KR102336101B1 - Apparatus for cultivating biofilm on microplastic - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다양한 성상의 수계 환경 하에서 미세플라스틱의 표면에 생물막(biofilm)이 형성되는 것을 모사함으로써 대상수에 존재하는 미생물에 의해 미세플라스틱 생물막이 어떻게 형성되는지 정확하게 조사할 수 있고, 외부 환경 요인이 미세플라스틱의 생물막에 미치는 영향을 정확히 분석할 수 있는 기반을 제공할 수 있는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치는 원수를 미세플라스틱 생물막 배양조에 공급하는 원수조; 및 원수 및 미세플라스틱의 저류 공간을 제공하며, 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 유도하는 미세플라스틱 생물막 배양조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention can accurately investigate how a microplastic biofilm is formed by microorganisms present in the target water by simulating the formation of a biofilm on the surface of microplastics in an aqueous environment of various properties, and external environmental factors are microscopic It relates to an apparatus for forming a microplastic biofilm by property that can provide a basis for accurately analyzing the effect of plastic on a biofilm, and the apparatus for forming a microplastic biofilm by property according to the present invention supplies raw water to a microplastic biofilm culture tank foe tank; and a microplastic biofilm culture tank that provides a storage space of raw water and microplastics, and induces the formation of a biofilm on the surface of the microplastics.
Description
본 발명은 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 성상의 수계 환경 하에서 미세플라스틱의 표면에 생물막(biofilm)이 형성되는 것을 모사함으로써 미세플라스틱 표면에 형성된 생물막에 대한 정확한 정성 및 정량 분석이 가능하도록 할 수 있는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for forming a microplastic biofilm by properties, and more particularly, by simulating the formation of a biofilm on the surface of microplastics in an aqueous environment of various properties, accurate qualitative and It relates to an apparatus for forming a microplastic biofilm by properties that can enable quantitative analysis.
미세플라스틱(microplastic)은 초기에 의도적으로 제조되었거나 플라스틱 관련 제품이 여러 요인에 의해 미세화 된, 크기가 5mm 이하인 플라스틱 혹은 합성 고분자화합물을 총칭하며 나노미터(nm) 사이즈의 플라스틱도 포함한다. 미세플라스틱은 공업용연마재, 화장품, 도시 먼지, 합성섬유, 세제, 타이어 분진, 페인트 등 다양한 인간 활동에 의해서 발생된다. 또한, 플라스틱 재질의 물질이 물리, 화학, 생물학적 과정을 통해 분해될 수 있다. 발생된 미세플라스틱은 하천이나 하수처리장으로 유입되며, 궁극적으로는 해양으로 이동하여 축적되고 있다.Microplastic is a generic term for plastics or synthetic polymers with a size of 5 mm or less that were intentionally manufactured in the beginning or plastic-related products were miniaturized by various factors, including nanometer (nm) size plastics. Microplastics are caused by various human activities such as industrial abrasives, cosmetics, city dust, synthetic fibers, detergents, tire dust, and paint. In addition, the plastic material may be decomposed through physical, chemical, and biological processes. The generated microplastic flows into rivers or sewage treatment plants, and ultimately moves to the ocean and accumulates.
미세플라스틱은 2000년대 이후 해양 오염물질로 인식되기 시작하였으며, 이와 관련된 연구들이 해양을 중심으로 수행되었다. 초기 연구들은 미세플라스틱의 측정 방법 개발, 지역/환경에 따른 분포 파악, 해양 생물에 대한 위해성 및 체내 축적 조사 등에 대하여 수행되어 왔으며, 최근 들어서 미세플라스틱 오염에 대한 관심이 더욱 증가하고 있다. 또한, 대부분의 미세플라스틱이 육상에서 발생됨에 따라, 담수 환경에서의 미세플라스틱 오염 평가 및 처리 방안에 대한 관심도 증가하고 있는 추세이다.Microplastics have been recognized as marine pollutants since the 2000s, and related studies have been conducted mainly in the ocean. Early studies have been conducted on the development of measurement methods for microplastics, identification of distribution according to regions/environments, and investigation of risks to marine organisms and their accumulation in the body. Recently, interest in microplastic contamination is increasing. In addition, as most microplastics are generated on land, interest in microplastic pollution evaluation and treatment methods in freshwater environments is also increasing.
미세플라스틱 표면에는 특정 외부 물질이 부착 혹은 탈착될 수 있으며, 이러한 이유로 미세플라스틱은 오염물질의 운송체(carrier) 역할을 할 수 있다. 특히, 미세플라스틱 표면에는 수계에 존재하는 부유(suspended) 미생물이 부착되어 생물막 (biofilm)을 형성하는데, 생물막은 세포외고분자물질(extracellular polymeric substances, EPS)을 분비하며, 이는 미세플라스틱에 다양한 오염물질의 부착/흡착을 촉진할 수 있다. 또한, 전염성 세균이 미세플라스틱 표면에 생물막 형태로 결합될 수 있다. 이와 같이 부착된 미생물 혹은 오염물질은 유체의 흐름에 의해 먼 거리까지 이송될 수 있으며, 새로운 환경에 도달하여 오염물질 농도 증가 혹은 원치 않는 미생물의 증식 등을 유발하여 기존 환경 조건을 교란 시킬 수 있다. 일반적으로, 생물막은 다양한 기능성을 갖고 있기 때문에 한번 생물막이 형성되면, 제거하기가 매우 어렵고, 기존의 미세플라스틱의 성질을 변화시키기도 한다. 또한, 생물막 내부에서는 다양한 유전자들의 수평적 유전자이동(horizontal gene transfer)이 촉진이 될 수도 있다. 최근에 발표된 문헌에 따르면, 미세플라스틱 재질에 따라, 다른 종류의 미생물이 부착될 수 있다는 결과들이 보고되고 있다.Certain foreign substances may be attached to or detached from the microplastic surface, and for this reason, microplastics may act as a carrier of contaminants. In particular, suspended microorganisms existing in water are attached to the surface of microplastics to form a biofilm, which secretes extracellular polymeric substances (EPS), which are various contaminants in microplastics. It can promote adhesion/adsorption of In addition, infectious bacteria can be bound to the microplastic surface in the form of a biofilm. The attached microorganisms or pollutants can be transported to a long distance by the flow of a fluid, and when they reach a new environment, they can increase the concentration of pollutants or cause unwanted growth of microorganisms, thereby disturbing existing environmental conditions. In general, once the biofilm is formed because the biofilm has a variety of functionalities, it is very difficult to remove, it also changes the properties of the existing microplastic. In addition, within the biofilm, horizontal gene transfer of various genes may be promoted. According to recently published literature, results have been reported that different types of microorganisms may be attached depending on the microplastic material.
이와 같이 미세플라스틱 생물막(microplastic biofilm) 오염 및 위해성 파악에 대한 필요성이 제기되고 있으나, 미세플라스틱 이슈가 최근에 도래된 이유로 아직까지 미세플라스틱 생물막 오염을 평가하기 위한 체계적인 생물막 형성 시스템이 전무한 상황이다. 따라서, 대상수에 존재하는 부유(suspended) 미생물이 미세플라스틱 표면에 어떻게 부착되는지 정확하게 조사하고, 또한 미세플라스틱 생물막 (microplastic biofilm) 오염도 및 위해성을 파악하기 위해서는 미세플라스틱 표면에 생물막을 형성시키는 맞춤형 장치 개발이 필요하다.As such, there is a need to identify microplastic biofilm contamination and risks, but due to the recent arrival of microplastic issues, there is no systematic biofilm formation system for evaluating microplastic biofilm contamination yet. Therefore, in order to accurately investigate how suspended microorganisms present in the target water are attached to the microplastic surface, and also to identify the degree of contamination and risk of microplastic biofilm, a customized device for forming a biofilm on the microplastic surface was developed. I need this.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다양한 성상의 수계 환경 하에서 미세플라스틱의 표면에 생물막(biofilm)이 형성되는 것을 모사함으로써 미세플라스틱 표면에 형성된 생물막에 대한 정확한 정성 및 정량 분석이 가능하도록 할 수 있는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by simulating the formation of a biofilm on the surface of a microplastic under an aqueous environment of various properties, accurate qualitative and quantitative analysis of the biofilm formed on the surface of the microplastic is An object of the present invention is to provide an apparatus for forming a microplastic biofilm by properties that can be made possible.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치는 원수를 미세플라스틱 생물막 배양조에 공급하는 원수조; 및 원수 및 미세플라스틱의 저류 공간을 제공하며, 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 유도하는 미세플라스틱 생물막 배양조;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The apparatus for forming a microplastic biofilm by property according to the present invention for achieving the above object includes: a raw water tank for supplying raw water to a microplastic biofilm culture tank; and a microplastic biofilm culture tank that provides a storage space of raw water and microplastics, and induces the formation of a biofilm on the surface of the microplastics.
미세플라스틱 생물막 배양조의 상단측 일 지점에 미세플라스틱 부유방지판이 구비되고, 미세플라스틱 생물막 배양조의 하단측 일 지점에 미세플라스틱 침전방지판이 각각 구비되며, 상기 미세플라스틱 부유방지판과 미세플라스틱 침전방지판은 미세플라스틱 생물막 배양조 내에서 미세플라스틱이 원수의 수면으로 부유되거나 미세플라스틱이 미세플라스틱 생물막 배양조의 바닥에 침전되는 것을 방지한다.A microplastic anti-floating plate is provided at one point on the upper side of the microplastic biofilm culture tank, and a microplastic precipitation prevention plate is provided at one point on the lower side of the microplastic biofilm culture tank, respectively, The microplastic anti-floating plate and the microplastic precipitation prevention plate are fine Prevents microplastics from floating on the surface of raw water in the plastic biofilm culture tank or sedimentation of microplastics on the bottom of the microplastic biofilm culture tank.
또한, 미세플라스틱 생물막 배양조 내에 미세플라스틱 메쉬망이 구비될 수 있으며, 미세플라스틱이 미세플라스틱 메쉬망 내에 위치한다.In addition, a microplastic mesh network may be provided in the microplastic biofilm culture tank, and the microplastic is located in the microplastic mesh network.
미세플라스틱 부유방지판과 미세플라스틱 침전방지판 각각에 복수의 투수공이 일정 간격을 두고 구비되며, 상기 투수공은 미세플라스틱의 유출을 방지함과 함께 미세플라스틱과 미생물의 활발한 접촉을 위해 미세플라스틱의 크기보다는 작고, 미생물의 크기보다는 크다. 또한, 미세플라스틱 메쉬망의 기공크기는 미세플라스틱의 크기보다는 작고, 미생물의 크기보다는 크다.A plurality of permeable holes are provided at regular intervals in each of the microplastic floating prevention plate and the microplastic settling prevention plate, and the permeable holes are smaller than the size of microplastics to prevent the outflow of microplastics and to actively contact microplastics with microorganisms. Small, larger than the size of microorganisms. In addition, the pore size of the microplastic mesh network is smaller than the size of the microplastic and larger than the size of the microorganism.
상기 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 하단측에 교반장치가 더 구비되며,A stirring device is further provided on the lower side of the microplastic biofilm culture tank,
상기 교반장치는 선택적으로 가동되며, 가동시 연속적으로 가동되거나 일정 시간 간격을 두고 간헐적으로 가동될 수 있다.The stirring device is selectively operated, and may be operated continuously during operation or may be operated intermittently at regular time intervals.
상기 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 하단측에 산기장치가 더 구비되며, 상기 산기장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 용존산소량 조절함과 함께 미생물 생장에 요구되는 가스를 공급하는 역할을 하며, 상기 산기장치는 공기와 산소 중 어느 하나를 공급하거나, 질소와 아르곤 중 어느 하나를 공급하여 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 용존산소량 조절할 수 있다.An aeration device is further provided on the lower side of the microplastic biofilm culture tank, and the aeration device serves to control the amount of dissolved oxygen in the microplastic biofilm culture tank and supply a gas required for microbial growth, the aeration device is The amount of dissolved oxygen in the microplastic biofilm culture tank can be controlled by supplying any one of air and oxygen, or by supplying any one of nitrogen and argon.
또한, 상기 산기장치는 미생물 생장을 위해 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합가스를 미세플라스틱 생물막 배양조 내에 공급하거나, 미생물 생장을 위한 가스를 질소와 아르곤 중 어느 하나와 혼합하여 공급할 수 있다. In addition, the aeration device supplies any one of hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ) or a mixed gas thereof into the microplastic biofilm culture tank for microbial growth, or gas for microbial growth may be supplied by mixing with any one of nitrogen and argon.
깊이에 따라 용존산소 농도구배를 갖는 수계 환경을 모사하기 위해, 상기 미세플라스틱 생물막 배양조는 수직 방향을 따라 복수의 구간으로 구분되며, 미세플라스틱 생물막 배양조의 하단측에 산소를 공급하는 산기장치 및 원수를 교반하는 교반장치가 구비되며, 산기장치를 통해 배출되는 산소량 조절 및 교반장치의 회전속도 조절에 의해 미세플라스틱 생물막 배양조의 각 구간에 존재하는 용존산소량이 농도구배를 갖도록 할 수 있다. In order to simulate an aqueous environment having a dissolved oxygen concentration gradient according to the depth, the microplastic biofilm culture tank is divided into a plurality of sections along the vertical direction, and an aeration device that supplies oxygen to the lower side of the microplastic biofilm culture tank and raw water. A stirring device for stirring is provided, and the amount of dissolved oxygen present in each section of the microplastic biofilm culture tank can have a concentration gradient by controlling the amount of oxygen discharged through the aeration device and controlling the rotation speed of the stirring device.
미세플라스틱 생물막 배양조의 하단측에 공기, 산소, 질소, 아르곤 중 어느 하나 또는 이들의 혼합가스를 공급하는 산기장치 및 원수를 교반하는 교반장치가 구비되며, 상기 산기장치 및 교반장치의 동작을 통해 상기 미세플라스틱 생물막 배양조의 조건을 호기조건, 무산소조건, 혐기조건 중 어느 하나로 설정할 수 있다. At the lower end of the microplastic biofilm culture tank, an aeration device for supplying any one of air, oxygen, nitrogen, or argon or a mixed gas thereof and a stirring device for stirring raw water are provided, and through the operation of the aeration device and the stirring device, the The conditions of the microplastic biofilm culture tank can be set to any one of aerobic conditions, anoxic conditions, and anaerobic conditions.
미세플라스틱 생물막 배양조 내에 미세플라스틱 생물막 배양조의 공간을 복수의 독립적인 구획공간으로 구획하는 구획막이 구비되며, 각각의 구획공간에 동일 종류의 미세플라스틱 또는 서로 다른 종류의 미세플라스틱이 담지되며, 상기 구획막은 선택적으로 착탈 가능하다. A partition membrane dividing the space of the microplastic biofilm culture tank into a plurality of independent partition spaces is provided in the microplastic biofilm culture tank, and the same type of microplastic or different types of microplastics are supported in each partition space, the compartment The membrane is optionally removable.
상기 구획막은 격자형태를 이루며, 각 구획공간에 미세플라스틱 부유방지판 및 미세플라스틱 침전방지판이 적용되거나 미세플라스틱 메쉬망이 적용될 수 있다. The partition membrane forms a grid, and a microplastic anti-floating plate and a microplastic precipitation prevention plate may be applied to each partition space, or a microplastic mesh network may be applied.
상기 미세플라스틱 생물막 배양조의 일측에 빛 조사장치, 온도조절장치, 영양염류 공급장치 및 pH 조절장치가 더 구비되며, 상기 빛 조사장치는 가시광 또는 자연광을 조사하며, 상기 온도조절장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 온도를 조절하는 역할을 하며, 상기 영양염류 공급장치는 미생물의 생장에 요구되는 영양염류를 공급하며, 상기 pH 조절장치를 통해 알칼리용액 또는 산성용액을 투입하여 원수의 pH를 조절할 수 있다. A light irradiation device, a temperature control device, a nutrient supply device and a pH control device are further provided on one side of the microplastic biofilm culture tank, the light irradiation device irradiates visible light or natural light, the temperature control device is a microplastic biofilm culture It serves to regulate the temperature in the tank, the nutrient supply device supplies nutrients required for the growth of microorganisms, and an alkali solution or an acid solution is introduced through the pH control device to adjust the pH of the raw water.
미세플라스틱 생물막 배양조를 통해 미세플라스틱 표면에 생물막을 형성함에 있어서, 미세플라스틱 생물막 배양조는 연속식, 회분식, 간헐적 연속식 운전 중 어느 하나로 운전될 수 있다. In forming a biofilm on the microplastic surface through the microplastic biofilm culture tank, the microplastic biofilm culture tank may be operated in any one of continuous, batch, and intermittent continuous operation.
상기 연속식의 경우, 원수조의 원수가 일정 유량으로 미세플라스틱 생물막 배양조에 공급됨과 함께 미세플라스틱 생물막 배양조로부터 일정 유량의 원수가 배출되며, 상기 회분식의 경우, 원수가 미세플라스틱 생물막 배양조에 공급된 상태에서 원수의 공급 및 배출을 차단하고 일정 시간 동안 미세플라스틱 생물막 배양조 내에서의 생물막 형성을 유도하며, 상기 간헐적 연속식의 경우, 일정 시간 동안의 연속식 운전과 일정 시간 동안의 회분식 운적으로 교번하여 반복 실시하는 형태로 진행된다. In the case of the continuous type, the raw water of the raw water tank is supplied to the microplastic biofilm culture tank at a constant flow rate and the raw water of a certain flow rate is discharged from the microplastic biofilm culture tank, and in the case of the batch type, the raw water is supplied to the microplastic biofilm culture tank blocks the supply and discharge of raw water and induces the formation of a biofilm in the microplastic biofilm culture tank for a certain period of time, and in the case of the intermittent continuous method, alternating with continuous operation for a certain time and batch operation for a certain time It proceeds in the form of repetition.
미세플라스틱 생물막 배양조를 연속식, 회분식, 간헐적 연속식 운전 중 어느 하나로 운전하는 과정에서, 미리 설정된 조건에 따라 빛 조사장치, 온도조절장치, pH 조절장치, 교반장치, 산기장치 및 영양염류 공급장치가 조절될 수 있다. 또한, 빛 조사장치, 온도조절장치, pH 조절장치, 교반장치, 산기장치 및 영양염류 공급장치를 제어하는 제어장치를 더 구비되며, 상기 제어장치는 빛 조사장치, 온도조절장치, pH 조절장치, 교반장치, 산기장치 및 영양염류 공급장치의 동작을 제어할 수 있다.In the process of operating the microplastic biofilm culture tank in any one of continuous, batch, and intermittent continuous operation, a light irradiation device, a temperature control device, a pH control device, a stirring device, an aeration device, and a nutrient supply device according to preset conditions can be adjusted. In addition, a control device for controlling a light irradiation device, a temperature control device, a pH control device, a stirring device, an acid air device, and a nutrient supply device is further provided, wherein the control device includes a light irradiation device, a temperature control device, a pH control device, It can control the operation of the stirring device, the aeration device and the nutrient supply device.
본 발명에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치는 다음과 같은 효과가 있다.The apparatus for forming a microplastic biofilm by properties according to the present invention has the following effects.
다양한 수계 환경 하에서 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 정확히 모사하여 미세플라스틱의 표면에 생물막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 대상수에 존재하는 미생물에 의해 미세플라스틱 생물막이 어떻게 형성되는지 정확하게 조사할 수 있고, 외부 환경 요인이 미세플라스틱의 생물막에 미치는 영향을 정확히 분석할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.It is possible to form a biofilm on the surface of microplastics by accurately simulating the formation of a biofilm on the surface of microplastics under various aquatic environments. Accordingly, it is possible to accurately investigate how a microplastic biofilm is formed by microorganisms present in the target water, and it is possible to provide a basis for accurately analyzing the effect of external environmental factors on the microplastic biofilm.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치의 구성도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치의 구성도.1 is a block diagram of an apparatus for forming a microplastic biofilm by properties according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 is a configuration diagram of a microplastic biofilm forming apparatus for each property according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 성상의 수계 환경에서 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 모사하는 장치에 관한 기술을 제시한다. The present invention presents a technique for a device that simulates the formation of a biofilm on the surface of microplastics in an aqueous environment of various properties.
앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급한 바와 같이, 다양한 오염원으로부터 미세플라스틱이 배출되고 있으며, 하천 등의 수계 환경 하에서 미세플라스틱 표면에는 생물막(biofilm)이 형성된다. 미세플라스틱 표면에 형성된 생물막은 전염성 세균을 전파하거나 환경을 교란시키는 요인으로 작용할 수 있다. 또한, 미세플라스틱 표면에 형성되는 생물막은 수계 환경의 성상에 따라 그 종류 및 형태가 달라질 수 있다. As mentioned earlier in 'Technology Background to the Invention', microplastics are discharged from various pollutants, and a biofilm is formed on the surface of microplastics in an aquatic environment such as a river. The biofilm formed on the microplastic surface can act as a factor to spread infectious bacteria or disturb the environment. In addition, the type and shape of the biofilm formed on the microplastic surface may vary depending on the nature of the aquatic environment.
따라서, 다양한 성상의 수계 환경에서 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 정확히 모사하고, 그로부터 얻어지는 '생물막이 형성된 미세플라스틱'을 대상으로 분자생물학적 분석, 정량적인 분석 등을 실시한다면 미세플라스틱의 생물막이 미치는 영향을 효과적으로 파악할 수 있게 된다. Therefore, if we accurately simulate the formation of a biofilm on the surface of microplastics in an aqueous environment of various properties, and conduct molecular biological analysis and quantitative analysis on the 'microplastic with biofilm formed' obtained therefrom, the biofilm of microplastics effect can be effectively identified.
본 발명은 다양한 성상의 수계 환경을 조성함과 함께 해당 수계 환경 하에서 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 유도하는 장치를 제시한다. The present invention provides an apparatus for inducing the formation of a biofilm on the surface of microplastics under the corresponding aqueous environment while creating an aqueous environment of various properties.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the drawings, it will be described in detail the apparatus for forming a microplastic biofilm according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치는 원수조(1)와 미세플라스틱 생물막 배양조(110)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 1 , the apparatus for forming a microplastic biofilm by properties according to an embodiment of the present invention comprises a
상기 원수조(1)는 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 원수를 공급하며, 상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)는 미세플라스틱(120)을 원수에 담지시킴과 함께 미세플라스틱(120)의 표면에 생물막이 형성되는 반응을 유도한다. The
본 발명은 상술한 바와 같이, 수계 환경 하에서 미세플라스틱(120)의 표면에 생물막이 형성되는 것을 모사하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 미세플라스틱(120)의 표면에 생물막이 형성되는 반응을 유도하는 미세플라스틱 생물막 배양조(110)는 미세플라스틱(120)이 존재하는 수계 환경에 부합되어야 한다. As described above, the present invention aims to simulate the formation of a biofilm on the surface of the microplastic 120 in an aqueous environment. Therefore, the microplastic
미세플라스틱(120)이 존재하는 수계 환경에 부합시키기 위해서는, 크게 두 가지 조건이 만족되어야 한다. 첫 번째 조건은 미세플라스틱(120)이 담지되는 원수의 성상이다. 미세플라스틱(120)은 다양한 수계 환경에 존재하며, 수계 환경마다 해당 수계의 성상이 서로 다를 수 있다. 이에, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 원수가 특정 수계의 성상을 정확히 모사하기 위해서는 모사하고자 하는 특정 수계의 물을 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 원수로 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 한편, 위해성이 예상되는 수질환경을 조성하고 해당 수질환경 하에서 미세플라스틱(120)의 표면에 생물막이 형성되는 것을 유도하고 형성된 생물막에 대한 분석이 필요한 경우가 있다. 이러한 경우, 인위적인 조성을 갖는 원수가 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 공급될 수 있다. 따라서, 상기 원수조(1)는 특정 수계 환경의 물을 원수로 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 공급하거나, 인위적인 조성을 갖는 원수를 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 공급할 수 있다. 인위적인 조성을 갖는 원수는 물에 위해성을 갖는 화학약품 등 다양한 물질을 조합하여 제조할 수 있으며, 특정 수계 환경의 물을 원수로 적용하는 경우 원수는 상수, 정수, 하수, 담수, 해수, 기수, 폐수 중 어느 하나가 이용될 수 있다. In order to conform to the aquatic environment in which the
미세플라스틱(120)이 존재하는 수계 환경에 부합시키기 위한 두 번째 조건은, 생물막의 배양조건이다. 모사하고자 하는 수계 환경과 동일하게 생물막의 배양조건을 설정시킬 필요가 있다. 모사하고자 하는 수계 환경에 부합되는 생물막의 배양조건은 미생물의 활성을 최대화하는 조건과 일치하거나 그렇지 않을 수 있으며, 이는 모사하고자 하는 수계 환경이 미생물의 활성을 최대화하는 조건에 부합되거나 그렇지 않을 수 있기 때문이다. The second condition for conforming to the aquatic environment in which the
모사하고자 하는 수계 환경에 부합되는 생물막의 배양조건을 충족시키기 위해, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 빛을 조사하고, 원수의 온도 및 pH를 조절하고, 원수의 유속을 제어하며, 원수의 용존산소량을 조절할 필요가 있다. 이에, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 일측에 빛 조사장치(30), 온도조절장치(40), pH 조절장치(60), 교반장치(10), 산기장치(20), 영양염류 공급장치(50) 등이 구비될 수 있다. In order to meet the culture conditions of the biofilm conforming to the aquatic environment to be simulated, light is irradiated to the microplastic
또한, 원수의 용존산소량을 조절함에 있어서, 수위에 따라 농도구배가 존재하도록 용존산소량을 조절할 수 있다. 이는 일정 깊이를 갖는 수계 환경이 깊이에 따라 용존산소량이 농도구배를 갖는 것을 모사하기 위함이다. 이러한 수계 환경을 모사하기 위해 미세플라스틱 생물막 배양조(110)를 수직 방향으로 복수의 구간으로 구분하고, 각 구간에 존재하는 용존산소량을 농도구배에 따라 달리 설정할 수 있다. 용존산소량이 수위에 따라 농도구배를 갖도록 하는 것은 산기장치 및 교반장치를 통해 구현할 수 있다. 구체적으로, 산기장치를 통해 배출되는 산소량 조절 및 교반장치의 회전속도 조절을 통해 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 각 구간에 존재하는 용존산소량의 농도를 점차적으로 감소시키는 형태로 제어할 수 있다. In addition, in adjusting the amount of dissolved oxygen in raw water, it is possible to adjust the amount of dissolved oxygen so that a concentration gradient exists according to the water level. This is to simulate that an aqueous environment having a certain depth has a concentration gradient in the amount of dissolved oxygen depending on the depth. In order to simulate such an aqueous environment, the microplastic
상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 상세 구성을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the detailed configuration of the microplastic
상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)는 미세플라스틱(120)이 담지되는 원수의 저류 공간을 제공함과 함께 미세플라스틱(120)의 표면에 생물막이 형성되는 반응을 유도한다. 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내에는 원수조(1)로부터 공급된 원수가 저류되며, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 원수에는 복수의 미세플라스틱(120)이 담지된다. The microplastic
상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)는 일 실시예로, 원통 형태로 구성할 수 있으며, 수직 방향을 따라 복수의 구간으로 구분될 수 있도록 일정 길이 이상의 높이를 갖는다. 여기서, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)가 수직 방향을 따라 복수의 구간으로 구분됨은 일정 깊이를 갖는 수계 환경을 모사하기 위함이며, 수위에 따라 구분될 뿐 별도의 장치에 의해 공간적으로 구분되지는 않는다. 보다 구체적으로, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)를 수직 방향으로 복수의 구간으로 구분하는 것은 수계 환경이 깊이에 따라 용존산소량이 농도구배를 갖는 것을 모사하기 위함이며, 각 구간의 용존산소량이 농도구배를 갖도록 하는 것은 산기장치를 통해 배출되는 산소량 조절 및 교반장치의 회전속도 조절을 통해 구현할 수 있다. The microplastic
또한, 상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 상부는 선택적으로 개폐 가능하다. 상부가 밀폐된 경우, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)는 무산소 또는 혐기조건을 이루며, 이 경우 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내로의 공기 또는 산소 공급은 차단된다. 반면, 상부가 개방된 경우 대기환경과 접하는 상태를 유지한다. In addition, the upper portion of the microplastic
미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 하단측에는 교반장치(10) 및 산기장치(20)가 구비된다. 상기 교반장치(10)는 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 원수를 교반하여 원수의 성상을 균일하게 함과 함께 원수 내에서의 미세플라스틱(120)의 유동을 유도한다. 상기 교반장치(10)에 의해 원수만 교반되거나 미세플라스틱만 교반되거나, 원수와 미세플라스틱을 모두 교반할 수 있다. 또한, 상기 교반장치(10)는 필요에 따라 선택적으로 가동될 수 있다. 예를 들어, 원수의 교반 그리고 산기장치로부터 공급되는 기체의 분산이 요구되는 경우 교반장치(10)는 가동되며, 생물막 생장에 원수의 정체 등이 요구되는 경우 교반장치(10)는 가동되지 않을 수 있다. 이와 함께, 교반장치(10)는 연속적으로 가동되거나 일정 시간 간격을 두고 간헐적으로 가동될 수 있다. At the lower end of the microplastic
또한, 상기 산기장치(20)는 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 용존산소량 조절을 위해 공기(또는 산소)를 공급하거나 질소(또는 아르곤)를 공급하며, 이와 함께 미생물 생장에 필요한 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4)를 공급하는 역할을 한다. 수소(H2), 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4)은 단독으로 공급되거나 2종류 이상이 혼합되어 공급될 수 있다. 또한, 미생물 생장에 필요한 상기 기체는 질소 또는 아르곤과 혼합되어 공급될 수 있다. In addition, the
미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 용존산소 농도를 증가시키기 위해서는 공기 또는 산소가 공급되며, 용존산소 농도를 감소시키기 위해서는 질소 또는 아르곤(Ar)이 공급된다. 산기장치(20)를 통해 공급되는 질소 또는 아르곤(Ar)은 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 무산소화, 혐기화에도 이용될 수 있다. In order to increase the dissolved oxygen concentration in the microplastic
이와 함께, 교반장치(10) 및 산기장치(20)는 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 용존산소 농도가 구배를 갖도록 조절하는 역할을 한다. 즉, 산기장치(20)를 통해 공급되는 공기 또는 산소의 양을 조절함과 함께 교반장치(10)의 회전속도 조절을 통해 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 깊이에 따라 용존산소량의 농도구배를 갖도록 제어할 수 있다. In addition, the stirring
정리하면, 상기 교반장치(10) 및 산기장치(20)를 통해 미세플라스틱 생물막 배양조(110)를 전체 호기화하거나 또는 전체 무산소(또는 혐기) 조건으로 설정할 수 있으며, 산기장치에 의해 공급되는 기체의 양 및 교반장치의 회전속도 조절을 통해 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 깊이에 따라 용존산소량의 농도구배를 갖도록 하는 것도 가능하다. In summary, the microplastic
한편, 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내에서 미세플라스틱(120)이 원수의 수면으로 부유되거나 미세플라스틱(120)이 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 바닥에 침전되는 것을 방지하기 위해, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 상단측과 하단측 일 지점에는 미세플라스틱 부유방지판(131), 미세플라스틱 침전방지판(132)이 각각 구비된다(도 1 및 도 2 참조). On the other hand, in order to prevent the microplastic 120 from floating to the surface of the raw water or the microplastic 120 from being deposited on the bottom of the microplastic
미세플라스틱 부유방지판(131)과 미세플라스틱 침전방지판(132)은 모두 원수에 침지되는 형태로 구비되며, 원수와 미세플라스틱(120)의 원활할 접촉을 위해 미세플라스틱 부유방지판(131)과 미세플라스틱 침전방지판(132) 각각에는 복수의 투수공이 일정 간격을 두고 구비된다. 상기 투수공은 미세플라스틱(120)의 유출을 방지함과 함께 미세플라스틱(120)과 미생물의 활발한 접촉을 위해 미세플라스틱(120)의 크기보다는 작고, 미생물의 크기보다는 커야 한다. Both the microplastic
다른 실시예로, 미세플라스틱 부유방지판(131) 및 미세플라스틱 침전방지판(132)을 대체하여 미세플라스틱 메쉬망(133)을 구비시킬 수 있으며, 이 경우 미세플라스틱(120)은 미세플라스틱 메쉬망(133) 내에 위치한다(도 3 및 도 4 참조). 이 때, 미세플라스틱 메쉬망(133)의 기공크기는 미세플라스틱 부유방지판(131)의 투수공 및 미세플라스틱 침전방지판(132)의 투수공 크기와 마찬가지로 미세플라스틱(120)의 크기보다는 작고, 미생물의 크기보다는 커야 한다. In another embodiment, a
미세플라스틱(120)이 원수의 수면으로 부유하거나 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 바닥으로 침전되지 않는 경우, 상술한 미세플라스틱 부유방지판(131) 및 미세플라스틱 침전방지판(132) 또는 미세플라스틱 메쉬망(133)의 구성은 생략될 수 있다. 또한, 필요에 따라 미세플라스틱 부유방지판(131), 미세플라스틱 침전방지판(132) 중 어느 하나만 구비될 수도 있다(도 1 및 도 2 참조). If the
미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내에 구비되는 미세플라스틱(120)은 수계 환경에 존재하는 미세플라스틱(120)을 모사하여 5mm 이하의 크기를 갖도록 가공되며, 그 형상은 제한되지 않는다. 일 실시예로, 미세플라스틱(120)은 구형, 다면체형, 비정형 등의 형상을 이루며, 나노미터 단위에서 5mm의 크기로 가공될 수 있다. The microplastic 120 provided in the microplastic
또한, 미세플라스틱(120)의 재질은 그 형상과 마찬가지로 제한되지 않는데, 일 실시예로, 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE, Low density Polyethylene), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Liner Low Density Polyethylene), 폴리스타이렌(PS, polystyrene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 메타크릴수지(PMMA-Polymethlyl Methacry late), 폴리아미드(PA, polyamides), 나일론, 폴리염화비닐(PVC, polyvinyl chloride), 폴리카보네이트(PC, polycarbonate), 폴리우레탄(PU, polyurethanes), 폴리에스터(PES, polyester), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene), 폴리염화비닐리덴(PVDC, polyvinylidene chloride), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), SAN/AS(Styrene Acrylonitrile) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구성할 수 있다. In addition, the material of the
한편, 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 공간은 도 5에 도시한 바와 같이 구획막(140)에 의해 복수의 독립적인 구획공간(141)으로 구획될 수 있다. 구획막(140)을 통해 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 공간을 복수의 구획공간(141)으로 구획하는 이유는 서로 다른 종류의 미세플라스틱(120)에 대해 생물막 형성과정을 적용하기 위함이다. 즉, 구획막(140)에 의해 구획되는 각각의 구획공간(141)에 서로 다른 종류의 미세플라스틱(120)을 각각 구비시키고 각 구획공간(141)에서의 생물막 형성을 유도할 수 있다. 이 때, 각각의 구획공간(141)에 동일 종류의 미세플라스틱(120)을 구비시키는 것도 가능하다. On the other hand, the space in the microplastic
상기 구획막(140)은 격자형태로 구성할 수 있으며, 구획막(140)에 의해 구획된 각각의 구획공간(141)에 구비된 미세플라스틱(120)은 이웃 구획공간(141)에 구비되는 미세플라스틱(120)과 혼합되지 않는다. 구획막(140)을 적용하는 경우에 있어서, 각 구획공간(141)에 상술한 바와 같은 미세플라스틱 부유방지판(131) 및 미세플라스틱 침전방지판(132) 또는 미세플라스틱 메쉬망(133)을 적용할 수 있다. 이 경우, 미세플라스틱 부유방지판(131), 미세플라스틱 침전방지판(132), 미세플라스틱 메쉬망(133)은 각 구획공간(141)의 평면 형상에 대응되도록 설계된다. 또한, 상기 구획막(140)은 선택적으로 착탈 가능하며, 구획막(140)에 의해 구분되는 공간은 복수개로서 그 수에 제한되지 않는다. The
또한, 생물막의 배양을 위해 상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)의 일측에 빛 조사장치(30), 온도조절장치(40), 영양염류 공급장치(50) 및 pH 조절장치(60)가 구비될 수 있다. 상기 빛 조사장치(30)는 가시광 또는 자연광을 조사하며, 상기 온도조절장치(40)는 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내의 온도를 조절하는 역할을 하며, 상기 영양염류 공급장치(50)는 미생물의 생장에 요구되는 영양염류를 공급할 수 있다. 또한, 상기 pH 조절장치(60)를 통해 알칼리용액 또는 산성용액을 투입함으로써 원수의 pH를 필요에 따라 조절할 수 있다. In addition, a
상술한 구성 이외에, 미세플라스틱(120) 표면에서의 생물막 형성에 영향을 끼치는 것을 배제하기 위해 미세플라스틱 생물막 배양조(110), 미세플라스틱 부유방지판(131), 미세플라스틱 침전방지판(132), 미세플라스틱 메쉬망(133) 및 구획막(140)은 플라스틱 재질이 아닌 금속, 비금속, 유리 등으로 구성하는 것이 바람직하다. In addition to the above-described configuration, microplastic
또한, 상기 미세플라스틱 생물막 배양조(110)를 통해 미세플라스틱(120) 표면에 생물막을 형성함에 있어서, 미세플라스틱 생물막 배양조(110)는 연속식, 회분식, 간헐적 연속식 운전 중 어느 하나로 운전될 수 있다. 연속식의 경우, 원수조(1)의 원수가 일정 유량으로 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 공급됨과 함께 미세플라스틱 생물막 배양조(110)로부터 일정 유량의 원수가 배출된다. 회분식의 경우, 원수가 미세플라스틱 생물막 배양조(110)에 공급된 상태에서 원수의 공급 및 배출을 차단하고 일정 시간 동안 미세플라스틱 생물막 배양조(110) 내에서의 생물막 형성을 유도한다. 간헐적 연속식의 경우, 일정 시간 동안의 연속식 운전과 일정 시간 동안의 회분식 운적으로 교번하여 반복 실시하는 형태로 진행된다. In addition, in forming a biofilm on the surface of the microplastic 120 through the microplastic
미세플라스틱 생물막 배양조(110)를 연속식, 회분식, 간헐적 연속식 운전 중 어느 하나로 운전하는 과정에서, 미리 설정된 조건에 따라 빛 조사장치(30), 온도조절장치(40), pH 조절장치(60), 교반장치(10), 산기장치(20) 및 영양염류 공급장치(50)를 조절할 수 있다. 일 실시예로, 빛 조사장치(30), 온도조절장치(40), pH 조절장치(60), 교반장치(10), 산기장치(20) 및 영양염류 공급장치(50)를 제어하는 제어장치(도시하지 않음)를 구비시키고, 제어장치를 통해 빛 조사장치(30), 온도조절장치(40), pH 조절장치(60), 교반장치(10), 산기장치(20) 및 영양염류 공급장치(50)의 동작을 제어할 수도 있다.In the process of operating the microplastic
1 : 원수조 10 : 교반장치
20 : 산기장치 30 : 빛 조사장치
40 : 온도조절장치 50 : 영양염류 공급장치
60 : pH 조절장치 110 : 미세플라스틱 생물막 배양조
120 : 미세플라스틱 131 : 미세플라스틱 부유방지판
132 : 미세플라스틱 침전방지판 133 : 미세플라스틱 메쉬망
140 : 구획막 141 : 구획공간1: raw water tank 10: stirring device
20: diffuser 30: light irradiation device
40: temperature control device 50: nutrient supply device
60: pH control device 110: microplastic biofilm culture tank
120: micro plastic 131: micro plastic floating prevention plate
132: micro plastic settling prevention plate 133: micro plastic mesh network
140: partition film 141: partition space
Claims (17)
원수 및 미세플라스틱의 저류 공간을 제공하며, 미세플라스틱의 표면에 생물막이 형성되는 것을 유도하는 미세플라스틱 생물막 배양조;를 포함하여 이루어지며,
깊이에 따라 용존산소 농도구배를 갖는 수계 환경을 모사하기 위해, 상기 미세플라스틱 생물막 배양조는 수직 방향을 따라 복수의 구간으로 구분되며,
미세플라스틱 생물막 배양조의 하단측에 산소를 공급하는 산기장치 및 원수를 교반하는 교반장치가 구비되며,
산기장치를 통해 배출되는 산소량 조절 및 교반장치의 회전속도 조절에 의해 미세플라스틱 생물막 배양조의 각 구간에 존재하는 용존산소량이 농도구배를 갖도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
a raw water tank that supplies raw water to a microplastic biofilm culture tank; and
A microplastic biofilm culture tank that provides a storage space for raw water and microplastics and induces the formation of a biofilm on the surface of microplastics;
In order to simulate an aqueous environment having a dissolved oxygen concentration gradient according to the depth, the microplastic biofilm culture tank is divided into a plurality of sections along the vertical direction,
An aeration device for supplying oxygen to the lower side of the microplastic biofilm culture tank and a stirring device for stirring raw water are provided,
By controlling the amount of oxygen discharged through the aeration device and adjusting the rotational speed of the stirring device, the amount of dissolved oxygen present in each section of the microplastic biofilm culture tank can have a concentration gradient.
상기 미세플라스틱 부유방지판과 미세플라스틱 침전방지판은 미세플라스틱 생물막 배양조 내에서 미세플라스틱이 원수의 수면으로 부유되거나 미세플라스틱이 미세플라스틱 생물막 배양조의 바닥에 침전되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
According to claim 1, wherein the microplastic anti-floating plate is provided at one point on the upper side of the microplastic biofilm culture tank, and the microplastic sedimentation prevention plate is provided at one point on the lower side of the microplastic biofilm culture tank, respectively,
The microplastic floating prevention plate and the microplastic sedimentation prevention plate are characterized in that the microplastic is suspended in the surface of the raw water in the microplastic biofilm culture tank or the microplastic prevents sedimentation of the microplastic at the bottom of the microplastic biofilm culture tank. Plastic biofilm forming device.
According to claim 1, wherein a microplastic mesh network is provided in the microplastic biofilm culture tank, the microplastic biofilm forming apparatus for each property, characterized in that the microplastic is located in the microplastic mesh network.
According to claim 2, wherein a plurality of permeable holes are provided in each of the microplastic anti-floating plate and the microplastic settling prevention plate at regular intervals, and the permeable holes prevent the outflow of microplastics and actively contact the microplastics with microorganisms. An apparatus for forming a microplastic biofilm by properties, characterized in that it is smaller than the size of microplastics and larger than the size of microorganisms.
According to claim 3, wherein the pore size of the microplastic mesh network is smaller than the size of the microplastic and larger than the size of the microorganism, the microplastic biofilm forming apparatus for each property.
상기 교반장치는 선택적으로 가동되며, 가동시 연속적으로 가동되거나 일정 시간 간격을 두고 간헐적으로 가동되는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
According to claim 1, wherein a stirring device is further provided at the lower end of the microplastic biofilm culture tank,
The stirring device is selectively operated, and is continuously operated or intermittently operated at regular time intervals during operation.
상기 산기장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 용존산소량 조절함과 함께 미생물 생장에 요구되는 가스를 공급하는 역할을 하며,
상기 산기장치는 공기와 산소 중 어느 하나를 공급하거나, 질소와 아르곤 중 어느 하나를 공급하여 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 용존산소량 조절하는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
According to claim 1, wherein an aeration device is further provided at the lower end of the microplastic biofilm culture tank,
The aeration device serves to supply the gas required for microbial growth while controlling the amount of dissolved oxygen in the microplastic biofilm culture tank,
The aeration device supplies any one of air and oxygen, or supplies any one of nitrogen and argon to control the amount of dissolved oxygen in the microplastic biofilm culture tank.
According to claim 7, wherein the aeration device is hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ) For the growth of microorganisms, any one or a mixed gas thereof is supplied into the microplastic biofilm culture tank, or microorganisms A device for forming a microplastic biofilm by nature, characterized in that the gas for growth is mixed with any one of nitrogen and argon and supplied.
상기 산기장치 및 교반장치의 동작을 통해 상기 미세플라스틱 생물막 배양조의 조건을 호기조건, 무산소조건, 혐기조건 중 어느 하나로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
According to claim 1, wherein the air, oxygen, nitrogen, argon any one of, or a mixed gas of air, oxygen, nitrogen, argon is provided on the lower side of the microplastic biofilm culture tank, and an agitation device for agitating the raw water is provided,
Through the operation of the aeration device and the stirring device, the conditions of the microplastic biofilm culture tank can be set to any one of aerobic conditions, anoxic conditions, and anaerobic conditions.
각각의 구획공간에 동일 종류의 미세플라스틱 또는 서로 다른 종류의 미세플라스틱이 담지되며,
상기 구획막은 선택적으로 착탈 가능한 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
According to claim 1, wherein the microplastic biofilm culture tank is provided with a partition membrane for partitioning the space of the microplastic biofilm culture tank into a plurality of independent partition spaces,
The same type of microplastic or different types of microplastic are loaded in each compartment,
The partition film is an apparatus for forming a microplastic biofilm by properties, characterized in that it is selectively removable.
각 구획공간에 미세플라스틱 부유방지판 및 미세플라스틱 침전방지판이 적용되거나 미세플라스틱 메쉬망이 적용되는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
The method of claim 11, wherein the partition film forms a lattice shape,
A microplastic biofilm forming device by property, characterized in that a microplastic floating prevention plate and a microplastic sedimentation prevention plate are applied to each compartment space, or a microplastic mesh network is applied.
상기 빛 조사장치는 가시광 또는 자연광을 조사하며, 상기 온도조절장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 온도를 조절하는 역할을 하며, 상기 영양염류 공급장치는 미생물의 생장에 요구되는 영양염류를 공급하며, 상기 pH 조절장치를 통해 알칼리용액 또는 산성용액을 투입하여 원수의 pH를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
According to claim 1, wherein a light irradiation device, a temperature control device, a nutrient supply device and a pH control device are further provided on one side of the microplastic biofilm culture tank,
The light irradiation device irradiates visible light or natural light, the temperature control device serves to control the temperature in the microplastic biofilm culture tank, the nutrient supply device supplies nutrients required for the growth of microorganisms, the An apparatus for forming a microplastic biofilm by properties, characterized in that it is possible to adjust the pH of the raw water by inputting an alkaline solution or an acidic solution through the pH adjusting device.
According to claim 1, wherein in forming a biofilm on the microplastic surface through the microplastic biofilm culture tank, the microplastic biofilm culture tank is operated by any one of continuous, batch, and intermittent continuous operation. Biofilm forming device.
상기 회분식의 경우, 원수가 미세플라스틱 생물막 배양조에 공급된 상태에서 원수의 공급 및 배출을 차단하고 일정 시간 동안 미세플라스틱 생물막 배양조 내에서의 생물막 형성을 유도하며,
상기 간헐적 연속식의 경우, 일정 시간 동안의 연속식 운전과 일정 시간 동안의 회분식 운적으로 교번하여 반복 실시하는 형태로 진행되는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
The method according to claim 14, wherein in the case of the continuous type, the raw water of the raw water tank is supplied to the microplastic biofilm culture tank at a constant flow rate and the raw water of a certain flow rate is discharged from the microplastic biofilm culture tank,
In the case of the batch type, in the state in which the raw water is supplied to the microplastic biofilm culture tank, it blocks the supply and discharge of raw water and induces the formation of a biofilm in the microplastic biofilm culture tank for a certain period of time,
In the case of the intermittent continuous type, the apparatus for forming a microplastic biofilm by properties characterized in that it proceeds in the form of alternating continuous operation for a certain time and batch-type clouding for a certain time.
상기 교반장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 원수를 교반하여 원수의 유속을 조절함과 함께 원수 내에서의 미세플라스틱의 유동을 유도하며, 상기 산기장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 원수에 공기를 공급하여 원수의 용존산소량을 조절하며, 상기 빛 조사장치는 가시광 또는 자연광을 조사하며, 상기 온도조절장치는 미세플라스틱 생물막 배양조 내의 온도를 조절하는 역할을 하며, 상기 영양염류 공급장치는 미생물의 생장에 요구되는 영양염류를 공급하며, 상기 pH 조절장치를 통해 알칼리용액 또는 산성용액을 투입하여 원수의 pH를 조절하는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.
15. The method of claim 14, wherein in the process of operating the microplastic biofilm culture tank in any one of continuous, batch, and intermittent continuous operation, a light irradiation device, a temperature control device, a pH control device, a stirring device, an acid generator according to preset conditions device and nutrient supply are regulated,
The stirring device agitates the raw water in the microplastic biofilm culture tank to control the flow rate of the raw water and induces the flow of microplastics in the raw water, and the aeration device supplies air to the raw water in the microplastic biofilm culture tank. Controls the amount of dissolved oxygen in raw water, the light irradiation device irradiates visible light or natural light, the temperature control device serves to control the temperature in the microplastic biofilm culture tank, the nutrient supply device is required for the growth of microorganisms A device for forming a microplastic biofilm by character, characterized in that it supplies the nutrients to be used, and adjusts the pH of the raw water by introducing an alkaline solution or an acidic solution through the pH adjusting device.
상기 제어장치는 빛 조사장치, 온도조절장치, pH 조절장치, 교반장치, 산기장치 및 영양염류 공급장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 성상별 미세플라스틱 생물막 형성장치.17. The method of claim 16, further comprising a control device for controlling the light irradiation device, the temperature control device, the pH control device, the stirring device, the acid air device and the nutrient supply device,
The control device is an apparatus for forming a microplastic biofilm by properties, characterized in that it controls the operation of a light irradiation device, a temperature control device, a pH control device, a stirring device, an aeration device and a nutrient supply device.
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