KR101349352B1 - 환경미생물 배양증식장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환경미생물 배양증식장치에 관한 것으로, 본 발명의 주요 구성은, 가열된 가열 매체를 수용하여 순환하도록 구성되는 가열외벽(14)을 구성하는 것을 배양조(1)와, 가열외벽에 주입되는 가열 순환매체를 가열하는 히팅장치(10)와, 상기 배양조 내부에 증식되는 미생물의 증식 조건을 맞추기 위한 pH 조절장치(20)와, 배양조 하부에서 물이 주입되도록 구성되는 물공급부(30)와, 상기 배양조 하부에서 공기가 주입되도록 구성되는 공기 공급장치(31)와, 상기 물 공급부(30) 및 공기 공급장치(31)에서 주입되는 공기를 살균하기 위한 자외선 살균장치(4,6)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 공기 주입장치에는 인젝터(7)를 설치하여, 미세 기포가 배양조(1) 하부에서 공급되게 구성하여, 담체에서 성장하는 미생물이 이탈되지 않토록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 배양조(1)는, 물보다 가벼운 비중을 가지며 내부에는 통공을 형성하여 이 통공이 미생물이 증식하는 공간을 갖춘 담체를 수용하는 것을 특징으로 하며, 상기 물공급부(30)는 배양조(1) 및 pH 조절장치(20)로 공급되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 pH조절장치(20)는 미생물 영양을 공급과 pH 조절을 하기 위한 영양제 공급부(27)와 pH 조절제공급부(28)와 연결되며, 아울러 내부에는 교반기(21)가 설치되는 것을 특징으로 한다

Description

환경미생물 배양증식장치{enviromentalmicrobial culture medium}
본 발명은 미생물을 선택, 배양하여 필요한 공정이나 처리하고자 하는 목적에 부합시켜 원하는 오염 물질을 제거하고자 할 때 사용하는 미생물의 배양, 증식장치로, 사용되는 곳은 수처리 시설의 생물학적 처리시와 하수의 악취및 유분 제거, 대기중에 발산되는 혐오성 악취를 제거하기 위한 미생물의 배양증식 장치에 관한 것이다.
[문헌1] 특허공개 10-2011-0099909
[문헌2] 특허공개번호 10-2008-0004847 호
호기성 및 혐기성미생물은 썩으면 냄새가 유발된다
상기 문헌2는 "액상의 탈취제 제조 방법 및 그에 의한 탈취제"에 관한 것으로 여기에서 사용되는 미생물을 사용하여 액상의 오염원을 처리하면 냄새가 유발되지 않게 처리할 수 있다
문헌2는 배양탱크에 물을 충진하고, 미생물 먹이가 되는 설탕, 이스트, 포도당, 소금, 황산마그네슘 7 수화물(MgSO47H2O), KH2PO4 배지를 투입하는 단계; 섭씨 100 도 온도에서 20-30 분 정도 가열하여 멸균시키는 단계; 멸균된 배양 탱크 내의 혼합물을 섭씨 35도 될때 까지 냉각시키는 단계; 탈취에 효과적인 종균을, 물을 제외한 전체 중량 대비, 20-25중량% 투입하는 종균 투입 단계; 상기한 종균 투입 후, 섭씨 30-35 도, pH 4-5 유지하면서 4 - 5 일 배양하여 발효시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 배양 단계에서의 pH 유지는, CaCO3 첨가로 조절 하는 것을 특징으로 하며, 상기한 종균은, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis), 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum)와, 효모인 사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae), 곰팡이균인 아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis), 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum)의 합계 세균수는 그램당 2×108 /g 이상의 사용하며, 효모인 사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae)는 그램당 4×108 /g 이상인 것, 아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균은 그램당 1×108 /g 이상의 것을 투입하는 것을 하여 전체 균 수는 그램당 7×108 /g 이상의 것을 사용하는 것을 특징으로 하며, 상기한 발효단계 이후, 향기 재료와 색소 재료를 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 단계로 제조되는 액상의 탈취제는, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulance), 바실러스 나토(Bacillus natto), 바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 패칼리스(Lactobacillus faecalis), 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum)와, 효모인 사카로마이세스 세르비시아에(Saccharomyces cerevisiae), 곰팡이균인 아스파길러스 오리자에(Aspergillus oryzae)균을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다
본 발명은 예를들어, 상기 종래 문헌2에서 사용되는 미생물에 대하여 최적의 번식 횐경을 제공하여 일반적인 미생물의 증식 한계를 범위를 넘어 매우 빠른 시간에 대량 증식 시킬 수 있는 배양하는 장치를 개발하였다.
본 발명의 주요 구성은, 가열된 가열 매체를 수용하여 순환하도록 구성되는 가열외벽(14)을 구성하는 것을 배양조(1)와, 가열외벽에 주입되는 가열 순환매체를 가열하는 히팅장치(10)와, 상기 배양조 내부에 증식되는 미생물의 증식 조건을 맞추기 위한 pH 조절장치(20)와, 배양조 하부에서 물이 주입되도록 구성되는 물공급부(30)와, 상기 배양조 하부에서 공기가 주입되도록 구성되는 공기 공급장치(31)와, 상기 물 공급부(30)와 공기 공급장치(31)에서 각각 주입되는 물과 공기를 살균하기 위한 자외선 살균장치(4,6)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 공기 주입장치에는 인젝터(7)를 설치하여, 미세 기포가 배양조(1) 하부에서 공급되게 구성하여, 담체에서 성장하는 미생물이 이탈되지 않토록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 배양조(1)는, 물보다 가벼운 비중을 가지며 내부에는 통공을 형성하여 이 통공이 미생물이 증식하는 공간을 갖춘 담체를 수용하는 것을 특징으로 하며, 상기 물공급부(30)는 배양조(1) 및 pH 조절장치(20)로 공급되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 pH조절장치(20)는 미생물 영양을 공급과 pH 조절을 하기 위한 영양제 공급부(27)와 pH 조절제공급부(28)와 연결되며, 아울러 내부에는 교반기(21)가 설치되는 것을 특징으로 한다
또한 상기 배양조(1) 상부에는 배기구(54)를 설치하여 배양조(1) 내의 배기가 가능하도록 하고, 상기 인젝터(7) 앞에는 순환밸브(50)와 제2순환밸브(52)를 더 설치하여, 물이 순환밸브(50), 제2순환밸브(52) 및 펌프(2)로 순환하여 재유입되게 구성하여, 인젝터(7)에서 발사되는 에어량을 조절할 수 있게 구성한 것을 특징으로 한다
본 발명에 의하면, 종래의 처리 방식에서 미생물의 생성, 활성 및 증식의 조건이 부적합하여 미생물의 필요, 요구되는 개체수의 수적, 양적인 면에서의 부족함을 보완할 수 있으며, 일정양의 미생물을 지속적인 투입을 하도록 하여 기존의 시설에서 처리가 요구되는 오염물질을 보다 효율적 처리할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 주어진 조건의 오염 물질을 함유한 물이나 가스에도 적용 가능하고, 순환적으로 지속적인 공급이 가능하다. 예를들어 배양조에서 체류 6 시간 기준으로 순환 배출 가능하다
또한 본 발명에 따른 장치에 의하면 배양조의 하부에서 에어를 쏘아주는 방식에 의하여 담체 내의 미생물에 영향을 주지 않고 역세하여 증식하고자 하는 미생물 외의 잡균을 살균하는 효과가 있다
또한 배양조 외벽은 고주파 사용으로 히팅하므로 적은 전기로 고효율을 줄 수 있으며, 신속한 온도 조절이 가능하다
또한 자외선 살균으로 초기에 유해 미생물을 살균하여, 예를들어 바실러스 균을 제외한 유해 잡균의 번식을 사전에 차단할 수 있어 원하는 미생물을 신속하게 배양 할 수 있다. 예를들어 본 발명에 의하면, 일반적인 미생물의 배양 효율을 크게 초과하는 약 30분 마다 약 2 배씩 배양 증식이 가능하다
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 시스템에 대한 전체 구성도
이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 상술한다
도 1 에서 보듯이, 본 발명은 배양조(1)가 구성되고 그 하부로는 펌프(2)에 의하여 에어와 물이 공급되도록 구성된다
물은 물공급부(30)에서 공급되며 1,2차밸브(33,34)를 설치하여 이들 밸브의 조절로 일부의 물은 배양조(1) 저부로 일부는 pH 조절장치(20)로 공급되게 한다
에어 및 물이 공급되기 이전에 자외선살균장치(4,6)를 경유하여 에어 및/또는 물이 공급되게 한다. 자외선 살균장치를 설치하는 이유는 공급되는 에어 및 물속에 잡균이 혼입되어 배양조(1)에서 번식되는 것을 방지하기 위한 것이다.
초기 종균 선택 배양에 사용되는 원수는 물공급부(30)에서 정제된 후 자외선 살균장치(6)에 의하여 살균처리된 후 공급한다.
초기 증식시에는 자외선 살균처리하나, 요구하는 미생물배양 후엔 배양된 균들이 타 잡균들을 성장 억제하고 죽이므로 배양 후엔 자외선 살균 불필요하다
펌프(2)에 의하여 공급되는 에어는 인젝터(7)에 의하여 분사 공급되게 한다. 인젝터(7)를 사용하는 이유는 인젝터(7)를 사용하면 배양조(1) 저부에서 미세한 기포를 발생시킬 수 있기 때문이다. 공기 입자가 큰 것이 공급되면 배양조(1) 내부에 와류가 형성되어 담체 내부에서 존재하는 점착 미생물이 빠져나가기 때문이다. 예를 들어 돌 재질을 열처리하여 만든 담체는 비중이 약 0.6-0.7 정도에 불과해 물에서 부유하여 순환되는 물과 접촉한다. 따라서 기포가 크면 충격이 발생하여 담체에 충진된 충진 미생물이 점착을 하여 제대로 배양되지 못하고 이탈된다
인젝터(7) 앞에는 순환밸브(50)를 더 설치하였다. 그리하여 인젝터(7)를 나온 물이 순환 밸브(50)를 거쳐 제2순환밸브(52)로 역류하여 펌프(2)로 재공급되게 구성하였다
이렇게 재순환라인을 구성한 이유는 인젝터(7)에서 미세 기포를 발생시켜주는 에어는 적게 나가고 물만 많이 나가는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 에어량의 조절을 위한 순환라인이라 할 수 있다
또한 배양조(1)에는 고주파로 가열하는 히팅장치가 설치된다
고주파로 가열하면 가열이 신속하고 전기 소모량이 적은 장점과 온도 조절이 용이한 장점이 있다. 히팅장치(10)는 물 공급부(12)와 밸브(11)가 설치되어 밸브(11)에 의한 물 공급량이 조절되고 히팅장치(10)에서는 고주파 등에 의한 가열이 이루어져 가열외벽(14)을 예를 들어 미생물의 성장에 유리한 약 섭씨 35도 정도 가열하게 된다. 이 가열은 온수 보일러와 같은 자연순환 방식에 의한 가열이다. 뜨거운 물은 위로 상승하고 찬 물은 아래로 하강하는 자연대류 순환에 의한 가열이다
배양조(1)의 가열외벽(14)은 배양조(1) 외벽을 둘러싸게 이루어져 이 가열외벽(134)을 지속적 가열을 하게 되나, 배양 후 일정 시간이 지나 배양 미생물에 의해 내부 온도가 올라가면 가열외벽(14)을 더 이상 가열을 할 필요 없다
배양조(1)이 상단에는 에어밴트를 위한 배기구(54)를 설치한다
그리고 배양되는 미생물은 pH, 영양 등의 해당 조건에 부합하지 않으면 활동하지 않는다. 따라서 최적의 배양, 증식을 위해 변화하는 pH와 요구되는 pH를 조절할 시설을 영양제 공급 시설과 함께 설치한다. 설치되는 pH 조절 장치(20)는 미생물의 특성이나 처리 오염물질의 조건에 따라 미생물의 배양 후에는 생략할 수 있다.
pH 조절 장치(20)는 영양제공급부(27)와 pH 조절제공급부(28)를 포함하여 영양제와 pH 조절제를 공급 받아 교반기(21)에서 교반되게 구성되어 배양조(1)로 투입된다. 이렇게 배양, 증식된 배양액은 투입되어지는 보충 수량 만큼만 배출되어지게 하여 배양조(1)에서는 항상 미생물의 증식과 배양이 일어나도록 한다.
여기서 물공급부(30)에서 공급되는 물은 배양조(1)를 경유하여 배출구(25)를 통하여 증식된 미생물이 배출되게 하여 원하는 소요처에 지속적 또는 간헐 적 공급되게 구성하여 지속적으로 물이 공급되게 한다.
이때 역세가 필요할 경우엔 필요 산소를 인젝션에 의한 방법으로 순환, 공급하되 오염된 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해 자외선 살균 시설을 통해 유입되도록 한다.
배양조(1) 하부에는 드래인장치가 설치된다. 드래인은 가열외벽(14)의 순환수를 배출하는 드래인밸브(41)와, 배양조(1) 내부의 배양액 처리수를 배출하는 배양조 드래인밸브(42)가 각각 설치되어 필요시 드레인을 하여 준다.
본 발명에 의하여 증식, 배양된 액은 처리하고자 하는 곳에 희석, 투입하거나 직접 투입 한다. 폐수 처리시의 오염 물질 분해나 대기중 발산하는 악취제거, 하수의 유막 성분 제거, 분뇨(인분,소,돼지등 가축)의 악취 발생시 이 배양액을 살수하거나 희석하여 사용 가능하다.
본 발명은 혐기성 상태가 되어 가스나 악취가 발생하는 유량조정조 슬러지 조 등과 같이 주로 냄새가 발생하는 곳에 사용 가능하다. 미생물 생육에 적합한 온도와 무기물조건, pH 가 안정적이면 단시간에 천만 내지 1억개 정도 까지 증식한다. 일반 균들의 활성 오니가 1,000-10,000개 증식하는 것에 비하면 매우 대량 증식 가능하다
1 배양조 4,6 자외선 살균장치
7 인젝터 10 히팅장치
14 가열외벽 20 pH조절장치
21 교반기 30 물공급부
31 공기공급장치 33,34 1,2차 밸브
50 순환밸브 52 제2순환밸브
54 배기구

Claims (6)

  1. 가열된 가열 매체를 수용하여 순환하도록 구성되는 가열외벽(14)을 구성하는 것을 배양조(1)와,
    가열외벽에 주입되는 가열 순환매체를 가열하는 히팅장치(10)와,
    상기 배양조 내부에 증식되는 미생물의 증식 조건을 맞추기 위한 pH 조절장치(20)와,
    배양조 하부에서 물이 주입되도록 구성되는 함과 아울러 상기 pH조절장치(20)에도 물을 공급하도록 조절하는 밸브(33,34)를 갖춘 물공급부(30)와,
    상기 배양조 하부에서 공기가 주입되도록 설치하는 공기 공급장치(31)와,
    상기 물 공급부(30)와 공기 주입장치(31)에서 각각 주입되는 물과 공기를 살균하기 위한 자외선 살균장치(4,6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경미생물 배양증식장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 공급장치에는 인젝터(7)를 설치하여, 미세 기포가 배양조(1) 하부에서 공급되게 구성하여, 담체에서 성장하는 미생물이 이탈되지 않토록 구성한 것을 특징으로 하는 환경미생물 배양증식장치
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배양조(1)는, 물보다 가벼운 비중을 가지며 내부에는 통공을 형성하여 이 통공이 미생물이 증식하는 공간을 갖춘 담체를 수용하는 것을 특징으로 하는 환경미생물 배양증식장치
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 물공급부(30)는 배양조(1) 및 pH 조절장치(20)로 공급되게 구성한 것을 특징으로 하는 환경미생물 배양증식장치
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 pH조절장치(20)는 미생물 영양을 공급과 pH 조절을 하기 위한 영양제 공급부(27)와 pH 조절제공급부(28)와 연결되며, 아울러 내부에는 교반기(21)가 설치되는 것을 특징으로 하는 환경미생물 배양증식장치
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 배양조(1) 상부에는 배기구(54)를 설치하여 배양조(1) 내의 배기가 가능하도록 하고,
    상기 인젝터(7) 앞에는 순환밸브(50)와 제2순환밸브(52)를 더 설치하여, 물이 순환밸브(50), 제2순환밸브(52) 및 펌프(2)로 순환하여 재유입되게 구성하여, 인젝터(7)에서 발사되는 에어량을 조절할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 환경미생물 배양증식장치
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