KR101301527B1 - 수중 부유물질과 오니퇴적물을 동시에 제거할 수 있는 수질 정화방법 및 그 장치와 퇴적물 이용방법 - Google Patents

수중 부유물질과 오니퇴적물을 동시에 제거할 수 있는 수질 정화방법 및 그 장치와 퇴적물 이용방법 Download PDF

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Abstract

본원은 수저 바닥면에 가라앉은 상태의 퇴적물을 제거하는 작업과정 중에 조류 및 부유물질과 부영양화 원소인 인산염을 동시에 제거할 수 있는 병행시스템을 갖는 수질 정화방법에 관한 것이다.
본원에서 개시되는 수질정화방법은 오니퇴적물 제거장치의 진행부 전면부에서 마이크로버블 공급장치로부터 수중에 마이크로버블을 공급하여 수중의 조류나 부유물질의 신속한 침강이나 부유를 유도하거나 또는 응집제나 pH조절제를 공급/주입해 줌으로 부유물질 이나 조류, 인삼염을 침강시켜서 바닥면으로 가라앉도록 유도하는 공정 중에서 선택되는 제1단계 공정과, 구동모터에 의해 전,후진 가능한 오니퇴적물 제거장치가 수중 바닥면의 적층오니를 흡입하여 배출하기 위한 오니흡착수단을 갖고 외부의 펌핑수단과 연결되어 수중 바닥 오니퇴적물을 수상으로 펌핑/배출하는 제2단계 공정과, 별도의 배나 부유선체나 또는 육상에 고액분리실이 설치되어 오니퇴적물 제거장치를 통하여 펌핑되는 오니퇴적물을 분리시키는 제3단계 공정을 포함하여 제공되는 수질정화방법에 관한 기술이다.

Description

수중 부유물질과 오니퇴적물을 동시에 제거할 수 있는 수질 정화방법 및 그 장치와 퇴적물 이용방법{Water purification system which can remove to suspended solids and sediment at the same time.}
본 발명은 수중의 부유물질과 오니퇴적물을 동시에 제거할 수 있는 수질 정화방법 및 그 장치와 오니퇴적물의 이용방법에 관한 것으로, 연못이나 담수호와 같이 물이 정체된 오염된 수역을 정화하는 과정 중 수중(水中)의 조류나 부유물질 및 수저(水底)의 침전물이 혼재하는 수역을 따라 이동하면서 수중 바닥면의 퇴적물을 제거할 때 조류 및 부유물질을 동시에 제거하기 위한 수질정화방법에 관한 것이다.
본원은 특히 수중퇴적물 제거장치의 전방 또는 후방부에 마이크로 버블 (Micro bubble) 분사수단이 제공되어 수중에서 비중 차를 형성하지 못해 수중에 정체되어 있는 조류 및 부유물질 입자에 마이크로버블 입자가 부착되어 물과 비중차를 형성시켜 급속한 속도로 부상되도록 하거나 또는 입자끼리 플록을 형성시켜 단시간 내 침강시키도록 하는 전처리 공정을 수행한 후 오니퇴적물 제거장치를 이용하여 수중 바닥면에 가라앉은 퇴적물뿐 아니라 수중에 떠있는 조류(Algae)나 부유물질을 함께 제거하고자 하는 기술사상을 갖는다.
또한 본원은 상기의 마이크로 버블 (Micro bubble) 분사수단 이외에 더욱 혼탁된 수중에서는 응집제나 pH조절제 등의 약품을 수중에 공급하여 신속한 응집이나 부유가 이루어지도록 하는 기술사상도 추가될 수 있는 기술구성의 발명이다.
본원은 출원인의 선출원 기술인 오니퇴적물 제거장치는 수중 바닥면으로 이동하면서 바닥면에 가라앉은 퇴적물을 제거하는데까지 적용된 기술임에 비해 본원은 상기의 오니퇴적물 제거장치를 이용하여 수중 바닥면에 가라앉은 퇴적물뿐 아니라 수중에 떠있는 조류(Algae)나 부유물질을 동시에 제거하고자 하는 것이며, 수중에 존재하는 부영양 원소인 인산염(PO4 -3)도 함께 제거할 수 있는 수질 정화방법을 제공하고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.
또한 본원은 상기 수질 정화방법에서 얻은 유기물 퇴적물을 기본원료로 활용하여 농작물에 유용한 비료효과를 갖는 유기질 비료로 제공/이용하고자 하는 기술사상도 포함한다.
물은 생명의 근원이며, 인간의 모든 경제, 사회, 문화 활동에 없어서는 안 될 중요한 자원 중의 하나이다. 그러나 인구의 증가 및 급속한 산업화에 의한 물의 소비량 증대와 환경오염에 따른 수질 오염으로 인하여 물 부족이 현안 문제로 대두되면서 물 부족 사태는 매년 심각해지고 있는 실정이다.
UN 보고에 의하면 현재 전 세계 인구의 20 %가 심각한 물 부족 현상을 겪고 있으며, 지구온난화에 따른 이상기후에 의해 2025년까지 물 부족 상황이 전 세계적으로 더욱 악화될 것으로 예상하고 있다. 우리나라도 UN에 의해 향후 물 부족이 심화될 국가로 분류되고 있으며, 해마다 국부적인 갈수 문제와 더불어 지표수 및 지하수의 오염 등으로 인하여 공업용수, 생활용수 등의 부족사태는 더욱 심화될 것으며, 향후 경제규모의 증대와 산업의 발달로 용수의 수요가 지속적으로 증대될 것으로 예상되고 있어 장래 물 부족에 대비하여 안정적이고 획기적인 수자원 확보를 위해 다목적 댐이 필요하다.
다목적댐은 2가지 이상의 기능을 갖는 댐으로 1930년대부터 수자원개발의 가장 합리적인 방법으로 등장하였으며, 우리나라에서는 1960년대에 섬진강과 남강 다목적댐을 건설하였고, 1970년대 이후 급속한 경제 성장과 더불어 용수 및 전력수요의 증가로 소양강, 안동, 대청, 충주, 합천, 주암, 임하, 부안 다목적댐 및 낙동강 하구둑을 완공, 수자원을 효율적으로 이용하여 국가경제발전에 크게 기여하고 있다.
다목적 댐의 건설과 관리는 철저한 사전조사, 완벽한 시공, 효율적인 운영관리로 연결되는데, 댐 준공 이후에는 다목적댐의 기능인 홍수조절, 용수공급, 수력발전 등으로 국가경제발전에 기여하는 한편, 국민 휴양지로서도 활용되고 있다.
그러나 호수, 연안해역, 하천 등의 정체된 수역에서 생활하수나 공장폐수 또는 비료나 유기물질 등에 의해 물속의 암모니아, 아질산염, 질산염, 유기질소 화합물, 무기인산염 및 유기 인산염 등의 영양염류에 의한 식물성 플랑크톤이 과잉 증식하여 조류(Algae)가 발생하여 이로 인한 어류의 생존에 크게 위협을 가할 수 있으며, 수영 및 낚시 등과 같은 위락활동에 지장을 주고, 미관상 아름다운 자연의 환경을 제공하지 않을 뿐만 아니라 상수처리비의 과다발생 및 수돗물 맛의 저하와 악취를 제공할 수 있기 때문에 이를 위한 방지책이 필요하다.
최근 지방자치제에서는 시민들의 도시 생태계 휴식공간확보 및 물과 접하여 즐기고 느낄 수 있는 시민 생활공간을 마련하기 위하여 인공 호수공원을 조성하고 있으나 우리나라의 많은 신도시 지역에 조성된 실개천이나 호수의 예들을 살펴보면 양호한 수질의 확보가 도시 내 물 순환시스템 구축의 성패를 좌우하는 것으로 나타나고 있으며 유입 수자원의 수질이 좋지 않게 되면, 호수가 시민의 친수 공간이 아닌 혐오공간으로 전락할 수 있다.
따라서, 도시 내 물순환 시스템에 공급될 수자원의 수질을 시민에게 안전하고 생태적으로 양호한 수준으로 만들기 위한 수질 보전종합대책을 수립해야 하며,
담수호나 인공 호수공원에 유입되는 물은 시민들이 음용할 수준의 물이 아닌 유해물질 또는 부영양물질이 다량 포함되었거나 부유물질이 다량 포함된 물이 유입될 수 있으나 수중에 다량 포함된 부유물질들은 수저에 다량의 퇴적물을 쌓이게 하여 수질을 더욱 악화시킬 수 있으며, 특히 부영양화에 의한 조류가 발생하고, 조류가 발생하면 물의 투명도가 저하될 뿐만 아니라 물의 이용 측면에서 유해조류에 의한 독소 생성과 처리시설에서의 여과지 폐색 등에 의한 비용증가, 물의 pH 상승과 호수 저층의 산소고갈을 유발해 물고기 집단폐사 등과 함께 퇴적물로부터 영양염을 용출시키고 이것이 다시 조류의 영양원으로 재공급되는 악순환을 되풀이 되어 수질을 더욱 황폐화시킬 수 있으므로 깨끗한 수질을 확보하기 위해서 원천적으로 수질오염의 근원을 차단 또는 제거하거나 오염된 수질을 경제성을 요구하면서 환경 친화적인 수질 정화방법 개발이 요구되고 있다.
지금까지 물이 정체된 담수호나 인공호수에 발생된 조류를 제거하거나 방지하기 위한 방법이 많이 제시되고 있으나 부유물질이나 협잡물을 제거하기 위한 연구는 매우 미흡한바, 녹조를 제거하기 위한 방법을 살펴보면 황토를 수중에 살포한 다음 수저(水底)로 침강시키는 방법, 수저에 미세한 공기발생장치를 장착한 후 미세공기와 함께 조류를 부상시켜 제거하는 방법, 구리용액(Cu2 +)인 중금속 살포에 의한 사멸, 은 나노(Nano silver, colloidal silver), 차염소산소다 (NaClO)와 같은 살균제에 의한 사멸, 기타 제올라이트(zeolite)와 같은 무기 산화물을 이용하여 제거하는 방법이 동원되거나 연구되고 있지만 대부분의 방법은 수저로 침전시키는 방법으로 수중에 가라앉은 조류들은 다시 부패하여 수질을 더욱 악화시킬 수 있다는 문제점을 가지며, 특히 황산구리와 같은 조류 제거방법은 중금속에 의한 생물학적 축적으로 인하여 먹이사슬에 치명적인 영향을 끼칠 수 있으며, 미세공기에 의한 부상법은 매우 협소한 수역에서 가능하다는 문제점이 있다.
지금까지 국내에서 개시된 수중에 발생된 조류를 제거하기 위한 방법들로는 수처리 비용을 최소화를 하기 위하여 황토분말을 살포하여 조류 흡착과 동시에 수중에 침강시키는 방법이 적용되고 있으나, 이 또한 수저(水底)에 가라앉은 조류는 유기물로 구성되어 있으며, 자연 환경의 자정능력이 떨어지기 때문에 수저의 혐기성 분위기에서 부패됨에 따라 수저에서 부패된 미생물은 BOD, COD의 증가 원인이 되고, 이로 인한 제2차 수질오염의 가능성이 높아 수질생태계가 파괴될 우려가 있다.
또한 담수호나 인공호수에 부유물질이 다량 포함된 유입수에 의해 다량이 퇴적물이 발생하고, 이를 제거하기 위한 방법으로는 등록특허 제0451031호 특허기술 및 등록특허 제0936089호 특허기술 등에서 수중 침적된 오니퇴적물을 제거하는 방법과 장치가 상세히 개시되어 있으나, 상기 특허의 퇴적물 제거장치는 바닥면에 가라앉은 상태의 퇴적물을 효과적으로 제거할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 대청댐과 팔당호와 같이 수심이 깊고 부영양화가 진행중인 탁한 물에서는 제거효과가 현저히 떨어지게 되며, 수중에 부유된 상태의 부유물질이나 조류 또는 부영양화 물질을 제거할 수 없이 단지 땅바닥에 가라앉은 퇴적물만 제거할 수 있는 문제점을 갖는다.
본원은 물부족 국가에서 생활하고 있는 국민으로서 물의 소중함을 인식하고, 종래의 퇴적물 제거장치를 이용하여 수저 바닥면에 가라앉은 상태의 퇴적물을 제거하는 작업과정 중에 조류 및 부유물질과 부영양화 원소인 인산염을 동시에 제거할 수 있는 병행시스템을 갖는 수질 정화방법을 찾고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.
따라서 본 발명은 수저 바닥면에 가라앉은 퇴적물을 제거할 때 수중에 분산되어 있는 부유물질 및 조류를 응집부상 또는 응집침전시켜 수중의 환경오염 원인물질을 함께 제거하고, 수중에 용해되어 있는 인산염(PO4 -3)의 부영양화 원인물질도 함께 제거할 수 있는 공법을 제공하여 연못이나 담수호의 수질을 보호 및 정화하는 수질정화방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
또한 본원에서는 오니퇴적물이 대부분 유기물임을 인지하고 이를 적정한 방법으로 가공하여 유용한 비료자원으로 활용하는 이용방법도 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
상기의 목적을 달성하기 위한 수단으로 본원 발명자의 선출원 기술인 등록특허 제0729843호 특허기술, 제0936089호 특허기술, 제0543778호 특허기술, 제0451031호 특허기술, 제0508886호 특허기술, 제1017317호 특허기술에 개시된 선행기술의 구성으로 이루어진 오니퇴적물 제거장치가 선택적으로 적용되어 이용될 수 있으며, 상기의 오니퇴적물 제거장치가 기본구성으로 제공되면서 전면부에 마이크로버블 제공부가 추가되는 구성으로 적용되거나 또는 응집제가 포함된 약품이 투여되는 구성으로 제공되거나, 또는 퇴적물 제거장치의 전방부 또는 후방부에 마이크로버블 제공부 및 응집제가 포함된 약품 제공부가 모두 포함되는 구성으로 적용될 수 있는 기술사상을 포함한다.
예를 들면 상기의 등록특허 제0729843호 특허기술은 수중 침적된 오니슬러지물로부터 물과 오니를 분리시키기 위한 오니처리장치로서 수중 바닥에 쌓인 오니퇴적물을 흡입, 수거한 후 순간응집제를 투여하여 오니퇴적물을 신속히 응집시켜 응집물을 별도로 분리시키고 정화된 물은 다시 호수나 연못으로 재순환(recycle)시키는 시스템을 이루는 오니처리장치에 관한 것으로, 수중 바닥면에 침적된 오니퇴적물을 수거장치를 이동시키면서 브러시를 이용하여 솔질로 바닥을 닦아내면서 수중 오니퇴적물을 연속적으로 펌핑/배출시키며 순간응집제를 사용하여 오니퇴적물을 신속히 응집시켜 물과 분리되도록 기능하는 오니침강.분리조로 보내서 오니응집물만을 정화처리시설로 이송시키는 수질 정화시스템이 발명자의 선출원으로 개시되어 있다.
상기의 기술에서는 기왕에 수중 바닥면에 침적된 오니퇴적물을 제거시키는 기술사상을 갖는 것에 머물러 있는 것임에 비하여, 본원에서 새롭게 추가되는 기술사상은 상기 구성의 오니퇴적물 제거장치의 전면 또는 후면에 마이크로버블을 주가(주입 또는 분사)시켜 임의로 응집물을 만들어 신속히 침강시켜 수중에서 침강하지 않고 있는 환경오염 원인물질을 신속히 침강시켜 함께 제거하고자 하는 것으로 수중에 인산염(PO4 -3)의 부영양화 물질이 많이 용존되어 있는 경우에는 응집제를 추가 주입하여 인산염(PO4 -3)의 부영양화 물질도 신속히 응집시켜 동시에 제거시키고자 하는 기술사상을 갖는 발명이다.
또한 본원에서는 본원의 분리방법을 거쳐 얻은 오니퇴적물의 중량대비 0.5~5wt% 범위로 EM(Effective Micre-oganisms)이나 다른 유효 미생물균을 공급한 후 균일하게 혼합하고, 약 30~50 ℃의 온도 조건에서 2~4주간 발효공정을 거친 후 작물의 퇴비로 활용하고자 하는 기술사상도 포함한다.
상기 기술사상을 구현시키기 위한 수단은 주변 여건 상황, 수질의 상태에 따라 선택적으로 적용될 수 있는바, 물의 깊이에 따라 얕은 물에서는 사람이 물에 들어가 수동적으로 작동시키거나, 깊은 물에서는 배나 선박이 수면 상부를 이동하면서 퇴적물 제거장치가 함께 이동할 수 있도록 연결선을 갖고, 탈수부와 컨트롤러(Controller)가 장착된 배의 조절수단에 의해 구동할 수 있도록 제공될 수 있는바, 퇴적물 제거장치 몸체의 전면부나 또는 후방부에 마이크로버블 주입장치를 갖고 적용되거나 또는 응집제나 pH 조절용액이 함께 공급되는 구성으로 적용될 수 있다.
예를 들어 물의 깊이가 비교적 낮은 곳에서는 퇴적물 제거장치의 앞 부분에 마이크로버블 주입장치와 응집제가 포함된 약품 제공부 및 혼합부가 마련되고 수중에 마이크로버블이나 응집제를 분사시켜 주는 수단이 구비됨으로 퇴적물 제거장치가 전진하는 전면부에서 조류(Algae) 및 부유물질을 수저로 급속히 침강시켜서 바닥면으로 가라앉은 퇴적물을 제거할 때 함께 제거되도록 적용될 수 있다.
또한, 물의 깊이가 비교적 깊은 곳에서는 퇴적물 제거장치와 별도로 배나 바지선 등의 부속연결선에 의해 함께 이동 및 운전하도록 구성되고 부속연결선이 퇴적물 제거장치의 전진방향 앞 부분에서 마이크로버블을 분사/주입해 주거나 또는 응집제나 pH조절제를 공급/주입해 줌으로 부유물질 및 조류를 응집 급속히 침강시켜서 바닥면으로 가라앉도록 만들고, 퇴적물을 퇴적물 제거장치가 서서히 전진하면서 흡입하여 배출시키는 수단으로 구현될 수 있다.
본원의 기술사상은 예를 들면 상수원 보호구역이거나 비교적 깨끗한 물 상태에서 약간의 부유물질 정도를 포함하고 있는 수역에서는 본원의 퇴적물 제거장치에 마이크로버블러만 추가시키는 구성으로 제공될 수 있는바, 마이크로버블러로 제공되는 장치로는 예를 들면 등록특허 제 0949769호 등에 마이크로버블 발생장치가 개시되어 있고, 마이크로버블러 적용방법은 등록특허 제 0919367호에 상세히 개시되어 있는바, 이들을 본원의 퇴적물 제거장치에 부착시켜 적용하거나 또는 별도의 바지선 등에 상기 장치를 내장시키고 본원의 퇴적물 제거장치의 전면부나 또는 후방부에 마이크로버블을 공급해주는 수단으로 적용할 수 있다.
본원에서 사용되는 마이크로버블은 혼탁한 수중 상태에서 빠른 속도로 침강 또는 부상시키는 분위기 조성과 부유물질이나 조류를 가능한 큰 플록으로 형성시켜 침강시키고자 하는 것으로, 마이크로버블은 0.1 마이크로 내지는 50 마이크로미터 크기의 공기방울 크기로 제공될 수 있는 것으로, 아래의 스톡 법칙과 같이 수중의 공기방울을 미세하게 함과 동시에 장시간 체류하도록 제공하여 수중에 포함된 조류 및 부유물질의 조속한 응집/부상을 유도하게 된다.
V=r2/h --------------------------(Stocklaw)
여기서, V=기포의 부상속도, r=기포의 반경, h=유동체의 점도이다.
본원의 기술사상이 적용되어 마이크로버블 제공부에서 수중으로 마이크로버블을 분사하여 주는 경우, 수중에서 비중차를 형성하지 못해 수중에 정체되어 있는 조류 및 부유물질 입자에 미세기포가 부착되어 물과 비중차를 높여 급속한 속도로 부상하게 만들거나 또는 단기간 내에 부유입자를 플록으로 형성시켜 침강시키도록 하는 효과로 신속한 분리효율을 얻고자 하는 것으로, 수면 바닥으로 가라앉은 응집침강물은 본원의 오니퇴적물 제거수단으로 수중 외부로 펌핑되도록 하고, 수면으로 부상한 부유물질은 별도의 배나 부유선체 등에서 부유물을 흡입하여 내부에서 보관하고 있다가 외부로 배출시킬 수 있거나 또는 배나 부유선체에 펌프가 마련되어 외부 육상으로 펌핑하여 보내지는 수단으로 적용될 수 있다.
또한 수역 상태가 불량하여 내부가 보이지 않을 정도로 부유물질 및 조류가 많이 산재해 있고 인산염(PO4 -3)의 부영양화 물질까지 녹아 있는 수역에서는 응집제, 응집보조제 및 pH 조절용액이 혼합된 약액이 함께 투입되어 부유물질 및 조류인산염(PO4 -3)을 응집 급속히 침강시켜서 바닥면으로 가라앉도록 만들고, 퇴적물 제거장치가 전진하면서 흡입하여 배출시키는 수단으로 적용되는 기술사상의 발명이다.
본원에서 사용가능한 응집제는 부유물질이나 조류를 응집시키려는 콜로이드의 하전을 중화하는 능력과 콜로이드 입자를 상호 결합시키는 가교능력을 가진 물질로서, 전자는 피 응집 콜로이드와 반대 하전을 가진 이온이고, 후자는 고분자 물질이 될 수 있는 조건을 구비한 것이 응집제 사용이 바람직하며 일반적으로 광범위하게 사용되고 있는 양 전하 물질은 쉽게 가수분해되어 (+)하전의 수산화물 폴리머를 형성하는 금속염 또는 합성고분자 및 천연고분자를 들 수 있으며, 예를 들어 알루미늄염, 철염 및 키토산이 사용되고, 더욱 구체적으로는 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminium Chloride), 황산알루미늄(Aluminium Sulfate: Al2(SO4)3·8H2O), 황산제1철(Ferrous Sulfate: FeSO4·H2O), 황산제2철(Ferric Sulfate: Fe2(SO4)3), 황산제2철(Ferric Chloride: FeCl3), 수산화칼슘( Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 산화칼슘(Calcium Oxide: CaO), 알루미늄산나트륨(Sodium Aluminate: Na2Al2O2), 키토산(Chitosan) 중 선택되어지는 1종 이상의 무기응집제가 선택되어지고, 수중에 포함된 부유물질이나 조류의 농도에 따라 알루미늄 내지는 철이 0.5 내지는 25 ppm의 농도가 유지되도록 공급되는 것이 바람직한 바, 알루미늄 내지는 철의 농도가 0.5 ppm 이하의 농도로 유지할 경우 음전하를 띠고 있는 조류나 부유물질들이 다량 존재함에 따라 응결 및 응집현상이 일어나지 않아 본 발명의 기술적 사상에 접근할 수 없으며, 알루미늄 내지는 철의 농도가 25 ppm 이상의 농도가 유지할 경우 철 또는 알루미늄의 무기응집제가 강산을 띠고 있음에 따라 처리 후의 녹조수의 산도가 산성을 띠고 있어 담수호 및 인공호수의 수질생태계 보호를 위해서는 중화를 시켜야 한다는 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라 처리 후 과잉으로 공급된 알루미늄 또는 철의 성분이 용출될 가능성이 높아져 알루미늄 또는 철 중금속 오염에 의한 수질을 악화시킬 가능성이 크기 때문에 담수호 및 인공호수에 발생된 조류나 유입된 부유물질을 정화하기 위해서는 상기 농도의 무기 응집제를 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 양전하 물질 중 천연고분자인 키토산의 경우 게나 가재, 새우 껍데기에 들어 있는 키틴을 60 % 이상, 바람직하기로는 80 ~ 98% 범위로 탈아세틸화하여 얻어낸 물질을 사용할 수 있으며 이때, 상기 키토산의 분자량은 10,000 ~ 250,000 범위, 바람직하기로는 10,000 ~ 100,000 범위, 보다 바람직하기로는 30,000 ~ 70,000 범위를 유지하는 것이 바람직한바, 상기 분자량이 10,000 미만이면 양전하의 전위가 낮아지기 때문에 음전하를 띠고 있는 조류 내지는 부유물질은 전위차법에 의해 작은 플록에 의해 침강속도가 매우 저조할 수 있으며, 250,000의 분자량을 초과하는 경우에는 용매로 용해하는 과정 중에 점도증가(swelling)가 되어 작업성의 효율이 떨어진다는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 유리하다.
상기 응집보조제는 양 전하물질인 무기응집제를 사용한 후 플록(Floc)이 잘 형성되지 않아 본 발명에 의한 조류 및 부유물질의 낮은 침강속도를 방지하기 위하여 첨가하는 것으로서, 침강속도를 크게 만들거나 대형 플록을 형성하게 하는 작용을 하며, 본 발명에서는 침전물 제거장치 전면부 또는 후방부에 거대한 네트워크를 형성시켜 매우 빠른 속도로 침강 또는 부상시키기 위하여 가능한 큰 플록을 형성시켜야 하며, 이를 위하여 아크릴아마이드계의 고분자응집제가 사용되거나 응집보조제가 사용될 수 있으며 응집보조제는 응집제를 사용한 후 플록이 잘 형성되지 않거나 침강 또는 부상되지 않을 때 첨가되어 부유물질 및 조류의 침강 및 부상속도를 크게 만들거나 대형 플록을 형성하게 하는 작용을 하게 된다.
본원에서 사용가능한 응집제는 무기성 보조응집제와 유기성 보조응집제로 나눌 수 있으며, 유기성 보조응집제인 경우 한천, 전분, 젤라틴(Gelatin)이 포함될 수 있고, 무기성 보조응집제는 점토와 활성규사가 있으며 고분자 응집제 및 응집보조제는 무기응집제가 첨가된 후 공급되는 것이 바람직하며, 공급량은 수중에 포함된 조류나 부유물질의 형상이나 농도에 따라 다소 다를 수 있지만 0.1 내지는 2.5 ppm의 농도 범위로 공급하면 본 발명에 의해 담수호 내지는 인공호수의 수저에 가라앉은 침전물을 제거함과 동시에 수중에 포함된 부유물질이나 조류를 침강 또는 부상방법에 의해 쉽게 수거할 수 있다.
또한 본원에서 사용가능한 pH 조절용액은 수중의 수소이온농도(pH)를 자동으로 조절할 수 있도록 산 또는 알칼리 용액을 침전물 제거장치의 전면부 또는 후방부에 공급할 수 있게 배에 각각의 산 저장용기, 알카리 저장용기를 갖춘 산 및 알칼리 공급을 위한 저장조가 구비될 필요가 있으며 상기 수소이온농도의 조절은 반응조의 pH가 5.5 ~ 8.5의 범위가 오도록 하는 것이 바람직하며, pH 조절을 위해 산(Acid) 및 알칼리(Alkali) 용액은 상기 제시한 pH 범위에 오도록 산 및 알칼리 용액을 공급하는 과정 중에 부영양화를 끼칠 수 있는 암모늄 및 인산염이 pH 조절용액에 포함되지 않은 모든 알칼리 및 산 용액을 사용하여도 무방하다 할 수 있다.
또한 본원에서 제거되는 오니퇴적물은 대부분 유기물이 구성요소임을 인지하고 이를 적정한 방법으로 가공하여 유용한 비료자원으로 활용하는 이용방법을 찾고자 하였는바, 본원 발명의 기술사상이 적용되는 연못이나 담수호가 민물을 담수하는 경우와 해수를 담수하는 경우로 구분될 수 있으며, 일반 민물 담수호에서 얻은 오니퇴적물의 분해에는 EM균과 광합성균, 유기물분해균이 혼합되어 발효공정을 거쳐 비효성분으로 사용될 수 있으며, 해수를 담수한 호수에서 제거한 오니퇴적물의 분해에는 EM균과 광합성균, 유기물분해균 및 염류분해균이 혼합되어 발효공정을 거쳐 비효성분으로 사용될 수 있는 기술사상도 포함한다.
EM균은 유용 미생물군(Effective Micro-organisms)의 약자로 자연계에 존재하는 많은 미생물 중에서 사람에게 유익한 미생물 수십 종을 조합, 배양한 것으로 효모, 유산균과 같은 발효미생물과 광합성균이 EM을 구성하고 있는 주요 균종이며, 이들 균들 간의 복잡한 공존공영 관계가 만들어내는 발효생성물의 항산화력이 EM의 효과라고 말할 수 있으며, 발효미생물에는 각종 효소의 생산, 발효촉진 활성이 있는 사카로마이세스 세레비아제, 비타민 및 당분 생성, 유기산 생성 활성이 있는 칸디아 유틸리스, 유기산 생산, 퇴비의 혐기발효 활성이 있는 락토바실루스 애시도필루스, 뿌리발육 촉진, 토양병 예방 활성이 있는 스트랩토코커스 속 미생물 등이 있다.
광합성균은 광합성작용 촉진, 냉해 예방기능이 있으며 그 예로는 로도스피릴룸 루브룸(Rhodospirilum rubrum)등이 있고, 염류분해균에는 인산염 분해효소 피타제(phytase) 생성, 유해가스 제거, 불용성 인산의 가용화 활성이 있는 바 실러스 세레우스(Bacillus cereus), 질산염을 암모니아로 전환 활성이 있는 알칼리제네스속, 염분해 호염성균인 페디오코쿠스 할로필루스 (Pediococcus halophilus) 등이 있다.
유기물분해균(곰팡이, 방선균)은 섬유소 및 전분의 분해, 부숙촉진 활성이 있는 아스퍼길루스 오리자에(Aspergillus oryzae), 유기물(볏짚, 축분 등) 분해 활성이 있는 트리코더마 하지아눔(Trichodermaharzianum), 유기물 분해촉진, 토양병 예방 활성이 있는 미크로비스포라(Microbispora) 속 등이 있다.
또한 본 발명에 따르는 폐기물의 발효에 효소를 첨가할 수도 있는바, 이러한 효소의 바람직한 예로는 아미노산 생성, 세포생성 촉진, 질소분해로 숙기촉진 작용을 하는 단백질 분해효소(protease), 유기물분해, 축분발효 촉진, 토양병해충 발생억제 작용을 하는 섬유소 분해효소(cellulase), 발아촉진, 뿌리생성 촉진, 올리고당 생성 작용을 하는 전분 분해효소(amylase), 인산염분해, 염류분해 작용을 하는 인산 분해효소(phytase), 생리활성 물질생성, 선충 발생 억제, 병원성 곰팡이의 세포벽 분해 작용을 하는 키틴 분해효소(chitinase) 등이 사용될 수 있으며 이러한 효소들은 오니퇴적물의 특성과 성분을 분석한 후 사용하고자 하는 작용식물의 특성에 적합한 비료효과를 나타내도록 사용용도의 특성에 따라 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 첨가하여 사용할 수 있다.
기타 본원의 기술사상이 적용되기 위해 중심 선체에 수저의 침전물과 부유물질 및 조류를 동시에 처리하기 위하여 수질 정화방법의 운영시스템을 제어/조절할 수 있는 컨트롤러(Controller)가 장착된 배의 조절수단에 의해 구동될 수 있으며, 수저 퇴적물과 수중에 분산되어 있는 부유물질 및 조류를 더욱 명확히 제거하기 위하여 감지부(Sensor device)를 갖고 감지센서가 퇴적물 제거장치에 장착되어 수질정보를 컨트롤러에 전송하고 이를 전기 또는 전자적 신호로 변환되고, 작업자의 지정된 값에 따라 퇴적물 제거장치 운영시스템이 가동되며, 감지부는 수중에 포함된 총인(Total phosphate), 탁도(Turbidity) 및 수소이온농도(pH)를 감지할 수 있도록 구성되는 수질관리 시스템이 적용되는 구성으로 제공될 수 있다.
본원은 물부족 국가에서 생활하고 있는 국민으로서 물의 소중함을 인식하고, 종래의 퇴적물 제거장치가 바닥면에 가라앉은 상태의 퇴적물을 제거하는 작업에 머물러 있던 것을 수중에 있는 조류 및 부유물질을 신속히 침강 또는 부유시켜 동시에 제거할 수 있는 효과를 갖는 발명이다.
또한 본원은 수중에 용해되어 있는 인산염(PO4 -3)의 부영양화 물질도 동시에 제거할 수 있는 공법을 제공하여 연못이나 담수호의 수질을 보호 및 정화하는 수질정화방법을 제공하는 효과도 갖는다.
또한 본원에서는 오니퇴적물을 적정한 방법으로 가공하여 유용한 비료자원으로 활용하는 효과도 제공한다.
도 1 : 본원의 기술사상이 수행에 적용될 수 있는 오니퇴적물 제거장치의 예시도
도 2 : 본원의 실시예 수행 중 적용된 녹조수의 배양방법의 적용예시 및 배양된 녹조수의 사진도.
도 3 : 본원의 실시예 수행 중 응집제와 마이크로 버블방법에 의해 배양된 녹조를 응집/부상시킨 사진도.
도 4 : 본원의 실시예 수행 중 응집제와 마이크로 버블 방법에 의해 황토수 중 황토를 응집/부상시킨 사진도.
도 5 : 본원 방법이 적용되어 수거된 퇴적물의 재활용 가능성을 확인하기 위하여 퇴비를 공급한 다음 파종 후 6주 경과했을 때의 고추와 토마토의 사진도.
도 6 : 본원의 실시예에 적용된 마이크로버블공급장치의 사진도.
본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 도면을 제시하여 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 구현 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 출원인의 선 출원 등록특허 제 01017317호에 개시된 오니퇴적물 제거장치(50)에 본원의 기술사상이 추가되어 적용되는 오니퇴적물 제거장치(100)를 도시하여 나타내고자 한 것으로, 도 1a는 본원에서 적용가능한 오니퇴적물 제거장치(100)의 외형 사시도를 나타낸 것이고, 도 1b는 도 1a에 제시된 오니퇴적물 제거장치(100)의 내부구성을 개략을 측면도로 나타낸 것이다.
도 1a 및 도 1b를 통하여 제시되는 본원의 오니제거장치(100)는 몸체프레임부(50) 저부로는 전면으로 수평부러쉬수용부(10)와 중간으로 바퀴수용부(20)와 후면으로 수직부러쉬수용부(30)를 갖는 구조로 제공되고, 몸체프레임부(50) 상부로는 오니제거작업을 수행하기 위한 시설부(40)로서 수평부러쉬수용부(10) 및 수직부러쉬수용부(30)에서 인출해 내는 오니혼탁물은 외부로 배출되기 위한 펌프1(42) 및 배관(43)이나 또는 호스를 통하여 외부의 부유선체나 육상으로 보내지는 구성으로 제공되고, 펌프(42) 저부로는 급수조(41)를 갖고 급수조(41)는 전면의 부러쉬수용부(10)상부에 마련되는 오니흡착공1(44)과 배관1(45)이 연결되고 또한 후면의 부러쉬수용부(30)상부에 마련되는 오니흡착공2(46) 및 배관2(47)와 각각 연결되는 구성으로 적용될 수 있으며, 또한, 몸체프레임부(50) 상부에 마련되는 운전실(60)은 운전석(63)을 수용하는 부력부재(61)가 승.하강 구조를 이루기 위해 몸체프레임부(50) 상부에 마련되는 슬라이딩 축(62a,62b)에는 凹부 형상의 오목부를 갖도록 제공되고 운전실(60)의 바닥면을 이루는 부력부재(61)의 양측면 지지축은 凸부 형상을 갖도록 제공되어 운전석(63)을 수용하는 부력부재(61)가 수위의 높이에 따라 운전석(63)이 승.하강 될 수 있도록 제공되어 운전될 수 있으며, 기타 더욱 상세한 세부 구성은 등록특허 제 01017317호에 개시된 기술이 적용되어 운전될 수 있다.
본원에서는 상기의 기존 몸체프레임부(50)의 상부 시설부(40)에 기능추가부(70)가 마련되어 제공되는 것으로, 기능추가부(70)는 마이크로버블 공급장치(71) 및 응집제나 pH조절제 등의 약액이 혼합되는 약액혼합탱크(72)가 추가로 구비되는 것으로 요약될 수 있고, 마이크로버블 공급장치(71)와 약액혼합탱크(72) 사이에 펌프2(73)가 마련되는 구성으로 제공되어 몸체프레임부(50)의 전면부로 마이크로버블이나 또는 혼합탱크(72)의 약액을 공급하여 줄수 있는 구성이 추가되어 제공될 수 있는바, 마이크로버블 공급장치(71)를 통하여 몸체프레임부(50)의 전면부로 마이크로버블만을 공급하기를 원할 때는 약액혼합탱크(72)와 펌프(73)사이에 마련되는 약액공급밸브(72a)를 잠근 상태로 마이크로버블 공급장치(71)와 펌프(73) 사이에 마련되는 마이크로버블 공급밸브(71a)를 오픈시켜 펌프(73) 및 호스(74)를 통하여 다수개의 분사노즐(76)이 연결된 공급관(75)으로 보내질 수 있는 적용예를 나타낸 것이다.
상기 공급관(75)의 지지축(77)은 몸체프레임부(50)의 전면부에 지지축(77)이 상,하로 이동하기 쉬운 구조로 경첩부(78)형식으로 체결되어 고정되는 구조로 제공될 수 있고, 공급관(75)의 수중 높낮이 위치를 조절하기 위한 상부축(79)은 운전석(63)에 있는 운전자가 상부축(79)을 당기거나 밀도록 하면서 수중 높낮이를 조절하여 마이크로버블이나 응집제나 pH조절제 등의 혼합약액을 공급하도록 제공될 수 있는 적용예를 나타낸 것이다.
이하, 본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시 예를 설명하고자 하는바, 이는 본원의 기술사상의 현장 적용 가능성 여부를 예측하기 위해 실험실적으로 실시된 것으로 청구범위가 발명이 실시 예에 의하여 한정되는 것이 아님은 당연하다.
실시 예 1: 시료 준비(녹조수)
본 실시 예를 위해 사용된 녹조로 오염된 물은 도 2에 나타난 사진도와 같이 조류의 광합성을 활성화시키기 위하여 햇빛이 조사되고, 항온분위기인 그린하우스에서 15 L의 생수통에 배양하기 위하여 표 1과 같이 Allen's media의 방법에 따라 200 L의 드럼통에 물을 채우고 각각의 조성물을 측량하여 첨가한 후 bubbling하여 용해시키고, 이를 각각의 15리터 생수통에 옮긴 다음 남조류 일부인 마이크로시스티스(Microcystis)를 넣고 균일하게 혼합한 후 항온이 유지되면서 햇빛이 조사되는 환경에서 15일간 배양하여 녹조수를 준비하였다.
Chemicals Stock Solution (g/200l)
NaNO3 300
K2HPO4 7.8
MgSO4 15
Na2CO3 4.2
CaCl2 5.4
Na2SiO3 (액상) 35
Ferric Citrate 1.2
Citric acid ·H2O 1.2
EDTA 0.2
H3BO3 1.144
MnCl2·4H2O 0.724
ZnSO4·7H2O 0.0888
Na2MoO4·2H2O 0.1564
CuSO4·5H2O 0.0316
Co(NO3)2·6H2O 0.0197
본 실시 예를 위해 사용된 황토로 오염된 물은 수질의 균일성을 제공하기 위하여 수돗물에 황토(고창황토) 3g/L과 Na2HPO4를 인위적으로 첨가하여 인산염의 농도가 20 ppm의 농도를 유지하도록 하고, 균일하게 혼합하여 인산염이 20 ppm의 농도가 포함된 0.3 %의 황토 부유물질이 포함된 황토수를 제조하여 사용하였다.
실시 예 2.
배양된 녹조수를 마이크로 버블장치((주)엔지에스터, CMG 1502-STS304)를 통해 반응조에 유입시키고, 무기응집제로 황산알루미늄(동양제철화학(주)) 공급하여 알루미늄으로서 10 ppm 농도가 유지하도록 한 후 산, 알칼리 희석용액을 공급하여 pH를 6.8로 맞추고, (주)날코코리아의 폴리아크릴아마이드의 수용성 고분자의 농도가 1 ppm이 되도록 한 후 응결 및 응집에 의한 부상플록을 형성시켰으며, 이 때 반응조 상단에 장착된 부유물질 흡입부에 의해 배출라인에 의해 배출시키고, 반응조에 남아있는 수용액을 분석시료로 하였다.
실시 예 3.
시험 대상을 인산염이 20 ppm의 농도가 포함된 0.3 %의 황토 부유물질이 포함된 황토수인 것을 제외하고, 실시 예 2와 동일하게 수행하였다.
실시 예 4
무기응집제로 PAC(Polyaluminium chloride; 삼주실업)를 공급하여 알루미늄으로서 10 ppm 농도가 유지하도록 한 것을 제외하고, 실시 예 2와 동일하게 수행하였다.
실시 예 5
무기응집제로 PAC(Polyaluminium chloride; 삼주실업)를 공급하여 알루미늄으로서 10 ppm 농도가 유지하도록 한 것을 제외하고, 실시 예 3과 동일하게 수행하였다.
실시 예 6
무기응집제로 염화제2철(동양제철화학(주))을 공급하여 철로서 10 ppm 농도가 유지되도록 한 것을 제외하고, 실시 예 2와 동일하게 수행하였다.
실시 예 7
무기응집제로 염화제2철(동양제철화학(주))을 공급하여 철로서 10 ppm 농도가 유지되도록 한 것을 제외하고, 실시 예 3과 동일하게 수행하였다.
실시 예 8
배양된 녹조수를 반응조에 유입시키고, 무기응집제로 황산알루미늄(동양제철화학(주)) 공급하여 알루미늄으로서 10 ppm 농도가 유지하도록 한 후 산, 알칼리 희석용액을 공급하여 pH를 6.8로 맞추고, (주)날코코리아의 폴리아크릴아마이드의 수용성 고분자의 농도가 1 ppm이 되도록 공급한 후 버블러(Bubbler)의 공기방울을 이용하여 혼합하여 균일한 농도로 유지시킨 다음 응결 및 응집에 의한 조류의 부유물질을 수저로 침강시키고, 반응조의 상단에 있는 수용액을 분취하여 분석시료로 하였다.
실시 예 9
시험 대상을 인산염이 20 ppm의 농도가 포함된 0.3 %의 황토 부유물질이 포함된 황토수인 것을 제외하고, 실시 예 8과 동일하게 수행하였다.
비교 예 1
실시 예 1에서 배양된 녹조수를 어떠한 처리를 하지 않은 시료를 비교 예 1의 대상 시료로 하였다.
비교 예 2
실시 예 1에서 인산염이 20 ppm의 농도가 포함된 0.3 %의 황토 부유물질이 포함된 황토수를 어떠한 처리를 하지 않은 시료를 비교 예 2의 대상 시료로 하였다.
본원의 효능을 확인하기 위하여 비교 예 1~2에서 배양된 녹조수 및 임의로 제조된 황토수와 실시 예에서 처리된 처리수를 상호 비교 분석하였는바, 분석항목은 부유물질, 탁도, 총인, 클로로필-a로 하였으며, 부유물질, 총인, 클로로필-a는 수질오염공정시험방법 중 부유물질시험방법, 총인시험방법, 클로로필 a 시험방법에 의하였으며, 탁도는 LaMotte 2020e에 의해 수행하였다. 비교 예 1~2와 실시 예 2~9의 결과를 표 2에 나타냈다.

구분		 분석항목
부유물질 총인
(ppm)		 클로로필 a
(ppb)		 탁도
(NTU)
실시 예 2 2.76 ppm N.D. 1.37 0.438
실시 예 3 9.44 ppm N.D. - 0.584
실시 예 4 3.08 ppm N.D. 1.02 0.427
실시 예 5 6.32 ppm N.D. - 0.515
실시 예 6 1.27 ppm N.D. 0.642 0.394
실시 예 7 10.2 ppm N.D. - 0.586
실시 예 8 1.96 ppm N.D. 0.458 0.393
실시 예 9 8.75 ppm N.D. - 0.585
비교 예 1 48.8 ppm 4.64 242 17.9
비교 예 2 0.31 % 20 - 81.5
N.D.는 Non-detectable을 의미하며, 상기 검출한계는 0.05 ppm임.
상기 표 2의 비교 예 1~2에 나타낸 바와 같이 부유물질의 함량이 높고 그에 따라 탁도가 높게 나고 있음을 확인할 수 있으며, 비교 예 1의 녹조를 배양하는 과정 중 영양분으로 공급된 배지액과 임의로 황토수에 공급된 인산염으로 인하여 인산염이 높게 나타난 결과를 확인할 수 있는 반면, 본원의 응집제를 이용하여 자연침강시키거나 마이크로버블을 이용한 응결 및 응집현상에 의해 녹조수 및 황토수는 부유물질이 포함된 큰 플록(Floc)을 형성시킴과 동시에 수저로 고속 침강되거나 수면위로 고속 부상되어, 본원의 오니퇴적물 제거장치를 이용하여 수저에 가라앉은 퇴적물을 제거할 때 수중에 분산되어 있는 조류 또는 부유물질을 동시에 제거할 수 있다는 결과를 확인할 수 있었다.
또한, 본원의 공법이 적용되는 경우 부유물질 제거는 물론 수중에 오염된 인산염의 부영양화 원소를 함께 제거할 수 있어 부영양화에 의한 수질 환경오염을 원천적으로 보호할 수 있음을 알 수 있었다.
실시 예 9
본 발명에 의해 구성된 퇴적물 제거장치를 이용하여 일산 호수공원의 수중 밑 바닥에서 수거된 퇴적물을 준비한 후 퇴적물 중량의 1wt% 범위로 EM(Effective Micre-oganisms)를 공급한 후 균일하게 혼합하고, 약 40℃의 온도에서 2주간 발효시킨 다음 이를 작물의 퇴비로 이용하여 비료로서의 효능을 나타내는지 그 가능성을 확인하고자 하였다.
본 연구에 사용한 작물은 파종한 고추와 토마토로서, 파종 후 20일 경과한 작물을 사용하였으며. 발효된 퇴적물을 토양에 대해 10 중량%를 공급한 후 화분 1개당 실시 예의 고추와 토마토를 3개씩 심은 다음 6주간의 작물의 성장 길이를 확인하고자 하였다.
비교 예 3
일산 호수공원의 수중 밑 바닥에서 수거된 퇴적물에 EM균을 포함시키지 않은 상태에서 약 40 ℃의 온도에서 2주간 보관 후 이를 작물에 실시 예 9와 동일하게 수행하였다.
비교 예 3과 실시 예 9에 나타난 결과를 표 3에 나타냈다.
구분 Label 비료성분 투여 후 경과시간에 따른 성장 길이(cm)
0주 1주 2주 3주 4주 5주 6주

실
시
예
9		 고추-1 3 5.4 8.0 11.5 17 20.5 24.5
고추-2 4.0 6.2 8.2 12 17.5 20 23.5
고추-3 4.5 6.9 8.8 13 18 21 25
토마토-1 4.8 7.9 13 18 25 30 38
토마토-2 4.8 7.3 12.8 18.5 26 32 39.5
토마토-3 4.5 7 12.2 18 28 32 37

비
교
예
3		 고추-1 3.3 5.1 6.4 8.8 13.6 17.3 19.8
고추-2 4.1 5.9 7.8 10.3 14.5 17.2 19.2
고추-3 4.3 6.3 8.5 11.5 14.6 18.6 21.5
토마토-1 4.1 7.2 10 12.3 17 21 25.5
토마토-2 4.6 8.2 10.5 13 16.5 19.8 23
토마토-3 3.2 6 9.5 12.5 16.5 19 23
상기 표 3의 결과로부터 고추의 경우 발효된 퇴비를 공급한 후 약 2주까지는 성장길이가 비슷하였으나 3주부터는 작물들 간의 성장길이들이 조금씩 차이를 보이기 시작했으며, 4주부터는 발표된 퇴비가 공급되지 않은 비교 예 3인 경우 성장속도가 저조하여 성장길이가 쳐지기 시작하고 최종 6주에는 고추의 성장길이가 차이가 많이 나타나는 결과를 확인할 수 있었다.
토마토의 경우 발효된 퇴비를 공급한 후 2주까지는 성장길이가 비슷하였으나, 3주부터 발효된 퇴비를 공급하지 않은 비교 예 3의 토마토는 성장속도가 저조하였으며, 퇴비가 첨가된 토마토 작물의 성장속도가 확연히 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에 의해 수거된 오니퇴적물에 EM균을 공급하여 발효공정을 거치는 경우 비효효과를 나타내는 결과로부터 오니퇴적물을 재활용할 수 있는 결과를 확인함에 따라 수중 오니퇴적물 처리에 필요한 경비를 최소화할 수 있으면서 농가에 저가의 유기질 비료를 공급하여 줌으로 농촌의 경쟁력을 키우는데 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
본원 발명의 실시과정 중에서 적용한 실시양태를 사진도로 제시하였는바, 도 2에 제시된 도 2a 사진은 본원의 실시예를 수행하기 위하여 녹조수의 배양과정의 사진도이고 도 2b 사진은 배양된 녹조수를 촬영한 것이다.
도 3도의 사진은 본원의 실시 예 중 응집제와 마이크로 버블 방법에 의해 배양된 녹조를 응집 및 부상시킨 사진도를 나타낸 것이고, 도 4의 사진은 본원의 실시 예 중 응집제와 마이크로 버블을 동시에 주입하는 방법에 의해 황토수 중 황토를 응집 및 부상시킨 결과의 사진도를 나타낸 것이다.
도 5의 사진은 본원의 실시 예 중 본원에 의해 수거된 퇴적물을 재활용 가능성을 확인하기 위하여 본원의 공정에서 얻은 오니퇴적물 잔사물에 EM(Effective Micre-oganisms)균을 의 퇴적물 중량대비 3wt%로 공급한 다음 2주간 숙성 후 비료성분의 효과를 확인하기 위해 파종 때 시비 후 6주 경과했을 때의 고추와 토마토의 성장 사진을 나타낸 것이다.
도 6의 사진은 본원의 실시예 수행 중 사용한 마이크로버블러의 사진도를 나타낸 것이다.
10 : 수평부러쉬수용부 20 : 바퀴수용부
30 : 수직부러쉬수용부 40 : 시설부
41 : 급수조 42 : 펌프 1
43 : 배출호스 44 : 오니흡착공 1
45 : 배관 1 46 : 오니흡착공 2
47 : 배관 2 50 : 몸체프레임부
60 : 운전실 61 : 부력부재
62 : 슬라이딩 축 63 : 운전석
70 : 기능추가부 71 : 마이크로버블 공급장치
72 : 약액혼합탱크 73 : 펌프 2
74 : 공급호스 75 : 공급관
76 : 분사노즐 77 : 지지축
78 : 경첩부 79 : 상부축
100 : 오니제거장치

Claims (6)

  1. 수중(水中)의 조류나 부유물질 및 수저(水底)의 침전물이 존재하는 수역을 따라 이동하면서 수저의 침전물을 제거할 때 조류 및 부유물질을 동시에 제거하기 위한 수질정화방법에 있어서,
    오니퇴적물 제거장치의 진행부 전면부에서 0.1~ 50 마이크로미터 크기의 공기방울로 제공되는 마이크로버블을 수중에 공급하여 수중의 조류나 부유물질의 신속한 침강이나 부유를 유도하는 제1단계 공정과
    구동모터에 의해 전,후진 가능한 오니퇴적물 제거장치가 수중 바닥면의 적층오니를 흡입하여 배출하기 위한 오니흡착수단을 갖고 외부의 펌핑수단과 연결되어 수중 바닥 오니퇴적물을 수상으로 펌핑/배출하는 제2단계 공정과
    별도의 배나 부유선체나 또는 육상에 고액분리실이 설치되어 오니퇴적물 제거장치를 통하여 펌핑되는 오니퇴적물을 분리시키는 제3단계 공정
    을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기의 제1단계 공정이 폴리염화알루미늄(PAC; Poly Aluminium Chloride), 황산알루미늄(Aluminium Sulfate: Al2(SO4)3·8H2O), 황산제1철(Ferrous Sulfate: FeSO4·H2O), 황산제2철(Ferric Sulfate: Fe2(SO4)3), 황산제2철(Ferric Chloride: FeCl3), 수산화칼슘( Calcium Hydroxide: Ca(OH)2), 산화칼슘(Calcium Oxide: CaO), 알루미늄산나트륨(Sodium Aluminate: Na2Al2O2), 키토산(Chitosan), 폴리아크릴아마이드 중에서 선택되는 응집제가 퇴적물 제거장치의 전면부 또는 후방부의 0.5~2 m 이내 수중에 0.5~25 ppm의 농도가 유지되도록 공급해 줌으로 부유물질 이나 조류, 인삼염을 침강시켜서 바닥면으로 가라앉도록 유도하는 공정으로 대체되어 수행되거나 또는 0.1~ 50 마이크로미터 크기의 마이크로버블 공급과 병행하여 수행되도록 적용되는 것을 특징으로 하는 수질정화방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 수중(水中)의 조류나 부유물질 및 수저(水底)의 침전물이 존재하는 수역을 따라 이동하면서 수저의 침전물을 제거할 때 조류 및 부유물질을 동시에 제거하기 위한 수질정화장치에 있어서,
    오니퇴적물 제거수단의 전면부 또는 후면부에서 0.1~ 50 마이크로미터 크기의 마이크로버블을 공급하는 마이크로버블 공급장치와 응집제나 pH조절제를 포함하는 약액공급장치를 갖고 수중에 마이크로버블이나 약액을 분사/주입하는 수단과
    구동모터에 의해 전,후진 가능한 오니퇴적물 제거수단이 수중 바닥면의 적층오니를 흡입하여 배출하기 위한 오니흡착부를 갖고 외부의 펌핑수단과 연결되어 수중 바닥 오니퇴적물을 수상으로 펌핑/배출하도록 제공되는 오니퇴적물 제거수단과
    별도의 배나 부유선체나 또는 육상에 고액분리실이 설치되고 오니퇴적물 제거수단을 통하여 펌핑되는 오니퇴적물 분리시키는 수단
    을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
  6. 수중(水中)의 조류나 부유물질 및 수저(水底)의 침전물이 존재하는 수역을 따라 이동하면서 수저의 침전물을 수거하여 이를 유효자원으로 활용하는 오니퇴적물 이용방법에 있어서,
    오니퇴적물 제거수단의 전면부 또는 후면부에서 0.1~ 50 마이크로미터 크기의 마이크로버블을 공급하는 마이크로버블 공급장치나 응집제나 pH조절제를 포함하는 약액공급장치를 갖고 수중에 마이크로버블이나 약액을 선택적으로 분사/주입하여 조류나 부유물질 및 부영양화 원소인 인산염과 반응하여 침강을 촉진하는 단계;
    구동모터에 의해 전,후진 가능한 오니퇴적물 제거장치가 수중 바닥면의 적층오니를 흡입하여 배출하기 위한 오니흡착수단을 갖고 외부의 펌핑수단과 연결되어 수중 바닥 오니퇴적물을 수상의 부유선체나 육상으로 펌핑/배출하도록 제공되는 오니퇴적물 제거단계;
    별도의 부유선체나 또는 육상에 고액분리실이 설치되고 오니퇴적물 제거수단을 통하여 펌핑되는 오니퇴적물을 분리단계를 거쳐 청수(淸水)는 수중으로 환원시키고 잔사물은 비료원료 저장조로 보내주는 단계;
    상기 오니퇴적물 분리단계에서 수거된 잔사물의 중량대비 0.5~5wt% 범위로 EM(Effective Micre-oganisms)균이나 광합성균, 유기물분해균, 염류분해균 중에서 선택되는 균류를 공급한 후 균일하게 혼합하고 30~50℃의 온도 조건에서 2~4주간 발효공정을 거친 후 작물의 시비에 사용되는 비료화단계;
    를 포함하여 오니퇴적물을 비료화하여 사용하는 것을 특징으로 하는 오니퇴적물 이용방법.
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