KR100371959B1 - 수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물 및이를 이용한 수질 정화방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 식물의 영양물질 섭취력 및 미생물의 유기 물질 분해력과 수중 생태계 사슬을 이용하여 오염된 수체내의 유기물질과 영양물질을 제거하여 하천이나 호수의 수질을 정화할 수 있는 수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물 및 이를 이용한 수질 정화방법에 관한 것으로,특히 플라스틱 파이프로 사각형의 부유틀을 만들고 부유틀의 하부에 사각형의 바닥틀을 매달고 이 바닥틀에 접촉 메디아를 수평으로 포설하여 미생물과 미소동물들의 서식 공간을 제공하고 부유틀과 하부틀 사이 수공간에서 부수 식물 또는 수생식물 육상식물 농작물 화초등을 수중 재배하므로서 수중의 오염 물질을 제거할 수 있도록한 것에 관한 것으로 그 구조는 내부에 스치로폼(1)이 들어있는 다수개의 플라스틱재 직관(2)을 소정 길이로 연결한 다음 네 모서리에 곡관(3)으로 연결하여 사각형의 상부 프레임(4)을 형성하고, 상기 상부 프레임(4)의 상부에 일정 간격으로 발판(5)을 2쪽밴드(6)로 연결 고정 설치하며, 상기 상부 프레임(4)의 외측부 둘레와 소정의 거리를 두고 울타리봉(7)이 상부 프레임에 연결 고정되도록 양단부에 1쪽밴드(8)가 부착된 울타리봉 연결막대(9)로 연결하여서 된 울타리(10)를 가지는 상부틀(11)과; 상기 사각형의 울타리(10)에 걸쳐 하부로 늘어떨어지게 설치된 울타리망(12)과; 상기 상부 프레임(4)의 하부에는 일정하게 로프 포설 구멍(13)과 스치로폼 묶음 연결 구멍(14)및 볼팅 구멍(15)이 천공된 플레이트(16)를 사각형으로 연결하여 형성되는 하부 프레임(17)을 상부 프레임(4)에 고정 설치된 2쪽밴드(6)에 하부틀 연결막대(18)로 연결 고정 설치되되 하부 프레임(17)의 로프 포설 구멍(13)으로 로프 접촉 메디아(19)를 격자형으로 엮어서 형성되는 하부틀(20)과; 상기 상부틀(4) 내쪽 수면에 위치하여 식물을 심어서 뜰 수 있도록 상면에 소정의 간격으로 정식(定植) 구멍(21)이 형성되고 하부 프레임(17)의 스치로폼 묶음 연결 구멍(14)으로 밧줄(22)로 연결 고정되는 스치로폼 판(23)과; 상기 하부 프레임(17)을 연결해주는 하부틀 연결막대(18)의 측면에는 상하로 천공된 구멍(24)으로 로프(25)를 연결하여 울타리 담을 형성함을 특징으로한 수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물인데 이것은 첫째, 프레임을 플라스틱재질로서 가볍고 튼튼하여 활용도가 높고 경제적인 부체 구조물을 설치할 수 있고, 둘째, 식물의 수경 재배와 수확물 수거 작업이 용이한 구조로서 재배 수확물은 얻을 수 있으며, 셋째, 식물 뿌리망과 메디아층의 인접 설치로 복잡하고 다양한 형태의 공간이 형성되므로 수중 미소동물에게 최적의 생육공간이 제공되며 현존량이 높은 생태공간이 조성되어 수질정화 효율을 높히게한 것이며, 넷째, 수심이 깊거나 수심이 낮은 곳 어디든지 설치가 가능하고, 다섯째, 메디아가 수면 가까이 설치되도록하여 미생물의 수체 산소 이용도가 크고 유지관리가 용이하도록하며, 여섯째, 인제거 능력이 큰 부레옥잠을 손쉽게 재배할 수 있으며 동절기에는 미나리를 재배할 수 있을 뿐만 아니라 어류의 산란 장소로 이용되며, 일곱째, 광차단 효과가 있어서 조류의 광합성 작용을 저지시키며 어류에게 그늘을 제공하는 효과가 있게한 것이다.

Description

수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물 및 이를 이용한 수질 정화방법{a buoyancy structure thing to be made a plastic pipe for used a hydropornic agriculture,and that used the quality of water purification method}

본발명은 식물의 영양물질 섭취력 및 미생물의 유기 물질 분해력과 수중 생태계의 먹이 사슬을 이용하여 오염된 수체내의 유기물질과 영양물질을 제거하여 하천이나 호수의 수질을 정화할 수 있는 수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물 및 이를 이용한 수질 정화방법에 관한 것으로,특히 플라스틱 파이프로 사각형의 부유틀을 만들고 부유틀의 하부에 사각형의 바닥틀을 매달고 이 바닥틀에 접촉 메디아를 수평으로 포설하여 미생물과 미소동물들의 서식 공간을 제공하고 부유틀과 하부틀 사이 수공간에서 부수 식물 또는 수생식물 육상식물 농작물 화초등을 수중 재배하므로서 수중의 오염 물질을 제거할 수 있도록한 것에 관한 것이다.

호수의 경우 일반적으로 부영양화의 제한 요소는 인으로서 자연계의 인은 칼슘염인 인회석 광물에서 유래하며 인간 및 가축의 배설물,비료,세척재,폐수등에 포함되어 수계로 유입된다.

인은 보전성 물질로서 수계에 유입한 인은 형태나 분포 위치가 바뀔 뿐 자연적으로는 감소되지 않는다.

수계에 유입된 인은 용해성 무기 인산염이나 유기인으로 존재하며 수중의 식물 플랑크톤인 조류나 수생식물은 이들을 동화하여 핵산을 합성하여 생물학적 인으로 변환시킨다.

생물체에 흡수된 인은 생물체가 사멸됨과 동시에 바닥에 침전되며 불용성 인은 혐기성 상태에서 분해되어 용해성 인으로 용출하게 된다.

부영양화는 이와같은 인의 순환과 관련이 있으며 부영양화를 방지하기 위해서는 첫째, 유역으로부터의 인유입 차단과 둘째, 수체내의 인을 제거하는 것이 필요하다.

인의 호수로의 유입을 줄이기 위해서는 무인세제 사용,비료남용방지등이 필요하며 각종 하,폐수 처리 시설에서의 고도 처리 및 비점 오염원의 관리가 필요하다.

그러나 이러한 방법들은 많은 노력과 비용이 들고 국내의 경우 현재까지의 노력에도 불구하고 뚜렷한 효과가 없는 상태이다.

한편, 수체로 부터 인을 직접 제거하는 방법은 퇴적물의 준설,식물에 의한 영양물질 섭취,먹이 연쇄에 의한 최종 포식자의 제거 방법 등이 있다.

호수 바닥의 퇴적물 준설 방법은 비용이 많이 들고 준설 작업시 퇴적물의 재부상으로 수질 오염이 야기되고 준설 효과가 일시적인 문제점이 있고, 식물에 의한 방법과 먹이 연쇄에 의한 방법은 많은 연구가 진행되고 있으나 아직까지 큰 효과는 얻지 못하고 있다.

수생식물은 생활형에 따라 갈대,부들,줄 등과 같은 정수식물,마름,수련등과 같은 부엽식물, 부레옥잠,개구리밥등의 부수식물, 그리고 나자스막,검정말등의 침수 식물로 구분된다.

현재 수질정화에 가장 큰 효과가 있는 것으로 평가받고 있는 수생식물은 부레옥잠으로서 이 식물을 이용한 수질정화 방법의 특징은 다음과 같다.

부레옥잠은 남아메리카의 열대 저습지에서 유래한 다년생 수생식물로서 줄기에 있는 통기 조직에 의해 물의 흐름에 따라 부유하면서 언제나 새로운 수계에 생육,증식할 수 있으며 무성적으로 복제되면서 새로운 개체로 자라므로 제한 조건이 없다면 이는 식물계에서 최고의 생산력을 보일 정도로 이상적 속도로 생육,증식하여 많은 양의 질소와 인 등을 제거한다.

국립 환경 연구원에서 연구된 "호소내 오염 하천 유입부의 식물에 의한 정화 처리 연구"(1997.12)에 따르면 수생 식물의 인 제거 능력은 부레옥잠〉미나리〉꽃창포〉애기부들의 순으로 높고 동일한 처리 용량과 처리 효율을 얻기 위하여 필요한 재배 면적의 비는 부레옥잠 1, 미나리 3.3, 꼬창포 4.3, 애기부들 7.8로서 부레옥잠이 매우 높은 인제거 능력이 있음이 입증되고 있다.

그러나 현재 부레옥잠을 이용한 수질 정화는 부레옥잠이 이러한 장점에도 불구하고 부레옥잠을 호수내에 직접 재배하면 부유상태로 유동하면서 배의 스크류에 감기거나 홍수시 떠내려가게 되므로 펜스등을 설치하여 재배하고 있으나 시설의 안정성이 부족하고 유지관리가 어려우며 수확이 곤란하여 사멸후 퇴적 부패되어 영양 물질이 재용출되는 등 많은 문제점이 있어서 현장적용이 잘안되고 있다.

현재 수체로부터 직접 인을 제거하기 위한 노력의 일환으로서 부도를 이용한 식물 재배 방법은 국내 공개특허공보 제2000-8705호 "담수호의 수질정화용 인공부도"는 대나무,목재등 천연재질로 부유체를 만들고 이 부유체의 상부에 식물성 천연 섬유 재질의 그물망에 천연 섬유사를 채운 매트를 올려 놓고 흙을 채우고 수변 정수 식물을 심은 포트를 매트에 끼워서 수면에 띄운 시설인데 이것은 첫째, 부유틀이 대나무이고 이들의 결속을 천연 섬유재로 하므로서 약하여 부서지기 쉬우며 부패하게 되므로 내구년한이 짧고, 둘째, 천연 소재의 부도는 부패하므로 수질 오염원이 되며, 셋째, 규모를 크게 만들기 어렵고 부력이 적으므로 식물을 많이 심지 못하여 인제거 능력이 작고, 넷째, 시설이 복잡하여 제작 작업이 어렵고 경제성이 부족하며, 다섯째, 영양물질 제거 효과가 큰 부레옥잠과 같은 부수 식물은 재배가 안되는 문제점이 있었다.

또한 환경관리 공단이 현재 팔당댐에 스텐레스 강재의 프레임을 구성하고 프레임의 하부에 스티로폼통을 묶고 프레임위에 폐어망등의 네트망을 깔고 그 상부에 정수 식물을 심은 포트를 올려 놓을 수 있도록한 다음 외곽부 프레임에 로프형태의 접촉 메디아를 수직으로 매달은 부도를 설치하고 있다.

그러나 상기의 부도는 프레임이 스텐레스재질로서 자재비가 많이 들며 제작및 설치가 어려우며 스티로폼 부력재가 많이 소요될 뿐만 아니라 부력재가 외부로 노출되어 있어서 파손될 우려가 있으므로 안전성이 적고 내구년한이 짧은 문제점이 있었다.

또한, 로프형 메디아의 설치량이 적어서 정화효율이 낮고 로프형 메디아가 수면과 식물 뿌리로부터 멀리 떨어져 있으므로 생산력이 높은 생태 공간 조성이 어려운 문제점이 있었고 또한 로프형 메디아를 수직으로 설치하므로 수심이 낮은 곳은 적용이 곤란하며 부도의 이동및 메디아의 유지 관리가 어려움과 동시에 영양물질 제거 효과가 큰 부레옥잠등 부수식물의 재배가 불가능한 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 부도의 프레임을 플라스틱재질로서 가볍고 튼튼하여 활용도가 높고 경제적인 부체 구조물을 설치할 수 있고, 식물 뿌리망과 메디아층의 인접 설치로 복잡하고 다양한 형태의 공간이 형성되므로 수중 미소동물에게 최적의 생육공간이 제공되며 현존량이 높은 생태공간이 조성되어 수질정화 효율을 높히게함과 동시에 수심이 깊거나 수심이 낮은 곳에 설치가 가능하게함과 동시에 메디아가 수면 가까이 설치되도록하여 미생물의 수체 산소 이용도가 크고 유지관리가 용이하도록한데 그 목적을 둔 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본발명은,내부에 스치로폼이 들어있는 다수개의 플라스틱재 관으로 사각형의 상부 프레임을 형성하고, 상기 상부 프레임의 상부에는 일정 간격으로 발판을 설치하며, 상기 상부 프레임의 외측부 둘레와 소정의 거리를 두고 울타리봉이 상부 프레임에 울타리봉 연결막대로 연결 고정되도록하여 형성된 상부틀과; 상기 상부틀의 울타리에 걸쳐 하부로 늘어떨어지게 설치된 울타리망과; 상기 상부 프레임의 하부에는 일정하게 로프 포설 구멍과 스치로폼 묶음 연결 구멍및 볼팅 구멍이 천공된 플레이트를 사각형으로 연결하여 형성되는 하부 프레임을 상부 프레임에 고정 설치된 2쪽밴드에 하부틀 연결막대로 연결 고정 설치되되 하부 프레임의 로프 포설 구멍으로 로프 접촉 메디아를 격자형으로 엮어서 형성되는 하부틀과;상기 상부틀 내쪽 수면에 위치하여 식물을 심어서 뜰 수 있도록 상면에 소정의 간격으로 정식(定植) 구멍이 형성되고 하부 프레임의 스치로폼 묶음 연결 구멍으로 밧줄로 연결 고정되는 스치로폼 판과; 상기 하부 프레임을 연결해주는 하부틀 연결막대의 측면에는 상하로 천공된 구멍으로 로프를 연결하여 울타리 담을 형성하므로서 그 목적은 달성된다.

도1은 본발명의 전체 구성을 나타낸 평면도

도2는 본발명의 종단면도

도3은 도2의 울타리망과 접촉메디아와 스치로폼판을 설치하기 전의

부체 구조물의 일부분을 발췌한 확대도

도4는 본발명에 사용되는 로프형 접촉재및 판형 접촉재의 구성도

도5는 본발명에 이용되는 발판의 구성도

도6은 본발명에 이용되는 2쪽밴드의 구성도

도7은 본발명에 이용되는 1쪽밴드의 구성도

도8은 본발명에 따른 하부틀의 구성도

도9는 본발명에 따른 실시예시도

※ 도면의 주요 부분에 사용된 부호 설명 ※

1. 스치로폼 2. 플라스틱재 직관

3. 플라스틱재 곡관 4. 상부 프레임

5. 발판 6. 2쪽밴드

7. 울타리봉 8. 1쪽밴드

9. 울타리봉 연결막대 10. 울타리

11. 상부틀 12. 울타리망

13. 로프 포설 구멍 14. 스치로폼 묶음 연결 구멍

15. 볼팅구멍 16. 플레이트

17. 하부 프레임 18. 하부틀 연결막대

19. 로프 접촉 메디아 20. 하부틀

21. 정식 구멍 22. 밧줄

23. 스치로폼 판 24. 구멍

25. 로프 26. 발판다리

27. 직관 파이프 28. 뚜껑

29. 망사 30. 로프접촉 메디아

31. 판형접촉 메디아 32. 중간벽

33. 고리

이러한 본 발명의 구성은, 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1내지 도3에 도시된바와 같이 내부에 스치로폼(1)이 들어있는 다수개의 플라스틱재 직관(2)을 소정 길이로 연결한 다음 네 모서리에 곡관(3)으로 연결하여 사각형의 상부 프레임(4)을 형성하고, 상기 상부 프레임(4)의 상부에 일정 간격으로 발판(5)을 2쪽밴드(6)로 연결 고정 설치하며, 상기 상부 프레임(4)의 외측부 둘레와 소정의 거리를 두고 울타리봉(7)이 상부 프레임에 연결 고정되도록 양단부에 1쪽밴드(8)가 부착된 울타리봉 연결막대(9)로 연결하여서 된 울타리(10)를 가지는 상부틀(11)과;

상기 사각형의 울타리(10)에 걸쳐 하부로 늘어떨어지게 설치된 울타리망(12)과;

상기 상부 프레임(4)의 하부에는 일정하게 로프 포설 구멍(13)과 스치로폼 묶음 연결 구멍(14)및 볼팅 구멍(15)이 천공된 플레이트(16)를 사각형으로 연결하여 형성되는 하부 프레임(17)을 상부 프레임(4)에 고정 설치된 2쪽밴드(6)에 하부틀 연결막대(18)로 연결 고정 설치되되 하부 프레임(17)의 로프 포설 구멍(13)으로 로프 접촉 메디아(19)를 격자형으로 엮어서 형성되는 하부틀(20)과;

상기 상부틀(4) 내쪽 수면에 위치하여 식물을 심어서 뜰 수 있도록 상면에 소정의 간격으로 정식(定植) 구멍(21)이 형성되고 하부 프레임(17)의 스치로폼 묶음 연결구멍(14)으로 밧줄(22)로 연결 고정되는 스치로폼 판(23)과;

상기 하부 프레임(17)을 연결해주는 하부틀 연결막대(18)의 측면에는 상하로 천공된 구멍(24)으로 로프(25)를 연결하여 울타리 담을 형성한 구성이다.

상기 발판(5)은 도5에 도시된 바와같이 여러개의 소발판으로 이루어져 있으며 소발판은 2개소에 2쪽밴드(6)로 고정하며 상부 하중에 견딜 수 있도록발판다리(26)를 만들어서 상부 프레임(4) 상부에 닿도록 한 구성이다.

상기 울타리봉(7)은 부도에의 접근성, 유지 관리등을 고려하여 적당한 길이로 나누어 만들며 상부 프레임(4)보다 작은 직경의 직관 파이프(27)를 양쪽에 뚜껑(28)을 씌워서 부력을 받도록 수밀하게 열융착 방법등으로 접합한 것이다.

상기 울타리망(12)은 그물 형태의 네트망으로서 수중 부유물의 차단,대형 포식어류의 접근 방지등을 위하여 어망등을 사용하거나 아니면 로프형 메디아로 망을 형성하여 울타리봉(7)의 상부에 고리가 있는 1쪽밴드(8)를 부착하고 이고리에 묶어 설치한다.

상부 프레임(4)은 부유틀 역할을 할 수 있게 연결부를 수밀성있게 결속하여 일체화시켜서 수중에서 부력을 받도록한 것으로서 PVC, PE, PP등의 플라스틱 원형관을 열융착 방법등으로 접합하여 만들수 있으며 이 중에서도 강도가 크고 내구성이 좋은 PE관이 가장 적합하다.

또한, 상부 프레임(4)의 직관(2) 또는 곡관(3)의 파손시에 부력을 유지하기 위하여 스치로폼(1) 조각등의 부력재를 합성수지 망사(29)에 담아 관(2)(3)내부에 충진시킨다.

상기 하부 프레임(17)은 상부 프레임(4)보다 약간 작은 사각형 형태로서 부식성없는 강재, 합성수지 등의 막대로 구성하여 볼팅하거나 용접한 구성이다.

또한, 상기 1쪽밴드(34)의 상부에는 울타리망(12)을 걸쳐 고정할 수 있도록 고리(33)가 부착된 구성이다.

이와같이 구성된 본 발명의 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

재배식물에 따라 부레옥잠 재배용과 일반식물 재배용으로 구분하며 접촉 메디아는 수평으로 설치되나 메디아의 종류에 따라서 로프형 접촉 메디아(30) 설치 방법과 판형 메디아(31) 설치 방법이 있다.

이러한 메디아의 설치방법에 따라서 하부틀의 내부 형태가 다르게 되는데 먼저 로프형 접촉 메디아(30)의 수평 설치 방법을 설명하면, 하부틀(20)에는 틀이 견고하도록 +자 형태로 중간벽(32)을 대며 프레임(17)의 4변과 중간벽(32)에 5~20㎝정도 간격으로 로프 포설 구멍(13)을 천공하여 이 구멍(13)에 로프 접촉 메디아(19)를 가로, 세로 방향으로 격자가되도록 포설한다.

격자 구성 방법은 미생물 증식에 따른 메디아의 처짐 현상을 방지하기 위하여 메디아를 가로 방향과 세로 방향으로 한올씩 교차하면서 한번은 올라가고 한번은 내려가는 평직 방법으로하고 또한 각줄을 중간벽(32)의 구멍(13)으로 통과시킨다.

영양물질 제거 능력이 우수한 부레옥잠을 재배하기 위해서는 50~100㎝ 정도의 수심이 확보되어야하고 수면에 장애물이 없어야 한다.

또한 홍수시에는 유실되지 않아야하며 사멸된 후 박닥으로 침전되지 않아야 한다.

이와같은 조건이 되도록 상부틀(11)과 하부틀(20) 사이의 오픈(OPEN)공간에서 부레옥잠을 재배하여 이들이 유실되거나 침전되지 않도록 하부틀(20) 바닥에 로프접촉 메디아(19) 또는 보통 로프로 평직 격자망을 설치하고 상부틀(11)과 하부틀(20) 사이 연결 공간에는 적당한 간격으로 수평 울타리 로프(25)를 설치한다.

한편, 도4 에 도시된 판형 접촉 메디아(31)의 수평 설치 방법은 사각형 하부틀(20) 내부에 다수의 중간벽(32)을 추가로 만들고 판형 메디아(31)를 그 위에 올려 놓고 끈, 철사등으로 고정시킨다.

이 판형 메디아(31)층 상부 수면에서 정수식물,관상식물,농작물,육상식물등을 수경 재배할 수 있다.

특히 미나리는 수온이 15℃ 이하에서는 성장을 잘하므로 하절기에 부레옥잠 사육후 10월부터 미나리를 사육하면 효율적으로 수체내의 인을 제거할 수 있게된다.

이들 식물의 재배는 하부 프레임(17) 내부의 중간벽(32) 상부 수면에 다수의 정식 구멍(21)이 뚫린 스치로폼 판(23)을 띄우고 종묘포트를 정식(定植)하거나 또는 식물을 직접 꽂을 수 있도록 +자 형태로 갈라진 곳이 다수 있는 스폰지 판을 중간벽 위에 올려 놓고 식물을 심은 후 스치로폼 판(23)이나 스폰지 판이 유동되지 않도록 밧줄(22)로 하부 프레임(17)과 중간벽(32)에 묶는다.

이와같이 하부틀(20)에는 인공 메디아가 설치되며 수역의 특성에 따라서 메디아가 많이 필요하면 메디아층을 다층으로하여 많은 메디아를 설치할 수 있다.

이와같은 방법으로 구성된 단위틀은 설치 대상 수역의 특성과 크기에 따라서 여러개의 단위틀을 조합하여 크게 집단틀을 만든다.

도9는 4개의 단위틀을 조합한 집단틀의 예로서 부레옥잠과 정수식물의 재배모양과 각 하부의 모양을 보여 주고 있다.

단위틀이나 집단틀의 수면에서 고정 방법은 상부틀에 로프등으로 연결하여바닥이나 육지부에 앙카시킨다.

본시설은 호수나 하천등의 공공 수역이나 인공으로 축조된 환경 기초 시설의 방류수 저류 시설,비점 오염물질 저류 시설,연못 등에 설치할 수 있다.

하천의 경우 흐름이 있으므로 산소 공급에 유리하며 소하천이나 도시하천에서는 사루비아,메리골드등 관상수를 심어서 경관을 향상시킬 수 있다.

각종 환경 기초시설의 방류수 저류조, 고냉지 채소 경작지의 비료 유출수,저류조등 인공 저류조 시설은 수심을 낮게 만들어 본 시설을 띄어서 부레옥잠을 재배하여 질소 인등을 제거할 수 있다.

이들 소규모 저류조는 흐름이 적고 부유물이 적으므로 부유틀 본체만 설치하고 울타리봉은 설치하지 않는다.

수심이 낮은 곳은 발판이 필요없이 직접 물속에서 작업한다.

그러나 흐름이 없는 저류조에는 유기물이 많은 경우 산소가 결핍되어 식물 성장이 늦어지므로 태양을 이용한 무인폭기 시설을 설치하면 좋다.

이와같이 본시설은 식물과 메디아를 이용한 처리 시설로서 하절기에는 식물과 수중 생태계의 작용으로 오염 물질 제거가 활발히 이루어지고 동절기에도 미나리 등 내한성 식물과 수중 생태계의 작용이 지속되어 오염 물질 제거가 계절에 관계없이 진행된다.

이와같이 구성된 본 발명은 가볍고 튼튼하고 경제적인 플라스틱 관으로 부체 구조물을 만들어 조류가 번성하는 수역에 띄워서 식물을 재배하여 수확하고 박테리아등의 미생물과 미소동물의 서식 공간을 제공함으로서 식물에 의한 인섭취, 박테리아에 의한 유기물 분해, 동물 플랑크톤의 조류 섭식,미소동물 및 어류간의 먹이 연쇄에 의하여 수중의 유기 물질과 질소,인등의 영양물질을 제거하게 된다.

하천이나 호수 수면에서 수경 재배를 하면 식물 뿌리가 발달하여 넓은 뿌리망을 형성한다.

부영양화된 수체에는 식물 플랑크톤인 조류와 유기물이 존재하며 이들이 식물의 뿌리망에 흡착하게 된다.

이 조류와 유기물은 식물의 뿌리망에 서식하는 동물 플랑크톤,물벼룩,털진드기 유충,개똥벌레 유충 등 미소동물의 먹이가 되며 이들 미소동물이 성장하면서 배설물을 만들고 이 배설물과 시체가 뿌리망 사이에 쌓이고 이들은 작은 벌레 및 박테리아에 의하여 분해되어 식물에 필요한 영양소로서 흡수되어 식물이 성장하게 된다.

따라서 이렇게 성장한 식물을 주기적으로 수확하여 제거함으로서 수체로부터 유기물질과 영양물질이 제거되어 수질정화가 이루어지게 된다.

또한, 미소동물들은 소라,우렁이,잠자리유충,새우등 소동물의 먹이가 되며 이들 소동물들은 거머리,개구리,어류 등의 고가 포식자에게 먹히고 이들 고차 포식자들은 먹이 피라밋의 정점에 있는 새,사람등에게 먹히는 먹이 연쇄가 일어나며 잠자리등의 유충은 성체가 되어 날아가 수체를 떠나게 된다.

이와같은 작용으로 수체에서 오염 물질은 제거되고 부영양화 방지에 기여하게 된다.

본 발명에서는 상기와같은 방법으로 수중의 오염 물질을 식물 재배 및 수확에 의한 제거와 식물 뿌리망에 형성된 생태계의 먹이 사슬로 제거할 수 있으며, 또한 여기에 추가로 식물 뿌리망 하부에 인공적으로 접촉 메디아층을 설치하여 미생물 및 미소동물들의 서식 공간을 만들어 줌으로서 조류가 서식하는 수면 1m이내에 식물 뿌리망과 인공 메디아층이 존재하게 됨으로서 풍부한 먹이가 있고 포식 어류로부터 도피가 용이한 복잡한 공간에서 활발한 분해활동과 먹이 섭취및 먹이 연쇄 등이 일어나 수질 정화 기능이 대폭 증대하게 된다.

수중의 용존 유기물질은 박테리아 등의 미생물에 의해 흡수되어 분해되며 조류와 박테리아는 상호 의존적 존재로서 조류는 유기 탄소를 분비하여 이를 박테리아가 이용하고 박테리아는 유기인을 분해하여 조류가 이용한다.

이와같은 박테리아는 유기물질 제거에 있어서 중요한 역활을 담당하고 있으며 본 발명에서는 인공 메디아층에 많은 박테리아가 서식할 수 있으므로 수질 정화 능력이 매우 크게 된다.

박테리아나 미소동물들의 서식 공간은 친수성이 있는 미세한 화학 섬유를 방사상 또는 섬모상으로 엮어 만든 로프 형태의 접촉 메디아를 사용하거나 여러가닥의 화학 섬유를 스프링 형태로 교차시켜 판형태로 배열한 록(lock)판 접촉 메디아를 사용한다.

이들 메디아는 검운색이나 녹색으로 만든 것이 좋으며 비표면적이 넓고, 공극률이 큰 구조이며 친수성이 있으므로 대량의 박테리아 등 많은 미생물이 고밀도로 서식할 수 있으며 또한 구조가 복잡하고 크고 작은 많은 공간이 있으므로 많은 동물 플랑크톤과 미소 동물들이 메디아층 속과 주변 공간에 서식할 수 있는 것이다.

이와같은 인공 접촉 메디아층은 수경재배하는 식물 뿌리망과 인접해서 설치하고 이 부체 구조물을 부영양화된 수역에 띄우면 수질 정화에 기여도가 큰 동물 플랑크톤은 먹이인 조류가 풍부하므로 대량 번식하게되고 동물 플랑크톤들을 먹이로하는 많은 종류의 미소동물과 어류등이 서식하므로 이 공간은 생육,번식,도퇴,휴식,섭이가 활발히 일어나 현존량이 큰 생태 공간이 된다.

상기의 본발명은 첫째, 프레임을 플라스틱재질로서 가볍고 튼튼하여 활용도가 높고 경제적인 부체 구조물을 설치할 수 있고, 둘째, 식물의 수경 재배와 수확물 수거 작업이 용이한 구조로서 재배 수확물은 얻을 수 있으며, 셋째, 식물 뿌리망과 메디아층의 인접 설치로 복잡하고 다양한 형태의 공간이 형성되므로 수중 미소동물에게 최적의 생육공간이 제공되며 현존량이 높은 생태공간이 조성되어 수질정화 효율을 높히게한 것이며, 넷째, 수심이 깊거나 수심이 낮은 곳 어디든지 설치가 가능하고, 다섯째, 메디아가 수면 가까이 설치되도록하여 미생물의 수체 산소 이용도가 크고 유지관리가 용이하도록하며, 여섯째, 인제거 능력이 큰 부레옥잠을 손쉽게 재배할 수 있으며 동절기에는 미나리를 재배할 수 있을 뿐만 아니라 어류의 산란 장소로 이용되며, 일곱째, 광차단 효과가 있어서 조류의 광합성 작용을 저지시키며 어류에게 그늘을 제공하는 효과가 있게한 것이다.

Claims (3)

1. 내부에 스치로폼(1)이 들어있는 다수개의 플라스틱재 직관(2)을 소정 길이로 연결한 다음 네 모서리에 곡관(3)으로 연결하여 사각형의 상부 프레임(4)을 형성하고, 상기 상부 프레임(4)의 상부에 일정 간격으로 발판(5)을 2쪽밴드(6)로 연결 고정 설치하며, 상기 상부 프레임(4)의 외측부 둘레와 소정의 거리를 두고 울타리봉(7)이 상부 프레임에 연결 고정되도록 양단부에 1쪽밴드(8)가 부착된 울타리봉 연결막대(9)로 연결하여서 된 울타리(10)를 가지는 상부틀(11)과;

   상기 사각형의 울타리(10)에 일정간격으로 설치된 1쪽밴드(34)의 고리(33)에 고정시켜 하부로 늘어 떨어지게 설치된 울타리망(12)과;

   상기 상부 프레임(4)의 하부에는 일정하게 로프 포설 구멍(13)과 스치로폼 묶음 연결 구멍(14)및 볼팅 구멍(15)이 천공된 플레이트(16)를 사각형으로 연결하여 형성되는 하부 프레임(17)을 상부 프레임(4)에 고정 설치된 2쪽밴드(6)에 하부틀 연결막대(18)로 연결 고정 설치되되 하부 프레임(17)의 로프 포설 구멍(13)으로 로프 접촉 메디아(19)를 격자형으로 엮어서 형성되는 하부틀(20)과;

   상기 상부틀(4) 내쪽 수면에 위치하여 식물을 심어서 뜰 수 있도록 상면에 소정의 간격으로 정식(定植) 구멍(21)이 형성되고 하부 프레임(17)의 스치로폼 묶음 연결 구멍(14)으로 밧줄(22)로 연결 고정되는 스치로폼 판(23)과;

   상기 하부 프레임(17)을 연결해주는 하부틀 연결막대(18)의 측면에는 상하로 천공된 구멍(24)으로 로프(25)를 연결하여 울타리 담을 형성함을 특징으로한 수경농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물
2. 제1항에 있어서, 상기 상부 프레임(4)의 직관(2) 또는 곡관(3) 내부에 스치로폼(1) 조각등의 부력재를 합성수지 망사(29)에 담아 충진하여서됨을 특징으로한 수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물
3. 제1항에 기재된 상부틀(11)의 상부 프레임(4)내의 설치된 스치로폼판(23)의 상부에 일정 간격으로 식물을 심고 하부틀(20)의 하부 프레임(17)에는 미생물과 미소동물이 서식할 수 있는 로프접촉 메디아(19) 또는 판형접촉 메디아(31)를 설치한 후 조류가 번성하는 수역에 띄워서 식물을 수경 재배를 하여 생산력이 높은 수중 생태 공간을 조성하고 성장한 식물을 주기적으로 수확하여 제거함으로서 영양물질이 제거되고 또한 미생물의 유기적 분해력과 수중 생태계의 먹이 사슬에 의하여 수중 오염 물질을 제거하여 수질정화가 이루어지게 함을 특징으로한 수경 농업에 이용되는 플라스틱 파이프 부체 구조물을 이용한 수질 정화방법