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소변 원수를 공급하는 소변 배출구(4) 및 상기 소변 원수의 흐름 상에서 상기 소변 배출구(4)로부터 분리되는 대변 배출구(8)를 포함하는 분리형 변기(10);상기 분리형 변기(10) 아래에서 상기 소변 배출구(4)에 연결되어 상기 소변 배출구(4)로부터 상기 소변 원수를 공급받아 상기 소변 원수로부터 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 생성시키는 소변 저장 탱크(30); 상기 소변 저장 탱크(30) 주변에서 담수(45)를 공급하는 담수 공급 탱크(50); 및상기 소변 저장 탱크(30) 아래에서 역 원뿔형 원통으로 이루어져 상부 면의 중앙 영역을 통해 상기 소변 저장 탱크(30)와 상기 담수 공급 탱크(50)에 연결되는 결정화 반응기(115)를 포함하고,상기 결정화 반응기(115)는 상기 담수 공급 탱크(50)로부터 상기 담수(45)와 상기 소변 저장 탱크(30)로부터 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 1:10의 비율로 공급받아 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)으로부터 질소와 인을 제거시키기 위한 맵(Magnesium, Ammonium and Phosphate; MAP) 스트루바이트 결정체(MS)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트(MAP struvite) 결정화 장치(160)
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제1 항에 있어서,상기 분리형 변기(10)는 상기 소변 배출구(4)에 소변 배출라인(14) 및 상기 대변 배출구(8)에 대변 배출라인(18)을 포함하고, 상기 소변 배출구(4)는 상기 소변 배출라인(14)을 통해 상기 소변 저장 탱크(30)와 연통하며 중력적인 흐름을 통해 상기 소변 원수를 상기 소변 저장 탱크(30)에 공급하는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트(MAP struvite) 결정화 장치
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제1 항에 있어서,상기 소변 저장 탱크(30)는 자동 밸브 제어와 중력적인 흐름을 통해 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 상기 결정화 반응기(115)에 공급하는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제1 항에 있어서,상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)은 상기 소변 원수에 함유되어 있는 요소분해효소에 의해 상기 소변 원수로부터 생성되고,상기 소변 원수는 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)보다 작은 수소이온농도(pH)를 가지는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제1 항에 있어서,상기 담수 공급 탱크(50)는 상기 담수(45)를 자동 밸브 제어와 중력적인 흐름을 통해 상기 결정화 반응기(115)에 공급하는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제1 항에 있어서,상기 담수(45)는, 마그네슘 원으로써, 해수 담수화 플랜트로부터 채수되는 역삼투(Reverse Osmosis; RO) 농축수이며,상기 역삼투 농축수는 해수(海水)보다 높은 마그네슘의 농도를 가지는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제1 항에 있어서,상기 결정화 반응기(115)는, 상기 상부 면의 상기 중앙 영역으로부터 상기 상부 면 아래를 향해 역 원뿔형 원통을 이루도록 연장되는 제1 측벽으로 둘러싸이고, 상기 상부 면을 관통하여 상기 상부 면에 대해 회전 가능한 교반기(90)를 가지고, 상기 제1 측벽의 하부 측에서 개구되는 제1 반응기(100)를 포함하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제7 항에 있어서,상기 결정화 반응기(115)는,상기 상부 면의 가장자리로부터 상기 제1 반응기(100)의 상기 제1 측벽을 따라 연장되어 상기 제1 반응기(100)를 외부로부터 차폐시키는 제2 측벽을 가지고, 상기 제2 측벽에 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)으로부터 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 배수시키는 배출관(148)을 가지는 제2 반응기(110); 및상기 제2 반응기(110) 아래에서 상기 제2 반응기(110)에 연결되어 자동 밸브 제어를 통해 상기 맵 스트루바이트 결정체(MS)를 회수하는 펌프(130)를 더 포함하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제1 항에 있어서,상기 결정화 반응기(115)의 상기 상부 면의 상기 중앙 영역을 통해 상기 결정화 반응기(115)에 연결되는 알칼리제 공급 탱크(70); 및상기 결정화 반응기(115)에서 상기 상부 면의 상기 중앙 영역을 관통하여 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 수소 이온 농도를 측정하는 농도 감지 노드(85)를 더 포함하되,상기 알칼리제 공급 탱크(70)는 상기 농도 감지 노드(85)의 수소 이온 농도 값에 따라 자동 밸브 제어되어 중력식 흐름을 통해 알칼리 용액(65)을 상기 결정화 반응기(115)에 공급하는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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제9 항에 있어서,상기 알칼리 용액(65)은 상기 결정화 반응기(115)에서 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)과 반응하기 전보다 반응한 후에 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 수소 이온 농도를 더 크게 유지시키는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치
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담수 공급 탱크(50)에 담수(45)를 공급시키는 제1 단계;분리형 변기(10)의 소변 배출구(4)로부터 중력식 흐름을 이용하여 소변 원수를 소변 저장 탱크(30)에 공급시키는 제2 단계;상기 소변 저장 탱크(30)에서 상기 소변 원수로부터 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 생성시키는 제3 단계;결정화 반응기(115)의 내부에 위치되는 제1 반응기(100)의 상부 측을 통해, 상기 담수 공급 탱크(50)를 이용하여 상기 담수(45)와 상기 소변 저장 탱크(30)를 이용하여 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 1 : 10의 비율로 상기 제1 반응기(100)에 순차적으로 공급시키는 제4 단계;상기 결정화 반응기(115)에서 상기 제1 반응기(100)를 감싸는 제2 반응기(110)의 하부 측에, 상기 담수(45)와 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 반응 동안 맵(Magnesiun, Ammonium and Phosphate; MAP) 스트루바이트 결정체(MS)를 생성시키는 제5 단계; 및상기 제2 반응기(110)와 연통하는 펌프(130)를 이용하여 상기 맵 스트루바이트 결정체(MS)를 회수시킴과 함께 상기 제2 반응기(110)로부터 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 부분적으로 배수시키는 제6 단계를 포함하는 맵 스트루바이트(MAP struvite) 결정화 장치의 이용방법
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제11 항에 있어서,상기 제1 단계를 수행하는 것은,해수 담수화 플랜트로부터 채수된 담수(45)를 상기 담수 공급 탱크(50)에 공급시키는 것을 포함하되, 상기 담수(45)는 마그네슘의 농도를 약 4000(mg/L)를 가지는 역삼투(Reverse Osmosis; RO) 농축수인 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치의 이용방법
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제11 항에 있어서,상기 제3 단계를 수행하는 것은,상기 소변 저장 탱크(30)에서 상기 소변 원수에 함유된 요소분해효소를 이용하여 상기 소변 원수로부터 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 적어도 6시간 생성시키는 것을 포함하고,상기 소변 원수는 약 7
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제11 항에 있어서,상기 제4 단계를 수행하는 것은,상기 담수 공급 탱크(50)로부터 상기 제1 반응기(100)를 향해 자동 밸브 제어 및 중력식 흐름을 이용하여 상기 담수(45)를 흐르게 해서 상기 담수 공급 탱크(50)에 상기 담수(45)를 공급시키고,상기 소변 저장 탱크(30)로부터 상기 제1 반응기(100)를 향해 자동 밸브 제어 및 중력식 흐름을 이용하여 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 흐르게 해서 상기 제1 반응기(100)에 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)을 공급시키는 것을 포함하고,상기 담수(45)와 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)은 100mL와 1L의 비율로 상기 제1 반응기(100)에 공급되는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치의 이용방법
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제11 항에 있어서,상기 제5 단계를 수행하는 것은,상기 제1 반응기(100)에서 상기 담수(45)와 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 반응을 촉진시키기 위해 상기 제1 반응기(100)의 내부에 위치되어 상기 제1 반응기(100)에 대해 회전 가능한 교반기(90)를 회전시키고,상기 교반기(90)의 회전 동안 상기 제1 반응기(100)로부터 상기 제2 반응기(110)를 향해 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)에서 맵 스트루바이트 결정 입자(MSP)들을 석출시키고, 상기 교반기(90)의 회전 정지 후에 상기 제2 반응기(110)의 상기 하부 측에 상기 맵 스트루바이트 결정 입자(MSP)들을 적층시키는 것을 포함하고, 상기 교반기(90)는 30분의 교반 시간 동안 150rpm(revolution per minute)의 회전수로 회전되고,상기 맵 스트루바이트 결정 입자(MSP)들의 적층은 상기 교반기(90)의 상기 회전 정지 후에 30분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치의 이용방법
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제11 항에 있어서,상기 제6 단계를 수행하는 것은,상기 제1 반응기(100)와 상기 제2 반응기(110) 사이에 상기 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 채워서 상기 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 이용하여 상기 제2 반응기(110)의 배출관(148)을 덮고,상기 펌프(130)를 이용하여 상기 제2 반응기(110)로부터 상기 맵 스트루바이트 결정체(MS)와 함께 상기 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 부분적으로 회수하고, 상기 제2 반응기(110)의 상기 배출관(148) 아래에 상기 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 위치시킬 때까지, 상기 제2 반응기(110)로부터 자동 밸브 제어 및 중력식 흐름을 이용하여 상기 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 부분적으로 배수시키는 것을 포함하고,상기 펌프(130)는 상기 제5 단계 후에 상기 맵 스트루바이트 결정체(MS)와 상기 맵 스트루바이트를 제거시킨 소변을 1시간마다 2분씩 약 200mL 회수하는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치의 이용방법
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제11 항에 있어서,상기 제4 단계를 수행하는 동안 상기 담수(45)와 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 순차적인 공급 후에 상기 알칼리제 공급 탱크(70)를 이용하여 상기 제1 반응기(100)에 알칼리 용액(65)을 공급시키는 것을 더 포함하고,상기 알칼리 용액(65)은 수산화 나트륨(NaOH)을 포함하며 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 수소 이온 농도를 높이고,상기 맵 스트루바이트 결정체(MS)는 상기 제2 반응기(110)의 상기 하부 측에서 상기 담수(45)와 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)의 혼합 상태보다 상기 담수(45), 상기 자연적 가수분해시킨 소변(24)과 상기 알칼리 용액(65)의 혼합 상태에 더 많이 생성되는 것을 특징으로 하는 맵 스트루바이트 결정화 장치의 이용방법
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