KR20160031562A - 부유식 생물 반응기 시스템 - Google Patents

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KR20160031562A
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에로스 지. 카우
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Abstract

본 발명은 물 정화에 사용되는 폭기 및 미생물 반응기 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 매체 속에서 부유하는데 적합한 하우징을 포함하며, 이러한 캐리어 매체를 함유한 생물 반응기가 상기 하우징 하부에 부착되어 있을 때 상기 하우징의 정상부가 여전히 오염된 물의 표면 가까이에 있도록 한다. 유익한 미생물이 액체 매체 속에서 번식, 전파되어 오염물을 소화, 분해함으로써 오염물을 물 속에서 제거할 수 있다,

Description

부유식 생물 반응기 시스템{FLOATING BIOREACTOR SYSTEM}
본 발명은 액체 매체에 사용되는 폭기(aeration) 장치 및 미생물 반응기 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 강물, 하천, 시냇물의 물, 삼출액과 공업 폐액을 처리하는데 사용될 뿐만 아니라 또 수족관과 주택 폐수 시스템의 물도 처리할 수 있는 부유식 생물 반응기 시스템에 관한 것이다.
표면하 폭기(subsurface aeration)는 저수지의 바닥에서 기포를 방출하기 위한 것으로, 기포가 중력으로 인해 상승할 수 있게 해준다. 흔히 보는 폭기 시스템은 기포를 이용해 저수지를 폭기하고 혼합하게 된다. 기포 방출로 인해 발생한 물의 움직임은 혼합작용을 일으키며 물과 기포 사이의 접촉은 산소 전달을 일으킨다.
생물 반응기는 하수 및 폐수 처리에도 사용되도록 설계된다. 고효율적인 생물 반응기 시스템에는, 자유롭게 흐르고 화학적으로 불활성인 매체가 공급되는데, 이러한 매체는 원 하수를 분해하는 미생물을 위한 수용체로서 작용한다. 폭기 장치는 산소를 하수와 매체에 공급하여 분해를 더 촉진시킨다. 이 과정에서 액체의 생화학적 산소 요구량(BOD)은 충분히 감소되어 오염된 물이 재사용에 적합하게 된다. 생고형물(biosolid)이 추가 처리를 위해 모이거나 건조되고 비료, 농업 사료 등으로 사용된다.
표면하 폭기, 생물 반응기 및 가장 가능성이 높은 이 양자의 결합이 산업용 또는 가정용으로 하수를 처리하고 폐수를 재활용하는데 사용되며 또한 다른 물처리 용도로 사용된다.
본 발명은 강물, 하천, 시냇물 속의 물, 삼출액과 공업 폐수를 정화할 수 있을 뿐만 아니라 수족관과 도시 폐수 시스템의 물도 정화할 수 있다.
본 발명은, 액체 매체를 폭기하고 순환시키기 위한 장치 및 현장 미생물 살포를 이용하여 강, 하수구 및 폐기물을 갖는 다른 환경에 있는 유기 폐기물의 연속적인 미생물 생물학적 정화를 위한 장치로 이루어진 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 개방성 수역, 예를 들면 호수, 저수지 및 석호, 탱크 속에서 효율적으로 작업할 수 있는 미생물 반응기로서 물을 생물학적으로 정화할 수 있다. 본 발명에 따른 생물 반응기는 짧은 시간 내에 상수도에 대한 정화를 할 수 있는 동시에 에너지 효율적이다. 이 생물 반응기는 내부에 삽입된 미생물을 통해 작용하고 미생물은 주 반응실에 저장되어 있고 주 반응실은 슬롯을 구비하는 배관이다.
상기 주 반응실의 핵심은 구멍들이 뚫려 있는 호스이다. 공기가 상기 구멍들이 뚫려 있는 호스에 주입되어 배관을 따라 방출된다. 공기는 주위의 물속에서 분산되어 주위의 물을 움직이게 하고 미생물과 폐수가 유동, 순환하도록 한다. 이러한 방식을 통해 내부에 삽입된 매체 속의 미생물은 영양분을 공급받아 번식하여 1초당 수십억 마리의 미생물을 방출한다. 미생물이 위로 방출됨에 따라 주 호스 확산기를 통해 충분한 산소를 공급받아 미생물은 더욱 많이 번식하게 된다.
물의 정상부에서 물은 배출됨과 동시에 혼합되어 보다 많은 미생물의 성장을 촉진한다. 수면에서도 물은 다시 대기에 노출되어 고르게 퍼질 뿐만 아니라 다시 산소를 공급받아 더욱 많은 미생물이 번식한다.
미생물은 보다 많은 공기 및/또는 산소를 물에 전달하여 더욱 많은 미생물의 성장을 촉진시킨다. 이로써 물 유동의 순환을 통해 본 발명은 단지 약 최저 2hp(1hp=746w)의 전력 사용량으로 보다 많은 미생물을 번식시킬 수 있다.
물을 탱크 밑부분 혹은 물 속으로 끌어당김으로써 미생물도 탱크 밑부분 혹은 물 속으로 끌어들어가게 되며 물 속의 분해된 산소도 증가되어, 물 탱크 밑부분 혹은 물 속에서의 미생물의 성장을 크게 촉진시킨다. 이로써 물이 정화되어 회복될 수 있다. 그 외에, 이 과정을 통해 오염된 물이나 다른 액체 매체에 존재하는 황화수소도 제거할 수 있다. 이 과정에서 또 온실 가스인 메탄의 형성이 감소되어 환경 보호에도 유익하다.
본 발명의 장점은 생고형물 및/또는 슬러지 처리 문제를 피할 수 있다는 것이다. 미생물은 생고형물을 먹고 소비시킴으로써 슬러지와 생고형물에 대한 정화가 필요없게 되었으며 또 처리 설비도 더 이상 사용하지 않게 되었다. 그 외에, 수면위의 미생물은 생물 반응기에서 산소 전달 효율을 증가시킨다.
본 발명의 다른 목적은, 높은 효율을 통해 전력 소모량을 크게 줄여 에너지 소모를 크게 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 생물안전등급이 1인 미생물은 암석 및 강바닥의 미공(micropore) 환경에 적응될 수 있어 생물 반응기를 제거한 후에도 연속적으로 역할을 발휘할 수 있다. 물론 생물 반응기를 보유하면 보다 좋은 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 비싼 막 필터가 없어도 상기 생물 반응기를 이용해 폐수를 처리한다면 획득한 깨끗한 폐수의 BOD치는 5 보다 작거나 또는 1 보다 작으며 재여과를 거친 처리 후의 물은 지하수에 보충될 수 있다.
도 1a 는 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 대표적인 상전방 사시도이다.
도 1b 는 표준 산소 전달률(SOTR)과 액체 매체의 다양한 총 용존 고형물(TDS)치 사이의 관계를 보여주는 대표적인 그래프이다.
도 1c 는 표준 폭기 효율(SAE)과 액체 매체의 다양한 총 용존 고형물(TDS)치 사이의 관계를 보여주는 대표적인 그래프이다.
도 1d 는 표준 폭기 효율(SAE)과 액체 매체의 다양한 염농도(TDS)치 사이의 관계를 보여주는 대표적인 그래프이다.
도 1e 는 표준 폭기 효율(SAE)과 액체 매체의 다양한 염농도(TDS)치 사이의 관계를 보여주는 대표적인 그래프이다.
도 2 는 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 현장 생물 반응기 용기(200)의 대표적인 상전방 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 사용 방법을 보여주는 대표적인 도이다.
도 4a 는 대안적인 실시 형태, 즉 수족관 생물 반응기와 폭기 시스템(400)의 적용 방법을 나타내는 대표적인 도이다.
도 4b 는 수족관용 생물 반응기와 폭기 시스템(400) 중의 생물 반응기와 폭기 조합체(401)의 대표적인 측면도이다.
도 4c 는 수족관용 생물 반응기와 폭기 시스템(400) 중의 생물 반응기와 폭기 조합체(401)의 내부 구조를 부분적으로 나타낸 대표적인 측면도이다.
도 5a 는 대안적인 실시 형태, 즉 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)의 적용 방법을 나타내는 대표적인 도이다.
도 5b 는 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500) 중의 주택 폐기물 처리 유닛(501)의 대표적인 측면도이다.
도 5c 는 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500) 중의 주택 폐기물 처리 유닛(501)의 내부 구조를 부분적으로 나타낸 대표적인 측면도이다.
도 6a 는 대안적인 실시 형태, 즉 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600)의 적용 방법을 나타내는 대표적인 도이다.
도 6b 는 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600) 중의 공기 역학적 혼합기(601)의 대표적인 측면도이다.
이하의 설명은 당업자가 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 해주며 특정한 용도 및 그의 요건과 관련하여 제공된 것이다. 개시된 실시 형태에 대한 다양한 수정이 당업자에게 명백할 것이며, 이하에서 논의되는 일반적인 원리는 본 발명의 범위와 요지에서 벗어남이 없이 다른 실시 형태와 용도에도 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 실시 형태에 한정되지 않고, 여기서 설명되는 주재와 특징과 부합하는 가능한 최대의 범위를 갖게 된다.
용어의 정의
표준 산소 전달률[SOTR] - 시간당 물에 전달되는 산소의 양을 파운드 단위로 나타낸 것[1bs O2/hour]. SOTR는 20℃의 수온 및 1.00 atm[101kPa]의 기압 조건 하에서 물속 각 지점에서 분해된 산소[DO] 농도가 제로일 때 깨끗한 물에서 측정된다.
표준 폭기 효율[SAE] - 단위 총 파워 입력당 표준 산소 전달률. SAE는 일반적으로 시간당 그리고 마력(HP)당 물에 전달되는 산소의 양을 파운드 단위로 나타낸 것이고[1bs O2/hour/HPwire], 어떤 경우에는 SAE Wire 라고도 한다. SAE는 폭기 장치가 산소를 얼마나 효율적으로 전달하는지를 나타내는 척도로 사용된다.
도 1a 는 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 대표적인 상전 방 사시도이다. 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)은 하우징(102)을 구비하고 있다. 일 실시 형태에서, 하우징(102)은 부력의 도움 없이 전체 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 중량을 지탱하기에 충분히 강한 유리섬유로 만들어지며, 이 유리 섬유는 염수나 다른 화학물질을 갖는 폐수를 포함하여 물 및/또는 다른 액체 매체의 존재에서 부식, 분해되지 않는다. 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 하우징(102)은 너트와 볼트 또는 기타 최적의 기계식 체결 수단으로 조립가능하다. 도 1a 에서 보는 바와 같이, 다수의 부표(120)가 양측에서 하우징(102)에 부착되어 있다. 그 부표(120)의 주요 기능은, 본 발명에 따른 시스템이 부유할 수 있고 또한 액체 매체 내에서 적당한 부력 수준을 유지할 수 있도록 전체 부유식 생물 반응기 시스템(100)에 부력을 주는 것이다. 선택적으로, 부표(120)는 팽창가능하거나 다른 식으로 조절가능하여 전체 하우징(102)의 부력과 물 라인이 조절될 수 있다.
도면 1a에서 보는 바와 같이, 송풍기(104)가 하우징(102)의 정상부에 설치되어 있다. 일 실시 형태에서, 송풍기(104)는 1.75kW의 축열식 송풍기로서, 저압 혹은 진공 근처에서 다량의 공기를 움직이게 하는 이상적인 방법이다. 송풍기(104)의 주요 기능은, 본 발명의 시스템(100)의 폭기 과정을 위한 공기 공급원으로서 역할하는 것이다. 송풍기(104)를 사용하는 것은 압력 또는 진공을 발생시키기 위한 가장 비용 효과적인 방법 중의 하나인 것이다. 필터(106)가 송풍기(104)에 진입하여 통과한 공기 중의 미립자를 여과함으로써, 먼지 또는 오일이 확산기 그리드(130)와 접촉하는 것을 방지한다.
도 1a 에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 송풍기(104)는 방향 전환기(150) 및 그 다음의 호스(152)를 통해 확산기 그리드(130)에 연결되어 있다. 호스(152)는 방향 전환기(150)에 부착되어, 확산기 그리드(130)에 필요한 공기를 받는다. 일 실시 형태에서, 상기 방향 전환기(150)는 송풍기(104)에서 발생된 공기를 복수의 호스(152)를 통해 확산기 그리드(130)에 고르게 분산시킨다. 확산기 그리드 (130)의 주요 기능은, 본 발명(100)이 정화하고자 하는 액체 매체 내에서 폭기를 일으키는 것이다. 대안적인 실시 형태에서, 다수의 확산기 그리드(130)를 설치해서 송풍기(104)에 연결시켜, 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 전체적인 유효성 및 정화 능력의 범위를 증가시킬 수 있다.
효율적인 폭기 시스템을 위해서는, 폭기 시스템이든지 아니면 스프레이 장치, 분무장치 혹은 공기 분산 장치이든, 중요한 요소는 그 것이 얼마나 큰 표면 영역을 생성하느냐 하는 것이다. 표면 영역은 물/액체 매체가 공기와 접촉하고 산소전달이 일어나는 곳이다. 기포 크기가 작아질 수록 더 큰 표면 영역이 생기게 되는데, 이 때문에 미세 기포 폭기 장치가 산소 전달에 있어 조대 기포 폭기 장치 보다 우수한 것이다. 시스템에서 폭기 효율을 최대화하기 위해, 폭기 장치는 최소량의 에너지를 사용하면서 미세한 기포를 생성시켜야 한다. 주 목적은 폭기 시스템을 위해 높은 SOTR 및 SAE를 갖는다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 부유식 생물 반응기 시스템(100)에 결합될 수 있는 다수의 상용 확산기 그리드(130)가 있다. 이러한 모델 중의 대부분은, "AERATION PIPE AND METHOD OF MAKING SAME" 이라는 명칭을 가지며 1998년 9월 22일에 Mitchell에 허여된 미국 특허 No.5,811,164에 개시되어 있는 것과 유사하며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로 관련되어 있다. 상업 모델 중의 하나가 Aero-TubeTM 확산기 그리드이다. 확산기 그리드(130)의 극히 높은 성능 및 효율을 위해 가장 중요한 구조 중의 하나는 호스 부분(132)의 적합화인데, 이 호스 부분은 기술과 원 재료의 독특한 결합을 통해 호스 부분(132)의 길이 전체에 걸쳐 많은 미소 구멍(134)를 생성한다. 이들 미소 구멍(134)은 작은 기포를 발생시켜 큰 표면 영역을 만들게 되며, 이리하여 공기가 물속으로 효율적으로 전달된다. 일 실시 형태에서, 확산기 그리드(130)는 호스 부분(132)으로 구성된다. 바람직하게는, 호스 부분(132)은 열가소성 결합제를 기질(matrix)로 하여 열경화성 폴리머 입자로 만들어지며, 이는 상기 '164 특허에 기재되어 있는 방법에 따라 만들어질 수 있다.
일 실시 형태에서, 호스 부분(132)의 규격은 대체로 다음과 같다. 외경: 1.00인치(2.54 cm); 내경: 0.500인치(1.27 cm); 벽 두께: 0.250인치(0.635 cm); 무게: 0.220 lbs/ft(0.327 kg/m); 롤 길이: 200 ft.(60.98 m); 롤 무게: 44 lbs(19.9 kg); 파열 압력: 80 PSI(5.5 bar).
제조 과정에서 생긴 세공(pore)의 수량으로 인해 공기를 호스 부분(132)에 통과시켜 밀어 넣을 때 약간의 저항이 생기게 된다. 저항은 필요하는 에너지와 동등하기 때문에, 확산기 그리드(130)는 버블러, 외륜(paddle wheel), 흡인기, 덜 효율적인 관 등과 같은 전통적인 폭기 방법과 비교하여 상당히 적은 마력을 사용한다. 그 외에, 확산기 그리드(130)의 작은 세공이 만들어낸 기포도 아주 작은 직경을 갖는다. 기포가 작을수록 보다 효율적으로 산소를 물 속에 전달할 수 있는 동시에 작은 기포가 물 속에 진입한 후 상승하는 시간도 더욱 길어지게 된다. 천천히 상승하며 직경이 작은 기포는 물과 접촉하는 시간이 길고 산소 전달률도 보다 높다는 것을 의미한다. 보다 작은 기포의 효율적인 제조를 통해, 확산기 그리드(130)는 높은 산소 전달률[SOTR]과 에너지 효율[SAE]을 제공할 수 있다.
도 1a 에서 보는 바와 같이, 생물 반응기 펌프(108)도 하우징(102)에 설치되어 있다. 일 실시 형태에서, 생물 반응기 펌프(108)는 상대적으로 비교적 저출력의 펌프로서, 출력은 60W 정도이며 현장 생물 반응기 용기(200)에 공기를 제공하게 된다. 생물 반응기 호스(140)는 생물 반응기(200)와 연결되어 있는 동시에 생물 반응기 펌프(108)로부터 공기를 생물 반응기(200)에 전달하여 거기서 바이오캐리어 매체를 위해 사용되도록 한다. 공기와 영양분은 바이오캐리어 매체내에 있는 미생물 개체군에 제공된다. 일 실시 형태에서, 생물 반응기(200)는 하우징(102)의 바닥과 확산기 그리드(130)의 아래에 고정되어, 처리되는 환경 내에서 유리한 미생물을 현장에서 연속적으로 직접 제공할 수 있어 피처리 폐수의 광물화작용을 최적화시키고 미생물이 그 물에 적응될 수 있도록 함으로써 광물화 폐수가 최대 정도의 처리를 가질 수 있게 한다.
도 1b 는 상업 확산기 그리드(130)와 종래의 폭기 장치(예를 들면, 외륜)의 표준 산소 전달률[SOTR]과 액체 매체의 다양한 총 용존 고형물(TDS)치 사이의 관계를 표시하는 대표적인 그래프이다. 도 1b 에서 보는 바와 같이, 총 용존 고형물(TDS)이 0 에서 약 35,000mg/L의 범위내에 있을 때 확산기 그리드(130)는 외륜 보다 성능이 더 좋다. 이는 확산기 그리드(130)를 사용하는 것이 효율적이고 개선된 폭기 방법(더 높은 SOTR)이라는 것을 증명한다.
도 1c 는 상업 확산기 그리드(130)와 종래의 폭기 장치(예를 들면, 외륜)의 표준 폭기 효율[SAE]과 액체 매체의 다양한 총 용존 고형물(TDS)치 사이의 관계를 표시하는 대표적인 그래프이다. 도 1c 에서 보는 바와 같이, 총 용존 고형물(TDS)이 0 에서 약 35,000mg/L의 범위내에 있을 때 확산기 그리드(130)는 외륜 보다 성능이 더 좋다. 이는 확산기 그리드(130)를 사용하는 것이 훨씬 더 비용 효율적인 폭기 방법(더 높은 SAE)이라는 것을 증명한다.
도 1d 는 Aero-TubeTM을 포함하는 가장 보편적인 폭기 방법에 대한 표준 폭기 효율(SAE)과 액체 매체의 다양한 염농도(TDS)치 사이의 관계를 표시하는 대표적인 그래프이다. 도 1e 는 Aero-TubeTM을 포함하는 가장 보편적인 폭기 방법에 대한 표준 폭기 효율(SAE)과 액체 매체의 다양한 염농도(TDS) 사이의 관계를 표시하는 대표적인 그래프이다. 국제적인 인정을 받은 한 엔지니어링 회사가 담수와 염수 환경에서 각각 폭기 배관에 대한 성능 시험을 수행했다. 대조 연구에서, 그들은 Aero-TubeTM기술을 이용하는 기포 상승식 폭기 장치를 동등한 마력을 가진 외륜 및 브러쉬 외륜 폭기 장치(이 둘은 현재 시장에서 가장 인기 있는 폭기 기술임)와 비교하였다.
Aero-TubeTM는, 물에 산소를 전달하는 능력(표준 산소 전달률[SOTR]) 및 킬로와트-시간 당의 산소량을 파운드 단위로 표시하는 효율[표준 폭기 효율 또는 SAE Wire, 율]을 포함한 모든 면에서 훌륭하게 성능을 발휘했다.
담수 시험에서, Aero-TubeTM 폭기 장치의 에너지 효율[SAE Wire]은 외륜 보다 2.6배 까지 높았다.
Aero-TubeTM 폭기 배관은 염수 시험에서는 더욱더 훌륭하게 성능을 발휘했다. 물 속의 염분 함량의 밀도가 증가함에 따라(5,000mg에서 35,000mg으로 증가함에 따라), Aero-TubeTM 시스템의 산소 방면의 우세도 꾸준하게 상승하였다. 35,000mg/L 염화나트륨 상황하에서, Aero-TubeTM 폭기 장치의 에너지 효율은 외륜의 효율의 4.2배였다.
확산기 그리드(130)의 성능은 각기 다른 브랜드와 모델에 따라 다를 수 있지만, 일반적으로 확산기 그리드(130)가 가장 효과적이고 비용 효율적인 폭기 장치의 하나로 인정되고 있는데, 왜냐 하면 호스(140)와 호스 부분(132)을 통과하는 공기를 전달하는데 사용되는 에너지의 거의 전부가 물/액체 매체에 직접 들어가기 때문이다. 외륜은 물/액체 매체를 공기 속으로 던져서 산소를 획득하는 과정에서 에너지를 낭비하게 된다.
도 2 는 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 현장 생물 반응기 배관 또는 용기(200)의 대표적인 상전방 사시도를 나타낸 것이다. 요컨대, 현장 생물 반응기는 미세기포 발생기와 같은 폭기 장치와 결합된 생물 반응기이다. 미세 기포 발생기의 목적은, 높은 산소 함량의 물을 발생시켜 미생물에게 필요한 영양분을 제공하여 매우 높은 수준의 처리 효과 및 효율을 얻고자 하는 것이다. 미생물의 가속 재생은 자연 광물화 과정을 가속화시켜, 처리의 순환 횟수를 감소시켜 실질적으로 유기 오염물 수준을 감소시킨다.
도 2 에 도시되어 있는 같이, 일 실시 형태에서, 현장 생물 반응기 배관 용기(200)는 슬롯이 구비된 외부 배관형 구조(220)를 가지며, 이 배관 구조(220)는 다수의 내부 보어(bore; 220)를 구비하고 있다. 각각의 내부 보어(220) 안에는 충분한 미생물 매체(210)를 넣어야 한다. 일 실시 형태에서, 폭기 배관(230)이 슬롯이 구비된 배관형 구조(220) 내부에 삽입된다. 폭기 배관(230)의 일 단부는 생물반응기 호스(140)에 연결되며 또한 생물 반응기 펌프(108)에도 연결된다. 생물 반응기 펌프(108)가 작동될 경우 폭기 배관(230)을 통해 공기가 공급되며 폭기 배관 (230)은 작은 기포를 발생시킬 수 있다. 기포는 생물 반응기(200)의 내부로부터 외부 표면으로 확산되고 최종적으로는 미생물 매체(210)가 들어있는 많은 내부 보어(220)를 통해 주위의 물/액체 매체 속으로 확산된다. 공기 기포는 미생물 매체(210)에 산소와 영양분을 공급하고 최종적으로 그 미생물을 주위의 물/액체 매체 속으로 확산시킨다.
도 3 은 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 사용 방법을 나타내는 대표적인 도이다. 도 3 에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 생물반응기 시스템(100)을 피처리 액체 매체(310) 속에 설치하고 담근다. 오염물(320)은 입구 배관(312)을 통해 들어와 처리 후에 출구(314)를 통해 배출된다. 일 실시형태에서, 하우징(102)은 양측의 부표(120)의 도움으로 부유상태를 유지하고 있다. 도 3 에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 부유식 생물 반응기 시스템(100)이 작동될 경우 생물 반응기(200)는 원래 내부 보어(220)에 포함되어 있는 미생물(360)을 확산시킨다. 작은 기포(350)가 폭기 배관(230)에서 발생되어 미생물(360)을 시스템 밖으로 더 한층 확산시키는 동시에 연속적으로 미생물(360)에게 산소와 영양분을 공급한다. 최종적으로 미생물 반응기(200)로부터 확산되어 나온 미생물(360)은 피처리 액체 매체(310) 내에서 우세 종으로 된다.
이와 동시에, 작은 기포(350)가 확산기 그리드(130)에서 연속적으로 발생된다. 작은 기포(350)는 큰 기포와 비교해 볼 때 공기 부피 당 보다 쉽게 물속으로 흡수됨으로 피처리 액체 매체(310) 속의 산소 함량이 많이 증가된다. 그 외에, 생물 반응기(200)과 결합한 확산기 그리드(130)의 낮은 수두 손실(head loss)로 인해, 피처리 액체 매체 속의 미생물 개체군의 번식율이 높아진다.
도 3 에 도시한 바와 같이, 생물 반응기(200)에서 확산되어 나온 미생물(360)은 미생물 반응기(200)로부터 확산기 그리드(130) 쪽으로 수직 이동한다. 방출된 기포(350)는 미생물(360)의 생존을 유지할 뿐만 아니라 미생물(360)을 피처리 액체 매체(310) 속으로 고르게 분산시키는 것을 도와 준다. 도 3 에서 보는 바와 같이, 확산기 그리드(130)와 생물 반응기(200)의 결합 및 더욱 중요하게는 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)에서의 그들의 상대적인 배향이 액체 매체(310)의 처리 효율과 효력을 크게 향상시킨다.
본 발명에서는 생고형물 및/또는 슬러지를 처리할 필요가 없음을 이해할 것이다. 생고형물은 미생물에게 먹혀 소비되어, 슬러지와 생고형물 취급 장비, 처리등에 대한 필요성이 없게 된다. 그 외에, 물 표면에 미생물이 있기 때문에 부유식 생물 반응기 시스템(100)에서 산소의 전달률이 증가 된다.
시험 결과:
실험실: 로빈슨 토지 개발회사(Robinsons Land Corporation; 분석 번호: WA-10-217
모델: BioCleanerTM1200m3시스템[16HP]
시험일: 샘플링-2010년 10월 18일; 분석-2010년 10월 18일부터 23일까지
샘플 출처: 폐수처리장 - 주요 쇼핑 센터
정량적 물 분석
샘플 식별
(실험실, 샘플 번호)		 유입물
(S10-WA-506)		 유출물
(S10-WA-506)		 필리핀 환경보호와 자연자원 부분( DENR )의 내륙수 C급에 대한 유출물 표준 - "NPI" 분석 방법
수소지수(pH) 6.41 7.26 6.5-9.0 유리전극법
온도, ℃ 27.6 28.3 수은온도계
화학적산소요구량(COD),mg/L 780.49 25.68 100최대치 중크롬산 회류법
생화학적산소요구량(5일 BOD), mg/L 721.26 <1 50 최대치 아지드변법(희석기술)
침전성 고형물,ml/L 미지 0.1 0.5최대치 부피 측정법
(임호프 원추)
용존 산소량, ml/L 미지 6.58 아지드변법(윈클러법Winkler
Mcthod)
총 대장균군,
MPN/100ml		 미지 <2 ≤10,000최대치 다관발효기술
본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)의 모델 중의 하나를 통해 처리한 후에 독립적인 실험실로 실험과 분석을 수행한 위의 시험 결과에서 보듯이, 폐수의 전체 수질이 상당히 개선되었다. 가장 현저한 결과는 BOD가 유입물 샘플의 700 mg/L 이상으로부터 유출물 샘플의 < 1 mg/L로 감소된 사실을 포함한다. 총 대장균군 양(E.Coli)도 < 2 MPN/100ml로 감소되었다. 이러한 수치는 내륙수 C 급에 대한 DENR 유출물 표준-"NPI"보다 낮았으며, 유출물 샘플은 AA 등급 물 표준에 도달함으로써 상기 방면에서 식수 수질보다 좋거나 동등하였다. 이번 폐수 처리는 단지 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)을 이용한 것으로, 염소를 첨가하여 소독하지 않았으며 여과, 슬러지 처리, 화학약제 첨가, 전처리 혹은 후처리를 전부 진행하지 않았다.
도 4a 는 대안적인 실시 형태, 즉 수족관용 생물 반응기와 폭기 시스템(400)의 적용 방법을 나타내는 대표적인 도이다. 도 4a 에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 부유식 생물 반응기 시스템(100)은 수족관에 적용이 가능하다. 일 실시 형태에서, 수족관용 생물 반응기와 폭기 시스템(400)은 공기펌프(414), 통기 호스(413)및 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)로 구성되어 있다. 일 실시 형태에서, 공기펌프는 와트수가 작은 펌프로서 약 2-3와트이며 공기 호스(413)를 통해 현장 생물반응기와 폭기 장치 조합체(401)에 공기를 공급한다. 일 실시 형태에서, 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)은 완전히 물(412)속에 잠긴다. 바람직하게는, 선택하여 부피가 81-160리터인 수족관을 위해 중량이 약 150그램인 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)를 사용한다. 부피가 80 리터 미만인 더 작은 수족관에 대해서는, 중량이 100 그램인 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)를 사용해야 한다.
100갤런의 수족관을 충분히 폭기하기 위해, 공기펌프(414)는 약 5와트의 동력 혹은 물 1 갤런 당 약 0.07와트의 동력을 소비한다. 일 실시 형태에서, 필터와 수족관 내벽을 정기적으로 청결히함으로써 생물 막의 형성을 방지한다. 시스템(400)에 탄소 필터(409)를 결합하여 사용하면 더욱 좋은 효과를 얻을 수 있다.
수족관 생물 반응기와 폭기 시스템(400) 아래와 같은 장점을 갖고 있는데, 즉 악취, 침전이 없고, 물 PH 값이 제어가능하며, 각종 미생물을 넣어서 질소 순환을 제어하고, 물과 에너지를 절약하며, 물고기가 보다 높은 질병을 이길 수 있는 능력을 가질 수 있고 또 기계 여과와 화학약제가 필요없다.
도 4b 는 수족관용 생물 반응기와 폭기 시스템(400) 중의 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)의 대표적인 측면도이다. 도 4c 는 수족관용 생물 반응기와 폭기 시스템(400) 중의 생물 반응기와 폭기 조합체(401)의 내부 구조를 부분적으로 표시한 대표적인 측면도이다. 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)의 주요 목적은, 폭기를 위한 작은 기포를 발생시켜 미생물을 분산시켜 수족관의 폐기물을 정화하게 하는 것이다. 도 4b 에 도시된 바와 같이, 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)의 외부는 많은 구멍(420)이 존재하는 다공 스테인레스 강판으로 만들어진다. 일 실시 형태에서, 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)는 원통형으로서, 사이즈는 약 높이가 4인치이고 직경은 2.5인치이다. 도 4c 에 도시된 바와 같이, 공기펌프(414)에서 발생된 공기는 호스(413) 및 이어서 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)의 내부에 있는 고무 호스(408)를 통해 생물 반응기와 폭기 조합체(401) 속으로 들어간다. 그 다음 공기는 공기 확산기(407)에 도달하여 작은 기포(415)가 발생된다. 그리고 작은 기포(415)는 주위의 미생물 매체(406)에 도달하는데, 이 미생물 매체에는 적절한 종류와 양의 미생물이 포함되어 있다. 작은 기포(415)는 미생물 개체군의 생존 번식을 위해 산소와 영양분을 제공하고 또 미생물을 구멍(420)을 통해 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)로부터 분산시킨다. 생물 반응기와 폭기 장치 조합체(401)에 의해 생산된 미생물은 물고기의 배출물과 수족관 내의 기타 오염물을 소화하며 생존함으로써 물(412)을 청결하게 하고 악취를 제거한다.
도 5a 는 대안적인 실시 형태, 즉 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템 (500)의 적용 방법을 나타내는 대표적인 도이다. 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)은 연속적으로 현장에서 폐기물 탱크(512) 속으로 미생물을 파살하는 방법과 장치를 제공한다. 도 5a 에 도시된 바와 같이, 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)은 주택 폐기물 처리 유닛(501), 공기펌프와 공기 호스(511)로 구성되어 있다. 일 실시 형태에서, 주택 폐기물 처리 유닛(501)은 생물 반응기로서의 역할도 하는 침지가능한 용기이다. 주택 폐기물 처리 유닛(501)은 폐수 (530) 속에 완전히 침지되며 기계적인 수단을 통해 받참대(503)에서 폐기물 탱크 (512)의 바닥에 고정된다. 일 실시 형태에서, 주택 폐기물 처리 유닛(501)은 손잡이 브라켓(504)의 지지를 위해 또한 케이블(510)에 부착되고, 폐기물 탱크(512) 상부에 위치된 공기 펌프를 구비하고 있다.
도 5b 는 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500) 중의 주택 폐기물 처리 유닛(501)의 대표적인 측면도이다. 도 5c 는 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500) 중의 주택 폐기물 처리 유닛(501)의 내부 구조를 부분적으로 나타낸 대표적인 측면도이다. 일 실시 형태에서, 비록 주택 폐기물 처리 유닛(501)은 받침대(503)을 가지면서 대략 원통형의 중공 용기로 나타나 있지만, 주택 폐기물 처리 유닛(501)은 임의의 설계 구조로 적용이 가능하다. 도 5b 에 도시된 바와 같이, 주택 폐기물 처리 유닛(501)은 정상부에 위치한 캡(cap; 505), 바닥에 위치한 다수의 입구 구멍(502)과 구조 상반부 근처에 있는 출구 개구(520)를 구비하고 있다. 일 실시 형태에서, 공기는 공기 호스(506)와 확산기 호스(509)를 통해 주택 폐기물 처리 유닛(501)에 들어간다. 도 5c 에 도시된 바와 같이, 주택 폐기물 처리 유닛(501)의 미생물 매체(507)의 중심에서 미생물을 저장, 생산하고 있다. 일 실시 형태에서, 확산기(508)가 주택 폐기물 처리 유닛(501)의 바닥에 설치되어 공기 펌프로 구동된다. 확산기(508)는 작은 기포를 발생하고, 이 작은 기포는 산소와 영양분을 미생물 매체(507) 속의 미생물에게 제공하는 동시에 바닥에 있는 입구 구멍(502)으로부터 폐수(530)를 흡인하여 진공을 만든다. 폐수(530)는 주택 폐기물 처리 유닛(501) 내에서 위쪽으로 이동한 후 출구 개구(520)를 통해 정상부로부터 방출된다. 위쪽으로 유동하는 과정에서 폐수는 매체(507)와 접촉하며, 폐수가 오픈된 수원으로 방출될 때 미생물을 함께 동반하게 방출된다.
처리되는 폐수(530)에 요구되는 미생물 개체군을 직접 연속적으로 추가함으로써, 본 발명에 따른 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)은 환경 속의 폐기물 함량에 따라 수요 증가를 만족시키고 미생물이 적응되도록 해준다. 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)에서 발생한 미생물제는 확산기(508)를 통해 산소 및/또는 영양분을 연속적으로 제공받음으로써, 미생물제는 처리되는 환경 (530) 내의 폐수를 보다 효율적으로 광물화시킬 수 있다. 본 발명에 따른 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)의 폐수 탱크(512)는 소형 폐수 처리 설비로 사용이 가능하다. 시간이 흐름에 따라, 본 발명의 주택 폐기물용 생물 반응기와 폭기 시스템(500)에 의해 제공되는 미생물의 현장 추가에 의해 폐수(530)는 허용가능한 배출 수준으로 된다.
도 6a 는 대안적인 실시 형태, 즉 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600)의 적용 방법을 나타내는 대표도이다. 도 6b 는 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600) 중의 공기 역학적 혼합기의 대표적인 측면도이다. 일 실시 형태에서, 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600)은 호수와, 저수지 등 실외 환경에서 사용되는데 적합하게 된 폭기 장치이다. 도 6a 에서 도시된 바와 같이, 공기 역학적 혼합기는 기본적으로 액체 매체(609) 내에서 부유하는데 적합하게 된 하우징이며, 따라서 정상부는 물/액체 매체(609)의 표면 보다 높게 유지될 수 있다. 이러한 기포 상승식 장치는 이미 오랫 동안 알려져 있는 것인데, 본질적으로 수면 밑의 미리 정해진 깊이에서 물속으로 작은 기포를 공급하여 작동한다. 일부 공기는 물에 의해 흡수되어 물의 밀도가 작아짐으로써 표면으로 상승한다. 물의 상승에 의해 순환(608)이 일어나게 되며, 이 순환에 의해, 폭기된 물이 분산되고 또한 추가적인 물이 폭기 장치 쪽으로 보내지게 된다.
물(609)은 기포 상승식 장치에서 확산기를 통해 폭기된다. 확산기가 물 (609) 속에 잠기는 경우, 장치를 통과하는 기체의 운동으로 인해 기포가 세공(pore)으로부터 나가 물(609) 속으로 들어간다. 일 실시 형태에서, 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600)은 확산기로서 특허받은 다공 고무 케이스를 사용한다.
본 발명에 따른 공기 역학적 혼합기 생물 반응기와 폭기 시스템(600)은 AerogridsTM라고 하는 여러 개의 다공 확산기가 일 직선으로 배열되어 있는 구조로 구성되어 있다. 이들 폭기 확산기는 부표(603)로 지지되는 유리섬유 프레임에 설치되어 있다.
도 6b 에서 보는 바와 같이, 표면 위쪽에 위치한 송풍기(650)는 확산기에 공기를 제공한다. 매체의 깊이에 따라 크기가 변하는 보호판(606)이 장치(600) 주위에 있으며 정상부와 바닥에만 개구(607)가 설치되어 있다. 표면 바로 아래에서 장치(600)의 일 측에 작은 개구(660)가 있다. 본 발명의 장치(600)가 작동될 경우 상기 작은 개구(660)는 진공으로 인해 유출되는 물(609)의 출구로서 역할할 것이다. 본 발명의 장치(600)는 매우 효율적인 방식으로 물(609)을 끌어들어 순환시킬 수 있다. 본 발명은 또한 이동이 가능한 장치로서 아주 쉽게 작은 배 위로 들어 올려질 수 있는 동시에 한 곳에서 다른 곳으로 이동이 가능하다.
여기에서 이해해야 할 점은, 본 발명은 오직 본 발명의 원리와 응용에 대해 해석한 것이므로, 이하의 청구 범위로 규정되는 본 발명의 범위와 기능에서 벗어남이 없이 실례적인 실시 형태에 대한 많은 변형예가 가능하고 또한 다른 변형예도 안출될 수 있음을 이해해야 한다.
다른 정의가 없으면, 여기서 사용한 모든 전문용어와 과학용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖고 있는 사람들이 일반적으로 이해하는 뜻과 같다. 비록 설명한 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법과 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 상기 진술한 방법과 재료를 우선적으로 선택한다. 본 발명에 인용된 모든 출판물과 특허 문헌, 인용된 방식은 전부 본문에 포함되어 있다.
발명 원리는 구체적인 실시 형태의 해석에서 명확히 구현되었으며 본 영역의 기술자들은 본 발명을 사용할 경우 본 발명의 구조, 배열, 비례, 원리, 재료와 모듈의 공정에 대한 개량은 아주 분명한 것이며, 다른 한편으로 이러한 개량된 변형은 특정 환경과 작동 요건에 적용되며 본 발명의 상기 원리를 벗어나지 않는다. 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 발명 정신과 범위 내에서 모든 형식의 변형을 개괄하고자 하는데 그 목적이 있다.

Claims (9)

  1. 폐수 정화에 사용되는 휴대용 부유식 폭기(aeration) 및 미생물 반응기 시스템으로서,
    상기 폭기 및 미생물 반응기 시스템은,
    강성적인 반개방의 견고한 하우징 프레임;
    폭기 서브시스템; 및
    미생물 반응기 서브시스템을 포함하고,
    상기 하우징 프레임은 이 하우징 프레임 높이의 절반인 2개의 측벽과 후벽을 가지며, 상기 하우징 프레임은 그의 양측에 부착되어 있는 다수의 부력 부재를 더 가지고 있어, 상기 하우징 프레임이 다양한 밀도의 폐수 내에 잠수될 때 상기 하우징 프레임의 정상부가 부유 상태를 유지하게 되며,
    상기 폭기 서브시스템은 송풍기 및 평평한 폭기 그리드 장치를 구비하며, 상기 송풍기는 상기 하우징 프레임의 정상부에 기계식으로 부착되어 놓여 있고, 상기 폭기 그리드 장치는 상기 하우징 프레임의 하반부에 부착되어 상기 하우징 프레임의 전체 폭에 걸쳐 수평으로 연장되어 있고, 상기 폭기 그리드 장치는 다수의 다공 플라스틱 배관을 더 포함하고, 이 다공 플라스틱 배관은 열경화성 폴리머 미립자와 소량의 열가소성 접착제를 포함하는 기체 투과성 벽을 구비하고, 상기 접착제는 상기 폴리머 미립자들을 결합시켜 배관의 길이를 따라 배관 벽을 관통하는 실질적으로 균일한 다공을 형성하며, 이 다공은 기체가 통과하여 매체에 전달될 수 있도록 상기 배관의 길이를 따라 약 0.001 인치 ∼ 약 0.004 인치의 평균 직경을 갖는 다수의 미공(micropore)으로 되어 있고, 상기 열경화성 폴리머 미립자는 약 60 ∼ 약 140 메시(mesh)의 메시 크기를 가지며, 다수의 공기 호스가 상기 송풍기와 상기 폭기 그리드 장치를 연결하며,
    상기 미생물 반응기 서브시스템은 공기펌프와 미생물 반응기 부분을 더 구비하고, 상기 공기펌프는 상기 하우징 프레임의 정상부에 기계식으로 부착되어 놓여 있고, 상기 미생물 반응기 부분은 긴 배관형이고 외부에는 구멍들이 뚫려 있으며 또한 상기 폭기 그리드 장치의 아래에서 상기 하우징 프레임의 전체 폭에 걸쳐 본질적으로 수평으로 연장되어 있고, 상기 미생물 반응기 부분은 상기 공기 펌프에 의해 동력을 받는 내부 폭기 배관 및 다수의 슬롯을 구비한 다공의 외부 배관을 더 포함하고, 살아 있는 세균을 함유한 미생물 매체가 상기 슬롯 안에 삽입되어 있으며, 공기 호스가 상기 공기 펌프와 상기 미생물 반응기 부분을 연결하는, 폐수 정화에 사용되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  2. 폐수 정화에 사용되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템으로서,
    상기 폭기 및 미생물 반응기 시스템은,
    강성적인 반개방의 견고한 하우징 프레임;
    폭기 서브시스템; 및
    미생물 반응기 서브시스템을 포함하고,
    상기 하우징 프레임은 이 하우징 프레임 높이의 절반인 2개의 측벽과 후벽을 가지며, 상기 하우징 프레임은 그의 양측에 부착되어 있는 다수의 부력 부재를 더 가지고 있어, 상기 하우징 프레임이 다양한 밀도의 폐수내에 잠수될 때 상기 하우징 프레임의 정상부가 부유 상태를 유지하게 되며,
    상기 폭기 서브시스템은 송풍기 및 평평한 폭기 그리드 장치를 구비하며, 상기 송풍기는 상기 하우징 프레임의 정상부에 기계식으로 부착되어 놓여 있고, 상기 폭기 그리드 장치는 상기 하우징 프레임의 하반부에 부착되어 상기 하우징 프레임의 전체 폭에 걸쳐 수평으로 연장되어 있고, 상기 폭기 그리드 장치는 다수의 다공 플라스틱 배관을 더 포함하고, 상기 다공은 기체가 통과하여 매체에 전달될 수 있도록 상기 배관의 길이를 따라 약 0.001 인치 ∼ 약 0.004 인치의 평균 직경을 갖는 다수의 미공(micropore)으로 되어 있고, 다수의 공기 호스가 상기 송풍기와 상기 폭기 그리드 장치를 연결하며,
    상기 미생물 반응기 서브시스템은 공기펌프와 미생물 반응기 부분을 더 구비하고, 상기 공기펌프는 상기 하우징 프레임의 정상부에 기계식으로 부착되어 놓여 있고, 상기 미생물 반응기 부분은 긴 배관형이고 외부에는 구멍들이 뚫려 있으며 또한 상기 폭기 그리드 장치의 아래에서 상기 하우징 프레임의 전체 폭에 걸쳐 본질적으로 수평으로 연장되어 있고, 상기 미생물 반응기 부분은 상기 공기 펌프에 의해 동력을 받는 내부 폭기 배관 및 다수의 슬롯을 구비한 다공의 외부 배관을 더 포함하고, 살아 있는 세균을 함유한 미생물 매체가 상기 슬롯 안에 삽입되어 있으며, 공기 호스가 상기 공기 펌프와 상기 미생물 반응기 부분을 연결하는, 폐수 정화에 사용되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  3. 물 정화에 사용되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템으로서,
    상부와 하부를 갖는 강성 프레임;
    반응기 시스템이 폐수에 잠수될 때 부유 상태로 유지되도록 상기 강성 프레임의 상부에 부착되어 있는 다수의 부력 부재;
    상기 강성 프레임에 결합된 폭기 서브시스템; 및
    상기 강성 프레임의 상부에 기계식으로 결합되어 있는 공기 펌프를 갖는 미생물 반응기 서브시스템을 포함하고,
    상기 폭기 서브시스템은 송풍기 및 수평으로 배향된 평평한 폭기 그리드를 포함하며, 상기 송풍기는 상기 강성 프레임의 상부에 기계식으로 부착되어 놓여 있고, 상기 폭기 그리드는 상기 강성 프레임의 상부와 하부 사이에서 그 강성 프레임에 결합되어 있으며, 상기 폭기 그리드는 다공 배관을 더 포함하고, 이 배관은 기체가 통과하여 매체에 전달될 수 있도록 상기 다공 배관의 길이를 따라 약 0.001 인치 ∼ 약 0.004 인치의 평균 직경을 갖는 다수의 미공을 가지며, 상기 폭기 서브시스템은 상기 송풍기와 폭기 그리드를 연결하는 다수의 공기 호스를 더 포함하며,
    상기 미생물 반응기 서브시스템은 외부에 구멍들이 뚫려 있는 긴 배관형의 미생물 반응기 부분을 더 포함하고, 이 미생물 반응기 부분은 상기 폭기 그리드의 아래에서 본질적으로 수평하게 강성 프레임의 하부에 결합되어 있고, 상기 미생물 반응기 부분은 상기 공기 펌프에 의해 동력을 받는 내부 폭기 배관 및 다수의 슬롯을 구비한 다공의 외부 배관을 포함하고, 상기 미생물 반응기 부분은 살아 있는 세균을 함유하는 미생물 매체를 더 포함하고, 이 미생물 매체는 상기 슬롯 안에 삽입되며, 상기 미생물 반응기 서브시스템은 상기 공기 펌프와 상기 미생물 반응기 부분을 연결하는 공기 호스를 더 갖는, 물 정화에 사용되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 실외 시냇물에 설치되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 실외 저수지에 설치되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 침전지(settling pond) 속에 설치하는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서, 물고기 수족관 속에 설치되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서, 주택 폐기물 시스템에 설치되는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서, 폐수 정화를 위해 공기 역학적 혼합 시스템과 결합되고, 상기 공기 역학적 혼합 시스템은 일 직선으로 배열되고 부표로 지지되는 프레임에 설치되는 여러 개의 다공 확산기를 포함하는 휴대용 부유식 폭기 및 미생물 반응기 시스템.
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