KR20000065098A

KR20000065098A - 미생물담지체및그것의제조방법

Info

Publication number: KR20000065098A
Application number: KR1019980708689A
Authority: KR
Inventors: 준 이노우에; 야스오끼 사사끼; 오사무 무라야마; 데쓰오 세끼가와
Original assignee: 이시하라 소이치; 가네보 가부시키가이샤
Priority date: 1996-05-01
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2000-11-06
Also published as: WO1997041216A1; EP0897000A4; CN1216581A; EP0897000A1; JPH1052268A

Abstract

내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 다공질 미생물 담지체. 본 담지체는 습윤 상태에서 크기가 1 내지 20 mm 인 스폰지 과립 폴리비닐 포르말 또는 습윤 상태에서 측정 시의 비중이 1.0 내지 1.2 이고, 다공성이 20 내지 300 ㎛ 이며, 아세탈화도가 30 내지 85 몰 % 이며, 세공 크기가 20 내지 300 ㎛ 인 다공질 폴리비닐 아세탈이다. 상기 우수한 성질로 인해, 이 미생물 담지체를 유동층형의 오수 처리 장치와 같은 각종 바이오리엑터에 적당하게 사용될 수 있다.

Description

미생물 담지체 및 그것의 제조 방법

반응 용기 내에 미생물 또는 효소를 충진하고, 미생물 또는 효소에 의한 반응을 이용하여 미생물을 수득하는 방법을 소위 바이오리엑터라고 하고, 이는 이제까지 식품, 의약품 또는 화학품의 제조 분야 또는 하수, 폐수 또는 폐가스 등의 분야에 있어 산업적으로 활용되어 왔다. 또한 근년간, 효율적인 처리 수행을 위해, 그 미생물 생체 촉매를 반응 용기 내부에 고밀도로 충진하는 각종 방법들이 연구되어져 왔다.

가장 대표적인 방법은 미생물을 입상 담지체에 담지하는 방법으로서, 이 방법은 대체적으로 다음 2 가지로 분류된다. 그 중 하나는, 미생물을 담지체 표면에 담지시켜 수득된 미생물 막을 이용하는 생물막법이다. 다른 하나는, 담지체 내에 미생물을 고정화시키는 포괄(entrap) 고정화법이다. 또한 이 담지체의 소재로서, 고분자 물질 및 무기 물질이 있다. 또한, 담지체의 사용 형태에 있어서, 담지체를 반응조에 고정시켜 사용하는 고정층형 및, 담지체를 유동시키면서 사용하는 유동층형이 있다.

유동층형에 사용되는 담지체에서는 유동성 및 비중이 중요하므로, 무기계 담지체가 아닌 고분자계 입상 담지체가 일반적으로 이용된다. 이 담지체의 소재로서, 폴리비닐알콜 겔 (PVA 겔), 아크릴아미드 겔 또는 폴리에틸렌 글리콜 겔과 같은 입상 겔, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 클로라이드 또는 셀룰로오스와 같은 다공질 입상물, 및 세라믹, 활성탄 또는 모래와 같은 무기계 입상물이 제안되어 왔다.

또한, 생물막법은 미 생물을 막 표면에 담지시킬 수 있다. 따라서 이 방법은 고정화가 간단하다는 것을 특징으로 한다. 그러나, 미생물의 부착 및 육성 기일이 길다는 문제가 있어, 담지체에 쉽게 부착되는 미생물이 우선적으로 부착되고, 표면에 부착된 미생물이 그것으로부터 쉽게 분리되어 나온다. 한편, 포괄 고정화 미생물법은 담지체 내부에 미생물을 혼입하여, 모든 미생물을 어떠한 양으로도 고정시킬 수 있다.

이 포괄 고정화 미생물법에서 사용되는 담지체의 소재로서, 폭넓은 종류의 소재들을 사용할 수 있다. 폐수 중 피처리 물질인 유기 물질, 또는 질소계 화합물 등이 함수 겔을 투과하여, 담지체 내부에 고정화된 미생물에 접촉하여 처리되어야 하기 때문에, 아크릴아미드, 한천, 폴리아크릴산나트륨, 폴리에틸렌 글리콜, 카라기난 또는 광경화성 수지의 겔상 담지체가 주로 이용된다.

PVA 겔, 아크릴아미드 겔, 폴리에틸렌글리콜 겔과 같은 겔상 담지체는 미생물과의 친화성이 우수하나, 겔상 소재이기 때문에 기계적 강도가 낮고, 내마모성이 특히 매우 좋지 않다. 담지체가 유동층형으로 사용되는 경우, 담지체 유동 시에 발생하는 담지체들 간의 마찰 또는 반응조 내벽과의 마찰에 의해 마모되는 경향이 있고, 담지체 수명이 짧다는 문제가 있다.

한편, 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄과 같은 다공질 입상물은 기계적 강도, 내구성, 내후성이 좋지 않고, 장기 사용 시에는 붕괴될 가능성이 크다. 또한 비교적 강한 폴리에테르계 폴리우레탄이 비싸다. 셀룰로오스 등과 같은 천연 생성물이 사용되는 담지체는 미생물과의 친화성이 우수하나, 천연물이기 때문에 그 자체가 미생물로 인해 분해되기 쉽고, 수명이 짧다. 또한 무기계 입상물은 유동성이 좋지 않고, 담지체가 교반되면서 유동화되는 유동층형과 같은 시스템에 적합하지 않다.

게다가, 포괄 고정화 미생물법에서 사용되는 담지체 소재는 상기한 바와 같이, 그 자체가 겔상 물질이기 때문에 강도가 낮고, 내마모성이 현저하게 좋지 않다. 이러한 이유로, 담지체의 수명이 고정화 소재, 반응조의 형태, 충진율 등과 같은 사용 조건에 따라 변화되나, 일반적으로 생물막법에 사용되는 스폰지의 수명에 비해 매우 짧다.

따라서, 폭넓은 종류의 미생물 담지체가 있다. 그러나 공지된 담지체를 포함해서, 미생물과의 친화성, 비중, 내마모성, 내후(광)성 및 내미생물분해성과 같은, 담지체에 필요한 성질들 모두를 충족하는 어떠한 주목할만한 제안도 아직 제시되지 않았다.

본 발명은 상기 문제들을 해결하기 위해 이루어졌고, 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 미생물 담지체를 제공하는 것이다.

본 발명은 예를 들어, 하수, 공업 폐수 또는 인간 배뇨계 폐수와 같은 생화학적 산소 요구량 (BOD) 또는 화학적 산소 요구량 (COD) 이 높은 하수 오물을 처리하기 위한 미생물 촉매형 오수 처리 장치, 및 의약품 또는 식품 등의 미생물에 의한 생화학적 반응을 실행하여 반응 생성물을 수득하는 바이오리엑터 등에 사용되는 미생물 담지체 및, 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 문제들을 해결하기 위해, 주도면밀하게 조사한 결과, 폴리비닐 아세탈로 이루어진 다공질체, 즉 폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 폴리비닐 포르말 (PVF) 다공질체를 사용할 경우, 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 미생물 담지체가 제공될 수 있음을 알게 되었다. 본 발명은 미생물 담지체로서 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 미생물 담지체이다.

따라서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 폴리비닐 포르말 (PVF) 다공질체를 미생물 담지체로서 사용할 경우, 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 미생물 담지체를 형성시킬 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 폴리비닐 포르말 (PVF)계 다공질체가 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 미생물 담지체를 제공할 수 있는 것은 다음 이유에서 기인한 것으로 보인다.

즉, 주요 이유가 폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 폴리비닐 포르말 (PVF) 다공질체가 다수의 OH-기를 함유하므로, 친수성을 갖기 때문에 미생물과의 친화성이 우수하다는 것과, PVA 를 아세탈화 또는 포르말화에 의한 PVA 가 결여되는 내미생물분해성이 거기에 부여될 수 있다는 것과, 소재가 수지 구조를 갖기 때문에, 내마모성을 나타낼 수 있다는 것과, 또한 소재가 다공질이므로, 비중이 1.01 내지 1.1 의 범위와 근접하고, 유동성을 나타낼 수 있다는 것으로 사료된다.

본 발명의 미생물 담지체는 바람직하게 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 형성된 스폰지 구조를 가진다. 결과적으로, 우수한 유동성을 갖는 미생물 담지체는 내마모성을 유지하면서 제공될 수 있다.

본 발명의 미생물 담지체의 함수 상태의 겉보기 비중을 1.0 내지 1.2 로 조정하는 것이 좋다. 함수 상태의 겉보기 비중이 1.0 미만인 경우, 담지체가 처리조에 충진될 때에도 침강하기만하여, 처리가 어렵다. 겉보기 비중이 1.2 초과 시에는 담지체가 침강하기 쉽다. 이 점에서, 담지체는 유동성이 결여된다. 따라서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 함수 상태에서의 겉보기 비중이 1.0 내지 1.2 인 본 발명의 미생물 담지체에서는 특히 유동층형의 입상 다공질체로서 사용될 경우, 적당한 유동성이 잘 나타날 수 있다.

본 발명의 미생물 담지체는 다공질체의 세공 내 피처리액을 충진할 때의 피처리액 자체의 비중에 보다 근접하는 것이 좋다. 피처리액이 물이라는 가정 하에 계산할 경우, 함수 상태에서의 겉보기 비중이 1.0 이상이고, 겉보기 비중이 가능한 한, 1.0 에 근접한 것이 가장 적절하다. 그러나, 실제로 폴리비닐 아세탈계 다공질체로서의 함수 상태에서의 가장 바람직한 겉보기 비중은 상기한 바와 같이, 1.0 내지 1.2, 바람직하게는 1.01 내지 1.1 이다. 소재 자체의 가장 바람직한 실제 비중은 1.24 내지 1.28 의 범위, 바람직하게는 1.25 내지 1.26 의 범위이다. 비중이 이 범위 내인 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 미생물 담지체, 특히 유동층형의 입상 다공질체로서 사용할 경우, 우수한 유동성이 나타난다.

본 발명의 미생물 담지체가 함수 상태에서의 크기가 1 내지 20 mm 인 입상물인 것이 좋다. 결과적으로, 유동성이 향상되고, 미생물 처리능이 향상될 수 있다. 그것이 입상 미생물 담지체의 회수 필터를 갖는 오수 처리 장치 등에 사용될 때에도, 미생물이 회수 필터를 통과하거나, 장치의 처리 폐수의 배출구로부터 유출될 우려가 없다. 따라서, 미생물이 고농도로 보유될 수 있다.

입상물의 크기가 20 mm 초과인 경우, 유동성이 감소할 뿐만 아니라, 미생물을 담지하는 유효 표면적이 감소되어, 미생물이 고농도로 거의 유지되지 못하고, 미생물 처리능이 감소한다. 이러한 점에서, 입상물의 입자 직경이 작을수록 유동성이 좋다. 유동층형 반응기에서, 담지체를 유동화하기 위한 에너지를 감소시켜, 처리능을 향상시킨다. 그러나 에너지가 너무 작을 경우, 특히 입상물의 크기가 1 mm 미만인 경우, 입상 미생물 담지체의 회수 필터를 갖는 오수 처리 장치 등을 이용할 때, 미생물이 회수 필터를 통과하거나, 장치 내 처리 폐수가 배출구로부터 유출될 우려가 있기 때문에, 그 결과, 미생물을 고농도로 유지하기 거의 어렵다. 따라서, 회수 필터, 예컨대 처리액 유출구에 장착된 1.5 mm 의 메쉬 크기를 갖는 웨지 와이어 스크린 (wedge wire screen) 의 슬리트 메쉬의 크기가 더 감소될 것으로 사료된다. 그러나, 폐수 중의 미립자, 미생물, 미생물의 점성 물질 등이 슬리트에 부착되어, 슬리트가 막히기 때문에, 필터의 메쉬 크기가 자연적으로 제한되고, 입상 미생물 담지체의 회수 필터와의 관계의 측면에서 입상 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 최적 크기가 결정된다.

본 발명의 미생물 담지체는 고정층형 및 유동층형 모두에 사용될 수 있다. 이런 관점에서, 제품의 형태는 특별히 한정되지는 않으나, 그것의 예에는 블록, 막, 시이트, 리본 등이 있다. 특히 그것이 유동층형 오수 처리 장치와 같은 바이오리엑터에서 사용될 경우, 상기한 바와 같이 입상형이 바람직하다. 형태가 입상 및, 각종 형태, 예컨대 구형, 입방형, 직방형, 평행육면체형 및 삼각 피라미드형이 가능하다. 구형인 경우, 입자 직경이 1 내지 20 mm 인 것이 가장 바람직하다. 입방형인 경우, 최대 크기가 1 내지 20 mm 인 것이 가장 적당하다.

본 발명의 미생물 담지체의 경우, 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 기공율이 50 내지 98 % 인 연속(連續) 세공을 갖는 것이 좋다. 결과적으로, 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 미생물 담지체가 형성될 수 있다.

즉, 본 발명의 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 예를 들어, 폴리비닐 알콜 수용액에 기공형성제를 첨가하고, 그 혼합물을 산 촉매 존재 하에 알데히드와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이 경우, 기공형성제의 형태, 양 등과 같은 조건이 변화될 때, 기공율이 50 내지 98 %, 특히 평균 기공율이 90 % 인 연속 세공의 경우, 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수한 미생물 담지체가 형성될 수 있음을 밝혀 내었다. 기공율이 50 % 미만인 경우, 겉보기 비중이 증가하여, 수분율(水分率)이 감소된다. 특히, 생성물이 유동층형의 입상 다공질체로 사용될 경우, 침강하기 쉬우나, 부유하기가 어려워, 처리조에서 유동성이 감소한다. 반면, 기공율이 98 %를 초과할 경우, 내마모성, 내후(광)성 및 내미생물분해성 측면에서 바람직하지 못하다.

상기 기공율의 범위는 특히, 폴리비닐 아세탈, 그 중 특히 폴리비닐 포르말으로만 구성된 다공질체를 기초로 하여 한정될 수 있다. 따라서, 비중이 예를 들어 1.0 미만인 또다른 소재를 폴리비닐 아세탈과 혼합(mix) 또는 배합(compound)할 경우, 기공율이 상기 범위에 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐 포르말 다공질체의 제조 중, 출발 물질을 저비중의, 분말, 섬유, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 오일 또는 파라핀과 혼련할 경우, 기공율 또는 비중을 조정할 수 있다. 특히, 중공 마이크로캡슐의 사용이 담지체의 비중을 용이하게 저하시킬 수 있다.

폴리비닐 아세탈계 다공질체의 아세탈화도는 특별히 한정되지 않는다. 아세탈화도가 30 내지 85 몰 %, 바람직하게 45 내지 70 몰 % 인 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 적당하다. 무엇보다도, 포르말화도가 30 내지 85 몰 %, 바람직하게는 45 내지 70 몰 % 인 폴리비닐 포르말이 적당하다. 본 발명에서, 폴리비닐 포르말 다공질체의 포르말화도가 30 내지 85 몰 %, 가장 바람직하게는 45 내지 70 몰 % 인 미생물 담지체가 더욱 바람직하다.

아세탈화도를 조정함으로써 내마모성을 갖는 유연한 미생물 담지체를 수득할 수 있다. 아세탈화도가 30 몰 % 미만인 경우, 가교도가 낮아, 강도가 좋지 않고, 마찰견뢰도 (摩擦堅牢度 ; fastness to rubbing) 가 저하된다. 따라서 담지체가 특히 유동층형의 입상 다공질체로 사용될 경우, 유동화 중 발생하는 담지체의 마찰 또는 반응조 내벽과의 마찰로 인하여 마모되어, 담지체의 수명이 감소되는 경향이 있다. 또한 미생물 침식성이 저하되는 점에서 바람직하지 못하다. 게다가 담지체가 제조 시 취급이 어렵다. 반면, 아세탈화도가 85 몰 %를 초과할 경우, 기공율이 감소하고, 겉보기 비중이 증가하여, 수분율이 감소된다. 특히 이 담지체가 유동층형의 입상 다공질체로 사용될 경우, 침강하기는 쉬우나, 부유하기 어려워, 처리조 내에서의 유동성이 감소한다. 또한, 잔존 수산기량이 감소함에 따라, 친수성이 감소하기 때문에, 이는 특히 바람직하지 않다. 또한, 습윤택 시의 충격 탄성이 감소하기 때문에, 담지체도 또한 흡수(水)성 및 내구성의 관점에서 바람직하지 않다. 특히 건조 압축 공정에 의해 압축 생성물을 형성시키는 경우, 이 생성물은 처리조에서의 습윤에도 불구하고 원 형태으로 거의 회복되지 않거나, 전혀 회복되지 않는다. 따라서, 생성물에 압축 세트를 시행하여, 압축 생성물을 제공하기 불가능하다. 이러한 점에서, 아세탈화도가 30 내지 85 몰 %, 바람직하게는 45 내지 70 몰 % 인 폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 포르말화도가 30 내지 85 몰 %, 바람직하게는 45 내지 70 몰 % 인 폴리비닐 포르말 다공질체의 경우, 내미생물침식성이 좋고, 강도가 우수하며, 마찰견뢰성이 뛰어나다.

따라서, 담지체가 유동층형의 입상 다공질체로 사용되는 경우, 담지체의 수명이 특히 향상된다. 또한, 그것이 유동층형의 입상 다공질체로 사용되는 경우, 담지체가 처리조에서 수월하게 침강, 부유 및 유동되는 함수 상태에서의 바람직한 기공율 및 바람직한 겉보기 비중을 보유하는 것이 가능하다. 또한 친수성이 좋기 때문에, 우수한 유동성이 나타난다. 게다가 습윤 시의 충격 탄성도 또한 증가한다. 압축 생성물이 건조-압축에 의해 제공될 때에도, 생성물에 압축 세트를 보다 덜 시행한다. 이 생성물이 처리 조 등에서 습윤될 때에, 원 형태로 회복된다. 따라서, 압축 생성물이 형성될 수 있고, 입상 다공질체의 운송성(transportability)이 급격히 향상될 수 있다. 생성물이 처리조 등에서 습윤될 때, 피처리액과 상용성을 가지고, 물을 흡수하여, 원 형태로 회복된다. 따라서 그 생성물이 처리조에서 즉시 침강, 부유 및 유동될 수 있다. 함수 입자가 제공될 때까지 기다릴 필요가 없기 때문에, 처리 시간이 매우 단축될 수 있다.

본 발명의 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 20 내지 300 ㎛ 의 물 또는 공기가 세공을 자유롭게 출입할 수 있는 세공 직경을 갖는 다수의 세공을 가지며, 분자 수준의 네트워크 구조를 갖는 단순 겔과는 다르다. 그것이 미생물 담지체로서 유동화층에 사용될 경우, 수 중 유기 물질, 인 또는 질소계 화합물 등은 상기 직경을 갖는 세공들을 자유롭게 출입할 수 있고, 쉽게 통과할 수 있다. 또한, 세공 직경이 20 내지 300 ㎛ 인 다수의 세공들을 갖는 미생물 담지체가 미생물이 막을 수월하게 형성할 수 있고, 담지체의 표면 상에 형성된 미생물 막이 거의 박리되지 않는 점에서 바람직하다.

본 발명의 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 형성된 스폰지는 물 또는 공기가 마찬가지로 자유롭게 세공들을 들어오고 나갈 수 있는 직경을 갖는 다수의 세공들을 가지고, 물에 의해 수분율 50 % 로 팽창되는 조건 하에서 50 % 압축 응력으로써 2 내지 200 x 10³N/m²의 적당한 탄성을 나타낸다. 이 적당한 탄성으로 인해, 담지체 유동 시에 우수한 내마모성이 나타나게 된다.

본 발명의 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 유동층형의 처리조에 충진됨에 의해서만 함수 다공질체로서의 처리조 내에 잘 침강, 부유 및 유동된다. 또한 그것은 재질적으로 미생물과의 친화성이 좋기 때문에, 미생물이 거기에 부착됨으로써, 우수한 미생물 처리가 수행가능하다. 또한, 내마모성이 좋아, 담지체 유동 시에 발생하는 담지체의 마찰 또는 반응조 내벽과의 마찰로 인하여 거의 마모되지 않는다. 또한 기계적 강도가 커서, 내후(광)성 및 내미생물분해성이 우수하고, 담지체의 수명이 연장된다.

본 발명은 상술한 대로, 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 표면 상 및/또는 세공에 미생물이 고정되는 미생물 담지체이다.

상기 미생물 담지체는 상술한 대로, 미생물이 담지체의 표면 뿐만 아니라, 다공질체의 세공에 부착될 경우, 바람직하다. 담지체가 분쇄되는 경우에도, 유동성이 우수하고, 유동층형으로 가장 적당하다. 그러나, 포괄 고정화 미생물법에 있어서, 1) 미생물이 고농도로 유지될 수 있고, 폐수가 고속으로 처리될 수 있으며, 2) 특정 미생물을 고정화함으로써, 특정 물질의 처리 또는 유기 물질의 회수가 수행될 수 있고, 또한 3) 형성된 슬러지의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 담지체를 상기 미생물 막법 뿐만 아니라, 포괄 고정화 미생물 법에도 적용할 수 있는 것이 좋다. 따라서, 미생물이 미생물 고정화제를 이용하여, 미생물이 다공질체의 세공 내에 적극적으로 고정되는 미생물 담지체가 개발되었다.

즉, 본 발명은 미생물이 미생물 고정화제를 이용하여 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 포괄 고정되는 미생물 담지체이다.

결과적으로 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친화성이 우수하다. 미생물이 고농도로 유지되고, 폐수를 고속으로 처리할 수 있다. 특정 물질의 처리 또는 유기 물질의 회수가 특정 미생물을 고정화함으로서 가능하고, 형성된 슬러지의 양을 감소시킬 수 있다. 즉, 미생물막법 및 포괄 고정화 미생물법의 장점을 이용하고, 미생물막법 및 포괄 고정화 미생물법 모두의 결점을 극복한 미생물 담지체가 제공될 수 있다.

여기에서의 미생물 고정화제로서는, 각종 제제들을 사용할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 그러나 알긴산나트륨으로 주요 구성된 미생물 고정화제가 바람직하다. 알긴산나트륨을 주요 성분으로 사용할 경우, 미생물이 폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 폴리비닐 포르말 다공질체 내에서 수월하게 충진되고 잘 고정되며, 미생물과의 친화성이 우수하다. 또한 내마모성 측면에서 특히 우수하다.

미생물 고정화제를 이용하여, 예를 들어, 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 미생물 함유의 미생물 고정화제의 혼합액에 함침하여, 상기 미생물 고정화제를 상기 다공질체의 세공 내에서 불용성화함으로써, 미생물을 포괄 고정시킬 수 있다.

본 발명의 미생물 담지체는 상기 포괄 고정화 형태 (포괄-고정화법) 및 상기 비포괄 고정화 형태 (미생물막법) 모두에서 상기한 바와 같이 유동층 또는 고정층의 담지체로서 적용될 수 있고, 오수 처리 장치를 포함한 각종 바이오리엑터에도 적용될 수 있다.

특히, 본 발명의 미생물 담지체는 본 발명의 입상 미생물 담지체가 처리조 내에서 부유, 침강 및 순환되도록 처리되는, 유동층형 오수 처리 장치에 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 담지체를 피처리액과 접촉시켜, 생물학적 처리 또는 화학적 처리를 수행할 경우, 유동층형 바이오리엑터가 적용될 수 있다. 구체적으로는, 유기 물질의 분해 이외에, 질화 또는 탈질소화와 같은 산화 및 환원, 첨가, 치환, 전환 또는 제거와 같은 화학적 반응을 수행하는 장치에 적용될 수 있다.

본 발명의 미생물 담지체는 상기한 대로 상기 포괄-고정화 형태 (포괄-고정화법) 및 상기 비포괄-고정화 형태 (미생물막법) 모두에서 블록, 막, 시이트, 리본 등의 형태를 가질 수 있고, 그 형태는 한정적이지 않다. 우수 처리 장치 또는 바이오리엑터에 충진함으로써, 담지체를 수월하게 사용하고, 유동층에서 편리하게 사용하기 위해, 상기한 대로 입상이 바람직하다.

본 발명의 입상 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 상기한 대로 압축 생성물로 성형하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 것은, 수분율이 10 % 이하이고, 물에 충진할 때 2- 내지 10-배 체적으로 급속히 팽윤하고, 함수 상태에서의 크기가 1 내지 20 mm 임을 특징으로 하는, 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 형성된 입상 스폰지이다.

압축 공정 및 건조 공정에 의해 상기 입상 스폰지를 제조할 수 있다. 이 입상 스폰지를 미생물 담지체로서 처리조에 충진할 때, 입상 스폰지가 물을 급속히 흡수하여, 원 형태 및 크기로 회복된다. 동시에, 이 입상 스폰지가 팽윤되고, 피처리액과의 상용성을 갖게 된다. 곧, 그것이 부유, 침강 및 유동될 수 있다. 반면, 비압축 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 형성된 입상 스폰지에서, 들어온 공기는 거기에서 거의 분리되지 않고, 수면 상에 떠, 그것을 유동시키는데 시간이 걸린다. 또한 다공질체의 체적이 압축에 의해 감소되고, 운송비 또한 상기한대로 매우 감축될 수 있다.

여기에서 압축 공정은 건조 공정 후에 수행되는 것이 좋다. 압축이 습윤 상태에서 수행된다해도, 생성물이 곧 원 형태로 회복된다. 적당한 조건 하에서 제조된 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 형성된 입상 스폰지는 수분율이 10 % 이하가 되도록 건조되면서 압축된다. 그 결과, 생성물을 장기간 압축 상태로 저장할 수 있고, 물에 충진 시, 급속히 팽윤되어, 원 형태 및 크기로 회복된다.

압축율이 높을수록 좋고, 1/2 내지 1/10 의 범위가 바람직하다. 1/2 내지 1/10 의 압출율로 압축된 입상 스폰지는 물에 충진 시, 2 내지 10 배로 급속히 팽윤되어, 원 형태 및 크기로 회복된다. 미생물 담지체로 이용될 경우, 함수 상태의 입상 스폰지의 크기는 상기와 같은 이유로 1 내지 20 mm 인 것이 바람직하다.

담지체가 처리조로 충진된 직후 사용될 것이 매우 요구되는 경우, 함수 상태의 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 바람직하다.

그러한 입상 스폰지는 미생물 담지체, 또한 효소 고정화 담지체, 농작물의 수경재배(水耕栽培)에서의 용액-보유재 또는 식물 지지재, 동식물 세포의 배지, 인공 물이끼, 토양 개량재 등으로 바람직하게 사용된다. 또한 특별한 사용예인 수중 유동형 세정 부재(部材)로서 사용될 수 있다. 수중 유동형 세정 부재는 하기 의미를 가진다. 표면이 매끈한 야채나, 표면이 매우 거친 야채를 세정하기 위해, 수중 유동형 세정 부재를 야채들과 함께 물에 넣고, 수조 바닥에서부터 거품을 발생시켜, 전반적인 버블링 교반을 수행한다. 이러한 방법으로, 세정 부재를 야채에 접촉시켜, 야채 표면을 세정한다.

폴리비닐 아세탈계 입상 다공질 미생물 담지체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 폴리비닐 알콜 수용액에 기공형성제를 첨가하여, 산 촉매 하에서 포름알데히드의 첨가로 반응을 수행한 후, 기공형성제를 제거하여, 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 형성하고, 이 다공질체를 슬라이스하여 시이트를 형성하며, 이를 또 입상으로 절단함으로써, 폴리비닐 아세탈계 입상 다공질 미생물 담지체를 수득할 수 있다.

이 미생물 담지체를 또한 포괄-고정화 미생물 담지체로 만들기 위해, 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 활성 슬러지가 분산되어 있는 액체에 충진하고, 미생물을 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 부착시켜, 그것을 고정화할 수 있다. 또한 예를 들어, 미생물 고정화제를 사용하여 미생물을 고정화할 경우, 미생물 고정화제를 활성 슬러지에 분산시키고, 다공질체를 거기에 충진하여, 미생물을 고정화할 수 있다. 이 경우, 다공질체가 압축될 때, 슬러지가 바람직하게 입상물로 빨리 투과된다.

특히, 알긴산나트륨을 고정화제로서 사용하는 경우, 입상 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 미생물 담지체를 미생물을 함유하는 알긴산 혼합액에 함침한다. 또한, 염화칼슘 수용액과 같은 다가 금속염 수용액을 그 알긴산나트륨 혼합액에 함침하여 수득된 미생물 담지체에 첨가하여, 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 상기 알긴산나트륨을 불용성화함으로써, 미생물이 포괄 고정되 있는 입상 다공질 담지체를 수득할 수 있다. 미생물 고정화제가 감압 하에 미생물 담지체의 세공으로 유동되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 미생물 담지체를 모든 공지된 미생물 처리 장치에도 적용가능하다. 그것은 단층형이거나 다중층에 상관없이 미생물 처리조를 충진함으로써 이용될 수 있고, 혐기성 처리 또는 호기성 처리에 효과적으로 작용한다. 또한 본 발명의 미생물 담지체는 유동층형 담지체로서 뿐만 아니라, 반응조 내에 고정화된 소위 고정층형 담지체로서도 바람직하게 사용된다.

본 발명에서 사용되는 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 폴리비닐 알콜을 알데히드와 반응시킴으로써 수득된다. 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 출발 물질로서의 폴리비닐 알콜 수지는 특별히 한정되지 않는다. 평균 중합도는 500 내지 3,800 이고, 수지가 완전 감화된 (saponified) 수지 또는 부분 감화된 물질 및 저분자 물질을 함유하는 수지인 것이 바람직하다. 평균 중합도가 500 미만인 경우, 기공율이 큰 생성물 또는, 상기 이유에서 바람직하나, 기공율 80 % 이상의 생성물을 거의 수득할 수 없다. 평균 중합도가 3,800을 초과할 경우, 수지가 물에 용해될 때 점도가 너무 크게 된다. 따라서, 혼련, 탈포, 운송 등과 같은 제조 공정 상 취급이 어렵다.

또한, 중합도가 상이한 폴리비닐 알콜 수지 출발 물질을 배합 시, 사용하는 것도 가능하다. 또한, 예를 들어, 상기 범위 중에서 벗어나, 중합도가 1,500 인 수지 및 중합도가 300 인 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다. 특히, 중합도가 낮은 폴리비닐 알콜 수지를 또한 사용하여, 탄성, 유연성, 촉감 등의 감각, 조정된 세공 직경, 향상된 흡수성 등을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

알데히드의 예에는 지방족 및 방향족 알데히드, 예컨대 포름알데히드, 벤즈알데히드, 아세트알데히드, 부틸 알데히드, 아크릴알데히드 및 글리옥살이 포함된다. 공존하는 산 촉매로써 알데히드로 쉽게 변환되는 아세탈이 사용될 수 있다. 폴리비닐 알콜과의 반응성, 반응 생성물의 강도, 수용성, 비용, 취급성 및 반응 후 처리의 용이성을 고려할 경우, 포르말린이 특히 바람직하다.

또한, 알데히드와 폴리비닐 알콜 간의 반응에서, 산 촉매가 존재하는 것이 바람직하다. 물론, 산 촉매가 부재하는 것도 가능하다. 그러나, 산 촉매의 존재가 반응을 촉진하는데 효과적이다. 산은 특별히 한정적이지 않다. 예를 들어, 황산, 염산 및 말레산과 같은 무기 및 유기산을 선택적으로 사용할 수 있다.

미생물 포괄-고정화제로는, 아크릴아미드, 한천, 폴리비닐 알콜 등이 있다. 알긴산 나트륨을 이용하여, 이를 염화칼슘 등과 같은 다가 금속염의 수용액에 함침시켜 제조된 생성물이 내마모성 등의 측면에서 바람직하다. 특히, 알긴산나트륨을 주요 성분으로 사용하는 경우, 생성물이 폴리비닐 아세탈계 다공질체, 특히 폴리비닐 포르말 다공질체 내에 수월하게 충진되고, 잘 고정되어, 이 다공질체와 상용성을 가진다. 또한, 그 생성물은 고정화 미생물에 대해 독성이 덜하다는 점에서 바람직하고, 실온에서 수용성 물질에 고정화될 수 있으며, 폐수의 투과성이 우수하다. 따라서 이와 같은 성질을 가지고 있는 한, 알긴산나트륨 이외의 모든 미생물 포과-고정화제를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 미생물은 특별히 한정되지 않는다. 오수 처리 장치또는 바이오리엑터 내에서 사용되는 세균은 문제없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 처리조 내에 처리액 중의 유기 물질을 분해하는 광합성 세균, 탈질균 및 질화균 등을 들 수 있다.

후에 기술되는 실시예를 포함한 본 발명에서의 기공율 및 아세탈화도는 하기 측정법에 의해 측정된다.

(기공율의 측정)

샘플을 건조 (60 ℃, 3 시간) 시킨다. 이어서, 칼리퍼를 이용하여 겉보기 체적 (Va)를, 또한 건조 자동 밀도계, Acupick 1330 (상표명 ; Shimadzu 사 제조) 를 이용하여 실제 체적 (V)을 각기 측정한다. 수득된 값으로부터 기공율 ε(%)을 하기 식을 이용하여 계산한다.

ε = (1 - V/Va) x 100

Va : 샘플의 겉보기 체적

V : 실제 체적

(아세탈화도의 측정)

중수소 클로로포름 및 트리플루오로아세트산 수용액 내에서의 프로톤 NMR 측정을 수행하고, 하기 식을 이용하여 아세탈화도 F(%)를 계산한다.

F = (a/c) x 10

c : 메틸렌 프로톤의 피크 강도의 합계 (예를 들어, 4.153, 4.442 ppm)

a : 에테르기와 인접해 있는 메틸렌 프로톤의 피크 강도의 합계 (예를 들어, 4.667, 5.150, 5.313, 5.326 ppm).

본 발명은 하기 실시예를 참조로 설명된다. 그러나, 본 발명이 거거기에 국한되는 것은 아니다.

(실시예 1)

평균 중합도가 1,500 인 200 g 의 완전 감화 폴리비닐 알콜 수지 및 730 g 의 부분 감화 폴리비닐 알콜 수지를 물에 투입하여, 총량을 7 리터로 조정한다. 계속해서, 이 용액을 약 100 ℃ 로 가열하여, 철저히 교반하여, 폴리비닐 알콜을 완전 용해시킨다. 이어서 물을 거기에 첨가하여, 총량을 8.5 리터로 조정한다. 기공형성제로서의 500 g 의 옥수수 전분을 물에 분산시켜 수득한 전분 분산액을 상기 용액에 첨가하여, 총량을 1.5 리터로 조정하고, 이들을 교반하면서 혼합한다. 그 후, 900 ml 의 50 % 황산 및 2 리터의 37 % 의 포름알데히드 수용액을 거기에 계속해서 첨가하고, 그 혼합물을 조속히 균일하게 교반하여, 반응액을 수득한다.

수득된 반응액을 몰드에 붓고, 60 ℃에서 18 시간 동안 반응시킨다. 이어서, 반응 생성물을 거기에서 회수하여 물로 세정하여, 기공형성제를 제거한다. 이에, 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 수득된다.

수득된 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 두께 3 mm 로 슬라이스하여, 시이트를 형성시키고, 이 시이트를 폭 3 mm 로 더 절단하여, 리본형 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 수득한다. 이를 또한 길이 3 mm 로 순차적으로 절단하여, 3 mm 각 입방체의 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 수득한다.

이 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 아세탈화도는 58 몰 % 이다.

수득된 다공질체는 네트워크 구조를 갖는 연속 기포의 스폰지로서, 친수성이 우수하고, 굴곡성 및 습윤 시의 탄성이 크다. 다공질체로부터, 샘플로서 10 개 물질을 선택하고, 그것의 성질을 측정한다. 결과적으로, 다공성이 80 내지 95 % 로 균일하게 분포되고, 평균 기공율이 90 % 가 된다. 또한 세공 직경이 40 내지 100 ㎛ 로 분포되고, 평균 60 ㎛ 이다. 이 범위에서의 세공 직경은 세공 내 미생물을 유지하는데 적당하고, 그 소재가 담지체로서 사용될 때 바람직하다.

이 3 mm 각 입방체의 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 함수 상태에서의 겉보기 비중은 10 개 샘플들에 있어서, 약 1.017 내지 1.019 이다. 원심분리 후의 수분율이 50.4 % 이고, 50 % 압축 응력이 20 x 10³N/m²이다. 20 개 입자가 진탕 비이커의 물에 투입될 때, 잠시 동안 수면 상에 뜬 후, 3 분 28 초 후에 그 입자 모두가 수면 아래로 완만하게 침강한다.

계속해서, 실시예 1에서 수득된 3.0 mm 각 입방체의 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 60 ℃에서 1 분간 건조시킨다. 수분율이 3.0 % 이다. 이 물질을 4.9 x 10³N/m⁶의 압력으로 가압할 경우, 그것이 0.75 내지 1.5 mm 의 높이로 응축된다. 거기에서, 20 개 입자가 진탕되는 물에 투입되어, 물을 급속히 흡수하여 팽윤된다. 그것들 모두 8 초 후, 수면 아래로 침강한다. 침강하는 입자를 꺼내어, 수분율 50 % 에 물에 습윤된 상태에서 측정한다. 이어서, 입자 모두가 3.0 mm 각 입방체의 입자가 되고, 입자가 물에 투입될 때, 원 형태 및 크기로 회복된다. 즉, 입자가 물에 투입될 때, 2- 내지 4-배 체적으로 급속히 팽윤되는 것으로 확인되었다.

한편, 압축 전에 건조시킨 샘플의 20 개 입자를 진탕 비이커의 물에 투입한다. 이어서, 입자 모두가 수면 상에 부유된다. 입자 표면이 물을 흡수하나, 그 안의 공기가 거기로부터 제거되지 않는다. 따라서, 2 시간 동안 진탕하여도, 입자가 전혀 수면 아래로 침강하지 않는다.

바이오리엑터에서 유동화가 수행되는 시뮬레이션 시험에서, 수득되는 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 직경 150 mm 및 높이 400 mm 의 용기에 충진하여, 체적이 수량에 대해 10 % 가 되도록 하고, 통기로써 수중 유동시킨다. 결과적으로, 입자가 균일하게 분산되고, 유동된다. 이 유동화가 1 달 동안 연속 수행된 후, 입자를 꺼내어 관찰한다. 마찰로 인한 마모 및 손상이 전혀 관찰되지 않고, 입자는 내마모성이 큰 것으로 확인되었다.

또한, 내마모성에 대해 다른 소재들로 이루어진 단일 생성물과 비교하기 위한 촉진 시험으로서, 내수성 샌드 페이퍼 (No. 100 카운트(番毛))를 상기한 바와 같이 시험 용기의 측벽 내면에 부착시키고, 각각의 각종 담지체를 각기 거기에 충진하여, 체적이 수량에 대해 10 % 가 되도록 하여, 수중에서 교반 및 유동시킨다. 수조 내에 투입된 교반 날을 300 rpm 의 속도로 회전시켜 담체를 내벽과의 마찰이 발생하도록 설정되어 있는 유동화를 기계적으로 1 주간 계속 행함으로써, 교반을 수행한다. 결과적으로, 본 발명의 3mm 각 입방체의 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 마찰로 인해 마모되지 않고, 이 물질은 내마모성이 큼이 확인되었다.

반면, 다른 소재로서 선정된 3 mm 각 폴리우레탄 스폰지와 셀룰로오스 스폰지 및 직경 3 mm 의 알긴산칼슘 구상 겔에 있어서, 24 시간 후에 표면이 지워지고, 마모됨이 확인되었다. 또한, 1 주 후, 마모가 진행되고, 이 소재들 모두의 크기가 원 크기의 반 미만으로 감소된다. 또한, 알긴산칼슘 겔로서, 1 % 알긴산나트륨 수용액을 2 % 염화칼슘 수용액에 적가함으로써 응고시켜, 형성시킨 생성물을 사용한다.

또한, 입자를 각 구멍의 메쉬 크기가 2 mm 인 다수의 홀을 갖는 폴리프로필렌 용기에 10 % 비율로 충진하고, 이 용기에 따라 활성화 슬러지 통기조 내에 함침시킨다. 1 년 후, 이 용기를 꺼내어 내고, 이 용기 내의 폴리아세탈 입자를 관찰한다. 이어서, 마모로 인한 수치적 (dimensional) 변화가 전혀 관찰되지 않는다. 또한, 호기성 미생물이 고밀도로 입자 표면에 부착되고, 이 미생물로 인한 담지체의 부식은 확인되지 않았다.

(실시예 2)

평균 중합도를 갖는 200 g 의 완전 감화 폴리비닐 알콜 수지 및 730 g 의 부분 감화 폴리비닐 알콜 수지를 물에 투입하여, 총량을 7 리터로 조정한다. 계속해서, 이 용액을 약 100 ℃ 로 가열하여, 잘 교반하여, 폴리비닐 알콜을 완전 용해시킨다. 이어서 물을 거기에 첨가하여, 총량을 8.5 리터로 조정한다. 기공형성제로서의 500 g 의 감자 전분을 물에 분산시켜 수득한 전분 분산액을 상기 용액에 첨가하여, 총량을 1.5 리터로 조정하고, 이를 교반하면서 혼합한다. 이어서, 900 ml 의 50 % 황산 및 2 리터의 37 % 의 포름알데히드 수용액을 거기에 계속해서 첨가하고, 그 혼합물을 조속히 균일하게 교반하여, 반응액을 수득한다.

수득된 반응액을 몰드에 붓고, 60 ℃에서 18 시간 동안 반응시킨다. 이어서, 반응 생성물을 거기에서 꺼내어 물로 세정하여, 기공형성제를 제거한다. 이에, 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 수득된다.

이에 수득된 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 두께 3 mm 로 슬라이스하여, 시이트를 형성시킨다. 이 시이트를 폭 3 mm 로 더 절단하여, 리본형 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 수득한다. 이 물질을 또한 길이 3 mm 로 순차적으로 절단하여, 3 mm 각의 입방체의 폴리비닐 아세탈계 다공질체를 수득한다.

개별적으로, 원심분리로써 50 g/리터로 농축된 활성 슬러지를 2 % 알긴산나트륨과 1 : 1 의 체적비로 혼합하여, 생성물을 제조하고, 상기 공정에 의해 제조된 폴리비닐 아세탈계 다공질체 입자를 거기에 함침시킨다. 함침량을 증가시키기 위해, 혼합액을 감압 하에 거기를 통과시킨다.

폴리비닐 아세탈계 다공질체를 알긴산나트륨 및 미생물의 혼합액에 함침시킴으로써 수득된 미생물-포괄 생성물을 5 % 염화칼슘 수용액에 부가 첨가한다. 혼합물을 교반하고, 이 상태로 약 3 시간 동안 반응시킨다. 결과적으로, 미생물을 포괄된 상태로 고정화된다.

이에 수득된 미생물 포괄-고정화 담지체는 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 세공 내 및 표면 상에 부착된다. 이 담지체는 폴리비닐 아세탈계 다공질체와 같이 친수성이 우수하고, 유연성 및 습윤 탄성이 크다. 또한, 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 그 자체가 친수성이 좋아, 겔과의 상용성이 우수하고, 겔이 입자 내에 균일하게 존재한다. 또한 기공율이 크고, 삼차원 네트워크 구조가 제공되기 때문에, 입자 내 겔이 높은 비율로 유지된다.

바이오리엑터 내에서 유동화가 수행되는 시뮬레이션 시험에서, 수득된 미생물 포괄-고정화 담지체를 직경 150 mm 및 높이 400 mm 의 용기에 충진하고, 통기로써 수중 유동시킨다. 이어서, 입자가 균일하게 분산되고, 유동된다. 이 유동화가 1 달 동안 연속 수행된 후, 입자를 꺼내어 관찰한다. 그러나, 마찰로 인한 마모 및 손상이 전혀 관찰되지 않고, 입자는 내마모성이 큰 것으로 확인되었다. 게다가, 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 미생물 부식에 의한 분해가 전혀 일어나지 않고, 담지체의 수명이 오래 유지될 수 있음이 확인되었다.

(산업 상의 이용 가능성)

본 발명의 미생물 담지체는 폴리비닐 아세탈계 다공질체이다. 그러므로, 그것이 입상 지지체로서 성형될 경우에도, 미생물이 고밀도로 처리조 내에 고정화될 수 있고, 내마모성, 내후(광)성, 내미생물분해성, 유동성 및 미생물과의 친수성을 증가시킬 수 있으며, 담지체의 수명이 연장된다. 따라서, 담지체를 오수 처리 장치 또는 바이오리엑터에 적용할 수 있고, 담지체를 처리조에 충진함으로써, 처리조 내로의 담지체 충진성을 높이 유지할 수 있으며, 또한 처리 효율을 비약적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 담지체의 교환율이 감소되기 때문에, 반응 처리조 내에서의 연속 조작을 장기간 동안 수행할 수 있다.

미생물 함유의 미생물 고정화제의 혼합물을 불용성화를 위해 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 세공 내에 함침시킴으로써, 미생물을 적어도 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 세공 내에 고정화할 수 있다. 따라서, 내마모성을 갖는 폴리비닐 아세탈계 다공질체는 고 밀도로 미생물이 고정되 있고, 내마모성이 결여된 겔을 보호하기 위한 소위 골격이 됨으로써, 내마모성이 매우 우수한 미생물 포괄-고정화 담지체를 제공할 수 있게 된다. 또한, 내마모성 뿐만 아니라, 물리적 강도로 향상되어, 미생물 포괄-고정화 담지체의 수명이 급격히 증가하고, 담지체의 교환율도 감소하며, 담지체가 오수 처리 장치 또는 바이오리엑터에 적용될 경우, 장기 연속 조작을 수행할 수 있다.

Claims

미생물 담지체로서 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 사용되는 것을 특징으로 하는 미생물 담지체.
제 1 항에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 폴리비닐 포르말인 미생물 담지체.
미생물 담지체로서 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 이루어진 스폰지가 사용되는 것을 특징으로 하는 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 함수 상태에서의 겉보기 비중이 1.0 내지 1.2 인 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 함수 상태에서의 크기가 1 내지 20 ㎜ 의 입상물인 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 기공율이 50 내지 98 % 인 연속(連續) 세공을 갖는 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 아세탈화도가 30 내지 85 몰% 인 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 아세탈계 다공질체가 세공 직경이 20 내지 300 ㎛ 인 다수의 세공을 갖는 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 미생물이 고정된 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 미생물이 미생물 고정화제에 의해 포괄 고정된 미생물 담지체.
제 10 항에 있어서, 미생물 고정화제가 알긴산 나트륨으로 주요 구성된 미생물 담지체.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 미생물 담지체가 사용된 바이오리엑터.
처리조 내에서, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 입상 미생물 담지체를 부유, 침강 및 교류시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 유동층형 오수 처리 장치.
수분율이 10 % 이하인 입상 스폰지로서, 수중에 투입하면 급속히 2 내지 10 배의 부피로 팽윤되며, 또한 함수상태의 크기가 1 ㎜ 내지 20 ㎜ 가 되는 것을 특징으로 하는, 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 이루어진 미생물 담지체용 입상 스폰지.
폴리비닐 아세탈계 다공질체를 활성 슬러지가 분산되어 있는 액체에 투입하여, 그 폴리비닐 아세탈계 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 미생물을 부착시켜 고정시키는 것으로 이루어지는 미생물 담지체의 제조 방법.
폴리비닐 아세탈계 다공질체를, 미생물을 함유하는 미생물 고정화제의 혼합액을 함침시키고, 미생물 고정화제를 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 용해시켜 상기 미생물을 포괄 고정시키는 것으로 이루어지는 미생물 담지체의 제조 방법.
입상 폴리비닐 아세탈계 다공질의 미생물 담지체를, 미생물을 함유하는 알긴산 나트륨의 혼합액에 함침시키고, 또한 알긴산 나트륨의 혼합액을 함침시켜 수득한 미생물 담지체를 다가 금속염 수용액에 첨가하며, 상기 알긴산 나트륨을 상기 다공질체의 표면 상 및/또는 세공 내에 불용성화시켜서 상기 미생물이 포괄 고정되는 입상 다공질 미생물 담지체를 수득하는 것으로 이루어지는 미생물 담지체의 제조 방법.
폴리비닐 아세탈계 다공질로 형성된 입상 스폰지.
제 18 항에 있어서, 수분율이 10 % 이하인 입상 스폰지로서, 수중에 투입하면, 급속히 2 내지 10 배의 체적으로 팽윤하며, 함수 상태에서의 크기가 1 내지 20 ㎜ 가 되는 폴리비닐 아세탈계 다공질로 형성된 스폰지 입상물.
제 18 항의 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 형성된 입상 스폰지를 피처리물과 접촉시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
제 18 항의 폴리비닐 아세탈계 다공질체로 이루어진 입상 스폰지를 피처리물과 접촉시켜 처리하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.