KR101139704B1

KR101139704B1 - 호소 수질개선 시스템

Info

Publication number: KR101139704B1
Application number: KR20110092140A
Authority: KR
Inventors: 박병배
Original assignee: 디엔텍 (주)
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-04-26

Abstract

본 발명은 호소의 수면에 부유체를 설치하고 상기 부유체 상에 호기성 및 혐기성 미생물을 배양하기 위한 탱크를 구비하며, 상기 각각의 배양탱크에 물과 배지를 공급하기 위한 탱크를 구비함으로써, 제1제어부의 제어를 통해 각각의 미생물을 자동으로 계대배양한 후 배양된 미생물을 제2제어부를 통해 호소에 투입하며 산기관 및 수중믹서기를 구동하여 투입된 미생물이 호소수에 적절히 혼합되게 함과 동시에 호소수 전체의 룰순환을 가능하게 함으로써, 호소의 수질을 적극적으로 개선하는 것을 특징으로 하는 호소 수질개선 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 호소 수질개선 시스템은 호소의 수면에 부유될 수 있는 부력을 갖는 부유체와; 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 미생물을 배양하기 위한 호기성 미생물 배양탱크와; 상기 부유체 상에 설치되어 혐기성 미생물을 배양하기 위한 혐기성 미생물 배양탱크와; 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크에 물을 공급하기 위한 물 저장탱크와; 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크에 배지를 공급하기 위한 배지 저장탱크와; 상기 부유체의 하부에 설치되되 호소의 수중에 위치되며 수중에 공기를 공급하기 위한 산기관; 및 상기 부유체와 산기관 사이에 위치되며 물을 혼합함과 동시에 호소수 자체의 전체적인 물순환을 유도하기 위한 수중믹서기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 호소의 수면에 부유되는 부유체 상에서 호기성 및 혐기성 미생물을 계대배양하여 바로 호소에 투입하는 것이 가능하기 때문에, 수질오염 및 악취발생을 적시에 개선하는 것이 가능하게 되며, 호소에 투입된 미생물에 공기를 공급하기 위한 산기관을 통해 미생물이 호소에 투입된 후 호소의 수질을 적극적으로 개선하도록 하는 것이 가능하며 또한 수중믹서기 및 물흐름가이드부를 통해 호소에 투입된 미생물이 호소의 물과 효과적으로 혼합함과 동시에 호소 자체의 전체적인 물의 순환을 유도하는 것이 가능하게 되며, 부유체를 닻에 달아 고정시키는 것이 가능하기 때문에 호소를 일정구역 별로 구분하여 수질개선 및 오염제거를 효과적으로 수행하는 것이 가능하게 된다.

Description

호소 수질개선 시스템{Water Purifying System in Lake}

본 발명은 호소 수질개선 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 호소의 수면에 부유체를 설치하고 상기 부유체 상에 호기성 및 혐기성 미생물을 배양하기 위한 탱크를 구비하며, 상기 각각의 배양탱크 주변에 물과 배지를 공급하기 위한 탱크를 구비함으로써, 제1제어부의 제어를 통해 각각의 미생물을 자동으로 계대배양한 후 배양된 미생물을 제2제어부를 통해 호소에 투입하며 산기관 및 수중믹서기를 구동하여 투입된 미생물이 호소수에 적절히 혼합되게 함과 동시에 호소수 전체의 룰순환을 가능하게 함으로써, 호소의 수질을 적극적으로 개선하는 것을 특징으로 하는 호소 수질개선 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 호수 또는 저수지와 같은 호소에는 각종 오염원으로부터 질소와 인 등이 과잉 유입됨에 따라 부영양화 현상이 촉진되고, 이러한 부영양화 현상으로 인해 호수 또는 저수지 내에 과다하게 유입된 영양염류에 의하여 조류 및 식물성 플랑크톤이 지나치게 번식하게 되므로 호소 내의 용존산소가 고갈되어 수질이 오염되는 결과를 낳게 된다.

호소의 수질을 개선하기 위해 국내등록특허공보 제10-0924538호(등록일자: 2009.10.26.)는 식물섬을 설치하고 그 아래의 수중에 미생물 접촉을 위한 끈상매디아를 매달아 식물의 뿌리와 끈상매디아와 같은 접촉여재에 붙어있는 미생물을 통해 수질을 개선하는 장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 종래기술은 단순히 식물의 뿌리에 남아 있는 미생물을 이용하여 수질을 정화하고 있고, 미생물의 접촉공간을 늘리기 위해 접촉여재를 길게 늘어뜨리는 식으로서, 상기와 같은 종래 기술로는 원하는 정도의 개선효과를 얻기에는 문제가 있다. 즉, 단순히 수중에 존재하는 미생물을 이용하는 구조로 인해 악화된 수질을 정화하기에는 한계가 있다.

수질을 정화하기 위해서는 호기성 미생물의 역할이 필요하고, 가축분뇨 또는 폐기물에 의한 악취를 제거하기 위해서는 혐기성 미생물의 활동이 필요하게 된다. 축사, 도축장 또는 음식물쓰레기 처리장과 같은 현장에서 오염수가 호소에 유입되게 되면, 호소 수질의 오염 및 악취발생이 동시에 이루어지는 것이 일반적이기 때문에, 상기와 같은 수질오염과 악취발생을 제거하기 위해서는 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 함께 필요로 하게 된다.

그러나, 종래기술에 의하면 환경오염을 제거하기 위한 미생물 배양이 동시에 이루어지지 못함으로써, 오염물질제거에 민첩하게 대응하지 못하는 측면이 있었다. 즉, 호기성 미생물 또는 혐기성 미생물 어느 한 종류에 대한 배양이 가능하긴 하나, 호기성 미생물과 혐기성 미생물을 동시에 배양하여 적시에 해당 오염원을 제거하는 데는 부족한 점이 있다.

국내등록특허공보 제10-0884938호(등록일자: 2009.2.16.)의 경우, 광합성, 호기성, 혐기성, 유용미생물 및 액체비료 등 다양한 미생물을 배양하는 것을 특징으로 하고 있으나, 수질오염과 악취발생 등 수질오염시 함께 나타나는 상황에 신속히 대응하기 힘든 문제점이 존재한다. 즉, 수시로 발생하는 종류별 수질오염에 적시에 대응하기 위해서는 상황에 따라 필요한 미생물이 언제든 준비되어야 하나, 상기 종래기술에 의하면 배양되는 미생물이 하나의 종류로 한정되기 때문에 복합적으로 발생하는 수질오염에 적절하게 대응하기가 용이하지 않은 측면이 있다.

KR 10-0924538 B1 (등록일자: 2009.10.26.) KR 10-0884938 B1 (등록일자: 2009.2.16.)

본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명에 의하면 호소의 수면에 부유체를 구비하고 상기 부유체 상에 호기성 및 혐기성 미생물을 각각 배양하기 위한 별도의 배양탱크를 복수개 구비하고 상기 배양탱크에서 배양되는 미생물에 필요한 물과 배지를 공급하기 위한 탱크를 구비하여 제1제어부를 통해 미생물 배양을 위한 조건 등을 설정하여 미생물을 배양한 후 제2제어부를 통해 상기 배양된 미생물을 호소에 투입하고 투입된 미생물에 산소를 공급함과 동시에 혐기성 상태의 호소바닥에 산소를 공급하기 위한 산기관 및 호소의 물순환을 유발시키는 수중믹서기를 구비하여 호소의 수질개선 및 악취제거를 동시에 하기 위한 시스템에 관한 것이며, 또한 부유체를 호소 바닥에 고정 후 일정 구획에 걸쳐 호소의 수면에서 물의 흐름을 따라 자유롭게 부유되며 움직일 수 있도록 함으로써, 호소를 일정 구역별로 나누어 효과적인 수질개선이 가능하도록 하기 위한 호소 수질개선 시스템에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 호소 수질개선 시스템은, 호소의 수면에 부유될 수 있는 부력을 갖는 부유체와; 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 미생물을 배양하기 위한 호기성 미생물 배양탱크와; 상기 부유체 상에 설치되어 혐기성 미생물을 배양하기 위한 혐기성 미생물 배양탱크와; 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크에 물을 공급하기 위한 물 저장탱크와; 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크에 배지를 공급하기 위한 배지 저장탱크와; 상기 부유체의 하부에 설치되되 호소의 수중에 위치되며 수중에 산소를 공급하기 위한 산기관; 및 상기 부유체와 산기관 사이에 위치되며 물을 혼합함과 동시에 호소수 자체의 전체적인 물순환을 유도하기 위한 수중믹서기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 호소 수질개선 시스템은, 상기 부유체 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크에서 배양되는 미생물 배양을 조절하기 위한 제1제어부; 및 상기 부유체 상에 설치되어 상기 산기관과 수중믹서기의 구동을 제어하며, 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크로부터 배양된 미생물을 호소에 투입하는 펌프를 제어하는 제2제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 호소 수질개선 시스템은, 상기 수중믹서기를 감싸며, 상기 수중믹서기에 의해 수직상방으로 올리워지는 물의 흐름을 안내하기 위한 물흐름가이드부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 호소 수질개선 시스템은, 상기 부유체의 하부에 고정되어 설치되되 호소의 수중에 설치되며 상기 산기관을 지지하기 위한 제1프레임과 수중믹서기 및 물흐름가이드부를 고정하기 위한 제2프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 호소 수질개선 시스템은, 상기 부유체의 일측 끝단에 고리부를 더 구비하고 상기 고리부에 연결을 위한 닻줄의 일측 끝단을 고정하여 형성하며, 상기 닻줄의 다른 끝단에 닻을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 호소의 수면에 부유되는 부유체 상에서 호기성 및 혐기성 미생물을 계대배양하여 바로 호소에 투입하는 것이 가능하기 때문에, 수질오염 및 악취발생을 적시에 개선하는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 호소에 투입된 미생물에 공기를 공급하기 위한 산기관을 통해 미생물이 호소에 투입된 후 호소의 수질을 적극적으로 개선하도록 하는 것이 가능하며 또한 수중믹서기 및 물흐름가이드부를 통해 호소에 투입된 미생물이 호소의 물과 효과적으로 혼합함과 동시에 호소 자체의 전체적인 물의 순환을 유도하는 것이 가능하게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 부유체를 닻에 달아 고정시키는 것이 가능하기 때문에, 호소를 일정구역별로 구분하여 수질개선 및 오염제거를 효과적으로 수행하는 것이 가능하게 된다.

도1은 본 발명에 따른 호소 수질개선 시스템을 나타내는 평면도.
도2는 본 발명에 따른 호소 수질개선 시스템을 나타내는 일측면도.
도3은 본 발명에 따른 호소 수질개선 시스템을 나타내는 정면도.
도4는 본 발명에 따라 부유체의 일측면이 닻줄에 연결되어 고정된 후 호소바닥에 고정된 닻에 의해 일정구역을 유영하는 모습을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 호소 수질개선 시스템을 나타내는 평면도이고, 도2는 본 발명의 호소 수질개선 시스템을 일측면에서 바라본 측면도이다. 본 발명은 호소의 수면에 미생물 배양을 위한 시설을 설치함으로써 호소에 필요한 미생물을 적시에 투입하도록 하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 본 발명에 의하면, 호기성 미생물 배양탱크(200), 혐기성 미생물 배양탱크(400), 물 저장탱크(130), 배지 저장탱크(140), 제1제어부(110), 제2제어부(120) 및 미생물배출펌프(150)를 부유체(100) 상에 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 부유체(100)는 상기 각 구성들의 무게를 견딜만한 부력을 갖는 것이면 족하는 것으로서, 특별히 재질에 제한을 두지는 않는다.

또한, 본 발명은 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크를 호소에 직접 설치하여 복합적인 환경오염에 적시에 대응하기 위한 것으로서, 호기성 미생물 배양탱크(200)와 혐기성 미생물 배양탱크(400)를 일체화하여 형성하는 것을 특징으로 한다. 도1 및 도3을 참조하면, 호기성 미생물 배양탱크(200)와 혐기성 미생물 배양탱크(400)가 일체로 형성되어 있는 것을 알 수 있으며, 호기성 및 혐기성 미생물의 배양환경을 제어하는 제1제어부(110)에 의해 각 배양탱크의 배양환경이 조절됨으로써 각 미생물이 배양되게 된다.

호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)의 경우 탱크의 상부 중앙에 각각 제1탱크캡(210) 및 제2탱크캡(410)을 구비하고 있는데, 상기 각 탱크캡은 중앙이 상하로 관통된 구멍이 형성되어 있으며 그 하부에 노즐이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 상부의 구멍은 배양탱크의 세척을 위한 급수관을 연결하기 위한 것으로서, 상기 구멍을 통해 고압의 급수관이 연결되고 펌프(미도시)를 통해 고압의 세척수를 상기 급수관에 주입하게 되면, 상기 각 탱크캡의 하부 노즐에 의해 세척수가 배양탱크 내부면으로 확산되어 분사되면서 세척이 이루어지게 된다. 세척된 물은 제1제어부(110)의 제어에 의해 제1세척수배출밸브(297) 및 제2세척수배출밸브(497)를 개방한 후 미생물배출펌프(150)의 구동을 통해 배양탱크의 하단에 구비된 제1세척수배출구(296) 및 제2세척수배출구(496)를 통해 외부로 배출되게 된다. 본 발명에 따르면, 각 배양탱크에 대한 세척을 동시에 하는 것도 가능하나, 각 배양탱크별로 세척이 이루어질 수도 있으며, 각 세척수배출밸브의 제어가 수동으로 각각 이루어질 수도 있음은 물론이다.

미생물의 경우 30℃ 내외의 적정 온도가 유지되어야만 배양이 원활하게 되기 때문에, 배양탱크 내의 온도를 일정온도로 유지시켜주기 위한 온도유지장치가 필요하다. 본 발명에 의하면, 각 배양탱크 내의 하단 일측에 제1히터(240) 및 제2히터(440)를 각각 구비함으로써 배양탱크 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있게 된다. 상기 제1히터(240) 및 제2히터(440)는 제1제어부(110)를 통해 온도를 세팅함으로써 조절이 가능하게 되는데, 예를 들면 상기 제1제어부(110)를 통해 유지온도를 30℃로 조정할 경우 온도감지센서(미도시)에 의해 배양액의 온도가 30℃를 넘어서는 것이 감지되면 자동으로 히터를 오프시키되, 온도감지센서에 의해 배양액의 온도가 30℃이하로 내려가는 것이 감지되면 다시 히터를 온시킴으로써 적정온도를 유지하도록 한다.

본 발명은 배양탱크의 상부에 복수 개의 밴트구멍(160)을 형성함을 특징으로 한다. 상기 밴트구멍(160)은 배양탱크 내부에 연결되는 관을 설치할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 필요시에는 연결관을 설치하여 배양탱크 내에 필요 물질을 공급할 수 있도록 하며, 필요치 않을 경우 밴트캡을 씌워 줌으로써 구멍을 차단할 수도 있다. 본 발명에 따르면, 상기 밴트구멍(160)을 배양탱크의 상부에 복수 개 구비하고 상기 밴트구멍(160)에 연결관을 설치한 후 배양탱크 내부에 배양을 위한 물, 미생물 및 배지 등을 공급하는 것이 가능하며, 배양탱크 내부에서 발생하는 가스 등이 상기 밴트구멍(160)을 통해 배출되는 것도 가능하게 된다.

본 발명에 의한 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)는 상부 일측에 형성된 밴트구멍(160)을 통해 배양에 필요한 물을 공급하기 위한 제1급수부(250) 및 제2급수부(450)를 각각 구비함을 특징으로 하고 있다. 상기 각 급수부(250, 450)를 통해 배양에 필요한 물이 물 저장탱크(130)로부터 공급되게 되는데, 상기 각 급수부(250, 450)는 급수되는 물을 정화시키기 위한 제1 및 제2염소제거용필터(252, 452), 물의 공급을 제어하기 위한 제1 및 제2급수조절밸브(251, 451) 및 배양탱크 내의 하단까지 형성된 제1 및 제2급수관(253, 453)으로 각각 형성됨을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 의하면, 물에 포함된 염소에 의해 미생물의 배양이 영향을 받지 않도록 염소를 제거하기 위한 필터를 구비하고 있으며, 급수관을 배양탱크의 하단까지 형성함으로써 물 공급만에 의해서도 미생물과 배양액의 혼합이 이루어지도록 함을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 의하면, 제1 및 제2급수조절밸브(251, 451)를 수위감지센서(미도시)의 감지에 의해 제1제어부(110)를 통해 자동으로 조절할 수 있다. 즉, 높이 1.8m의 배양탱크의 경우 제1제어부(110)를 통해 적정수위를 1.4m로 세팅하게 되면, 상기 제1제어부(110)의 신호에 의해 물 저장탱크(130)로부터 물이 공급된 후 수위감지센서(미도시)에 의해 수위를 감지하여 수위가 1.4m를 넘게 될 경우 자동으로 상기 제1 및 제2급수조절밸브(251, 451)를 각각 오프시킴으로써 물 공급을 제어하는 것이 가능하다. 상기 물 저장탱크(130)에 저장되는 물은 주기적으로 또는 필요시 외부로부터 채워지도록 함이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 부유체(100)를 지면에 가까이 댄 후, 수돗물을 관을 통해 연결하여 상기 물 저장탱크(130)에 저장하도록 함으로써 깨끗한 물을 미생물 배양에 사용하도록 한다.

본 발명은 호소 수면에 설치하여 미생물을 배양하는 시스템에 관한 것으로서, 계대배양을 통해 미생물의 배양을 자동화할 수 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 배양탱크의 측면 일측에 저장조를 구비하고 배양된 미생물을 포함한 배양액을 상기 저장조에 저장한 후 재차 배양을 할 경우 상기 저장조에 저장된 배양액을 이용하는 것이 가능하다. 즉, 최초에 미생물공급부를 통해 공급된 미생물이 배양탱크내에서 배양된 후 일정량의 배양액을 저장조에 저장하게 되면, 차후에 미생물을 배양하게 될 경우 상기 저장조에 저장된 배양액을 이용하여 배양하는 것이 가능하기 때문에 계대배양이 자동으로 이루어지게 된다. 본 발명에 의한 자동화된 계대배양에 의하면, 미생물을 구입하는 비용을 절감할 수 있기 때문에 경제적으로 유용할 뿐만 아니라, 호소 내의 부유체 상에 설치되는 특성상 수질개선 시스템을 관리하는데 필요한 인력 및 시간을 대폭 줄일 수 있게 된다.

본 발명에 의한 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)의 경우, 각 배양탱크의 외부 측면 일측에 제1저장조(280) 및 제2저장조(480)가 각각 구비되어 있고, 배양액의 출입을 조절할 수 있는 제1저장조밸브(281) 및 제2저장조밸브(481)가 각각 구비되어 있다. 본 발명에 의하면, 제1미생물공급부(260) 및 제2미생물공급부(460)를 통해 미생물을 공급하여 배양한 후, 상기 제1저장조(280) 및 제2저장조(480)에 배양액의 일부를 저장함으로써 차후에 이루어지는 배양에 대한 미생물 원액으로 사용이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면, 최초 배양 이후에는 제1저장조(280) 및 제2저장조(480) 각각에 저장된 미생물을 이용하여 계대배양이 가능하거나, 또는 필요에 따라 제1미생물공급부(260) 및 제미생물공급부(460)에 의한 미생물을 공급받아 배양하는 선택 배양이 가능하게 된다.

본 발명에 의한 배양장치에 의하면, 배양탱크에서 배양된 미생물을 외부로 배출하기 위한 배출부를 배양탱크의 하단에 설치하되, 배출부를 이루는 배출관의 높이에 차이를 두어 복수 개 설치하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 의한 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)의 경우, 배양탱크 하단에 제1배출관(291) 및 제3배출관(491)을 각각 구비하되, 배양탱크 하단으로부터 30cm 정도의 일정 높이에 제2배출관(292) 및 제4배출관(492)을 각각 더 구비함으로써 배양액의 배출이 원활하게 되도록 하는 것을 특징으로 하는데, 배출관을 높이의 차이를 두어 복수 개 형성함으로써 배양액의 배출이 신속하게 되는 것을 가능하게 한다. 상기 각 배출관에는 제1 및 제3배출관조절밸브(293, 493)와 제2 및 제4배출관조절밸브(294. 494)를 각각 구비하여 수동에 의해 또는 제1제어부(110)를 통한 자동화 과정을 통해 배출량 및 속도를 제어하는 것이 가능하다.

본 발명의 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)의 측면 일측에는 각각 제1투시창(300) 및 제2투시창(500)을 구비하여 육안으로 배양탱크 내부의 배양상태를 관찰할 수 있는데, 상기 제1 및 제2투시창(300, 500)을 통해 배양탱크 내 장치의 정상작동 여부 및 미생물의 배양상태를 용이하게 식별할 수 있게 된다. 상기 제1 및 제2투시창(300, 500)은 배양탱크 내부의 관찰을 용이하게 하기 위해 배양탱크의 중간 높이와 관찰자의 눈 높이의 사이에 위치되도록 함으로써, 배양탱크 내의 상부 및 하부에 위치한 장치를 용이하게 관찰할 수 있도록 함이 바람직하다.

본 발명에 따른 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)에는 미생물의 생장에 필요한 배지를 공급하기 위한 배지 저장탱크(140)가 부유체(100)상의 일측에 설치됨을 특징으로 한다. 각 미생물은 생장을 위해 물과 배지가 필요한데, 본 발명에 의하면, 부유체(100)의 중앙에 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)를 위치시킨 후, 양 측면에 물 저장탱크(130)와 배지 저장탱크(140)를 설치하여 배양에 필요한 물과 배지를 각 배양탱크에 용이하게 공급하도록 한다. 배지의 경우에도 물과 마찬가지로, 주기적으로 혹은 필요시 부유체(100)를 지면에 가까이 위치시킨 후 배지 저장탱크(140)에 저장시키는 과정을 통해 부유체(100) 상에서의 미생물 배양이 원활하게 유지되도록 한다.

본 발명에 의한 호기성 미생물 배양탱크(200)의 경우 미생물의 혼합을 위해 임펠러(224)가 포함된 교반부(220)를 구비함을 특징으로 한다. 상기 교반부(220)의 경우 상부 중앙에 위치한 제1탱크캡(210)에 인접하여 모터고정판(222)을 설치한 후 상기 모터고정판(222)에 감속모터(221)를 구비하고 배양탱크 내부에 상기 감속모터(221)와 연결된 회전축봉(223)을 구비하게 되는데, 상기 회전축봉(223)은 후술하는 공기공급부(230)의 상부까지 연장되어 설치된 후, 상기 회전축봉(223)에 고정되어 일정간격으로 임펠러(224)가 설치됨이 바람직하다. 제1제어부(110)에 의한 제어신호에 의해 교반부(220)의 감속모터(221)에 회전신호가 가해지면, 일정속도로 상기 감속모터(221)가 회전하게 되는데, 상기 감속모터(221)의 회전에 의해 배양탱크 내부에 연결된 회전축봉(223)에 고정연결된 임펠러(224)가 회전하면서 배양액이 혼합되게 된다. 상기 임펠러(224)는 혼합의 효율을 높이기 위해 상부로 회전날개를 향하도록 함으로써 배양액을 상부로 밀어올리도록 함이 바람직하며, 혼합을 원활하게 하기 위해 임펠러의 양측 길이의 합이 전체 배양탱크 단면의 30 ~ 40% 정도로 형성되도록 함이 바람직하다. 또한, 상기 모터고정판(222)에는 회전축봉(223)의 회전이 원활하게 되도록 하기 위해 볼베어링(미도시)이 구비됨이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 호기성 미생물의 배양을 위해 배양탱크의 내부 하단 일측에 형성된 공기공급부(230)를 통해 공기를 공급하게 된다. 상기 공기공급부(230)에 의하면, 공기를 배양탱크 내부로 주입하기 위한 링브로워(231)가 배양탱크 외부에 설치되게 되고, 상기 링브로워(231)로부터 내부에 공급되는 공기를 정화하기 위한 공기정화필터가 설치되게 되며, 배양탱크 내부에서 공기를 공급하게 되는 산기관(233)이 설치되게 된다. 상기 산기관(233)은 발생된 공기가 배양탱크 바닥 쪽에도 공급이 될 수 있도록 배양탱크 저면의 방향으로 향하도록 설치됨이 바람직하다. 상기와 같이 설치된 공기공급부(230)를 제1제어부(110)를 통해 주기적으로 또는 필요시 배양탱크 내에 공기를 주입하여 미생물에 필요한 산소를 공급하는 것이 가능하다.

호기성 미생물 배양탱크(200)의 경우, 상부 일측에 형성된 다른 밴트구멍(160)을 통해 배양을 위한 미생물을 공급할 수 있는 제1미생물공급부(260)를 구비함을 특징으로 한다. 상기 제1미생물공급부(260)는 미생물 공급을 조절하기 위한 제1미생물공급조절밸브(261)를 구비하며, 배양탱크 내에 제1미생물공급관(262)을 구비하고 출구를 임펠러(224)의 상부에 위치되게 함을 특징으로 한다. 상기와 같이 형성된 구조에 의해 배양탱크 내에 공급된 미생물이 임펠러의 회전에 따라 배양탱크 상부로 밀려 올라가면서 상하로 혼합이 원활하게 된다.

호기성 미생물의 경우, 배양이 이루어지면서 미생물의 호흡에 의해 가스 외에 거품이 더 발생하게 되는데, 거품의 경우 소포제를 통해 제거할 필요가 있다. 본 발명에 의하면, 배양탱크 상부에 형성된 밴트구멍(160) 중 하나에 소포제공급장치를 구비한 후, 소포제를 배양탱크 내부에 주기적으로 또는 필요시 소포제공급조절밸브(271)를 제어하여 공급함으로써 발생되는 거품을 제거할 수 있다.

혐기성 미생물은 배양시 산소를 필요로 하지 않기 때문에, 본 발명에 의한 혐기성 미생물 배양탱크(400)는 호기성 미생물 배양에 필요한 교반부(220) 및 공기공급부(230)의 구성을 요하지 않으며, 다만 주기적인 배양액의 순환을 위한 순환부(420)를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 순환부(420)는 배양탱크의 상부 중앙에 형성된 제2탱크캡(410)에 인접하여 순환펌프고정판(422)을 고정설치한 후 상기 순환펌프고정판(422)의 상부에 순환펌프(421)를 설치하며, 배양탱크 내부에 순환펌프(421)와 연결된 순환펌프관(423)을 2개 설치하되 출입구가 배양탱크 내의 하단에 이르도록 한다. 상기와 같은 구성을 통해 제1제어부(110)에 의해 주기적으로 또는 필요시 순환펌프를 구동함으로써 배양액이 관을 통해 순환하며 균일 혼합을 이루게 된다.

본 발명에 따른 각 미생물 배양탱크와 물 및 배지 배양탱크의 구동은 필요시 수동으로도 가능하지만, 제1제어부(110)를 통한 자동화 제어를 기본으로 한다. 즉, 상기 제1제어부(110)를 통해 미생물 배양에 관한 공정을 제어함으로써, 각 배양탱크에 의한 배양을 원활하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 후술하는 제2제어부(120)를 통해 호소 내에 배양된 미생물을 투입하며, 산기관(700)을 제어하여 투입된 미생물이 호소의 수중에서 생장이 가능하도록 산소를 공급하도록 하며, 수중 믹서기(700)를 제어하여 미생물이 호소 내에서 원활하게 혼합함과 동시에 호소 자체의 전체적인 물의 순환이 유도될 수 있도록 하는 것이 가능하게 된다.

도2를 참조하면, 본 발명은 부유체(100)의 하부에 제1프레임(800)을 "ㄴ"자 형상으로 형성하고 상기 제1프레임(800)의 바닥쪽에 산기관(600)을 복수개 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 부유체(100)와 산기관(600) 사이에 수중믹서기(700)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 수중 믹서기는 상기 제1프레임(800)으로부터 연장형성된 제2프레임(810)에 의해 고정되며, 또한 물흐름가이드부(710)에 의해 안으로 감싸여진 형태로 형성되어 있다.

본 발명에 의하면, 제2제어부(120)의 제어에 의해 미생물배출펌프(150)를 구동하여 부유체(100) 상의 각 배양탱크에서 배양된 미생물을 각각 호소 내에 투입시킬 수 있게 된다. 호소 내에 투입된 미생물은 종류에 따라 산소의 공급을 필요로 하게 되는데, 호기성 미생물의 경우, 호소 내에서 생장 및 수질개선 역할수행을 위해 적절한 산소의 공급을 필요로 한다. 이 경우 제2제어부(120)의 제어를 통해 산기관(600)을 구동함으로써 호기성 미생물의 생장 및 수질개선 활동을 지원하는 것을 도모할 수 있다. 각 배양탱크에서 배양된 미생물은 호소내 투입구를 통해 호소에 투입되게 되는데, 호기성 미생물의 경우 호기성미생물 호소투입구(295)를 통해 투입되게 되며, 혐기성 미생물의 경우 혐기성미생물 호소투입구(495)를 통해 투입되게 된다. 이 경우, 투입되는 위치가 한정되어 있음으로 인해 투입된 미생물을 호소 내에서 혼합되게 할 필요가 있는데, 제2제어부(120)의 제어를 통해 수중믹서기(700)를 구동함으로써 호소 내에 투입된 미생물의 원활한 혼합과 호소 전체의 물의 순환을 유도할 수 있게 된다. 본 발명은 필요에 따라 수중믹서기의 상측에 혼합 및 물의 순환을 원활하게 하기 위한 물흐름가이드부(710)를 더 구비할 수 있다. 즉, 수중믹서기에 의할 경우, 수직상방으로만 물의 흐름이 유도되지만, 상기 물흐름가이드부(710)를 수중믹서기 상측에 구비하게 되면 수직으로 향하던 물이 상기 물흐름가이드부(710)에 의해 사방으로 흩어지게 됨으로써, 호소 내에서 미생물의 혼합 및 물의 순환이 더욱 원활하게 이루어지게 된다.

본 발명에 의한 제1프레임(800)은 부유체(100)의 일측면 하부로부터 수직으로 복수개 연장되어 형성되며, 일정 깊이에서 "ㄴ"자 형상으로 꺾여져 일정길이 형성됨을 특징으로 하고 있다. 도1 및 도3을 참조하면, 본 발명에서는 3개의 프레임이 부유체(100) 하부로부터 수직으로 형성된 후 다시 "ㄴ"자 형상으로 3개의 프레임이 연장 형성되어 있으나, 필요에 따라 프레임의 개수는 가감이 가능함은 물론이다. 도2를 참조하면, 부유체(100) 하부로 수직 형성된 제1프레임으로부터 제2프레임(810)이 연장형성됨을 알 수 있는데, 상기 제2프레임(810)의 경우에도 보강의 필요에 따라 가감이 가능함은 물론이다. 즉, 수중믹서기(700)의 구동에 의한 진동을 극복할 수 있는 정도로 프레임이 구비됨이 바람직하다.

본 발명에 의한 물흐름가이드부(710)는 상부로 가면서 직경이 넓어지며 중앙에 측면으로 물흐름을 안내하기 위한 가이드가 형성됨을 특징으로 하나, 물흐름가이드부의 형상이 특별히 상기와 같이 고정된 것은 아니다. 즉, 호소 내에 투입된 미생물이 원활하게 혼합되도록 함과 동시에 호소의 물의 순환이 유도되도록 하기 위해 수직상방으로 향하는 물의 흐름을 안내하는 형상이면 족하다.

본 발명의 경우, 부유체의 일측 끝단에 고리부(920)를 더 구비하고 상기 고리부(920)에 닻줄(910)을 매달아 고정하며, 상기 닻줄(910)의 일측 끝단에 닻(900)을 구비하여 고정한 후 상기 닻(900)을 호소 바닥에 고정시킴으로써, 상기 부유체(100)가 고정된 닻의 주변 부위로 부유하며 움직일 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같이 닻(900)에 의해 부유체(100)가 호소 내의 일정지역에서 호소 수면의 물의 흐름을 따라 이동이 가능하게 되기 때문에, 호소에 투입되는 미생물의 혼합이 보다 더 원활하게 이루어질 수 있게 된다. 즉, 닻(900)에 의해 부유체(100)가 일정구획에서 물의 흐름을 따라 이동하면서 제2제어부(120)에 의해 미생물이 공급되도록 하며 산기관(600) 및 수중믹서기(700)를 구동하게 되면, 미생물의 혼합 및 물의 순환이 복합적으로 이루어지게 되어 호소 내에서 미생물에 의한 수질 개선 및 악취제거가 효과적으로 이루어지게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 주기적으로 또는 필요에 따라 호소를 일정구역으로 구분하여 닻을 올리고 내리는 과정을 통해 미생물의 투입 후 혼합 및 물의 순환을 원활하게 하도록 함으로써, 호소 전체에 걸쳐 수질개선 및 악취제거를 효과적으로 이루도록 하는 것이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

100 : 부유체 110 : 제1제어부
120 : 제2제어부 130 : 물 저장탱크
140 : 배지 저장탱크 150 : 미생물배출펌프
160 : 밴트구멍 200 : 호기성 미생물 배양탱크 210 : 제1탱크캡 211 : 제1고압급수관연결구멍
220 : 교반부 221 : 감속모터
222 : 모터고정판 223 : 회전축봉
224 : 임펠러 230 : 공기공급부
231 : 링브로워 232 : 공기정화필터
233 : 산기관 240 : 제1히터
250 : 제1급수부 251 : 제1급수조절밸브
252 : 제1염소제거용필터 253 : 제1급수관
260 : 제1미생물공급부 261 : 제1미생물공급조절밸브
262 : 제1미생물공급관 270 : 소포제공급부
271 : 소포제공급조절밸브 280 : 제1저장조
281 : 제1저장조밸브 290 : 제1배출부
291 : 제1배출관 292 : 제2배출관
293 : 제1배출관조절밸브 294 : 제2배출관조절밸브
295 : 호기성미생물 호소투입구 296 : 제1세척수배출구
297 : 제1세척수배출밸브 300 : 제1투시창
400 : 혐기성 미생물 배양탱크 410 : 제2탱크캡
411 : 제2고압급수관연결구멍 420 : 순환부
421 : 순환펌프 422 : 순환펌프고정판
423 : 순환펌프관 440 : 제2히터
450 : 제2급수부 451 : 제2급수조절밸브
452 : 제2염소제거용필터 453 : 제2급수관
460 : 제2미생물공급부 461 : 제2미생물공급조절밸브
462 : 제2미생물공급관 480 : 제2저장조
481 : 제2저장조밸브 490 : 제2배출부
491 : 제3배출관 492 : 제4배출관
493 : 제3배출관조절밸브 494 : 제4배출관조절밸브
495 : 혐기성미생물 호소투입구 496 : 제2세척수배출구
497 : 제2세척수배출밸브 500 : 제2투시창
600 : 산기관 700 : 수중믹서기
710 : 물흐름가이드부 800 : 제1프레임
810 : 제2프레임 900 : 닻
910 : 닻줄 920 : 고리부
1000 : 수질개선장치

Claims

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호소의 수면에 부유될 수 있는 부력을 갖는 부유체(100)와;
상기 부유체(100) 상에 설치되어 호기성 미생물을 배양하기 위한 호기성 미생물 배양탱크(200)와;
상기 부유체(100) 상에 설치되어 혐기성 미생물을 배양하기 위한 혐기성 미생물 배양탱크(400)와;
상기 부유체(100) 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)에 물을 공급하기 위한 물 저장탱크(130)와;
상기 부유체(100) 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)에 배지를 공급하기 위한 배지 저장탱크(140)와;
상기 부유체(100)의 하부에 설치되되 호소의 수중에 위치되며 수중에 공기를 공급하기 위한 산기관(600); 및
상기 부유체(100)와 산기관(600) 사이에 위치되어 물을 혼합함과 동시에 호소수 자체의 전체적인 물순환을 유도하기 위한 수중믹서기(700);
로 이루어지며,
상기 부유체(100) 상에 설치되어 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)에서 배양되는 미생물 배양을 조절하기 위한 제1제어부(110); 및
상기 부유체(100) 상에 설치되어 상기 산기관(600)과 수중믹서기(700)의 구동을 제어하며, 호기성 및 혐기성 미생물 배양탱크(200, 400)로부터 배양된 미생물을 호소에 투입하는 미생물배출펌프(150)를 제어하는 제2제어부(120)를 더 구비하며,
상기 수중믹서기(700)를 감싸며, 상기 수중믹서기(700)에 의해 수직상방으로 올리워지는 물의 흐름을 안내하기 위한 물흐름가이드부(710)를 더 구비하며,
상기 부유체(100)의 하부에 고정되어 설치되되 호소의 수중에 설치되며 상기 산기관(600)을 지지하기 위한 제1프레임(800)과 수중믹서기(700) 및 물흐름가이드부(710)를 고정하기 위한 제2프레임(810)을 더 구비하며,
상기 부유체(100)의 일측 끝단에 고리부(920)를 더 구비하고 상기 고리부(920)에 연결을 위한 닻줄(910)의 일측 끝단을 고정하여 형성하며, 상기 닻줄(910)의 다른 끝단에 닻(900)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 호소 수질개선 시스템.
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