption of microorganisms, so that sludge is not generated, and it is easy to put into the reaction tank. It relates to a method for producing a microbial fermentation carrier.
일반적으로, 오폐수의 생물막 처리시 미생물 담지를 위한 다공성 성형체인 미생물 담체란 미생물이 부착 및 성장할 수 있도록 제조된 구조물들을 의미한다.In general, a microbial carrier, which is a porous molded body for supporting microorganisms during biofilm treatment of wastewater, refers to structures manufactured to allow microorganisms to attach and grow.
미생물을 이용하여 오폐수처리 및 악취제거공정에 대한 연구개발이 진행되면서 미생물 담체용 다공성 세라믹스의 연구도 활발히 진행되고 있다.As the research and development of wastewater treatment and odor removal process using microorganisms is progressing, research on porous ceramics for microbial carriers is also actively progressing.
미생물을 이용하는 오폐수처리 방법은 생물학적 처리방법인데, 이때 담체 내 부에 다양한 미생물을 증식하여 자연 친화적으로 처리하여 페슬러지의 발생량이 적고, 다양한 미생물종이 군집을 형성함으로써, 온도나 pH 변동, 충격부하 및 난분해성 물질유입에 따른 대처능력이 뛰어난 것으로 알려져 있다.The wastewater treatment method using microorganisms is a biological treatment method, in which various microorganisms are multiplied inside the carrier to be treated in a natural manner, so that the amount of pestle is less generated, and various microbial species form a community, thereby changing temperature, pH, impact load and It is known to have excellent coping ability due to inflow of hardly decomposable substances.
폐수를 처리하는데 쓰이는 담체의 재질은 세라믹스, 무기입자, 섬유, 합성물질 및 플라스틱 등이 있으며, 대체로 비표면적을 늘리거나 표면 거칠기를 높여 미생물의 담체에 대한 부착율을 높이려고 노력해 왔다.Carriers used to treat wastewater include ceramics, inorganic particles, fibers, synthetic materials, and plastics. In general, efforts have been made to increase the adhesion rate of microorganisms to carriers by increasing specific surface area or increasing surface roughness.
미생물 부착율은 여러 인자에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있으나, 주로 미생물 군집형성에 적합한 기공크기, 높은 비표면적, 미생물 생육에 적합한 소재의 선정 및 높은 표면 거칠기(roughness) 등의 영향인자를 충족할 경우 고미생물 담지능을 가질 수 있다고 알려져 있다.The microbial adhesion rate is known to be influenced by several factors, but mainly satisfying factors such as pore size suitable for microbial community formation, high specific surface area, selection of materials suitable for microbial growth and high surface roughness. It is known to have a high microbial support.
통상적인 다공성 세라믹스 제조방법에는 고분자 스펀지를 함침하고 열처리하는 방법과 세라믹 분말에 유기고분자를 혼합하여 성형한 후 소결하는 방법 및 슬러리에 발포제를 첨가한 후 성형하여 열처리하는 방법이 있다.Conventional porous ceramics manufacturing methods include a method of impregnating and heat-treating a polymer sponge, a method of mixing and molding organic polymers in ceramic powder, and a method of sintering, and a method of forming and heat-treating after adding a blowing agent to the slurry.
이 외에도 sol-gel법을 이용하는 방법과 등가압을 이용하는 방법 및 입자표면의 일부만을 소결하는 방법 등과 같이 다양한 제조방법이 있다.In addition, there are various manufacturing methods such as a method using the sol-gel method, a method using an equivalent pressure, and a method of sintering only a part of the particle surface.
그러나, 상기와 같은 제조방법들은 성형체의 강도를 증진시키기 위하여 소결온도를 증진시키면, 치밀화가 진행되어 기공률이 급격히 저하되는 문제점이 있다.However, the manufacturing methods as described above have a problem in that when the sintering temperature is increased to increase the strength of the molded body, the densification proceeds and the porosity is rapidly lowered.
한편, 고분자계 담체는 원하는 모양으로 제작하기 쉽고, 가격이 저렴하지만 비표면적이 작고, 물리화학적으로 불안정하여 미생물의 탈리가 빈번하여 슬러지 발생량이 많은 문제점이 있다.On the other hand, the polymer carrier is easy to manufacture in a desired shape, the price is low, but the specific surface area is small, physicochemically unstable, there is a problem that a lot of sludge generation due to frequent desorption of microorganisms.
이와 달리 활성이나 세라믹계 담체는 비표면적이 크고 물리화학적으로 안정하며, 미생물막이 얇게 형성되고, 슬러지 발생량이 적은 장점이 있으나, 통상 2~10mm의 미립자로 성형되어 직접 반응조에 투입하기 곤란하고, 비중이 커서 유동상으로는 사용하기 불가능하다는 문제점이 있다.On the other hand, active or ceramic carriers have the advantages of large specific surface area, physicochemical stability, thin microbial film, and low sludge generation, but are usually formed into fine particles of 2 ~ 10mm and difficult to directly enter into the reactor. This cursor has a problem that it cannot be used with a fluidized bed.
또한, 폭기조에서는 고정상 담체보다 유동상 담체가 선호되나, 현재까지 성능이 좋고, 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 유동상 담체가 없는 문제점이 있다.Further, in the aeration tank, the fluidized bed carrier is preferred to the fixed bed carrier, but there is a problem in that there is no fluidized bed carrier that can be manufactured at a low cost and with good performance.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 수중 영양원인 질소 및 인의 흡착을 도모하여 기공률이 급격히 저하될 우려가 없고, 담체에 유용미생물이 부착되어 흡착된 영양원을 제거함과 동시에 용존 유기탄소를 먹이원으로 하여 수질 개선을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크기 때문에 물리화학적으로 안정하여 미생물의 탈리가 없어 슬러지 발생이 적고, 반응조에 투입이 용이할 뿐만 아니라 비중이 작아서 유동상으로도 사용이 용이하며, 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 유용미생물 발효담체의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and promotes the adsorption of nitrogen and phosphorus, which are nutrient sources in water, so that the porosity may not be drastically lowered. It is not only able to improve water quality by using carbon as a food source, but also because it has a large specific surface area, so it is physically and chemically stable, so there is no sludge generation because there is no desorption of microorganisms, and it is easy to put into the reaction tank, and it is also used as a fluidized bed due to its small specific gravity. It is an object of the present invention to provide a method for producing a useful microbial fermentation carrier which can be easily and inexpensively manufactured.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 a) 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄을 5:5:1:0.5 질량비율로 건조배합하여 배합물을 얻는 단계와; b) 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 습식혼합한 후 일정 형상으로 성형하여 성형담체를 얻는 단계와; c) 상기 성형담체를 발효시키는 발효단계와; d) 상기 발효된 성형담체를 소성시키는 소성단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유용미생물 발효담체의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of: a) drying the mixture of kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon in a 5: 5: 1: 0.5 mass ratio to obtain a blend; b) wet blending the useful microorganism active liquid in the formulation and then molding it into a predetermined shape to obtain a molded carrier; c) a fermentation step of fermenting the molded carrier; d) a firing step of firing the fermented molded carrier; provides a method for producing a useful microorganism fermentation carrier comprising a.
여기서, 상기 b) 단계는 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 40~60중량%로 습식혼합하는 것이 바람직하다.Here, the step b) is preferably wet-mixed to 40 to 60% by weight of the useful microorganism active liquid in the formulation.
그리고, 상기 c) 단계는 상기 성형담체를 상대습도 60~80중량% 내에서 14~30일 동안 건조발효시키는 것이 바람직하다.And, in the step c), it is preferable to dry ferment the molded carrier for 14-30 days in a relative humidity of 60 to 80% by weight.
아울러, 상기 d) 단계는 상기 발효된 성형담체를 800~900℃의 소성온도에서 소성시키는 것이 바람직하다.In addition, the step d) is preferably baked at the firing temperature of the fermented molding carrier 800 ~ 900 ℃.
이하, 본 발명의 유용미생물 발효담체의 제조방법에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the method for producing a useful microorganism fermentation carrier of the present invention will be described in detail.
본 발명의 유용미생물 발효담체의 제조방법은 크게, a) 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄을 5:5:1:0.5 질량비율로 건조배합하여 배합물을 얻는 단계와; b) 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 습식혼합한 후 일정 형상으로 성형하여 성형담체를 얻는 단계와; c) 상기 성형담체를 발효시키는 발효단계와; d) 상기 발효된 성형담체를 소성시키는 소성단계;를 포함하여 이루어진다.The method for producing a useful microbial fermentation carrier of the present invention comprises the steps of a) dry blending kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon in a 5: 5: 1: 0.5 mass ratio to obtain a blend; b) wet blending the useful microorganism active liquid in the formulation and then molding it into a predetermined shape to obtain a molded carrier; c) a fermentation step of fermenting the molded carrier; d) a firing step of firing the fermented molding carrier.
먼저, 상기 a) 단계는 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄을 5:5:1:0.5 질량비율로 건조배합하여 배합물을 얻기 위한 단계이다.First, the step a) is a step of dry blending kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon in a 5: 5: 1: 0.5 mass ratio to obtain a blend.
이때, 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄을 5:5:1:0.5 질량비율로 건조배합하기 때문에 상기 배합물의 최적의 강도가 향상되고, 유효한 밀도가 향상될 뿐만 아니라 공극율이 보다 현저하게 향상될 수 있게 된다.At this time, since the kaolin, zeolite, vermiculite, and activated carbon are dry blended at a 5: 5: 1: 0.5 mass ratio, the optimum strength of the blend is improved, the effective density is improved, and the porosity can be more remarkably improved. Will be.
다음으로, 상기 b) 단계는 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 습식혼합한 후 일정 형상으로 성형하여 성형담체를 얻기 위한 단계이다.Next, step b) is a step for obtaining a molded carrier by wet mixing the useful microorganism active liquid in the formulation and then molding to a predetermined shape.
여기서, 상기 b) 단계는 상기 배합물에 유용미생물 활성액 40~60중량%로 습식혼합하는 것이 좋다.Here, the step b) is preferably wet mixed with 40 to 60% by weight of the useful microorganism active liquid in the formulation.
이때, 상기 배합물에 상기 유용미생물 활성액이 40중량% 미만 습식혼합될 경우 유용미생물의 발효기작을 저해하는 문제점이 있다.At this time, when the useful microorganism active liquid is less than 40% by weight of the blend in the formulation there is a problem that inhibits the fermentation mechanism of the useful microorganism.
그리고, 상기 배합물에 상기 유용미생물 활성액이 60중량% 초과 습식혼합될 경우 유해미생물의 증식을 도모하고, 부패기작으로 유도되어 악취가 발생하게 되는 문제점이 있다.In addition, when the useful microorganism active liquid is wet-mixed in more than 60% by weight of the formulation, there is a problem in that the growth of harmful microorganisms is promoted, and the odor is induced by a decay mechanism.
따라서, 상기 배합물이 질소 및 인의 흡착능력이 현저하게 향상될 수 있도록 하기 위해 상기 b) 단계가 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 40~60중량%로 습식혼합하는 것이바람직하다.Therefore, it is preferable that the step b) wet-mix the useful microbial active liquid in the blend in an amount of 40 to 60% by weight so that the blend can significantly improve the adsorption capacity of nitrogen and phosphorus.
다음으로, 상기 c) 단계는 상기 성형담체를 발효시키기 위한 발효단계이다.Next, step c) is a fermentation step for fermenting the molded carrier.
여기서, 상기 c) 단계는 상기 성형담체를 상대습도 60~80중량% 내에서 14~30일 동안 건조발효키는 것이 좋다.In the step c), the molded carrier may be dried and fermented for 14-30 days in a relative humidity of 60-80% by weight.
이때, 상기 성형담체를 상대습도 60중량% 미만으로 14일 미만 건조발효시킬 경우 성형담체의 수분소실을 유도하여 유용미생물의 발효기작을 방해하는 문제점이 있다.In this case, when the molded carrier is dried and fermented for less than 14 days at a relative humidity of less than 60% by weight, there is a problem of inducing moisture loss of the molded carrier and preventing fermentation mechanisms of useful microorganisms.
그리고, 상기 성형담체를 상대습도 80중량% 초과로 30일 초과 건조발효시킬 경우 성형담체에 과한 수분조달 효과로 인해 부패기작으로 유도하는 문제점이 있다.In addition, when the molded carrier is dried and fermented for more than 30 days with a relative humidity of more than 80% by weight, there is a problem of inducing a decay mechanism due to excessive moisture procurement effect on the molded carrier.
따라서, 상기 성형담체가 유용미생물의 증식과 이에 따른 대사산물인 각종 유기산 발생을 보다 원활하게 유도할 수 있도록 하기 위해 상기 c) 단계가 성형담체를 상대습도 60~80중량% 내에서 14~30일 동안 건조발효시키는 것이 바람직하다.Therefore, in order to enable the molded carrier to more effectively induce the growth of useful microorganisms and the generation of various organic acids, which are metabolites, the step c) is 14 to 30 days in a relative humidity of 60 to 80% by weight of the molded carrier. Dry fermentation is preferred.
다음으로, 상기 d) 단계는 상기 발효된 성형담체를 소성시키기 위한 소성단계이다.Next, step d) is a firing step for firing the fermented molded carrier.
여기서, 상기 d) 단계는 상기 발효된 상기 성형담체를 800~900℃의 소성온도에서 소성시키는 것이 좋다.Here, step d) is preferably baked at the firing temperature of the fermented molded carrier 800 ~ 900 ℃.
이때, 상기 발효된 성형담체를 800℃ 미만의 소성온도에서 소성시킬 경우 상기 성형담체가 소성된 상태의 소성담체에 충분한 강도 유지가 어려운 문제점이 있다.In this case, when the fermented molded carrier is calcined at a firing temperature of less than 800 ° C., there is a problem that it is difficult to maintain sufficient strength of the molded carrier in the fired state of the molded carrier.
그리고, 상기 발효된 성형담체를 900℃ 초과의 소성온도에서 소성시킬 경우 상기 성형담체가 소성된 상태의 소성담체의 공극 감소와 활용시 미생물 고정 감소의 문제점이 있다.In addition, when the fermented molded carrier is calcined at a firing temperature of more than 900 ° C., there is a problem of reducing the voids of the plastic carrier in the fired state of the molded carrier and reducing the fixation of microorganisms during application.
따라서, 상기 발효된 성형담체가 적정한 공극율을 유지하면서 밀도 및 강도 등의 물성이 우수해질 수 있도록 하기 위해 d) 단계가 발효된 성형담체를 800~900℃의 소성온도에서 소성시키는 것이 바람직하다.Therefore, in order for the fermented molding carrier to maintain a proper porosity and to have excellent physical properties such as density and strength, it is preferable to fire the molded carrier having the fermentation step d) at a firing temperature of 800 to 900 ° C.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 유용미생물이 혼입되어 발효되는 과정에서 증식된 미생물이 소성과정에서 미세기공 형성을 활성화시키고, 질석의 온도상승에 따른 부피팽창 및 활성탄의 탄화로 담체 내의 거대기공과 미세기공의 조화를 이룸으로써, 수중 영양원인 질소 및 인의 흡착을 도모하여 기공률이 급격히 저하될 우려가 없고, 현장적용시 담체에 유용미생물이 부착되어 흡착된 영양원을 제거함과 동시에 용존 유기탄소를 먹이원으로 하여 수질 개선을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크기 때문에 물리화학적으로 안정하여 미생물의 탈리가 없어 슬러지 발생이 적고, 반응조에 투입이 용이할 뿐만 아니라 비중이 작아서 소형담체 제조시 유동상으로도 사용이 용이하며, 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention activates micropores during the firing process of microorganisms proliferated in the process of incorporation of useful microorganisms, and macropores and microorganisms in the carrier by volume expansion and carbonization of activated carbon according to temperature rise of vermiculite. By harmonizing the pores, it promotes the adsorption of nitrogen and phosphorus, which are nutrient sources in the water, so that the porosity is not rapidly reduced, and useful organic microorganisms are attached to the carrier during field application to remove the adsorbed nutrients and dissolve the organic carbon as a food source. It not only improves the water quality but also has a large specific surface area, so it is physically and chemically stable, so there is no sludge generation due to no desorption of microorganisms. It is easy and there is an advantage that can be manufactured at a low price.
본 발명은 유용미생물이 혼입되어 발효되는 과정에서 증식된 미생물이 소성과정에서 미세기공 형성을 활성화시키고, 질석의 온도상승에 따른 부피팽창 및 활성탄의 탄화로 담체 내의 거대기공과 미세기공의 조화를 이룸으로써, 수중 영양원인 질소 및 인의 흡착을 도모하여 기공률이 급격히 저하될 우려가 없고, 현장적용시 담체에 유용미생물이 부착되어 흡착된 영양원을 제거함과 동시에 용존 유기탄소를 먹이원으로 하여 수질 개선을 이룰 수 있을 뿐만 아니라 비표면적이 크기 때문에 물리화학적으로 안정하여 미생물의 탈리가 없어 슬러지 발생이 적고, 반응조에 투입이 용이할 뿐만 아니라 비중이 작아서 소형담체 제조시 유동상으로도 사용이 용이하며, 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention activates micropores during the firing process by mixing the useful microorganisms and fermentation, and harmonize the macropores and micropores in the carrier by volume expansion and carbonization of activated carbon according to the temperature rise of vermiculite. By promoting the adsorption of nitrogen and phosphorus, which are nutrient sources in the water, there is no fear that the porosity will be drastically reduced.In addition, useful microorganisms are attached to the carrier to remove the nutrients adsorbed while applying dissolved organic carbon as a food source. In addition to its large specific surface area, it is physically and chemically stable, so there is no desorption of microorganisms, so sludge is not generated, and it is easy to put into the reaction tank. It can be produced by the effect.
그리고, b) 단계가 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 40~60중량%로 습식혼합하기 때문에 상기 배합물이 질소 및 인의 흡착능력이 현저하게 향상되는 효과가 있다.And, since step b) is wet blending the useful microorganism active liquid in the blend at 40 to 60% by weight, the blend has an effect of significantly improving the adsorption capacity of nitrogen and phosphorus.
아울러, c) 단계가 성형담체를 상대습도 60~80중량% 내에서 14~30일 동안 건조발효시키기 때문에 상기 성형담체가 유용미생물의 증식과 이에 따른 대사산물인 각종 유기산 발생을 보다 원활하게 유도할 수 있는 효과가 있다.In addition, the step c) is to dry-ferment the molded carrier for 14-30 days in a relative humidity of 60 to 80% by weight, so that the molded carrier can more effectively induce the growth of useful microorganisms and the generation of various organic acids that are metabolites. It can be effective.
나아가, d) 단계가 발효된 성형담체를 800~900℃의 소성온도에서 소성시키기 때문에 상기 발효된 성형담체가 적정한 공극율을 유지하면서 밀도 및 강도 등의 물성이 우수해지는 효과가 있다.Furthermore, since the step d) calcinates the molded carrier at a firing temperature of 800 to 900 ° C., the fermented molded carrier is effective in maintaining physical properties such as density and strength while maintaining an appropriate porosity.
이하, 본 발명의 유용미생물 발효담체의 제조방법을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같고, 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.Hereinafter, the preparation method of the useful microorganism fermentation carrier of the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. Of course, the scope of the present invention is not limited to the following examples, and the technical scope of the present invention is not departed. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
[담체 재료 및 유용 미생물군의 준비][Preparation of Carrier Material and Useful Microbial Group]
고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄은 분말형 재료로 최대 1mm이하로 하고, 유용 미생물군은 에버미라클사(社)로부터 EM 활성액을 구입하여 사용하였다.Kaolin, zeolite, vermiculite and activated charcoal are powdery materials up to 1 mm or less, and the useful microorganism group is obtained by using EM active liquid from Ever Miracle Co., Ltd.
[실시예 1]Example 1
고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄을 5:5:1:0.5 질량비율로 건조배합하여 용출 실험을 통한 용출물에 대해 COD(생화학적 탄소요구량)가 100mg/L 이하가 표준인 배합물을 얻었다.Kaolin, zeolite, vermiculite, and activated carbon were dry blended at a 5: 5: 1: 0.5 mass ratio to obtain a formulation having a COD (biochemical carbon requirement) of 100 mg / L or less for the eluate from the elution experiment.
그리고, 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 40~60중량%로 습식혼합하여 슬러리로 만들어 0.5~1시간 동안 반죽한 후 일정 형상으로 성형하여 성형담체를 얻었다.In addition, the useful microorganism active liquid in the blend was wet mixed at 40 to 60% by weight to form a slurry, kneaded for 0.5 to 1 hour, and then molded into a predetermined shape to obtain a molded carrier.
그 다음, 상기 성형담체의 수분함량이 20~30중량%가 되도록 상기 성형담체를 실온 암소의 상대습도 60~80% 내에서 14~30일 동안 건조발효시켰다.Then, the molded carrier was dried and fermented for 14 to 30 days in a relative humidity of 60 to 80% of room temperature so that the water content of the molded carrier was 20 to 30% by weight.
그리고, 상기 발효된 성형담체를 900℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 1의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.The fermented molded carrier was naturally cooled after firing in an electric furnace at 900 ° C. for 2 hours to prepare a useful microbial fermentation carrier of Example 1.
[실시예 2][Example 2]
실시예 1과 달리 상기 발효된 성형담체를 600℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 2의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the fermented molded carrier was calcined in an electric furnace at 600 ° C. for 2 hours, and then cooled naturally to prepare a useful microorganism fermented carrier of Example 2.
[실시예 3]Example 3
실시예 1과 달리 상기 발효된 성형담체를 700℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 3의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the fermented molded carrier was calcined in an electric furnace at 700 ° C. for 2 hours and then cooled naturally to prepare a useful microorganism fermented carrier of Example 3.
[실시예 4]Example 4
실시예 1과 달리 상기 발효된 성형담체를 800℃의 전기로에서 2시간 동안 소성 후 자연 냉각하여 실시예 4의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the fermented molded carrier was calcined in an electric furnace at 800 ° C. for 2 hours, and then naturally cooled to prepare a useful microorganism fermented carrier of Example 4.
[비교예 1]Comparative Example 1
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:0:1로 하여 비교예 1의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of the kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 0: 1 to prepare a useful microbial fermentation carrier of Comparative Example 1.
[비교예 2]Comparative Example 2
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:1:1로 하여 비교예 2의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of the kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 1: 1 to prepare a useful microorganism fermentation carrier of Comparative Example 2.
[비교예 3]Comparative Example 3
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:1:2로 하여 비교예 3의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of the kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 1: 2 to prepare a useful microorganism fermentation carrier of Comparative Example 3.
[비교예 4][Comparative Example 4]
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:2:1로 하여 비교예 4의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of the kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 2: 1 to prepare a useful microorganism fermentation carrier of Comparative Example 4.
[비교예 5][Comparative Example 5]
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:3:1로 하여 비교예 5의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of the kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 3: 1 to prepare a useful microorganism fermentation carrier of Comparative Example 5.
[비교예 6][Comparative Example 6]
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:0:0으로 하여 비교예 6의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 0: 0 to prepare a useful microorganism fermentation carrier of Comparative Example 6.
[비교예 7][Comparative Example 7]
실시예 1과 달리 상기 고령토, 제올라이트, 질석, 활성탄의 질량비율을 5:5:1:3으로 하여 비교예 7의 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the mass ratio of the kaolin, zeolite, vermiculite and activated carbon was 5: 5: 1: 3 to prepare a useful microbial fermentation carrier of Comparative Example 7.
[비교예 8]Comparative Example 8
실시예 1과 달리 상기 배합물에 상기 유용미생물 활성액 대신에 증류수 40~60중량%로 습식혼합하여 비교예 8인 유용미생물 발효담체를 제조하였다.Unlike Example 1, the microbial fermentation carrier of Comparative Example 8 was prepared by wet mixing with 40 to 60% by weight of distilled water in place of the useful microorganism active solution.
이와 같이 제조된 상기 실시예 1 및 상기 비교예 1~7의 유용미생물 발효담체에 대하여 질석 함량의 변화에 따른 유용미생물 발효담체의 밀도 및 공극율 변화를 평가하였고, For the useful microorganism fermentation carrier of Example 1 and Comparative Examples 1 to 7 prepared as described above were evaluated the density and porosity change of the useful microorganism fermentation carrier according to the change of vermiculite content,
상기 실시예 1~4의 유용미생물 발효담체에 대하여 소성온도 변화에 따른 유용미생물 발효담체의 공극율과 밀도 변화를 평가하였고, For the useful microorganism fermentation carriers of Examples 1 to 4 was evaluated the porosity and density change of the useful microorganism fermentation carrier according to the firing temperature change,
상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체에 대하여 질소와 인의 농도가 고정된 상태에서 유용미생물 발효담체의 양의 변화에 따른 흡착능 변화를 평가하였고,For the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4, the adsorption capacity of the useful microbial fermentation carrier was evaluated in accordance with the change of the amount of the useful microbial fermentation carrier.
상기 실시예 1, 3 및 비교예 8의 유용미생물 발효담체에 대하여 유용미생물 발효 여부에 따른 질소 및 인의 흡착능 변화를 평가하였다.The useful microbial fermentation carriers of Examples 1, 3 and Comparative Example 8 were evaluated for the change in the adsorption capacity of nitrogen and phosphorus according to the useful microorganism fermentation.
유용미생물 발효담체의 밀도 및 공극율 변화 평가는 질석 함량의 변화에 따른 상기 실시예 1 및 비교예 1~7의 유용미생물 발효담체의 공극율 변화를 측정하기 위해 고령토:제올라이트:활성탄의 질량비율을 달리하여 밀도 및 공극율 변화를 측정하였고, 그 결과는 표 1과 같다.The change in density and porosity of the useful microbial fermentation carrier was measured by varying the mass ratio of kaolin: zeolite: activated carbon to measure the porosity change of the useful microbial fermentation carrier of Examples 1 and 7 according to the change of vermiculite content. The change in density and porosity was measured, and the results are shown in Table 1.
[표 1] 질석 함량의 변화에 따른 밀도 및 공극율 변화 측정 결과[Table 1] Measurement result of density and porosity change according to change of vermiculite content
Sample
No.
Sample
No.
porosity
porosity
density
density
sintered result
sintered result
Koalin
Koalin
Zeolite
Zeolite
A.C
AC
culitevermi
culite
이와 같이 상기 실시예 1의 유용미생물 발효담체가 최적의 강도, 유효한 밀도 및 공극율을 나타낸 것으로 측정되었다.Thus, the useful microbial fermentation carrier of Example 1 was determined to exhibit the optimum strength, effective density and porosity.
이는 상기 실시예 1의 유용미생물 발효담체의 배합물이 고령토, 제올라이트, 활성탄, 질석이 각각 43.5%, 43.5%, 8.7%, 4.3%인 5:5:1:0.5의 질량비율로 건조배합되었기 때문에 상기 실시예 1의 유용미생물 발효담체이 최적의 강도, 유효한 밀도 및 공극율을 나타낸 것으로 사료된다.This is because the formulation of the useful microorganism fermentation carrier of Example 1 was dry blended at a mass ratio of 5: 5: 1: 0.5 of 43.5%, 43.5%, 8.7%, and 4.3% of kaolin, zeolite, activated carbon, and vermiculite, respectively. The useful microbial fermentation carrier of Example 1 is believed to exhibit the optimum strength, effective density and porosity.
소성온도 변화에 따른 유용미생물 발효담체의 공극율과 밀도 변화 평가는 소성온도를 각각 600℃, 700℃, 800℃, 900℃로 달리하여 상기 실시예 1~4의 유용미생물 발효담체의 공극율과 밀도 변화를 측정하였고, 그 결과는 도 1과 같다.Evaluation of the porosity and density change of the useful microorganism fermentation carrier according to the calcination temperature changes the porosity and density of the useful microorganism fermentation carrier of Examples 1 to 4 by varying the firing temperature to 600 ℃, 700 ℃, 800 ℃, 900 ℃ Was measured, and the result is shown in FIG. 1.
도 1에서 보는 바와 같이 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체의 공극율과 밀도 변화가 큰 것으로 측정되었다.As shown in FIG. 1, the porosity and density change of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4 were large.
이는 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체의 소성온도인 800~900℃가 적정 소성온도이기 때문에 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체의 소성온도가 높을수록 밀도는 증가하고, 공극율은 감소함으로써, 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체의 공극율과 밀도 변화가 크게 측정된 것으로 사료된다.Since the firing temperature of the useful microorganism fermentation carrier of Examples 1 and 4 is 800-900 ° C is an appropriate firing temperature, the density increases as the firing temperature of the useful microorganism fermentation carrier of Examples 1 and 4 is higher. By decreasing the porosity, it is considered that the porosity and density change of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4 were measured greatly.
상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체의 질소 및 인의 흡착 능력에 대해 평가하였다.The adsorption capacities of nitrogen and phosphorus of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4 were evaluated.
이때, 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체를 200ml 수용상에서 영양원인 질소와 인의 농도를 각각 20mg/L, 10mg/L로 고정하고, 유용미생물 발효담체의 양을 5g, 10g, 20g, 40g, 80g의 조건에서 25시간 동안 흡착능을 측정하였고, 그 결과는 도 2 및 도 3과 같다.In this case, the concentrations of nitrogen and phosphorus as nutrients were fixed to 20 mg / L and 10 mg / L, respectively, in the 200 ml aqueous phase of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4, and the amounts of the useful microbial fermentation carriers were 5 g, 10 g, and 20 g, respectively. Adsorption capacity was measured for 25 hours under conditions of, 40g and 80g, and the results are shown in FIGS. 2 and 3.
도 2 및 도 3에서 본 바와 같이 유입 질소와 인의 부하치가 3.812g, 1.84g인 조건에서 25시간 동안의 암모니아성 질소와 인의 흡착량은 2.804g,, 0.791g으로 각각의 제거율은 73.6%, 43.0%인 것으로 측정되었다.As shown in FIGS. 2 and 3, the adsorption amount of ammonia nitrogen and phosphorus was 2.804g, and 0.791g for 25 hours under the condition that the inflow nitrogen and phosphorus were 3.812g and 1.84g, respectively, and the removal rates were 73.6% and 43.0, respectively. It was determined to be%.
그리고, 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체에 대한 질소 및 인의 흡착 능력(x/M)은 0.19mg/g, 0.07mg/g 인 것으로 측정되었다.In addition, the adsorption capacity (x / M) of nitrogen and phosphorus to the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4 was measured to be 0.19 mg / g and 0.07 mg / g.
이는 상기 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체가 각각 900℃, 800℃에서 소성되었기 때문인 것으로 사료된다.This is considered to be because the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 4 were calcined at 900 ℃ and 800 ℃, respectively.
상기 실시예 1, 3 및 비교예 8의 유용미생물 발효담체의 질소 및 인의 흡착 능력에 대해 평가하였다.The adsorption capacities of nitrogen and phosphorus of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1, 3 and Comparative Example 8 were evaluated.
이때, 상기 실시예 1, 3의 유용미생물 발효담체는 상기 배합물에 유용미생물 활성액 40~60중량%를 습식혼합하였고, 상기 비교예 8의 유용미생물 발효담체는 상기 배합물에 증류수 40~60중량%를 습식혼합한 다음 30일 동안 발효 및 건조시켰다.At this time, the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 3 were wet-mixed 40 to 60% by weight of the useful microorganism active liquid in the formulation, the useful microorganism fermentation carrier of Comparative Example 8 was 40 to 60% by weight of distilled water in the formulation It was wet mixed and then fermented and dried for 30 days.
그리고, 상기 실시예 1, 3 및 비교예 8의 유용미생물 발효담체를 200ml 수용상에서 영양원인 질소와 인의 농도를 각각 20mg/L, 10mg/L로 고정하고, 유용미생물 발효담체의 양을 5g, 10g, 20g, 40g, 80g의 조건에서 24시간 동안 흡착능을 측정하였고, 그 결과는 도 4 및 도 5와 같다.In addition, the concentrations of nitrogen and phosphorus as nutrients were fixed to 20 mg / L and 10 mg / L, respectively, in the 200 ml aqueous phase of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1, 3 and Comparative Example 8, and the amounts of the useful microbial fermentation carriers were 5 g and 10 g, respectively. Adsorption capacity was measured for 24 hours under the conditions of, 20g, 40g, 80g, and the results are shown in FIGS. 4 and 5.
도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이 상기 실시예 1, 3의 유용미생물 발효담체에 대한 질소 및 인의 흡착능력(x/M)은 각각 0.355mg/g, 0.070mg/g 인 것으로 측정되었다.As shown in FIGS. 4 and 5, nitrogen and phosphorus adsorption capacities (x / M) of the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 3 were measured to be 0.355 mg / g and 0.070 mg / g, respectively.
그러나, 상기 비교예 8의 유용미생물 발효담체에 대한 질소 및 인의 흡착능력(x/M)은 0.015mg/g 인 것으로 측정되었다.However, the adsorption capacity (x / M) of nitrogen and phosphorus to the useful microbial fermentation carrier of Comparative Example 8 was determined to be 0.015 mg / g.
이는 상기 실시예 1, 3의 유용미생물 발효담체는 상기 배합물에 유용미생물 활성액을 40~60중량%로 습식혼합했기 때문에 상기 실시예 1. 3의 유용미생물 발효담체가 상기 비교예 8의 유용미생물 발효담체에 비해 약 100%의 흡착능력향상을 얻게 된 것으로 사료된다.This is because the useful microbial fermentation carriers of Examples 1 and 3 were wet-mixed with the useful microorganism active solution in the blend at 40 to 60% by weight. The adsorption capacity was improved by about 100% compared to the carrier.
도 1은 실시예 1~4의 유용미생물 발효담체의 소성온도 변화에 따른 공극율과 밀도 변화 측정 결과를 나타내는 도면이고,1 is a view showing the results of measuring the porosity and density change according to the calcination temperature of the useful microorganism fermentation carrier of Examples 1 to 4,
도 2 및 도 3은 실시예 1 및 실시예 4의 유용미생물 발효담체에 대하여 유용미생물 발효담체의 양의 변화에 따른 흡착능 변화 측정 결과를 나타내는 도면이고,2 and 3 are diagrams showing the results of measuring the change in adsorption capacity according to the change in the amount of the useful microorganism fermentation carriers of Examples 1 and 4,
도 4 및 도 5는 실시예 1, 3 및 비교예 8의 유용미생물 발효담체에 대하여 유용미생물 발효 여부에 따른 질소 및 인의 흡착능 변화 측정 결과를 나타내는 도면이다.4 and 5 are diagrams showing the results of measuring the change in the adsorption capacity of nitrogen and phosphorus according to the useful microorganism fermentation carrier for the useful microorganism fermentation carrier of Examples 1, 3 and Comparative Example 8.
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