KR20180029131A - 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법 - Google Patents

천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카라기난을 하이드로 겔 상태로 제조하고, 제조된 하이드로 겔에 미생물을 첨가하여 SAP(고흡수성수지:Super absorbent polymer) 미생물 젤을 형성한 후 제올라이트 또는 황토 분말과 혼합시켜 제조되어 녹조를 제거하고 수질를 정화하는 세라믹 담체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제올라이트 및 황토 중 선택되는 하나를 분말상태로 분쇄하는 주원료준비단계, 증류수에 카라기난을 첨가하고 혼합한 후, 50~90℃로 가열한 뒤 하이드로 겔을 제조하고 유기용매로 치환시킨 후 건조하여 분쇄하는 부원료준비단계, 상기 부원료준비단계에서 제조된 부원료에 미생물을 주입하여 SAP 미생물 젤을 제조하는 주입단계, 주원료준비단계에서 제조된 주원료와 주입단계를 마친 부원료를 혼합하여 구 형태로 성형하거나 부원료를 내부중앙에 구 형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상의 담체로 제조하는 성형단계 및 상기 건조하는 건조단계로 이루어지는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법으로 소성과정이 없는 무소성 세라믹 담체로 연료비 절감과 제조시간 단축 및 담체의 소성과정에서 발생되는 분진, 악취, CO2 등의 대기오염물질 발생을 저감시키고, 무소성 제조로 천연유기고분자추출물과 농축미생물의 첨가 혼합제조가 가능하여 기능성 담체로서 처리효과가 우수하며, 천연유기고분자추출물이 고흡수성수지(SAP:Super absorbent polymer)에 미생물을 주입하고 세라믹 담체 내부에 포함되어 장시간 걸쳐 미생물에 의한 수질개선 효과가 지속되어 그 효율이 높다.

Description

천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법{Ceramic substrate manufacturing method that includes natural polymer material algae removal and water purification}
본 발명은 카라기난을 하이드로 겔 상태로 제조하고, 제조된 하이드로 겔에 미생물을 첨가하여 SAP(고흡수성수지:Super absorbent polymer) 미생물 젤을 형성한 후 제올라이트 또는 황토 분말과 혼합시켜 제조되어 녹조를 제거하고 수질를 정화하는 세라믹 담체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제올라이트 및 황토 중 선택되는 하나를 분말상태로 분쇄하는 주원료준비단계, 증류수에 카라기난을 첨가하고 혼합한 후, 50~90℃로 가열한 뒤 하이드로 겔을 제조하고 유기용매로 치환시킨 후 건조하여 분쇄하는 부원료준비단계, 상기 부원료준비단계에서 제조된 부원료에 미생물을 주입하여 SAP 미생물 젤을 제조하는 주입단계, 주원료준비단계에서 제조된 주원료와 주입단계를 마친 부원료를 혼합하여 구 형태로 성형하거나 부원료를 내부중앙에 구 형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상의 담체로 제조하는 성형단계 및 상기 건조하는 건조단계로 이루어지는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법이다.
일반적으로 하천, 호소 및 오폐수처리시설로 설치되는 인공습지의 수질정화 여재로 사용되는 세라믹 담체는 국내의 경우 국내 세라믹 담체의 수요량에 따른 생산량이 적고, 기능성 부분에서도 그 기준에 미달되어 수입에 의존하는 실정이며, 국내뿐만 아니라 세계적으로 산업발전이 이루어지고 있어 수질오염이 심해짐에 따라서 수질정화여재로 사용되는 세라믹 담체의 수요는 지속적으로 확대될 전망이다.
또한, 공장, 가정, 축산업 및 비점오염원에서 발생되는 녹조의 원인이 되는 질소, 인등의 화합물들이 수계(水系)로 방출되면서 인과 질소의 양이 증가되고 있으며, 최근 온난화의 영향에 따른 수온상승으로 조류(藻類)가 활발하게 번식되면서 녹조로 인한 탄산가스가 방출되어 수 생태계파괴가 일어나고 있고, 상기 녹조현상은 국내의 4대강 전체로 확산되고 있는 실정이다.
종래의 세라믹담체의 제조는 기초원료로 황토를 사용하여 원료를 혼합하고 성형후 소성과정을 통해 세라믹 담체를 제조하며 제조된 담체를 미생물액에 1 내지 2일동안 담지 후 건조하여 사용되어지고 있으나 담지에 의한 미생물 담체는 사용에 있어 미생물이 쉽게 외부로 방출되어 활용 기간의 한계가 있고, 소성등의 공정 과정을 가지고 있어 담체 생산의 비용과 제조시간이 많이 들며, 제조과정 중 분진과 악취가 발생되는 문제를 가지고 있다.
세라믹과 미생물등을 이용하여 녹조를 제거하는 담체제조의 선행기술들로는 한국공개특허공보 제10-2016-0015979호(2016. 02. 15.) 녹조 제거를 위한 미생물 흡착형 황토 기포 볼 제조방법으로 황토를 녹조 미생물이 흡착할 수 있도록 다공성의 압축강도가 있는 경화체를 형성하고, 상기 경화체에 녹조를 제거하는 미생물을 침지시켜 제거효율을 향상시킬 수 있는 미생물 흡착형 황토 기포 볼 제조방법을 제공하고 있고, 한국공개특허공보 제10-2004-0110040호(2004. 12. 29.) 세라믹 water를 이용한 적조, 녹조 제거방법은 적조 및 녹조 프랑크톤을 제거할 목적으로 다공성 담체를 Ceramic water로 적조 및 녹조 프랑크톤을 응집, 흡착시켜 침전시키는 것으로 다공성 담체의 성분으로 진흙 또는 황토 등을 검토하여 응집 효과가 큰 소석회, 생석회 또는 가성소다 등을 사용하여 물에 일정한 비율로 혼합하여 단독 또는 복합 성분으로 하여 사용하여 응집, 흡착이 동시에 일어나는 현상이 있어 효과적으로 적조 및 녹조를 제거하는 적조, 녹조 제거방법을 제공하고 있다.
상기의 선행기술들도 미생물을 단순 담지하여 사용하여 종래 미생물 담지에 의한 한계성을 그대로 가지고 있고, 세라믹 담체의 다공성 표면을 이용하여 응집 또는 흡착에 의한 일반적인 정화공정, 녹조 및 적조 등의 제거작용만 실시하여 근본적인 제거가 어렵다는 문제점을 가지고 있다.
한국공개특허공보 제10-2016-0015979호(2016. 02. 15.) 한국공개특허공보 제10-2004-0110040호(2004. 12. 29.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 종래 일반적인 기술과 선행기술들이 가지고 있는 수질오염여과재의 한계성을 극복하는 것으로, 기공의 분포(비표면적)가 다양하고 폐공의 상태가 아니며, 미생물 친화력이 우수하고, 환경오염성이 없으며, 일정한 압축강도 및 내마모성 유지를 갖는 세라믹 담체를 제조하고, 그 제조과정에서 소성공정을 제거하여 소성공정에 따른 문제점을 해결하는 천연바이오추출물과 농축미생물을 가수제로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법은 a) 제올라이트 및 황토 중 선택되는 하나를 분말상태로 분쇄하는 주원료준비단계;(S10) b) 증류수에 카라기난을 첨가하고 균질기로 균일하게 혼합한 후, 50~90℃로 가열한 뒤 하이드로 겔을 제조하고, 제조된 하이드로 겔을 유기용매에 침지시켜 내부 수분을 유기용매로 치환한 뒤 건조시키고, 분쇄하여 제조하는 부원료준비단계;(S20) c) 상기 부원료준비단계에서 제조된 부원료에 추가원료와 미생물을 주입하여 SAP(고흡수성수지:Super absorbent polymer) 미생물 젤을 생성시키는 주입단계;(S30) d) a) 주원료준비단계에서 제조된 주원료와 c) 주입단계를 마친 부원료(SAP 미생물 젤)를 혼합후 반죽하여 구형태로 성형하거나 부원료를 내부중앙에 구형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상의 담체로 제조하는 성형단계;(S40) 및 e) 상기 성형단계를 마친 담체를 건조하는 건조단계;(S50)로 이루어진다.
상기 주원료준비단계에서 분쇄된 주원료의 입자크기는 10~100㎛으로 분쇄한다.
상기 부원료준비단계에서 카라기난 수용액을 하이드로겔로 제조하는 것은 카라기난 수용액을 상온에서 냉각시키는 냉각방법, 염화칼륨 수용액에 혼합하는 방법 및 염화칼륨 용액에 적하하는 적하방법 중 하나를 선택하여 실시하며, 치환시키기 위한 유기용매는 에틸알코올을 사용한다.
상기 주입단계에서 부원료에 주입되는 미생물은 고초균(Bacillus subtilis) 및 젖산균(lactic acid bacteria)으로 두 종류 또는 선택되는 한 종류를 주입한다.
상기 주입단계에서 추가원료는 수용액 상의 키토산 올리고당 수용액 및 천연죽초액 중 선택되는 하나 이상을 더 첨가할 수 있다.
상기 성형단계에서 활성탄, 펄라이트(Pearlite), 숯, 화산석 및 편백나무 톱밥 중 선택되는 하나를 첨가하여 담체 비중을 조절한다.
상기 성형단계에서 주원료와 부원료의 성형은 무기질 바인더를 혼합하여 성형된다.
상기 건조단계는 성형단계에서 제조된 담체를 상온에서 1~5일 동안 건조시킨다.
상기 성형단계에서 부원료를 내부중앙에 구형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상으로 제조되는 세라믹 담체의 경우 주입단계를 생략 할 수 있으며, 주입단계를 생략할 경우에는 부원료준비단계에서 제조된 부원료를 물과 수용액에 녹는 연질캡슐화 하거나 경질캡슐에 삽입 후 그 외부를 주원료로 감싸 성형단계를 실시하고, 건조단계를 마친 후 추가원료와 미생물이 혼합되어 있는 수용액에 침지하여 내부로 미생물을 주입하여 세라믹 담체를 제조시켜 필요에 따라 미생물 및 추가원료를 선택할 수 있는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 소성과정이 없는 무소성 세라믹 담체로 연료비 절감과 제조시간 단축 및 담체의 소성과정에서 발생되는 분진, 악취, CO2 등의 대기오염물질 발생을 저감시킨다.
(2) 본 발명은 소성과정이 없는 무소성 제조로 천연유기고분자추출물과 농축미생물의 첨가 혼합제조가 가능하여 기능성 담체로서 처리효과가 우수하다.
(3) 본 발명은 천연유기고분자추출물이 고흡수성수지(SAP:Super absorbent polymer)에 미생물을 주입하고 세라믹 담체 내부에 포함되어 장시간 걸쳐 미생물에 의한 수질개선 효과가 지속되어 그 효율이 높다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제조된 세라믹 담체의 실사도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제조된 무소성 세라믹담체에 의한 녹조저감 성능 실험 실사도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제조된 부원료의 수분 흡수 및 미생물 흡수 실사도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SAP 미생물 젤에 흡수된 미생물 생존을 확인하는 실험 실사도이다.
본 발명의 명칭은 "천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법"으로 통상의 기술자가 쉽게 알 수 있도록 구체적인 내용을 기재하고 충분히 유추 가능한 별되의 기재는 생략하며 필요 경우 실시예 및 도면을 기재한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 정의된 용어들은 한정 해석하지 아니하며, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있고, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일면에 있어서,
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법의 공정도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제조된 부원료의 수분 흡수 및 미생물 흡수 실사도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 SAP 미생물 젤에 흡수된 미생물 생존을 확인하는 실험 실사도로 도 1, 도 4 및 도 5를 참고하여 하기에 더욱 상세하게 개진한다.
녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체의 제조방법은
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법은 a) 제올라이트 및 황토 중 선택되는 하나를 분말상태로 분쇄하는 주원료준비단계;(S10) b) 증류수에 카라기난을 첨가하고 균질기로 균일하게 혼합한 후, 50~90℃로 가열한 뒤 하이드로 겔을 제조하고, 제조된 하이드로 겔을 유기용매에 침지시켜 내부 수분을 유기용매로 치환한 뒤 건조시키고, 분쇄하여 제조하는 부원료준비단계;(S20) c) 상기 부원료준비단계에서 제조된 부원료에 추가원료와 미생물을 주입하여 SAP(고흡수성수지:Super absorbent polymer) 미생물 젤을 생성시키는 주입단계;(S30) d) a) 주원료준비단계에서 제조된 주원료와 c) 주입단계를 마친 부원료(SAP 미생물 젤)를 혼합후 반죽하여 구형태로 성형하거나 부원료를 내부중앙에 구형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상의 담체로 제조하는 성형단계;(S40) 및 e) 상기 성형단계를 마친 담체를 건조하는 건조단계;(S50)로 이루어진다.
상기 성형단계에서 담체의 성형은 환형태로 이루어지고, 하기 표 1을 참고하여 설명한다.
혼합하여 성형된 담체 내부가 부원료로 이루어지는 담체
Figure pat00001
Figure pat00002
상기 표 1을 살펴보면 혼합시켜 반죽하여 성형되는 담체는 하이드로 겔이 담체 내부에 분산되어 위치하고 오염된 하천, 호소 또는 수처리를 위한 인공습지에 투입되면 미생물이 증식되면서 방출하여 정화작용이 실시되고, 내부가 부원료로 이루어지는 담체는 회전원판으로 이루어진 장치를 이용하여 담체 내부 중앙에 위치되어 캡슐화되어 집중적으로 고농도 미생물을 이루어 있으며, 혼합하여 성형된 담체와 동일하게 미생물이 증식되면서 방출되어 정화작용을 실시한다.
상기 주원료준비단계에서 분쇄된 주원료의 입자크기는 본 발명에서 사용되는 고초균과 유산균의 지름이 0.15~4㎛이고 부피는 0.1~5㎛이므로 10~100㎛으로 분쇄하여 담체 제조후 주원료의 분말상간의 간격을 확보해 주는 것이 바람직하다.
상기 부원료준비단계에서 카라기난 수용액을 하이드로겔로 제조하는 것은 카라기난 수용액을 상온에서 냉각시키는 냉각방법, 염화칼륨 수용액에 혼합하는 방법 및 염화칼륨 용액에 적하하는 적하방법 중 하나를 선택하여 실시하며, 치환시키기 위한 유기용매는 에틸알코올을 사용한다.
상기 주입단계에서 하이드로 겔에 주입되는 미생물은 고초균(Bacillus subtilis) 및 젖산균(lactic acid bacteria)으로 두 종류 또는 선택되는 한 종류를 주입하여 녹조제거 효과를 높이고, 또한, 상기 미생물은 일반적인 배지에서 생장시키는데 하이드로 겔에 주입시 배지도 동시에 주입할 수 있으며, 통성혐기성 미생물인 광합성홍균을 주입하여 질소를 제거할 수 있고, 수질정화용으로 일반적인 수처리분야에서 사용되는 미생물은 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고초균 및 젖산균뿐만 아니라 그 밖의 효모균은 유기물을 분해함과 동시에 다른 미생물을 증식시킬 수 있는 아미노산, 비타민류를 만들고, 특히 유산균 효모는 리그닌이나 셀룰로오스 같은 유기물(하천내잔존유기물)을 분해하여 BOD, T-N 및 T-P는 물론 유기퇴적물의 제거효과가 크며, 유기물에 의해 활성화되고, 유기물을 발효시켜 유기산을 생성하며, 생성된 물질은 산화성 미생물의 증식이 억제되고, 바실러스는 내생포자를 형성하는 미생물로 포자는 영양분의 고갈, 온도, pH 등 환경상태에 따라서 내생포자를 생성하는 특징을 가지며, 유리한 환경조건이 되면 내생포자는 발아하여 영양세포로 변하되고 유기물을 기질로 에너지 대사하는 과정 수행하며, 에너지 대사과정에서 기질로서 유기물질이나 황화합물을 환원하며, 호기성 탈질에 의한 질소제거와 세포동화 및 혐기성 암모니아 산화에 의한 질소를 제거한다.
상기 주입단계에서 수용액 상의 키토산 올리고당 수용액 및 천연죽초액 중 선택되는 하나 이상을 더 첨가하여 조류를 제거 할 수 있다.
상기 키토산 올리고당은 최적화된 다당류 및 탄닌 성분에 의한 조류 응집효과를 나타내며, 조류세포막에 부착되어 물질수송차단(수송단백질)되고, 조류 세포막공 변형 및 삼투압을 교란시키며 조류의 세포막을 붕괴시켜 원형질 유출에 의해 사멸시킴으로써 세라믹 담체에 의한 정화작용의 효과를 높인다.
또한, 천연식물성 천연죽초액을 이용하여 악취물질과 접촉효율을 높여 암모니아, 황합합물, 아민류 등을 흡수, 중화, 산화 및 분해할수 있다.
상기 성형단계에서 활성탄, 펄라이트(Pearlite), 숯, 화산석 및 편백나무 톱밥 중 선택되는 하나를 첨가하여 담체 비중을 조절하고, 추가적으로 담체의 크기를 조절하여 비중을 조절하는 것이 바람직 하다.
상기 성형단계에서 주원료와 부원료의 성형은 무기질 바인더를 혼합하여 성형되고, 이때 무기질 바인더는 일반적으로 사용되는 무기질 바인더를 사용하되 액체상태의 규산 나트륨, 규산 알루미나, 규산 칼슘 및 지오폴리머를 사용할 수 있으며, 또한, 상기 무기질 바인더 뿐만아니라 송진을 사용하여도 무방한다.
상기 건조단계는 성형단계에서 제조된 담체를 상온에서 1~5일 동안 건조시킨다. 또는, 건조기를 이용하여 10~90℃이내의 온도로 건조할 수 있다.
상기 성형단계에서 부원료를 내부중앙에 구형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상으로 제조되는 세라믹 담체의 경우 주입단계를 생략 할 수 있으며, 주입단계를 생략할 경우에는 부원료준비단계에서 제조된 부원료를 물과 수용액에 녹는 연질캡슐화 하거나 경질캡슐에 삽입 후 그 외부를 주원료로 감싸 성형단계를 실시하고, 건조단계를 마친 후 추가원료와 미생물이 혼합되어 있는 수용액에 침지하여 내부로 미생물을 주입하여 세라믹 담체를 제조시켜 필요에 따라 미생물 및 추가원료를 선택할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제조된 세라믹 담체의 실사도고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제조된 무소성 세라믹 담체에 의한 녹조 저감 성능 실험 실사도로 도 2 내지 3을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 개진한다.
실시예 : 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조
제올라이트를 세척 후 건조한 뒤 10㎛로 분쇄하고, 증류수에 카라기난을 첨가한 후 균질기를 이용하여 균질화시켜 혼합하여 90℃로 가열한 뒤 카라기난 수용액을 제조한 뒤 제조된 카라기난 수용액을 상온에서 냉각시켜 제조된 하이드로 겔에 에틸알코올에 침지시켜 내부 수분을 유기용매로 치환한 뒤 건조시키고, 분쇄한 후 키토산 올리고당 수용액과 고초균을 주입한 뒤 분쇄된 제올라이트와 혼합하여 반죽하고 실온에서 3일간 건조하여 제조하였다.
성분명 분석결과(단위)
동정-지방산분석
Bacillus subtilis		 Bacillus subtilis
3.0 × 108 CFU/g
시료명 시험분석항목 시험분석결과 시험분석방법
기능성 세라믹 담체 비표면적 (㎡/g) 19.2 KS S ISO 19757
(KS A 0094)
연번 시험·검사종목 시험·검사방법 시험·검사결과
1 압축강도(N/㎣) KS F 2518
KS F 2519
(의뢰자제시)		 NO.1 3.4
2 비중 NO.2 1.11
NO.3 1.09
3 흡수율(%) NO.2 40.8
NO.3 41.0
상기 실시예에 따라서 제조된 세라믹 담체를 이용하여 검사하여 상기 표 2 내지 표 4의 결과를 나타내었다. 표 2은 세라믹 담체의 고초균이 3.0 × 108 CFU/g으로 나타났고, 표 3는 비표면적으로 세라믹 담체의 표면적은 19.2㎡/g 였으며, 표 4은 제조된 세라믹 담체중 무작위로 3(NO.1 내지 NO.3)개를 선별하여 NO.1은 압축강도를 측정하여 3.4 N/㎣이었고, NO.2 및 NO.3은 비중과 흡수율을 측정하였고, 비중은 NO.2는 1.11, NO.3은 1.09였으며, NO.2의 흡수율은 40.8, NO.3의 흡수율은41.0을 나타내었다.
상기 표 1 내지 표 3을 살펴보면 본발명에 의하여 제조된 세라믹 담체가 무소성으로 제조되지만 높은 미생물 함량을 가지고 있고, 높은 압축강도와 흡수율 및 비표면적을 가진다는 것을 알수 있었으며, 도 3을 보면 실시예에 따라서 제조된 세라믹 담체를 14일동안 녹조오염물질의 탁도가 좋아지는 것을 확인할 수 있다.
추가의 일면에 있어서,
상기 성형단계에서 주원료와 부원료의 혼합과정과 키토산, 올리고당, 비중조절을 위한 첨가제와 함께 Yeast extract, Peptone, Na2HPO4, Citricacid 및 Glucose가 혼합된 배지에 균주(Acetobacter xvlinum)을 접종하여 28~30℃에서 14일동안 배양한 후 세척한 뒤 10~30 kGy파장으로 감마선을 조사하여 살균한 후 동결하고 건조한 뒤 200~300㎛로 분쇄하여 제조된 바이오(박테리아) 셀룰로오스를 더 추가하여 혼합할 수 있으며, 상기 제조된 바이오 셀룰로오스에 고초균, 젖산균, 키토산, 올리고당의 첨가물을 주입할 수 있다.
상기 바이오 셀룰로오스는 친환경 셀룰로오스는 Glucose 가 beta-1,4 결합으로 이루어진 고분자 다당류로 높은 기계적 강도와 수분 보유력이 우수하며, 흡착 및 흡수율이 높고, 일반적인 SAP에 비하여 압력에 의한 수분 보유력이 저하되는 특성을 개선함으로써 본 발명의 세라믹 담체의 흡습력과 흡착력을 높이고, 미생물 또는 수질정화를 위한 첨가물질을 고농도로 주입시킬 수 있어 수질정화 효과를 높일 수 있다.
본 발명에 의한 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법에 의해 제조된 세라믹 담체의 효과는 소성과정이 없는 무소성 세라믹 담체로 연료비 절감과 제조시간 단축 및 담체의 소성과정에서 발생되는 분진, 악취, CO2 등의 대기오염물질 발생을 저감시키고, 소성과정이 없는 무소성 제조로 천연유기고분자추출물과 농축미생물의 첨가 혼합제조가 가능하여 기능성 담체로서 처리효과가 우수하며, 천연유기고분자추출물이 고흡수성수지(SAP:Super absorbent polymer)에 미생물을 주입하고 세라믹 담체 내부에 포함되어 장시간 걸쳐 미생물에 의한 수질개선 효과가 지속되어 그 효율이 높다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (9)

  1. 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법에 있어서,
    상기 세라믹 담체 제조방법은
    a) 제올라이트 및 황토 중 선택되는 하나를 분말상태로 분쇄하는 주원료준비단계;
    b) 증류수에 카라기난을 첨가하고 균질기로 균일하게 혼합한 후, 50~90℃로 가열한 뒤 하이드로 겔을 제조하고, 제조된 하이드로 겔을 유기용매에 침지시켜 내부 수분을 유기용매로 치환한 뒤 건조시키고, 분쇄하여 제조하는 부원료준비단계;
    c) 상기 부원료준비단계에서 제조된 부원료에 추가원료와 미생물을 주입하여 SAP 미생물 젤을 생성시키는 주입단계;
    d) a) 주원료준비단계에서 제조된 주원료와 c) 주입단계를 마친 부원료를 혼합후 반죽하여 구형태로 성형하거나 부원료를 내부중앙에 구형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상의 담체로 제조하는 성형단계; 및
    e) 상기 성형단계를 마친 담체를 건조하는 건조단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주원료준비단계에서 분쇄된 주원료의 입자크기는 10~100㎛으로 분쇄하는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 부원료준비단계에서 카라기난 수용액을 하이드로겔로 제조하는 것은 카라기난 수용액을 상온에서 냉각시키는 냉각방법, 염화칼륨 수용액에 혼합하는 방법 및 염화칼륨 용액에 적하하는 적하방법 중 하나를 선택하여 실시하며, 치환시키기 위한 유기용매는 에틸알코올을 사용하는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 주입단계에서 부원료에 주입되는 미생물은 고초균(Bacillus subtilis) 및 젖산균(lactic acid bacteria)으로 두 종류 또는 선택되는 한 종류를 주입하는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 주입단계에서 추가원료는 수용액 상의 키토산 올리고당 수용액 및 천연죽초액 중 선택되는 하나 이상을 더 첨가할 수 있는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 성형단계에서 활성탄, 펄라이트(Pearlite), 숯, 화산석 및 편백나무 톱밥 중 선택되는 하나를 첨가하여 담체 비중을 조절하는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 성형단계에서 주원료와 부원료의 성형은 무기질 바인더를 혼합하여 성형되는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 건조단계는 성형단계에서 제조된 담체를 상온에서 1~5일 동안 건조시키는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 성형단계에서 부원료를 내부중앙에 구형태로 두고 그 외면을 주원료로 감싸 구형상으로 제조되는 세라믹 담체의 경우 주입단계를 생략 할 수 있으며, 주입단계를 생략할 경우에는 부원료준비단계에서 제조된 부원료를 물과 수용액에 녹는 연질캡슐화 하거나 경질캡슐에 삽입 후 그 외부를 주원료로 감싸 성형단계를 실시하고, 건조단계를 마친 후 추가원료와 미생물이 혼합되어 있는 수용액에 침지하여 내부로 미생물을 주입하여 세라믹 담체를 제조시켜 필요에 따라 미생물 및 추가원료를 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 천연고분자물질이 포함된 녹조제거 및 수질정화용 세라믹 담체 제조방법.
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