KR20020013186A - 생물막담체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식품과 의약품을 생산하는 생물학적 반응공정 또는 침지여상공법에 의한 하폐수처리시설의 반응조에 충전하는 생물막담체에 관한 것으로, 수류 또는 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 내부틀과, 상기 내부틀의 외곽에 설치되고 미생물의 부착증식에 유리한 재질이며 비표면적이 큰 주로 섬유형상의 미생물막접촉재와 상기 미생물접촉재의 외곽에 설치되며, 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 외부 케이스로 구성되어, 상기 생물막접촉재가 내부틀에 의하여 일정한 형상이 유지되고 이탈이 방지되면서 외부 케이스에 의하여 미생물접촉재와 생물막이 외부의 전단력과 충격으로부터 보호될 수 있는 생물막담체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

생물막담체{BioFilm Media}

본 발명은 침지여상공법에 따른 하폐수처리시설의 반응조에 충전하는 생물막담체에 관한 것으로, 특히 다공의 망상이며 관형(管形) 또는 구형(球形)으로 성형된 내부틀의 외곽에 합성수지사, 섬유상 활성탄(Activated Carbon Fiber) 또는 부직포등을 한겹이상 또는 수겹으로 중첩되도록 감아서(Winding) 미생물접촉재를 구성하거나 세라믹 또는 활성탄으로 성형된 미생물접촉재의 내외부에 상기 내부틀과 외부케이스가 구비되도록한 생물막담체에 관한 것이다.

생물막담체는 미생물을 부착 증식시켜 하폐수중의 유기성 오염물질을 분해시키는 침지여상공법에 사용되는 것으로, 부유증식공법과 비교하여 슬러지 발생량이 적고, 슬러지 반송을 생략할 수 있으며, 부지 소요면적이 작고, 부하변동에 탄력적으로 대응할 수 있는 여러 가지 장점이 있어 이용이 증가하고 있다.

이와 같은 생물막담체는 고정상과 유동상으로 구분되며, 고정상 생물막담체는 시설비 소요가 크고, 설치에 장시간이 소요되며, 담체가 포기장치의 보수작업에 장애가 될 수 있고, 추가 증설이 어려운 문제점이 있다. 반면에 유동상 생물막담체는 포기조내에 생물막담체를 투입하는 것으로 설치가 완료되므로 설치가 용이하고, 필요에 따라 추가 투입 또는 제거가 용이하므로 충진량을 임의로 조절할수 있는 등 여러 가지 장점이 있어 사용이 증가되는 추세이다.

본 출원인은 특허 제161202호에서 이미 유동형 오·폐수 처리용 미생물접촉재 유니트를 제시한 바가 있었는데, 본 발명은 상기 발명을 더욱 개량시킨 것이다.

상기한 선출원 발명특허 제161202호에 따른 미생물접촉재 유니트는, 그 내부공간이 외부와 수류 및 기포가 유동될 수 있는 다공상(多孔狀) 혹은 망상(網狀)의 접촉재 케이스에 부직포를 감아서 결합시킨 구조로 되어 있다. 상기 미생물접촉재 유니트에서는 부직포를 쉽게 입수할 수 있을 뿐만아니라 다공성으로 비표면적이 크고 다량의 섬모가 형성되어 있어 미생물 담체능력을 높여 주게 된다.

이와 같이 상기한 선출원 발명은 접촉산화공법을 한차원 높여준 효과가 있었는데, 일부에 있어서는 또다른 문제점도 발견되었다.

즉, 상기 발명특허 제161202호는 도4에 도시되어 있는 바와 같이 내부공간이 외부와 수류 및 기포가 유동될 수 있도록 망상구조로 된 접촉재 케이스(1)에 부직포(2)를 감아서 유니트화함으로서 유동상 공법으로 사용할 수 있게 하였는데, 이 미생물접촉재 유니트는 접촉재 케이스를 부직포로 감싸고 견고하게 부착하기 위하여 재봉(3) 또는 열융착시켜서 결합시켜야 하므로 제작이 어려웠고, 특히 미생물이 주로 부착 증식되는 부직포가 접촉재 케이스의 외부에 노출되어 있으므로, 미생물접촉재 유니트가 반응조에서 유동하는 과정에서 반응조의 벽체와 충돌하거나, 상호 충돌이 불가피하며, 외부의 강한 전단력에 의하여 부직포 표면에 미세한 섬모가 마모됨은 물론 부직포 자체도 마모되고 표면에 부착증식되는 생물막이 탈리되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 비표면적이 큰 섬유를 미생물접촉재로 이용하여 미생물담체능력이 우수하고 제작과 조립이 용이하며, 미생물접촉재와 생물막이 외부의 충격과 전단력으로부터 보호될 수 있는 생물막담체와 그 제조방법의 제공이 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공으로 성형된 망상체를 내부틀로 하고, 미생물의 부착증식에 유리한 재질이며 비표면적이 큰 섬유형상의 미생물접촉재를 상기 내부틀의 외곽에 감아서 설치하며, 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 외부케이스를 상기 미생물접촉재의 외곽에 설치하므로서, 상기 미생물접촉재가 일정한 형상이 유지되고 이탈이 방지되면서 외부의 전단력과 충격으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 생물막담체를 제공한다.

여기서 상기 내부틀과 상기 미생물접촉재가 원형 또는 다각형 단면의 관상(管狀)인 경우에는 일정길이마다 그 단면의 크기가 축소 또는 확대되는 주름과 형태로 하거나 내외부의 표면에는 다양한 형태의 돌기가 형성되도록 하여 표면적을 크게 할수 있으며, 이 경우에는 상기 외부케이스도 원형 또는 다각형 단면의 관상(管狀)으로 구성하여, 상기 외부케이스 내부에 상기 내부틀에 조합된 미생물접촉재를 삽입하므로서 내부틀과 외부케이스에 의하여 견고하게 고정되므로 미생물접촉재를 케이스에 봉재하거나 열융착하는 과정을 생략하고서도 생물막담체가 용이하게 조립될 수 있다.

그리고 상기 미생물접촉재는 비표면적이 크고 생체친화성이 큰 재질의 합성수지 또는 활성탄소재의 실, 직포, 부직포, 수세미형태의 섬유상이거나 다공의 발포수지 또는 세라믹으로 구성하게 된다.

또한 섬유상의 상기 미생물접촉재를 구성함에 있어서 실, 부직포등을 여러겹으로 감아서 두텁게 구성하는 경우에도 내부까지 수류 또는 기포가 통과되고 생물막이 부착증식될 수 있도록 실 또는 부직포를 감는 중간 중간에 다수개의 막대 또는 스트로우를 삽입하여 구성하기도 한다. 상기 미생물접촉재는 외부케이스에서 이탈되지 않도록 외부케이스의 내부에 견고하게 설치하고 상기 내부틀은 생략할수도 있으며, 이 경우 미생물접촉재는 탄성계수가 크고 스스로 일정한 형상을 유지할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서도 출원인의 다른 발명의 유동상 생물막담체에서와 같이 비중을 조절하기 위한 비중조절수단을 구비할 수 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.

상기 내부틀은 망상의 구형(球形)으로 구성할 수도 있으며, 내부틀 및 미생물접촉재의 형상과 무관하게 생물막담체의 유동성을 개선하기 위하여 상기 외부케이스를 구형으로 구성할 수 있다. 내부에 미생물접촉재가 내장되고 망상이며 구형의 외부케이스를 구성하기 위해서는 상기 구형케이스는 반구형케이스로 분리하여 성형하고 2개의 반구형 케이스의 내부에 내부틀에 조합된 미생물접촉재를 삽입한 후에 서로 맞대어 접착시켜서 조립할 수 있다.

그리고 상기 상하부 2개의 반구형 케이스의 재질을 성형과 조립이 용이한 열가소성의 합성수지로 하고 서로 맞대어 열율착시키는 것이 유리하며, 열융착방법은 회전시켜 발생되는 마찰열에 의해 융착시키는 방법과 각각의 상하부 반구형케이스의 접촉부위를 가열한 후 이를 압착시키는 융착방법을 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1실시예의 생물막담체 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 제2실시예의 생물막담체 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 제3실시예 생물막담체의 부분절개 사시도,

도 4는 본 출원인이 발명한 종래 미생물접촉재의 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11, 12 : 내부틀 13 : 외부 케이스

31 : 돌 기 31a : 이탈방지핀

40 : 열융착 100, 101 : 미생물접촉재

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 생물막담체의 사시도이다. 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 내부틀(11)과, 상기 내부틀의 외곽에 설치되고 미생물의 부착증식에 유리한 재질 및 형상의 미생물접촉재(100)와 상기 미생물접촉재의 외곽에 설치되며, 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 외부케이스(13)로 구성되어 있다. 따라서 상기 미생물접촉재가 일정한 형상이 유지되고 이탈이 방지되면서 외부의 전단력과 충격으로부터 보호될 수 있는 생물막담체를 구현할 수 있게 된다.

여기서, 상기 미생물접촉재의 표면적을 크게 하기 위하여 상기 미생물접촉재는 원형 또는 다각형 단면의 관상(管狀)이며, 일정길이마다 그 단면의 크기가 축소 또는 확대되도록 하여 주름과 형태[도면미표시]로 구성할 수 있다. 또한 상기 내부틀과 외부케이스의 표면적도 증대시켜서 미생물의 부착증식능력을 더욱 증대시키기 위하여 상기 외부케이스의 내부표면에는 판상(板狀), 봉상등의 다양한 형태의 돌기(31)가 형성되도록 하며, 상기 내부틀에도 이러한 돌기[도면미표기]를 형성할 수 있다. 특히 상기 외부케이스의 돌출판의 외곽 가장자리에는 상기 내부틀의 이탈이 방지되도록 하는 이탈방지핀(31a)을 형성하기도 한다.

상기 미생물접촉재는 합성수지 또는 활성탄소재의 실, 직포, 부직포, 수세미형태의 섬유상이거나 또는 다공의 발포수지를 적용하게 되며, 특히 섬유상의 미생물접촉재는 여러개의 실을 꼬아서 이루어진 다중사이거나 또는 여러개의 실을 엮어서 내부가 빈 형태의 다중사를 중첩하여 구성하기도 한다. 본 발명에 따른 생물막담체는 유동상은 물론 담체를 길게하여 고정상으로도 이용될 수 있으며 특히, 유동상의 경우에는 직경과 길이가 유동에 적절한 비율과 크기이어야 하며 특히 반응조에서 원활하게 유동될 수 있도록 상기 미생물접촉재에는 비중을 조절하기 위한 비중조절수단이 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 미생물접촉재를 부직포등의 섬유상을 여러겹으로 중첨시켜서 구성하는 경우에는 부직포의 내부에도 수류와 기포가 원활하게 통과되고 생물막이 부착 증식될수 있도록 섬유상 미생물접촉재를 중첩시키는 중간 중간에 다수개의 막대 또는 스토로우[도면미표기]가 섬유사이에 삽입되어 구성할수 있다.

이와 같은 구성의 생물막담체는 섬유상등의 상기 미생물접촉재를 열융착하거나 재봉하지 않더라도 상기 내부틀과 외부케이스 및 외부케이스 내부에 돌출된 돌기에 의하여 견고하게 고정 및 지지되므로 조립이 용이하고 충돌과 전단력 및 와동으로부터 상기 미생물접촉재가 보호되게 된다.

도2는 본 발명의 제2실시예에 따른 생물막담체의 사시도로서, 내부틀(11, 12)과 미생물접촉재(100, 101) 직경을 서로 달리하여 동심원상으로 다수 중첩시켜 고정시킨 구조로 되어 있는데, 제1실시예의 생물막담체에 비해 비표면적이 매우 커서 미생물담체 능력을 더욱 높여 줄수 있도록 되어 있다.

도3은 본 발명의 제3실시예에 따른 생물막담체의 부분절개 사시도이다.

이 구조의 생물막담체는 미생물이 부착증식되는 미생물접촉재(100)와 상기미생물접촉재를 지지하는 내부틀(11)이 내장되고, 외부에서 수류 및 기포가 원활히 통과될 수 있도록 망상구조의 상하부 2개의 반구형의 외부케이스를 서로 맞대어 열융착(40)시킨 합성수지소재이며 구형의 외부케이스(13)로 이루어진 생물막담체를 도시하고 있다.

상기 생물막담체는 다음과 같은 제조공정으로 제조될 수 있다.

첫째는 내부틀과 그 외곽에 구성된 미생물접촉재를 2개의 반구형의 외부케이스 내부에 삽입시킨 다음, 상하부의 반구형 외부케이스의 결합부를 서로 맞대고, 상부 또는 하부의 반구형케이스중 어느 한 개의 반구형 케이스를 고속회전시키거나, 두 개의 반구형 케이스를 서로 반대방향으로 고속회전시켜서 발생되는 마찰열로 융착되도록 하여 유동상 생물막담체를 제조하는 방법이다.

두 번째는 내부틀과 그 외곽에 구성된 미생물접촉재를 반구형의 외부케이스 내부에 삽입시키고 상하부의 반구형케이스의 결합부위를 전열판등을 이용하여 직접 가열한 다음 가열부위를 서로 맞대고 압착시켜서 융착되도록 하여 유동상 생물막담체를 제조하는 방법이다.

이와 같이 구형의 생물막담체는 상하부의 반구형 케이스를 열융착시키므로 조립작업이 다소 번거로우나 제1 또는 제2실시예의 원통형의 생물막담체보다 유동성이 우수하므로 주로 유동상으로 이용하게 되며 비중을 조절하기 위하여 비중조절수단을 내삽할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 생물막담체는 미생물의 부착증식에 유리한 섬유상의 미생물접촉재가 일정한 형상이 유지되고 외부의 전단력과 충격으로부터 보호되므로 미생물접촉재 표면의 섬모와 미생물접촉재 자체가 마모되지 않게 되며 표면에 부착증식되는 생물막이 탈리되지 않고 내구성과 미생물담체 능력이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 생물막담체는 유동상으로 적용될수 있음은 물론, 외곽에는 수류 및 기포가 통과할 수 있는 충분한 공간이 확보되기 때문에 담체를 층층히 적층하여도 여상의 폐쇄현상이 발생되지 않게 된다. 따라서 고정상 또는 수면에 부유적층시켜서 사용할 수 있는 한편, 유기성 폐가스중에 함유된 유기물질을 생물학적으로 흡착, 분해시키는 탈취탑, 흡수탑 또는 유해가스를 흡수하는 세정탑 등의 충전재로도 다양하게 이용할 수 있다.

Claims (9)

1. 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 내부틀과, 상기 내부틀의 외곽에 설치되고 미생물의 부착증식에 유리한 재질 및 형상의 미생물접촉재와 상기 미생물접촉재의 외곽에 설치되며, 수류와 기포가 원활하게 통과될 수 있는 다공의 망상으로 성형된 외부케이스로 구성되어, 상기 미생물접촉재가 일정한 형상이 유지되고 이탈이 방지되면서 외부의 전단력과 충격으로부터 보호되는 것을 특징으로 하는 생물막담체.
2. 제1항에 있어서, 상기 미생물접촉재는 원형 또는 다각형 단면의 관상(管狀)이며, 일정길이마다 그 단면의 크기가 축소 또는 확대되는 것을 특징으로 하는 생물막담체.
3. 제1항에 있어서, 상기 내부틀은 구형(球形)이거나 원형 또는 다각형 단면의 관상(管狀)이며, 그 표면에는 다양한 형태의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 생물막담체.
4. 제1항에 있어서, 상기 외부케이스는 구형(球形)이거나 원형 또는 다각형 단면의 관상(管狀)이며, 그 내부표면에는 다양한 형태의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 생물막담체.
5. 제1항에 있어서, 상기 미생물접촉재는 합성수지 또는 활성탄소재의 실, 직포, 부직포, 수세미형태의 섬유상인 것을 특징으로 하는 생물막담체.
6. 제1항에 있어서, 상기 미생물접촉재는 다공의 발포수지인 것을 특징으로 하는 생물막담체.
7. 제1항에 있어서, 상기 미생물접촉재에는 비중을 조절하기 위한 비중조절수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 생물막담체.
8. 제1항에 있어서, 상기 내부틀은 크기를 달리하여 동심원상으로 다수 중첩되고 그 각 표면에는 미생물접촉재가 결합된 것을 특징으로 하는 생물막담체.
9. 제5항에 있어서, 상기 섬유상의 미생물접촉재는 여러겹의 섬유상이 중첨되어 구성되고 다수개의 막대 또는 스토로우가 섬유사이에 삽입되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생물막담체.