KR101165675B1 - 교반조가 구비된 미생물제제 살포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교반조가 구비된 미생물제제 살포장치에 관한 것으로, 본 발명의 살포장치는 원료 투입구에 스크린이 구비되고, 일측에는 고상의 미생물제제를 액상으로 혼합하기 위한 물이 주입되는 용수주입구가 구비되고, 하단부에는 배출구가 형성되는 교반조와, 상기 스크린을 통과하여 투입된 고상의 미생물제제를 상기 물과 혼합하기 위해 상기 교반조 내부에 설치되어 구동모터에 의해 회전하는 교반축과, 상기 교반축에 다수개 설치되어 교반효율을 높이기 위한 임펠러와, 상기 미생물제제의 활성화 및 미생물의 생존을 위해 상기 교반조 내부에 공기를 주입시키는 공기주입수단과, 상기 물과 혼합된 액상의 미생물제제를 외부로 살포하기 위한 살포수단을 포함함으로써, 비중이 서로 다른 2가지 이상의 물질을 침전 및 부유없이 균등하게 교반하고, 균주의 활동성 증가를 위해 공기 등의 가스를 주입함과 동시에 입자성 물질이 포함된 물질을 원활히 살포할 수 있는 효과가 있다.

Description

교반조가 구비된 미생물제제 살포장치{Apparatus for Sprinkling Microorganism Medicine Having Agitation Tank}

본 발명은 교반조가 구비된 미생물제제 살포장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비중이 서로 다른 2가지 이상의 물질을 침전 및 부유없이 균등하게 교반하고, 균주의 활동성 증가를 위해 공기 등의 가스를 주입함과 동시에 입자성 물질이 포함된 물질을 원활히 살포할 수 있는 미생물제제 살포장치에 관한 것이다.

급격한 산업화에 따른 화석연료의 사용량 증가, 오염물질 배출량의 급증, 인구의 도시집중화 등으로 인한 토양 오염이 토양생태계 및 인체에 미치는 환경적 피해가 부각되면서 다양한 토양복원방법이 개발되어 적용되고 왔다.

특히 유류분해능력을 가진 미생물제제를 활용하는 생물학적 방법은 환경친화적인 복원방법으로서, 토양 미생물제제는 부숙 촉진, 인산가용화 등 영양성분의 전환(transformation), 작물 생육 촉진성 근권세균 (plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)을 포함한 길항작용 등의 목적으로 다양한 제품이 생산되어 유통되고 있으며, 점차 제품의 종류와 형태가 발전되어 그 사용량이 날로 증가하고 있는 추세이다.

그러나 미생물의 배양 및 제품제작에는 고가의 배지성분을 사용하므로 생산업체 간에 경쟁이 치열함에도 불구하고, 결코 저렴하지 않은 가격에 판매되고 있으며, 또한 토양 미생물제제의 사용효과를 보장하기 위해서는 제품의 단위중량당 생균수(number of viable cells)가 매우 중요함에도 불구하고 유통과정이나 보관기간 중에 변화의 진폭이 커서 대부분 기준에 미달하거나 경우에 따라서는 오염 균주가 우점하고 있는, 즉 변질된 제품도 쉽게 발견되는 문제점이 있다.

이는 미생물제제를 사용하는 입장에서 보면 품질이 보증되지 않은 제품을 고가에 매입하는 불이익을 당하는 문제점과, 생산업체의 입장에서는 고가 제품으로써 더 이상 매출신장이 어려울 뿐 아니라 출고 이후 자사제품의 품질을 자신할 수 없는 이중적인 문제점에 처해있다고 볼 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 유기성 슬러지를 이용하여 유류분해에 탁월한 미생물제제를 연구개발하여 등록특허 10-0947348호를 출원한 바 있다. 상기 미생물제제는 시중 미생물제제와 가격면에서 저렴하면서도 우수한 효능을 보이는 장점이 있다.

하지만, 상기 미생물제제는 고상 타입이었기 때문에 높은 유류분해 효율을 기대하기 위해서는 일정비율의 물을 혼합하여 액상으로 전환하여 사용하여야 하기 때문에 액상인 시판 미생물 제제보다 사용에 있어 다소 불편함이 있었다.

따라서, 본 출원인은 고상의 미생물제제의 사용 시 발생하는 불편을 감소시키기 위해 일정비율의 물을 혼합할 때 원활한 교반이 이루어질 수 있도록 하며, 미생물제제를 원활하게 살포할 수 있는 교반/살포 장치에 대한 연구를 진행하였다.

한편, 미생물제제를 교반하는 교반장치에는 미생물의 활동성 증가를 위한 공기(산소) 및 영양염류의 주입이 필요하다.

종래의 선행기술인 등록특허 10-0611685호에는 산소의 공급과 교반이 동시에 이루어지게 하여 산소공급이 가능한 미생물 배양의 교반장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 교반장치는 액상의 배양액을 사용하여 교반하는 것이므로, 고상의 미생물제제를 교반할 수 없을 뿐 아니라 배양액을 외부로 살포하는 살포장치가 구비되지 않은 문제점이 있었다.

따라서, 고상의 미생물제제에 물을 혼합하여 액상으로 교반함과 동시에 입자성이 있는 물질을 외부로 살포하면서도 물질의 걸림 또는 내부 고장없이 살포가 가능한 살포장치가 요구되어 왔다.

이에 본 발명에서는 상술한 요구에 부응하기 위하여, 고상의 미생물제제에 물을 혼합하여 교반함과 동시에 입자성이 있는 물질을 살포하면서도 물질의 걸림 또는 내부 고장없이 살포가능한 교반조가 구비된 미생물제제 살포장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 비중이 서로 다른 2가지 이상의 물질을 침전 및 부유없이 균등하게 교반하고, 균주의 활동성 증가를 위해 공기 등의 가스를 주입하는 공기주입수단이 구비되는 교반조가 구비된 미생물제제 살포장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 원료 투입구에 스크린이 구비되고, 일측에는 고상의 미생물제제를 액상으로 혼합하기 위한 물이 주입되는 용수주입구가 구비되고, 하단부에는 배출구가 형성되는 교반조와, 상기 스크린을 통과하여 투입된 고상의 미생물제제를 상기 물과 혼합하기 위해 상기 교반조 내부에 설치되어 구동모터에 의해 회전하는 교반축과, 상기 교반축에 다수개 설치되어 교반효율을 높이기 위한 임펠러와, 상기 미생물제제의 활성화 및 미생물의 생존을 위해 상기 교반조 내부에 공기를 주입시키는 공기주입수단과, 상기 물과 혼합된 액상의 미생물제제를 외부로 살포하기 위한 살포수단을 포함하는 미생물제제 살포장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 교반조의 내측면에는 최적의 교반 효율을 내기 위해 다수개의 방해판이 설치될 수 있다.

상기 방해판은 하방향으로 10~20°기울어지게 설치될 수 있다.

또한, 상기 스크린에는 유입되는 고상의 미생물제제가 상기 교반조로 용이하게 투입되도록 바이브레이터가 장착될 수 있다.

한편, 상기 교반조의 하단부는 원추형 콘(cone) 형상으로 이루어지고, 그 중앙에는 상기 배출구가 형성됨과 아울러 상기 배출구에 배출관이 연결될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 임펠러는 상기 교반축에 다단으로 이루어지며, 교반축에 40~50°기울어진 각도로 형성될 수 있다.

본 발명의 상기 공기주입수단은, 상기 교반조의 외부에 구비되어 공기를 주입하기 위한 블로워와, 상기 블로워에 연결되어 상기 교반조의 내부에 공기를 주입하도록 설치되는 공기주입배관을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 공기주입배관은 상기 교반조 내부에 공기를 주입할 수 있도록 하는 제1 공기주입배관과, 살포배관에 연결되는 제2 공기주입배관에 연결될 수 있다.

상기 제1 공기주입배관은 교반조의 하부에 설치되는 유입배관에 연결되고, 상기 유입배관에는 공기를 배출하기 위한 배출홀이 다수개 형성될 수 있다.

또한, 상기 살포수단은 상기 교반조의 하부에 설치되어 교반된 미생물제제를 유출하는 유출배관과, 상기 유출배관에서 배출되는 미생물제제를 펌핑하여 살포배관으로 공급하는 살포펌프와, 상기 살포배관의 단부에 연결되는 살포노즐로 이루어질 수 있다.

상기 살포배관에는 블로워에 연결되는 제2 공기주입배관이 연결될 수 있다.

또한, 상기 제2 공기주입배관에는 미생물제제가 상기 블로워 측으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 체크밸브가 설치될 수 있다.

상기 살포노즐의 단부는 살포면적을 확장하도록 소정의 각도로 벌어지는 형상인 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 고상의 미생물제제를 교반 및 활성화시키며 유류 분해균의 활성을 극대화시킴으로써, 오염된 토양의 유류분해효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 미생물제제의 활성 유지를 위한 공기주입수단을 구비함으로써, 살포된 미생물제제가 오염토양과 접촉한 즉시 유류를 분해하기 때문에 오염 토양의 정화기간을 단축시킴으로써 작업의 편리성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 비중이 서로 다른 2가지 이상의 물질을 침전 및 부유없이 균등하게 교반하고, 입자성 물질이 포함되는 액상의 미생물제제를 원활히 살포할 수 있는 효과가 있다.

또한, 교반조에 살포장치를 설치하여 교반과 동시에 살포할 수 있어 작업의 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 살포장치의 전체구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 살포장치의 내부 구성을 보인 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 임펠러의 일실시예를 도시한 정면도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 임펠러의 다른 실시예를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 살포노즐의 분사구를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에서 임펠러 형상 및 회전속도에 따른 Y축 0.05m 지점에서의 X축 방향에 대한 속도를 나타내는 모델링 그래프이다.
도 6은 본 발명에서 교반조건에 따른 유류분해 미생물의 개체수를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 살포장치를 사용함과 사용하지않음에 따른 TPH 농도를 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 8b는 본 발명의 공기주입수단을 통해 공기를 불어 넣으면 공기유동이 활발해져 미생물제제의 교반이 더 잘 이루어지는 것을 비교하여 나타낸 모델링으로서, 도 8a는 폭기가 없는 경우, 도 8b는 폭기가 있는 경우의 모델링이다.

이하, 본 발명의 교반조가 구비된 미생물제제 살포장치의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 살포장치의 전체구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 살포장치의 내부 구성을 보인 단면도이다.

본 발명에 따른 미생물제제 살포장치의 일실시예는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 고상의 미생물제제가 투입되어 교반되는 교반조(10)와, 상기 미생물제제의 활성화 및 미생물의 생존을 위해 상기 교반조(10) 내부에 공기를 주입시키는 공기주입수단과, 상기 물과 혼합된 액상의 미생물제제를 외부로 살포하기 위한 살포수단을 포함한다.

상기 교반조(10)는 원료, 즉 고상의 미생물제제가 투입되기 위한 원료 투입구(12)가 상부에 형성되며, 상기 원료 투입구(12)에는 교반조(10)에 투입되는 고상의 미생물제제의 크기를 조절하기 위해 스크린(14)이 구비된다.

고상의 미생물제제는 제품의 특성상 생산공정의 상태에 따라 덩어리 형태로 생산될 우려가 있을 뿐만 아니라 보관과정에서 수분에 의한 뭉침현상이 발생할 수 있다. 덩어리 형태로 공급된 제품은 살포장치에 부하를 초래할 수 있으므로 상기 교반조(10)에 유입되는 제품의 입자를 고르게 할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 살포장치는 상기 스크린(14)을 설치함으로써, 유입되는 제품의 크기와 양을 조절할 수 있다.

상기 스크린(14)은 30×15㎜ 크기의 격자모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스크린(14)에는 유입되는 고상의 미생물제제가 상기 교반조(10)로 용이하게 투입되도록 바이브레이터(도시안함)가 장착될 수 있다.

상기 바이브레이터는 스크린(14)의 양쪽 측면에 장착될 수 있으며, 별도의 컴프레셔 또는 블로워로부터 공급되는 공기를 이용하여 진동을 일으키는 것으로, 스크린(14)의 측면에 진동을 줌으로써 고상 제품을 흔들어 아래로 쉽게 떨어지게 한다.

여기서, 상기 바이브레이터는 통상의 것이 사용될 수 있으므로, 그 구성에 대해서는 생략하기로 한다.

이와 같이 본 발명의 살포장치는 스크린(14)과 바이브레이터를 부착함으로써 교반 및 살포 작업의 편리성을 높일 수 있다.

한편, 상기 교반조(10)의 일측에는 고상의 미생물제제를 액상으로 혼합하기 위한 물이 주입되는 용수주입구(16)가 구비되고, 하단부에는 배출구(18)가 형성된다.

바람직하게는 상기 교반조(10)의 하단부는 원추형 콘(cone) 형상으로 이루어지고, 그 중앙에 상기 배출구(18)가 형성된다.

교반조의 하단부가 평평하고, 배출관이 측면에 부착되어 있을 경우, 일부 침전된 고형물을 완전히 제거하기가 불편하다. 이를 고려하여 상기 교반조(10) 하단부를 높이 100㎜의 콘 모양으로 하여 침전되는 고형물을 한 곳으로 모이게 한 것이다.

또한, 상기 배출구(18)에는 외부로 연결되는 배출관(도시안함)이 설치될 수 있다.

한편, 상기 스크린(14)을 통과하여 투입된 고상의 미생물제제를 상기 물과 혼합하기 위해 상기 교반조(10) 내부에는 구동모터(22)에 의해 회전하는 교반축(20)이 설치되고, 상기 교반축(20)에 다수개 설치되어 교반효율을 높이기 위한 임펠러(24)가 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 임펠러(24)는 상기 교반축(20)에 다단으로 이루어질 수 있다. 도 3a에서 보는 바와 같이, 상기 임펠러(24)는 3단으로 이루어지며, 각각의 임펠러(24)는 교반축(20)에 40~50°, 가장 바람직하게는 45°기울어진 각도로 형성될 수 있다.

투입된 고상의 미생물제제를 일정비율의 용수(물)와 혼합하기 위해 교반축(20)에 교차되어 부착된 임펠러(24)는 일정한 교반속도로 회전함으로써, 교반 효율에 직접적인 영향을 끼친다.

도 3b는 본 발명에 따른 임펠러의 다른 실시예를 도시한 정면도로서, 일측에 2개의 임펠러(24a)가 교차되도록 형성됨으로써, 교반 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 교반조(10)의 내측면에는 최적의 교반 효율을 내기 위해 다수개의 방해판(26)이 설치될 수 있다.

상기 방해판(26)은 교반동작 시 수면부가 움푹 파이는 현상을 보완하고자 사방면에 부착되는 것으로, 방해판(26) 주위에서 발생하는 와류현상을 이용하여 혼합교반을 더욱 활발하게 하는 역할을 한다.

상기 방해판(26)은 하방향으로 10~20°기울어지게 설치될 수 있다.

한편, 교반조(10) 내부에서의 공기주입은 미생물의 생존을 위해 필수적인 요인으로, 교반 동작 시 일정시간 이상 동안 보관함에 따라 감소된 미생물 활성을 높이기 위하여 본 발명에서는 공기주입수단이 구비된다.

본 발명의 상기 공기주입수단은, 상기 교반조(10)에 구비되어 공기를 주입하기 위한 블로워(30)와, 상기 블로워(30)에 연결되어 상기 교반조(10)의 내부에 공기를 주입하도록 설치되는 공기주입배관(32)으로 이루어질 수 있다.

일반적으로 사용하는 공기주입장치에는 컴프레셔와 블로워가 있는데, 컴프레셔의 경우 공기주입압력이 높은 반면 공기를 저장할 수 있는 공간이 작을 뿐만 아니라 연속적으로 사용하기에는 부하가 걸려 교반되는 시간동안 지속적으로 공기를 주입하여야 하는 점을 감안하였을 때 적합하지 않다.

이에 컴프레셔보다 압력은 다소 떨어지지만 연속 사용이 가능한 블로워(30)를 선택하여 본 발명의 살포장치를 구성한다.

여기서, 상기 공기주입배관(32)은 교반조(10) 내부에 공기를 주입할 수 있도록 하는 제1 공기주입배관(32a)과, 후술할 살포배관에 연결되는 제2 공기주입배관(32b)에 연결된다.

상기 제1 공기주입배관(32a)은 교반조(10)의 하부에 설치되어 교반조(10)의 하방향에서부터 공기를 주입할 수 있는 유입배관(34)에 연결되는 것으로, 상기 유입배관(34)에는 공기를 배출하기 위한 배출홀이 다수개 형성될 수 있다. 상기 배출홀은 유입배관(34)에 일정간격으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 살포수단은 상기 교반조(10)의 하부에 설치되어 교반된 미생물제제를 유출하는 유출배관(42)과, 상기 유출배관(42)에서 배출되는 미생물제제를 펌핑하여 살포배관(46)으로 공급하는 살포펌프(44)와, 상기 살포배관(46)의 단부에 연결되는 살포노즐(48)로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 살포수단은 상기 살포펌프(44)를 이용하여 슬러지를 무리없이 살포배관(46) 및 살포노즐(48)에 통과시키고, 상기 공기주입수단의 공기 압력을 이용하여 살포노즐(48)의 살포거리를 확보하도록 한다.

이를 위해, 상기 살포배관(46)에는 상기 블로워(30)에 연결되는 제2 공기주입배관(32b)이 연결된다.

상기 제2 공기주입배관(32b)은 살포배관(46)에 공기를 불어 넣어서 살포배관(46)의 막힘 현상을 억제해주어 살포가 원활하게 이루어질 수 있게 한다.

또한, 상기 제1 및 제2 공기주입배관(32a)(32b)에는 미생물제제가 상기 블로워(30) 측으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 체크밸브(도시안함)가 설치된다.

한편, 상기 살포노즐(48)는 도 4에서 보는 바와 같이, 살포면적을 확장하도록 단부가 소정의 각도로 벌어지는 형상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 교반조(10)의 내부를 확인할 수 있도록 상기 교반조(10)의 길이방향으로는 레벨확인기(11)가 설치된다.

상기 레벨확인기(11)는 투명 재질로 이루어지어 교반조(10) 내부를 확인할 수 있도록 하며, 고상의 미생물제제가 잘 교반되는지 등의 여부를 확인할 수 있다.

또한, 상기 교반조(10)에는 소정간격을 두고 길이방향으로 적어도 하나 이상의 샘플링 포트(13)가 설치될 수 있다.

한편, 상기 교반조(10)를 이동하기 위한 이동바퀴(50)와, 영양염류를 저장하는 저장조(60)가 더 구비될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 미생물제제 살포장치의 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 상기 교반조(10)의 원료 투입구(12)에 고상의 미생물제제를 투입한다.

이때, 상기 원료 투입구(12)에는 교반조(10)에 투입되는 고상의 미생물제제의 크기를 조절하기 위해 스크린(14)이 구비되므로, 상기 교반조(10)에 유입되는 제품의 입자를 고르게 할 수 있다.

또한, 고상의 미생물제제를 액상으로 혼합하기 위해 용수주입구(16)에서 물을 혼합하고, 상기 구동모터(22)에 연결된 교반축(20)과 임펠러(24)를 회전시켜 미생물제제를 물과 혼합한다.

본 출원인은 교반속도를 결정하기 위해 상기 임펠러(24) 형상 및 교반축(20)의 회전속도에 따른 결과를 비교하여 도 5에 도시하였다.

상기 교반축(20)을 30rpm과 100rpm으로 회전시킬 때를 비교한 결과, 100rpm일 때 교반효과가 더 좋은 것을 알 수 있다. 이는 CFD 모델링 결과를 통해 도출하였다. CFD 모델링이라 함은 전산유체역학을 이용하여 교반장치의 내부 유동흐름 특성을 분석하는데 유용한 수단으로 사용되고 있다. 실제 교반조의 형상에 비례하는 모델(반응기)를 제작하여 분석하는 실험적 연구는 시간 및 비용적인 측면에서 제약이 크며, 실제 크기에 대한 연구가 어려운 반면, CFD 모델링을 통한 해석적 연구는 실험적 연구에 비해 비용 절감 및 결과 획득시간을 단축할 수 있어 관련 연구가 활발히 이루어지고 있다.

도 5에서 Y축 0.05m 지점에서의 X축 방향에 대한 속도를 모델링한 결과, 속도 변동(빨간색 원)이 큰 경우가 교반에 유리하다. 따라서 임펠러(그래프 상에는 blade라 명시되어 있음)의 회전속도 성분이 X방향에 따라 변동이 크기 때문에 교반에 유리함을 확인할 수 있다. 또한 회전속도 증가에 따라 내부 유동이 활발해지는 것으로 나타났다. 이에 최적의 교반속도는 100rpm으로 결정할 수 있다.

최적의 교반속도로 결정한 100rpm은 중속 교반으로 교반축(20)의 위치가 교반조(10)의 중심에 위치할 경우, 중심부에서부터 외주 근처까지의 상기 교반축(20)과 동일하게 회전하는 고체적회전부 현상이 발생하여 교반축(20)을 중심으로 큰 소용돌이 흐름에 의해 수면부가 나팔모양으로 움푹파이는 현상이 생겼다.

이를 보완하기 위해서 교반조(10) 내 방해판(bafle plate)(26)를 부착하였다. 방해판(26)의 크기는 200×70mm로서, 약 15°아래로 기울어지게 하여 한 방향당 3개의 방해판(26)을 부착하였으며, 방해판(26)은 4방면으로 지그재그로 교차되게끔 부착하였다.

방해판(26)을 설치함으로써 살포장치에서 발생한 고체적회전부 현상을 억제하고, 교반조(10) 벽면을 따라 상승하는 역류와 상기 임펠러(24)에 의한 소용돌이 현상 및 상하 대류에 의한 난류현상이 일어나게 하여 교반이 용이하게끔 한다. 특히 방해판 주변으로 와류현상이 발생하여 혼합교반에 적합한 조건을 얻을 수 있다.

도 6은 교반조건에 따른 유류분해 미생물개체수를 도시한 결과이다. 실험조건은 3가지로 분류할 수 있는데, 본 발명에 따른 살포장치의 사용여부(bed 1 vs. bed 2), 임펠러 형상(bed 2 vs. bed 3), 교반속도(bed 3 vs. bed 4)이다.

실험에 사용한 미생물제제 SGR-Biosol"은 생산한 지 1일이 경과한 것을 사용하였으며, 초기 유류분해균 개체수는 8.49×10⁷CFU/g sample이다. 본 발명의 살포장치를 사용하지 않은 경우(bed 1)의 유류분해균 개체수는 8.33×10⁷CFU/g sample으로 약 2% 감소한 값이나 이는 분석오차범위에 해당함으로 인력교반에 따른 유류분해균 개체수 차이는 없다.

한편, 본 발명의 교반조가 구비된 살포장치를 사용할 경우 10 ~ 230% 개체수가 증가하였다. 특히 블레이드 타입의 임펠러를 사용하며 100rpm으로 교반하고 공기를 주입한 bed 3일 때, 1.94×10⁸CFU/g sample로 가장 많은 유류분해균이 증식하였다. 동일한 회전속도일 때 임펠러 형상에 따른 유류분해균 개체수 증식 효율을 비교하였을 때 플렛 타입(plat type)보다는 블레이드 타입(blade type)이 미생물의 활성을 더 높았다.

한편, 동일한 임펠러 형상일 때 교반속도에 따른 미생물개체수를 비교한 결과, 교반속도가 높을수록 미생물 개체수가 많았다.

본 발명의 교반조(10)는 하방향에서부터 공기를 주입할 수 있는 유입배관(34)에 설치되어 균주의 활동성을 크게 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서의 살포시스템은 2단계로 나뉘어진다. 살포펌프(44)(볼텍스 펌프)를 이용한 살포시스템과 블로워(30)를 이용한 송풍식 시스템이다. 살포펌프(44)를 이용하여 물질을 흡입하여 살포하는 동안 살포배관(46)에는 상기 블로워(30)에 연결되는 제2 공기주입배관(32b)을 통해 송풍식 살포 시스템을 연결하여 살포거리를 확보코자 한다.

살포펌프(44)에 사용된 볼텍스 펌프는 입자나 고체들이 섞여 있는 액체를 펌핑할 수 있어 수송물이 막힐 염려가 없는 펌프이다. 펌프 유입구의 위치를 측면으로 할 경우 수면부가 유입구 관경보다 내려가면 공기 유입과 함께 원활한 유입이 되지 않는다. 이에 하부 유입구를 통해 흡입하였더니 흡입속도에 의해 비중이 큰 고형물이 유입구 쪽으로 몰리게 됨에 따라 살포 배관 및 노즐이 막혀 살포반경이 줄어들었다. 이와 같은 현상을 보완하기 위해 측면 유입구에 별도의 유출배관(42)을 연결하였다. 유출배관(42)은 Φ18 hole이 50㎜ 간격으로 뚫려져 있는 Φ50×900㎜ 크기이다. 유출배관(42)은 탈부착이 가능한 구조로 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 송풍식 살포장치는 펌프식 살포장치 중 하나인 살포배관(46)에 공기 주입장치를 설치하여 살포 시 공기주입에 따른 송풍력을 더하여 더 넓은 살포반경을 확보하였다. 공기주입은 바이패스 배관을 통해 공급하였으며, 주입량은 Φ20 볼밸브로 조절한다.

유류오염토양을 정화하는 대표적인 기술 중 하나인 토양경작법(Landfarming)은 오염토양을 굴착하여 지표면에 깔아 주기적으로 뒤집어줌으로써 공기를 공급해 주는 호기성 생분해 공정을 말한다. 생물학적 처리법은 미생물의 대사과정을 이용하여 유류를 분해하는 기술로서 토착 미생물의 활성을 높혀 처리하는 방법과 별도의 외부 미생물을 주입시키는 방법이 있다. 일반적으로 두 가지 방법을 병행하여 사용하는 것이 짧은 시간에 처리효율을 높일 수 있다.

<실험예>

유류분해에 긍정적인 효과를 나타내는지 확인하기 위하여 현장적용성 실험을 하였다. 현장적용성 실험에 사용한 대상 오염토는 실제로 경유로 오염된 토양을 사용하였으며 기본적인 물리화학적인 특성은 도 7과 같다. 오염물질은 TPH이며 초기 오염농도는 7523.1㎎/㎏이였으며 대부분 모래이었으나 실트와 점토가 섞여있었다.

최적의 교반조건인 블레이드 타입의 임펠러를 장착하고 100rpm으로 약 15분간 혼합한 후 본 발명의 살포장치로 살포한 bed 2와 인력으로 교반하고 일반적인 펌프 및 노즐을 이용한 bed 1의 TPH 분해효율을 비교하였다.

일반적인 방식으로 교반/살포한 bed 1은 법적기준인 2,000㎎/㎏(토양환경보전법 토양오염우려기준)을 만족하는데 약 20일이 소요된 반면, 본 발명의 살포장치를 이용한 bed 2는 약 14일이 소요되었다. 이는 본 발명의 살포장치의 활성유지시스템 적용으로 인해 균주의 활성이 증가하여 초기 반응속도를 높인 것으로 판단된다. 또한, 원활한 살포로 인하여 균주가 오염물질과 접촉할 수 있는 면적을 좀 더 넓게 확보할 수 있었기 때문인 것으로 판단된다.

또한, bed 2는 막힘현상없이 살포되었으며, 살포반경이 약 7~8m 정도였으며 살포에 소요된 시간은 약 15 ~ 20분이다. 한편 bed 1은 기존의 살포장치를 사용한 것으로 고형물에 의한 막힘현상이 발생되었다. 노즐의 막힘현상이 심하였으며 막힘현상이 일어날 때마다 고형물을 제거한 후 다시 살포하였다. 막힘현상을 최소화하기 위하여 상등액을 먼저 살포하였으며, 남은 고형물은 굴삭기로 별도로 살포하였다. bed 1의 경우 살포에 소요된 시간은 약 40 ~ 50분이며 작업의 편리성이 많이 떨어졌다.

위에서 살펴본 바와 같이, 본 출원인이 개발한 살포장치를 이용할 경우 작업의 편리성을 확보할 수 있으며, 유류분해효율도 높일 수 있으며 정화기간도 단축시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이는 공기주입과 같은 활성유지시스템을 통해 유류분해균의 활성을 극대화시켜 오염토양과 접촉한 즉시 유류를 분해하였기 때문으로 사료된다.

도 8a 내지 8b는 본 발명의 공기주입수단을 통해 공기를 불어 넣으면 공기유동이 활발해져 미생물제제의 교반이 더 잘 이루어지는 것을 비교하여 나타낸 모델링으로서, 도 8a는 폭기가 없는 경우, 도 8b는 폭기가 있는 경우의 모델링이다.

도면에서 보는 바와 같이, 폭기가 없는 경우(도 8a)에는 교반기 주위로 하나의 큰 순환이 생기지만, 폭기를 추가한 경우(도 8b)에는 두 개의 순환구조를 보이기 때문에 전체적으로 교반효과가 더 우수하다고 판단된다.

따라서, 본 발명의 블로워(30)와 공기주입배관(32)을 통해 교반조(10) 내부에 공기를 주입하는 경우, 교반효과가 매우 우수하여 유류 분해균의 활성을 극대화시킴으로써, 오염된 토양의 유류분해효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

10 : 교반조 11 : 레벨확인기
13 : 샘플링 포트 14 : 스크린
16 : 용수주입구 20 : 교반축
22 : 구동모터 24 : 임펠러
26 : 방해판 30 : 블로워
32 : 공기주입배관 34 : 제2 공기주입배관
42 : 유출배관 44 : 살포펌프
46 : 살포배관 48 : 살포노즐

Claims (13)

1. 고상의 미생물제제를 액상으로 혼합하기 위한 물이 주입되는 용수주입구가 구비되고, 하단부에는 배출구가 형성되는 교반조;
   상기 교반조에 투입된 고상의 미생물제제를 상기 물과 혼합하기 위해 상기 교반조의 상부에서 하부에 이르기까지 길게 설치되어 구동모터에 의해 회전하는 교반축;
   상기 교반축에 다단으로 이루어지며, 상기 교반축에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 교반효율을 높이기 위한 임펠러;
   상기 미생물제제의 활성화 및 미생물의 생존을 위해 상기 교반조 내부에 공기를 주입시키도록 블로워에 연결되어 상기 교반조의 내부에 공기를 주입하도록 설치되는 공기주입배관을 포함하는 공기주입수단; 및
   상기 물과 혼합된 액상의 미생물제제를 외부로 살포하기 위한 살포수단;
   을 포함하며,
   상기 교반조의 원료 투입구에는 고상의 미생물제제의 크기를 조절하기 위한 스크린이 구비되고, 상기 스크린에는 유입되는 고상의 미생물제제가 상기 교반조로 용이하게 투입되도록 바이브레이터가 장착되고,
   상기 교반조의 내측면에는 최적의 교반 효율을 내기 위해 다수개의 방해판이 하방향으로 10~20°기울어지게 설치되고,
   상기 공기주입배관은 상기 교반조의 하부에 설치되는 유입배관에 연결되어 상기 교반조 내부에 공기를 주입할 수 있도록 하는 제1 공기주입배관과, 살포배관에 공기를 불어 넣어서 살포배관의 막힘 현상을 억제해주어 살포가 원활하게 이루어지도록 하는 제2 공기주입배관에 연결되는 것을 특징으로 하는 미생물제제 살포장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 교반조의 하단부는 원추형 콘(cone) 형상으로 이루어지고, 그 중앙에는 상기 배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 미생물제제 살포장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 살포수단은 상기 교반조의 하부에 설치되어 교반된 미생물제제를 유출하는 유출배관;
    상기 유출배관에서 배출되는 미생물제제를 펌핑하여 살포배관으로 공급하는 살포펌프; 및
    상기 살포배관의 단부에 연결되는 살포노즐;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물제제 살포장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 살포배관에는 블로워에 연결되는 제2 공기주입배관이 연결되는 것을 특징으로 하는 미생물제제 살포장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 공기주입배관에는 미생물제제가 상기 블로워 측으로 역류하는 것을 방지하기 위하여 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 미생물제제 살포장치.
13. 청구항 10에 있어서,
    상기 살포노즐의 단부는 살포면적을 확장하도록 소정의 각도로 벌어지는 형상인 것을 특징으로 하는 미생물제제 살포장치.
    

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