KR20230148471A - Solar water purification system using phosphorous insolubilizing - Google Patents
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Abstract
수질 정화 장치는, 수면에 부유 가능한 지지 유닛, 상기 지지 유닛과 연결되며, 외부로부터 공급받은 응집제 및 물에 포함된 인산염 간의 제1 반응이 발생하는 제1 반응 공간을 제공하는 반응조, 상기 지지 유닛에 연결되며, 상기 반응조로부터 배출된 상기 응집제를 살포함으로써 상기 반응조에 인접하는 물에 포함된 수산화염과 제2 반응을 발생하도록 구비된 살포 유닛, 상기 저수지의 용존 산소량을 측정하는 측정 유닛 및 상기 측정 유닛으로부터 측정된 용존 산소량 데이터를 이용하여, 상기 제1 반응조로 응집제 공급 여부 및 상기 살포 유닛의 구동을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.The water purification device includes a support unit capable of floating on the water surface, a reaction tank connected to the support unit and providing a first reaction space in which the first reaction between the coagulant supplied from the outside and the phosphate contained in the water occurs, and the support unit. A spray unit connected and equipped to generate a second reaction with hydroxide salt contained in water adjacent to the reaction tank by spraying the coagulant discharged from the reaction tank, a measuring unit for measuring the amount of dissolved oxygen in the reservoir, and the measuring unit It includes a control unit that controls whether to supply the coagulant to the first reaction tank and the operation of the spray unit using the dissolved oxygen amount data measured from.
Description
본 발명의 실시예들은 인 불용화를 통한 태양광 수질 정화 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 응집제를 이용하여 용해된 인을 침전시키는 인 불용화 기술을 이용하여 수질을 정화할 수 있는 태양광 수질 정화 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a solar water purification system through phosphorus insolubilization. More specifically, it relates to a solar water purification device that can purify water using phosphorus insolubilization technology that precipitates dissolved phosphorus using a coagulant.
연안 해양이나 호수, 하천, 저수지 등에서는 과도한 유기물의 유입과 축적으로 인해 부영양화가 발생하고 있다. 특히, 저수지, 저류지 등에 생활하수, 축산폐수, 공장폐수가 유입되면서 저수지에 인(PHOSPHORUS) 이 풍부해진다.Eutrophication is occurring in coastal oceans, lakes, rivers, and reservoirs due to excessive influx and accumulation of organic matter. In particular, as domestic sewage, livestock wastewater, and factory wastewater flow into reservoirs and reservoirs, reservoirs become rich in phosphorus (PHOSPHORUS).
인이 풍부해질 경우, 조류의 성장과 번식이 매우 빠르게 진행되어, 물이 녹색으로 보이는 녹조가 발생한다. 조류가 과밀하게 생성되어 발생된 녹조는 대기 중 산소가 수중으로 공급되는 것을 차단하여, 수중에 서식하는 생물의 생존을 어렵게 만든다.When phosphorus becomes abundant, algae grows and reproduces very quickly, causing green algae, which gives the water a green appearance. Green algae caused by overcrowding of algae blocks the supply of atmospheric oxygen to the water, making it difficult for creatures living in the water to survive.
종래에는 녹조를 없애기 위해 황토를 수면에서 살포하여, 조류와 황토를 덩어리(floc) 상태로 만들어 침강시켰다. 그러나, 이는 녹조가 발생한 후에 취하는 미봉책에 불과하다.Conventionally, to eliminate green algae, red clay was spread on the water surface, causing the algae and red clay to form flocs and settle. However, this is only a stopgap measure taken after green algae occurs.
따라서, 상기 조류가 발생하여 용존 산소량이 현격히 감소할 경우, 이를 감지하여 녹조 현상이 심각하게 발생하는 것을 사전에 예방할 수 있고, 이를 통하여 수질을 정화할 수 있는 수질 정화 장치가 요구된다. Therefore, when the amount of dissolved oxygen is significantly reduced due to the occurrence of algae, a water purification device is required that can detect this, prevent a serious green algae phenomenon from occurring in advance, and purify water quality through this.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 녹조를 사전에 예방할 수 있도록 인 불용화를 통한 태양광 수질 정화 장치를 제공하는 데에 있다.The present invention was devised to improve these conventional problems and aims to provide a solar water purification device through phosphorus insolubilization to prevent green algae in advance.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수질 정화 장치는, 수면에 부유 가능한 지지 유닛, 상기 지지 유닛과 연결되며, 외부로부터 공급받은 응집제 및 물에 포함된 인산염 간의 제1 반응이 발생하는 제1 반응 공간을 제공하는 반응조, 상기 지지 유닛에 연결되며, 상기 반응조로부터 배출된 상기 응집제를 살포함으로써 상기 반응조에 인접하는 물에 포함된 수산화염과 제2 반응을 발생하도록 구비된 살포 유닛, 상기 저수지의 용존 산소량을 측정하는 측정 유닛 및 상기 측정 유닛으로부터 측정된 용존 산소량 데이터를 이용하여, 상기 제1 반응조로 응집제 공급 여부 및 상기 살포 유닛의 구동을 제어하는 제어 유닛을 포함한다.The water purification device according to the present invention for achieving the above object includes a support unit capable of floating on the water surface, connected to the support unit, and a first reaction in which a first reaction occurs between the coagulant supplied from the outside and the phosphate contained in the water. A reaction tank providing a space, a spraying unit connected to the support unit and equipped to generate a second reaction with hydroxide salt contained in water adjacent to the reaction tank by spraying the coagulant discharged from the reaction tank, dissolved in the reservoir It includes a measuring unit that measures the amount of oxygen, and a control unit that controls whether to supply the coagulant to the first reaction tank and the operation of the spray unit using the dissolved oxygen amount data measured from the measuring unit.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응조는 다공성 재질로 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reaction tank may be made of a porous material.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 유닛은 내부에 미생물 접촉 여재를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the support unit may include a microbial contact media therein.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응조는, 상기 제1 반응을 통하여 형성된 인산 침전물을 포집할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the reaction tank can collect the phosphoric acid precipitate formed through the first reaction.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 살포 유닛은, 상기 반응조와 연결되어, 상기 반응조로부터 상기 응집제를 배출하는 배출 라인, 상기 배출 라인 내부에 구비되며, 상기 응집제를 교반하는 교반기, 상기 배출 라인 및 상기 반응조 사이에 구비되며, 상기 반응조로 상기 응집제를 펌핑하는 펌프 및 상기 배출 라인의 연장 방향을 따라 배열되며, 상기 응집제를 분사하는 분사 노즐을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the spraying unit is connected to the reaction tank, a discharge line for discharging the coagulant from the reaction tank, a stirrer provided inside the discharge line and stirring the coagulant, the discharge line, and It is provided between the reaction tanks, and may include a pump that pumps the coagulant into the reaction tank, and a spray nozzle that is arranged along the extension direction of the discharge line and sprays the coagulant.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 유닛의 상부에 배치되며, 태양광을 이용하여 전력을 생산하여, 상기 살포 유닛 및 상기 측정 유닛에 전력을 공급할 수 있도록 구비된 태양광 발전 유닛이 추가적으로 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a solar power generation unit is disposed on the upper part of the support unit and is provided to generate power using sunlight to supply power to the spraying unit and the measuring unit. It can be.
여기서, 상기 태양광 발전 유닛으로부터 전력을 공급받아 물을 순환시켜, 상기 저수지의 수면 아래로 공기를 공급하는 순환 유닛이 구비될 수 있다.Here, a circulation unit may be provided that receives power from the solar power generation unit, circulates water, and supplies air below the water surface of the reservoir.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 유닛은, 수직 방향으로 서로 연결되는 수직 평탄면들을 갖는 육각면부들, 상기 육각면부들의 상부에 형성되어, 상기 태양광 전지 모듈을 지지하기 위한 모듈 패널 지지부, 상기 육각면부들의 상부에 돌기 또는 홈 형상을 갖도록 형성된 제1 결합부, 상기 육각면부들의 하부에 상기 제1 결합부와 결합 가능하도록 상기 제1 결합부와 반대 형상으로 형성된 제2 결합부 및 상기 육각면부들 사이의 각각의 모서리로부터 상기 수직 방향에 대하여 수직한 수평 방향으로 돌출된 복수의 체결 돌기들을 포함하고, 상기 체결 돌기들 각각은 상기 모서리의 안쪽으로 함몰되게 형성된 리세스 홈들 각각에 위치하는 복수의 조립 단위체들로 이루어지고,In one embodiment of the present invention, the support unit includes hexagonal surface parts having vertical flat surfaces connected to each other in the vertical direction, and a module panel support unit formed on the upper part of the hexagonal surface parts to support the solar cell module. , a first coupling part formed to have a protrusion or groove shape on the upper part of the hexagonal surface parts, a second coupling part formed in a shape opposite to the first coupling part so as to be coupled to the first coupling part at the lower part of the hexagonal surface parts, and the It includes a plurality of fastening protrusions protruding in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction from each corner between the hexagonal face portions, and each of the fastening protrusions is located in each of the recess grooves formed to be recessed inward of the corners. It is made up of a plurality of assembled units,
상기 조립 단위체들은 상기 반응조를 전체적으로 둘러싸도록 구비된다.The assembly units are provided to entirely surround the reaction tank.
위와 같이 구성된 본 발명에 따른 수질 정화 장치는, 반응조, 살포 유닛 및 측정 유닛을 포함한다. 반응조에서는 인 불용화를 위한 제1 반응이 수행되고, 살포 유닛은 반응조에 인접하는 넓은 영역에 상기 응집제를 살포함으로써, 추가적으로 인 불용화를 위한 제2 반응이 넓은 영역에 발생할 수 있다. 나아가, 상기 살포 유닛은 넓은 영역에 응집제를 균일하게 살포함으로써, 국부적인 수중의 pH 값이 급격히 감소하는 것이 억제될 수 있다. The water purification device according to the present invention configured as above includes a reaction tank, a spraying unit, and a measuring unit. In the reaction tank, a first reaction for phosphorus insolubilization is performed, and the spraying unit sprays the coagulant in a wide area adjacent to the reaction tank, so that a second reaction for phosphorus insolubilization can additionally occur in a wide area. Furthermore, by uniformly spraying the coagulant over a wide area, the spraying unit can suppress a rapid decrease in the local pH value of water.
또한, 측정 유닛은 물의 용전 산소량을 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 측정 유닛이 용존 산소 농도를 일정 기준치 미만일 경우, 녹조 현상의 발생 이전에 반응조로부터 응집제를 살포할 수 있도록 상기 살포 유닛을 구동한다. 이로써, 녹조 현상이 미연에 방지될 수 있다.Additionally, the measuring unit can measure the amount of dissolved oxygen in water. For example, when the measurement unit determines that the dissolved oxygen concentration is below a certain standard value, the spray unit is driven to spray the coagulant from the reaction tank before the green algae phenomenon occurs. As a result, green algae phenomenon can be prevented in advance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 지지 유닛 및 태양광 발전 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 지지 유닛을 이루는 단위체들을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a block diagram showing a water purification device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a water purification device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the support unit and solar power generation unit of FIG. 1.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating units constituting the support unit of FIG. 1.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Since the present invention can be subject to various changes and can have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. While describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the attached drawings, the dimensions of the structures are enlarged from the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화 장치를 나타낸 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화 장치를 나타낸 단면도이다.1 is a block diagram showing a water purification device according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view showing a water purification device according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 정화 장치는 지지 유닛(110), 반응조(120), 살포 유닛(130), 측정 유닛(170) 및 제어 유닛(160)을 포함한다. 상기 수질 정화 장치(1000)는 응집제를 이용하여 인 불용화 처리를 가능하게 한다.1 and 2, the water purification device according to an embodiment of the present invention includes a
상기 수면에 부유 가능한 지지 유닛(110)이 제공된다. 상기 지지 유닛(110)은 복수의 다각형 단위체를 조립하여 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 지지 유닛(110)은 그 내부에 중공을 가짐에 따라 수상으로 부유 가능하게 구비된다. 상기 지지 유닛(110)에 대하여는 후술하기로 한다.A
상기 반응조(120)는 상기 지지 유닛(110)과 연결된다. 예를 들면, 상기 반응조는(120) 지지 유닛(120)에 의하여 둘러싸여지도록 구비될 수 있다. 상기 반응조(120)는 응집제를 수용할 수 있는 제1 반응 공간(125)을 제공한다. 상기 제1 반응 공간(125) 내에서는 반응조(120) 내부로 공급된 응집제 및 물에 포함된 인산염이 반응하는 제1 반응이 발생할 수 있다. The
상기 반응조(120)가 수상에 부유한 상태로 응집제를 일시적으로 수용할 수 있다. 따라서, 상기 응집제가 필요할 경우, 상기 반응조(120)로부터 공급된 응집제를 상기 살포 유닛(130)이 더 넓은 영역에 일시적으로 살포할 수 있다. The
상기 응집제는, 황산알루미늄(Aluminum Sulfate; Al2(SO4)3)을 들 수 있다. 이 경우, 상기 황산알루미늄은 황산반토라고 일컬어진다.The coagulant may include aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ). In this case, the aluminum sulfate is called alumina sulfate.
상기 응집제는 물에 용해되어 알루미늄 이온으로 존재한다. 상기 알루미늄 이온이 인산이온과 결합하며 상대적으로 낮은 용해도를 갖는 안정한 상태를 갖는 인산알루미늄염 형태로 존재한다. 이때, 상기 인산알루미늄염은 불용성 침전물로 침전되어 상기 용존 알루미늄 이온이 용이하게 침강 제거될 수 있다.The coagulant is dissolved in water and exists as aluminum ions. The aluminum ion combines with the phosphate ion and exists in the form of an aluminum phosphate salt in a stable state with relatively low solubility. At this time, the aluminum phosphate salt precipitates as an insoluble precipitate, so that the dissolved aluminum ions can be easily precipitated and removed.
나아가, 상기 인산알루미늄염은 저질 표면에 퇴적될 수 있다. 이 경우, 상기 퇴적된 인산알루미늄염은, 저질에 퇴적된 유기물의 분해과정에서 발생하는 인산 이온이 수중으로 유입되는 것을 차단하는 소위, blanket 효과를 구현할 수 있다.Furthermore, the aluminum phosphate salt may be deposited on poor quality surfaces. In this case, the deposited aluminum phosphate salt can implement the so-called blanket effect, which blocks phosphate ions generated during the decomposition of organic matter deposited in the bottom from flowing into the water.
상기 살포 유닛(130)은 상기 지지 유닛(110)에 연결된다. 상기 살포 유닛(130)은 상기 반응조(120)로부터 배출된 상기 응집제를 살포할 수 있도록 구비된다. 이로써, 상기 반응조(120)에 인접하는 물에 포함된 수산화염과 제2 반응이 발생할 수 있다.The
이때, 알루미늄 이온은 중성에서 상대적으로 낮은 용해도를 가지므로, 수중의 수산화 이온과 결합하는 제2 반응이 발생하여 수산화알루니늄(Al(OH)3)으로 침전될 수 있다. 이때, 수산화알루니늄은 상대적으로 치밀하지 않는 조직을 갖는 플록(floc)을 형성하면서 수중의 부유물을 함께 포함시켜 침강될 수 있다. 즉, 수중의 조류와 부유 토사 입자들이 포함된 플록이 침강함으로써, 수중 부유물(조류 또는 부유 토사)등이 함께 제거될 수 있다. At this time, since aluminum ions have a relatively low solubility in neutral, a second reaction may occur in which they combine with hydroxide ions in water and precipitate as aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ). At this time, aluminum hydroxide may precipitate by including suspended matter in water while forming a floc with a relatively less dense structure. In other words, as the floc containing underwater algae and floating sediment particles settles, suspended underwater matter (algae or floating sediment) can be removed together.
한편, 상기 응집제는 다가의 금속 양이온, 예를 들면, Al3+, Ca2+ 및 Fe3+ 등을 포함할 수 있으며, 상기 응집제는 수중 부유 물질의 입자 표면의 음전하를 중화시켜, 입자들 간의 반발력을 소멸시켜 입자들이 상호 응집될 수 있도록 한다. 이때, 응집된 입자들 크기가 클수록 상기 입자들이 수중에서의 침강 속도가 증가함으로써, 쉽게 침강 제거될 수 있다. 즉, 상기 응집제는 수중 부유 물질의 표면 들을 중화시켜 침강될 수 있도록 한다. Meanwhile, the coagulant may include multivalent metal cations, such as Al3+, Ca2+, and Fe3+, and the coagulant neutralizes the negative charge on the surface of particles of suspended substances in water, thereby eliminating the repulsive force between particles. so that they can cohere together. At this time, as the size of the aggregated particles increases, the sedimentation speed of the particles in water increases, so they can be easily sedimented and removed. That is, the coagulant neutralizes the surfaces of suspended substances in water so that they can settle.
상기 살포 유닛(130)은 상기 반응조(120)에 인접하는 넓은 영역에 상기 응집제를 살포함으로써, 제2 반응이 넓은 영역에 발생할 수 있다. 나아가, 상기 살포 유닛(130)은 넓은 영역에 응집제를 균일하게 살포함으로써, 국부적인 수중의 pH 값이 급격히 감소하는 것이 억제될 수 있다. 특히, 상기 응집제가 국부적으로 과량 살포되어 pH 6이하가 될 경우, 용존 무기알루미늄염의 용해도가 증가됨으로써, 무기알루미늄염이 어류의 아가미 표면에 흡수되어 아가미 표면에 침전되어 어류의 호흡을 방해하는 현상이 발생할 수 있다. The
상기 살포 유닛(130)이 상대적으로 넓은 영역에 응집제를 균일하게 살포함으로써,pH 6이하가 되는 것이 억제될 수 있다.As the
상기 측정 유닛(170)은 물의 용전 산소량을 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 측정 유닛(170)이 용존 산소 농도를 일정 기준치(예컨대, 2mg/L 등) 미만일 경우, 녹조 현상의 발생 이전에 반응조로부터 응집제를 살포할 수 있도록 상기 살포 유닛을 구동한다. 이로써, 녹조 현상이 미연에 방지될 수 있다.The
이때, 용존 산소 농도(Dissolved Oxygen, DO)는 mg/L 또는 ppm 단위로 표시되며 용존산소 센서로서 그 값을 구한다.At this time, the dissolved oxygen concentration (DO) is expressed in units of mg/L or ppm, and the value is obtained using a dissolved oxygen sensor.
DO 농도 포화값은 온도가 증가하면 감소하므로 높은 온도에서는 DO 농도 포화값이 낮고, 낮은 온도에서는 DO 농도 포화값이 높다. 따라서 대기의 온도가 올라가면 물속에 녹을 수 있는 산소의 양은 감소하므로 늦여름부터 가을 사이 수온이 상승하여 유속이 느린 하천이나 연안 해수의 용존산소는 낮아져서 생활하는 어패류 및 호기성 미생물에게는 불리한 서식환경이 만들어진다. 물고기는 통상적으로 2 mg/L 미만에서는 생존하기가 어렵다.Since the DO concentration saturation value decreases as the temperature increases, the DO concentration saturation value is low at high temperatures, and the DO concentration saturation value is high at low temperatures. Therefore, as the atmospheric temperature rises, the amount of oxygen that can dissolve in the water decreases. As the water temperature rises from late summer to fall, the dissolved oxygen in slow-flowing rivers and coastal seawater decreases, creating an unfavorable habitat environment for living fish, shellfish and aerobic microorganisms. Fish typically have difficulty surviving below 2 mg/L.
"녹조현상"이란 부영양화된 호소나 유속이 느려 저류되어 있는 하천에서 부유성 조류(식물 플랑크톤)가 대량 증식, 수면에 집적하여 물색을 현저하게 녹색으로 변화시키는 현상을 말한다. “Green algae phenomenon” refers to a phenomenon in which floating algae (phytoplankton) multiply in large quantities and accumulate on the water surface in eutrophic lakes or rivers with slow flow and accumulate, causing the water color to noticeably change to green.
자연 생태계의 부유성 조류는 먹이사슬 구조에서 1차 생산자로서 역할을 담당하며 소비자와 분해자에게 탄소 및 에너지원을 제공한다.Planktonic algae in natural ecosystems play a role as primary producers in the food chain and provide carbon and energy sources to consumers and decomposers.
그러나, 하천으로 영양염류가 과다 유입되거나 늦여름부터 가을 사이 유속이 느린 하천의 수온 상승에 따른 표층과 저층이 혼합(전도 현상, 상하운동)되어 저층에 있던 영양염류가 표층으로 이동하면서 영양염류가 풍부하게 되어 녹조류, 남조류 등이 급속히 증가하여 발생한다. 더운 수직판에 인접한 공기는 밀도가 낮아져서 수직판에 떨어져 있던 찬 공기가 수직판을 향하여 이동함으로써 속도 구배가 발생한다. 즉, 햇볕에 의해 하천의 표층수수온이 올라가서 밀도가 낮아지고 수온이 낮은 표층수 밑의 내층수가 물의 표층수 쪽으로 이동하는 전도현상(상하운동)이 발생하여 표층수 인접 부위에서 햇볕에 의한 밀도차이로 의한 자연대류 현상으로서 물의 순환이 발생한다. However, due to the excessive influx of nutrients into the river or the increase in water temperature in slow-flowing rivers from late summer to fall, the surface and bottom layers are mixed (tumbling phenomenon, up-and-down movement), causing nutrients in the bottom layer to move to the surface layer, resulting in an abundance of nutrients. As a result, green algae and blue-green algae rapidly increase. The density of the air adjacent to the hot vertical plate decreases, causing the cold air away from the vertical plate to move toward the vertical plate, creating a velocity gradient. In other words, the surface water temperature of the river rises due to sunlight, lowering the density, and a conduction phenomenon (up and down movement) occurs in which the inner layer water under the surface water with a lower water temperature moves toward the surface water, which is a natural phenomenon caused by the density difference caused by sunlight in the area adjacent to the surface water. Water circulation occurs as a convection phenomenon.
특히, 하천의 흐름이 느리고 폭염까지 지속되어 저류되어 있는 하천의 [0098] 수온이 급상승하여 녹조가 발생하게 되면, 생성된 독성 물질 및 이취미 등으로 하천에서는 심한 악취가 나며, 심각한 경우 저수되어 있는 하천에 서식하는 어류는 산소 고갈로 인하여 집단 폐사하여 하천의 오염을 가속화시키는 문제가 있다. 따라서, 녹조 현상을 미연에 방지하는 것이 생태계의 보호에 중요하다. In particular, when the flow of the river is slow and continues until the heat wave, the temperature of the water in the impounded river rises rapidly and green algae occurs, the toxic substances and odors produced cause a strong odor in the river, and in severe cases, the water in the impounded river There is a problem in that fish living in rivers die en masse due to oxygen depletion, accelerating river pollution. Therefore, preventing green algae in advance is important for protecting the ecosystem.
상기 제어 유닛(160)은 상기 측정 유닛(170)으로부터 측정된 용존 산소량 데이터를 이용하여, 상기 반응조(120)로 응집제 공급 여부 및 상기 살포 유닛(130)의 구동을 제어할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응조(120)는 다공성 재질로 이루어질 수 있다. 이로써, 상기 반응조(120) 내부로 용이하게 물이 투과할 수 있다. 상기 다공성 재질의 예로는, 다공성 아크릴 물질이 이용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 유닛(110)은 내부에 미생물 접촉 여재를 포함할 수 있다. 상기 지지 유닛(110)은 살수 여상법을 통하여 수질을 정화할 수 있다. 상기 살수 여상법에 따르면, 유체를 미생물로 된 점막으로 덮인 쇄석(碎石)이나 기타 매개층 등과 같은 접촉 여재 위에 뿌려서 생물막과 폐수 내의 유기물을 접촉시킨다. 여기서 일반 미생물막층(slime layer)은 주로 세균, 원생동물, 균류로 구성되며 환경이 양호한 경우에는 슬러지 벌레, 파리의 유충 및 Rotifer 등의 고등동물이 존재하기도 한다, 하지만, 단위 구조체들이 적층된 상태로 살수 여상 공정이 수행될 경우, 파리 등과 같은 유충 발생을 억제할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 살포 유닛(130)은, 배출 라인(131), 교반기(133), 펌프(135) 및 분사 노즐(137)을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
상기 배출 라인(131)은 상기 반응조(120)와 연결되어, 상기 반응조(120)로부터 상기 응집제를 배출할 수 있는 유로를 제공한다.The
상기 교반기(133)는 상기 배출 라인(131) 내부에 구비된다. 상기 교반기(133)는 상기 응집제를 교반할 수 있다. 예를 들면, 상기 교반기(133)는 임펠라, 스크류 등을 포함할 수 있다. The
상기 펌프(135)는, 상기 배출 라인(131) 및 상기 반응조(120) 사이에 구비된다. 상기 펌프는, 상기 반응조(120)로부터 상기 응집제를 펌핑할 수 있다. The
상기 분사 노즐(137)은, 상기 배출 라인(131)의 연장 방향을 따라 배열된다. 상기 분사 노즐(137)은 상기 응집제를 기포 형식으로 분사할 수 있다. 이로써, 상기 응집제가, 공기 특히 산소에 노출됨으로써, 제2 반응이 효과적으로 발생할 수 있다.The
상기 태양광 발전 유닛(150)은 상기 지지 유닛(110) 상에 구비된다. 즉, 지지 유닛(110)은 상기 태양광 발전 유닛(150)을 지지할 수 있다. 상기 태양광 발전 유닛(150)은 태양광을 이용하여 전력을 생산한다. 이로써, 상기 태양광 발전 유닛(150)은 상기 살포 유닛(130)에 전기를 공급할 수 있다. The solar
상기 태양광 발전 유닛(150)은 도 3 및 도 4를 참조로 후술하기로 한다.The solar
상기 순환 유닛(140)은, 상기 태양광 발전 유닛으로부터 전력을 공급받아 물을 순환시켜, 저부로 공기를 공급할 수 있다. 이The
상기 순환 유닛(140)은 살포 유닛(130)의 하부에 구비된다. 상기 순환 유닛(140)은 물이 하부로 상승하도록 유로를 제공한 유로관(141)을 포함할 수 있다. The
도 3은 도 1의 지지 유닛 및 태양광 발전 유닛을 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 1의 지지 유닛을 이루는 단위체들을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view showing the support unit and solar power generation unit of FIG. 1. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating units constituting the support unit of FIG. 1.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 패널 지지부는 제1 단위 구조체(200), 제2 단위 구조체(300), 체결 부재(400) 및 경사 지지체(500)를 포함한다.Referring to FIGS. 3 and 4 , the panel support unit includes a
상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들은 서로 동일한 구조를 가지며, 각각은 다각면부들(210), 지지판(220), 제1 결합부(230), 제2 결합부(240) 및 체결 돌기(250)를 포함한다.The first and
상기 다각면부들(210)은 중앙에 상하로 관통된 중공(211)이 형성되도록 수직 방향으로 6개의 서로 연결되는 수직 평탄면들(212. 213. 214, 215, 216, 217)을 구비한다. 구체적으로, 상기 다각면부들(210)은 컬럼(column) 구조를 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 6각 기둥을 일 예로 들어 설명하고자 한다. 이에, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들은 상기 수직 평탄면들(212. 213. 214, 215, 216, 217) 중 어느 하나가 서로 면접한 상태에서 조립되는 구조를 갖는다.The
또한, 상기 다각면부들(210)은 물에 부유 가능하도록 내부에 공기와 같이 물에 부유 가능한 물질에 채워진 자켓부(218)를 가질 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 조립체(100)는 상기 자켓부(218)를 통해서 수륙 검용으로 활용될 수 있다.In addition, the
상기 지지판(220)은 상기 다각면부들(210)의 상부에 형성되어 상기 태양광 전지 패널(10)을 지지한다. 이때, 상기 지지판(220)은 상기 태양광 전지 패널(10)을 경사지게 지지하기 위하여 이하에서 구체적으로 설명할 경사 지지체(500)를 지지한다. 이에, 상기 지지판(220)는 상기 경사 지지체(500)의 위치가 가이드되면서 인정하게 지지할 수 있도록 가이드 홈(222)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 가이드 홈(222)은 일 예로 도 3에서와 같이 원형으로 이루어질 수 있다.The
상기 제1 결합부(230)는 상기 다각면부들(210)의 상부에 홈 형상으로 형성된다. 이럴 경우, 상기 제1 결합부(230)는 실질적인 구조 상 상기 지지판(220)의 가이드 홈(222)일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 결합부(230)는 상기 다각면부들(210)의 상부로부터 돌출된 돌기 형상으로 형성될 수 있다.The
상기 제2 결합부(240)는 상기 다각면부들(210)의 하부에 상기 제1 결합부(230)와 결합 가능하도록 상기 제1 결합부(230)와 반대 형상, 구체적으로 상기 제1 결합부(230)가 홈 또는 돌기 형상으로 형성됨에 따라 반대로 돌기 또는 홈 형상으로 형성될 수 있다.이러면, 상기 제1 및 제2 결합부(230, 240)들의 결합을 통해서 복수의 상기 제1 단위 구조체(200)들을 안정하게 적층할 수 있음에 따라 상기 조립체(100)의 높이를 조절할 수 있으면서, 보관 및 운반도 보다 안전하고 용이하게 진행할 수 있다. The
상기 체결 돌기(250)들은 상기 다각면부들(210)로부터 상기 수직 방향에 대하여 수직한 수평 방향으로 돌출되도록 구비된다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들이 각각의 수직 평탄면들(212. 213. 214, 215, 216, 217) 중 어느 하나가 서로 면접하면서 서로 조립되는 구조를 가지므로, 상기 체결 돌기(250)들은 실질적으로 상기 면접하는 수직 평탄면(212)에 간섭되지 않도록 상기 다각면부들(210)의 모서리들로부터 돌출되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 다각면부들(210)의 모서리들에는 상기 체결 돌기(250)들의 사이즈로 인하여 간섭되는 것도 방지하기 위해 안쪽으로 소정 함몰된 리세스 홈(219)이 형성될 수 있다. 이와 같은 체결 돌기(250)들의 구조에 따라, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들이 조립된 상태에서는 상기 면접하는 수직 평탄면(212)의 양쪽 모서리에서 각각의 체결 돌기(250)들이 서로 결합된 구조를 가지게 된다. 이때, 상기 서로 결합되는 체결 돌기(250)들은 상기 조립된 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들의 높이가 일정하게 유지되도록 상기 제1 또는 제2 단위 구조체(200, 300)들의 임의의 높이에 어느 하나는 상면이 일치하고, 다른 하나는 하면이 일치하도록 돌출될 수 있다. 이러한 체결 돌기(250)들 각각에는 수직 방향으로 관통된 체결홈(252)이 형성된다. The
상기 체결 부재(400)는 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들을 어느 하나의 수직 평탄면(212)이 면접한 상태에서 이들이 조립되도록 상기 면접한 수직 평탄면(212)의 양쪽 모서리들에서 결합된 체결 돌기(250)들을 체결시킨다. 구체적으로, 상기 체결 부재(400)는 상기 결합된 체결 돌기(250)들에 형성된 체결홈(252)을 관통하여 이들을 체결시킨다. 이하, 도 4를 추가적으로 참조하여 상기 체결 부재(400)가 상기 결합된 체결 돌기(250)들의 체결홈(252)에 삽입되어 체결시키는 구조에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.The
또한, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들 각각은 상기 중공(211)에 형성된 바닥부(260)를 더 포함할 수 있다. 상기 바닥부(260)에는 상하 방향으로 관통된 관통공(262)이 형성될 수 있다. 이에, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들이 조립된 조립체(100)가 일반 토양에 설치될 경우에는 상기 관통공(262)을 통해서 외부 공기가 자연스럽게 통풍됨에 따라 친환경적으로 식물이 자랄 수 있는 환경이 조성될 수 있다. 반면, 상기 조립체(100)가 상기 다각면부들(210)의 자켓부(218)를 통해서 상기 조립체(100)가 바다에 부유한 상태로 설치될 경우에는 상기 바다로부터 발생되는 파도에 따른 저항을 상기 관통공(262)에서 일부 흡수하여 이에 따른 파손을 방지할 수 있다. 또한, 상기 조립체(100)가 습지에 설치될 경우에는 상기 관통공(262)을 통해 상기 습지로부터 영양분을 공급 받아 친환경적인 요소를 제공하는 습지층(미도시)이 조성될 수 있다.Additionally, each of the first and
한편, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300) 각각은 상기 바닥부(260)의 하부에 대류 현상을 위하여 설치된 교반부(270)를 더 포함할 수 있다. 이러면, 상기 관통공(262)을 통한 외부 공기의 흐름, 파도의 저항 및 습지로부터의 영양분 공급에 따른 기능을 상기 교반부(270)를 통해서 보다 향상시킬 수 있다.Meanwhile, each of the first and
도시된 바와 같이 상기 교반부(270)는 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)에 각각 구비될 수 있다. 이와 다르게 상기 교반부(270)는 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300) 중 어느 하나에만 설치될 수 있다.As shown, the stirring
또한, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300) 각각은 상기 바닥부(260)의 하부에 미생물을 발생을 위하여 섬유사가 부착되는 부착부(280)를 더 포함할 수 있다. 이러면, 상기 제1 및 제2 단위 구조체(200, 300)들이 조립된 조립체(100)를 습지와 같이 오염 가능이 다분한 물가에 설치할 경우, 상기 부착부(280)에 부착된 섬유사(20)로부터 발생되는 미생물을 통해 수질을 자연적으로 정화할 수 있다.In addition, each of the first and
상기 경사 지지체(500)는 상기 제1 단위 구조체(200)의 지지판(220) 상부에 형성된 가이드 홈(222)에 조립된다. 이러한 경사 지지체(500)는 대한민국과 같이 위도가 약 38도 부근에서 상기 태양광 전지 패널(10)을 태양광에 거의 수직하게 노출될 수 있도록 경사지게 지지한다.The
이에, 상기 제2 단위 구조체(300)는 상기 경사 지지체(500)에 지지된 태양광 전지 패널(10)이 중력에 의해서 상기 경사 지지체(500)로부터 이탈하지 않도록 형성된 스토퍼(310)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 단위 구조체(300)는 실질적으로 상기 제1 단위 구조체(200)와 호환하여 사용될 수 있도록 동일한 구조를 가지므로, 상기 스토퍼(310)는 그 기능을 수행하지 않더라도 상기 제1 단위 구조체(200)에도 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 스토퍼(310)는 'C'자 형상으로 이뤄져 상기 태양광 전지 패널(10)의 일측부를 클립 형식으로 체결할 수 있다.Accordingly, the
또한, 상기 경사 지지체(500)는 상부에 상기 태양광 전지 모듈(10)의 단부에 체결된 클립(12)이 결합 고정되어 상기 태양광 전지 패널(10)을 경사된 상태로 고정하는 고정부(510)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 고정부(510)는 상기 클립(12)이 매달리는 돌기 형태를 가질 수 있으며, 필요에 따라 해체 및 설치가 용이하도록 너트와 볼트의 체결 구조로 이루어질 수 있다. In addition, the
또한, 상기 고정부(510)는 'C'자 형상으로 이뤄져 상기 태양광 전지 패널(10)의 일측부를 클립 형식으로 체결할 수 있다.In addition, the fixing
이와 같이, 상기 태양광 전지 패널(10)을 지지하는 조립체(100)의 단위 구조체가 수직 방향으로 6개의 서로 연결되는 수직 평탄면들(212. 213. 214, 215, 216, 217)을 갖는 다각면부들(210)을 포함하여, 이들이 서로 어느 하나의 수직 평탄면(212)에서 면접하면서 결합될 경우 그 좌우측에 일부 공간이 확보될 수 있음에 따라, 외부 충격이나 외부 온도 변화에 따른 팽창 및 수축에 의해서 발생되는 응력을 상기 확보된 공간으로 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 응력의 집중으로 인해서 상기 단위 구조체가 파손되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.In this way, the unit structure of the
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, the present invention has been described based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. This is possible.
Claims (8)
상기 지지 유닛과 연결되며, 외부로부터 공급받은 응집제 및 물에 포함된 인산염 간의 제1 반응이 발생하는 제1 반응 공간을 제공하는 반응조;
상기 지지 유닛에 연결되며, 상기 반응조로부터 배출된 상기 응집제를 살포함으로써 상기 반응조에 인접하는 물에 포함된 수산화염과 제2 반응을 발생하도록 구비된 살포 유닛;
상기 저수지의 용존 산소량을 측정하는 측정 유닛; 및
상기 측정 유닛으로부터 측정된 용존 산소량 데이터를 이용하여, 상기 제1 반응조로 응집제 공급 여부 및 상기 살포 유닛의 구동을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인 불용화를 이용한 수질 정화 장치.A support unit capable of floating on the water surface;
a reaction tank connected to the support unit and providing a first reaction space in which a first reaction between an externally supplied coagulant and phosphate contained in water occurs;
a spraying unit connected to the support unit and configured to generate a second reaction with hydroxide salt contained in water adjacent to the reaction tank by spraying the coagulant discharged from the reaction tank;
a measuring unit that measures the amount of dissolved oxygen in the reservoir; and
A water purification device using phosphorus insolubilization, comprising a control unit that controls whether to supply a coagulant to the first reaction tank and the operation of the spray unit using the dissolved oxygen amount data measured from the measurement unit.
상기 반응조와 연결되어, 상기 반응조로부터 상기 응집제를 배출하는 배출 라인;
상기 배출 라인 내부에 구비되며, 상기 응집제를 교반하는 교반기;
상기 배출 라인 및 상기 반응조 사이에 구비되며, 상기 반응조로 상기 응집제를 펌핑하는 펌프; 및
상기 배출 라인의 연장 방향을 따라 배열되며, 상기 응집제를 분사하는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 정화 장치.The method of claim 1, wherein the spraying unit,
A discharge line connected to the reaction tank and discharging the coagulant from the reaction tank;
A stirrer provided inside the discharge line to stir the coagulant;
a pump provided between the discharge line and the reaction tank and pumping the coagulant into the reaction tank; and
A water purification device arranged along the extension direction of the discharge line and comprising a spray nozzle that sprays the coagulant.
수직 방향으로 서로 연결되는 수직 평탄면들을 갖는 육각면부들, 상기 육각면부들의 상부에 형성되어, 상기 태양광 전지 모듈을 지지하기 위한 모듈 패널 지지부, 상기 육각면부들의 상부에 돌기 또는 홈 형상을 갖도록 형성된 제1 결합부, 상기 육각면부들의 하부에 상기 제1 결합부와 결합 가능하도록 상기 제1 결합부와 반대 형상으로 형성된 제2 결합부 및 상기 육각면부들 사이의 각각의 모서리로부터 상기 수직 방향에 대하여 수직한 수평 방향으로 돌출된 복수의 체결 돌기들을 포함하고, 상기 체결 돌기들 각각은 상기 모서리의 안쪽으로 함몰되게 형성된 리세스 홈들 각각에 위치하는 복수의 조립 단위체들로 이루어지고,
상기 조립 단위체들은 상기 반응조를 전체적으로 둘러싸도록 구비된 것을 특징으로 하는 수질 정화 장치.The method of claim 1, wherein the support unit:
Hexagonal face portions having vertical flat surfaces connected to each other in the vertical direction, a module panel support formed on top of the hexagonal face portions to support the solar cell module, and formed to have a protrusion or groove shape on the top of the hexagonal face portions. With respect to the vertical direction from each corner between the first coupling part, the second coupling part formed in the opposite shape of the first coupling part so as to be coupled to the first coupling part at the lower part of the hexagonal surface parts, and the hexagonal surface parts, It includes a plurality of fastening protrusions protruding in a vertical or horizontal direction, wherein each of the fastening protrusions is composed of a plurality of assembly units positioned in each of the recess grooves formed to be recessed inward of the edge,
A water purification device, characterized in that the assembly units are provided to entirely surround the reaction tank.
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KR1020220047099A KR20230148471A (en) | 2022-04-15 | 2022-04-15 | Solar water purification system using phosphorous insolubilizing |
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- 2022-04-15 KR KR1020220047099A patent/KR20230148471A/en not_active Application Discontinuation
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