KR101434427B1

KR101434427B1 - 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치

Info

Publication number: KR101434427B1
Application number: KR1020120142836A
Authority: KR
Inventors: 정주영
Original assignee: (주) 가스펠 바이오
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-08-28
Also published as: KR20140075088A

Abstract

본 발명은 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 물리적여과부와, 생물학적여과부 및 역여과부를 다층으로 형성하여 수조로부터의 유입되는 담수물이 상층에서 하층으로 순차적으로 통과시켜 슬러지 분리와 암모니아제거가 이루어지도록 하되, 상기 생물학적여과부에서는 미생물의 서식환경을 개선시켜 다량의 미생물이 서식하게 함으로써 암모니아의 분리효율을 극대화시키고, 역여과부에서는 담수물에 포함되어 있는 미세슬러지를 최종제거하여 여과된 담수물을 수조로 공급하는 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치에 관한 것이다.

Description

생물학적 여과기능을 갖는 여과장치{Filtration device with biological filtering function}

일반적으로 수조 또는 어항은 일반 가정이나 음식점에서 해수나 담수를 저장한 상태에서 물고기를 전시 또는 보관하기 위하여 사용하는 것이다.

즉, 소정의 내부 공간이 구비된 투명한 재질의 수조 케이스 내부에 물을 저장하여 물고기가 살 수 있도록 하고, 경우에 따라서는 상기 수조 케이스 내부에 수상식물이나 램프 등도 설치하여 관상용은 물론 직접적으로 물고기가 살기에 유리한 환경이 제공되도록 하고, 수조에 보관하는 어종에 따라서는 추가로 히터를 구비시켜 물의 온도를 적정하게 유지되도록 할 수 있다.

상기 수조는 단순히 물만 저장하고 이에 물고기를 투입한 것이므로, 시간이 지남에 따라 물고기의 배설물과 이물질이 발생되고 이의 분해과정에서 암모니아가 발생되며, 발생된 암모니아가 고농도로 축적되면서 물 자체도 점차 산성으로 변해 물고기의 호흡곤란과 질병을 유발하게 되는 요인으로 작용한다. 또한, 물 자체가 탁해짐으로 인해 관상 자체에도 문제를 초래함은 물론 식용 어류를 신선하게 장시간 보관하지 못하는 문제점이 발생된다.

상기 문제점을 해소하기 위해서는 수조에 담수된 물을 자주 교체해 주거나 물을 정화시키는 정화제를 투입 살포하여야 하며, 최근에는 별도의 여과장치를 설치하여 이물질의 제거가 이루어지도록 하고 있다.

상기 여과장치를 설치하는 형태로는 수조 내부 또는 외부의 측면에 설치되어 담수된 물의 이물질을 여과하는 측면설치방식이나, 수조 저면에 여과장치를 설치하여 저면을 통해 담수된물이 여과장치로 공급되어 여과한 다음 공급되는 저면여과방식이 있다.

상기 측면설치방식의 경우에는 대부분 물리적 여과수단에 의해 여과가 이루어져 담수물에 포함되어 있는 암모니아에 대한 제거효율이 낮은 단점이 있으므로, 최근에는 바이오볼을 이용한 필터층을 더 구비하여 미생물에 의한 여과가 더 이루어지도록 하고 있으나, 장치가 커짐에도 불구하고 충분한 산소의 공급이 이루어지지 않아 미생물 증식이 억제되어 효과가 반감되는 문제점이 있다.

다음으로 저면여과방식의 경우에는 다공판 상부에 솜과 여과부재를 적층시켜 수조의 담수물이 여과부재와 솜과 다공판을 통과하면서 이물질이 분리되도록 하고 있으나, 상기 분리된 이물질은 수조 바닥 즉, 여과부재나 솜에 적층되어 있으므로 이의 분해에 따른 암모니아의 다량 생성으로 수조의 담수물의 산도가 증가되는 문제점이 있다.

물론 여과부재나 솜에 암모니아 분해 미생물을 배양시켜 암모니아 분해 제거가 이루어지도록 할 수 있으나, 상기 암모니아 분해에 사용되는 미생물은 호기성으로써 충분한 산소공급이 이루어져야만 배양이 이루어질 수 있다. 그러나 저면여과방식은 연속적으로 담수물의 순환이 이루어짐으로 산소공급이 원활하지 않아 호기성 미생물의 증식에는 적하하지 않으므로 미생물에 의한 암모니아분해효과는 미비하다.

일예로 선출원된 대한민국등록특허 제10-1045817호(2011년06월27일 등록)에서는 여과기 교체가 용이한 어항을 제시하고 있다. 선출원된 어항(1)은 도 1을 참조한 바와같이 어항케이스(2)와, 상기 어항케이스 저면에 설치되는 저면여과기(3)와, 상기 저면여과기 상부에 적층된 필터층(4) 및 솜(5)과, 상기 저면 여과기와 상기 필터층 사이에 위치하여 어항케이스에 고정설치된 다수의 연통홀을 개구 또는 폐구시키는 제1 및 제2 플레이트(6,7)와, 상기 저면여과기를 어항케이스 내외부로 인입 또는 인출시키는 도어유닛과, 상기 제1플레이트를 어항케이스의 특정위치에 고정되도록 놓여지는 고정리브를 포함하여 이루어진 저면여과방식이 적용되었다. 상기 선출원건의 저면여과방식 어항은 담수가 순환되면서 이물질이 필터층과 솜에 여과되도록 한 것이나, 이물질 분해시 발생되는 암모니아를 제거하기 위한 수단이 별도로 제시되지 않아 암모니아 제거효과를 제시하지 못하였다. 또한, 저면여과방식에 의해 이물질이 필터층과 솜에 여과되어 적층됨으로 담수의 순환을 억제해 여과기능을 저하시킴으로 일정한 여과기능을 유지시키기 위해서는 필터층을 자주 세척하거나 솜을 교체해야 하는 번거로움이 내재되어 있다.

이에 본 발명의 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치는,

여과층을 자주 세척하지 않으면서 수조의 이물질 제거효율을 극대화시킬 수 있는 장치의 제공을 목적으로 한다.

특히 일부 여과구간에서는 호기성미생물에 적합한 서석환경을 제공하여 미생물에 의한 유기물 및 암모니아의 분해율을 높여 수조 세척주기를 대폭적으로 증대시키는 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치는,

통체로 내부가 상부구획판과 하부구획판에 의해 상중하부의 3개구역층으로 구획되며, 수조로부터 담수를 유입받는 입수관과, 여과한 담수를 수조로 재공급하는 출수관이 연통 설치된 본체와; 상기 본체의 상부층으로서 상부구획판에 일정두께로 여과솜을 적층하여 물리여과층을 형성하고, 상기 물리여과층 상부공간의 일측에 입수관이 연통되고, 상부구획판 전체를 다공판으로 형성하여 물리여과층을 통과한 담수를 하부로 점적으로 적하되는 물리여과부와; 상기 본체의 중간층으로서 하부구획판에 일정두께로 바이오부재를 적층한 바이오분해층을 형성하여 유용미생물에 의한 유기물 또는 암모니아 또는 아질산을 분해하도록 하고, 상기 바이오분해층과 상부구획판 사이의 적하공간을 통해 적하된 담수는 암모니아를 기화배출시킴과 동시에 산소유입이 이루어지도록 하고, 상기 하부구획판의 일측 가장자리에는 다수의 통공이 형성된 배수구를 형성하여 바이오분해층을 통과한 담수를 하부로 배출시키는 생물학적여과부와; 상기 본체의 하부층으로서 하부구획판 저면으로부터 하부로 수직설치되어 하부구획판의 배수구로 배출된 담수를 바닥으로 이동시키는 이동공간과 상기 이동공간을 통과한 담수를 여과시키는 여과공간을 구획하면서 하단이 본체바닥면가 일정거리 이격되어 유통구를 형성하는 수직격벽과, 상기 수직격벽의 하단으로부터 수평설치되어 여과공간을 상하로 구획하고 내면에 다수의 통공이 형성되어 이동공간으로 하강하여 유통구를 통과한 담수를 통공을 통해 상부 여과공간으로 상승공급하는 상승류다공판과, 상기 상승류다공판의 상부에 모래여과재를 적층해 역여과층을 형성하여 상승류에 의해 역여과층 상부에 포집된 담수를 출수관을 통해 수조로 공급하는 역여과부;를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 생물학적여과부의 바이오분해층은 일부가 물에 잠기는 다공질여과재층과, 상기 다공질여과재층 상부에 적층되는 바이오분해층으로 분리되어 구성될 수 있다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치는,

물리여과층에 의해 대부분의 슬러지를 여과하고, 여과되지 않은 미세슬러지는 각 여과부를 통과하면서 박테리아에 의한 분해가 이루어지도록 하여 박테리아가 집중서식하는 생물학적여과부를 자주 세척하지 않아도 여과성능이 저하없이 장시간 사용이 가능하게 하였다.

또한, 일부 여과구간에서는 호기성미생물에 적합한 서석환경을 제공하여 미생물(박테리아)에 의한 유기물 및 암모니아의 분해율을 높여 수조 세척주기를 대폭적으로 증대시킬 수 있으며, 다양한 여과과정으로 여과효율을 증대시키면서 구조를 단순화하여 소형화가 가능함으로 가정용에서 영업용으로 사용범위를 확대시킬 수 있는 유용한 장치의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 종래 저면여과방식의 어항를 도시한 개략단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 여과장치를 도시한 개략 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 여과장치에서 생물학적여과부의 다른 실시예를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 여과장치에서 생물학적여과부의 또다른 실시예를 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 여과장치를 도시한 단면도이다.

도시된 바와같이 본 발명에 따른 생물학적 여과기능을 갖는 여과장치(10)는 본체(20)와, 상기 본체 내부를 다층으로 구획된 구역인 물리여과부(30)와, 생물학적여과부(40)와, 역여과부(50)로 이루어진다.

상기 본체(20)는 상부에 입수관(23)이 연통설치되어 수조로부터 담수를 내부로 유입시키고, 중간부분에는 출수관(24)이 연통설치되어 내부에 형성된 유로를 통과하면서 여과된 담수를 배출하여 수조로 재공급하도록 한다.

이러한 본체(20)는 직사면체로 형성하여 입수관(23)과 출수관(24)을 직사면체 길이방향인 일측면에 모두 형성되도록 하고, 유입된 담수는 반대측 단부를 통과하면서 하층으로 이동되도록 하여 담수가 이동되는 유로길이의 증가로 인해 여과효율을 증대시킬 수 있고, 평면부피를 축소시켜 설치면적을 줄일 수 있다. 상기 본체(20)는 도시된 사각형 이외에 다양한 형태로 제공할 수 있으며, 음식점의 대형수조용 또는 가정집의 관상수조용으로 다양한 사이즈로 제공될 수 있다. 여기서 상기 본체는 도시된 직사면체 이외에 정사면체 타원형 등 다양한 형태로 제공될 수 있다.

또한 상기 본체(20) 내부의 구획은 수평판인 상부구획판(21)과 하부구획판(22)에 의해 3개층으로 구획되도록 하며, 각 구획된 공간은 등분되도록 구획하거나, 각 구획을 다양한 사이즈로 구분되도록 형성할 수 있다. 예컨대 도시된 바와같이 상부층인 물리여과부(30)는 상대적으로 층고를 낮게 형성하고, 하부층인 역여과부(50)는 층고를 높게 형성하는 등 다양한 사이즈로 형성할 수 있다.

상기 본체(20) 내부의 구획된 상부층인 물리여과부(30)는 상부구획판(21)에 일정두께로 물리여과재를 적층하여 물리여과층(31)을 형성한다. 상기 물리여과층의 상부 공간 측면에는 입수관(23)이 연통되어 수조로부터 유입된 담수가 물리여과층(31) 상부로 공급되도록 한다.

상기 물리여과층(31)을 형성하는 물리여과재로는 여과솜, 여과스펀지, 프리필터를 포함하는 다양한 소재로부터 선택사용할 수 있다. 상기 물리여과층의 두께로는 1mm ~ 100mm의 범위로 형성하여 유입된 담수가 하강하면서 슬러지(오니)와, 거품이 여과되도록 한다.

상기 물리여과층(31)에는 박테리아가 서식되도록 하여 물리여과층에 여과된 슬러지나 거품을 분해하거나, 여과되지 않고 통과하는 담수에 포함되어 있는 미세슬러지 또는 함유성분의 분해가 이루어지도록 한다. 상기 서식되는 박테리아로는 나이트로소모나스 박테리아(Nitrosomonas bacteria), 나이트로백터 박테리아(Nitrobacter bacteria)로 부터 선택된 어느 하나 또는 둘 모두가 서식되도록 하여 암모니아 또는 아질산을 분해하게 할 수 있으며, 이외에 암모니아 또는 아질산을 분해할 수 있는 다양한 박테리아가 서식되도록 할 수 있다.

여기서 상기 유기물의 분해과정을 살펴보면 유기물은 헤테로트로픽 박테리아(Heterotrop hic bacteria)에 의해 분해되어 암모니아(NH₃)를 발생시키고, 상기 암모니아는 암모니아분해미생물 대표적으로는 나이트로소모나스 박테리아에 의해 아질산(NO₂)으로 분해되며, 아질산은 질산염박테리아인 나이트로백터 박테리아(Nitrobacter bacteria)에 의해 독성이 없는 질산염(NO₃)으로 분해된다.

따라서, 수조의 수질개선을 위해서는 나이트로소모나스 박테리아와, 나이트로백터 박테리아의 생존율과 번식률을 높여야 함으로 상기 미생물을 서식시키기 위해서는 이에 적합한 서식환경의 조성이 중요하다. 즉, 상기 나이트로소모나스 박테리아는 햇빛이 없는 상태에서 장기간 생존이 가능하고, 상기 나이트로백터 박테리아는 물과 공기를 필요로 하고 있다. 그러므로, 상기 물리여과부는 물리여과층에서 미생물의 서식과 증식이 용이하도록 햇빛차단과 산소공급을 증대시키는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 일단 수조에 포함되어 있는 다량의 암모니아를 분해시키기 위해 암모니아분해미생물인 나이트로소모나스 박테리아의 번식과 서식이 용이하도록 햇빛을 차단하는 환경으로 조성하는 것이다.

아울러 상기 상부구획판(21)은 다공판으로 형성하여 담수가 하부로 점적으로 적하되도록 할 수 있다. 즉, 입수관(23)을 통해 유입된 담수가 물리여과층(31)을 통해 하강하면서 부피가 큰 이물질이 1차여과되고, 여과가 이루어진 담수는 상부구획판(21)에 형성된 통공을 통해 하부로 방울방울 떨어지는 적하방식에 의해 하부로의 배출이 이루어진다.

다음으로 상기 본체 내부에 구획된 중간층인 생물학적여과부(40)는 하부구획판(22)에 바이오부재를 적층하여 유기물 또는 암모니아 또는 아질산을 분해하는 바이오분해층(41)을 형성하고, 상기 하부구획판(22)은 일측 가장자리에 배수구(221)를 형성하여 바이오분해층을 통과한 담수가 하부로 배출되도록 한다.

또한, 상기 바이오분해층(41)은 상부구획판(21)과 이격되어 담수가 자유낙하할 수 있는 공간을 확보하는데 이는 상부구획판에서 떨어지는 담수가 자유낙하하면서 바이오부재에 부딪혀 더 작은물방울로 분산되는 분무화가 이루어지도록 하기 위한 것이다. 이러한 과정을 통해 담수에 내포된 암모니아는 기화되어 배출되고, 에어레이션을 사용한 것보다 많은 량의 산소가 담수 속으로 유입되어 다량의 산소공급이 이루어진다.

상기 바이오분해층(41)을 형성하는 바이오부재로는 라피스볼(LAPIS BALL), 바이오블럭(BIO-BLOCK), 바이오링(BIO-RING), 바이오볼(BIO-BALL), 바이오팩(BIO-PACK), 듀프라볼(DUPLA BALL)로 이루어진 군으로부터 일종 또는 복수로 선택사용하여 유용미생물인 호기성 박테리아의 서식과 가스배출이 용이하게 이루어지는 구조로 제공하는 것이 바람직하다.

상기 바이오분해층(41)에 서식하기 위한 유용미생물로는 암모니아 또는 아질산을 분해하여 비교적 인정한 물질인 질산염으로 변화시키는 나이트로소모나스 박테리아와 나이트로백터 박테리아가 있다. 즉, 상기 바이오분해층을 갖는 생물학적여과부에서도 물리여과부와 같이 나이트로소모나스 박테리아와 나이트로백터 박테리아의 서식을 위해 햇빛을 차단하는 구조로 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라서는 헤테로트로픽 박테리아도 함께 번식시켜 나이트로소모나스 박테리아의 영양분으로 작용하여 나이트로소모나스 박테리아 서식수가 유지되도록 할 수 있다.

상기 바이오분해층(41)의 형성두께로는 10 ~ 60 cm의 범위내에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 10cm 이하로 형성하면 유용미생물을 충분하게 제공하지 못하여 분해효율이 낮아지며, 60 cm이상으로 형성할 경우에는 분해효율의 증가정도가 미비하고 장치의 부피가 과다하게 증가되는 단점이 있으므로 상기 범위로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 바이오분해층(41)에서 서식하는 질산염박테리아인 나이트로백터 박테리아는 담수에 잠기지 않고 바이오부재 표면에 물이 흐르는 환경에서 서식이 증가된다. 그러나 상기 생물학적여과부(40)는 하부구획판(22)의 일측에만 배수구(221)가 형성되므로 다른 방향으로 하강한 담수는 배수구 방향으로 흘러서 배출이 이루어진다. 이때 상기 하부구획판(22) 상부를 따라 배수구 방향으로 흐르는 담수에 의해 바이오부재가 잠기게 되므로 바이오부재에서의 박테리아 서식에 저해된다.

따라서 상기 생물학적여과부(40)의 바이오분해층(41) 하부에는 도 3을 참조한 바와같이 다공질여과재층(42)을 더 형성하여 바이오분해층을 통과한 담수가 다공질여과재층(42)을 통해 배추구 방향으로 이동해 하부로의 배출이 이루어지도록 할 수 있다.

이러한 다공질여과재층(42)은 1~15cm의 두께로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 1cm 이하의 경우에는 바이오분해층(41)을 통과한 담수를 모두 수용하지 못하고 일부 바이오부재가 잠기게 되므로 상기 범위 이상으로 하는 것이 바람직하며, 15cm 이상의 경우에는 과도한 두께로 인해 장치의 부피가 증가되는 문제점이 있으므로 상기 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

더 바람직하게는 다공질여과재층(42)은 5cm 이상으로 형성하여 담수가 흐르는 상부공간을 박테리아 서식지로 사용하도록 하는 것이다. 즉, 담수의 이동에 의해 바이오분해층으로부터 분리된 박테리아가 다공질여과재층 상부공간에 정착되어 서식되거나, 나이트로백터 박테리아를 집중적으로 서식되도록 하여 아질산의 질산염 변환을 촉진시키게 하는 등 바이오분해층(41)과 다공질여과재층(42)의 이중여과가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 바이오분해층(41)을 통과하는 담수의 여과속도로는 100cm² 에 100 ~ 200 L/hr의 속도로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 100L/hr 이하의 속도로 담수가 여과되도록 하면 바이오부재에 공급되는 담수량이 낮고, 200 L/hr 이상의 속도로 담수가 여과되면 바이오부재에 공급되는 담수량이 지나치게 많게 되어 바이오부재에서 박테리아 서식환경이 저하됨으로 상기 범위로 담수가 공급되어 여과되도록 하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 생물학적여과부(40)는 상부구획판(21) 하부의 일측에 개폐가능한 배출구(43)를 형성하여 담수가 적하되어 떨어지면서 기화된 암모니아나, 분해과정에서 발생된 암모니아와 아질산 가스를 외부로 배출할 수 있도록 하여 생물학적여과부 공간에 암모니아 또는 아질산 가스의 농도가 높아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 4를 참조한 바와같이 상기 하부구획판(22)의 상부면을 경사면(222)으로 형성하여 바이오분해층(41)을 통과한 담수가 배수구(221)로 포집되면서 용이하게 배출되도록 할 수 있다. 도시된 바와같이 생물학적여과부(40)에 바이오분해층(41)과 다공질여과재층(42)이 이중으로 적층된 형태의 경우에는 경사면(222)을 다공질여과재층(42) 내에서만 형성되도록 하여 경사면을 따라 이동되는 담수에 의해 바이오분해층(41)이 잠기는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 또한 상기 경사면(222)은 하부구획판(22)에 의해 형성되도록 하거나, 평판의 하부구획판 상부에 경사판을 추가 설치하여 경사면이 형성되도록 하는 등 경사면이 션택적으로 형성되도록 할 수 있다.

상기 본체 내부에서 구획된 하부층인 역여과부(50)는 하부구획판(22)에 형성된 배수구(221)의 하부 공간인 이동공간(52)과 배수구가 형성되지 않은 하부구획판 하부공간인 여과공간(53)을 구획하는 수직격벽(51)과, 상기 수직격벽의 하단으로부터 여과공간으로 수평설치되는 상승류다공판(54)과, 상기 상승류다공판 상부에 적층되는 역여과층(55)을 포함해서 이루어진다.

상기 수직격벽(51)은 하부구획판(22) 저면으로부터 하부로 연장형성되고, 수직격벽 하단에 형성되는 유통구(511)를 통해 수직격벽에 의해 구획된 이동공간(52)과 여과공간(53)이 연통되도록 한다.

또한, 상기 상승류다공판(54)은 수직격벽(51)의 하단으로부터 여과공간(53)으로 수평설치되는 것으로 내면에 다수의 통공이 형성되어 이동공간(52)을 통해 하강한 담수가 유통구(511)에 의해 여과공간 하부로 이동되고 상승류다공판(54)의 통공을 통해 상부의 여과공간(53)으로 이동되도록 한다.

상기 역여과층(55)은 모래여과재인 2.5~3mm 직경의 왕사를 적층하여 형성되는 것으로, 생물학적여과부를 통과한 담수에 포함되어 있는 미세 슬러지가 여과되도록 한다. 상기 역여과층(55)에도 나이트로소모나스 박테리아와 나이트로백터 박테리아가 서식하도록 하여 통과하는 담수에 포함된 암모니아 또는 아질산을 분해시킬 수 있다.

상기 역여과층(55)은 상승류다공판(54) 상부의 여과공간(53)에서 1/2 ~ 2/3 의 높이 범위로 적층되도록 하여 상부에 역여과층(55)을 통과한 담수가 포집되는 공간 및 분해된 가스가 포집되는 공간이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 역여과층(55) 상부에는 담수가 포집되는 영역에 출수관(24)이 연통되어 여과가 완료된 담수를 수조로 재공급하도록 하고, 상단 일측에는 개폐가능한 배출구를 형성하여 포집된 가스가 외부로 배출되도록 할 수 있다.

이와같이 상향 여과가 이루어지게 하는 것은 생물학적여과부(40)를 통과하면서 여과되지 않은 부피가 큰 슬러지에 의해 역여과층의 유로가 막히는 것을 방지하기 위한 것으로 미세슬러지가 아닌 중량을 갖는 큰 슬러지는 상승류다공판(54) 하부 공간에 침전되도록 함으로써 여과성능이 저하되는 것을 방지하여 본 발명의 여과장치를 장시간 사용가능하도록 한 것이다.

또한, 역여과부(50)의 이동공간(52)과 여과공간(53)을 구획하는 수직격벽의 위치는 도시된 바와같이 수직격벽을 일측으로 편향되게 하는 방법이외에 이동공간과 여과공간을 유사하게 등분하여 이동공간에 포집된 담수의 하중에 의해 여과공간의 담수가 역여과층을 상향통과하도록 설계하는 등 다양하게 설치될 수 있다.

이와같이 구성되는 여과장치(10)는 대부분의 슬러지가 물리여과부(30)에 의해 여과되므로 물리여과부의 물리여과재인 여과솜만 자주 교체하고, 담수에 포함되어 있는 독성물질인 암모니아는 화학물질 투입없이 각 층에 서식하는 박테리아에 의한 생물학적 방법에 의해 분해되어 담수의 정화가 이루어지도록 한다.

이하 본 발명에 따른 여과장치의 작동상태를 도 2와 3을 참조하여 간략하게 설명한다.

먼저 수조에서 펌핑된 담수는 입수관(23)을 통해 본체(20) 내부의 물리여과부(30) 상부 공간으로 공급된다.

공급된 담수를 물리여과부(30)에 적층된 물리여과층(31)을 하향 통과하면서 부피가 큰 슬러지 거품 등이 여과된다. 이 때 상기 물리여과층에 서식하는 박테리아에 의해 일부 암모니아를 분해하여 아질산 또는 질산염으로 변화시킨다.

상기 물리여과층(31)을 통과한 담수는 상부구획판(21)에 형성된 통공을 통해 하부층인 생물학적여과부(40)로 공급된다. 이 때 상기 상부구획판(21) 통공으로부터 방울형태인 적하방식에 의해 담수의 배출이 이루어지고, 적하된 담수방울은 생물학적여과부의 바이오분해층(41)에 부딪혀 작은 방울로 분산되면서 담수에 포함되어 있는 암모니아가 기화되어 배출되고, 산소가 유입된다.

상기 암모니아를 일부 기화배출시킨 담수는 바이오분해층(41)을 구성하는 바이오부재의 표면을 따라 하향으로 흐르면서 바이오부재에 서식하는 박테리아인 나이트로소모나스 박테리아, 나이트로백터 박테리아와 접촉되어 암모니아를 아질산으로 분해 및 아질산을 질산염으로 분해하는 생물학적 분해작용이 발생된다.

상기 바이오분해층(41)을 통과한 담수는 다공질여과재층(42)에 유입되고 다공질여과재층에 서식하는 박테리아에 의해 추가적인 분해가 이루어지며, 다공질여과재층 내에서 하부구획판(22)의 배수구(221)가 있는 부분으로의 이동되어 배수구를 통해 하부의 역여과부(50)로 투입된다.

하부구획판의 배수구를 통해 역여과부(50)로 유입된 담수는 수직격벽(51)에 의해 구획된 이동공간(52)을 통해 하향이동하여 수직격벽 하단의 유통구(511)을 통해 수평방향으로 이동하고, 상측에 형성된 상승류다공판(54)을 통해 상부 여과공간(53)으로 투입된다. 상기 여과공간으로 투입된 담수는 상승류다공판 상부에 적층된 역여과층(55)을 상향통과하면서 담수에 포함된 미세슬러지를 여과시키고 잔존하는 암모니아 및 아질산은 박테리아에 의해 최종분해제거하고 역여과층(55) 상부공간에 포집된다. 상기 포집된 암모니아 함유량을 낮아진 담수는 출수관(24)을 통해 수조로의 재공급이 이루어진다.

10 : 여과장치
20 : 본체
21 : 상부구획판 22 : 하부구획판
23 : 입수관 24 : 출수관
221 : 배수구 222 : 경사면
30 : 물리여과부
31 : 물리여과층
40 : 생물학적여과부
41 : 바이오분해층 42 : 다공질여과재층
43 : 배출구
50 : 역여과부
51 : 수직격벽 52 : 이동공간
53 : 여과공간 54 : 상승류다공판
55 : 역여과층 511 : 유통구

Claims

통체로 내부가 상부구획판(21)과 하부구획판(22)에 의해 상중하부의 3개구역층으로 구획되고, 수조로부터 담수를 유입받는 입수관(23)과, 여과한 담수를 수조로 재공급하는 출수관(24)이 연통 설치된 본체(20)와;
상기 본체의 상부층으로서 상부구획판(21)에 일정두께로 여과솜을 적층하여 물리여과층(31)을 형성하고, 상기 물리여과층 상부공간의 일측에 입수관(23)이 연통되고, 상부구획판(21) 전체를 다공판으로 형성하여 물리여과층을 통과한 담수를 하부로 점적으로 적하되는 물리여과부(30)와;
상기 본체의 중간층으로서 하부구획판(22)에 일정두께로 바이오부재를 적층한 바이오분해층(41)을 형성하여 유용미생물에 의한 유기물 또는 암모니아 또는 아질산을 분해하도록 하고, 상기 바이오분해층(41)과 상부구획판 사이의 적하공간을 통해 적하된 담수에는 암모니아를 기화배출시킴과 동시에 산소유입이 이루어지도록 하고, 상기 하부구획판의 일측 가장자리에는 다수의 통공이 형성된 배수구를 형성하여 바이오분해층을 통과한 담수를 하부로 배출시키는 생물학적여과부(40)와;
상기 본체의 하부층으로서 하부구획판 저면으로부터 하부로 수직설치되어 하부구획판의 배수구로 배출된 담수를 바닥으로 이동시키는 이동공간(52)과 상기 이동공간을 통과한 담수를 여과시키는 여과공간(53)을 구획하면서 하단이 본체바닥면가 일정거리 이격되어 유통구(511)를 형성하는 수직격벽(51)과, 상기 수직격벽의 하단으로부터 수평설치되어 여과공간을 상하로 구획하고 내면에 다수의 통공이 형성되어 이동공간으로 하강하여 유통구를 통과한 담수를 통공을 통해 상부 여과공간(53)으로 상승공급하는 상승류다공판(54)과, 상기 상승류다공판의 상부에 모래여과재를 적층해 역여과층(55)을 형성하여 상승류에 의해 역여과층 상부에 포집된 담수를 출수관(24)을 통해 수조로 공급하는 역여과부(50);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 생물학적여과부(40)의 바이오분해층(41) 하부에는 다공질여과재층(42)을 더 형성하여 바이오분해층을 통과한 담수가 다공질여과재층을 통해 배수구로 이동하여 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 여과장치.
제2항에 있어서,
상기 바이오분해층(41)은 다수의 홈이 형성되어 박테리아 서식과 가스배출이 용이하도록 라피스볼(LAPIS BALL), 바이오블럭(BIO-BLOCK), 바이오링(BIO-RING), 바이오볼(BIO-BALL), 바이오팩(BIO-PACK), 듀프라볼(DUPLA BALL)로 이루어진 군으로부터 선택사용하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
제2항에 있어서,
상기 바이오분해층(41)은 100cm² 에 100 ~ 200 L/hr의 속도로 여과가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 물리여과층(31)과 바이오분해층(41) 및 역여과층(55)에 서식하는 유용미생물은 나이트로소모나스 박테리아(Nitrosomonas bacteria), 나이트로백터 박테리아(Nitrobacter bacteria)로부터 일종 또는 이종이상 선택한 것을 특징으로 하는 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 하부구획판(22)은 배수구가 형성되지 않은 상부면을 경사면(222)으로 형성하여 바이오분해층(41)을 통과한 담수가 용이하게 포집되어 하부로 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 여과장치.