KR101175437B1 - 유용미생물을 이용한 유동 인공섬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유용미생물을 이용한 유동 인공섬에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 유용미생물 담체와 유용미생물 처리된 화산석을 여재로 사용하여 여재 충진조에 충진하고, 상기 여재가 충진된 상기 여재 충진조를 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 구비하여 수처리 대상수를 수처리 하기 때문에 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬에 관한 것이다.

Description

유용미생물을 이용한 유동 인공섬{FLOATING ISLAND WITH BENEFICIAL MICROORGANISMS}

본 발명은 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬에 관한 것이다.

일반적으로, 식물 생육이 가능한 인공 식생섬은 새로운 형태의 수생 생태계 창출이라는 점에서 조경학, 식물학 및 생태학 등 자연 생태계와 관련한 분야에서 새로이 조명을 받고 있는 시설물이다.

인공 식생섬은 원래 자연에 존재하는 것으로 이탄층이 가스에 의해 떠오르거나 또는 호안의 일부가 잘려 호수나 늪 위에 떠다니는 형태로 나타난 것을 일컫는 말로 일본에서 천연의 부도는 山形縣의 浮島大沼가 유명하다.

또한, 1979년 독일에서 schwimmkampen(floating campus)라는 이름으로 Hoeger에 의해 소개된 것이 최초이며, 일본에서도 폭넓은 연구가 진행되기 시작한 것은 1990년대 중반이후이다.

인공 식생섬은 물새와 어족의 생식환경 창출과 제고, 수변 경관 향상에 기여, 수질 정화 효과 기대 등과 파랑에 의한 호안 침식의 방지, 수인성 전염병 예방 등의 효용성을 지닌다는 점에서 새로운 시설물로 각광을 받고 있다.

아울러, 수위변동이 심한 수변에 식생군락을 창출할 수 있고, 급사면의 호안에 평탄한 식생환경을 창출하여 수위 변동에 따라 노출되는 나지를 식물로 가릴 수 있으며, 수심이 깊은 곳에 육역환경을 제공할 수 있음은 물론, 인간과 육지 동물이 접근할 수 없는 쉘터를 제공할 수 있다.

상기와 같은 인공섬은 인공 식물섬 위에 식재한 수생식물을 성장하면서 식물의 뿌리를 통하여 부영양화의 원인이 되는 무기 영양 원소를 흡수하여 수체에서 영양염류를 제거하는 형태로 구성된다.

또한, 부유 물질과 유기물을 흡착, 분해, 침전시키는 기능을 가짐으로써, 유기물질을 분해 및 제거하여 물의 탁도를 줄일 수 있다.

그러나, 상기 식물섬에 의한 수질 개선효과와 수질개선에 필요한 적정 면적에 관한 연구 수행은 미미한 실정이다.

그리고, 상기 인공섬의 수질 정화 기구는 식물상을 이용하는 형태로 계절적 영향과 수생식물의 특성에 의존하는 형태로 년중 일정한 수질 개선 효과를 기대하기는 어려운 실정이다.

따라서, 본 발명자는 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 유용미생물 유동 인공섬을 제안 하고자 한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유용미생물 담체와 유용미생물 처리된 화산석을 여재로 사용하여 여재 충진조에 충진하고, 상기 여재가 충진된 상기 여재 충진조를 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 구비하여 수처리 대상수를 수처리 하는 것을 특징으로 하는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬을 제공한다.

여기서, 상기 유용미생물 처리된 화산석은 증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.4~0.7의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10~21일 동안 발효시킨 것인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 여재 충진조에는 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 5~50중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 45~450중량부가 충진되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 여상은 상기 여상의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10~20cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 여상은 여상의 부상을 위한 공기 체류공간을 제공하는 공기 포집커버와; 상기 공기 포집커버의 하단부에 설치되어 상기 공기 포집커버로 공기를 공급하는 공기 공급부와; 상기 공기 포집커버에 구비되어 자연유하로 수처리 대상의 오수가 상기 공기 포집커버를 순환할 수 있도록 하는 오수 순환부와; 상기 공기 공급부로부터 지속적으로 공급되는 공기로 인해 상기 공기 포집커버의 급격한 수위 변화를 막고, 일정 수위 변동폭을 유지할 수 있도록 하는 공기 배출부 및 구동부와; 상기 공기 포집커버의 상측 외부에 구비되고, 상기 공기 공급부의 구동과 상기 공기 배출부 및 구동부의 구동에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급부와; 상기 공기 포집커버의 수처리 과정에서 탄소원과 영양원을 제거하기 위해 상기 공기 포집커버로 유용미생물을 보급하는 유용미생물 보급부와; 상기 여재 충진조와 분리가능하도록 상기 공기 포집커버의 하부에 구비되어 상기 여재의 하중에 의한 상기 공기 포집커버의 침강을 막는 하부 부력보조부와; 상기 여재 충진조의 중앙에 설치되어 오수가 상기 여재를 통과하여 침수된 분순물이 이입되는 것을 차단하는 집수부와; 상기 공기 포집커버의 상측에 구비되어 상기 여재 충진조에 충진된 상기 여재가 상기 공기 포집커버의 내부 순환을 할 수 있도록 하는 살수배관과; 상기 공기 포집커버를 고정하는 고정침과; 상기 여재 충진조 하단에 복수 구비되어 상기 공기 포집커버의 내부로 새로운 오수가 유입될 수 있도록 하는 오수 유입구;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 유용미생물을 이용한 유동 인공섬에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 유용미생물을 이용한 유동 인공섬을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

본 발명의 일실시예인 유용미생물을 이용한 유동 인공섬은 도 1에서 보는 바와 같이 전주대학교 유용미생물 연구개발단에서 분양받은 유용미생물 담체와 유용미생물 처리된 화산석을 여재로 사용하여 여재 충진조(1)에 충진하고,

상기 여재가 충진된 상기 여재 충진조(1)를 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상(3)에 구비하여 수처리 대상수를 수처리 한다.

한편, 수처리 대상수는 저수지 또는 댐 등에 저장된 다량의 물을 의미할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 유용미생물 처리된 화산석은 증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 원석 또는 흑두기석 등의 화산석이 1:0.4~0.7의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10~21일 동안 발효시킨 것이 좋다.

상기 화산석이 상기 배양수에 1:0.4 미만의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10일 미만 동안 발효시킬 경우 상기 화산석에 효모, 유산균 및 광합성균이 고르게 형성되지 못하는 문제점이 있다.

상기 화산석이 상기 배양수에 1:0.7 초과의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 21일 초과 동안 발효시킬 경우 상기 화산석에 효모, 유산균 및 광합성균이 과다 형성됨으로써, 상기 여상(3)으로 공기가 원활하게 공급되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 상기 유용미생물 담체 및 상기 유용미생물 처리된 화산석에 효모, 유산균 및 광합성균이 보다 고르게 형성될 수 있음은 물론, 여상(3)으로 공기가 보다 원활하게 공급될 수 있도록 하기 위해,

상기 유용미생물 처리된 화산석은 증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.4~0.7의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10~21일 동안 발효시키는 것이 바람직하다.

도 2는 여재 충진조(1)의 상태를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 여상(3)의 상태를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

여기서, 상기 여재 충진조(1)에는 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 5~50중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 45~450중량부가 충진되는 것이 좋다.

수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체가 5중량부 미만 충진되고, 상기 유용미생물 처리된 화산석이 45중량부 미만 충진될 경우 질소, 인 등의 영양원 흡착 기회가 감소됨과 동시에 유용미생물 또는 수처리 미생물의 부착 공간이 결여되며,

상기 유용미생물 담체 내의 혐기성 영역의 감소로 인해 혐기적인 생물학적 수처리 기회가 감소하게 되는 문제점이 있다.

수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체가 50중량부 초과 충진되고, 상기 유용미생물 처리된 화산석이 450중량부 초과 충진될 경우 상기 여상(3) 내 수처리 대상수의 순환과정에서 내부 순환율이 100%에 근접하게 진행되어 상기 여상(3) 외부의 수처리 대상수의 처리 효율을 현저하게 감소시킬 우려가 있는 문제점이 있다.

한편, 상기 유용미생물과 상기 유용미생물 처리된 화산석은 상기 유용미생물 담체 및 상기 유용미생물 처리된 화산석에 효모, 유산균 및 광합성균이 보다 더욱 고르게 형성될 수 있도록 하기 위해,

수처리 대상수 100중량부에 대해 상기 유용미생물 담체 및 상기 유용미생물 처리된 화산석이 각각 3:7의 부피비율로 충진될 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며,

유용미생물의 고정과 질소 및 인의 고정을 보다 원활하게 할 수 있도록 하기 위해 수처리 대상수의 수질 특성에 따라 수처리 대상수 100중량부에 대해 상기 유용미생물 담체 및 상기 유용미생물 처리된 화산석이 각각 1:9의 부피비율로 충진될 수 있음은 물론이다.

여기서, 상기 여상(3)은 상기 여상(3)의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10~20cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 설치되는 것이 좋다.

상기 여상(3)의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10cm 미만의 수위변화를 유지할 경우 순환수의 처리 과정에서 불포화 흐름 구역의 감소로 호기성 산화에 의한 탄소분의 처리 효율이 현저하게 감소되는 문제점이 있다.

상기 여상(3)의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 20cm 초과의 수위변화를 유지할 경우 혐기성 영역이 형성되는 상기 여상(3) 내의 포화 흐름 영역의 감소로 질소분의 치리 효율이 현저하게 감소되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 여상(3)이 수처리 대상수의 수면에서의 이동이 가능해짐으로써, 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론,

수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있도록 하기 위해 상기 여상(3)은 상기 여상(3)의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10~20cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 여상(3)은 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 공기 포집커버(5), 공기 공급부(7), 오수 순환부(9), 공기 배출부 및 구동부(10), 전력 공급부(20), 유용미생물 보급부(30), 하부 부력보조부(40), 집수부(50), 살수배관(60), 고정침(70) 및 오수 유입구(80)를 포함하여 이루어지는 것이 좋다.

상기 공기 포집커버(5)는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 여상(3)의 부상을 위한 공기 체류공간을 제공하는 것이다.

이때, 상기 공기 포집커버(5)는 후술되는 여재 충진조(1)와 고정되어 상기 여재 충진조(1)의 하중을 받음과 동시에 상기 여재 충진조(1)를 고정하게 된다.

상기 공기 공급부(7)는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 공기 포집커버(5)의 하단부에 설치되어 상기 공기 포집커버(5)로 공기를 공급하기 위한 것이다.

상기 공기 공급부(7)로부터 발생한 공기는 상기 공기 포집커버(5)의 하단부에 구비된 공기 배출구를 통해 상기 공기 포집커버(5)의 내부로 공기가 유입될 수 있도록 할 수 있다.

이때, 상기 공기 공급부(7)는 타이머(미도시)에 기설정된 시간에 따라 구동하여 상기 공기 포집커버(5)로 공기를 공급함으로써, 상기 여상(3)이 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 이동할 수 있도록 할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 공기 공급부(7)로는 에어 콤프레셔 등을 사용할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

아울러, 상기 공기 공급부(7)의 공기 공급은 수위변동과 타이머를 이용하여 정기적인 분출을 유도할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 오수 순환부(9)는 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 상기 공기 포집커버(5)에 구비되어 자연유하로 수처리 대상의 오수가 상기 공기 포집커버(5)를 순환할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이때, 상기 오수 순환부(9)는 수처리 대상의 오수가 상기 공기 포집커버(5)를 순환할 수 있도록 하기 위해 도 3에서 보는 바와 같이 후술되는 집수부(50)에 수용된 물을 흡입하여 후술되는 살수배관(60)으로 이동하여 상기 공기 포집커버(5)의 상부에서 살수할 수 있도록 할 수 있다.

상기 집수부(50)에 수용되는 정류수 및 유입수는 상기 오수 순환부(9)의 저류조가 일정 수심을 유지할 수 있도록 상기 공기 포집커버(5)에 구비되어 있어 자연유하로 상기 저류조에 저류하게 할 수 있다.

상기 공기 배출부 및 구동부(10)는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 공기 공급부(7)로부터 지속적으로 공급되는 공기로 인해 상기 공기 포집커버(5)의 급격한 수위 변화를 막고, 일정 수위 변동폭을 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 공기 배출부는 지속되는 공기 유입으로 인해 상기 여상(3)이 부상하게 되고, 후술되는 여재 충진조(1)의 수위는 하강하게 된다.

이와 같이 급격한 수위 변화를 막고, 일정 수위 변동폭을 유지하기 위해서 포집 및 압축된 공기의 일정량을 배출하여 상기 공기 포집커버(5)의 내부 수위 변화를 기준으로 부력계를 이용하여 공기 배출구를 개폐하도록 할 수 있다.

이때, 상기 공기 배출구를 이동하는 공기는 사이펀 효과를 이용하여 일부 물을 흡입하고, 배출되기 때문에 액체의 이동에너지를 이용하여 임펠러의 회전에너지로 전환될 수 있도록 할 수 있다.

상기 임펠러의 구동축을 이용하여 외부 프로펠러는 상기 여상(3)이 이동할 수 있게 하는 구동력으로 활용할 수 있다.

상기 전력 공급부(20)는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 공기 포집커버(5)의 상측 외부에 구비되고, 상기 공기 공급부(7)의 구동과 상기 공기 배출부 및 구동부(10)의 구동에 필요한 전력을 공급하기 위한 것이다.

상기 여상(3)에서 수처리를 위한 소요 에너지는 공기발생을 위한 에어 콤프레셔와 오수 순환을 위한 수중펌프를 사용하여 얻을 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 상기 에어 콤프레서 및 수중펌프를 구동시키기 위한 전력은 태양전지와 충전기를 구비하여 자체 보급할 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 유용미생물 보급부(30)는 도 2에서 보는 바와 같이 상기 공기 포집커버(5)의 수처리 과정에서 탄소원과 영양원을 제거하기 위해 상기 공기 포집커버(5)로 유용미생물을 보급하기 위한 것이다.

지속적인 유용미생물의 공급은 상기 공기 포집커버(5)에서의 유용미생물 보급과 수처리 미생물의 활성화에 근본적인 보급 기회가 될 수 있다.

상기 하부 부력보조부(40)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 여재 충진조(1)와 분리가능하도록 상기 공기 포집커버(5)의 하부에 구비되어 상기 여재의 하중에 의한 상기 공기 포집커버(5)의 침강을 막기 위한 것이다.

상기 하부 부력보조부(40)는 초기 설치시 상기 여재 충진조(1)에 충진된 상기 여재의 하중에 의한 일시적인 침강을 막을 수 있을 뿐만 아니라 상기 공기 공급부(7)로부터 공급되는 공기를 일정량으로 조절할 수 있게 된다.

상기 집수부(50)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 여재 충진조(1)의 중앙에 설치되어 오수가 상기 여재를 통과하여 침수된 분순물이 이입되는 것을 차단하기 위한 것이다.

상기 여재 충진조(1) 하단에 설치된 상기 집수부(50)는 상기 여재 충진조(1) 중앙에 설치되어 오수가 충분하게 여재를 통과할 수 있도록 하며, 침수된 조건에서 불순물의 이입을 차단할 수 있도록 Ø8 mm 토출구가 복수 형성된 스테일레스재질로 이루어질 수 있다.

상기 살수배관(60)은 상기 공기 포집커버(5)의 상측에 구비되어 상기 여재 충진조(1)에 충진된 상기 여재가 상기 공기 포집커버(5)의 내부 순환을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 살수배관(60)은 상기 공기 포집커버(5)에 설치된 장치로 십자형 기본 구조 배관에 원형으로 상호 연결될 수 있다.

이때, 십자형 단부에 Ø5 mm 토출구를 형성하여 상기 여재 충진조(1) 외부로 배출함과 동시에 상기 여재 충진조(1)로 분사하도록 구비할 수 있다.

이는 상기 오수가 상기 공기 포집커버(5)의 내부 순환을 유도하도록 함과 동시에 상기 여재 충진조(1) 하단에 구비된 후술되는 오수 유입구(80)로 새로운 오수가 유입되도록 하기 위함이다.

상기 고정침(70)은 상기 공기 포집커버(5)를 고정하기 위한 것으로써, 도 3에서 보는 바와 같이 복수 구비될 수 있다.

상기 오수 유입구(80)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 여재 충진조(1) 하단에 복수 구비되어 상기 공기 포집커버(5)의 내부로 새로운 오수가 유입될 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 오수 유입구(80)는 Ø10 mm 크기로 상기 여재 충진조(1) 하단에 복수 구비될 수 있겠으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 상기 여상(3)이 상기 공기 포집커버(5), 공기 공급부(7), 오수 순환부(9), 공기 배출부 및 구동부(10), 전력 공급부(20), 유용미생물 보급부(30), 하부 부력보조부(40), 집수부(50), 살수배관(60), 고정침(70) 및 오수 유입구(80)를 포함하여 이루어지기 때문에 상기 여상(3)이 보다 원활하게 이동 및 부상을 할 수 있음으로써, 대규모 정체수계의 광범위적인 수질개선을 하기 위한 수처리 설비의 이동을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 충진여재층 및 수계하상의 침적으로 인한 수처리 기능의 감퇴 및 수계의 수질 악화를 보다 더욱 용이하게 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 유용미생물 담체와 유용미생물 처리된 화산석을 여재로 사용하여 여재 충진조(1)에 충진하고, 상기 여재가 충진된 상기 여재 충진조(1)를 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상(3)에 구비하여 수처리 대상수를 수처리 하기 때문에 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 유용미생물 담체와 유용미생물 처리된 화산석을 여재로 사용하여 여재 충진조에 충진하고, 상기 여재가 충진된 상기 여재 충진조를 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 구비하여 수처리 대상수를 수처리 하기 때문에 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상기 유용미생물 처리된 화산석은 증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.4~0.7의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10~21일 동안 발효시키기 때문에 상기 유용미생물 담체 및 상기 유용미생물 처리된 화산석에 효모, 유산균 및 광합성균이 보다 고르게 형성될 수 있음은 물론, 여상으로 공기가 보다 원활하게 공급될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 여재 충진조에는 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 5~50중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 45~450중량부가 충진되기 때문에 질소, 인 등의 영양원 흡착 기회가 증가함과 동시에 유용미생물 또는 수처리 미생물의 부착 공간이 증가하며, 상기 유용미생물 담체 내의 혐기성 영역의 증가로 인해 혐기적인 생물학적 수처리 기회가 증가할 뿐만 아니라 상기 여상 외부의 수처리 대상수의 처리 효율을 현저하게 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기 여상은 상기 여상의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10~20cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 설치되기 때문에 상기 여상이 수처리 대상수의 수면에서의 이동이 가능해짐으로써, 산소 용해도가 증가되어 호기성 영역의 확대와 수처리 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 혐기적인 수처리 기작을 유도할 수 있음은 물론, 수처리 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

더불어, 상기 여상이 공기 포집커버, 공기 공급부, 오수 순환부, 공기 배출부 및 구동부, 전력 공급부, 유용미생물 보급부, 하부 부력보조부, 집수부, 살수배관, 고정침 및 오수 유입구를 포함하여 이루어지기 때문에 상기 여상이 보다 원활하게 이동 및 부상을 할 수 있음으로써, 대규모 정체수계의 광범위적인 수질개선을 하기 위한 수처리 설비의 이동을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 충진여재층 및 수계하상의 침적으로 인한 수처리 기능의 감퇴 및 수계의 수질 악화를 보다 더욱 용이하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 유용미생물 유동 인공섬을 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 2는 여재 충진조의 상태를 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 3은 여상의 상태를 개략적으로 나타내는 구성도이고,
도 4는 유용미생물 담체 및 유용미생물 처리된 화산석의 유용미생물 친화도를 나타내는 도면이고,
도 5 내지 도 10은 각 시료에 대한 경과일수에 따른 COD 산화 속도를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 유용미생물을 이용한 유동 인공섬을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같고, 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

[실시예 1]

전주대학교 유용미생물 연구개발단에서 분양받은 유용미생물 담체와,

증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.1의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 7일 동안 발효시켜 얻은 유용미생물 처리된 유용미생물 화산석을 여재로 사용했다.

그리고, 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 3중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 40중량부를 여재 충진조에 충진했다.

그 다음, 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 5cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 상기 여재를 충진한 상태의 상기 여재 충진조를 구비하여 실시예 1인 유동 인공섬을 제조하였다.

[실시예 2]

전주대학교 유용미생물 연구개발단에서 분양받은 유용미생물 담체와,

증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.4의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10일 동안 발효시켜 얻은 유용미생물 처리된 유용미생물 화산석을 여재로 사용했다.

그리고, 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 5중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 45중량부를 여재 충진조에 충진했다.

그 다음, 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 상기 여재를 충진한 상태의 상기 여재 충진조를 구비하여 실시예 2인 유동 인공섬을 제조하였다.

[실시예 3]

전주대학교 유용미생물 연구개발단에서 분양받은 유용미생물 담체와,

증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.7의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 21일 동안 발효시켜 얻은 유용미생물 처리된 유용미생물 화산석을 여재로 사용했다.

그리고, 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 50중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 450중량부를 여재 충진조에 충진했다.

그 다음, 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 20cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 상기 여재를 충진한 상태의 상기 여재 충진조를 구비하여 실시예 3인 유동 인공섬을 제조하였다.

[실시예 4]

전주대학교 유용미생물 연구개발단에서 분양받은 유용미생물 담체와,

증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.9의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 25일 동안 발효시켜 얻은 유용미생물 처리된 유용미생물 화산석을 여재로 사용했다.

그리고, 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 60중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 500중량부를 여재 충진조에 충진했다.

그 다음, 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 30cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 상기 여재를 충진한 상태의 상기 여재 충진조를 구비하여 실시예 4인 유동 인공섬을 제조하였다.

[비교예 1]

화학적산소요구량 크롬 427중량부, 화학적산소요구량 망간 80중량부, 총질소(Total Nitrogen) 17.4중량부 및 총인(Total Phosphrus) 11.1중량부를 혼합하여 합성하수를 얻었고, 상기 합성하수를 여재 충진조에 충진했다.

그 다음, 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 5cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 상기 합성하수를 충진한 상태의 상기 여재 충진조를 구비하여 비교예 1인 유동 인공섬을 제조하였다.

[비교예 2~4]

비교예 1과 달리 상기 합성하수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 0.0중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 0.1중량부, 0.3중량부 및 0.6중량부를 각각 상기 여재 충진조에 충진하여 비교예 2~4인 유동 인공섬을 제조하였다.

[비교예 5~7]

비교예 1과 달리 상기 합성하수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 처리된 화산석 0.0중량부와 상기 유용미생물 담체 0.1중량부, 0.3중량부, 0.6중량부를 각각 상기 여재 충진조에 충진하여 비교예 5~7인 유동 인공섬을 제조하였다.

[비교예 8]

화학적산소요구량 크롬 20중량부, 화학적산소요구량 망간 10중량부, 총질소(Total Nitrogen) 4.0중량부 및 총인(Total Phosphrus) 10.0중량부를 혼합하여 수처리 처리수를 얻었고, 상기 수처리 처리수를 상기 여재 충진조에 충진했다.

그 다음, 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 5cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 상기 수처리 처리수 충진한 상태의 상기 여재 충진조를 구비하여 비교예 8인 유동 인공섬을 제조하였다.

[비교예 9~11]

비교예 8과 달리 상기 수처리 처리수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 0.0중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 0.1중량부, 0.3중량부 및 0.6중량부를 각각 상기 여재 충진조에 충진하여 비교예 9~11인 유동 인공섬을 제조하였다.

[비교예 12~14]

비교예 8과 달리 상기 수처리 처리수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 처리된 화산석 0.0중량부와 상기 유용미생물 담체 0.1중량부, 0.3중량부, 0.6중량부를 각각 상기 여재 충진조에 충진하여 비교예 12~14인 유동 인공섬을 제조하였다.

이와 같이 제조된 실시예 1~4의 유동 인공섬 및 비교예 1~14의 유동 인공섬에 대하여 유용미생물 담체 및 유용미생물 화산석의 유용미생물 친화도와 경과일수에 따른 COD 산화 속도를 측정하였다.

[유용미생물 담체 및 유용미생물 화산석의 유용미생물 친화도 측정 결과]

유용미생물 담체 및 유용미생물 화산석의 유용미생물 친화도 측정은 실시예 1~4의 유동 인공섬을 배양수에 대하여 제적 비율로 유용미생물 담체 21.4%, 39.0%와 유용미생물 화산석 50%, 90%를 함유조건에서의 미생물 변화를 관찰하였고, 그 결과는 도 4와 같다.

도 4에서 보는 바와 같이 유용미생물 담체 10%를 제외하고는 각 실험조건에서 효모, 유산균 및 광합성균의 균형이 고르게 형성된 것으로 나타났다.

이는 상기 유용미생물 화산석의 충진 증가가 유용미생물량의 감소를 유발하는 경향이 작게 나타났으나, 유용미생물 담체는 유용미생물증가와 비례적인 관계를 갖음으로써, 특히 효모균의 증가가 현저하게 높게 나타난 것으로 사료된다.

[경과일수에 따른 COD 산화 속도 측정 결과]

비교예 1~14의 경과일수에 따른 탄소, 질소 및 인의 농도를 비교하였고, 그 결과는 도 5 내지 도 10와 같다.

도 5 내지 도 8에서 보는 바와 같이 처리 속도로 비교한 각 충진조건별 CODmn 저감 효능은 충진량이 증가함과 비례하여 탄소원의 제거량은 증가하는 것으로 나타났다.

그리고, 유용미생물 처리된 화산석과 유용미생물 담체의 수처리 정도 비교에서는 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이 각 충진 조건을 평균하여 추세선으로 비교한 결과 유용미생물 처리된 화산석이 수처리 정도가 우수한 것으로 나타났다.

이는 유용미생물 처리된 화산석 자체의 수처리 능력은 유용미생물 담체보다 우수한 것으로 나타났으며, 미생물 접척 정도에 있어서는 유용미생물 처리된 화산석과 유용미생물 담체가 비슷함으로써,

경과일수 5일 이후에서는 산화속도가 일정하게 유지되고 있음은 충진조의 수리학적 체류시간이 5일 이내로 하여 처리했기 때문에 상기와 같은 결과가 나타난 것으로 사료된다.

1; 여재 충진조, 3; 여상,
5; 공기 포집커버, 7; 공기 공급부,
9; 오수 순환부, 10; 공기 배출부 및 구동부,
20; 전력 공급부, 30; 유용미생물 보급부,
40; 하부 부력보조부, 50; 집수부,
60; 살수배관, 70; 고정침,
80; 오수 유입구

Claims (5)

1. 유용미생물 담체와 유용미생물 처리된 화산석을 여재로 사용하여 여재 충진조에 충진하고, 상기 여재가 충진된 상기 여재 충진조를 수처리 대상수의 수중에 설치되는 여상에 구비하여 수처리 대상수를 수처리 하고,
   상기 여상은 여상의 부상을 위한 공기 체류공간을 제공하는 공기 포집커버와; 상기 공기 포집커버의 하단부에 설치되어 상기 공기 포집커버로 공기를 공급하는 공기 공급부와; 상기 공기 포집커버에 구비되어 자연유하로 수처리 대상의 오수가 상기 공기 포집커버를 순환할 수 있도록 하는 오수 순환부와; 상기 공기 공급부로부터 지속적으로 공급되는 공기로 인해 상기 공기 포집커버의 급격한 수위 변화를 막고, 일정 수위 변동폭을 유지할 수 있도록 하는 공기 배출부 및 구동부와; 상기 공기 포집커버의 상측 외부에 구비되고, 상기 공기 공급부의 구동과 상기 공기 배출부 및 구동부의 구동에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급부와; 상기 공기 포집커버의 수처리 과정에서 탄소원과 영양원을 제거하기 위해 상기 공기 포집커버로 유용미생물을 보급하는 유용미생물 보급부와; 상기 여재 충진조와 분리가능하도록 상기 공기 포집커버의 하부에 구비되어 상기 여재의 하중에 의한 상기 공기 포집커버의 침강을 막는 하부 부력보조부와; 상기 여재 충진조의 중앙에 설치되어 오수가 상기 여재를 통과하여 침수된 분순물이 이입되는 것을 차단하는 집수부와; 상기 공기 포집커버의 상측에 구비되어 상기 여재 충진조에 충진된 상기 여재가 상기 공기 포집커버의 내부 순환을 할 수 있도록 하는 살수배관과; 상기 공기 포집커버를 고정하는 고정침과; 상기 여재 충진조 하단에 복수 구비되어 상기 공기 포집커버의 내부로 새로운 오수가 유입될 수 있도록 하는 오수 유입구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유용미생물 처리된 화산석은 증류수 49중량%, 유용미생물 원액 49중량% 및 설탕 2중량%가 혼합된 배양수에 화산석이 1:0.4~0.7의 부피비율로 침지된 상태에서 30~37℃의 온도로 10~21일 동안 발효시킨 것인 것을 특징으로 하는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 여재 충진조에는 수처리 대상수 100중량부에 대하여 상기 유용미생물 담체 5~50중량부와 상기 유용미생물 처리된 화산석 45~450중량부가 충진되는 것을 특징으로 하는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 여상은 상기 여상의 상부가 수처리 대상수의 수면을 기준으로 상하로 10~20cm의 수위변화를 유지할 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 유용미생물을 이용한 유동 인공섬.
   
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