KR20240047343A - 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치 - Google Patents
음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 저수지의 수면에 부유하도록 구성되는 부표와; 제올라이트 50중량%, 알카리성 미네랄복합체 45중량%, 하이드로탈사이트 4중량%, 마이크로카본 1중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 제1녹조제거 세라믹이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 부표의 하부에 연결줄로 연결되는 제1녹조제거 세라믹박스와; 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 30중량%, 음이온파우더 8중량%, 무기바인더 2중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 수질정화용 음이온라디칼세라믹이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 제1녹조제거 세라믹박스의 하부에 연결줄로 연결되는 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스와; 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 11중량%, 음이온파우더 9중량%, 소석회 10중량%, 무기바인더 10중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스의 하부에 연결줄로 연결되어 저수지바닥면에 접촉되도록 하는 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스;로 이루어지는 제1 단위체가 1개 이상 구성되도록 하여, 조류를 응결 침전시켜 녹조를 제거하고 지속적으로 수질을 정화함은 물론 응집침전된 조류와 유기퇴적물을 분해하여, 환경변화에 무관하게 깨끗한 수질을 유지하도록 한다.
Description
본 발명은 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음이온라디칼순환세라믹을 이용하여 발생되는 조류를 응결 침전시켜 녹조를 제거하고 지속적으로 수질을 정화함은 물론 응집침전된 조류와 유기퇴적물을 분해하여, 환경변화에 무관하게 깨끗한 수질을 유지하도록 하는 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 강, 호수, 저수지와 같은 오염의 주요 원인은 인위적으로 투입하는 쓰레기 및 정화되지 않는 폐수의 방류 외에도, 여름철의 지속적인 고온에 의해 자연적으로 발생하는 녹조 현상, 또는, 강력한 일사로 표층수의 수온이 상승하거나, 폭우로 인해 대량 유입된 담수에 의해 영양 염류가 크게 증가하거나 무풍상태가 계속되어 해수의 혼합이 저하된 경우 등에 발생하는 적조 현상 등이 있다.
그 중에서, 하천 저수지등에서 발생하는 녹조현상은 어류의 먹이인 식물성 플랑크톤이 부영양화 등에 의해 이상 증식함에 따라 발생하는, 어류의 먹이인 식물성 플랑크톤이 이상 증가함에 따라 물의 용존 산소량이 크게 감소됨으로써, 어류와 수중 생물이 죽게 된다.
이와같은, 수질을 오염시키는 액상 폐기물을 성분별로 살펴보면, 무기물질·미생물·방사성물질·열·유기물질 등으로 나누어지며, 그 중 유기물질은 수중에서 세균·균류 등에 의하여 생화학적으로 분해되는데, 이때 용존산소가 소비되므로, 지나치게 많은 유기물질이 생성되면, 수중의 산소가 결핍되어 산소 공급을 필요로 하는 생물에 악영향을 끼치고 산소가 없는 상태에서는 유해한 황화수소 등이 발생하고, 물이 산성으로 되는 등 화학적 성분이 악화되고, 냄새가 나며, 물의 미관이 저하된다.
이와 같은 저수지 수질정화기술로 물리적인 기술, 화학적인 기술, 생물학적인 기술 등이 활용되어 왔다.
즉 물리적인 기술로 인공폴기와 심층폭기법, 강제순환, 가압부상법, 미세기포발생법, 전기분해법, 초음파법등이 적용되고 있으며, 화학적기술로는 응집제를 활용하는 방법, 살조제를 활용하는 방법, 전염소처리법등이 활용되고 있으며, 생물학적 기술로 미생물을 활용한 방법, 동물프랑크톤을 활용한 방법 등이 적용되어 왔으나 대부분 일시적인 효과에 국한되고 고비용 낮은 처리효율로 매년 녹조현상은 가중되고 있는 것이 현실이다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 대한민국 특허등록 제1081991호 "전기화학적 전착기법을 이용한 콘크리트 균열의 인공균열치유방법"(특허문헌 1), 대한민국 특허등록 제1834334호 " 천연바이오 추출물과 농축미생물 기능성 세라믹을 연계한 저수지 녹조제거 및 수질정화장치"(특허문헌 2), 대한민국 특허등록 제1461617호 "자성부유세라믹을 이용한 수질정화 및 녹조방지장치"(특허문헌 3)이 있다.
그러나 상기 배경기술은 조류의 일시사멸이나 세라믹에 오염물질이 포화되면 기능이 저하되어 교체해야하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음이온라디칼순환세라믹을 이용하여 발생되는 조류를 응결 침전시켜 녹조를 제거하고 지속적으로 수질을 정화함은 물론 응집침전된 조류와 유기퇴적물을 분해하여, 환경변화에 무관하게 깨끗한 수질을 유지하도록 하는 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 저수지의 수면에 부유하도록 구성되는 부표(100)와; 제올라이트 50중량%, 알카리성 미네랄복합체 45중량%, 하이드로탈사이트 4중량%, 마이크로카본 1중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 제1녹조제거 세라믹(210)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 부표(100)의 하부에 연결줄로 연결되는 제1녹조제거 세라믹박스(200)와; 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 30중량%, 음이온파우더 8중량%, 무기바인더 2중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 제1녹조제거 세라믹박스(200)의 하부에 연결줄로 연결되는 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)와; 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 11중량%, 음이온파우더 9중량%, 소석회 10중량%, 무기바인더 10중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)의 하부에 연결줄로 연결되어 저수지바닥면에 접촉되도록 하는 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500);로 이루어지는 제1 단위체(10)가 1개 이상 구성되는 것을 특징으로 하는 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 제공하고자 한다.
또한, 저수지의 수면에 부유하도록 구성되는 부표(100)와; 제올라이트 49중량%, 복합산성전구체 45중량%, 수용성 염화알루미늄 5중량%, 마이크로카본 1중량%을 일정크기로 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 제2녹조제거 세라믹(310)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 부표(100)의 하부에 연결줄로 연결되는 제2녹조제거 세라믹박스(300)와; 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 30중량%, 음이온파우더 8중량%, 무기바인더 2중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 제2녹조제거 세라믹박스(300)의 하부에 연결줄로 연결되는 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)와; 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 11중량%, 음이온파우더 9중량%, 소석회 10중량%, 무기바인더 10중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)의 하부에 연결줄로 연결되어 저수지바닥면에 접촉되도록 하는 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500);로 이루어지는 제2 단위체(20)가 제1 단위체(10)의 일정거리 이내에 구성되는 것을 특징으로 하는 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 제공하고자 한다.
또한, 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410) 및 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)의 음이온파우더는 지루콘 80중량%, 토르마린 10중량%, 휘토류 5중량%, 감람석 5중량%을 혼합 미분화한 분말인 것을 특징으로 하는 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치는 음이온라디칼순환세라믹을 이용하여 발생되는 조류를 응결 침전시켜 녹조를 제거하고 지속적으로 수질을 정화함은 물론 응집침전된 조류와 유기퇴적물을 분해하여, 환경변화에 무관하게 깨끗한 수질을 유지하도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 녹조제거 세라믹을 이용한 녹조제거 실험 결과를 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹의 암모니아와 트리메틸아민에 대한 탈취시험 결과를 나타낸 시험성적서.
도 1은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 녹조제거 세라믹을 이용한 녹조제거 실험 결과를 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹의 암모니아와 트리메틸아민에 대한 탈취시험 결과를 나타낸 시험성적서.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 녹조제거 세라믹을 이용한 녹조제거 실험 결과를 도시한 사진이며, 도 3은 본 발명의 피톤치드 함유 음이온라디칼순환세라믹의 암모니아와 트리메틸아민에 대한 탈취시험 결과를 나타낸 시험성적서이다.
본 발명의 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치는 도 1에서와 같이, 부표(100)와, 부표(100)의 하부에 연결줄로 연결되어 차례로 구성되는 제1녹조제거 세라믹박스(200), 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400) 및 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500)로 이루어지는 제1 단위체(10)가 저수지에 부표(100)의 부력에 의해 설치되도록 한다.
이때, 필요에 따라서, 부표(100)와, 부표(100)의 하부에 연결줄로 연결되어 차례로 구성되는 제2녹조제거 세라믹박스(300), 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400) 및 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500)로 이루어지는 제2 단위체(20)가 제1 단위체(10)와 일정거리 이내에 혼합사용되도록 할 수도 있다.
상단의 부표(100) 저수지 표면에 부유할 수 있도록 다양한 크기나 형상으로 이루어질 수 있으나, 통상 직경 195㎜ 구체를 사용하고 태풍이나 홍수로부터 이동이나 소실을 방지하기위하여 수면아래 잠기도록 부력을 조절한다.
이와 같은, 제1녹조제거 세라믹박스(200), 제2녹조제거 세라믹박스(300), 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400) 및 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500)는 육각형구조물이나 미생물의 입출입이 용이한 그물망이나 내부와 외부가 연통되는 형태의 박스형상으로 이루어져 내부의 세라믹이 저수지의 물과 직접 접촉할 수 있도록 한다.
제1녹조제거 세라믹박스(200) 또는 제2녹조제거 세라믹박스(300)는 부표(100)에서 40~60㎝하단부에 설치하여 수표면으로부터 산소를 원활이 공급받아 미생물활성을 촉진시키도록 구성한다.
제1녹조제거 세라믹박스(200)는 제1녹조제거 세라믹(210)이 내부에 구성되는데, 제1녹조제거 세라믹(210)은 제올라이트 50중량%, 알카리성 미네랄복합체 45중량%, 하이드로탈사이트 4중량%, 마이크로카본 1중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어져, 조류자체의 수소결합을 절단하여 이온성유기체로 전환시켜준다.
제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물(水化物)인 광물의 고분자 탄수화합물로서 악취 원인물질과의 부착력을 높이며 일정시간 경과 후 미생물에 의해 분해되면서 생성되는 항산화 화합물에 의해 악취물질이 썩지 않고 자연발효됨으로서 장기적으로 발생이 우려되는 악취를 사전에 제거하는 효과를 갖는다. 즉 제올라이트는 본 발명의 피톤치드 함유 음이온라디칼순환세라믹가 악취물질로부터 분리되지 않고 부착된 상태를 유지하도록 한 성분으로 외부공기와의 접촉을 차단하므로 악취물질의 부패를 방지하게 되어 더 심할 수 있는 악취 발생을 사전에 예방하게 되는 것이다.
이때, 상기 제올라이트의 함량이 50중량% 미만이면 전술한 효과가 제대로 구현되지 않으며, 상기 제올라이트의 함량이 50중량%를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 줄어들어 원하는 효과를 확보할 수 없으므로, 상기의 범위 내에서 적절히 혼합하여 사용한다.
알카리성 미네랄복합체는 알칼리성 미네랄(예 질석해포석)이 함유되어 있는 복합체를 이용하여, 오염된 저수지 물에 직접 노출시켜 중화작용 및 살균등의 작용을 하도록 하며, 5중량% 미만이면 기능이 작동되지 않고 초과하여 구성되면 다른 구성물과의 좌화가 일어나지 않을 뿐만 아니라 경제성이 떨어진다.
하이드로탈사이트(hydrotalcite)는 Mg, Al, Si등을 주성분으로 하는 화합물이며 염기성물질로 하이드로탈사이트의 표면적은 100~300 ㎡/g으로 흡착력이 매우 강하여 2가나 3가 중금속을 흡착하는 능력이 뛰어나며, 4중량% 미만으로 혼합시에는 중금속 흠착력이 떨어지고 4중량%를 초과하여 혼합시에는 중금속 흡착 후 추후 분리하기가 어렵기 때문에 4중량% 혼합하는 것이 바람직하다.
마이크로 카본은 참숯 등의 재료인 카본을 마이크로 단위의 크기의 분말로 이루어지도록 하는 것으로 수질의 정화기능을 하도록 하며, 1중량% 미만으로 혼합시에는 기능이 떨어지고 1중량%를 초과하여 혼합시에는 성형이 어려워진다.
숯은 다공질로 되어 있어 탈취효과가 있고 각종 바이러스나 세균을 흡착하고 살균력이 우수하고 또한 각종 중금속을 흡수할 뿐 아니라 수천년이 지나도 산화가 되지 않으며 음전하를 가지고 있어 안전한 천연방부제로서 높이 평가받고 있다.
이러한 카본 자체에서 발생하는 음이온은 산소가 풍부하여 모든 생명활동을 돕는 작용을 하는데, 예를 들면, 플랑크톤의 이상 증식에 의해 산소가 부족할 때 산소를 싫어하는 미생물이 많이 번식하여 가스를 발산하기 때문이며, 이런 환경에서는 자연히 양이온이 많이 존재하고 음이온은 매우 적어진다. 이때 숯에 기생하는 미생물과 숯이 내뿜는 음이온의 효과로 환경을 바꿀 수 있으며, 따라서, 냄새도 제거된다.
또한, 카본은 탄소질이 80%이고, 나머지가 미네랄(칼슘, 나트륨, 철, 마그네슘, 칼륨, 인 등)로 구성되어 있으며, 특히, 숯의 원료인 나무가 토양으로부터 흡수한 천연미네랄이 균형 있게 포함되어 있는데, 이는 숯이 만들어지는 과정에서 농축된다.
이러한 카본은 보수성, 보비성, 투수성이 양호하여 통기성과 수분조절이 매우 우수하고, 미량원소의 60%정도가 알칼리염류로서 식물의 필수영양소임과 아울러 다공질, 약알칼리성으로서 선택적공생균(예 : 공중질소고정균, 근립균, 방선균, VA균, 리조쿠토니아 등)의 서식처로서 최적이며, 오,폐수, 중금속 및 토양속 유해가스의 흡착 및 분해능력이 우수하고, 흙속에서 수분 및 온도편차를 완화시키는 작용과 흙속에서 분산분해를 촉진하여 점성이 낮은 푹신한 스폰지토양을 형성하여 산소공급의 증가작용이 우수하게 발휘된다.
제2녹조제거 세라믹박스(300)는 제2녹조제거 세라믹(310)이 내부에 구성되는데, 제2녹조제거 세라믹(310)은 제올라이트 49중량%, 복합산성전구체 45중량%, 수용성 염화알루미늄 5중량%, 마이크로카본 1중량%을 일정크기로 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어져, 제1녹조제거 세라믹(210)에 의해 수소결합이 절단되어 양이온과의 리간드(ligand) 형성을 잘할 수 있는 형태의 조체를 이온성염의 형태로 응결 침전시켜 녹조를 제거한다.
이때, 상기 제올라이트의 함량이 49중량% 미만이면 전술한 효과가 제대로 구현되지 않으며, 상기 제올라이트의 함량이 49중량%를 초과하면 상대적으로 다른 조성의 함량이 줄어들어 원하는 효과를 확보할 수 없으므로, 상기의 범위 내에서 적절히 혼합하여 사용한다.
복합산성전구체는 식이유황을 1% 염산용액으로 pH 2~3 범위로 건조한 후 희토류 2중량%를 혼합하여, 수소결합이 절단된 조체를 수표면에 부유하지 못하도록 빠르게 이온성 염의 형태로 전환시켜 이온간의 결합에 의해 조체가 응결되고 응결된 조체는 주위에 전하를 띠는 분산 무기이온 입자까지 결합 침전시킴으로써 조류의 제거는 물론 탁도까지 제거하여 맑고 투명한 수질을 유지할 수 있도록 한다.
복합산성전구체는 45중량% 범위 미만으로 혼합시에는 응결이나 침전의 효과가 낮고 45중량% 범위를 초과하여 혼합시에는 경제성이 떨어진다.
수용성 염화알루미늄은 오염된 물에서의 응집효과를 높여 수질을 정화시키는 역할을 하며, 5중량% 미만으로 혼합시에는 기능이 발현되지 않으며, 5중량%를 초과하여 혼합시에는 경제성이 떨어진다.
마이크로 카본은 참숯 등의 재료인 카본을 마이크로 단위의 크기의 분말로 이루어지도록 하는 것으로 수질의 정화기능을 하도록 하며, 1중량% 미만으로 혼합시에는 기능이 떨어지고 1중량%를 초과하여 혼합시에는 성형이 어려워진다.
수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)는 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410)이 내부에 구성되는데, 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410)은 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 30중량%, 음이온파우더 8중량%, 무기바인더 2중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어져, 1g당 350개 이상의 음이온라디칼을 발생시켜 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하여 제거하고 질소는 이온치환기능에 의해 치환된 후 환원력에 의해 질소가스로 제거하고 인은 알루미늄과 철에 의해 응집 불용성인으로 전환시켜주기 때문에 지속적으로 BOD, COD, T-N, T-P의 저감은 물론 라디칼순환반응에 의해 재순환되기 때문에 장기간 지속적으로 높은 처리효율을 유지할 수 있으며 중금속의 흡착제거, 악취물질까지도 높은 처리 효율로 제거된다.
필라이트(천매암, phyllite)는 운모계열 광물로 황을 함유하고 있는 악취성 물질을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 탁도를 일으키는 콜로이드 상태의 무기입자의 제타 전위를 증가시켜 서로 응결 침강시킴으로서 탁도를 개선하고 중금속 흡착능력이 뛰어나며, 30중량% 미만으로 혼합시에는 기능이 떨어지며 30중량%를 초과하여 혼합시에는 성형이 용이하지 않게된다.
세리사이트(sericite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물이다. 상기 세리사이트는 판상 또는 인상(鱗狀)을 이루고 흔히 육각형 또는 능면체를 나타내며 산화알루미늄(Al2O3)의 성분비가 높아 이온교환능이 뛰어나 하수 또는 폐수 슬러지의 악취 및 함수율 저감제에 포함된 성분 중 비중이 2.5 내지 3으로 가장 높아 압밀성을 증대시킴으로써 슬러지의 응집 및 흡착 후 플록 형성시 침강을 빠르게 가질 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 세리사이트의 함량이 30중량% 미만이면 전술한 효과가 제대로 구현되지 않으며, 상기 세리사이트의 함량이 30중량%를 초과하면 흡착력이 저하되어슬러지의 플록이 해체되는 현상이 발생할 수 있다.
제올라이트는 고분자 탄수화합물로서 악취 원인물질과의 부착력을 높이며 일정시간 경과 후 미생물에 의해 분해되면서 생성되는 항산화 화합물에 의해 악취물질이 썩지 않고 자연발효됨으로서 장기적으로 발생이 우려되는 악취를 사전에 제거하는 효과를 갖는다. 즉 제올라이트는 본 발명의 피톤치드 함유 음이온라디칼순환세라믹가 악취물질로부터 분리되지 않고 부착된 상태를 유지하도록 한 성분으로 외부공기와의 접촉을 차단하므로 악취물질의 부패를 방지하게 되어 더 심할 수 있는 악취 발생을 사전에 예방하게 되는 것이다.
이때, 상기 제올라이트의 함량이 30중량% 미만이면 전술한 효과가 제대로 구현되지 않으며, 상기 제올라이트의 함량이 30중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다.
음이온파우더는 활성산소로서 유해성분을 분해하게 되며, 다양한 종류의 음이온파우더를 모두 사용할 수 있고, 8중량% 미만으로 혼합시에는 유해성분을 분해능력이 떨어지며 8중량%를 초과하여 혼합시에는 경제성이 떨어진다.
무기바인더 2중량%를 포함하도록 하는데, 2중량% 미만으로 혼합시에는 성형이 용이하지 않고, 2중량%를 초과하여 혼합시에는 악취제거 기능이 떨어지기 때문에 2중량% 혼합하는 것이 바람직하다.
유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500)는 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)의 하부에 연결줄로 연결되어 저수지바닥면에 접촉되도록 하는데 내부에 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)이 구성되며, 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)은 필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 11중량%, 음이온파우더 9중량%, 소석회 10중량%, 무기바인더 10중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어져, 음이온라디칼 발생량을 1g당 500개 이상 발생할 수 있도록 조성하였으며 음이온 중 수산기(oH-)를 갖는 라디칼 발생량을 증가시키기 위하여 소석회를 사용하였으며 수산기(oH-)에 의해 저수지 바닥에 퇴적되어 있는 유기퇴적물과 녹조제거 세라믹박스(200)(300)에 의해 침전된 조류사체를 효율적으로 분해시켜 제거함으로서 저수지의 내부생산을 절감하도록 한다.
상기 유기퇴적물분해용 음이온라디칼세라믹(510)은 라디칼세라믹박스(500)에 구성할 수도 있지만, 무기퇴적물 유입이 적은 저수지는 수표면에 1000㎡ 당 음이온 라디칼세라믹 1㎥ 을 고르게 살포하여 사용하는 것도 효과적이다.
필라이트(천매암, phyllite)는 운모계열 광물로 황을 함유하고 있는 악취성 물질을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 탁도를 일으키는 콜로이드 상태의 무기입자의 제타 전위를 증가시켜 서로 응결 침강시킴으로서 탁도를 개선하고 중금속 흡착능력이 뛰어나며, 30중량% 미만으로 혼합시에는 기능이 떨어지며 30중량%를 초과하여 혼합시에는 성형이 용이하지 않게된다.
세리사이트의 함량이 30중량% 미만이면 전술한 효과가 제대로 구현되지 않으며, 상기 세리사이트의 함량이 30중량%를 초과하면 흡착력이 저하되어 슬러지의 플록이 해체되는 현상이 발생할 수 있다.
이때, 상기 제올라이트의 함량이 11중량% 미만이면 전술한 효과가 제대로 구현되지 않으며, 상기 제올라이트의 함량이 11중량%를 초과하면 경제성이 떨어진다.
음이온파우더는 활성산소로서 유해성분을 분해하게 되며, 다양한 종류의 음이온파우더를 모두 사용할 수 있고, 9중량% 미만으로 혼합시에는 유해성분을 분해능력이 떨어지며 9중량%를 초과하여 혼합시에는 경제성이 떨어진다.
소석회는 산화칼슘에 물을 가하여 얻는 흰색의 염기성 가루. 물에 약간 녹아서 석회수가 생기며 소독제, 산성 토양의 중화제, 표백분의 원료로 사용되어 저수지를 정화하는데 사용되도록 한다.
이와 같은 소석회는 10중량% 미만으로 혼합시에는 기능이 떨어지며 10중량%를 초과하여 혼합시에는 중화효과가 떨어진다.
무기바인더 10중량%를 포함하도록 하는데, 10중량% 미만으로 혼합시에는 성형이 용이하지 않고, 10중량%를 초과하여 혼합시에는 다른 기능 기능이 떨어지기 때문에 10중량% 혼합하는 것이 바람직하다.
특히, 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410) 및 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)의 음이온파우더는 지루콘 80중량%, 토르마린 10중량%, 휘토류 5중량%, 감람석 5중량%을 혼합 미분화한 분말(325mesh)로 이루어지도록 하여 1g당 2500개 이상의 음이온이 발생하도록 조성하여 경제성이나 효율성에서 적합하도록 한다.
이와 같은 본 발명은 녹조가 제거된 후 생산성 저하에 의해 조류증식이 억제되고 녹조제거 세라믹박스(200)(300)에 의해 조류를 응집, 침전시키고 음이온라디칼에 의해 조류 사멸 및 수질 정화는 물론 유기퇴적물까지 지속적으로 분해시킴으로서 녹조 발생 없는 맑고 깨끗한 수질을 유지할 수 있을 것으로 기대된다.
< 실험예>
도 2에서와 같이, 본 발명의 녹조제거 세라믹을 이용하여 녹조제거 실험을 실시하였다.
도 2(a)는 녹조가 있는 상태의 저수지의 물이며, 도 2(b)는 도 2(a)에 제1녹조제거 세라믹(210)의 1g을 물1ℓ에 혼합하여 1000배 희석수(단락0034)를 살포하고 40분 경과후에 제2녹조제거 세라믹(310)의 1g을 물1ℓ에 혼합하여 1000배 희석수를 살포한 결과를 나타낸 것이고, 도 2(c)는 도 2(a)에 제1녹조제거 세라믹(210) 및 제2녹조제거 세라믹(310)의 1000배 희석수를 살포하고 24시간 경과 후의 결과로, 모두 탁월한 녹조제거 능력을 나타내엇음을 알수 있다.
희석수는 제1녹조제거세라믹과 제2녹조세라믹을 만들기 전 혼합된 재료 물질 각각 1g을 물ℓ에 혼합하여 제조하였으며 그 희석수를 녹조가 있는 상태의 시험수에 제1녹조제거세라믹 재료 물질 희석수 1㎖를 살포하고 40분 경과 후 제2녹조제거세라믹 재료 물질 희석수 1㎖를 살포한 후 녹조 제거 능력을 평가하였으며, 탁월한 녹조 제거 능력을 나타내어 현장 적용 시 녹조가 심한 경우 2ppm 농도로 살표하여 조류를 단시간에 제거한 후 본 공법의 수질정화 및 녹조 제거 장치를 설치하는 것이 더 경제적이고 효율적임을 입증한다. 즉 이미 녹조 현상이 심각하여 조화 현상(Algal bloom)이 나타난 경우는 조류 생산 잠재력이 너무 높아 본 공법으로 처리할 경우 조류 사멸률 보다 성장 증식률이 더 높아 조류를 제거하는데 장기간이 소요된다.
따라서 녹조 현상이 나타나지 않은 저수지의 수질정화 및 녹조 제거는 본 공법으로 처리하는 경우 처리 효율이 높고 지속성이 뛰어나지만 이미 조화 현상이 일어난 경우는 제1녹조제거세라믹, 제2녹조세라믹 분말을 물에 혼합하여 2ppm 농도로 살포한 후 조류를 제거하고 본 공법의 수질정화 및 녹조 제거 장치를 설치하는 것이 보다 효과적이고 지속성이 뛰어나다.
도 3은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹의 암모니아와 트리메틸아민에 대한 탈취시험 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 피톤치드 함유 음이온라디칼순환세라믹을 암모니아가스와 트리메틸아민에 대한 탈취시험을 진행하였다.
아무것도 처리하지 않은 비교예(blank)는 암모니아나 트리메틸아민의 가스 농도가 변화가 없는 반면에 본 발명의 피톤치드 함유 음이온라디칼순환세라믹을 넣은 실시예에서는 시험결과 30분만 지나도 98%이상의 탈취율을 보여 90%이상 악취를 저감시킬 수 있으며, 이외에도 황화수소는 95% 이상 메틸메르캅탄류는 60% 이상 장기간 지속적으로 제거할 수 있는 것으로 판단된다.
상기와 같은 본 발명의 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치는 음이온라디칼순환세라믹을 이용하여 발생되는 조류를 응결 침전시켜 녹조를 제거하고 지속적으로 수질을 정화함은 물론 응집침전된 조류와 유기퇴적물을 분해하여, 환경변화에 무관하게 깨끗한 수질을 유지하도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10 : 제1 단위체
20 : 제2 단위체
100 : 부표
200 : 제1녹조제거 세라믹박스
210 : 제1녹조제거 세라믹
300 : 제2녹조제거 세라믹박스
310 : 제2녹조제거 세라믹
400 : 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스
410 : 수질정화용 음이온라디칼세라믹
500 : 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스
510 : 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹
20 : 제2 단위체
100 : 부표
200 : 제1녹조제거 세라믹박스
210 : 제1녹조제거 세라믹
300 : 제2녹조제거 세라믹박스
310 : 제2녹조제거 세라믹
400 : 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스
410 : 수질정화용 음이온라디칼세라믹
500 : 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스
510 : 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹
Claims (1)
- 저수지의 수면에 부유하도록 구성되는 부표(100)와;
제올라이트 50중량%, 알카리성 미네랄복합체 45중량%, 하이드로탈사이트 4중량%, 마이크로카본 1중량%를 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 제1녹조제거 세라믹(210)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 부표(100)의 하부에 연결줄로 연결되는 제1녹조제거 세라믹박스(200)와;
필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 30중량%, 음이온파우더 8중량%, 무기바인더 2중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 제1녹조제거 세라믹박스(200)의 하부에 연결줄로 연결되는 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)와;
필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 11중량%, 음이온파우더 9중량%, 소석회 10중량%, 무기바인더 10중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)의 하부에 연결줄로 연결되어 저수지바닥면에 접촉되도록 하는 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500);로 이루어지는 제1 단위체(10)가 1개 이상 구성되는 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치에 있어서,
저수지의 수면에 부유하도록 구성되는 부표(100)와;
제올라이트 49중량%, 복합산성전구체 45중량%, 수용성 염화알루미늄 5중량%, 마이크로카본 1중량%을 일정크기로 일정크기의 구형으로 성형하고 900℃에서 1시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 제2녹조제거 세라믹(310)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 부표(100)의 하부에 연결줄로 연결되는 제2녹조제거 세라믹박스(300)와;
필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 30중량%, 음이온파우더 8중량%, 무기바인더 2중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 수질정화용 음이온라디칼세라믹(410)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 제2녹조제거 세라믹박스(300)의 하부에 연결줄로 연결되는 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)와;
필라이트 30중량%, 세리사이트 30중량%, 제올라이트 11중량%, 음이온파우더 9중량%, 소석회 10중량%, 무기바인더 10중량%을 일정크기의 구형으로 성형하고 1100℃에서 2시간 소성한 세라믹으로 이루어지는 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)이 내부에 구성되는 망체 또는 내부와 외부가 연통되는 박스형태로 구성되어 수질정화용 음이온라디칼순환세라믹박스(400)의 하부에 연결줄로 연결되어 저수지바닥면에 접촉되도록 하는 유기물퇴적분해용 음이온라디칼순환세라믹박스(500);로 이루어지는 제2 단위체(20)가 제1 단위체(10)의 일정거리 이내에 구성되고,
수질정화용 음이온라디칼세라믹(410) 및 유기퇴적물 분해용 음이온라디칼세라믹(510)의 음이온파우더는 지루콘 80중량%, 토르마린 10중량%, 휘토류 5중량%, 감람석 5중량%을 혼합 미분화한 분말인 것을 특징으로 하는 음이온라디칼순환세라믹을 활용한 저수지 수질정화 및 녹조제거 장치.
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