KR101279602B1

KR101279602B1 - 남조류 제거용 조성물 제조 방법 및 그 조성물

Info

Publication number: KR101279602B1
Application number: KR1020100025192A
Authority: KR
Inventors: 김영균; 허문수; 박찬원
Original assignee: 김영균; 박찬원; 허문수
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2013-06-27
Also published as: KR20110106010A

Abstract

본 발명은 남조류 제거용 조성물 제조 방법 및 그 조성물에 관한 것으로, 오배자로부터 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌을 용출한 후, 피로갈롤계 타닌 용출액에 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온을 포함하는 보크사이트, 제올라이트 등과 같은 알루미늄 함유 광물 분말을 혼합하여 침전 반응시킨 후, 침전물을 제외한 상등액을 회수하여 남조류 제거용 조성물을 제조한다.
본 발명에 따르면 남조류 제거용 조성물을 일반 용수에 희석해서 남조류 발생 현상에 살포하는 것만으로 용이하게 남조류가 사멸되게 할 수 있으며, 특히 남조류가 사멸되면서 남조류 체내에 존재하는 가스 액포(gas vacuole)에 의해 수면으로 부상하므로, 종래와 같이 조류 제거를 위해 별도로 조류를 가압 부상시키기 위한 장치가 필요 없고, 사멸된 남조류를 용이하게 수거할 수 있으며, 종래와 같이 사멸된 조류가 침전한 후 시간이 지남에 따라 부패하여 다시 수질을 악화시키는 요인이 되는 문제점을 예방할 수 있다.

Description

남조류 제거용 조성물 제조 방법 및 그 조성물{METHOD FOR MAKING BLUE-GREEN ALGAE ELIMINABLE COMPOSITE AND COMPOSITE THEREOF}

본 발명은 녹조현상을 일으키는 조류 제거 기술에 관한 것이며, 더욱 상세히는 남조류 제거용 조성물 제조 방법 및 그 조성물에 관한 것이다.

녹조현상은 호수나 유속이 느린 하천 등에서 부유성의 조류가 수질오염에 기인하여 생성된 질소와 인을 영양분으로 삼고 대량 증식함으로써 생기는 현상으로,날씨가 더우면 이들 영양분이 부패하기 때문에 물이 푸르게 변하고 악취가 발생하며 수중 용존산소 감소로 인해 물고기나 수중 생물 등의 폐사를 초래한다.

이와 같은 녹조현상을 일으키는 조류가 증식하는데 필요한 영양분 중 대표적인 것이 질소와 인이며, 실제로 수역 중에 오염물의 유입으로 질소와 인의 농도가 높아지게 되면 조류의 증식이 활발히 일어나게 되고, 질소나 인의 농도에 따라 증식량이 결정되게 된다.

통상적으로, 물속에서 질소나 인이 결핍되면 조류의 증식은 멈추게 되는데, 특이하게도 남조류의 경우 질소나 인의 결핍시에도 다른 조류에 비해 우점하여 증식할 수 있다.

예컨대, 남조류(아나베나(Anabaena) 혹은 아파니조메논(Aphanizomenon) 등)는 헤테로시스트(heterocyst)라는 이형세포를 가지고 공기 중의 질소(N₂)를 암모니아(NH₃)로 고정할 수 있을 뿐만 아니라 체내에 가스 액포(gas vacuole)를 가지고 있어 수면으로 부상할 수 있기 때문에 질소원이 부족한 환경에서 다른 조류는 증식하지 못하더라도 남조류는 수면으로 부상하여 공기 중의 질소를 고정함으로써 다른 조류에 비해 우점하여 증식할 수 있다.

또한, 남조류는 다른 조류에 비해 인 흡수속도가 매우 빠른 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라 체내에 폴리포스페이트 보디(Polyphosphate body)라는 것을 만들어 인이 풍부한 환경에 있을 때 여분의 인을 체내에 축적하였다가 인이 결핍된 환경이 되면 체내에 축적된 인을 이용하여 증식을 계속할 수 있기 때문에 인이 결핍된 환경에서도 남조류는 다른 조류에 비해 우점하여 증식할 수 있다.

한편, 남조류가 대량으로 증식하여 녹조현상을 일으키는 동안 생성하는 독소물질은 녹조현상이 발생한 물을 마시는 가축이나 야생동물의 폐사를 유발하거나, 물속의 물고기 등의 폐사를 유발하므로 남조류의 제거와 그 독성물질의 제거를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

상기와 같은 남조류 등의 조류 제거 방법으로는 주로 살균 제제를 통하여 조류를 근본적으로 사멸하여 수중에 침전시키는 방법이 많이 사용되고 있으나, 이는 수중 무해한 생물(예컨대, 물벼룩, 물고기 등)까지도 사멸할 수 있어 생태계를 파괴하고, 또한 사멸된 조류가 침전한 후 시간이 지남에 따라 부패하여 다시 수질을 악화시키는 요인이 되는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 특허등록 제10-0174365호(등록일; 1998.11.04)에 따른 부유식 조류 제거방법 및 그 장치는 조류를 가압 부상시켜 제거하는 기술이나 유지비용과 운전 비용이 많이 들고 대형 저수지나 강에서는 이용이 제한되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 오배자로부터 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌을 용출한 후, 피로갈롤계 타닌 용출액에 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온(

)과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄(AlPO₄)을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온(

)을 포함하는 보크사이트, 제올라이트 등과 같은 알루미늄 함유 광물 분말을 혼합하여 침전 반응시킨 후, 침전물을 제외한 상등액을 회수하여 남조류 제거용 조성물을 제조하는 남조류 제거용 조성물 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 남조류 제거용 조성물 제조 방법으로 제조되어 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌과 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온을 포함하며, 일반 용수에 적절한 비율로 희석해서 사용되는 남조류 제거용 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물 제조 방법은, 오배자를 0.5∼1mm 크기로 분쇄 후 분쇄한 오배자의 중량 대비 10배의 증류수와 함께 수조에 넣고 20∼30시간 동안 60∼80℃의 온도로 가열하면서 삶는 제1과정과; 제1과정 이후, 오배자 삶은 물의 황산 농도가 8∼10중량%가 되도록 오배자 삶은 물에 황산을 주입한 다음 40∼50시간 동안 오배자로부터 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌을 용출하는 제2과정; 제2과정 이후, 피로갈롤계 타닌 용출액과 오배자를 분리하는 제3공정; 제3과정 이후, 피로갈롤계 타닌 용출액에 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온을 포함하는 알루미늄 함유 광물분말을 혼합하되, 피로갈롤계 타닌 용출액을 피로갈롤계 타닌 용출액의 부피 대비 40∼60% 부피의 40∼100㎛ 크기의 알루미늄 함유 광물 분말과 함께 수조에 넣고 2∼4시간 동안 70∼90℃의 온도로 가열하면서 혼합하는 제4과정; 제4과정 이후, 피로갈롤계 타닌과 알루미늄 이온을 함유한 남조류 제거용 수용액과 광물 분말을 포함하는 불순물을 분리하는 제5과정; 제5과정 이후, 남조류 제거용 수용액을 수조에 넣고 3∼10일 동안 잔존하는 불순물을 침전시키는 제6과정; 및 제6과정 이후, 침전물을 제외한 상등액을 회수하여 남조류 제거용 조성물을 제조 완료하는 제7과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 피로갈롤계 타닌 용출액에는 보크사이트 혹은 제올라이트를 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물은, 상기한 남조류 제거용 조성물 제조 방법으로 제조되어 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌과 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온을 포함하며, 일반 용수에 희석해서 사용된다.

본 발명에 따르면 남조류 제거용 조성물을 일반 용수에 희석해서 남조류 발생 현상에 살포하는 것만으로 용이하게 남조류가 사멸되게 할 있으며, 특히 남조류가 사멸되면서 남조류 체내에 존재하는 가스 액포(gas vacuole)에 의해 수면으로 부상하므로, 종래와 같이 조류 제거를 위해 별도로 조류를 가압 부상시키기 위한 장치가 필요 없고, 사멸된 남조류를 용이하게 수거할 수 있으며, 종래와 같이 사멸된 조류가 침전한 후 시간이 지남에 따라 부패하여 다시 수질을 악화시키는 요인이 되는 문제점을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물 제조 방법을 나타낸 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물을 사용한 후 시험관 수면으로 콜로이드상으로 부상하는 남조류를 나타낸 사진.

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

도 1을 참조하면, 발명에 따른 남조류 제거용 조성물 제조 방법은 다음과 같이 수행된다.

가장 먼저, 오배자를 0.5∼1mm 크기로 분쇄 후 분쇄한 오배자의 중량 대비 10배의 증류수와 함께 수조에 넣고 20∼30시간 동안 60∼80℃의 온도로 가열하면서 삶는다(S100). 참고로, 상기 오배자는 한방 약제의 일종으로 매미목 진딧물과의 오배자면충이 옻나무과의 붉나무(오배자나무)의 잎에 기생하여 만든 벌레혹으로 사람의 귀 모양을 닮은 것이 많으며, 속이 비어 있고 맛이 매우 시며, 특히 단백질 성분을 응집하면서 살균작용을 하는 피로갈롤계 타닌 성분을 50∼60% 함유하고 있는 것으로 알려져 있다.

상기와 같이 오배자를 삶고 나면(S100), 이어서 상기 오배자 삶은 물의 황산 농도가 8∼10중량%가 되도록 오배자 삶은 물에 황산을 자유 침전 낙하법으로 주입한 다음 40∼50시간 동안 오배자로부터 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌을 용출한다(S110).

상기와 같이 오배자로부터 피로갈롤계 타닌을 충분히 용출하고 나면(S110), 이어서 흡인 여과기를 사용하여 상기 피로갈롤계 타닌 용출액과 오배자를 분리한다(S120).

이후, 상기 피로갈롤계 타닌 용출액에 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄(AlPO₄)을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온을 포함하는 보크사이트, 제올라이트 등과 같은 알루미늄 함유 광물분말을 혼합한다(S130).

이때, 상기 피로갈롤계 타닌 용출액을 피로갈롤계 타닌 용출액의 부피 대비 40∼60% 부피의 40∼100㎛ 크기의 알루미늄 함유 광물 분말과 함께 수조에 넣고 2∼4시간 동안 70∼90℃의 온도로 가열하면서 혼합하는 것이 바람직하다.

이후, 필터 프레스를 사용하여 상기한 피로갈롤계 타닌과 알루미늄 이온을 함유한 남조류 제거용 수용액과 광물 분말을 포함하는 불순물을 분리한다(S140).

이후, 상기 남조류 제거용 수용액을 수조에 넣고 3∼10일 동안 잔존하는 불순물을 침전시킨 후(S150), 침전물을 제외한 상등액을 회수하면 남조류 제거용 조성물이 제조 완료된다(S160).

상기와 같이 제조 완료된 남조류 제거용 조성물은 적절한 포장 용기에 담아 판매 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물은 일반 용수에 적절한 비율(예컨대, 일반 용수:남조류 제거용 조성물=1:1000∼1500)로 희석해서 남조류 발생 현상에 살포하는 것만으로 용이하게 남조류를 사멸시킬 수 있다.

참고로, 도 2는 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물을 사용한 후 시험관 수면으로 콜로이드상으로 부상하는 남조류를 나타낸 사진으로, 일반 용수와 남조류 제거용 조성물을 1:1000의 비율로 희석한 혼합액을 남조류가 있는 시험관에 투입한 후, 30분 이내에 상기 피로갈롤계 타닌이 남조류의 세포 내의 단백질과 응집하는 작용과 알루미늄 이온이 남조류의 세포 내의 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄을 생성하는 작용에 의해 남조류가 사멸되면서 남조류 체내에 존재하는 가스 액포(gas vacuole)에 의해 시험관의 수면으로 부상함을 확인할 수 있었다.

참고로, 하기의 화학식 1은 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물에 포함된 알루미늄 이온이 인산 이온과 결합하는 화학식이다.

상기 화학식 1에 의하면, 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물에 포함된 알루미늄 이온이 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 함을 알 수 있다.

이에 따라서, 본 발명은 종래와 같이 조류 제거를 위해 별도로 조류를 가압 부상시키기 위한 장치가 필요 없고, 사멸된 남조류를 용이하게 수거할 수 있으며, 종래와 같이 사멸된 조류가 침전한 후 시간이 지남에 따라 부패하여 다시 수질을 악화시키는 요인이 되는 문제점을 예방할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 남조류 제거용 조성물 제조 방법 및 그 조성물은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.

10: 시험관
20: 콜로이드상 남조류

Claims

오배자를 0.5∼1mm 크기로 분쇄 후 분쇄한 오배자의 중량 대비 10배의 증류수와 함께 수조에 넣고 20∼30시간 동안 60∼80℃의 온도로 가열하면서 삶는 제1과정(S100)과;
제1과정(S100) 이후, 오배자 삶은 물의 황산 농도가 8∼10중량%가 되도록 오배자 삶은 물에 황산을 주입한 다음 40∼50시간 동안 오배자로부터 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌을 용출하는 제2과정(S110);
제2과정(S110) 이후, 피로갈롤계 타닌 용출액과 오배자를 분리하는 제3공정(S120);
제3과정(S120) 이후, 피로갈롤계 타닌 용출액에 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온(
)과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄(AlPO₄)을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온(
)을 포함하는 알루미늄 함유 광물분말을 혼합하되, 피로갈롤계 타닌 용출액을 피로갈롤계 타닌 용출액의 부피 대비 40∼60% 부피의 40∼100㎛ 크기의 알루미늄 함유 광물 분말과 함께 수조에 넣고 2∼4시간 동안 70∼90℃의 온도로 가열하면서 혼합하는 제4과정(S130);
제4과정(S130) 이후, 피로갈롤계 타닌과 알루미늄 이온을 함유한 남조류 제거용 수용액과 광물 분말을 포함하는 불순물을 분리하는 제5과정(S140);
제5과정(S140) 이후, 남조류 제거용 수용액을 수조에 넣고 3∼10일 동안 잔존하는 불순물을 침전시키는 제6과정(S150); 및
제6과정(S150) 이후, 침전물을 제외한 상등액을 회수하여 남조류 제거용 조성물을 제조 완료하는 제7과정(S160);
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 남조류 제거용 조성물 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제4과정(130)에서는 피로갈롤계 타닌 용출액에 보크사이트 혹은 제올라이트를 혼합하는 것을 특징으로 하는 남조류 제거용 조성물 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 남조류 제거용 조성물 제조 방법으로 제조되어 남조류 세포 내에 존재하는 단백질 성분을 응집함으로써 남조류가 사멸되게 하는 피로갈롤계 타닌과 남조류 세포 내에 존재하는 인산 이온(
)과 결합하여 콜로이드상으로 응집되는 인산알루미늄(AlPO₄)을 생성함으로써 남조류가 사멸되게 하는 알루미늄 이온(
)을 포함하며, 일반 용수에 희석해서 사용되는 것을 특징으로 하는 남조류 제거용 조성물.