KR101477549B1 - 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 악성 음식물 침출수, 축산분뇨 침출수, 축산분뇨, 인분, 하수종말처리 및 음식물 폐기물의 혐기성 소화조의 소화액 등의 고농축 악성 유기성 폐액을 특수 액상의 호기성 미생물군 및 엑소 엔자임군으로 구성된 바이오칩(참나무칩)을 발효조에 넣어 대기중의 방대한 산소를 충진시킨 후, 상기 발효조 안으로 유기성 폐액을 직접 분무 살포하여, 악취 없이 탄산가스와 수중기 상태인 수분으로 대기중에 방출함으로 완전 소멸키시는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법은 종래 처리가 불가능하여 해양 투기의 방식으로 하나뿐인 지구의 환경을 파괴하는 고농축 악성 유기성 폐액의 처리방법을 대체하여 사용할 수 있는 방법으로써, 본 발명에서 제공되는 바이오칩 안에 존재하는 특수 액상의 호기성 미생물군에 의해 유기성 폐액의 탄소사슬이 끊어져 무색 무취한 탄소가스와 수증기의 수분으로 전환되어 대기중으로 방출시켜 완전 소멸할 수 있는 효과가 있다. 더 나아가 이는 환경과 위생의 함께 해결시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명에 의한 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법은 종래 처리가 불가능하여 해양 투기의 방식으로 하나뿐인 지구의 환경을 파괴하는 고농축 악성 유기성 폐액의 처리방법을 대체하여 사용할 수 있는 방법으로써, 본 발명에서 제공되는 바이오칩 안에 존재하는 특수 액상의 호기성 미생물군에 의해 유기성 폐액의 탄소사슬이 끊어져 무색 무취한 탄소가스와 수증기의 수분으로 전환되어 대기중으로 방출시켜 완전 소멸할 수 있는 효과가 있다. 더 나아가 이는 환경과 위생의 함께 해결시킬 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 악성 음식물 침출수, 축산분뇨 침출수, 축산분뇨, 인분, 하수종말처리 및 음식물 폐기물의 혐기성 소화조의 소화액 등의 고농축 악성 유기성 폐액을 특수 액상의 호기성 미생물군 및 엑소 엔자임군으로 구성된 바이오칩(참나무칩)을 발효조에 넣어 대기중의 방대한 산소를 충진시킨 후, 상기 발효조 안으로 유기성 폐액을 직접 분무 살포하여, 악취 없이 탄산가스와 수중기 상태인 수분으로 대기중에 방출함으로 완전 소멸시키는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법에 관한 것이다.
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현재 고농축 악성 음식물 침출수, 축산분뇨 침출수, 축산분뇨, 인분, 하수 종말처리, 음식물 폐기물의 혐기성 소화조의 소화액 등의 악성 유기성 폐액의 처리는 활성오니법(activated sludge process)에 의한 호기성 처리(aerobic treatment)로 정화시켜 방류하는 방식에 의존하고 있다. 그러나 이러한 방식은 높은 농도로 인한 호기성 처리의 어려움과 그 과정에서 고농축 유기성 폐액은 산소결핍으로 탈질화 과정이 잘 일어나지 않는 이유로 암모니아수, 초산, 아민, 유화수소, 메탄가스 등 각종의 악취가 발생하여 처리 자체가 고난도 기술로 어려움을 갖고 있다. 이러한 이유로 대부분의 유기성 폐액은 해양에 투기 되고 있는 실정이다. 유기성 폐액의 해양투기는 해양오염의 원인이 될 뿐만 아니라 결과적으로 생물학적 축적을 통하여 인간에게 되돌아오는 결과를 초래한다. 또한 유기성 폐액의 해양투기는 국제적으로도 문제가 되어 국가들은 런던협약을 통해 2013년까지 모든 해양투기를 금지하도록 되어있다.
최근, 이러한 문제를 해결하기 위해 혐기성 소화를 통하여 유기성 폐액을 처리하고 있는 방법이 각광받고 있다. 상기 혐기성 소화에 의하면, 유기물이 메탄가스로 생산되기 때문에 유용한 자원으로 회수할 수도 있다. 그러나, 혐기성 소화는 반응속도가 매우 느리기 때문에 그 처리를 위한 반응조 내의 체류시간이 긴 단점이 있다. 이러한 문제는 유기성 폐액의 형태에 따라 다를 수 있지만 폐액 내의 입자성 고형물의 크기가 크거나 불균질하면 긴 체류시간이 필요하다.
따라서 본 발명에서는, 특수 액상의 호기성 미생물군 및 특수 엑소 엔자임군으로 구성된 바이오칩(참나무칩)을 제공하여 이를 발효조에 넣어 대기중의 산소로 충진시킨 후, 상기 발효조 안으로 유기성 폐액을 직접 분무 살포하는 방식을 제공한다. 이를 통해 유기성 폐액의 탄소 사슬이 바이오칩 안에 존재하는 호기성 미생물군에 의해 끊어져[(CH2O)x →CO2 + H2O] 무색 무취한 탄산가스와 수증기의 수분으로 전환되어 대기중으로 방출시켜 완전 소멸하는 기술을 이용, 환경과 위생의 문제를 일소에 해결할 수 있다.
최근, 이러한 문제를 해결하기 위해 혐기성 소화를 통하여 유기성 폐액을 처리하고 있는 방법이 각광받고 있다. 상기 혐기성 소화에 의하면, 유기물이 메탄가스로 생산되기 때문에 유용한 자원으로 회수할 수도 있다. 그러나, 혐기성 소화는 반응속도가 매우 느리기 때문에 그 처리를 위한 반응조 내의 체류시간이 긴 단점이 있다. 이러한 문제는 유기성 폐액의 형태에 따라 다를 수 있지만 폐액 내의 입자성 고형물의 크기가 크거나 불균질하면 긴 체류시간이 필요하다.
따라서 본 발명에서는, 특수 액상의 호기성 미생물군 및 특수 엑소 엔자임군으로 구성된 바이오칩(참나무칩)을 제공하여 이를 발효조에 넣어 대기중의 산소로 충진시킨 후, 상기 발효조 안으로 유기성 폐액을 직접 분무 살포하는 방식을 제공한다. 이를 통해 유기성 폐액의 탄소 사슬이 바이오칩 안에 존재하는 호기성 미생물군에 의해 끊어져[(CH2O)x →CO2 + H2O] 무색 무취한 탄산가스와 수증기의 수분으로 전환되어 대기중으로 방출시켜 완전 소멸하는 기술을 이용, 환경과 위생의 문제를 일소에 해결할 수 있다.
본 발명은 악성 음식물 침출수, 축산분뇨 침출수, 축산분뇨, 인분, 하수종말처리 및 음식물 폐기물의 혐기성 소화조의 소화액 등의 고농축 악성 유기성 폐액을 정화시키는 방법으로, 특수 액상의 호기성 미생물 집단군 및 엑소 엔자임군으로 구성된 바이오칩(참나무칩)을 발효조에 넣어 대기중의 방대한 산소를 충진시킨 후, 유기성 폐액을 직접 분무 살포하는 방식을 통해 해양 오염의 원인이 되던 해양으로의 투기 방식을 대체하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 위와 같은 목적은, 1-1) 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩(참나무칩)에 액상의 호기성 미생물군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩을 제조하는 단계 1-2) 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩에 액상의 엑소 엔자임군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCE(Liquid culture exo-enzyme)바이오칩을 제조하는 단계 2) 상기 1-1의 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩과 상기 1-2 단계의 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩을 혼합하는 단계 3) 상기 혼합된 바이오칩을 발효조에 넣어 표면적을 고루 펼친 후, 발효조 내로 산소 및 공기를 충진하는 단계 4) 바이오칩의 함수율이 70 중량%가 될 때까지 상기 발효조 내로 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계 5) 고농축 악성 유기성 폐액을 분무 살포한 후, 발생된 탄산가스와 수증기성 수분형태의 내부공기를 25분간 외부로 방출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법을 제공함으로 달성된다.
또한 본 발명은, 상기 5) 단계의 고농축 유기성 폐액을 탄산가스 및 수증기성 수분형태로 방출한 후, 바이오칩의 함수율이 30 중량%까지 내려오면, 추가하여 상기 3)단계의 산소 및 공기를 발효조 내로 충진하는 단계와 상기 4) 단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계, 상기 5)단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 탄산가스와 수증기성 수분을 외부로 방출하는 단계를, 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액상의 호기성 미생물군은 휴먼상태인 에어로박터, 바실러스, 슈도모나스, 셀룰로모나스, 로도슈도모나스, 니트로소모나스, 니트로박터의 7가지 미생물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 엑소 엔자임군은 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제, 우레아제, 펙티나아제, 페록시다아제, 코애귤레이스, 디스타아제, 지마아제, 에멀신 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다
또한 본 발명은, 상기 5) 단계의 고농축 유기성 폐액을 탄산가스 및 수증기성 수분형태로 방출한 후, 바이오칩의 함수율이 30 중량%까지 내려오면, 추가하여 상기 3)단계의 산소 및 공기를 발효조 내로 충진하는 단계와 상기 4) 단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계, 상기 5)단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 탄산가스와 수증기성 수분을 외부로 방출하는 단계를, 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액상의 호기성 미생물군은 휴먼상태인 에어로박터, 바실러스, 슈도모나스, 셀룰로모나스, 로도슈도모나스, 니트로소모나스, 니트로박터의 7가지 미생물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상기 엑소 엔자임군은 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제, 우레아제, 펙티나아제, 페록시다아제, 코애귤레이스, 디스타아제, 지마아제, 에멀신 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다
본 발명에 의한 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법은 종래 처리가 불가능하여 해양 투기의 방식으로 하나뿐인 지구의 환경을 파괴하는 고농축 악성 유기성 폐액의 처리방법을 대체하여 사용할 수 있는 방법으로써, 본 발명에서 제공되는 바이오칩(참나무칩) 안에 존재하는 특수 액상의 호기성 미생물군에 의해 유기성 폐액의 탄소사슬이 끊어져 무색 무취한 탄소가스와 수증기의 수분으로 전환되어 대기중으로 방출시켜 완전 소멸할 수 있는 효과가 있다. 더 나아가 이는 환경과 위생의 함께 해결시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1 본 발명의 기술이 적용된 소멸장치를 도시한 투시도 및 외형도.
도 2 본 발명의 기술이 적용된 소멸장치의 구성도.
도 3 바이오칩(참나무칩)의 역할 및 기능의 설명도.
도 2 본 발명의 기술이 적용된 소멸장치의 구성도.
도 3 바이오칩(참나무칩)의 역할 및 기능의 설명도.
본 발명은, 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩(참나무칩)에 액상의 호기성 미생물군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩(참나무칩)을 제조하는 단계, 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩에 액상의 엑소 엔자임군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCE(Liquid culture exo-enzyme)바이오칩을 제조하는 단계, 상기 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩과 상기 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩을 혼합하는 단계, 상기 혼합된 바이오칩을 발효조에 넣어 표면적을 고루 펼친 후, 발효조 내로 산소 및 공기를 충진하는 단계, 바이오칩의 함수율이 70 중량%가 될 때까지 상기 발효조 내로 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계, 고농축 악성 유기성 폐액을 분무 살포한 후, 발생된 탄산가스와 수증기성 수분형태의 내부 공기를 25분간 외부로 방출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법을 제공한다.
본 발명에 의한 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법에 있어서, 먼저 특수 액상의 호기성 미생물군과 엑소 엔자임(exo-enzyme)군을 각각 시딩(Seeding)한 바이오칩이 제작된다. 본 발명의 바이오칩과 장치에 대한 설명은 다음과 같다.
액상의 호기성 미생물군이 시딩된 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩은 함수율이 20 중량%인 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩(참나무칩)에 액상의 호기성 미생물인 에어로박터(Aerobacter), 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 셀룰로모나스(Cellulomonas), 로도슈도모나스(Rhodopsudomonas), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로박터(Nitrobacter)로 이루어진 특수 액상의 호기성 미생물군을 시딩(seeding)하여 함수율을 30 중량%로 맞춰 제작된다.
엑소 엔자임군이 시딩된 LCE(Liquid culture exo-enzyme)바이오칩(참나무칩)는 함수율이 20 중량%인 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩(참나무칩)에 리파아제(Lipase), 프로테아제(Protease), 아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 우레아제(Urease)로 이루어진 엑소 엔자임(exo-enzyme)을 시딩(seeding)하여 함수율을 30 중량%로 맞춰 제작된다.
여기서, 각 호기성 미생물군과 엑소 엔자임군의 기능에 대해 설명하면 다음과 같다.
에어로박터 : 산소가 있을 경우, 고농도 악성 유기성 폐액을 (CH2O)x → CO2 + H2O 로 발효, 분해. 산소가 없을 경우, (CH2O)x → CH3COOH 로 분해한다.
바실러스 : 바실러스가 증식하며 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제 등의 엑소 엔자임을 분비하여, 분해가 어려운 (Non-Soluble Solid)고형물질을 용해시켜 분해되도록 돕는다.
슈도모나스 : 석유화학 물질인 고분자화합물인 페놀(Phenol), 노멀 헥산(N-Hexane), 탄화수소(Hydro-Carbon), 플라스틱 합성 수지(ABS;acrylonitrile, butadiene and styrene),세라믹(LAS;lithium aluminum silicate) 등을 분해한다.
셀룰로모나스 : 섬유질을 분해하며 글루코스(Glucose) β를 글루코스 α로 변환시켜 포도당으로 전환되어 섬유소를 분해한다.
로도슈도모나스 : 산소가 있을 때 슈도모나스와 같은 역할을 하며, 산소가 없을 때에는 초산화과정을 거쳐 메탄화과정이 진행되는 것을 억제하고, 햇빛을 받으면서 탄소 동화작용을 일으키고, 광합성을 진행한다.
니트로소모나스 : 단백질 화합물이 분해되면서 암모니아를 발생시켜 악취를 유발하는 것을 아질산성 질소(NO2-N)로 전환시켜 암모니아를 안정화시키는 역할을 한다.
니트로박터 : 아질산성 질소를 질산성질소(NO3-N)로 신속히 변환시켜 안정된 물질로 바꾸면서 동식물에 영양원의 필수물질로 제공되게 돕는다.
리파아제 : 지방을 분해하는 효소
프로테아제 : 단백질을 분해하는 효소
아밀라아제 : 전분을 분해하는 효소
셀룰라아제 : 섬유질을 분해하는 효소
우레아제, 펙티나아제(Pectinase), 페록시다아제(Peroxidase), 코애귤레이스(Coagulase), 디스타아제(Disatase), 지마아제(Zymase), 에멀신(Emulsin) 등이 혼합된 엑소 엔자임 혼합물.
본 발명의 고농축 악성 유기성 폐액 처리장치는 1/2 정도인 중심축선까지 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩(참나무칩)과 LCE(Liquid culture exo-enzyme)바이오칩(참나무칩)들로 충진 된다. 또한 고농축 악성 유기성 폐액이 장치 내에서 교반될 때 필요한 산소를 외부로부터 공급하여 바이오칩의 방대한 표면적에 산소가 충분히 충진될 수 있도록 한다. 이로써 공급된 산소와 바이오칩 내 시딩된 호기성 미생물군 및 엑소 엔자임군이 고농축 악성 유기성 폐액을 교반하여 발효할 수 있는 환경이 만들어지게 된다. 발효된 최종 산물은 탄산가스와 수증기 상태의 수분으로 대기중에 방출되면서 모든 고농축 악성 유기성 폐액은 소멸 되고, 이런 과정의 연속성으로 처리량은 규모에 따라 무한대로 가능하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 최종 함수율이 30 중량%인 LCB바이오칩과 LCE바이오칩을 발효조 내부 바이오칩 투입 및 배출구(121)를 통해 발효조 내의 중간지점인 중심축 샤프트 정도 충진을 시킨다. 이 후, 수분 감지 센서(113)의 지시농도가 70 중량%가 될 때까지 고농축 악성 유기성 폐액 저장조(111) 안의 고농축 유기성 폐액이 노즐에 의한 분무살포기(112)를 통해 고르게 분무 살포되어 바이오칩 내로 스며들게 된다. 이 후, 5분간의 교반(발효)가 시작되면 산소, 공기의 공급장치(109)가 동시에 작동하여 고농축 악성 유기성 폐액의 발효에 필요한 산소를 수많은 바이오칩의 표면적에 공급된다. 5분간의 발효과정이 끝난 후, 25분간 교반 정지상태를 유지하여 발효호흡을 통해 탄산가스와 수증기 형태의 수분으로 변한 고농축 악성 유기성 폐액의 산물을 내부 공기 배기장치(110)를 통해 대기중으로 방출되어 소멸 된다.
이와 같은 5분 교반, 25분 정지상태 유지의 연속작동에 의해 바이오칩의 함수율이 30 중량%로 내려오면 고농축 악성 유기성 폐액 저장조로부터 바이오칩 내의 특수 액상의 호기성 미생물군의 먹이사슬로 제공되는 과정의 연속으로 장치 규모에 따라 무한대로 처리가 된다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1. 1일 100톤(ton)의 고농축 악성 유기성 폐액의 처리
바이오칩(참나무칩)의 총량은 1일 처리량과 1;1로써 100톤바이오칩(참나무칩) 각각 50톤이 충진되며 함수율은 30％정도인 상태이다, 여기에 함수율이 70％까지 고농축 악성 유기성폐액을 분무 살포한다면 40톤의 폐액이 먹이사슬로 공급된다.
교반은 5분간 이루어지며 5분 내에 40톤의 폐액이 공급되도록 장치의 구조가 되어 있어야 하며, 교반과 동시에 산소 공급이 바이오칩의 표면적에 충분히 스며들어야 한다. 5분 교반 후, 25분간은 바이오칩 내 액상의 호기성 미생물군이 앞서 공급된 고농축 악성 유기성 폐액 및 공급된 산소를 소모하는 시간을 주게 된다. 이 때, 액상의 호기성 미생물군들의 발효 호흡이 왕성하게 유지되면서 고농축 악성 유기성 폐액은 탄산가스와 수증기 형태의 수분으로 발효조 내의 상층부로 생성되고, 이는 발효조 후면 상단에 있는 내부공기 배기장치(110)을 통해 대기중으로 방출된다.
5분 교반과 25분 정지상태는 타이머 장치에 의해 자동으로 컨트롤 된다.
공급된 40톤의 고농축 악성 유기성 폐액은 대략 6 내지 8시간 내에 완전히 소멸되고, 바이오칩의 함수율을 30 중량% 이하로 떨어진다. 이때 다시 40톤의 고농축 악성 유기성 폐액을 공급해주고 앞서 서술된 연속과정을 실시한다.
이와 같은 과정을 통해 1일에 대략 100톤의 고농축 악성 유기성 폐액이 처리가 가능하며, 규모에 따라 500톤, 1000톤 등 대량의 처리가 가능하다.
이러한 규모의 처리시설을 제법 규모가 큰 시설로, 중심축 샤프트(103)이 1/3 이상 지하에 묻혀 있어야 하며, 지상으로는 전체 규모의 1/3 정도만 노출되도록 설계되어야 처리작업에 효율적이다. 즉, 소모성 장치들만 외부에서 수리 및 교체가 가능하도록 전기 제어장치, 모타, 체인, 기어, 바이오칩의 투입 및 배출구, 산소, 공기 공급장치 등의 전면부는 노출이 되어야 한다.
위에서 본 발명을 바람직한 실시 예에 의해 설명하였으나 본 발명의 범위는 위의 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형, 변경 및 수정이 가능할 것임은 물론이다.
본 발명에 의한 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법에 있어서, 먼저 특수 액상의 호기성 미생물군과 엑소 엔자임(exo-enzyme)군을 각각 시딩(Seeding)한 바이오칩이 제작된다. 본 발명의 바이오칩과 장치에 대한 설명은 다음과 같다.
액상의 호기성 미생물군이 시딩된 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩은 함수율이 20 중량%인 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩(참나무칩)에 액상의 호기성 미생물인 에어로박터(Aerobacter), 바실러스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas), 셀룰로모나스(Cellulomonas), 로도슈도모나스(Rhodopsudomonas), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로박터(Nitrobacter)로 이루어진 특수 액상의 호기성 미생물군을 시딩(seeding)하여 함수율을 30 중량%로 맞춰 제작된다.
엑소 엔자임군이 시딩된 LCE(Liquid culture exo-enzyme)바이오칩(참나무칩)는 함수율이 20 중량%인 1 내지 10㎜ 크기의 바이오칩(참나무칩)에 리파아제(Lipase), 프로테아제(Protease), 아밀라아제(Amylase), 셀룰라아제(Cellulase), 우레아제(Urease)로 이루어진 엑소 엔자임(exo-enzyme)을 시딩(seeding)하여 함수율을 30 중량%로 맞춰 제작된다.
여기서, 각 호기성 미생물군과 엑소 엔자임군의 기능에 대해 설명하면 다음과 같다.
에어로박터 : 산소가 있을 경우, 고농도 악성 유기성 폐액을 (CH2O)x → CO2 + H2O 로 발효, 분해. 산소가 없을 경우, (CH2O)x → CH3COOH 로 분해한다.
바실러스 : 바실러스가 증식하며 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제 등의 엑소 엔자임을 분비하여, 분해가 어려운 (Non-Soluble Solid)고형물질을 용해시켜 분해되도록 돕는다.
슈도모나스 : 석유화학 물질인 고분자화합물인 페놀(Phenol), 노멀 헥산(N-Hexane), 탄화수소(Hydro-Carbon), 플라스틱 합성 수지(ABS;acrylonitrile, butadiene and styrene),세라믹(LAS;lithium aluminum silicate) 등을 분해한다.
셀룰로모나스 : 섬유질을 분해하며 글루코스(Glucose) β를 글루코스 α로 변환시켜 포도당으로 전환되어 섬유소를 분해한다.
로도슈도모나스 : 산소가 있을 때 슈도모나스와 같은 역할을 하며, 산소가 없을 때에는 초산화과정을 거쳐 메탄화과정이 진행되는 것을 억제하고, 햇빛을 받으면서 탄소 동화작용을 일으키고, 광합성을 진행한다.
니트로소모나스 : 단백질 화합물이 분해되면서 암모니아를 발생시켜 악취를 유발하는 것을 아질산성 질소(NO2-N)로 전환시켜 암모니아를 안정화시키는 역할을 한다.
니트로박터 : 아질산성 질소를 질산성질소(NO3-N)로 신속히 변환시켜 안정된 물질로 바꾸면서 동식물에 영양원의 필수물질로 제공되게 돕는다.
리파아제 : 지방을 분해하는 효소
프로테아제 : 단백질을 분해하는 효소
아밀라아제 : 전분을 분해하는 효소
셀룰라아제 : 섬유질을 분해하는 효소
우레아제, 펙티나아제(Pectinase), 페록시다아제(Peroxidase), 코애귤레이스(Coagulase), 디스타아제(Disatase), 지마아제(Zymase), 에멀신(Emulsin) 등이 혼합된 엑소 엔자임 혼합물.
본 발명의 고농축 악성 유기성 폐액 처리장치는 1/2 정도인 중심축선까지 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩(참나무칩)과 LCE(Liquid culture exo-enzyme)바이오칩(참나무칩)들로 충진 된다. 또한 고농축 악성 유기성 폐액이 장치 내에서 교반될 때 필요한 산소를 외부로부터 공급하여 바이오칩의 방대한 표면적에 산소가 충분히 충진될 수 있도록 한다. 이로써 공급된 산소와 바이오칩 내 시딩된 호기성 미생물군 및 엑소 엔자임군이 고농축 악성 유기성 폐액을 교반하여 발효할 수 있는 환경이 만들어지게 된다. 발효된 최종 산물은 탄산가스와 수증기 상태의 수분으로 대기중에 방출되면서 모든 고농축 악성 유기성 폐액은 소멸 되고, 이런 과정의 연속성으로 처리량은 규모에 따라 무한대로 가능하게 된다.
보다 상세히 설명하면, 최종 함수율이 30 중량%인 LCB바이오칩과 LCE바이오칩을 발효조 내부 바이오칩 투입 및 배출구(121)를 통해 발효조 내의 중간지점인 중심축 샤프트 정도 충진을 시킨다. 이 후, 수분 감지 센서(113)의 지시농도가 70 중량%가 될 때까지 고농축 악성 유기성 폐액 저장조(111) 안의 고농축 유기성 폐액이 노즐에 의한 분무살포기(112)를 통해 고르게 분무 살포되어 바이오칩 내로 스며들게 된다. 이 후, 5분간의 교반(발효)가 시작되면 산소, 공기의 공급장치(109)가 동시에 작동하여 고농축 악성 유기성 폐액의 발효에 필요한 산소를 수많은 바이오칩의 표면적에 공급된다. 5분간의 발효과정이 끝난 후, 25분간 교반 정지상태를 유지하여 발효호흡을 통해 탄산가스와 수증기 형태의 수분으로 변한 고농축 악성 유기성 폐액의 산물을 내부 공기 배기장치(110)를 통해 대기중으로 방출되어 소멸 된다.
이와 같은 5분 교반, 25분 정지상태 유지의 연속작동에 의해 바이오칩의 함수율이 30 중량%로 내려오면 고농축 악성 유기성 폐액 저장조로부터 바이오칩 내의 특수 액상의 호기성 미생물군의 먹이사슬로 제공되는 과정의 연속으로 장치 규모에 따라 무한대로 처리가 된다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1. 1일 100톤(ton)의 고농축 악성 유기성 폐액의 처리
바이오칩(참나무칩)의 총량은 1일 처리량과 1;1로써 100톤바이오칩(참나무칩) 각각 50톤이 충진되며 함수율은 30％정도인 상태이다, 여기에 함수율이 70％까지 고농축 악성 유기성폐액을 분무 살포한다면 40톤의 폐액이 먹이사슬로 공급된다.
교반은 5분간 이루어지며 5분 내에 40톤의 폐액이 공급되도록 장치의 구조가 되어 있어야 하며, 교반과 동시에 산소 공급이 바이오칩의 표면적에 충분히 스며들어야 한다. 5분 교반 후, 25분간은 바이오칩 내 액상의 호기성 미생물군이 앞서 공급된 고농축 악성 유기성 폐액 및 공급된 산소를 소모하는 시간을 주게 된다. 이 때, 액상의 호기성 미생물군들의 발효 호흡이 왕성하게 유지되면서 고농축 악성 유기성 폐액은 탄산가스와 수증기 형태의 수분으로 발효조 내의 상층부로 생성되고, 이는 발효조 후면 상단에 있는 내부공기 배기장치(110)을 통해 대기중으로 방출된다.
5분 교반과 25분 정지상태는 타이머 장치에 의해 자동으로 컨트롤 된다.
공급된 40톤의 고농축 악성 유기성 폐액은 대략 6 내지 8시간 내에 완전히 소멸되고, 바이오칩의 함수율을 30 중량% 이하로 떨어진다. 이때 다시 40톤의 고농축 악성 유기성 폐액을 공급해주고 앞서 서술된 연속과정을 실시한다.
이와 같은 과정을 통해 1일에 대략 100톤의 고농축 악성 유기성 폐액이 처리가 가능하며, 규모에 따라 500톤, 1000톤 등 대량의 처리가 가능하다.
이러한 규모의 처리시설을 제법 규모가 큰 시설로, 중심축 샤프트(103)이 1/3 이상 지하에 묻혀 있어야 하며, 지상으로는 전체 규모의 1/3 정도만 노출되도록 설계되어야 처리작업에 효율적이다. 즉, 소모성 장치들만 외부에서 수리 및 교체가 가능하도록 전기 제어장치, 모타, 체인, 기어, 바이오칩의 투입 및 배출구, 산소, 공기 공급장치 등의 전면부는 노출이 되어야 한다.
위에서 본 발명을 바람직한 실시 예에 의해 설명하였으나 본 발명의 범위는 위의 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형, 변경 및 수정이 가능할 것임은 물론이다.
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101 : 발효조 102 : 모타
103 : 중심출 샤프트 104 : 산소, 공기 주입라인
105 : LCB 바이오칩(참나무칩) 106 : LCE 바이오칩(참나무칩)
107 : 산소, 공기 주입라인의 덮개 108 : 교반 날개
109 : 산소, 공기 공급장치 110 : 내부공기 배기장치
111 : 고농축 악성 유기성 폐액 저장소 112 : 노즐에 의한 분무 살포기
113 : 수분 감지 센서
114 : 고농축 악성 유기성 폐액 공급장치
115 : 수분 감지 센서에 의한 폐액 자동 개폐장치
116 : 폐액 저장조 117 : 베어링 고정장치
118 : 체인 119 : 폐액 저장조 점검문
120 : 발효조 내부 점검 개폐문
121 : 발효조 내부 바이오칩(참나무칩) 투입 및 배출구
103 : 중심출 샤프트 104 : 산소, 공기 주입라인
105 : LCB 바이오칩(참나무칩) 106 : LCE 바이오칩(참나무칩)
107 : 산소, 공기 주입라인의 덮개 108 : 교반 날개
109 : 산소, 공기 공급장치 110 : 내부공기 배기장치
111 : 고농축 악성 유기성 폐액 저장소 112 : 노즐에 의한 분무 살포기
113 : 수분 감지 센서
114 : 고농축 악성 유기성 폐액 공급장치
115 : 수분 감지 센서에 의한 폐액 자동 개폐장치
116 : 폐액 저장조 117 : 베어링 고정장치
118 : 체인 119 : 폐액 저장조 점검문
120 : 발효조 내부 점검 개폐문
121 : 발효조 내부 바이오칩(참나무칩) 투입 및 배출구
Claims (5)
1-1) 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 참나무칩으로 이루어지는 바이오칩에 휴먼상태인 에어로박터, 바실러스, 슈도모나스, 셀룰로모나스, 로도슈도모나스, 니트로소모나스, 니트로박터의 7가지 혼합미생물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상의 호기성 미생물군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCB(Liquid culture bacteria) 바이오칩을 제조하는 단계;
1-2) 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 참나무칩으로 이루어지는 바이오칩에 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제, 우레아제, 펙티나아제, 페록시다아제, 코애귤레이스, 디스타아제, 지마아제, 에멀신 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상의 엑소 엔자임군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCE(Liquid culture exo-enzyme) 바이오칩을 제조하는 단계;
2) 상기 1-1의 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩과 상기 1-2 단계의 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩을 혼합하는 단계;
3) 상기 혼합된 바이오칩을 발효조에 넣어 표면적을 고루 펼친 후, 발효조 내로 산소 및 공기를 충진하는 단계;
4) 바이오칩의 함수율이 70 중량%가 될 때까지 상기 발효조 내로 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계;
5) 고농축 악성 유기성 폐액을 분무 살포한 후, 발생된 탄산가스와 수증기성 수분형태의 내부공기를 25분간 외부로 방출시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법.
1-2) 함수율을 20 중량% 보유한 1 내지 10㎜ 크기의 참나무칩으로 이루어지는 바이오칩에 리파아제, 프로테아제, 아밀라아제, 셀룰라아제, 우레아제, 펙티나아제, 페록시다아제, 코애귤레이스, 디스타아제, 지마아제, 에멀신 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액상의 엑소 엔자임군을 접종하여 최종 함수율이 30 중량%인 LCE(Liquid culture exo-enzyme) 바이오칩을 제조하는 단계;
2) 상기 1-1의 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩과 상기 1-2 단계의 LCB(Liquid culture bacteria)바이오칩을 혼합하는 단계;
3) 상기 혼합된 바이오칩을 발효조에 넣어 표면적을 고루 펼친 후, 발효조 내로 산소 및 공기를 충진하는 단계;
4) 바이오칩의 함수율이 70 중량%가 될 때까지 상기 발효조 내로 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계;
5) 고농축 악성 유기성 폐액을 분무 살포한 후, 발생된 탄산가스와 수증기성 수분형태의 내부공기를 25분간 외부로 방출시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법.
제1항에 있어서,
상기 5) 단계의 고농축 유기성 폐액을 탄산가스 및 수증기성 수분형태로 방출한 후, 바이오칩의 함수율이 30 중량%까지 내려오면,
추가하여 상기 3)단계의 산소 및 공기를 발효조 내로 충진하는 단계와 상기 4) 단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계, 상기 5)단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 탄산가스와 수증기성 수분을 외부로 방출하는 단계를, 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법.
상기 5) 단계의 고농축 유기성 폐액을 탄산가스 및 수증기성 수분형태로 방출한 후, 바이오칩의 함수율이 30 중량%까지 내려오면,
추가하여 상기 3)단계의 산소 및 공기를 발효조 내로 충진하는 단계와 상기 4) 단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 5분간 분무 살포하여 교반하는 단계, 상기 5)단계의 고농축 악성 유기성 폐액을 탄산가스와 수증기성 수분을 외부로 방출하는 단계를, 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고농축 악성 유기성 폐액의 정화처리방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20230162164A (ko) | 2022-05-20 | 2023-11-28 | (주)미미클 | 아파트 및 공동주택 음식물처리 시스템 |
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| KR20030023329A (ko) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | 주식회사 대성이앤비 | 유기성 폐기물 처리방법 |
| KR100497546B1 (ko) | 2002-07-23 | 2005-06-29 | 고명한 | 오폐수 정화처리방법 및 그 장치 |
| KR100611530B1 (ko) * | 2004-03-08 | 2006-08-11 | 주식회사 매직맥 | 미생물과 효소의 상호기능에 의한 각종 유기성 폐기물의 분해소멸 방법. |
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Patent Citations (3)
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| KR20230162164A (ko) | 2022-05-20 | 2023-11-28 | (주)미미클 | 아파트 및 공동주택 음식물처리 시스템 |
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| KR20130107443A (ko) | 2013-10-02 |
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