KR100510259B1

KR100510259B1 - 인공정화연못

Info

Publication number: KR100510259B1
Application number: KR10-2003-0049642A
Authority: KR
Inventors: 정운익
Original assignee: 레인보우스케이프주식회사
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2005-08-26
Also published as: KR20050010401A

Abstract

본 발명은 연못에 환경적으로 무해한 천연재료 및 다공질 여과재를 충전함과 아울러 이물질을 제거하도록 구성함으로써 수질을 자연 생태적으로 정화하는 인공정화연못에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 물을 수용할 수 있는 담수조의 하단에 호기성 박테리아를 배양하여 활성수로 전환하는 제1 펠릿층;과, 제1 펠릿층의 상단에 적층되는 한편, 다공체 세라믹의 세라소일을 주성분으로 하고 여기에 다공체 광물질의 제오라이트(zeolite)을 혼합하여 조성되는 바이오스톤층; 제오라이트 및 사방정계의 조암 광물인 올리빈(olivine)을 혼합하여 조성되고, 적재된 바이오스톤층의 상단에 적층되는 제올리층; 제올리층의 상단에 적층됨과 아울러 미세한 구멍이 형성되어, 여재층에 끼인 불순물을 제거하도록 형성된 구멍으로 공기를 분사하는 공기분사층; 공기분사층의 상단에 적층되고, 하단에 적재된 제1 펠릿층보다 작은 미세한 입자로 조성되는 제2 펠릿층; 및 여재층간의 혼합을 방지하도록 제1 펠릿층과 바이오스톤층 및 제올리층의 상단에 각각 설치되는 암면을 구비하여 조성되는 것을 특징으로 한다.

Description

인공정화연못{UNNATURAL PURIFICATION POND}

본 발명은 연못에 담수된 수질을 정화하는 연못의 수질정화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연못에 환경적으로 무해한 천연재료 및 다공질 여과재를 충전(充塡)함과 아울러 이물질을 제거하도록 구성함으로써 수질을 자연 생태적으로 정화하는 인공정화연못에 관한 것이다.

일반적으로, 연못은 자연미를 창출하기 위하여 인공적으로 자연 환경을 조성하는 것으로서, 연못 형태의 수조에 물을 저수하고 여기에 수생식물과 어류가 생존하도록 소생물권을 조성하여 왔다. 따라서, 일측으로부터 물이 유입되고 유입된 물은 타측으로 배출되어 하천으로 흘러가도록 구성되었다.

그러나, 이러한 인공연못은 시간이 경과됨에 따라 유기물의 퇴적과 오염물질의 유입 및 생성, 어류나 조류의 배설물 등의 원인으로 점차적으로 수질이 악화되어, 배출되는 물의 오염물질이 하천을 오염시키게 되는 문제가 초래하게 되었다. 그래서, 주기적으로 인공연못의 물을 교체해 주었으나, 소비되는 물의 양이 너무 많아 관리비가 많이 들 뿐만 아니라 자원 낭비가 되는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 인공정화 연못을 이용한 시스템을 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 종래의 인공연못(20)은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 자체적으로 정화시설을 갖추어 인공연못(20)으로부터 정화된 깨끗한 물을 주연못(10)에 제공하도록 하는 기술이 개시되어 있다.

이러한 인공연못(20)은 생물학적 정수작용으로 이루어진 깨끗한 연못으로, 정화된 물을 수용하기 위하여 완전 방수 처리된 경계벽(21) 위에 제오라이트를 주성분으로 한 유기물과 무기물 및 이에 부속된 수생식물로 구성되어 있다. 따라서, 주연못(10)을 경유한 물은 정화를 위해 인공연못(20)의 바닥으로부터 아래쪽으로 매설되어 있는 침전물 챔버(30)로 공급되고, 정화된 물은 인공연못(20)의 배출구(23)를 통해 제공되는 구조를 이루고 있다.

그러나, 이러한 종래의 인공연못(20)은 경계벽(21)이 콘크리트 벽으로 형성되어 설치 및 철거가 곤란하며, 주연못(10)으로부터 유입된 물이 인공연못(20)내 침전물 챔버(30)로 공급되면 하부에서 상부로 강제흡입하여 상승시키는 상승식 구조로 되어 있어 유입된 물이 인공연못(20)의 여재와 충분히 접촉하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 인공연못(20)의 여재층(22)은 단지 제오라이트를 주성분으로 하여 이루어진 것으로 여재층(22)을 통하여 다양한 기능의 정화 능력을 제공하지 못하고 있으며, 여재를 통과하는 유속에 대한 기준이 없어 정화 효율을 높일 수 없는 문제점이 있다. 게다가, 여재에 이물질이 끼였을 경우에는 이를 제거할 수 있는 방안이 제시되어 있지 않아 시간이 경과됨에 따라 여재의 정화 능력이 급속히 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연못에 환경적으로 무해한 천연재료 및 다공질의 다양한 기능을 가진 여과재를 충전함과 아울러 이물질을 제거하도록 구성함으로써, 유입된 물이 자연 중력식으로 모든 여재와 충분히 접촉됨으로써 정화되고, 세균 등의 불순물을 제거하여 여재의 정화 효율을 극대화하도록 된 인공정화연못을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 경계벽을 방수시트나 부직포로 포설하여 형성함으로써 설치 및 철거가 용이하며, 시공비가 저감되도록 하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인공정화연못은, 물을 수용할 수 있는 담수조에 물을 저수하고 수생식물 및 어류를 식재하여 이루어지는 인공연못에 있어서, 상기 담수조는 완전 방수처리된 방수시트나 부직포로 형성되는 한편, 양측에 유입구와 유출구가 각각 형성되고 저면에는 유공관이 형성되며, 상기 담수조의 하단에 호기성 박테리아를 배양하여 활성수로 전환하는 제1 펠릿층;과, 상기 제1 펠릿층의 상단에 적층되는 한편, 다공체 세라믹의 세라소일을 주성분으로 하고 여기에 다공체 광물질의 제오라이트(zeolite)을 혼합하여 조성되는 바이오스톤층; 상기 제오라이트 및 사방정계의 조암 광물인 올리빈(olivine)을 혼합하여 조성되고, 상기 바이오스톤층의 상단에 적층되는 제올리층; 상기 제올리층의 상단에 적층됨과 아울러 미세한 구멍이 형성되어, 여재층에 끼인 불순물을 제거하도록 상기 구멍으로 공기를 분사하는 공기분사층; 상기 공기분사층의 상단에 적층되고, 상기 하단의 제1 펠릿층보다 작은 미세한 입자로 조성되는 제2 펠릿층; 및 여재층간의 혼합을 방지하도록 상기 제1 펠릿층과 바이오스톤층 및 제올리층의 상단에 각각 설치되는 암면을 구비하여 조성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제1 펠릿층과 바이오스톤층, 제올리층, 및 제2 펠릿층은 각각 1:4:3:2의 비율로 적층되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 펠릿층 및 제2 펠릿층은 T-Fe, CaO, SiO₂, MgO, MnO, Al₂O₃, P2O5, S, TiO₂의 주요성분으로 조성되고, 입도 크기가 각각 20~35mm , 2~5mm 인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 바이오스톤층의 세라소일은 폐유리를 분쇄하여 생성된 유리분말에 발포제를 혼합한 후, 고온에서 성형하여 제조된 다공질 세라믹의 다포유리로 조성는데, 이때 상기 바이오스톤층은 입도 크기가 15~50mm 인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제올리층은 입도 크기가 10~30mm 이고, 상기 제오라이트와 올리빈은 1:1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 비람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 인공정화연못을 이용한 정화시스템을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인공정화연못을 나타낸 단면도이다.

먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인공정화연못(2)은 도시된 바와 같이 폭포나 계류, 생태연못(1)으로부터 흘러나온 물을 정화하는 정화구역으로, 생태연못(1)으로부터 유입된 물은 자연중력식으로 상부에서 하부로 이동하면서 정화되고, 정화된 물은 후술하는 저면의 유공관(도3의 280)를 통하여 배출되어 펌프(P)에 의해 다시 생태연못(1)이나 폭포, 계류 등으로 급수된다.

이러한 인공정화연못(2)은 도 3에 도시된 바와 같이, 연못의 형태를 이루어 유입된 물을 수용하기 위한 경계벽(210) 내측에 천연재료 및 다공질 여과재(220,230,240,260)가 다수층으로 적재되고, 여재층 사이에는 공기분사층(250) 및 암면(270)이 적재되어 있으며, 적층된 맨 상단에는 수생식물(290) 중 정화능력 및 경관적 가치가 뛰어난 식물을 선정하여 조성되어 있다. 예를 들면, 갈대나 부들, 창포 등으로 선정하는 것이 바람직하다.

즉, 내측으로 유입된 물을 수용하기 위한 경계벽(210)은 완전 방수 처리된 방수시트 및 부직포로 형성하되 양측벽이 경사면을 갖도록 형성하고, 경계벽(210) 내측에는 후술하는 바와 같이 천연재료 및 다공질의 제1 펠릿층(220)과 바이오스톤층(230), 제올리층(240), 및 제2 펠릿층(260)이 순차적으로 적층되어 있다.

맨 하단에 적재되는 제1 펠릿층(220)은 T-Fe(Total Fe, 전철), CaO(산화칼슘), SiO₂(이산화규소), MgO(산화마그네슘), MnO(산화망간), Al₂O₃(산화알루미늄), P2O5(인산), S(황산), TiO₂(산화티탄)으로 구성되는 한편, 입자 크기가 20~35mm 인 토양층이다. 각각의 화학성분은 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이, 차례대로 19.5%, 44.6%, 13.5%, 12.8%, 4.9%, 1.8%, 1.9%, 0.1%, 0.9% 비율로 조성된다.

성분	T-Fe	CaO	SiO2	MgO	MnO	Al2O3	P2O5	S	TiO2
함유율(%)	19.5	44.6	13.5	12.8	4.9	1.8	1.9	0.1	0.9

이러한 제1 펠릿층(220)은 전술한 바와 같이 함유되는 조성물에 호기성 박테리아를 배양함으로써, 산소가 존재하는 호기성 상태에서 산소를 이용한 박테리아에 의해 오염물질이 분해되도록 하고 있다.

한편, 바이오스톤층(230)은 세라소일(cera-soil)을 주성분으로 하고 여기에 제오라이트(zeolite)를 혼합하여 조성되는 다공질 배수층으로, 입도 크기는 15~50mm 인 것이 바람직하다. 이러한 바이오스톤층(230)은 세라소일과 같은 다공질의 세라믹과 제오라이트와 같은 다공질의 광물질로 인하여 자연발생적으로 미생물이 발생되어 번식하게 되는데, 전술한 제1 펠릿층(220)의 상단에 적재되어 상측으로부터 유입되는 물을 자체내의 미생물에 의해 정화한 후 하측으로 방류한다.

이때, 제오라이트와 혼합되는 세라소일은 고온(650~850℃)에서 발포 성형된 다공질의 세라믹 경량체를 파쇄하여 이루어진 생성물을 주 원료로 하여 조성된 것으로서, 전술한 생성물은 유리 자체의 물성과 폐기공 조직에서 기인하는 물성으로 인하여 단열성과 가공성을 갖는 다포유리를 분쇄함으로써 생성된 유리 분말에, 발포제를 혼합하고 고온에서 성형하여 제조된 것이다. 여기에 특정한 기능성을 부여하려면 기타의 조성성분을 더 첨가하여 제조될 수 있는 바, 예컨대, 톱밥이나 왕겨 등을 첨가하여 비료성분으로 사용할 수 있다. 이와 같이 구성되는 세라소일은 우수한 통기성과 배수성 및 보수성을 가질 뿐만 아니라, 자연토양과 거의 동일한 색상을 발현하고, 경시변화에 의하여 그 성능이 저하되지 않는 특징이 있다.

그리고, 제오라이트는 지중에서 규산염이 지열과 지압을 받으면서 다년간 결정화되어 생성된 천연 광물로서, 이는 이온교환이 가능한 금속이온을 가지고 있어 수질 중 암모니아 및 중금속 제거능력이 뛰어나고, 농도 및 수온의 변동에 크게 영향을 받지 않으며, 안전한 수처리를 할 수 있다.

한편, 제올리층(240)은 제오라이트와, 사방정계에 속하는 주요 조암광물인 올리빈(olivine;감람석)을 1:1의 부피비로 혼합하여 조성되는 다공체 광물질층으로, 혼합된 조성물의 입도 크기는 10~30mm이고, 전술한 바이오스톤층(230) 상단에 적재된다. 이러한 제올리층(240)은 자체내에 자연발생적으로 번식되는 미생물에 의해 물을 정화하는 수질정화법이 이용되고 있다.

한편, 제올리층(240)의 상단에 적재되는 제2 펠릿층(260)은 하단의 제1 펠릿층(220)과 같은 종류의 여재층으로 입도 크기는 2~5mm인 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 맨 하단의 제1 펠릿층(220), 바이오스톤층(230), 제올리층(240), 제2 펠릿층(260)으로 적층되는 다공질의 여과재들은 하층에서부터 상층으로 갈수록 미세한 입자의 여과재를 포설함으로써 오염물질(또는 이물질)이 하부로 내려가지 못하도록 하고, 포설시 제1 펠릿층(220), 바이오스톤층(230), 제올리층(240), 제2 펠릿층(260)의 두께는 제1 펠릿층(220)의 두께를 기준으로 하여 1:4:3:2 비율로 하는 것이 바람직하다. 이러한 비율은 인공정화연못(2)의 크기가 변함에 따라 각 여재층이 포설되는 두께 치수가 변하므로 일정한 비율로 한정하기 위함이다.

한편, 공기분사층(250)은 다공체 광물질의 제올리층(240)과 제2 펠릿층(260) 사이에 적재되는 UF필터로, 10㎛의 미세한 구멍이 형성되어 있어 여재층에 세균 등의 불순물이 끼었을 경우 임의로 또는 정기적으로 공기를 분사함으로써 여재층에 끼인 이물질을 역세척함으로써 제거할 수 있다.

그리고, 암면(270)은 제1 펠릿층(220)과 바이오스톤층(230) 및 제올리층(240)의 상단에 각각 도포하여 여재층(220,230,240)간의 혼합을 방지하고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 인공정화연못(2)은 일측에 유입구(2a)가 형성되어 폭포나 계류 및 생태연못(1)으로부터 흘러나온 물이 유입되도록 유도하고, 타측에는 유출구(2b)가 형성되는 한편, 저면의 중앙에는 유공관(280)이 설치되어 다수층의 여과재를 통과하면서 정화된 물이 방류되도록 되어 있다. 즉, 상측에 위치되는 유입구(2a)로부터 유입된 물이 일정한 속도, 더욱 바람직하게는 5M/h이하의 느린 유속으로 상측에서부터 적재된 다수의 여재층을 중력식으로 통과하면서 정화된 후, 저면의 유공관(280)을 통하여 정화된 물이 방류되도록 되어 있다. 이와 같이 방류되는 물은 전술한 바와 같이 펌프를 통하여 다시 폭포나 계류, 생태연못(1)에 급수되어 다양한 용도로 재활용이 가능하다.

본 발명의 인공정화연못(2)에 따른 수질 정화는 다공체의 광물질 또는 세라믹으로서 미생물을 번식하는 제올리층(240)과 바이오스톤층(230), 및 호기성 박테리아를 배양하여 활성수로 전환하는 두 펠릿층(220,260)으로부터 다수층에 의한 여러 정화단계를 거침으로써 용이하게 이루어지고, 이로 인하여 정화가 어려운 오염물질인 질소 및 인이 제거될 수 있다. 한편, 여재층에 세균 등의 불순물이 끼였을 경우 정기적 혹은 비정기적으로 공기분사층(250)을 통해 역세척을 함으로써, 불순물을 박리시키고 식재된 수생식물(290)의 뿌리 부분을 호기 상태로 만들어 주어 정화 능력을 더욱 극대화할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유입된 물이 자연 중력식으로 모든 여재와 충분히 접촉됨으로써 효과적으로 정화될 수 있으며, 여재층에 끼인 세균 등의 불순물을 정기적으로 제거함으로써 여재의 정화능력을 계속유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 인공정화연못의 경계벽을 방수시트나 부직포로 포설하여 시공함으로써 설치 및 철거가 용이하며, 시공비가 저감될 수 있다. 나아가, 도심속의 좁은 공간이나 아파트 단지내에서도 용이하게 실시할 수 있으며, 이로 인하여 정화된 물은 다양한 용도로 식생활에 활용할 수 있는 동시에 주변의 자연 환경을 쾌적하게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 인공정화 연못을 이용한 시스템을 나타낸 개략도,

도 2는 본 발명의 인공정화연못을 이용한 정화시스템을 개략적으로 나타낸 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 인공정화연못을 나타낸 단면도,

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 상세한 설명 **

1;생태연못 2;인공정화연못

2a;유입구 2b;유출구

210;경계벽 220;제1 펠릿층

230;바이오스톤층 240;제올리층

250;공기분사층 260;제2 펠릿층

270;암면 280;유공관

290;수생식물

Claims

물을 수용할 수 있는 담수조에 물을 저수하고 수생식물 및 어류를 식재하여 이루어지는 인공연못에 있어서,

상기 담수조는 완전 방수처리된 방수시트나 부직포로 형성되는 한편, 양측에 유입구와 유출구가 각각 형성되고 저면에는 유공관이 형성되며,

상기 담수조의 하단에 호기성 박테리아를 배양하여 활성수로 전환하는 제1 펠릿층;과,

상기 제1 펠릿층의 상단에 적층되는 한편, 다공체 세라믹의 세라소일을 주성분으로 하고 여기에 다공체 광물질의 제오라이트(zeolite)을 혼합하여 조성되는 바이오스톤층;

상기 제오라이트 및 사방정계의 조암 광물인 올리빈(olivine)을 혼합하여 조성되고, 상기 바이오스톤층의 상단에 적층되는 제올리층;

상기 제올리층의 상단에 적층됨과 아울러 미세한 구멍이 형성되어, 여재층에 끼인 불순물을 제거하도록 상기 구멍으로 공기를 분사하는 공기분사층;

상기 공기분사층의 상단에 적층되고, 상기 하단의 제1 펠릿층보다 작은 미세한 입자로 조성되는 제2 펠릿층; 및

여재층간의 혼합을 방지하도록 상기 제1 펠릿층과 바이오스톤층 및 제올리층의 상단에 각각 설치되는 암면을 구비하여 조성되는 것을 특징으로 하는 인공정화연못.
제1항에 있어서, 상기 제1 펠릿층은 T-Fe, CaO, SiO₂, MgO, MnO, Al₂O₃, P2O5, S, TiO₂를 주요성분으로, 차례대로 19.5%, 44.6%, 13.5%, 12.8%, 4.9%, 1.8%, 1.9%, 0.1%, 0.9% 비율로 조성되고, 입도 크기가 20~35mm 인 것을 특징으로 하는 인공정화연못.
제1항에 있어서, 상기 바이오스톤층의 세라소일은 폐유리를 분쇄하여 생성된 유리분말에 발포제를 혼합한 후, 고온에서 성형하여 제조된 다공질 세라믹의 다포유리로 조성되는 것을 특징으로 하는 인공정화연못.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 바이오스톤층은 입도 크기가 15~50mm 인 것을 특징으로 하는 인공정화연못.
제1항에 있어서, 상기 제올리층은 입도 크기가 10~30mm 이고, 상기 제오라이트와 올리빈은 1:1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 인공정화연못.
제1항에 있어서, 상기 제2 펠릿층은 T-Fe, CaO, SiO₂, MgO, MnO, Al₂O₃, P2O5, S, TiO₂를 주요성분으로, 차례대로 19.5%, 44.6%, 13.5%, 12.8%, 4.9%, 1.8%, 1.9%, 0.1%, 0.9% 비율로 조성되고, 입도 크기가 2~5mm 인 것을 특징으로 하는 인공정화연못 .
제1항에 있어서, 상기 제1 펠릿층과 바이오스톤층, 제올리층, 및 제2 펠릿층은 각각 1:4:3:2의 비율로 적층되는 것을 특징으로 하는 인공정화연못.