KR101784377B1 - 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조 및 이를 이용한 수계내 독성 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 황산화 미생물을 이용하여 물에 포함된 황산화염이온의 농도의 변화에 따른 물의 전기전도도의 변화를 측정하여 수계내에 포함된 독성을 측정하는 측정장치의 미생물 반응조 및 이를 이용한 수계내 독성 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면 황산화 미생물과 황입자가 수용된 외부 반응조에 외부로부터 공급되는 원수와 공기가 혼합된 물시료를 수용시키고, 상기 물시료의 전기전도도의 변화를 상기 외부 반응조의 내부공간에 내입된 내부 반응조의 내부공간에 내입된 전기전도도 측정센서로 측정하는 미생물 반응조에 관한 것이고, 상기 미생물 반응조의 전기전도도 측정센서에서 측정된 전기전도도값을 이용하여 물시료의 독성도를 연산하는 독성 측정장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 황산화 미생물을 이용하여 물에 포함된 황산화염이온의 농도의 변화에 따른 물의 전기전도도의 변화를 측정하여 수계내에 포함된 독성을 측정하는 측정장치의 미생물 반응조 및 이를 이용한 수계내 독성 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하면 황산화 미생물과 황입자가 수용된 외부 반응조에 외부로부터 공급되는 원수와 공기가 혼합된 물시료를 수용시키고, 상기 물시료의 전기전도도의 변화를 상기 외부 반응조의 내부공간에 내입된 내부 반응조의 내부공간에 내입된 전기전도도 측정센서로 측정하는 미생물 반응조에 관한 것이고, 상기 미생물 반응조의 전기전도도 측정센서에서 측정된 전기전도도값을 이용하여 물시료의 독성도를 연산하는 독성 측정장치에 관한 분야이다.
화학물질에 의한 사고는 인간에 직접적인 영향을 주며, 대기, 토양, 수계에도 영향을 미치고 있다. 즉, 공장폐수 유출, 기름유출사고, 축산폐수유입, 농약 과다 사용 및 농약 과다 유입 등 돌발사고는 우리 주변에서 끊이지 않고 발생하였으며, 이러한 사고에 대하여 신속하게 대처할 수 있어야 한다.
따라서 상수원, 강, 하천, 공장용수, 급수시설 또는 상수도 등에 유입되는 독성물질을 감지할 수 있는 시스템을 개발하여 적재적소에 설치함으로써 오염원의 신속한 발견 및 대책 강구와 유입되는 독성물질을 사전에 예방할 수 있어야 한다.
또한 수중의 독성물질을 탐지하는 방법으로는 물리화학적 방법을 이용해 정성적, 정량적으로 분석하는 화학적 수질독성탐지방법과 생물체를 이용하는 생물학적 수질독성탐지방법이 있다.
상기 화학적 수질독성탐지방법의 경우 개별적인 독성물질을 탐지하는 것이기 때문에 여러 예상 독성물질을 동시에 빠른 시간 내에 분석하기 어려움이 있다. 수중의 독성을 탐지하기 위해서는 다양한 독성물질들로부터 직접적인 영향을 받는 생물체보다 더 뛰어난 도구는 없으며, 이러한 이유 때문에 생물체를 이용한 독성 모니터링 기술이 최근에는 대두되고 있다.
현재 사용되고 있는 생물학적 독성 모니터링 기술로는 물고기, 물벼룩, 조류, 다양한 종의 미생물 등의 생물체를 이용하는 방법 등이 있으며 각각의 방법들은 각기 다른 특징을 가지고 있다.
상기 독성 모니터링 초기에는 물고기를 이용하는 독성탐지방법이 주로 사용되었으나, 독성 탐지 개체의 크기가 크고 독성에 대한 민감도가 낮으며, 독성물질에 반응하는 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한 물벼룩을 이용하는 독성탐지 방법이 최근까지 많이 이용되고 있으나, 이 방법 또한 물벼룩을 일정한 조건하에서 관리하고 독성에 대한 내성을 극복하기 위하여 일주일 주기로 시험 생물을 교체하여야하므로 유지관리 측면에서 어려움을 안고 있다. 여러 종류의 미생물을 이용하는 방법 또한 미생물의 배양을 위한 주기적인 먹이 공급 및 최적의 배양조건을 유지하기 위한 제반 환경의 조성이 필요하다.
이러한 상황에서 상기한 종래 기술들이 가지는 단점들을 극복할 수 있는 독성 측정장치가 절실히 요구되고 있다.
다음은 수계내 독성 측정장치에 관한 대표적인 종래기술이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1244712호는 황산화미생물을 이용한 측정조 분리형 생태 독성탐지장치에 관한 것으로서, 물시료가 유입 및 유출되는 유입구와 유출구를 가지며, 황산화 미생물이 담지되고 황입자와 산소가 상기 황산화 미생물에 의해 황산화염이온화 되는 미생물반응조; 상기 미생물반응조와 분리되고 연결관에 의해 상기 미생물반응조와 연결되어 상기 미생물반응조에서 황산염이온이 생성된 물시료가 상기 연결관을 통해 유입되는 측정조; 상기 측정조에 설치되어 황산염이온이 생성된 물시료의 전기전도도(EC) 및 pH를 각각 측정하는 pH 측정부 및 EC 측정부; 상기 pH 측정부 및 EC 측정부로부터 측정된 전기전도도(EC) 및 pH 값을 기준치와 비교하여 상기 물시료의 독성여부를 판단하는 제어부;를 포함하며, 상기 연결관은 상기 미생물반응조의 유출구와 상기 측정조의 유입구에 각각 연결되고, 상기 측정조의 유입구는 상기 미생물반응조의 유출구보다 아래에 위치되어 상기 미생물반응조에서 황산염이온이 생성된 물시료가 자연유화에 의해 상기 측정조로 유입될 수 있도록 하는 생태 독성탐지장치를 제시하였다.
또한 상기 종래기술은 반응조로 공기와 물시료의 주입시에 발생하는 기포로부터 pH와 전기전도도(EC)의 측정값이 영향을 받지 않도록 하는 효과를 실현하였으나, 상기 미생물반응조와 측정조가 분리되어 있기 때문에, 오히려 물시료 내에서 확산되는 황산화염이온의 유동경로가 길어져 EC 측정부(본 발명의 전기전도도 측정센서와 대응됨.)에 의한 전기전도도값의 정확한 측정이 어려운 문제가 발생하여, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조 및 독성 측정장치의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 황산화 미생물을 이용한 미생물 반응조는 물시료에 담가진 상태를 가지는 황입자와 공기에 의한 전기전도도 측정센서의 오측정을 방지하기 위하여, 상기 황입자와 공기가 수용된 반응조와 전기전도도 측정센서가 수용된 다른 반응조를 서로 분리시킨 상태로 구성되기 때문에, 물시료 내에서 확산되는 황산화염이온의 유동경로가 길어져 전기전도도 측정센서에 의한 전기전도도값의 정확한 측정이 어려운 문제가 발생하였고;
또한 종래 수계내 독성 측정장치는 피측정물인 원수의 독성도를 연산하기 위해서는 인공하천수와 같은 기준 시료의 전기전도도값을 선측정한 후 상기 원수와 기준 시료 간의 독성도 차이를 연산하여야 하기 때문에, 원수의 종류에 따라 기본적으로 포함되어 있지만 해롭지는 않을 정도의 독성물질로 인한 독성도를 고려하지 못한 원수의 독성도가 측정되는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
황산화 미생물에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도의 변화를 측정하는 미생물 반응조에 있어서, 상기 미생물 반응조는 외부에서 원수 및 공기를 공급받아 물시료로 이용하고, 제1내부공간에 황산화 미생물과 황입자를 수용시키는 외부 반응조; 상기 외부 반응조의 제1내부공간에 내입되되, 전기전도도 측정센서를 내부에 형성된 제2내부공간에 내입시키고, 측부에 상기 제1내부공간과 제2내부공간을 연통키는 하나 이상의 관통홀이 형성되는 내부 반응조;를 포함하여 구성되는 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 제시하고;
또한 내부공간에 황산화 미생물과 황입자가 수용되고, 외부에서 원수와 공기를 공급받아 물시료로 이용하며, 상기 황산화 미생물에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도를 변화를 측정하는 전기전도도 측정센서를 구비하는 미생물 반응조; 상기 미생물 반응조에 대한 원수와 공기의 공급여부, 물시료의 배출여부를 조절하는 제어모듈 및 상기 전기전도도 측정센서에 의하여 센싱된 물시료의 전기전도도의 변화에 따른 물시료의 독성도를 연산하는 연산모듈을 포함하는 관리부;를 포함하여 구성되는 수계내 독성 측정장치를 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조는 외부 반응조에 형성된 제1내부공간에 전기전도도 측정센서가 제2내부공간에 내입된 내부 반응조를 내입시킨 상태로 물시료의 전기전도도를 측정할 수 있기 때문에, 전기전도도 측정센서에 대한 물시료에서 생성된 황산화염이온의 유동경로를 짧게 유도하여 상시 또는 주기적으로 변하는 물시료의 보다 정확한 전기전도도값의 측정이 가능한 효과를 얻을 수 있고;
특히, 상기 제1내부공간에서 내부 반응조에 형성된 관통홀을 통해서 제2내부공간의 전기전도도 측정센서 쪽으로 이동하는 공기방울의 적체를 억제하여, 공기방울로 인한 전기전도도 측정센서의 오측정을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;
또한 수계내 독성 측정장치에서 물시료의 독성도를 연산하는 방식에 있어서는, 인공하천수와 같은 기준 시료의 전기전도도값 없이, 일정시간 동안에 측정한 해당 원수의 평균 전기전도도 변화율을 일정 시점의 물시료의 독성도를 취득하기 위한 물시료의 전기전도도 변화율(SLEC)의 기준값으로 이용할 수 있기 때문에, 원수의 종류에 따라 기본적으로 포함되어 있지만 해롭지는 않을 정도의 독성물질로 인한 독성도를 고려하면서 해당 원수의 독성도를 판단하고, 원수의 지역적, 계절적, 기후적 특성을 반영하여 원수의 독성도를 판단할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 분리 사시도.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 측단면도.
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 평단면도.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 측단면도.
도 5 내지 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조의 작동상태를 나타내는 측단면도.
도 8a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 의하여 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산하는 과정을 나타내는 그래프.
도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 의하여 연산한 전기전도도 변화율(SLEC)을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 복수 개의 미생물 반응조가 장착된 경우를 나타는 측단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 복수 개의 미생물 반응조가 장착된 경우의 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산하는 과정을 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 복수 개의 미생물 반응조가 장착된 경우의 전기전도도 변화율(SLEC)을 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 분리 사시도.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 측단면도.
도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 평단면도.
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조를 나타내는 측단면도.
도 5 내지 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조의 작동상태를 나타내는 측단면도.
도 8a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 의하여 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산하는 과정을 나타내는 그래프.
도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 의하여 연산한 전기전도도 변화율(SLEC)을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 복수 개의 미생물 반응조가 장착된 경우를 나타는 측단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 복수 개의 미생물 반응조가 장착된 경우의 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산하는 과정을 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 수계내 독성 측정장치에 복수 개의 미생물 반응조가 장착된 경우의 전기전도도 변화율(SLEC)을 나타내는 그래프.
우선, 일반적으로 원수에서 채취된 물시료에 수용된 황입자(31)는 산소와 황산화 미생물에 의하여 황산화염이온을 생성하게 되고, 상기 황산화염이온은 물시료의 전기전도도를 변화시키게 된다.
이때, 물시료와 동일한 물성을 가지는 원수에 상기 황산화 미생물의 활성도를 떨어뜨리는 독성물질이 포함된 경우에는, 상기 황산화염이온의 생성률이 변화되고, 그 결과 물시료의 전기전도도(전기전도도 증가율)가 변화되게 되는데, 본 발명은 상기 물시료의 전기전도도를 원활하고 정확하게 측정하기 위한 미생물 반응조 및 수계내 독성 측정장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 의한 미생물 반응조는 상기와 같은 황입자(31)와 황산화 미생물을 이용하여 물시료의 전기전도도 변화를 측정함으로써 수계(원수)내에 포함된 독성도를 측정하는 측정장치에 구비되거나, 상기 측정장치와 연결되어 측정된 물시료의 전기전도도 신호를 상기 측정장치의 관리부로 전달하는 수계내 독성 측정장치에 관한 것이다.
보다 상세하면, 본 발명에 의한 미생물 반응조에서 측정된 물시료의 전기전도도 신호는 수계내 독성 측정장치의 관리부로 전달되어 전기전도도 변화율로 연산되고, 상기 전기전도도 변화율은 관리부에서 기산출된 해당 원수의 평균적인 전기전도도 변화율과 비교되어 원수의 독성도를 연산하기 위한 기초 데이터로 이용된다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 11을 참고하여, 본 발명을 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조 및 수계내 독성 측정장치로 구분하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[
수계내
독성 측정장치용 미생물
반응조
]
본 발명은 황산화 미생물에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도의 변화를 측정하는 미생물 반응조에 있어서, 상기 미생물 반응조는 외부에서 원수 및 공기를 공급받아 물시료로 이용하고, 제1내부공간(11)에 황산화 미생물과 황입자(31)를 수용시키는 외부 반응조(10); 상기 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에 내입되되, 전기전도도 측정센서(40)를 내부에 형성된 제2내부공간(21)에 내입시키고, 측부에 상기 제1내부공간(11)과 제2내부공간(21)을 연통키는 하나 이상의 관통홀(22)이 형성되는 내부 반응조(20);를 포함하여 구성되는 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 의한 미생물 반응조는 거시적으로 외부 반응조(10) 및 전기전도도 측정센서(40)를 구비하는 내부 반응조(20)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 외부 반응조(10)는 외부에서 원수 및 공기를 공급받아 물시료로 이용하고, 제1내부공간(11)에 황산화 미생물과 황입자(31)를 수용시키는 구성으로서, 원수의 일부를 외부에서 공급받아 물시료로 이용하고, 상기 제1내부공간(11)에 수용된 황화 미생물과 황입자(31)가 상기 물시료에 잠길 수 있도록 하여 황산화염이온을 생성시키는 구성이다.
즉, 상기 외부 반응조(10)에 공급되는 원수는 상수원, 강, 하천, 공장용수, 급수시설 또는 상수도 등과 같은 종류의 피측정물이 될 수 있고, 상기 종류의 원수의 일부는 채취된 후 원수 유입관(15)을 통하여 외부 반응조(10)로 공급된다.
이때, 상기 원수 유입관(15)에는 원수 공급펌프(16)가 구비되어 원수 유입관(15)으로 유동되는 원수가 일정의 수압을 가져 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)으로 용이하게 유동될 수 있도록 구성되거나, 상기 원수 공급펌프(16)의 구비 없이 원수 유입관(15)과 연결된 메인 원수 유동관의 수압에 의하여 자연적으로 원수 유입관(15)으로 원수의 일부가 유동된 후 상기 제1내부공간(11)으로 유동될 수 있도록 구성될 수 있다.
상기와 연관하여, 상기 원수 유입관(15)을 통하여 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)으로 유입된 원수는 전기전도도를 측정하기 위한 물시료로 이용된다.
또한 상기 원수 유입관(15)에는 솔레노이드 밸브와 같은 밸브가 구비되어 원수 유입관(15)에서 유동되는 원수의 유동여부 및 유동량을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
아울러 상기 외부 반응조(10)에 공급되는 공기는 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에 수용된 황산화 미생물의 원활한 호흡을 위하여 필요한 산소를 공급하기 위한 것으로서, 상기 공기를 상기 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)으로 원활하게 공급할 수 있으면 다양한 방식으로 통하여 상기 제1내부공간(11)으로 공급될 수 있다.
즉, 상기 공기는 상기 원수에 혼합된 상태로 상기 제1내부공간(11)으로 공급될 수도 있고, 상기 원수와 별도로 독립되어 상기 제1내부공간(11)으로 공급될 수도 있는데, 이에 관한 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.
더불어 상기 외부 반응조(10)는 상기와 같이 외부에서 공급받은 원수 및 공기로 이루어진 물시료를 외부 반응조(10)의 내부에 형성된 제1내부공간(11)으로 원활하게 수용시킬 수 있고, 상기 제1내부공간(11)에 수용된 황산화 미생물과 황입자(31)가 상기 물시료에 잠길 수 있도록 구성되면, 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이하, 상기 외부 반응조(10)는 도 2와 같이 일정의 높이와 내경을 가지는 제1내부공간(11)이 내부에 형성된 실린더 형태로 구성된 경우를 바람직한 실시예로 설명하겠다.
이때, 상기 외부 반응조(10)는 하부에 원수와 공기를 일괄적으로 유입받는 원수 유입구(12a)가 형성되거나, 원수와 공기를 각각 유입받는 원수 유입구(12b)와 공기 유입구(13)가 형성될 수 있고, 외부 반응조(10)의 측부 위쪽에 제1내부공간(11)에 수용된 물시료를 외부로 배출시키는 물시료 배출구(14)가 형성되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기 구성의 외부 반응조(10)는 외부 반응조(10)의 하부에서 원수와 공기를 유입받고, 외부 반응조(10)의 상부 쪽에서 전기전도도 측정이 완료된 물시료를 배출시킬 수 있는 구성을 하여, 제1내부공간(11)에 수용된 황입자(31)들에 대한 물시료 및 공기의 접촉을 균일하고 원활하게 실현시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
보다 상세하면, 상기와 같이 외부 반응조(10)의 하부에 형성된 원수 유입구(12a, 또는 원수 유입구(12b)와 공기 유입구(13))를 통하여 원수와 공기가 제1내부공간(11)으로 공급되면, 물시료에 혼합된 공기가 비중에 의하여 자연스럽게 제1내부공간(11)의 하부에서 상부쪽으로 유동될 수 있고, 이때, 제1내부공간(11)에 수용된 황입자(31)에 가해지는 공기방울은 황입자(31)들 사이사이를 통하여 황입자(31)의 표면에 노출된 황산화 미생물에 전달될 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
또한 상기와 같이 외부 반응조(10)의 하부에 원수와 공기를 일괄적으로 유입받는 원수 유입구(12a)가 형성되는 경우에는, 상기 원수 유입구(12a)에는 상기 원수 유입관(15)이 연결되어 원수를 제1내부공간(11)으로 공급하고, 이때, 상기 원수 유입관(15)의 일정 부분에는 공기가 공급되는 공기 유입관이 연결되어 상기 원수 유입관(15)에서 제1내부공간(11)으로 유동되는 원수에 공기를 혼합시켜 원수 유입구(12a)로 유동될 수 있도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 공기 유입관의 일측(원수 유입관(15)이 연결된 쪽의 반대쪽)에는 공기 주입펌프(17)가 구비되어 외부 반응조(10)의 외부 공기를 상기 공기 유입관으로 펌핑하도록 구성되는 것이 바람직하다.
더불어 상기 공기 유입관을 통하여 제1내부공간(11)으로 공급되는 공기는 원수가 물시료로서 제1내부공간(11)으로 공급될 때뿐만 아니라, 제1내부공간(11)으로의 원수 공급이 중단된 상태(물시료의 정치 상태)에서도 계속적으로 제1내부공간(11)으로 공급되어 황산화 미생물의 호흡을 위한 산소를 계속적으로 공급할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 공기 주입펌프(17)를 대신하여, 상기 공기 유입관의 일측에는 산소탱크가 연결되는 구성을 하여, 황산화 미생물에 순순한 산소를 공급할 수 있도록 구성될 수도 있다.
아울러 상기와 같이 외부 반응조(10)의 하부에 원수와 공기를 독립적으로 유입받는 원수 유입구(12b)와 공기 유입구(13)가 각각 형성되는 경우에는, 상기 원수 유입구(12b)에는 상기 원수 유입관(15)이 연결되어 원수를 제1내부공간(11)으로 공급하고, 상기 공기 유입구(13)에는 상기 공기 유입관이 연결되어 공기를 제1내부공간(11)으로 공급하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기와 같이 원수 유입구(12b)와 공기 유입구(13)가 별도의 구성으로 외부 반응조(10)에 형성되면, 제1내부공간(11)으로 공급되는 원수와 공기를 보다 독립적으로 조절할 수 있는 효과를 실현할 수 있다.
또한 상기 물시료 배출구(14)는 상기 제1내부공간(11)에 수용되어 있던 물시료의 전기전도도 측정이 완료된 이후 새로운 물시료를 제1내부공간(11)으로 공급받기 위하여 배출시키기 위한 구성이고, 물시료에 포함되는 공기를 외부하우징의 외부로 배출시키는 역할도 동시에 수행한다.
이때, 상기 물시료 배출구(14)는 도 3a와 같이 외부 반응조(10)의 측부에 형성되는 구성을 하되, 측부의 상부쪽에 형성되어 제1내부공간(11)의 하부와 상부 사이에 일정량의 물시료가 수용될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 제1내부공간(11)에 수용되어 전기전도도의 측정이 완료된 물시료는 상기 원수 유입구(12a, 12b)를 통하여 제1내부공간(11)으로 공급되는 새로운 원수(물시료)의 수압에 의하여 제1내부공간(11)의 상부쪽으로 밀려서 유동된 후 상기 물시료 배출구(14)를 통하여 외부 반응조(10)의 외부로 배출된다.
이때, 상기 물시료 배출구(14)는 도 3a와 같이 관의 형태로 외부 반응조(10)의 외측으로 일정 길이로 돌출 형성되는 구성을 할 수 있다. 즉, 상기 물시료 배출구(14)는 외부 반응조(10)가 연결된 일측에서 타측방향으로 하향되며 길이가 형성되는 구성을 하여, 상기 제1내부공간(11)에 수용된 물시료의 양이 항상 상기 물시료 배출구(14)의 하단에 맞춰질 수 있도록 함으로써, 제1내부공간(11)에 수용된 물시료의 양이 항상 정량이 될 수 있도록 구성될 수 있다.
아울러 상기 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에 수용되는 황산화 미생물과 황입자(31)는 제1내부공간(11)에 수용된 물시료의 전기전도도를 변화시키는 황산화염이온을 생성시키는 구성으로서, 상기에서 설명한 바와 같이 황산화 미생물의 호흡에 의하여 황입자(31)의 일부가 이온화되어 황산화염이온으로 변화됨으로써 물시료의 제1내부공간(11)에 수용된 물시료의 전기전도도를 변화시킬 수 있도록 하는 구성이다.
이때, 상기 황산화 미생물과 황입자(31)는 공지의 것을 이용할 수 있고, 상기 황산화 미생물과 황입자(31)는 별도로 상기 제1내부공간(11)에 수용되는 구성을 할 수도 있고, 상기 황입자(31)에 황산화 미생물이 담지된 것을 이용할 수도 있다.
또한 상기 공기는 제1내부공간(11)에 수용된 황산화 미생물 및 황입자(31)에 균일하게 가해질 수 있도록 공기방울 형태로 물시료에 혼합되는 것이 바람직하고, 이를 더욱 효과적으로 실현하기 위하여, 상기 제1내부공간(11)의 하부, 상기 원수 유입구(12a) 또는 공기 유입구(13)와 인접된 제1내부공간(11)의 일정부분에는 공기의 폭기를 위한 폭기수단이 더 포함되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기 폭기수단은 제1내부공간(11)으로 공급되는 공기를 공기방울 형태로 잘게 쪼갤 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수도 있고, 바람직하게는 도 2, 3a와 같이 다수의 통공이 형성된 망(50)을 포함하는 구성을 할 수 있다.
이때, 상기 망(50)은 단순히 망(50)만으로 제1내부공간(11)의 하부, 상기 원수 유입구(12a) 또는 공기 유입구(13)와 인접된 제1내부공간(11)의 일정부분에 배치되는 구성을 할 수도 있고, 상기 망(50)의 외부에는 망(50)의 형태를 유지시키기 위한 케이스(51)가 더 장착되는 구성을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 케이스(51)는 제1내부공간(11) 하부의 내경과 동일 또는 유사한 외경을 가지는 링형태로 구성되고, 상기 링형태의 케이스(51) 안쪽에는 상기 망(50)이 구비되는 구성을 하여 원수 유입구(12a) 또는 공기 유입구(13)에서 제1내부공간(11)으로 공급되는 공기를 잘게 쪼개어 공기방울 형태로 만들 수 있다.
아울러 상기 망(50)은 원수 유입구(12a) 또는 공기 유입구(13)에서 제1내부공간(11)으로 유입되는 공기방울이 제1내부공간(11)의 수평단면 방향으로 펼쳐지며 제1내부공간(11)의 하부에서 상부로 유동될 수 있도록 하는 효과도 발휘하고, 망(50)의 상부에 적층되는 황입자(31, 또는 황비드)가 원수 유입구(12a, 12b) 또는 공기 주입구로 유실되는 것을 방지하는 효과를 발휘한다.
또한 상기 내부 반응조(20)는 상기 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에 내입되되, 전기전도도 측정센서(40)를 내부에 형성된 제2내부공간(21)에 내입시키고, 측부에 상기 제1내부공간(11)과 제2내부공간(21)을 연통키는 하나 이상의 관통홀(22)이 형성되는 구성으로서, 상기 제1내부공간(11)에 정치되는 형태로 수용된 물시료에서 생성되는 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도 변화를 측정하기 위한 전기전도도 측정센서(40)를 황입자(31) 및 공기에 의한 공기방울과 분리시키며 물시료에 담그기 위한 구성이다.
즉, 상기 내부 반응조(20)는 도 2와 같이 일정의 높이와 외경을 가지는 실린더 형태로 구성되어, 내부에 형성된 제2내부공간(21)에는 전기전도도 측정센서(40)를 내입시키고, 외주면은 상기 제1내부공간(11)의 내주면과 이격된 상태로 상기 외주 반응조의 제1내부공간(11)에 내입되는 구성을 한다.
보다 상세하면, 상기 내부 반응조(20)의 제2내부공간(21)에 내입된 전기전도도 측정센서(40)는 공지의 것으로 구성되어 물시료의 전기전도도의 측정을 위한 전극단자(41)가 전기전도도 측정센서(40)의 일정부분에 구비되는 구성을 하는데(이하, 전극단자(41)가가 전기전도도 측정센서(40)의 하부에 구비되는 경우를 바람직한 실시예로 설명함.), 이때, 상기 전극단자(41)가 물시료에 수용된 황입자(31)와 직접적으로 접촉되거나, 물시료에 포함된 공기방울과 접촉되면 정확한 전기전도도를 측정하지 못하게 된다.
이에 대하여, 본 발명은 상기 내부 반응조(20)를 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에 내입시키되, 상기 제1내부공간(11)과 제2내부공간(21)을 내부 반응조(20)의 측부에 형성된 관통홀(22)을 통하여 상호 연통시킴으로써, 제1내부공간(11)에 수용된 물시료에 포함된 공기방울은 제2내부공간(21)에 내입된 전기전도도 측정센서(40)의 전극단자(41)에 접촉되지 않고, 물시료에 수용된 황입자(31)와 상기 전극단자(41) 또한 직접 접촉되지 않도록 하는 효과를 실현시킬 수 있다.
상기와 연관하여, 상기 내부 반응조(20)는 제2내부공간(21)에 내입된 전기전도도 측정센서(40)의 하부에 구비된 전극단자(41)에 공기방울 또는 황입자(31)가 직접 접촉되지 않도록 하부가 막힌 상태로 구성되는 것이 바람직하고, 제2내부공간(21)의 상부는 외부와 연통되도록 열린상태로 구성되어 제2내부공간(21)으로 유입될 수 있는 공기를 외부로 자연배출시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 내부 반응조(20)의 상단은 상기 외부 반응조(10)의 상단에 안착되거나 체결될 수 있도록 깔때기 형태로 상향하며 벌어진 형태로 구성될 수도 있다.
또한 상기 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)의 하부에는 황산화 미생물과 황입자(31)로 만들어진 복수 개의 황비드에 의한 황비드층(30)이 형성되도록 구성되고, 상기 황비드층(30)의 상부에는 상기 내부 반응조(20)의 하부가 위치되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 구성의 황비드층(30)은 가루 상태의 황입자(31)를 일정의 크기로 뭉쳐서 만들어진 황비드 복수 개에 의하여 형성되고, 상기 복수 개의 황비드 간의 공극으로는 물시료에서 생성된 황산화염이온이 보다 용이하게 확산될 수 있어서, 제1내부공간(11) 하부와 상부에서 각각 생성된 황산화염이온이 보다 빠르게 혼합되어 물시료의 황산화염이온 농도를 보다 빠르게 일정화시킬 수 있는 효과를 발휘하고, 그 결과 상기 관통홀(22)을 통하여 제1내부공간(11)에서 제2내부공간(21)으로 유동되는 물시료에 포함된 황산화염이온 농도의 신뢰성을 정확하게 확보할 수 있는 효과를 실현시킬 수 있다.
아울러 상기 구성의 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에서 생성된 황산화염이온은 제1내부공간(11)에 수용되어 정치된 물시료에서 균일한 농도로서 제2내부공간(21)으로 확산되는데, 상기 황산화염이온은 상기 황비드층(30)에서 제1내부공간(11)의 내주면과 내부 반응조(20)의 외주면 사이에 형성된 이격공간(18, 제1내부공간(11)의 일부분임.)으로 확산되며, 상기 이격공간(18)으로 확산된 황산화염이온은 상기 이격공간(18)과 연통되는 상기 관통홀(22)을 통하여 제2내부공간(21)으로 유입된 후, 상기 제2내부공간(21)에 내입된 전기전도도 측정센서(40)에 의하여 물시료의 전기전도도값으로 센싱된다.
이때, 제1내부공간(11)에 수용되어 정치된 상태를 가지는 물시료에서 생성되는 황산화염이온의 농도는 물시료의 정치시간이 경과 할수록 더 높아지고, 그에 따른 물시료의 전기전도도값은 증가하게 된다. 또한 원수에 황산화 미생물의 호흡(증식)을 저해할 수 있는 독성물질이 포함되어 물시료에 상기 독성물질이 포함된 경우에는, 상기 황산화염이온의 농도 증가속도는 정치시간이 경과할 때 낮아지게 되고, 그에 따른 물시료의 전기전도도값의 증가율 또한 독성이 없는 상태의 값보다 낮아지게 된다. 이에 대한 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.
아울러 본 발명은 상기와 같이 전기전도도 측정센서(40)의 전극단자(41)에 접촉되는 공기방울로 인한 전기전도도값의 측정오류를 최소화시키기 위하여, 상기 내부 반응조(20)는 하부에서 상부로 높이를 형성하도록 구성되고, 상기 내부 반응조(20)의 하부에는 외주의 하부 중앙부분이 하향으로 둥근 형태를 이루며 돌출된 하부돌출부(23)가 형성되도록 구성할 수 있다.
즉, 상기 구성의 하부돌출부(23)는 내부 반응조(20)의 하부에 해당하는 외주의 일부분을 둥근 형태로 구성하여, 제2내부공간(21)의 물시료에 포함된 공기방울 중 내부 반응조(20)의 하부의 외주면을 따라 내부 반응조(20)의 상부쪽으로 이동되는 공기방울이 내부 반응조(20)의 하부 외주면에 덜 맺히고 빠르게 내부 반응조(20)의 상부로 이동될 수 있도록 하는 구성이다.
보다 상세하면, 상기 하부돌출부(23)는 도 5와 같이 막힌 상태의 내부 반응조(20) 하부의 외주 중앙부분이 하향으로 둥근 형태를 이루도록 하향 돌출되는 형태로 구성되어, 하부돌출부(23)의 외주면으로 상승되는 공기방울이 둥근 형태의 하부돌출부(23) 외주면에 맺혀 공기방울들이 합쳐지지 않도록 하여 공기방울의 거대화를 최소화될 수 있도록 하고, 그 결과 크기가 커진 공기방울이 상승되면서 상기 관통홀(22)로 쉽게 유입되는 것을 방지시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
이때, 상기 하부돌출부(23)의 외주면 굴곡정도는 제1내부공간(11)으로 공급되는 공기의 양에 따라 적절하게 당업자의 판단에 의하여 설정할 수 있다.
더불어 상기와 같이 내부 반응조(20)의 하부에 상기 하부돌출부(23)가 형성되는 경우, 상기 관통홀(22)은 상기 하부돌출부(23)의 위쪽에 해당하는 내부 반응조(20)의 측부에 형성되는 구성을 하여, 내부 반응조(20)의 측부 외측에 형성된 상기 관통홀(22) 입구가 내부 반응조(20)의 측부 외주면과 평행한 상태를 가지도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 구성의 관통홀(22)은 둥근 형태의 외주면을 가지는 하부돌출부(23)에서 상승되는 공기방울의 유동방향(하부에서 상부방향으로 수직한 상태)과 직교되는 방향으로 관통홀(22)의 깊이가 형성되기 때문에, 관통홀(22) 쪽으로 상승한 공기방울이 관통홀(22)로 유입되지 않고 대부분의 공기방울이 상기 이격공간(18)의 상부로 곧바로 상승될 수 있도록 하는 효과를 발휘한다.
또한 상기 구성의 관통홀(22)은 도 5와 같이 내부 반응조(20)의 외측에 형성된 입구가 내부 반응조(20)의 내측에 형성된 토출구보다 더 큰 내경을 가지도록 경사진 상태로 형성되는 구성을 할 수 있다.
즉, 상기와 같이 관통홀(22)의 입구가 관통홀(22)의 토출구보다 더 큰 내경을 가지되, 입구에서 관통홀(22) 쪽으로 경사진 상태를 가지면, 관통홀(22) 입구의 경사진 단턱(22a)에 맺힌 공기방울이 입구에서 토출구 쪽으로는 덜 유입되고, 입구의 단턱(22a)에 형성된 경사면을 따라 내부 반응조(20)의 측부 외주면을 따라 상기 이격공간(18)으로 공기방울이 더 많이 유동될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
아울러 상기 관통홀(22)이 하부돌출부(23)의 위쪽에 해당하는 내부 반응조(20)의 측부에 형성되는 구성을 하는 경우, 상기 하부돌출부(23)의 내부에는 상기 내부 반응조(20)의 제2내부공간(21)과 연통되는 제3내부공간(24)이 형성되도록 구성되고, 상기 제3내부공간(24)에는 상기 전기전도도 측정센서(40)의 전극단자(41)가 상기 관통홀(22)의 하단보다 아래쪽에 위치하도록 전기전도도 측정센서(40)가 내입되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 하부돌출부(23)에 형성된 제3내부공간(24)은 내부 반응조(20)의 제2내부공간(21)의 하부와 연통되는 구성을 하고, 제2내부공간(21)의 하부 일부분이 제3내부공간(24)의 기능을 가지도록 구성될 수도 있다.
이때, 상기 하부돌출부(23)의 내부에 형성된 제3내부공간(24)은 하부돌출부(23)와 외주면과 대응하도록 둥근 형태의 내주면을 가지도록 구성될 수도 있다.
구체적으로, 상기 제2내부공간(21)은 내부 반응조(20)의 제2내부공간(21)에 내입된 전기전도도 측정센서(40)의 하부 일부분을 내입시켜, 전기전도도 측정센서(40)에 구비된 전극단자(41)가 상기 관통홀(22)의 하단보다 아래쪽에 위치할 수 있도록 하여, 관통홀(22)을 통하여 제2내부공간(21)으로 유입된 공기방울이 전기전도도 측정센서(40)에 구비된 전극단자(41)에 접촉되지 않도록 할 수 있다.
보다 상세하면, 상기 관통홀(22)을 통하여 제2내부공간(21)으로 유입된 공기방울은 비중에 의하여 계속적으로 상승하려는 특성을 가지는데, 이때, 상기 제3내부공간(24)에 내입된 전기전도도 측정센서(40)의 전극단자(41)가 상기 관통홀(22)의 하단보다 더 아래쪽에 위치하게 되면, 상기 전극단자(41) 쪽으로 유동되는 공기방울이 전극단자(41)에 접촉되는 것을 억제할 수 있고, 그 결과 전극단자(41)에 공기방울이 접촉되어 발생할 수 있는 측정오류를 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 종래 황산화 미생물을 이용한 독성 측정장치는 황산화 미생물의 호흡을 위하여 미생물 반응조에서 폭기되어 생성된 공기방울에 의한 전기전도도 측정센서(40)의 측정오류를 줄이기 위하여, 황산화 미생물이 담지된 황입자(31)가 수용된 반응조와 상기 전기전도도 측정센서(40)가 구비된 측정조를 서로 다른 수직 및 수평 위치에 배치시켜 각각이 독립된 형태를 가지도록 구성하였다.
이에 반하여, 본 발명에 의한 상기 제3내부공간(24), 관통홀(22) 및 전기전도도 측정센서(40)의 전극단자(41) 간의 배치는 종래기술에 의한 반응조들의 서로 다른 수직 및 수평방향으로의 배치를 단순화시킬 수 있어서, 미생물 반응조의 구조 및 부피를 단순화시킴과 동시에 물시료의 전기전도도를 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
[
수계내
독성 측정장치]
본 발명은 내부공간에 황산화 미생물과 황입자(31)가 수용되고, 외부에서 원수와 공기를 공급받아 물시료로 이용하며, 상기 황산화 미생물에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도를 변화를 측정하는 전기전도도 측정센서(40)를 구비하는 미생물 반응조; 상기 미생물 반응조에 대한 원수와 공기의 공급여부, 물시료의 배출여부를 조절하는 제어모듈 및 상기 전기전도도 측정센서(40)에 의하여 센싱된 물시료의 전기전도도의 변화에 따른 물시료의 독성도를 연산하는 연산모듈을 포함하는 관리부;를 포함하여 구성되는 수계내 독성 측정장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 의한 수계내 독성 측정장치는 거시적으로 미생물 반응조와 관리부를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 미생물 반응조는 내부공간에 황산화 미생물과 황입자(31)가 수용되고, 외부에서 원수를 공급받아 물시료로 이용하며, 상기 황산화 미생물에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도를 변화를 측정하는 전기전도도 측정센서(40)를 구비하는 구성이면 다양한 형태의 것으로 구성될 수 있고, 바람직하게는 상기에서 구체적으로 설명한 외부 반응조(10) 및 내부 반응조(20)를 포함하는 미생물 반응조로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명은 수계내 독성 측정장치에 포함되는 미생물 반응조를 상기에서 구체적으로 설명한 외부 반응조(10) 및 내부 반응조(20)를 포함하는 것을 바람직한 실시예로 하겠고, 그에 대한 구체적인 설명은 상기의 설명으로 대신하겠다.
또한 상기 관리부는 제어모듈과 연산모듈을 포함하는 구성으로서, 상기 제어모듈은 상기 미생물 반응조에 대한 원수의 공급여부, 물시료의 배출여부를 조절하는 구성이다.
구체적으로, 상기 제어모듈은 상기 외부 반응조(10)와 연결된 원수 유입관(15)에 구비되는 원수 공급펌프(16)의 작동여부를 조절하여 제1내부공간(11)에 대한 원수의 공급여부를 조절할 수 있다.
이때, 상기 제어모듈에 의한 원수의 공급여부 조절은 상기 원수 공급펌프(16)의 작동시간 조절을 통한 원수의 공급량 또는 원수의 공급주기 등의 기능도 포함하는 개념이다.
아울러 상기 제어모듈은 물시료에 공기를 혼합시키기 위하여 구비되는 공기 주입펌프(17)의 작동여부를 조절하여 제1내부공간(11)에 대한 공기의 공급여부를 조절할 수 있다.
즉, 상기 공기 주입펌프(17)는 상기 원수 유입관(15)의 일정부분과 연결되거나, 상기 외부 반응조(10)와 연결된 별도의 공기 유입관을 통하여 제1내부공간(11)으로 공기를 공급할 수 있는데, 이때, 상기 제어모듈은 상기 공기 주입펌프(17)의 작동여부를 조절한다.
또한 상기 제어모듈에 의한 공기의 공급여부 조절은 상기 공기 주입펌프(17)의 작동시간 조절을 통한 공기의 공급량 또는 공기의 공급주기 등의 기능도 포함하는 개념이다.
더불어 상기 제어모듈에 의한 물시료의 배출여부 조절은 상기 제어모듈에 의한 상기 원수 공급펌프(16)의 작동여부 조절을 통하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1내부공간(11)에 수용된 물시료는 일정 시간(하기의 물시료 환수주기) 동안 정치되었다가 새로운 물시료로 교체된다.
즉, 상기 원수 공급펌프(16)는 물시료의 교체시에 작동되어 제1내부공간(11)에 새로운 물시료를 공급하고, 이때, 상기 제1내부공간(11)에 수용되어 있던 물시료는 새로운 물시료의 유동력에 의하여 제1내부공간(11)에서 밀려나와 물시료 배출관으로 배출된다.
상기와 연관하여, 상기와 같이 물시료의 환수가 완료되면, 상기 제어모듈은 원수 공급펌프(16)의 작동을 중지하여 물시료의 배출을 중단할 수 있다.
아울러 상기 연산모듈은 상기 전기전도도 측정센서(40)에서 측정된 물시료의 전기전도도값을 전기전도도 신호로 전달받아 물시료의 전기전도도 변화율을 연산하고, 상기 물시료의 전기전도도 변화율을 이용하여 물시료의 독성도를 연산하는 구성이다.
이하, 연산모듈에서 연산되는 전기전도도 변화율과 상기 전기전도도 변화율을 이용하여 물시료의 독성도를 연산하는 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
구체적으로, 본 발명은 상기 미생물 반응조의 내부공간에는 상기 물시료가 제1주기, 제2주기, 제3주기... 제N주기 물시료 환수주기로서 순차적으로 복수 번 환수되도록 구성되고, 상기 연산모듈은 상기 복수 번의 물시료 환수주기에서 각각 측정된 물시료의 전기전도도값을 전기전도도 측정센서(40)에서 전달받아 각 물시료 환수주기의 시간에 따른 물시료의 전기전도도 변화율을 연산하도록 구성되며, 상기 연산모듈은 상기 각 물시료 환수주기의 물시료의 전기전도도 변화율을 이용하여 일정 시점의 물시료의 독성도를 연산하도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 미생물 반응조의 내부공간(외부 반응조(10)의 제1내부공간(11))에 수용되는 물시료는 계속적으로 흐르는 상태를 가지는 원수에 포함된 독성물질을 포함하게 되고, 본 발명은 상기 물시료의 독성도를 판단함으로써 원수의 독성도를 판단한다.
이에 대하여, 상기 구성의 제1내부공간(11)에 수용된 물시료는 제1주기, 제2주기, 제3주기... 제N주기 물시료 환수주기로서 순차적으로 복수 번 환수되도록 구성되어, 원수의 흐름에 따른 일정 지점 및 시점의 물시료를 각각 취득하여 물시료가 취득된 시점의 원수의 독성도를 판단할 수 있도록 한다.
이때, 상기 물시료 환수주기는 당업자의 판단에 따라 초단위~일단위의 주기를 가지도록 환수될 수 있고, 복수 개의 미생물 반응조가 서로 다른 시점에서 물시료를 각각 취득하여 어느 하나의 미생물 반응조의 제1내부공간(11)에서 물시료가 정치되어 있는 동안에 다른 미생물 반응조의 제1내부공간(11)에는 새로운 물시료가 취득되는 방식으로 물시료 환수주기가 교번될 수 있도록 구성 가능하다.
또한 상기 연산모듈은 복수 번의 물시료 환수주기에서 각각 측정된 물시료의 전기전도도값을 전기전도도 측정센서(40)에서 전달받아 각 물시료 환수주기의 시간에 따른 물시료의 전기전도도 변화율을 연산하도록 구성된다.
즉, 상기와 같이 복수 번의 물시료 환수주기 중 어느 하나의 물시료 환수주기를 예로 들면, 물시료에 독성물질이 미포함된 경우에는, 상기 제1내부공간(11)에 수용되어 정치된 물시료는 황산화 미생물의 계속적인 호흡에 의하여 물시료의 정치시간이 길어질수록 황산화염이온의 농도가 증가되고, 상기 황산화염이온의 농도 증가는 점점 증가되는 전기전도도값(EC)을 생성시키게 되며, 그 결과 연산모듈에서는 도 8a와 같이 일정의 기울기를 가지는 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산한다.
물론, 만약에 원수에 독성물질이 포함되어 물시료에도 독성물질이 포함된 경우에는, 상기 황산화 미생물의 생존이 어렵게 되어 대사산물인 황산화염이온의 농도 증가속도는 감소하게 되어 이에 비례하는 전기전도도값을 생성시키게 되며, 그 결과 연산모듈에서는 감소되는 기울기 변화율을 가지는 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산한다.
즉, 상기 연산모듈은 정치된 물시료의 시간의 경과(△t=t2-t1)에 따른 전기전도도값의 변화(△EC=EC2-EC1)를 나타내는 다음의 수학식 1에 의하여 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산한다.
이때, 상기 t1은 제1내부공간(11)에 대한 물시료 공급이 완료된 시점의 시간, t2는 물시료의 정치 이후 물시료가 배출되는 시점의 시간이고, 상기 t2는 당업자가 임의로 설정 가능하다.
또한 상기 △t는 물시료의 환수주기에 해당할 수 있고, 엄밀하게는 물시료의 환수주기에서 물시료가 제1내부공간(11)에 공급되는 시간(A)를 제외한 시간이 △t가 된다.
또한 상기 EC1은 상기 t1일 때의 물시료의 전기전도도값이고, EC2는 상기 t2일 때의 물시료의 전기전도도값이다.
[수학식 1]
SLEC=△EC/△t
아울러 상기와 동일한 방식으로 상기 연산모듈은 복수 번의 물시료 환수주기 각각에서 전기전도도 변화율(SLEC)을 연산할 수 있고, 각각의 전기전도도 변화율(SLEC)은 연산모듈에 포함된 데이터베이스에 저장될 수 있다.
또한 상기 연산모듈은 상기와 같이 얻어진 복수 번의 물시료 환수주기 각각의 물시료 전기전도도 변화율(SLEC)를 이용하여 일정 시점의 물시료의 독성도를 연산할 수 있는데, 이때, 상기 복수 번의 물시료 환수주기 각각에서 얻어진 물시료의 전기전도도 변화율(SLEC)의 평균값은 상기 일정 시점의 물시료의 독성도를 취득하기 위한 물시료의 전기전도도 변화율(SLEC)의 기준값으로 이용될 수 있다.
이때, 본 발명은 물시료의 전기전도도 변화율(SLEC)의 평균값을 연산하기 위한 복수 번의 물시료 환수주기의 취득 기간은 당업자의 판단에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 다만, 상기 물시료의 전기전도도 변화율(SLEC)의 평균값이 지나치게 장기간(일예로 수개월~수년) 동안 얻어진 값이 되면, 계절 또는 수원의 변화에 따라 달라질 수 있는 인체, 가축 또는 산업설비에 무해한 정도의 원수의 독성물질 변화에 대한 수계내 독성도 판단의 적합성이 떨어지기 때문에, 당업자 판단에 의한 특정 구간(특정 구간) 동안의 전기전도도 변화율(SLEC)을 평균한 평균 전기전도도 변화율을 이용하여 일정 시점(임의 시점)의 물시료의 독성도를 취득하기 위한 물시료의 전기전도도 변화율(SLEC)의 기준값(이하, '기준 전기전도도 변화율(SLECS)'이라 칭함.)으로 이용할 수 있다.
즉, 상기 연산모듈은 일정 시점의 물시료의 독성도를 다음의 수학식 2에 의하여 연산한다.
[수학식 2]
물시료의 독성도(%)={(SLECS-SLEC)/SLEC}×100
이때, 상기 SLECS는 상기 복수 주기의 물시료 중 임의로 선택된 일부 구간의 전기전도도 변화율을 평균한 평균 전기전도도 변화율인 기준 전기전도도 변화율이고, 상기 SLEC는 독성도를 측정하는 일정 시점(임의 시점)의 물시료의 전기전도도 변화율이다.
즉, 상기와 같이 연산모듈에서 얻어진 물시료의 독성도는 100% 이하의 값을 가질 수 있고, 독성도가 100%에 가까울수록 원수에 포함된 독성물질의 조성이 높음을 나타내고, 0 또는 음의 독성도를 가질수록 원수에 포함된 독성물질의 조성이 낮음을 나타낸다.
아울러 도 9와 같이 미생물 반응조가 복수 개로 구성되는 경우에는, 상기 복수 개의 미생물 반응조 중 어느 하나의 미생물 반응조(R1)과 다른 미생물 반응조(R2)는 서로 동일한 물시료 환수주기를 가지되, 서로 다른 시점에서 물교환이 이루어질 수 있도록 구성하여, 상기 어느 하나의 미생물 반응조(R1)의 물시료가 정치 상태에 있는 경우에는 상기 다른 하나의 미생물 반응조(R2)는 물시료의 환수가 이루어질 수 있도록 하여, 시간의 경과에 따른 원수의 독성도 측정이 계속적으로 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10 : 외부 반응조 11 : 제1내부공간
12a, 12b : 원수 유입구 13 : 공기 유입구
14 : 물시료 배출구 15 : 원수 유입관
16 : 원수 공급펌프 17 : 공기 주입펌프
18 : 이격공간 20 : 내부 반응조
21 : 제2내부공간 22 : 관통홀
22a : 단턱 23 : 하부돌출부
24 : 제3내부공간 30 : 황비드층
31 : 황입자 40 : 전기전도도 측정센서
41 : 전극단자 50 : 망
51 : 케이스
12a, 12b : 원수 유입구 13 : 공기 유입구
14 : 물시료 배출구 15 : 원수 유입관
16 : 원수 공급펌프 17 : 공기 주입펌프
18 : 이격공간 20 : 내부 반응조
21 : 제2내부공간 22 : 관통홀
22a : 단턱 23 : 하부돌출부
24 : 제3내부공간 30 : 황비드층
31 : 황입자 40 : 전기전도도 측정센서
41 : 전극단자 50 : 망
51 : 케이스
Claims (11)
- 황산화 미생물에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 물시료의 전기전도도의 변화를 측정하는 미생물 반응조에 있어서,
상기 미생물 반응조는,
외부에서 원수 및 공기를 공급받아 물시료로 이용하고, 제1내부공간(11)에 황산화 미생물과 황입자(31)를 수용시키는 외부 반응조(10); 상기 외부 반응조(10)의 제1내부공간(11)에 내입되되, 전기전도도 측정센서(40)를 내부에 형성된 제2내부공간(21)에 내입시키고, 측부에 상기 제1내부공간(11)과 제2내부공간(21)을 연통키는 하나 이상의 관통홀(22)이 형성되는 내부 반응조(20);를 포함하여 구성되고,
상기 외부 반응조(10)는,
하부에 원수와 공기를 일괄적으로 유입받는 원수 유입구(12a)가 형성되거나, 원수와 공기를 독립적으로 각각 유입받는 원수 유입구(12b)와 공기 유입구(13)가 형성되고, 측부의 위쪽에 제1내부공간(11)에 수용된 물시료를 외부로 배출시키는 물시료 배출구(14)가 형성되도록 구성되며,
상기 내부 반응조(20)는 하부에서 상부로 높이를 형성하도록 구성되고,
상기 내부 반응조(20)의 하부에는 외주의 하부 중앙부분이 하향으로 둥근 형태를 이루며 돌출된 하부돌출부(23)가 형성되도록 구성되며,
상기 관통홀(22)은 상기 하부돌출부(23)의 위쪽에 해당하는 내부 반응조(20)의 측부에 형성되도록 구성되며,
상기 제1내부공간(11)의 내주면과 내부 반응조(20)의 외주면 사이에는 이격공간(18)이 형성되도록 구성되며,
상기 관통홀(22)은,
상기 이격공간(18)과 연통되도록 구성되고, 상기 하부돌출부(23)에서 상승되는 공기방울의 유동방향과 직교되는 방향으로 관통홀(22)의 깊이가 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1내부공간(11)의 하부에는 황산화 미생물과 황입자(31)로 만들어진 복수 개의 황비드에 의한 황비드층(30)이 형성되도록 구성되고,
상기 황비드층(30)의 상부에는 상기 내부 반응조(20)의 하부가 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 관통홀(22)은,
내부 반응조(20)의 외측에 형성된 입구가 내부 반응조(20)의 내측에 형성된 토출구보다 더 큰 내경을 가지도록 경사진 상태로 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조.
- 제1항에 있어서,
상기 하부돌출부(23)의 내부에는,
상기 내부 반응조(20)의 제2내부공간(21)과 연통되는 제3내부공간(24)이 형성되도록 구성되고,
상기 제3내부공간(24)에는 상기 전기전도도 측정센서(40)의 전극단자(41)가 상기 관통홀(22)의 하단보다 아래쪽에 위치하도록 전기전도도 측정센서(40)가 내입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수계내 독성 측정장치용 미생물 반응조.
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