KR100444354B1 - 하천·수로 또는 호소 정화장치 및 이를 이용한 정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수로를 포함한 하천·수로 또는 호소 정화장치 및 이를 이용한 정화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수로를 포함한 하천 또는 호소 상에 부유형 접촉재를 부유시켜 거품 및 부유 오염물질을 제거하고, 상기 부유형 접촉재에 일정 간격으로, 수류 방향에 대해 실질적으로 수직으로 존재하는 수중형 미생물접촉재를 설치하여 용존성 오염물질과 영양염류를 제거하며, 특히 하천·수로 정화장치의 경우, 수위 및 수량변동에 따라 부유형 접촉재의 높낮이가 자동적으로 조절될 수 있는 설치수단을 별도로 구비한, 하천·수로 또는 호소 정화장치와 이들을 이용한 하천·수로 또는 호소 정화방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치를 사용할 경우, 수면 상 거품 및 부유 오염물질을 제거하는 동시에 용존성 오염물질과 영양염류를 효과적으로 제거할 수 있어, 정화효율이 높을 뿐만 아니라, 하천의 수량 또는 수위 변동폭이 크거나 토사유출이 빈번한 하천, 수로 등에서도 장치를 용이하고 안정적으로 유지 및 관리할 수 있다.

Description

하천·수로 또는 호소 정화장치 및 이를 이용한 정화방법 {Apparatus for Purifying Rivers·Waterways or Lake and Purification Process by using the Same}

본 발명은 수로를 포함한 하천·수로 또는 호소 정화장치 및 이를 이용한 정화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수로를 포함한 하천 또는 호소 상에 부유형 접촉재를 부유시켜 거품 및 부유 오염물질을 제거하고, 상기 부유형 접촉재에 일정 간격으로, 수류 방향에 대해 실질적으로 수직으로 존재하는 수중형 미생물접촉재를 설치하여 용존성 오염물질과 영양염류를 제거하며, 특히 하천·수로 정화장치의 경우, 수위 및 수량변동에 따라 부유형 접촉재의 높낮이가 자동적으로 조절될 수 있는 설치수단을 별도로 구비한, 하천·수로 또는 호소 정화장치와 이들을 이용한 하천·수로 또는 호소 정화방법에 관한 것이다.

산업발달 및 인구증가로 인하여 산업폐수, 가정 오수 및 하수, 축산폐수 등 오염물질의 발생량이 증가하고 있고, 오염물질의 종류 또한 다양해지고 있어 이로 인한 하천·수로 또는 호소의 오염 또는 부영양화가 심화되고 있는 상황이다. 이 중 하천·수로 또는 호소의 부영양화는 담수의 녹조, 해수의 적조 등 여러 가지 조류의 성장을 촉진하여 용존산소 부족에 의한 수중 생태계 파괴, 어획고 격감 등 많은 문제점을 야기하고 있다. 최근 이러한 수질오염원의 정화를 위해 다양한 처리공정이 개발되고 있지만, 오염물질의 유입으로 인한 하천, 수로, 호소의 오염 및 부영양화 현상을 완벽하게 억제할 수 있는 정화장치나 정화방법은 아직 개발되어 있지 않은 상태다. 이러한 오염 또는 부영양화의 문제점을 해소하기 위해서는 모든 폐수처리장과 오·하수처리장에 대한 질소, 인 규제기준을 대폭 강화하여 근본적으로 발생원으로부터 배출되는 오염원의 양을 최소화시키거나, 혹은 원천적으로 오·폐수가 하천, 호소, 수로 등에 배출되지 않고 오·하수처리장 또는 폐수처리장 등으로 직접 이송될 수 있는 관거를 설치하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나, 분류식 하수관거 설치나 하·폐수처리장의 신설 또는 정비에는 막대한 예산이 소요되며, 점오염원이 아닌 비점오염원인 경우와 하수관거의 누수로 인한 피해에는 별다른 대책이 없다. 나아가, 하천의 수위 및 수량은 항상 일정한 것이 아니라 갈수기 및 홍수기에 따라 그 변동폭이 크고, 특히 우리나라의 하천은 다량의 토사가 유출되며, 쓰레기 등의 하천 투기가 빈번히 행해지고 있는 상황이다.

이러한 상황 하에서, 하천·수로 및 호소를 직접적으로 정화하고자 하는 시도가 있어 왔으나, 현재까지 알려진 대부분의 하천·수로 또는 호소의 직접 정화방법들은 하천의 수량 또는 상태 변화에 대한 대처능력이 떨어지는 문제가 있다. 보다 상세히, 하천·수로 및 호소정화와 관련한 종래 기술들은 주로 하천 저부에 하천정화용 구조물 또는 기계장치를 설치하는 것으로서, 예를 들어 대한민국 등록실용신안 130512호는 왕겨 등으로 충전된 망사의 상하 승강식 장치를 하천 바닥에 직접 설치하여 수중에서 필요에 따라 상하 이동하여 하천 내 오염물을 정화할 수 있도록 한 장치를 개시하고 있고, 대한민국 등록특허 310231호는 낙차 공보에 의해 구획된 시공 대상 하천의 양 쪽 바닥에 미생물접촉재를 설치하기 위한 미생물접촉재 지지막대, 상기 미생물접촉재 지지막대 사이에 설치되어 미생물접촉재를 지탱해 주는 가로막대, 상기 가로막대 사이에 설치되는 미생물접촉재 및 상기 미생물접촉재를 수류 방향으로 상류에서 하류로 양측 가로막대에 결속시키는 케이블타이를 포함하여 구성된 하천 정화장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술들의 경우, 토사유출에 의해 구축물이 매몰되거나 폐색되는 문제점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 이들 선행기술에 사용되는 수로정화용 자재는 대부분 자갈, 폐타이어, 콘크리트, 세라믹, 석탄, 제올라이트, 플라스틱류, 수초, 수목, 필터 등의 고형자재로서 이들은 표면적이 적거나 설치비용이 높으며, 수량 증가시 장치 파괴의 위험이 높아 바람직하지 않다. 또한, 상기 기술들은 수로정화용 소재를 하천에 직접 고정하는 방식을 사용하므로 토사유출 및 수량변동 등에 대한 대책이 미흡하고, 일부 기술이 토사유출의 문제점을 해결하기 위하여 수면 내로 오르내릴 수 있는 장치를 설치하고, 충진되는 내용물을 교환하는 방식을 적용하고 있으나 여전히 토사유출에 대한 대책이 미흡하며 구조물의 형태가 하천의 유수단면적을 감소시키는 문제점을 갖고 있다.

한편, 최근 사용빈도가 증가하는 수초재배섬의 경우, 토목구조물 또는 별도의 고정용 부유틀에 식물을 식재하고, 상기 틀 하부에 미생물접촉재 등을 설치한 구조를 가지고 있으나, 상기 장치들의 경우, 설치 현장에서 온도, 습도 등 생장조건을 최적화하기가 어렵고, 유지관리에 문제점이 나타나고 있으며, 부유틀의 경우 유속이 존재하는 하천에서는 파손 등의 문제로 활용이 곤란하여 호소 등 정체된 물의 정화에만 주로 사용되고 있는 한계를 나타낸다.

또한, 미생물접촉재를 하천 바닥에 설치하여 하천 또는 호소를 정화하는 방법도 제안되어 있으나(일본특개평 9-38676), 미생물접촉재의 품질 및 형태에 따라 그 효율 차이가 심하게 발생할 뿐만 아니라, 하천바닥에 미생물접촉재의 고정장치를 설치하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 미생물접촉재를 하천 저부에 설치된 고정장치에 고정시키므로, 토사 매몰의 우려가 크며, 장치를 철거 또는 재설치할 경우에는 미생물접촉재를 고정한 장치들을 일일이 제거하거나 재조립해야 하는 등 작업도 매우 번거롭다. 더욱이 미생물접촉재에 과다한 미생물과 오염물질이 부착될 경우 미생물접촉재가 처져 토사에 매몰되고, 하천 바닥 부근과 접촉되는 부분이 혐기화되며, 수류에 의해 흔들림이 심해지면서 부착된 미생물이 탈리되어 하천·수로 정화효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 일정 부분이 수면 상에 부유하도록 한 부유형 접촉재(1) 상에, 복수 개의 수중형 미생물 접촉재(2)의 일방 말단을 일정 간격으로 고정시켜 상기 수중형 미생물 접촉재(2)가 수중에서 수류에 대하여 실질적으로 수직방향으로 존재하도록 하면, 수면상 부유하는 부유형 접촉재가 부유 거품 또는 부유성 오염물을 제거하는 동시에, 수중의 미생물접촉재가 용존성 유기물과 영양염류를 제거하여 하천·수로 또는 호소의 정화효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 특히 하천·수로 정화의 경우, 하천을 가로질러 존재하는 양쪽 수변의 지면에 설치된 수변 지지대(3)에 고정 및 설치하고, 상기 부유형 접촉재의 양 말단에는 고리 장치부를 제공하여, 부유형 접촉재의 양 말단 고리장치부(4)를 수위변동에 따라 상기 수변 지지대(3) 상에서 상하로 이동 가능하도록 끼우고, 상기 수변 지지대(3) 중 적어도 하나는 최상부에 상기 고리 장치부(4)의 이탈을 막기 위한 폐쇄부(5)를 갖도록 할 경우, 수량 변동폭이 크며 토사매몰이 많은 하천·수로에서도, 장치의 파손 위험이나 토사 등에 의한 장치의 매몰 우려 없이 장치를 안정적으로 운영할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.

결국 본 발명은 수위 변동에 따라 자유자재로 높낮이가 조절되고, 수량이 급격히 증가할 경우에도 장치 파손 위험이 적으며, 토사 등에 의한 장치 매몰 우려가 적을 뿐만 아니라, 수중 및 수면 상의 오염물질을 동시에 제거할 수 있어, 수위 또는 수량 변동폭이 크고 토사 유출이 많은 국내 하천·수로 혹은 호소 등을 높은 효율로 정화할 수 있는 장치 및 이를 이용한 정화방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 정화장치가 하천 혹은 수로에 설치된 것을 개략적으로 나타낸 도이고;

도 2는 본 발명에 따른 하천·수로 정화장치의 정면도이며;

도 3은 본 발명에 따른 장치 중 수중형 미생물접촉재, 그의 탈부착 유니트 및 무게추를 나타낸 상세도이고;

도 4는 본 발명에 따른 장치에 있어 폐쇄형 수변 지지대에 부유형 접촉재가 말단 고리 장치부를 통해 연결된 상태를 나타내는 상세도이며;

도 5는 본 발명에 따른 장치에 있어, 개방형 수변 지지대에 부유형 접촉재가 말단 고리 장치부를 통해 연결된 상태를 나타내는 상세도이고;

도 6은 본 발명에 따른 장치에 있어, 부유형 접촉재의 바람직한 단면을 도시한 단면도이며;

도 7은 본 발명에 따른 호소 정화 장치를 나타낸 도이며;

도 8은 본 발명에 따른 부유 보조장치를 지지대와 연결하여 부유형 접촉재를부착시킨 후 부유형 접촉재를 수면 위에 완전히 부유시킨 것을 개략적으로 나타낸 도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) 부유형 접촉재 (5) 폐쇄부

(2) 수중형 미생물 접촉재 (6) 부력체

(3) 수변 지지대 (7) 무게추

(4) 고리 장치부 (8) 탈부착 유니트

(a) 부유보조장치 (3') 수중 지지대(4') 중간 고리 장치부

따라서, 본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 수면 상에 부유하는 거품 및 오염물질을 제거하는 부유형 접촉재(1); 상기 부유형 접촉재(1) 상에 일정 간격으로 각각의 일방 말단이 고정되어 수류에 대해 실질적으로 수직방향으로 상기 부유형 접촉재(1)의 하부에 존재하고, 수중의 용존성 오염물질을 산화·분해하는 복수 개의 수중형 미생물 접촉재(2); 정화하고자 할 하천의 양쪽 수변에 설치되어 상기 하천을 가로질러 상기 부유형 접촉재(1)를 설치하기 위한 수변 지지대(3); 상기 부유형 접촉재(1)의 양 말단에 제공되어 상기 부유형 접촉재(1)를 상기 수변 지지대(3)에 연결하는 고리 장치부(4)를 포함하는 정화장치로서, 이 때, 상기 고리 장치부(4)는 수위변동에 따라 상기 수변 지지대(3) 상에서 상하로 이동 가능하도록 연결되고, 상기 수변 지지대(3) 중 적어도 하나는 최상부에 상기 고리 장치부(4)의 이탈을 막기 위한 폐쇄부(5)를 구비한 하천·수로 정화장치 및 이를 이용한 하천 정화방법이 제공된다.

본 발명의 다른 한 바람직한 구현 예에 따르면, 수면 상에 부유하는 거품 및 오염물질을 제거하는 부유형 접촉재(1) 및 상기 부유형 접촉재(1)를 따라 일정 간격으로 각각의 일방 말단이 고정되어 수류에 대해 실질적으로 수직 방향으로 상기 부유형 접촉재(1)의 하부에 존재하고, 수중의 용존성 오염물질을 산화·분해하는 복수 개의 수중형 미생물 접촉재(2)를 포함하고; 상기 부유형 접촉재(1)의 양방 말단을 탈부착 유니트에 의해 연결하여 상기 부유형 접촉재(1)가 폐원형 또는 폐다각형을 이루며 수면 상에 부유하도록 한 호소 정화장치 및 이를 이용한 호소 정화방법이 제공된다.이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 있어, '하천'이라 함은 수로를 포함한 개념으로, 일정한 폭과 깊이를 가지고 물이 소정의 유속으로 흐르는 것을 의미한다.

나아가, 본 발명에서, '수변'이라 함은 하천 등과 육지가 맞닿은 부분 뿐만 아니라, 하천 등과 육지가 맞닿은 부분으로부터 하천 등의 방향으로 1 m 이내 거리에 위치하여 일정 수준까지 물에 잠겨 있는 곳을 의미할 수도 있다.

본 발명에 따른 하천·수로 정화장치는 수면에 부유하면서 수면상 거품 및 부유성 오염물질을 효과적으로 제거하는 부유형 접촉재를 포함하는 바, 상기 부유형 접촉재는 수류 저항을 최소화하도록 고안되어 있다. 즉, 상기 부유형 접촉재는 화학섬유, 천연섬유, 플라스틱, 짚 등의 재질로 이루어지며, 90% 이상의 공극률을 가진 로프형상, 섬모형상, 매트형상, 빗살무니형상, 십자형상, 바람개비형상 등을 나타낸다. 본 발명에 따른 부유형 접촉재의 한 바람직한 단면을 도 6에 나타내었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 부유형 접촉재에 있어, 수면에 수직방향으로 측정되는 높이(h)는 수류저항 및 정화효율을 고려하여 80 내지 500㎜ 범위로 하는 것이 바람직하며, 상기 부유형 접촉재는 실질적으로 수면 상에 완전 부유할 수도 있고, 경우에 따라 전체 부피 중 20 내지 50%는 수중에 존재하고 80 내지 50%는 수면 상에 존재하도록 하여 수면 위에 떠오는 거품 및 부유성 오염물질을 물리적으로 제거할 수 있도록 한다. 부유형 접촉재(1)는 일정한 밀도와 공극을 확보해 거품, 부유성 오염물질 등이 부유형 접촉재(1) 전단부에 쌓이지 않고 적정하게 빠져 나갈 수 있도록 해야 하며, 유수가 적절히 빠져 나갈 수 있는 간격과 공극을 가지고 수류저항을 최소화하여 수류의 흐름을 방해하거나 부유형 접촉재(1) 자체가 파손되지 않도록 한다.

한편, 부유형 접촉재가 그 일부분은 수중에 잠기고 일부분은 수면 위에 부유하는 경우, 수면 위에 떠오는 거품, 부유물질 등의 양이 많거나 수량이 증가하게 되면 부유형 접촉재 전단부에 거품, 부유물질 등이 쌓이거나 수류저항을 받아 부유형 접촉재가 파손될 가능성이 있다. 따라서, 선택에 따라, 부유형 접촉재 전체를 수면 상에 완전 부유시켜 부유형 접촉재의 최하단 부분만 수면과 접하도록 별도의 부유 보조장치(a)를 제공할 수 있다. 나아가, 부유 보조장치(a)는 부유형 접촉재가 섬유, 짚 등과 같이 경도가 낮은 재질로 제작되어 플라스틱 등과 같이 고정된 외관을 형성하지 못하고 외부로부터의 힘에 의해 외관이 변형될 가능성이 높은 경우 이를 고정하여 수면 상에 일정하게 부유하도록 하기 위해 사용될 수 있다. 부유 보조장치는 목재, 철재, 플라스틱 등의 재질로 형성된다. 이 경우 말단 고리 장치부(4), 중간 고리 장치부(4'), 부력체(6)는 부유형 접촉재에 직접 제공하지 않고 부유 보조장치에 제공할 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 부유보조장치를 양쪽의 수변 지지대(3) 및 선택에 따라 수중 지지대(3')에 연결한 후 부유형 접촉재를 부유 보조장치에 매달거나 연결·부착하여 설치할 수 있도록 되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 부유형 접촉재와 부유 보조장치의 연결은 부유형 접촉재 그 자체에 의하거나, 혹은 별도의 고리 등 고정장치를 제공하여 수행될 수 있다.

상기 부유형 접촉재(1)가 물보다 비중이 낮은 폴리에틸렌 등의 재질로 이루어져 그 자체로 충분한 부력을 확보할 수 있는 경우, 별도의 부력체의 제공이 필요하지 않으나, 물보다 비중이 높은 나일론 등의 재질을 사용하여 부유형 접촉재(1)를 제작할 경우 이를 수면 위에 일정하게 부유시키기 위해 별도의 부력체(6)를 소정의 간격으로 부유형 접촉재 상에 제공한다. 상기 부력체(6)는 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄(PU) 등의 소재를 발포하거나 나일론(Nylon), 폴리에스테르(Polyester), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC) 등 합성수지로 구형 또는 수류저항을 최소화할 수 있는 유선형으로 성형·제작하여 사용한다. 부력체(6)는 발포 또는 성형시 내부에 부유형 접촉재의 형태를 고려한 일정한 형태와 공간을 갖도록 하여 부유형 접촉재를 내부에 끼거나 조이도록 함으로써 부유형 접촉재(1)에 제공한다. 경우에 따라, 부력체(6)를 주변 경관과 어울리는 특정 형태로 제작한 후 기타 조형물 등과 함께 배치하고, 부력체 또는 기타 조형물 내부에 전구 등 조명장치를 하거나 자체 형광·발광할 수 있도록 하여 야간에 수려한 미관을 제공할 수 있도록 할 수 있다. 이 때, 조명장치 등은 외부 전원을 이용하거나 수류를 이용한 자체 발전 후 가동할 수 있다.

한편, 상기 부유형 접촉재(1) 하부에는 수중형 미생물 접촉재(2)가 제공되어 있는 바, 상기 부유형 접촉재(1) 상에 일정 간격으로 각각의 일방 말단이 고정되어 수중에 잠긴 상태로 존재하는 복수 개의 수중형 미생물 접촉재(2)는 그 표면에 부착된 미생물을 이용하여 용존성 오염물 및 영양염류를 제거하는 역할을 한다. 수중형 미생물 접촉재(2)로는 로프형(현수형), 섬모형, 매트형, 막대형 등을 사용할 수 있으나, 단위 표면적이 넓고 공극률이 높아 통기성이 좋으며 미생물이 안정적으로 부착될 수 있는 로프형을 사용하는 것이 가장 좋다. 특히 코어부 주위에 합성섬유 BCF 멀티필라멘트 루프와 합성섬유 모노필라멘트 합사 루프가 방사형 또는 양방향으로 형성된 로프형 미생물접촉재를 사용할 경우, 표면적과 공극률을 하천·호소정화에 맞게 최적화시킬 수 있고, 다량의 미생물을 빠르고 안정적으로 부착시켜 처리효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 로프형 미생물접촉재는 타 형태에 비해 설치가 간편하고, 시공비도 저렴하며, 수류방향에 따라 자유롭게 적용하여 운용할 수 있을 뿐만 아니라, 인장강도와 신도가 높아 수량증가에 따른 토사유입 및 수압증가에도 충분히 견딜 수 있고, 반영구적으로 사용할 수 있다. 이러한 수중형 미생물접촉재(2)의 재질로는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드 등을 사용할 수 있다.

한편, 상기 수중형 미생물접촉재(2)는 수류에 의한 물리적 압력과 재질 자체의 낮은 비중으로 인하여 수류가 강한 부분에서는 수면 부근까지 부유할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 20∼300 g의 무게추(7)를 말단에 연결하여 수류가 다양하게 형성되어도 수중에서 일정한 높이로 부력을 받으며 잠겨 있도록 하는 것이 바람직하다.

수중형 미생물접촉재(2)는 200∼2,000 ㎜ 길이를 가지며, 그 일방 말단에 탈부착 유니트(8)를 가져 이를 통해 부유형 접촉재(1) 상에 바람직하게는 60∼200 ㎜ 간격으로 연결된다. 상기 탈부착 유니트(8)는 부유형 접촉재(1)에 부착 연결되는 고리부와 수중형 미생물접촉재(2)와 연결되는 고정부로 구성되며, 다양한 형태로제작할 수 있다. 예를 들어, 고리부는 고리 또는 갈고리 형태로 구성될 수 있고, 2개 이상의 고리 형태가 가능하며, 고정부는 일정 직경의 수중형 미생물접촉재를 고정하는 역할을 하는 것으로 스프링 형태 또는 일정한 폭의 판형으로 제작되어 수중형 미생물접촉재를 고정부 내부에 낀 후 압착하여 고정하게 되며, 고정부에 연결된 수중형 미생물접촉재는 탈부착 유니트의 고리부를 부유형 접촉재에 걸어 조여줌으로써 부유형 접촉재와 연결된다. 이러한 탈부착 유니트(8)에 의해 수중형 미생물접촉재(3)는 부유형 접촉재(1)와 간편하고 탈부착이 용이한 형태로 연결된다. 탈부착 유니트는 등록실용신안 168718호에 개시된 유니트를 사용할 수 있으며, 상기는 본 발명에 참조로써 포함된다.

본 발명에 따른 하천·수로 정화장치는 상기 부유형 접촉재(1)를 지지하기 위해, 상기 장치가 설치될 하천의 양쪽 수변부의 지면에 깊게 고정하여 설치한 수변 지지대(3)를 포함한다. 상기 수변 지지대(3)는 금속, 플라스틱, 목재 등으로 형성될 수 있으며, 원통 기둥 또는 다각 기둥으로 제작한다. 상기 수변 지지대(3)의 직경과 지면 위의 높이는 하천·호소·수로의 너비와 수위 변동폭에 따라 달리 결정한다.

한편, 본 발명의 장치는, 상기 수변 지지대(3)에 상기 부유형 접촉재(1)를 연결하기 위하여 부유형 접촉재의 양 말단에 고리 장치부(4)를 구비하는 바, 상기 고리 장치부(4)는 상기 수변 지지대(3)에 끼워져, 수위 변동에 따라 상기 수변 지지대(3)를 상하로 자유롭게 이동할 수 있도록 구성된다. 고리 장치부(4)의 자유로운 상하이동을 위해, 지지대 표면은 매끄럽게 형성되는 것이 바람직하며, 경우에 따라 윤활유가 표면에 점착되거나 베어링 등 별도의 장치가 장착되어 있을 수 있다. 한편, 하천을 가로질러 존재하는 양 쪽 수변의 지면에 설치된 수변 지지대(3) 중 적어도 하나 이상은 고리 장치부(4)가 이탈되지 못하도록 최상단에 폐쇄부(5)를 포함하며, 그 반대편 수변에 설치된 수변 지지대는 폐쇄부(5)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 폐쇄부를 포함하지 않은 이른바 "개방형" 수변 지지대의 경우, 수량 증가로 인해 수위가 개방형 수변 지지대 높이 이상으로 될 경우, 상기 고리 장치부(4)가 개방형 수변 지지대에서 이탈될 수 있다. 수위 변동폭이 크지 않은 하천에서 본 발명에 따른 장치를 사용할 경우에는, 양 쪽의 수변 지지대를 모두 폐쇄부(5)를 포함한 지지대(이른바, "폐쇄형" 수변 지지대)로 할 수도 있고, 폐쇄형 수변 지지대(참조: 도 4)와 개방형 수변 지지대(참조: 도 5)를 혼합하여 사용할 수도 있다. 그러나, 수위 변동폭이 큰 하천·수로에서는, 한쪽 편에는 폐쇄형 수변 지지대로, 반대쪽에는 개방형 수변 지지대로 설치한 장치를 운전한다. 이처럼, 한쪽이 폐쇄형 수변 지지대이고, 다른 한 쪽이 개방형 수변 지지대인 장치의 경우, 폐쇄형 수변 지지대에 끼워진 고리 장치부는 수위가 지지대 높이 이상으로 올라가도 그대로 폐쇄형 수변 지지대에 연결된 채 유지되나, 개방형 수변 지지대에 연결된 고리장치부는 지지대 높이 이상의 수위에서는 개방형 수변 지지대에서 이탈되므로, 부유형 접촉재 등이 한 쪽의 폐쇄형 수변 지지대에 의지한 채 수류방향으로 자연스럽게 부유하여 수면에 떠 있고, 수위가 일정 수준 이하로 내려간 후 개방형 수변 지지대로부터 빠진 고리 장치부를 다시 연결하여 정화장치를 운영할 수 있어, 과도한 수량 및 이로 인해 발생하는 큰 수압으로부터 본 발명에 따른 장치(특히, 부유형 접촉재 등)를 효과적으로 보호하고 파손위험을 줄일 수 있다. 상기와 같은 구성에 의해, 본 발명에 따른 장치는 수위변동시 수반되는 수량변동과 그에 따른 수류저항을 최소화하여, 과다한 수류저항으로 인해 부유형 접촉재가 파손 또는 절단되는 상황을 방지할 수 있는 바, 수위와 수량 변동폭이 크고 토사유출이 많은 하천에서 유용하게 적용 가능하다.

한편, 정화하고자 하는 하천·수로의 폭이 넓은 경우, 부유형 접촉재의 안정적 고정을 위해, 하천 폭을 따라 소정의 간격으로 하천 저부에 설치되는 1 이상의 수중 지지대(3')를 설치하고, 상기 수중 지지대(3')에 대응하여 상기 부유형 접촉재상의 적절한 위치에 중간 고리 장치부(4')를 제공하고 상기 중간 고리 장치부를 통해 수변 지지대와 유사한 방식으로 부유형 접촉재를 수중 지지대에 연결한다. 이 경우, 상기 중간 고리 장치부(4')는 상기 수중 지지대(3') 상에서 수위변동에 따라 상하로 이동 가능하며, 상기 수중 지지대(3')는 폐쇄부(5)를 구비하거나 구비하지 않을 수 있다. 바람직하게는 개방형으로 이루어진다.

본 발명에 따른 상기 장치를 사용하여 하천 또는 수로(오·하수처리장 및 폐수처리장의 방류구 포함)를 정화할 경우, 선택에 따라서는 장치의 전방 또는 후방에 1 이상의 수중보를 설치하여 운영할 수 있다. 전방에 설치된 수중보는 낙차공과 유사하게 용존 산소량을 증가시키는 역할을 할 수 있는 반면, 후방에 설치된 수중보는 유속을 감소시키고 체류시간을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 수중보의 형상 및 재질은 특별히 제한되지 않으며, 보의 전체가 물에 잠기거나, 일부가 수면위로 드러나 있을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 장치를 사용하여 하천 또는 수로를 정화할 경우, 상기장치를 하나의 모듈로 하여, 수 개의 모듈을 수류 방향으로 연속 설치하여 단계적으로 정화하는 효과를 가져올 수 있다.

본 발명은 추가로 수류의 흐름이 적은 호소의 정화에 사용될 수 있는 장치를 제공하는 바, 본 발명에 따른 호소 정화장치는, 수면 상에 부유하는 거품 및 오염물질을 제거하는 부유형 접촉재(1) 및 상기 부유형 접촉재(1)를 따라 일정 간격으로 각각의 일방 말단이 고정·설치되어 상기 부유형 접촉재(1)의 하부에 수류에 대해 실질적으로 수직 방향으로 존재하며 수중의 용존성 오염물질을 산화·분해하는 복수 개의 수중형 미생물 접촉재(2)를 포함하고, 상기 부유형 접촉재(1)의 양방 말단을 탈부착 유니트에 의해 연결하여 상기 부유형 접촉재가 폐원형 또는 폐다각형을 이루며 수면 상에 부유하도록 구성되어 있다. 상기 호소 정화장치에 있어, 부유형 접촉재, 수중형 미생물접촉재, 탈부착 유니트는 하천 정화장치에서 설명한 바와 같다.

본 발명에 따른 상기 호소 정화장치는, 호소나 해수면의 거품, 부유성 오염물질, 유류성분의 확산을 방지하고 부유형 접촉재(1) 또는 수중형 미생물접촉재(2)에 흡착되거나 분해되도록 하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 상기 호소 정화장치는 호소의 정화는 물론 해수면의 오일펜스 등으로도 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 하천·수로 또는 호소 정화장치는, 부유형 접촉재(1), 탈부착 유니트(8), 수중형 미생물접촉재(2), 무게추(7), 부력체(5), 수변 지지대(3) 및 고리 장치부(4)의 전체 구성요소를 하나의 모듈(Module)로서 하천·수로 또는 호소에 설치하되, 오염물질의 발생빈도 및 발생농도, 처리효율의 수준을 고려하여 각각의 모듈을 하천·수로를 따라 연속적으로 설치하거나 호소 내에 복수 개 설치하여 정화효율을 극대화할 수 있다. 상기 모듈을 장기간 운영할 경우, 상황에 따라 부유형 접촉재(1)와 수중형 미생물접촉재(2)에 과다한 부유물질 및 미생물이 부착될 수 있는데, 주기적으로 지지대(3, 3')에서 고리 장치부(4, 4')를 분리하여 필요 이상의 부유물과 미생물을 탈리시킨 후 다시 연결하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 방법에 의할 경우, 복잡한 구조물의 구축이나 대규모의 비용 투입 없이, 경제적으로 하천 등의 오염물질을 제거할 수 있고, 해수면의 유류 오염물을 제거하며, 그 확산을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 하천·수로·호소 정화방법 및 장치는 대규모 구조물 및 기계설비 없이 간편하게 부유성·용존성 오염물질을 제거할 수 있고, 구조물과 기계설비 구성을 위해 투입되는 초기 투자비용을 대폭 절감할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 전체 구성요소를 하나의 모듈로서 설치하되 처리효율 수준에 따라 하천·수로 내에 여러 개의 모듈을 연속적으로 설치하거나 호소 내에 복수 개 설치하여 오염물 부하변동에 대처하며 처리효율을 일정하고 안정적으로 유지할 수 있다. 전체 구성요소를 포함한 각각의 모듈은 쉽게 탈부착이 가능하여 설치 후 오염물질 유입원이나 유입부하가 변화할 경우 장소를 옮겨 간편하게 재설치하거나 언제든지 추가 설치할 수 있어 상황변화에 대한 대처능력이 우수하다. 또한, 수위에 따라 자유자재로 부유하면서 수위가 일정 수준 이상이 되면 수압에 대한 저항을 최소화하기 위해 지지대를 개방형과 폐쇄형으로 별도 적용할 수 있고, 개방형 지지대에 연결된 고리장치부는 쉽게 탈부착 될 수 있도록 함으로써 유수단면적 감소를 유발하지 않으면서도 수위와 수량 변동폭이 크고 토사유출이 많은 국내 하천 등 수로에 안정적으로 적용할 수 있다. 수변 지지대(3) 또는 수중지지대(3')를 설치하지 않고 부유형 접촉재(1) 말단에 접촉재 탈부착 유니트(8)를 장치하여 두 개의 유니트를 서로 연결할 경우 호소 또는 해수면에서 부유형 접촉재(1)와 수중형 미생물 접촉재(2)에 의해 부유성 및 용존성 오염물질을 제거할 수 있어 수초재배섬, 오일펜스 등과 비교하여 경제적이고 편리하게 설치하여 높은 수준의 처리효율을 기대할 수 있다.

Claims (14)

1. 수면 상에 부유하는 거품 및 오염물질을 제거하는 부유형 접촉재 (1); 상기 부유형 접촉재 (1) 상에 일정 간격으로 각각의 일방 말단이 고정되어 수류에 대해 실질적으로 수직방향으로 상기 부유형 접촉재 (1)의 하부에 존재하고, 수중의 용존성 오염물질을 산화·분해하는 복수 개의 수중형 미생물 접촉재 (2); 정화하고자 할 하천의 양쪽 수변에 설치되어 상기 하천을 가로질러 상기 부유형 접촉재 (1)를 설치하기 위한 수변 지지대 (3); 상기 부유형 접촉재 (1)의 양 말단에 제공되어 상기 부유형 접촉재(1)를 상기 수변 지지대(3)에 연결하는 말단 고리 장치부(4)를 포함하는 정화장치로서, 이 때, 상기 고리 장치부(4)는 수위변동에 따라 상기 수변 지지대(3) 상에서 상하로 이동 가능하도록 연결되고, 상기 수변 지지대(3) 중 적어도 하나는 최상부에 상기 고리 장치부(4)의 이탈을 막기 위한 폐쇄부 (5)를 구비한 하천·수로 정화장치.
2. 제 1항에 있어서, 하천 폭을 따라 소정의 간격으로 하천 저부에 설치되는 1 이상의 수중 지지대 (3') 및 상기 수중 지지대 (3')에 대응하여 상기 부유형 접촉재 상에 존재하면서 상기 수중 지지대(3')와 상기 부유형 접촉재(1)를 연결하는 1 이상의 중간 고리 장치부(4')를 추가로 포함하며, 이 때, 상기 중간 고리 장치부(4')는 수위에 따라 상하로 이동할 수 있도록 상기 수중 지지대(3')에 끼워지는 것을 특징으로 하는 하천 정화장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 부유형 접촉재(1)를 전 길이에 걸쳐 고정하여 수면 상에 일정하게 부유시키는 부유 보조장치(a)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 하천 정화장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 부유형 접촉재(1)는 화학섬유, 천연섬유, 플라스틱, 짚 또는 이들의 혼합재료로 이루어지고, 공극률이 90% 이상이며, 전체 부유형 접촉재 높이의 50 내지 80%가 수면 위에 부유하거나 또는 전체가 수면 위에 부유하여 최하단 부분만 수면과 접하는 것을 특징으로 하는 하천 정화장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 부유형 접촉재(1) 상에 발포성 폴리올레핀, 발포성 폴리에틸렌, 발포성 폴리우레탄, 발포성 폴리스티렌 등으로 이루어지거나 나일론, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴클로라이드 등으로 이루어진 구형 또는 유선형의 부력체(6)를 추가로 포함하는 하천 정화장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수변 지지대(3) 및 수중 지지대(3')는금속, 플라스틱 또는 목재로 이루어진 원기둥 또는 다각 기둥인 것을 특징으로 하는 하천 정화장치.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수중형 미생물 접촉재(2)는 상기 부유형 접촉재(1) 상에 60 내지 200 ㎜의 간격으로 탈부착 유니트(8)에 의해 고정되며, 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴클로라이드 재질의 로프형, 섬모형, 매트형, 막대형 접촉재인 것을 특징으로 하는 하천 정화장치.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수중형 미생물 접촉재(2)는 상기 수중형 미생물 접촉재(2)를 수류에 대하여 수직방향으로 유지시키기 위해 말단에 무게추를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 하천 정화장치.
9. 제 1항에 따른 하천 정화장치를 이용한 하천 정화방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 하천 정화장치를 하나의 모듈로 하여, 복수개의 장치가 수류 방향으로 일정 간격을 두고 연속 설치되어 하천을 정화하는 것을 특징으로 하는 하천 정화 방법.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 정화장치의 전방 및/또는 후방에 1 이상의 수중보를 설치하는 것을 특징으로 하는 하천 정화방법.
12. 수면 상에 부유하는 거품 및 오염물질을 제거하는 부유형 접촉재(1) 및 상기 부유형 접촉재(1)를 따라 일정 간격으로 각각의 일방 말단이 고정되어 수류에 대해 실질적으로 수직 방향으로 상기 부유형 접촉재(1)의 하부에 존재하며, 수중의 용존성 오염물질을 산화·분해하는 복수 개의 수중형 미생물 접촉재(2)를 포함하고, 상기 부유형 접촉재(1)의 양방 말단을 탈부착 유니트(8)에 의해 연결하여 상기 부유형 접촉재가 폐원형 또는 폐다각형을 이루며 수면상에 부유하는 호소 정화장치.
13. 제 12항에 있어서, 추가로 상기 부유형 접촉재(1) 상에 발포성 폴리올레핀, 발포성 폴리에틸렌, 발포성 폴리우레탄, 발포성 폴리스티렌 등으로 이루어지거나 나일론, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴 클로라이드 등으로 이루어진 구형 또는 유선형의 부력체(6)를 추가로 포함하는 호소 정화장치.
14. 제 12항에 따른 장치를 이용한 호소 정화방법.