KR100959911B1 - 생물막이 구비된 정화기 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 관통공이 형성된 케이스(100) 내부에 유체정화용 생물막(150)을 구비하여 수질 및 공기를 정화하는 정화기 조립체에 관한 것으로서, 상기 케이스(100)를 다면체로 구성하되, 동일 크기의 결합 돌기(111)들이 일정한 간격으로 형성된 돌출면(面)(110)과; 상기 결합 돌기(111)들에 대응하는 크기와 간격으로 오목부가 형성된 오목면(面)(120);를 형성하여,

어느 한 정화기의 결합돌기(111)와 이에 결합된 인접 정화기의 오목부에 의해 밀폐된 공간부가 형성되도록 하여, 이 공간부 내에서 혐기성 정화작용이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 정화기는 호기성 정화작용과 혐기성 정화작용을 동시에 얻을 수 있는 작용효과가 있는 것으로서, 오폐수나 하천수의 처리용으로는 물론, 양어장, 수족관 등의 사육수, 수경재배시 수질정화 및 식수의 정화 등에도 사용될 수 있으며, 공기 정화용으로도 광범위하게 사용될 수 있다.

정화기, 생물막, 조립, 결합, 레고블럭, 복합처리

Description

생물막이 구비된 정화기 조립체 {FLOATING BODY WITH A BIOFILM}

본 발명은 중공의 케이스 내부에 생물막이 구비되고, 내부와 외부를 연통시키는 관통공이 상기 케이스에 다수 개 형성되어, 이 관통공을 통해 물 또는 공기가 유입되어 그 내부에 위치한 생물막과 반응하도록 하여 물 또는 공기를 정화시키는 정화기 조립체에 관한 것이다.

수질오염 및 대기오염에 대한 환경적 문제로 인하여 미생물을 이용하는 생물학적 하수(폐수, 오수 포함)처리방법 또는 공기 정화방법의 개발과 적용이 증가하고 있다.

통상적으로, 미생물을 이용하는 생물학적 수처리 방법은 2차 오염의 유발을 최소화하기 위하여 화학적인 약품을 배제시켜 인체에 무해한 수질정화를 달성하는 장점을 가지고 있으므로 응용분야가 증가하고 있는데, 여기서 미생물을 담지하여 오염수와의 반응을 일으키도록 하는 담체(Media) 개발이 기술의 핵심을 이룬다. 이 러한 생물학적 폐수처리 방법은 주로 오염수에 사용되고 있지만, 양어장, 수족관 등의 사육수, 수경재배시 수질정화 및 식수의 정화 등에도 광범위하게 사용될 수 있다.

폐수 정화에 사용되는 생물학적 폐수처리 방법은 크게 호기성 폐수처리 방식과 혐기성 폐수처리 방식이 있다. 호기성 방식과 혐기성 방식 간에는 차이가 있는데, 호기성 반응에는 미생물이 산소를 요하는 반면에, 혐기성 반응에 사는 미생물은 무산소 환경이어야 한다. 호기성 폐수처리는 혐기성 폐수처리에 비해 반응 시간이 짧고 유기 물질의 완전 제거 및 적은 면적을 차지하는 등의 장점을 가지고 있으며 이러한 호기성 폐수처리 방법은 세포합성에 필요한 세포 구성성분과 에너지를 유기물로부터 획득하고 자유 산소를 산화제로 이용하는 호기성 종속계 세균의 물질 대사를 이용하는 방법이다.

본 발명의 발명자가 선출원하여 등록받은 특허 제793641호(2007.06.05.출원)(이하 '선행기술1'이라 한다)에는 티티늄과 제올라이트가 혼합된 케이스(생물막 볼(10))의 내면(4)에 생물막을 넣어, 이 케이스에 형성된 다수 개의 구멍(3)을 통해 유입되는 유체가 상기 생물막에 부착 증식하는 미생물과 반응하여 유체(공기 또는 하수)를 정화시키는 정화기에 관한 기술이 개시되어 있다. 상기 케이스의 외표면에는 티타늄 도포층(2)이 형성된다. 도 1은 상기 선행기술1의 대표도이다.

상기한 선행기술1에 의한 정화기는 적용분야에 따라 케이스의 크기와 형상을 달리하여 제작해야 하므로, 경제성이나 생산성 관점에서 효율적이지 못하여 그 실용성에 제약이 따르고 있다. 예를 들어, 소규모 처리시스템에 적합한 부체(floating body, 浮體)는 그 크기가 작은 것이 효율적인 반면, 대용량 처리시스템의 처리조에는 크기가 큰 부체(浮體)를 사용하는 것이 효율적인데, 처리조의 크기와 특성에 따라 다양한 크기의 케이스를 미리 구비하기는 여간 어려운 일이 아니다.

또한, 부체(浮體)의 형상에 있어서, 볼(ball, 球) 형태가 유리한 환경이 있는 반면, 불규칙한 비대칭형으로 구성하여 유체의 흐름 특성에 따라 부체(浮體)의 움직임을 다양화시켜야 하는 경우가 있는데, 본 발명자의 상기 특허등록 제793641호는 이러한 다양한 여건에 자유롭게 적용하기에 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 부체(floating body, 浮體)의 크기와 형상을 자유롭게 변형할 수 있도록 함으로써, 정화기의 실용성과 정화효율을 제고하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가, 본 발명은 호기성 반응과 혐기성 반응을 복합적으로 동시에 얻을 수 있도록 하여 정화효율을 극대화할 수 있는 새로운 타입의 정화기 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 정화기는,

다수의 관통공이 형성된 케이스(100) 내부에 유체정화용 생물막(150)이 구비된 정화기(淨化器)에서, 상기 케이스(100)를 다면체로 구성하되,

동일 크기의 결합 돌기(111)들이 일정한 간격으로 형성된 돌출면(面)(110)과; 상기 결합 돌기(111)들에 대응하는 크기와 간격으로 오목부가 형성된 오목면(面)(120);를 형성하여,

여러 개의 케이스를 서로 결합시켜 원하는 크기와 형상으로 부체(浮體)를 자유롭게 형성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성상의 특징을 갖는 본 발명에 의한 정화기 조립체는

처리조의 용량과 특성에 따라 다양한 크기와 형상으로 된 부체(浮體)를 간편하고 신속하게 제공할 수 있어, 실용성과 경제성 관점에서 특히 효율적일 뿐만 아니라,

케이스 내부에서는 호기성 반응을 얻음과 동시에 두 케이스의 결합면 사이에서는 혐기성 반응을 유도할 수 있으므로, 정화처리 효율성을 제고하는 효과가 있다.

본 발명은 유체 정화용 부체(floating body, 浮體)의 크기와 형상을 자유롭게 변형할 수 있도록 하기 위해,

생물막이 내장된 케이스를 다면체로 구성하되, 한 면에는 돌출부를 구성하고, 이에 대응되는 면에는 오목부를 형성하여, 레고블럭과 같이 자유로운 형상으로 결합시키고 쌓아 원하는 모양으로 제작할 수 있도록 한 것이다.

"레고(LEGO)"로 널리 알려진 블럭 장남감의 어원은 덴마크어로 '재미있게 놀다'라는 뜻을 가진 'LEG GODT'를 줄여서 만든 것으로서, 올레라는 덴마크의 목수가 나무 조각을 다듬어 장난감으로 만들어 팔면서 만든 상표로서,

일반적으로 레고블럭은, 일면(一面)에는 요부(凹部)가 형성되고 이에 대응되는 면에는 복수의 결합돌기가 형성된 다수 개의 블럭 본체로 구성된다. 레고블럭은 다양한 크기와 다양한 색상으로 제작되며, 이러한 블럭을 자유롭게 결합시키고 쌓아 원하는 모양을 만들 수 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부도면을 기준으로 하여, 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 케이스의 돌출면을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 케이스의 오목면을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서의 케이스(100)(이하 '부체(浮體)'와 동일한 의미임)는 중공의 내부와 외부를 연통하는 관통공들이 여러 개 형성된다. 상기 케이스(100)의 내부에는 상기 관통공(131,141)을 통해 유입되는 유체를 정화하는 생물막(150)이 수용되어 있다.

상기 케이스(100)는 다수의 면(面)(110,120,130,140)을 갖는 다면체로 이루어지는데, 도 2에서는 정육면체, 도 3에서는 직육면체를 예시적으로 도시하였으나, 본 발명에서의 다면체는 공지의 레고 블럭과 같이 다양한 다면체의 형상으로 제작될 수 있다.

본 발명에서 케이스(100)는 결합돌기(111)가 형성되는 돌출면(110)과, 오목부가 형성되는 오목면(120), 그리고 유체가 연통되는 제1관통공(131,141)이 형성된 다수의 평면(130,140)을 포함하여 구성되는데, 상기 오목부는 상기 결합돌기(111)들에 대응하는 크기와 간격으로 형성되어, 상기 결합돌기들이 이 오목부에 끼워지게 된다.

상기 돌출면(120) 상에는 결합돌기(111)가 동일한 크기로 일정한 간격으로 형성되며, 상기 오목면(120)은 가장자리를 따라 형성되는 테두리(121)와, 상기 테두리보다 높이가 낮은 베이스(122)와, 상기 베이스의 중앙부에서 상기 테두리와 같은 높이로 형성된 원형의 제1밀착부(124)와, 상기 테두리(121)에 직각방향으로 일정 길이만큼 돌출된 제2밀착부(123)가 형성된다.

상기 제1밀착부(124)와 제2밀착부(123)의 사이로 결합돌기(111)가 삽입되어 결합되므로, 상기 제1밀착부(124)와 제2밀착부(123) 사이의 공간이 상기 오목부에 해당된다. 도 3에서 미설명된 도면부호 125는 상기 제1밀착부(124)에 의해 형성된 내부공간으로서, 내외부가 연통되도록 베이스가 뚫린 구멍으로 형성될 수도 있다.

상기 평면(130,140)에 형성되는 제1관통공(131)(141)은 유체가 케이스 내외부로 유동하게 하는 통로 역할을 할 뿐만 아니라, 상기 결합돌기(111)와 같은 크기로 구성함으로써 결합돌기(111)가 삽입되는 결합공으로서의 기능을 갖게 하여, 케이스들 상호간에 결합이 더욱 더 자유롭게 이루어질 수 있게 하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 돌출면(110) 상에도, 결합돌기(111)와 간섭되지 않는 곳에 제2관통공(112)을 형성함으로써, 유체와 내부 미생물과의 접촉이 더욱 원할해질 수 있도록 한다. 상기 결합돌기(111)의 상부면에 케이스 내부와 연통되는 보조관통 공(111a)을 추가로 더 형성하는 것도 미생물과의 접촉을 활성화시킬 수 있을 것이다. 도 2 및 도 4에는 결합돌기(111)에 보조관통공(111a)이 형성된 실시예가 도시되어 있다.

도 3에는 상기 오목면(120)의 베이스(122)에 내부와 외부를 연통하는 제3관통공(126)이 다수 개 형성한 것을 예시하고 있는데, 이 제3관통공(126)은 여러 개의 케이스를 결합하여 정화기로서 사용하게 될 때에 특히 유용한 기능을 하게 되는데, 이에 대해서는 성사하게 후술될 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 케이스를 수직으로 절단하여 도시한 단면 사시도로서, 케이스의 내부에 수용된 생물막(150)이 도시되어 있으며, 케이스의 상부와 하부 및 측면에 형성된 관통공들을 통해 유체가 유입 또는 유출되면서 호기성 생물학적 정화효과를 얻을 수 있다. 도 4에서 도면부호 121은 오목면(120)의 가장자리를 따라 형성된 테두리(121)를 도시한 것이며, 도면부호 122는 오목면(120)의 베이스(바닥)를 도시한 것이며, 도면부호 124는 테두리(121)와 같은 높이로 형성된 제1밀착부(124)를 나타낸다.

본 발명에 의한 정화기는 하나의 독립된 부분품 자체로도 충분한 정화기능을 갖지만, 여러 개의 케이스들이, 결합돌기와 오목부에 의해 서로 결합되어 하나의 조립체로 구성됨으로써 더욱 더 큰 작용효과를 가지는데, 도 5 내지 도 7은 본 발 명에 의한 정화기 조립체의 실시예를 설명하는 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 케이스를 여러개 결합하여 구성한 정화기 조립체의 일 실시예를 도시한 것이며,

도 6은 본 발명에 의한 정화기 조립체의 작용효과를 설명하기 위해 두 개의 케이스가 상하로 조립된 조립체를 수직으로 절단하여 도시한 단면 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상부 케이스(100A)와 하부 케이스(100B)의 내부에는 생물막(150)이 각각 수용되어 있으며, 두 케이스의 상부와 하부 및 측면에 형성된 관통공들을 통해 유체가 유입 또는 유출되는 상태를 화살표로 나타낸 설명도이다.

본 발명에 의한 정화기는 그 자체만으로도 충분한 정화기능을 갖지만, 여러 개의 케이스들이, 결합돌기와 오목부에 의해 서로 결합되어 하나의 조립체로 구성됨으로써 더욱 더 큰 작용효과를 가진다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 두 케이스(100A)(100B)가 결합되는 결합면에는 유체의 흐름이 매우 취약한 공간들(A)(B)이 생기게 되는데, 이 공간에서는 공기의 공급이 제대로 이루어지지 않으므로 혐기성 반응이 일어나게 된다.

즉, 본 발명에 의한 정화기 조립체는 상부 케이스(100A)의 오목면(120)과, 하부 케이스(100B)의 돌출면(110) 사이에는, 상부 케이스(100A)의 테두리(121)와 베이스(122), 하부 케이스(100B)의 돌출면(110)에 의해 형성되는 공간(A)으로는 유체의 흐름이 매우 제한을 받게 된다. 비록 상부 케이스(100A)의 베이스에 형성된 제3관통공(126)을 통해 유체가 유입되기는 하지만 하부 케이스(100B)의 결합돌기(111)에 의해 유체흐름이 제약받기 때문에 유입량이 극히 적고, 공간 내부에는 제1밀착부(124)와 제2밀착부(123)가 다수 개 형성되어 있어서 유체의 유동에 제약이 따르게 되므로, 이 공간 내부에서는 자연스럽게 혐기성 반응이 일어나게 된다.

또한, 제1밀착부(124)의 내부(125)에 의해 구획되어지는 공간(B)에도, 비록 하부 케이스(100B)의 제2관통공(112)을 통해 유체가 유입되기는 하지만, 유체의 흐름에 영향을 적게 받기 때문에 이 공간에서도 혐기성 생물학적 반응을 얻을 수 있다.

이와 같이 레고 블럭과 같이 결합돌기와 오목부에 의해 자유롭게 결합이 가능한 정화기 조립체는, 산소공급이 필요 없고 에너지로서 가연성 메테인가스를 얻을 수 있는 혐기성 처리방법의 장점을 극대화하면서도, 반응기간이 길고 냄새가 발생하는 혐기성 처리방법의 단점에 대해서는 호기성 처리방법으로 보완할 수 있어 탁월한 정화작용 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 케이스를 여러개 결합하여 구성한 정화기 조립체의 형상을 예시적으로 도시한 것으로서, 불규칙한 형상의 정화기 조립체는 유체의 흐름에 대응한 유동성이, 동일한 형상만으로 된 부체에 비해 훨씬 우수하여 호기성 정화작용 효율을 높일 수 있을 것이다.

지금까지는 본 발명의 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다.

본 발명에서 적용되는 생물막(150)은 다양한 종류의 담체에 담지되어 본 발명의 실시예로서 적용될 수 있는데, 미세섬유(micro fiber)로 구성된 담체에 담지하여 본 발명의 케이스 내부에 수용될 수도 있으며, 탄소사(carbon fiber) 담체에 담지하여 본 발명에 적용할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의한 정화기는 오폐수나 하천수의 처리용으로는 물론, 양어장, 수족관 등의 사육수, 수경재배시 수질정화 및 식수의 정화 등에도 사용될 수 있으며, 공기 정화용도로도 광범위하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 발명자가 개발한 종래 정화기의 구성을 나타낸 사시도

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 케이스(돌출면)를 나타낸 사시도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 케이스(오목면)을 나타낸 사시도

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 케이스의 수직단면 사시도

도 5는 본 발명에 의한 케이스를 여러개 결합하여 구성한 정화기 조립체

도 6은 본 발명에 의한 정화기 조립체의 기능설명을 위한 수직단면 사시도

도 7은 본 발명에 의한 케이스를 여러개 결합하여 구성한 정화기 조립체

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명〉

100: 케이스 110: 돌출면

120: 오목면 130,140: 평면

150: 생물막

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 다수의 면(面)을 갖는 중공 다면체로서, 동일 크기의 결합 돌기(111)들이 일정한 간격으로 형성된 돌출면(面)(110)과, 상기 결합 돌기(111)들에 대응하는 크기와 간격으로 오목부가 형성된 오목면(面)(120)을 포함하여 이루어지며, 중공의 내부와 외부를 연통하는 다수의 관통공이 형성된 케이스(100)와; 상기 케이스의 내부에 수용되어 상기 관통공들을 통해 유입되는 유체를 정화하는 생물막(150)으로 구성된 2개 이상의 정화기(淨化器)가 상기 돌출면과 이에 대응하는 오목면이 결합되어 불특정 다면체를 형성하는 정화기(淨化器) 조립체에 있어서,

   각 정화기 케이스의 상기 오목면(120)에 형성되는 오목부는,

   상기 오목면(120)의 가장자리를 따라 형성되는 테두리(121)와, 상기 테두리보다 높이가 낮은 베이스(122)와, 상기 베이스의 중앙부에서 상기 테두리와 같은 높이로 형성된 원형의 제1밀착부(124)와, 상기 테두리에 직각방향으로 일정 길이만큼 돌출된 제2밀착부(123)에 의해 형성되며;

   각 정화기 케이스의 상기 오목면(120)의 베이스(122)에는 내부와 외부를 연통하는 제3관통공(126)이 다수 개 형성되어 이루어지며;

   각 정화기 케이스의 상기 돌출면(110) 상에는 상기 결합돌기(111)와 간섭되지 않는 곳에 제2관통공(112)이 형성되어 이루어짐으로써;

   상기 케이스의 중공 내부에서는 호기성 정화작용이 이루어지도록 함과 동시에,

   어느 한 정화기의 결합돌기(111)와 이에 결합된 인접 정화기의 오목부에 의해 밀폐된 공간부가 형성되도록 하여, 이 공간부 내에서 혐기성 정화작용이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 정화기 조립체.

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