KR20220160920A - 부력하우징으로 제올라이트세라믹볼 담체를 유동시키는 유동상 담체하우징 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통상의 미생물 활용에 있어서 많은 유효 미생물과 영양제를 내포 하여도 하부에 가라앉거나 유실되거나 산소공급의 미흡과 폐색 우려의 단점이 있었다. 상기의 대안으로 상부에 공기를 유입, 밀폐한 공기 수용공간을 구비하여 부력을 갖추고, 하부에는 물, 하폐수의 유입 및 유출이 자유로운 통로 구멍을 다수 갖추어 제올라이트 세라믹볼을 비롯한 기능성 세라믹볼을 담음과 또는 상기의 세라믹볼과 부력재를 혼합 수용하는 지름 50~200mm의 구형 부력하우징과 5mm~10mm 지름의 세라믹볼을 포함한 전체 비중이 1로 되게하여 미생물 처리조 및 각종 용처에 투입 했을 경우 물과 같은 속도로 유동하며, 다공성 세라믹 담체 안의 많은 기공에 유효 미생물이 쉽게 안착 서식하게 하고, 미생물에 원활한 산소공급과 폐색을 방지, 미생물의 번식 개체수를 증대로 미생물의 수질 정화력과 자연복원 활동을 증진하는 부력하우징과 세라믹볼을 이용한 유동상 세라믹담체(590)와 이의 제조 방법에 관한 발명이다.
Description
본 발명은 통상의 미생물을 이용한 하수 및 폐수 처리 공정에 있어서 미생물 활용의 방법과 효과를 향상시키기 위한 유동상 세라믹담체 개발에 관한 기술분야이다.
발명의 배경이 되는 기술로는 통상의 미생물 활용에 있어서 고정상 담체는 많은 유효 미생물과 영양제를 내포 하여도 하부에 가라앉거나, 유실되거나 산소공급의 미흡과 폐색 우려의 단점이 있었다. 상기의 대안으로 각종 부력재 내지 공기 수용공간을 갖춘 부력하우징과 제올라이트 세라믹볼을 기반으로 상호 융합하여 물을 비롯한 하,폐수 및 미생물의 비중을 동일한 비중 1로 유지하는 유동상 세라믹담체를 개발하여 물과 같이 유동하게 함으로써 미생물이 서식하기에 적합한 환경을 조성하고 물을 비롯한 하,폐수 환경의 바닥과 상층까지 유동상 담체를 이동, 분포할 수 있어서 미생물에 필요한 원활한 산소공급과 폐색을 방지하며, 미생물의 번식 개체수를 증대하여 미생물의 수질 정화력과 자연복원 활동을 증진하는 유동상 세라믹담체와 이의 제조 방법이 발명의 배경이 되는 기술이다.
통상적으로 유동상 담체를 개발 할 경우에 비중이 물과 비슷한 소재는 있으나 제올라이트 세라믹볼처럼 다공성이고 표면적이 넓으며, 미생물이 서식하기에 최적의 환경을 제공하는 담체는 거의 없는 것이 현실이다. 하지만 상기의 제올라이트 세라믹볼은 비중이 높아서 하폐수 정수 처리장 하부에 가라앉으므로 활용이 제한적이 되므로, 제올라이트 세라믹볼을 물과 동일한 비중으로 유지하여 물과 같이 유동하게 함으로써 미생물이 서식하기에 적합한 환경을 제공하고, 하폐수 정화에 최대치의 활용 효과를 도출할 수 있는 대안을 찾는 것이 해결하고자 하는 과제가 되었다.
과제의 해결 수단은 아래와 같다.
1. 본 발명의 부력하우징(Floating Housing)(500)은 구형을 기본으로 하우징의 형태, 색상, 재질, 전체 외형과 통로(33)의 규격, 통로의 수량 등은 용도에 맞게 설정하여 제조할 수 있으며, 세라믹볼(90)은 각종 기능성 세라믹볼을 포함할 수 있고, 제올라이트 세라믹볼이 기반이 된다.
2. 본 발명은 부력하우징(500)과 제올라이트 세라믹볼(90)을 기반으로 하는 유동상 세라믹담체(590)와 이의 제조 방법에 관한 발명이며, 상기 유동상 세라믹담체(590)는 비중이 물과 같은 1을 유지하고, 물과 같이 유동하게 함으로써 미생물이 서식하기에 적합한 담체로 제조하므로 하폐수를 정화하는 수단이 된다.
3. 밀폐된 공기수용공간(80)과 세라믹볼 수용공간(82)이 탈부착 결합되고, 물의 유입과 유출 통로(88)를 다수 구비한 지름 50~200mm의 구형을 기본 외형으로 형성된 부력하우징(500);
5mm~10mm 지름의 제올라이트 세라믹볼(90)을 기본으로 하고, 용도에 따라서 지름 2mm~12mm 규격을 포함하는 세라믹볼(90);
부력재(22);
가 부력하우징(500)에 통합 구성되고, 상기의 세라믹볼 수용공간(82)에 물과 동일한 비중 1의 부력을 유지하도록 세라믹볼(90) 단독 내지 부력재(22)를 세라믹볼(90)과 혼합하여 담아서, 미생물 증식 및 분포 구역을 확대하여 하폐수 정화와 악취 제거하는 유동상 여상으로 제조하는 것을 특징으로 하는 부력하우징(500)과 세라믹볼(90)을 이용한 유동상 세라믹담체(590)이다.
4. 부력하우징(500)과 세라믹볼(90)은 용도에 따라 형상, 규격, 재료, 세라믹볼의 종류와 특성을 지정하여 통합 구성할 수 있으며, 부력하우징(500)의 통로(33) 규격 조절에 따라서 지름2mm~12mm로 세라믹볼(90) 규격의 범위를 확대할 수 있는 것을 특징으로 하는 부력하우징(500)과 세라믹볼(90)을 이용한 유동상 세라믹담체(590)이다.
5. 유동상 세라믹담체(590)는 비중을 1로 하기 위한 합성수지볼(22)을 다양한 형태의 하우징 안에 제올라이트를 비롯한 세라믹볼(90)과 같이 넣어서 조성 및 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 부력하우징(500)과 세라믹볼(90)을 이용한 유동상 세라믹담체(590)이다.
6. 상기의 유동상 세라믹담체(590)의 부가적인 부력재(22) 활용에 있어서,
미생물 처리조에서 물과 같이 유동하게 하기 위해 비중 1을 유지하기 위한 부력재 는 플라스틱 하우징 안에 낮은 비중의 플라스틱 볼을 다공성 세라믹 볼과 같이 적절한 비율로 내장 시켜 전체의 비중이 1이 되게 맞추거나 공기층을 가진 하우징을 사용하여 비중 1을 맞출 수 있다.
이 때 하우징 공기층의 크기는 하우징 부피의 3분의 1 이하의 수준이면 적당하다.
7. 최대 효율의 하우징의 크기는 수차례의 실험을 거쳐 폐색이 일어나지 않는 적정량의 세라믹 볼을 내장 할 수 있는 크기는 외형은 지름 50~200mm크기의 구형이며, 5~10mm 지름의 세라믹볼을 내장하기 위한 최대 4mm 이하 크기의 세목을 가짐으로써 물과 미생물 공기의 소통을 원활하게 한다.
상기의 하우징(500)과 세라믹볼(90)은 추천하는 구형과 규격 외에도 각종 세라믹볼의 특성과 쓰임 환경, 용도에 맞게 상기의 규격을 기준으로 다양한 형태와 대소 규격으로 변경하여 활용할 수 있다.
8. 부력재(22)에 있어서,
전체의 비중을 낮추기 위한 플라스틱볼의 하우징의 재질은 내구성과 내 화확성 등이 강한 PVC, PE, PP등이 무난하며 단 플라스틱볼은 비중을 낮추기 위해 내부가 공기로 차 있으며 밀봉이 된 상태의 볼이어야 한다.
여기서 플라스틱볼의 크기는 일정 크기의 하우징 안에 최대한 많은 양의 세라믹 볼을 내장 할 수 있도록 하우징 지름의 10%이내의 지름의 크기이면서 전체 비중을 1로 맞추면 무난하다.
9. 하우징(500)의 외형은 구형을 기본으로 하며, 크기가 지름 50~200mm로 추천하는 이유는 하우징 안에 다양한 크기의 다공성 세라믹볼(90)이 적당량 내장되어 폐색이 일어나지 않고 공기 및 물의 소통이 원활하게 유지하기 위함이다.
수차례의 실험과정에서 도출된 결과는 한 하우징 안의 세라믹 볼의 량은 100~500g의 량이 적당하다.
10. 상기와 같이 제조되는 부력하우징(500) 내지 부력재(22)와 세라믹볼(90)을 이용한 유동상 세라믹담체(590)는 하.폐수 처리의 미생물 처리과정에 있어서, 미생물이 성장하기에 가장 적합한 다기공 10~150㎛의 치환 및 완충기능과 흡착 기능의 다공성 세라믹볼과 부력하우징을 연계 융합한 부력 생성으로 하폐수 정화시설의 상하부 전반에 걸쳐 유동상 세라믹담체를 분포, 이동, 배치하므로 미생물 개체수를 증산하며 하.폐수 처리 시설의 설치 및 처리비용의 절감과 처리 효율을 극대화를 도출할 수 있으므로 과제의 해결 수단이 된다.
발명의 효과로는 부력하우징과 세라믹볼을 이용한 유동상 세라믹담체는 하.폐수 처리의 미생물 처리과정에 있어서, 미생물이 성장하기에 가장 적합한 제올라이트의 기공 10~150㎛의 치환 및 완충기능과 다공성의 흡착 기능을 부력하우징과 융합하여 부력을 생성하므로 하ㆍ폐수 정수 시설 등에 활용되며, 오염물의 충격 부하에 강하고 손쉽게 미생물 배양. 유지할 수 있으며, 하ㆍ폐수 속에 포함된 각종 독성물질에 완충 작용을 하여 하.폐수처리 효율을 극대화 하고, 미생물 처리조의 크기를 줄일 수 있으며 관리를 쉽게하므로 하.폐수 처리 시설의 설치 및 처리비용의 절감 등의 발명의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 유동상 세라믹담체 사시도
도 2는 본 발명의 부력하우징의 상하부 분해도
도 3은 본 발명의 유동상 세라믹담체의 구성도
도 4는 본 발명의 유동상 세라믹담체의 원리와 구성. 비중, 유동성의 설명도
도 2는 본 발명의 부력하우징의 상하부 분해도
도 3은 본 발명의 유동상 세라믹담체의 구성도
도 4는 본 발명의 유동상 세라믹담체의 원리와 구성. 비중, 유동성의 설명도
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 아래의 실시예와 같고, 다종의 세라믹볼(90)에서 '제올라이트 세라믹볼'을 대표로 하여 설명된다.
(이하, 제올라이트 세라믹볼, 세라믹볼, 고온소성볼은 동일 지칭이고, '부력하우징'과 '하우징'도 동일임)
본 발명의 부력하우징(500)과 세라믹볼(90)을 이용한 유동상 세라믹담체(590)와 제조에서,
부력하우징(Floating Housing)(500)은 구형을 기본으로 하우징의 형태, 전체 외형과 통로의 규격, 통로의 수량, 색상, 재질 등은 용도에 맞게 설정하여 제조할 수 있으며, 세라믹볼도 제올라이트 세라믹볼을 기본으로 각종 기능성 세라믹볼(90)의 활용을 포함한다.
부력하우징(500)의 구성에 있어서,
도 2와 같이 탈부착 결합되는 상부와 하부로 구분하여 상부에는 용도에 맞는 크기의 밀폐된 공기수용공간(80)을 구비하고, 하부에는 세라믹볼 내지 부력재 등을 담을 수 있는 세라믹볼 수용공간(82)을 구비한다.
상기의 부력하우징 상부(81)와 하부(82)의 등분 비율은 제조자가 취하고자하는 비중 등의 용도와 필요에 맞게 정하며, 하부(82)의 세라믹볼 수용공간(82) 전체는 하폐수 등의 물이 하우징(500)에서 원활하게 유입과 유출되도록 통로(88) 구멍을 다수 내어 제작한다. 상기의 통로(88) 구멍의 규격과 형태 및 수량은 제조자가 용도와 제작 취지에 맞게 정하며, 특히 바닥면의 통로 구비율을 높이면 부력 유지 등의 환경에 좋다.
상기의 부력하우징의 상부(81)에 조성되는 공기수용공간(80)은 공기를 밀폐하므로 부력이 생성되고, 하부의 세라믹볼 수용공간(82)에는 제올라이트 다공성 세라믹볼 및 각종 세라믹볼(90)을 담을 수 있으며 하우징 상부(81)의 부력으로 하폐수에서 뜨게되며, 유동적 이동과 미생물 번식을 증식할 수 있게 된다.
상기의 부력하우징의 상부(81)와 하부(82)는 각종 끼워맞춤 결합구(33)로 탈부착되도록 한다.
상기의 부력하우징 하부의 세라믹볼 수용공간(82)에 용도에 따라서 부력을 지니는 합성수지볼(22)을 세라믹볼(90)과 혼합하여 하우징(500)의 비중을 조절하여도 된다.
하우징(500)의 구조에 있어서, 지름은 50mm~200mm로 광범위하게 사용 할 수 있고, 망을 이루는 세목 통로(88)의 크기는 세라믹볼(90)이 밖으로 빠지지 않고 물과 공기의 소통만 원활하면 될 것이다.
상기와 같이 제조되는 자체 부력을 갖는 부력하우징(500)의 기본 구조는 도 2와 같고, 상기는 하우징의 일부분을 공기층(80)으로 만들어서 하우징 안에 넣는 세라믹볼(90) 량으로 비중 1에 맞출 수가 있게 된다.
상기의 부력하우징(500)에 담는 제올라이트 다공성 세라믹볼(90)은,
일반적으로 담체로서 가장 많이 사용하는 크기가 지름 0.5~10mm의 크기이나 하우징망과 통로 규격 등 여러 가지 기능을 고려하여 지름 5~10mm의 다공성 세라믹 볼을 사용하는 것이 미생물 담체 기능을 극대화한다.
상기의 부력하우징과 세라믹볼은 용도에 따라서 세리믹볼 수용공간(82)의 통로(33)를 축소하여 세라믹볼(90) 규격의 범위를 2mm~12mm로 확장할 수 있다.
상기의 다공성 세라믹볼(90)이 가지고 있는 기공의 크기는 10~150㎛이며, 이는 보통 크기가 1㎛인 미생물이 안착하고 성장하기에 적합한 크기이다.
상기의 부력하우징 제작과 세라믹볼 수용 및 부력재의 결합 내지 연계된 구성을 기반으로 유동상 세라믹담체(590)를 완성한다.
본 발명은 비중이 물과 같은 1을 유지하는 유동상 세라믹담체를 제조하여 물과 같이 유동하게 함으로서 미생물처리조의 물(하.폐수)과 같이 유동하게 하여 미생물이 쉽게 안착하여 성장 할 수 있고 하.폐수 속에 포함된 각종 독성물질에 완충 작용을 하여 하.폐수처리 효율을 극대화 하도록 고안 하였으며, 상기의 실시예들은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 된다.
590: 유동상 세라믹담체(부력하우징(500)과 내부에 수용되는 제올라이트를 비롯한 각종 세라믹볼(90) 및 부력재(22)를 포함하는 유동상 세라믹담체의 통칭)
500: 부력하우징(공기밀폐공간을 상부에 구비한 대소형의 원형을 비롯한 각종 형태가 기본이며, 상기 외에 부력재가 내재된 부력하우징을 포함함)
90: 고온소성볼(재올라이트세라믹볼을 기본으로 하며, 미생물 담지볼 및 각종 기능성 세라믹볼이 포함이고, 규격은 통로(88)규격 조절에 따라 2mm~12mm 포함 가능)
80:: 공기수용공간(부력하우징의 상부에 조성)
81: 부력하우징(Floating Housing) 상부(공기를 밀폐한 공기수용공간(80)을 형성한 상부)
82: 부력하우징(Floating Housing)하부와 세라믹볼 수용공간을 지칭
88:통로(부력하우징에 물 내지 하,폐수들이 유입 및 유출할 수 있도록 ?돛? 각종 구멍들)
33: 결합구(상,하부가 탈부착되는 각종 끼워맞춤 결합구)
22: 각종 부력재(세라믹볼과 부력재를 결합한 부력하우징의 다양성을 발명의 범주에 포함함)
500: 부력하우징(공기밀폐공간을 상부에 구비한 대소형의 원형을 비롯한 각종 형태가 기본이며, 상기 외에 부력재가 내재된 부력하우징을 포함함)
90: 고온소성볼(재올라이트세라믹볼을 기본으로 하며, 미생물 담지볼 및 각종 기능성 세라믹볼이 포함이고, 규격은 통로(88)규격 조절에 따라 2mm~12mm 포함 가능)
80:: 공기수용공간(부력하우징의 상부에 조성)
81: 부력하우징(Floating Housing) 상부(공기를 밀폐한 공기수용공간(80)을 형성한 상부)
82: 부력하우징(Floating Housing)하부와 세라믹볼 수용공간을 지칭
88:통로(부력하우징에 물 내지 하,폐수들이 유입 및 유출할 수 있도록 ?돛? 각종 구멍들)
33: 결합구(상,하부가 탈부착되는 각종 끼워맞춤 결합구)
22: 각종 부력재(세라믹볼과 부력재를 결합한 부력하우징의 다양성을 발명의 범주에 포함함)
Claims (3)
- 밀폐된 공기수용공간(80)과 세라믹 수용공간(82)이 탈부착 결합되고, 물의 유입과 유출 통로(88)를 다수 구비한 지름 50~200mm의 구형을 기본 외형으로 형성된 부력하우징(500);
지름 5mm~10mm의 제올라이트 세라믹볼(90)을 기본으로 하는 세라믹볼(90);
부력재(22);
가 부력하우징(500)에 통합 구성되고, 상기의 세라믹볼 수용공간(82)에 물과 동일한 비중 1의 부력을 유지하도록 세라믹볼(90) 단독 내지 부력재(22)를 세라믹볼(90)과 혼합하여 담아서, 미생물 증식 및 분포 구역을 확대하여 하폐수 정화와 악취 제거하는 유동상 여상으로 제조하는 것을 특징으로 하는 부력하우징과 세라믹볼을 이용한 유동상 세라믹담체 - 청구항 1항에 있어서,
부력하우징(500)과 세라믹볼(90)은 용도에 따라 형상, 규격, 재료, 세라믹볼의 종류와 특성을 지정하여 통합 구성할 수 있으며, 부력하우징(500)의 통로(33) 규격 조절에 따라서 지름2mm~12mm로 세라믹볼(90) 규격의 범위를 확대할 수 있는 것을 특징으로 하는 부력하우징과 세라믹볼을 이용한 유동상 세라믹담체 - 청구항 2항에 있어서,
유동상 세라믹담체(590)는 비중을 1로 하기 위한 합성수지볼(22)을 다양한 형태의 하우징(housing) 안에 제올라이트볼을 비롯한 세라믹볼(90)과 같이 넣어서 조성 및 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 부력하우징과 세라믹볼을 이용한 유동상 세라믹담체
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