KR100385162B1

KR100385162B1 - 하천의 수질 개선장치

Info

Publication number: KR100385162B1
Application number: KR10-2000-0072453A
Authority: KR
Inventors: 여인봉
Original assignee: 삼성에버랜드 주식회사
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2003-05-22
Also published as: KR20020043281A

Abstract

본 발명은 하천의 수질 개선장치에 관한 것으로서, 하천수의 표면영역에 부유될 수 있는 정도의 부력을 가지는 복수의 부력구와; 상기 하천수의 흐름방향에 대해 적어도 상류측과 하류측이 하천수의 유입 및 유출이 가능함과 동시에 내부에 수용되는 상기 부력구가 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록 형성되어 상기 하천수의 표면영역에 부유가능하게 설치되는 부력구수용부와; 내부에 유동단면적이 점진적으로 감소되게 유동로가 형성되어 있으며 유동단면적이 상대적으로 작은 측단으로 상기 하천수가 유출될 수 있도록 상기 하천수의 흐름방향에 대해 하류측에 배치됨과 동시에 상기 유입측에 비해 상기 하천수의 표면에 근접되게 배치되어 상대적으로 하상에 근접된 영역의 하천수를 표면영역으로 상승되도록 유도하여 상기 부력구수용부의 내부에 수용된 상기 부력구를 부침되도록하는 적어도 하나의 하천수상승유도부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 하천수의 흐름을 이용하여 무동력으로 하천수의 용존산소량을 높여 하천의 수질을 개선시킬 수 있는 하천의 수질 개선장치가 제공된다.

Description

하천의 수질 개선장치{APPRATUS FOR IMPROVING WATER-QUALITY OF RIVER}

본 발명은, 하천의 수질 개선장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하천수의 흐름을 이용하여 무동력으로 하천수의 용존산소량을 높여 하천의 수질을 개선시킬 수 있도록 한 하천의 수질 개선장치에 관한 것이다.

근래에는 인구의 급격한 증가와 함께 인간생활이 변모됨에 따라 하천의 주변영역으로부터 생활하수, 축산폐수 및 비료성분 등의 수계오염물질이 정화처리를 충분히 거치지 아니하고 하천으로 유입됨으로써 심각한 환경문제를 야기시키고 있다.

이러한 수계오염물질중 특히 영양염류의 농도가 높아지면 박테리아에 의한 분해가 일어나면서 수중의 용존산소를 소비하게 되며, 이러한 박테리아에 의한 분해가 비정상적으로 계속될 경우 수계의 용존산소가 결핍되는 현상이 발생하게 된다. 용존산소 결핍현상이 발생되면 수계는 혐기성화 되며, 어류를 비롯한 수생 생태계에 치명적인 타격을 입히게 된다.

한편, 하천수는 상류측으로부터 하류측으로 흐르면서 수표면이 대기와 접촉되면서 대기중의 산소가 용해됨으로써 용존산소량이 증가하게 된다. 이에 따라, 하천의 흐름방향에 대해 가로로 인공적으로 둑을 쌓아 하천수의 낙차를 유도하여 대기와 접촉되도록 함으로써 용존산소량을 증가시키는 방법이 이용되고 있다.

그런데, 하천수의 대기와의 접촉면적을 증대시키기 위해 둑을 구축할 경우에는, 하천의 폭이 확대되어 침수지역이 발생되는 등의 문제점이 있을 뿐만 아니라,홍수시 붕괴의 위험성이 있으며, 하천폭이 넓은 경우에는 설치가 곤란하게 되는 등 지형적인 특성을 고려하여야 하므로 둑을 구축하는 데에는 한계가 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 하천수의 흐름을 이용하여 무동력으로 하천수의 용존산소량을 높여 하천의 수질을 개선시킬 수 있는 하천의 수질 개선장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하천의 수질 개선장치의 평면상태를 도시한 도면,

도 2 및 도 3은 각각 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 및 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,

도 4는 도 2의 하천수상승유도부재의 확대사시도,

도 5는 도 1의 부력구의 확대사시도,

도 6은 도 5의 부력구의 부분확대단면도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하천의 수질 개선장치의 부력구의 사시도,

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 확대단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

13 : 하천수 15 : 하상

21 : 부력구 23 : 함몰부

31 : 부력구수용부 33 : 부표

35 : 네트 37 : 네트지지바아

38 : 앵커볼트 39 : 고정케이블

41 : 하천수상승유도부재 51 : 협잡물가이드부재

53 : 부표 55 : 지지대

57 : 협잡물수거망 58 : 차단망지지바아

59 : 차단망

상기 목적은, 본 발명에 따라, 하천수의 표면영역에 부유될 수 있는 정도의 부력을 가지는 복수의 부력구와; 상기 하천수의 흐름방향에 대해 적어도 상류측과 하류측이 하천수의 유입 및 유출이 가능함과 동시에 내부에 수용되는 상기 부력구가 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록 형성되어 상기 하천수의 표면영역에 부유가능하게 설치되는 부력구수용부와; 내부에 유동단면적이 점진적으로 감소되게 유동로가 형성되어 있으며 유동단면적이 상대적으로 작은 측단으로 상기 하천수가 유출될 수 있도록 상기 하천수의 흐름방향에 대해 하류측에 배치됨과 동시에 상기 유입측에 비해 상기 하천수의 표면에 근접되게 배치되어 상대적으로 하상에 근접된 영역의 하천수를 표면영역으로 상승되도록 유도하여 상기 부력구수용부의 내부에 수용된 상기 부력구를 부침되도록하는 적어도 하나의 하천수상승유도부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 부력구에는 표면으로부터 함몰된 적어도 하나의 함몰부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 부력구중 적어도 어느 하나의 표면에는 상기 부력구가 태양광선에 노출될 경우 표면에 부착된 상기 하천수의 부유물질 및 수질오염물질을 광분해할 수 있도록 광촉매층이 형성되어 있으며, 상기 광촉매층은 산화티타늄(TiO₂)을 포함하는 것이 효과적이다.

또한, 상기 부력구수용부는, 평면투영시 사각형상을 이루도록 배치되고 하천수의 표면에 부유되는 복수의 부표와, 상기 부표의 각 모서리영역에 상하방향을 따라 배치되는 복수의 지지프레임과, 상기 지지프레임의 둘레에 결합되어 내부에 수용된 부력구가 유출되는 것을 방지하는 네트를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 하천수의 흐름방향에 대해 상기 하천수상승유도부재의 상류측에 배치되어 상기 하천수중의 협잡물이 상기 하천수상승유도부재의 유입측으로 유입되지 않도록 가이드하는 협잡물가이드수단을 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 협잡물가이드수단은, 중앙영역에 비해 적어도 일측 단부가 상기 하천수의 흐름방향에 대해 하류측에 배치되는 협잡물가이드부재와, 상기 협잡물가이드부재가 상기 하천수의 표면에 소정 돌출될 수 있도록 부력을 제공하는 부표를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 협잡물가이드수단의 일측에 배치되어 상기 협잡물가이드수단에 의해 하류측으로 가이드된 협잡물을 수용하는 협잡물수거망을 더 포함하는 것이 효과적이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하천의 수질 개선장치의 평면상태를 도시한 도면이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 및 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이며, 도 4는 도 2의 하천수상승유도부재의 확대사시도이고, 도 5는 도 1의 부력구의 확대사시도이며, 도 6은 도 5의 부력구의 부분확대단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 하천의 수질 개선장치는, 하천수(13)의 표면영역에 부유될 수 있는 정도의 부력을 가지는 복수의 부력구(21)와, 하천수(13)의 표면영역에 부유될 수 있는 정도의 부력을 가지고 고정설치되어 내부에 부력구(21)를 수용하는 부력구수용부(31)와, 부력구수용부(31)의 상류측 단부에 배치되어 하천수(13)를 부력구수용부(31)의 내부로 상승되게 유도함으로써 부력구수용부(31)의 내부에 수용된 부력구(21)가 부침되도록 하는 하천수상승유도부재(41)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 하천수상승유도부재(41)는 단일체로 구성할 수도 있으며, 설치될 하천의 폭 등을 고려하여 복수개로 구성할 수도 있다.

부력구(21)는 물에 쉽게 부식되지 아니하고 내충격성이 우수한 특성을 가지는 합성수지부재로 형성되어 있으며, 부력구수용부(31)의 내부에서 부침이 용이하게 이루어질 수 있도록 상호 다른 직경을 가지도록 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 대구경 및 소구경의 두 종류의 부력구(22a,22b)가 도시되어 있다. 각 부력구(21)의 표면에는 표면적을 증대시킬 수 있도록 함몰부(23)가 형성되어 있으며, 함몰부(23)에는 생물학적 분해력을 높일 수 있는 미생물이 서식하게 된다.

부력구수용부(31)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 부력을 가지고 평면투영시 상호 직사각형상을 가지도록 배치되는 복수의 부표(33)와, 부표(33)의 둘레방향을 따라 부표(33)의 하측에 배치되어 내부에 부력구(21)를 수용하는 네트(35)와, 부표(33)의 각 모서리영역에서 하상측으로 하향연장되도록 배치되어 네트(35)를 지지하는 네트지지바아(37)를 포함하여 구성되어 있다.

부력구수용부(31)는 하천의 양 측 가장자리 및 하상(15)에 비해 상대적으로 유속이 빠른 하천수(13)의 중심영역에 수표면으로부터 소정의 침수깊이를 가지고 부유되도록 배치되어 있으며, 하천수(13)의 흐름방향을 따라 배치된 부표(33)에는 부력구수용부(31)가 떠내려 가는 것을 방지할 수 있도록 하상(15)에 고정된 앵커볼트(38)에 연결된 고정케이블(39)의 타단이 결합되어 있다.

부력구수용부(31)의 상류측 단부에 배치된 부표(33)의 하측에는 복수의 하천수상승유도부재(41)가 배치되어 있다. 하천수상승유도부재(41)는 내부에 유동면적이 점진적으로 감소되도록 복수의 유동로(43)가 형성되어 있으며, 본 실시예에서는 유출측 단부(42b)는 세갈래로 분기형성된 경우를 도시하였다. 각 유출측 단부(42b)는 유입측 단부(42a)에 비해 수표면을 향해 하천수(13)를 유출시킬 수 있도록 일측으로 만곡되게 형성되어 있다.

한편, 부력구수용부(31)의 상류측에는 하천수(13)에 부유되어 유동되는 협잡물이 하천수상승유도부재(41)의 유입측 단부(42a)로 접근되지 않도록 하천의 양 가장자리영역으로 가이드하는 협잡물가이드부재(51)가 설치되어 있다.

협잡물가이드부재(51)는 중앙영역이 상류측을 향해 돌출된 역“V”형상을 가지도록 배치되어 있으며, 수중에서 비교적 부식이 되지 않는 금속부재로 형성되어있다. 협잡물가이드부재(51)의 하류측 연부에는 길이방향을 따라 협잡물가이드부재(51)가 수표면위로 돌출될 수 있게 지지하는 복수의 부표(53)가 결합되어 있다.

하천수(13)의 흐름방향에 대해 하류측에 배치되는 협잡물가이드부재(51)의 양 단부는 부력구수용부(31)의 상류측 단부에 지지대(55)에 의해 각각 고정결합되어 있으며, 하천의 폭방향을 따라 지지대(55)의 일측에는 협잡물가이드부재(51)로부터 가이드된 협잡물을 수용할 수 있도록 상류측을 향해 개구된 협잡물수거망(57)이 하천수(13)의 흐름방향을 따라 설치되어 있다. 협잡물수거망(57)은 내부에 수용된 협잡물을 수거할 수 있도록 지지대(55)에 착탈가능하게 결합되어 있다.

협잡물가이드부재(51)의 하류측 단부에는 하천의 상하방향을 따라 차단망지지바아(58)가 하향연장되도록 설치되어 있으며, 차단망지지바아(58)의 둘레에는 협잡물가이드부재(51) 및 지지대(55)의 하측 영역내로 하천수(13)에 부유된 협잡물이 유입되는 것을 차단할 수 있게 차단망(59)이 설치되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 상류측으로부터 하류측으로 유동하는 하천수(13)는 하천수상승유도부재(41)의 유입측 단부(42a)로 유입되어 점진적으로 유동단면적이 감소되는 유동로(43)를 따라 상향 유도되어 상대적으로 단면적이 작은 각 유출측 단부(42b)를 통해 부력구수용부(31)의 내부로 유출됨으로써 상승수류를 형성하게 된다.

이에 따라, 부력구수용부(31)의 내부에 수용된 부력구(21)는 상승수류를 따라 수표면의 상측으로 유동하게 되고, 하류측에 배치된 다른 부력구(21)는 상승된 부력구(21)의 하측으로 유동하게 된다. 이에 의해 부력구수용부(31)의 내부에 수용된 부력구(21)는 전반적으로 시계방향을 따라 순환된다.

한편, 상승수류에 의해 상측으로 유동된 부력구(21)는 다른 부력구(21)의 상측으로 적층되고, 적층이 계속해서 이루어지게 되어 부력에 비해 상대적으로 비중이 증가하게 될 경우, 하측에 배치된 부력구(21)는 수표면의 아래로 침수된다. 침수되는 부력구(21)는 부력이 회복되면 다시 수표면으로 상승하게 된다.

이와 같이, 부력구수용부(31)의 내부에서 부력구(21)는 상승수류에 의해 전반적으로 시계방향을 따라 순환됨과 동시에 부침을 계속함으로써, 하천수(13)의 대기와의 접촉면적을 증가시켜 하천수(13)의 용존산소량을 증가시키게 된다.

한편, 하천수(13)의 수표면에 부유되어 유동하는 협잡물은 협잡물가이드부재(51)에 접촉되어 하천의 양 측 가장자리로 가이드되고, 협잡물가이드부재(51)의 하류측 단부에 각각 설치된 협잡물수거망(57)의 내부에 수용된다.

협잡물수거망(57)은 적절한 시기에 지지대(55)로부터 분리하여 내부에 수용된 협잡물을 수거한다. 차단망(59)은 상대적으로 부력이 작아 수표면의 하측에 부유되어 유동하는 협잡물이 하천수상승유도부재(41)에 접근하는 것을 차단하게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하천의 수질 개선장치의 부력구의 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선에 따른 확대단면도이다. 전술 및 도시한 실시예와 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하여 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 부력구(61)는, 적절한 부력을 가짐과 동시에 미생물막이 형성될 수 있도록 복수의함몰부(63)이 형성되어 있는 부력구본체(62)와, 부력구본체(62)의 표면으로부터 함몰되고 둘레방향을 따라 상호 이격 배치되는 복수의 세라믹편(65)과, 각 세라믹편(65)의 표면에 코팅형성되어 표면에 부착된 하천수중의 부유물질 및 수질오염물질이 태양광선에 노출될 경우 광분해하여 무기질화되도록 하는 광촉매층(66)을 포함하여 구성되어 있다.

광촉매에 의한 수질정화는 수질오염물질 가운데 특히 난분해성 물질을 광분해하여 제거하거나 생물학적으로 분해가 가능하도록 여기시켜 주는 역할을 한다. 여기서, 광촉매층(66)은, 산화티타늄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 산화볼프람(WO₃), 황화카드뮴(CdS) 중 어느 하나를 포함하여 형성되도록 하며, 본 실시예에서는 광촉매층이 산화티타늄(TiO₂)으로 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 각 부력구(61)는 하천수상승유도부재(41)에 의해 형성된 상승수류에 의해 수표면의 하측에서 상측으로 유동함과 동시에 전술한 바와 같이, 전반적으로 시계방향을 따라 순환된다. 각 부력구(61)는 수표면의 하측에서 하천수중의 부유물질 및 수질오염물질 등과 접촉되고, 이 때, 각 함몰부(63)에 서식되는 미생물은 수질오염물질의 생물학적 분해력을 높이게 된다.

한편, 각 부력구본체(62)의 표면에는 부유물질 및 수질오염물질등이 접촉되면서 부착되게 되고, 각 부력구(61)는 상승수류에 의해 순환되면서 수표면위로 상승하게 된다. 각 부력구(62)가 수면위로 상승되어 태양광선에 노출될 경우, 각 부력구(62)의 광촉매(TiO₂)(66)는 태양광선중의 자외선과 상호 작용하게 되어 표면에부착되어 있는 부유물질 및 수질오염물질을 광분해하여 무기질화하게 된다. 이 때, 부산물은 주로 가스(CO₂, H₂, NH₃, HCl 등)형태로 대기중으로 방출된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수표면에 부유될 수 있는 정도의 부력을 가지는 복수의 부력구와, 부력구를 수용하는 부력구수용부와, 부력구수용부의 상류측 단부영역에 배치되어 하천수를 부력구수용부의 내부로 상승유도시키는 하천수상승유도부재를 마련하여 상호 작용하도록 함으로써, 동력을 사용하지 아니하고 하천수의 흐름을 이용하여 하천수의 대기와의 접촉면적을 증대시켜 용존산소량을 증가시킴으로써 하천의 수질을 개선할 수 있는 하천의 수질 개선장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 부력구의 표면에 미세한 함몰부를 형성하여 생물학적 분해력을 높일 수 있는 미생물이 서식하도록 함으로써 하천 수질의 개선효과를 제고시킬 수 있는 하천의 수질 개선장치가 제공된다.

또한, 부력구의 표면에 태양광선과 상호 작용하는 광촉매층을 형성함으로써, 각 부력구가 상승수류에 의해 수표면위로 상승되어 태양광선에 노출될 경우, 각 부력구의 표면에 부착된 부유물질 및 수질오염물질을 광분해할 수 있도록 한 하천의 수질 개선장치가 제공된다.

그리고, 본 발명에 따르면, 하천의 수표면에 부유되는 협잡물을 가이드하는 협잡물가이드부재 및 협잡물을 수거하는 협잡물수거망을 마련함으로써, 하천수의표면에 부유된 협잡물을 적절히 수거하여 하천의 수질을 개선할 수 있는 하천의 수질 개선장치가 제공된다.

Claims

하천수의 표면영역에 부유될 수 있는 정도의 부력을 가지는 복수의 부력구와; 상기 하천수의 흐름방향에 대해 적어도 상류측과 하류측이 하천수의 유입 및 유출이 가능함과 동시에 내부에 수용되는 상기 부력구가 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있도록 형성되어 상기 하천수의 표면영역에 부유가능하게 설치되는 부력구수용부와; 내부에 유동단면적이 점진적으로 감소되게 유동로가 형성되어 있으며 유동단면적이 상대적으로 작은 측단으로 상기 하천수가 유출될 수 있도록 상기 하천수의 흐름방향에 대해 하류측에 배치됨과 동시에 상기 유입측에 비해 상기 하천수의 표면에 근접되게 배치되어 상대적으로 하상에 근접된 영역의 하천수를 표면영역으로 상승되도록 유도하여 상기 부력구수용부의 내부에 수용된 상기 부력구를 부침되도록하는 적어도 하나의 하천수상승유도부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제1항에 있어서,

상기 부력구에는 표면으로부터 함몰된 적어도 하나의 함몰부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제1항에 있어서,

상기 부력구중 적어도 어느 하나의 표면에는 상기 부력구가 태양광선에 노출될 경우 표면에 부착된 상기 하천수의 부유물질 및 수질오염물질을 광분해할 수 있도록 광촉매층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제3항에 있어서,

상기 광촉매층은 산화티타늄(TiO₂)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제1항에 있어서,

상기 부력구수용부는, 평면투영시 사각형상을 이루도록 배치되고 하천수의 표면에 부유되는 복수의 부표와, 상기 부표의 각 모서리영역에 상하방향을 따라 배치되는 복수의 지지프레임과, 상기 지지프레임의 둘레에 결합되어 내부에 수용된 부력구가 유출되는 것을 방지하는 네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서,

상기 하천수의 흐름방향에 대해 상기 하천수상승유도부재의 상류측에 배치되어 상기 하천수중의 협잡물이 상기 하천수상승유도부재의 유입측으로 유입되지 않도록 가이드하는 협잡물가이드수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제6항에 있어서,

상기 협잡물가이드수단은, 중앙영역에 비해 적어도 일측 단부가 상기 하천수의 흐름방향에 대해 하류측에 배치되는 협잡물가이드부재와, 상기 협잡물가이드부재가 상기 하천수의 표면에 소정 돌출될 수 있도록 부력을 제공하는 부표를 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.
제6항에 있어서,

상기 협잡물가이드수단의 일측에 배치되어 상기 협잡물가이드수단에 의해 하류측으로 가이드된 협잡물을 수용하는 협잡물수거망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 수질 개선장치.