KR100673075B1 - 생태 연못의 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상급수를 저장하는 저류조; 일단이 상기 저류조에 연결되고 타단이 연못의 바닥에 매립된 채로 연장되는 토출역류관; 상기 저류조 내의 상급수를 상기 토출역류관을 통해 상기 연못으로 토출시키는 한편, 상기 연못의 물이 상기 토출역류관을 통해 역류되어 상기 저류조 내로 유입되도록 함으로써 상기 연못 바닥의 여과층에 의해 오염물이 정화되도록 하는 토출역류수단; 및 상기 오염물을 외부로 배출시키기 위해 상기 연못의 바닥에 설치되는 오염물 배출수단;을 포함하는 생태 연못의 수질 정화 시스템과 그 정화 방법을 개시한다.

연못 정화, 수질 정화

Description

생태 연못의 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법 {System and method for purifying water in ponds}

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 시스템을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 생태 연못의 수질 정화 시스템의 일부 구성을 나타낸 개략적인 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 시스템에 있어서 토출역류관이 매립된 연못의 구성을 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 시스템에 있어서 토출역류노즐을 나타낸 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 시스템에 있어서 토출역류노즐을 나타낸 평면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 방법에 있어서 우수를 집수하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 생태 연못의 수질 정화 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 일부 도면이다.

본 발명은 생태 연못의 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연못과 저류조 사이에서 물을 주기적으로 또는 반복적으로 공급 및 역류시키면서 수질을 정화하는 생태 연못의 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자연적인 또는 인공 건조된 연못에 있어서, 자연발생적인 오염물과 외부로부터 유입된 불특정 오염물의 증가율이 자연적인 자정 능력을 초과할 경우 수질은 심각하게 오염되며, 그로 인해 각종 침전 슬러지나 오니가 연못 바닥에 퇴적된다.

이와 같이 퇴적된 오염물은 시간이 경과함에 따라 부패되거나 수면 위로 부상하여 악취를 유발하고 수질을 오염시킴과 동시에 경관을 해치는 주요 원인이 된다. 따라서, 이러한 침전 슬러지나 퇴적 오니를 지속적으로 제거해야 할 필요성이 절대적으로 요구되고 있다.

종래에 상기와 같은 침전 슬러지나 퇴적 오니를 제거하는 일반적인 방법은 해당 수역의 물을 모두 배수하고 준설을 하거나 흡입 장비를 사용하여 배출하는 방법 등이었다. 그러나, 이러한 방법은 막대한 인력과 시간 및 비용이 소요되어야 하고, 더욱이 시간이 지남에 따라 오염물은 다시 증가되므로 주기적으로 오염물 제거작업을 반복해야만 하는 불편이 있다.

종래의 또 다른 방법으로서, 물 속에 약품을 투입하거나 공기를 주입하여 침전물을 부상시켜 이를 제거하는 시도가 있다. 그러나, 수역이 매우 넓을 경우에는 제거 효율이 떨어지고 약품 및 공기 주입장치와 부상물 제거장치 등을 추가로 건설해야 하므로 매우 비경제적이다.

한편, 최근 물수요의 증대와 함께 수자원의 효율적인 이용이 강조되는 가운데, 우수(雨水)를 집수하고 저장하여 집수된 우수를 생태 연못으로 공급함으로써 연못의 수질을 관리하는 동시에 수량을 보충하는 시스템이 개발되고 있다. 그러나 종래의 방식에서는, 집수된 우수를 생태 연못으로 단순히 공급할 뿐이어서, 강수 후에 연못의 수량을 일시적으로 보충해주는 기능은 가능할 수 있으나, 연못의 수량을 지속적으로 유지시키거나 특히 수질을 정화하거나 관리하는 효과는 기대할 수 없었다.

나아가, 종래의 시스템에는 오염우수를 배제하는 수단이 마련되어 있지 않아서 강우 초기의 오염된 우수마저 모두 집수하여 연못으로 공급하는 경향이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 연못과 저류조 사이에서 물을 주기적으로 또는 반복적으로 공급하고 역류시키는 과정을 반복 함으로써 연못 바닥의 수질정화 기능을 통해 수질을 정화하는 생태 연못의 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 오염된 우수를 배제하고 깨끗한 우수만을 집수하여 저장한 후, 이를 생태 연못에 공급하는 생태 연못 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 생태 연못 수질 정화 시스템은, 상급수를 저장하는 저류조; 일단이 상기 저류조에 연결되고 타단이 연못의 바닥에 매립된 채로 연장되는 토출역류관; 상기 저류조 내의 상급수를 상기 토출역류관을 통해 상기 연못으로 토출시키는 한편, 상기 연못의 물이 상기 토출역류관을 통해 역류되어 상기 저류조 내로 유입되도록 함으로써 상기 연못 바닥의 여과층에 의해 오염물이 정화되도록 하는 토출역류수단; 및 상기 오염물을 외부로 배출시키기 위해 상기 연못의 바닥에 설치되는 오염물 배출수단;을 포함한다.

바람직하게, 상기 토출역류수단은 상기 저류조 내의 상급수를 펌핑하여 상기 연못으로 토출시키는 펌프를 포함하고, 상기 펌프의 동작이 정지되면 상기 토출역류수단을 통해 상기 연못의 물이 상기 저류조 내로 역류하게 된다.

또한 본 발명은 상기 토출역류관의 타단에 설치되는 토출역류노즐을 더 포함한다.

바람직하게, 상기 토출역류노즐은, 상기 토출역류관의 타단에서 방사상으로 연장되어 있는 퍼넬; 및 상기 퍼넬을 커버하는 타공판;을 포함한다.

본 발명의 시스템은, 상기 토출역류관의 일단에서 분기된 제1 배관 및 제2 배관; 및 상기 제1 배관과 제2 배관에 각각 설치된 제1 체크밸브 및 제2 체크밸브;를 더 포함하고, 상기 펌프는 상기 제1 배관에 설치되며, 상기 펌프의 작동에 의해 제1 배관을 통해 상기 저류조 내의 상급수가 토출역류관을 통해 연못으로 공급될 때에는 상기 제1 체크밸브는 개방되는 반면 제2 체크밸브는 폐쇄되고, 반대로, 상기 펌프의 작동이 정지되고 연못과 저류조 내 상급수의 수위차에 의해 연못의 물이 토출역류관을 통해 역류할 때에는 상기 제1 체크밸브는 폐쇄되는 반면 제2 체크밸브는 개방되도록 구성된다.

바람직하게, 상기 오염물 배출수단은 연못의 바닥에서 외부까지 연장되어 있는 배출관; 및 상기 배출관을 개폐함으로써 오염물을 외부로 배출하기 위한 배출밸브;를 포함한다.

대안으로서, 상기 오염물 배출수단은, 연못의 바닥에서 외부까지 연장되어 있는 배출관; 및 상기 배출관을 통해 오염물을 외부로 배출하기 위한 구동력을 제공하는 배출펌프;를 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 토출역류관의 타단이 매립되는 연못의 바닥에는 상기 오염물 배출수단이 설치된 연못의 바닥보다 높게 언덕이 형성되어 있다.

또한 본 발명은 상기 연못의 수위를 감지하는 수위감지센서를 포함하고, 상기 연못의 수위가 기준 고수위가 되면 상기 펌프는 동작을 중지하고, 상기 연못의 수위가 기준 저수위가 되면 상기 펌프는 동작한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 일단이 상기 저류조에 연결되고 타단은 우수 배수관과 연결되어 있는 집수관; 및 상기 집수관의 일단에 설치되는 오염우수 배제장치;를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 오염우수 배제장치는, 상기 집수관의 일단에서 분기된 방류관 및 입수관; 유입되는 우수의 오염도를 측정하기 위해 상기 집수관의 일단에 설치되는 수질측정센서; 및 상기 수질측정센서에서 측정된 오염도에 따라서 상기 입수관을 개폐시키는 모터밸브;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 토양 밑에 설치된 집수판과 연결되어 상기 집수판에 의해 집수된 우수를 상기 저류조로 유입시키는 집수관을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 일단이 저류조에 연결되고 타단이 연못의 바닥에 매립된 채로 연장되는 토출역류관을 통해서 저류조에 저장된 상급수를 연못으로 토출하는 단계; (b) 상기 토출역류관을 통해 연못의 물을 상기 저류조로 역류시킴으로써 상기 연못 바닥의 여과층에 의해 오염물이 정화되도록 하는 단계; 및 (c) 상기 오염물을 연못 외부로 배출시키는 단계;를 포함하는 생태 연못의 수질 정화 방법이 제공된다.

바람직하게, 상기 단계(a)에서 연못의 수위가 기준 고수위에 도달하였는지를 판단하고, 만약 연못의 수위가 기준 고수위에 도달하지 않은 경우에는 단계(a)를 계속하고, 만약 연못의 수위가 기준 고수위에 도달한 경우에는 단계(b)로 진행한다.

더욱 바람직하게, 상기 단계(b)에서 연못의 수위가 기준 저수위에 도달하였는지를 판단하고, 만약 연못의 수위가 기준 저수위에 도달하지 않은 경우에는 단계(b)를 계속하고, 만약 연못의 수위가 기준 저수위에 도달한 경우에는 단계(a)로 복귀하여 반복한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못 수질 정화 시스템의 구성이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 수질 정화 시스템은, 생태 연못(100)의 일측에 설치된 저류조(10)를 포함한다. 상기 저류조(10)는 상급수를 저장하는 용기로서, 바람직하게는 도시된 바와 같이 생태 연못(100) 인접 지역의 땅 속에 설치되지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기 연못(100)은 자연적 또는 인공적으로 건설된 연못을 모두 지칭하며, 동시에 그 일부 또는 전부가 폐쇄된 수역을 포함한다.

본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 "상급수"는 집수된 우수(雨水)를 포함하지만 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 우수를 집수하는 대신에 상수도 배관을 연결하여 상수원으로부터 공급받는 물을 저장하도록 할 수 있다. 즉, 상급수는 생태 연못(100)으로 공급하기에 적절한 수질을 가진 자연적 또는 인공적으로 제공되는 물을 포괄하는 것으로 이해되어야 한다. 다만, 본 명세서에서는 상급수로서 집수된 우수를 예를 들어 설명하기로 하고, 필요한 경우 '상급수/우수'로 기재한다.

비록 도면에서는 상기 저류조(10)가 하나로 도시되어 있으나 복수개의 저류조가 구비되거나 또는 단계적인 레벨 수위를 가진 저류조가 마련될 수도 있다.

상기 저류조(10)에는 우수를 집수하는 집수관(11)과의 일단이 연결되어 우수가 공급된다. 바람직하게, 상기 집수관(11)의 타단은 건물의 옥상이나 처마 등에 설치된 우수 배수관과 연결되어 있다.

본 발명에 따르면 저류조(10)와 연결되는 상기 집수관(11)의 일단에는 오염우수 배제장치(20)가 설치된다. 상기 오염우수 배제장치(20)는 강수 초기에 오염되거나 부적절한 우수를 배제하는 작용을 하는 것이지만, 상급수로서 우수가 아닌 일반 상수도의 상수를 사용하는 경우에는 이러한 배제장치는 불필요하다.

상기 오염우수 배제장치(20)는 도 2에 보다 상세히 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 오염우수 배제장치(20)는 집수관(11)의 일단에서 분기된 방류관(21)과 입수관(22), 상기 집수관(11)을 통해 유입되는 우수의 오염도를 측정하기 위해 집수관(11)의 일단에 설치되는 수질측정센서(23), 상기 센서(23)에서 측정된 오염도에 따라서 상기 입수관(22)을 개폐시키는 모터밸브(24), 및 상기 방류 관(21)에 설치된 체크밸브(25)를 포함한다.

상기 수질측정센서(23)는 우수 배수관으로부터 수집되어 집수관(11)을 타고 유입되는 우수의 오염도를 측정하는 것으로서, 우수의 농도를 측정하는 농도계를 포함한다. 비록 본 실시예에서 농도계를 개시하였으나 본 발명은 이것에 한정되어서는 아니되며, 예를 들어, 우수의 산성도를 측정하는 pH측정계를 비롯하여 오염된 우수를 판별하기 위한 다양한 종류의 수질측정센서가 채용될 수 있다.

상기 모터밸브(24)는 수질측정센서(23)에서 측정된 결과에 따라 미도시된 제어부에서 오염우수로 판단하는 경우, 우수가 저류조(10)로 유입되지 못하도록 입수관(22)을 폐쇄하고, 만약 우수가 깨끗한 경우에는 입수관(22)을 개방함으로써 저류조(10)로 우수가 유입되도록 한다.

상기 입수관(22)이 폐쇄될 경우 우수는 상기 방류관(21)으로 흐르게 되는데, 방류관(21)에는 체크밸브(25)가 설치되어, 우수가 방출되는 방향으로 흐를 때에는 방류관(21)을 개방하고 반대방향으로 흐를 때에는 이를 폐쇄시킨다.

비록 본 명세서에서는 상기 방류관과 입수관, 센서 및 밸브의 구성을 구체적으로 예시하였으나, 우수의 수질을 측정하고 측정된 결과에 따라 오염우수를 외부로 방출하는 기능을 달성할 수 있다면 예시된 실시예 외에도 다양한 구성이 변형되거나 채용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

상기 저류조(10)의 상부에는 제1 오버플로우관(26)이 설치되는데, 상기 제1 오버플로우관(26)은 연못(100)까지 연장되어 있어서, 저류조(10)가 우수로 넘치게 될 경우 일부가 연못(100)으로 유입되도록 구성된다.

다시 도 1을 함께 참조하면, 상기 저류조(10)는 연못(100)의 바닥과 토출역류관(30)에 의해 연결되어 있다. 상기 토출역류관(30)은 그 일단이 저류조(10)에 연결되고 그 타단은 연못(100) 바닥까지 연장되어 있으며, 저류조(10)로부터 상급수/우수가 연못(100)으로 공급되는 동시에 연못(100)의 물이 저류조(10)로 공급되는 통로가 된다. 상기 토출역류관(30)은 복수개로 마련될 수 있으며, 연못의 규모와 저류조의 숫자 등에 따라서 적절히 설정될 수 있다.

또한 본 발명의 시스템은 상기 토출역류관(30)을 통해 저류조(10) 내의 상급수/우수를 연못(100)으로 토출하는 한편 연못(100)의 물이 저류조(10) 내로 역류하도록 하는 토출역류수단을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 토출역류관(30)의 일단에는 토출역류수단이 설치되어 상기 저류조(10) 내의 상급수/우수를 토출역류관(30)을 통해 연못(100)으로 토출시키는 구동력을 제공한다.

예를 들어, 상기 토출역류수단은 토출역류관(30)의 일단에서 분기된 제1 배관(31)과 제2 배관(32), 및 상기 제1 배관(31)에 설치된 펌프(33)를 포함한다. 또한, 상기 제1 배관(31)과 제2 배관(32)에는 각각 제1 체크밸브(34) 및 제2 체크밸브(35)가 설치되어 일방향으로만 통로를 개방한다.

따라서, 펌프(33)의 작동에 의해 제1 배관(31)을 통해 저류조(10) 내의 상급수/우수가 흡입되어 토출역류관(30)을 통해 연못(100)으로 공급될 때에는 상기 제1 체크밸브(34)는 개방되는 반면 제2 체크밸브(35)는 폐쇄된다. 반대로, 펌프(33)의 작동이 정지되고 연못(100)과 저류조(10) 내 상급수/우수의 수위차에 의해 연못의 물이 토출역류관(30)을 통해 역류할 때에는 제1 체크밸브(34)는 폐쇄되는 반면 제2 체크밸브(35)는 개방되어 제2 배관(32)을 통해 물이 저류조(10) 내로 유입된다.

비록 본 명세서에서 상기 토출역류수단을 구체적으로 도시하고 설명하였으나 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 펌프의 작동으로 저류조(10) 내의 상급수/우수를 흡입하여 연못으로 공급하는 한편, 펌프의 작동이 정지되면 연못의 물이 역류되어 저류조(10) 내로 다시 유입될 수 있는 구성이라면 종래의 어떠한 기술도 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 배관(31)(32)을 없애고, 토출역류관(30)에 펌프를 직접 설치하고 펌프의 동작에 따라 상급수/우수가 공급되고, 펌프가 정지되면 연못의 물이 역류하도록 설계할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 토출역류관(30)의 타단은 연못(100)의 바닥으로 연장되어 바닥에 매립된 채로 상기 저류조(10)로부터 흡입된 물을 연못으로 토출시킨다. 바람직하게, 상기 토출역류관(30)의 타단에는 토출역류노즐(36)이 설치되어 상대적으로 넓은 면적으로 물을 토출시킬 수 있도록 한다. 상기 토출역류노즐(36)의 면적이 넓을수록 연못(100)으로부터 저류조(10)로 역류되는 물의 유동도 안정적으로 원활하게 유지될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 토출역류노즐(36)은 토출역류관(30)의 타단에서 방사상으로 연장되어 있는 퍼넬(36a)을 포함한다. 상기 퍼넬(36a)에는 도 5에 도시된 바와 같이 격자형 지지체(36b)가 구비될 수 있다. 바람직하게, 상기 격자형 지지체(36b) 위에는 복수의 구멍이 타공되어 있는 타공판(36c)이 구비되어 퍼넬(36a)을 커버한다. 또한 선택적으로, 토출역류노즐(36)의 외측단부로부터 방사상 바깥쪽으로 윙플레이트(36d)가 연장된 채로 형성될 수 있다. 상기 윙플레이트(36d)는 토출역류노즐(36)이 연못의 바닥 내에 더욱 안정적으로 매립되어 위치할 수 있도록 하기 위한 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 토출역류노즐(36) 상부에는 모래, 자갈, 흙 등으로 구성된 여과층(40)이 형성된다. 바람직하게, 수질 정화 효율을 높이기 위해서 상기 여과층에는 정수식물이 더 마련될 수 있다.

바람직하게, 상기 토출역류관(30)의 타단이 있는 영역의 연못 바닥, 즉 상기 여과층(40)이 있는 영역은 주위보다 높도록 언덕(102)이 형성된다. 이것은 후술하는 바와 같이 여과층(40) 상면에서 걸러져 쌓이는 슬러지나 퇴적오니 등의 오염물이 물의 유동에 의해 언덕(102)의 경사면을 타고 주변 하방으로 움직이도록 하기 위함이다.

상기 여과층(40)이 있는 언덕(102)의 주변부에는 오염물 회수구가 마련되고 여기에는 침전물이나 퇴적 오니 등을 외부로 배출시키는 오염물 배출수단(50)이 마련된다. 상기 오염물 배출수단(50)은 연못(100)의 바닥에 서로 이격되어 복수개로 설치될 수 있으며, 그 간격과 수는 수질의 오염 정도와 자정 능력, 수역의 규모 등에 따라 적절하게 설정된다.

상기 오염물 배출수단(50)은 연못(100)의 바닥에서 외부까지 연장되어 있는 배출관(51)을 포함한다. 상기 배출관(51)의 배출구(52)는 오염물의 배출이 용이하도록 입구가 확장된 채로 형성될 수 있다. 그러나 이것에 한정되는 것은 아니며 그 밖의 다양한 형상이 채용될 수 있다. 바람직하게, 상기 배출구(52)의 구조는 전술한 토출역류노즐(36)과 동일하게 구성되어 퍼넬과 타공판 등을 포함할 수 있다.

상기 배출구(52)의 상부에는, 바람직하게 타공판의 상부에는 자갈을 깔아서 은폐시킬 수 있는데, 이 경우 외부에서 연못 바닥에 설치된 오염물 배출수단(50)을 시각적으로 인식하지 못하기 때문에 자연스러운 수경관을 연출할 수 있다. 물 속의 오염물질이나 슬러지는 상기 자갈 사이의 틈으로 유입될 수 있으므로, 이러한 자갈의 설치가 오염물의 배출 및 수질 정화에는 장애가 되지 않는다. 오히려, 상기 자갈 사이에 서식하는 미생물의 분해 작용으로 인해 수질 정화 효율이 향상되는 효과를 가져올 수 있다. 상기 오염물 배출수단(50)이 있는 오염물 회수구는 상기 여과층(40)이 있는 언덕(102)보다 낮게 형성되어 있어서 오염물이 언덕(102)으로부터 물의 유동에 따라 흘러내림으로써 모일 수 있도록 구성된다. 따라서 상기 배출관(51)의 경로 상에 있는 배출밸브(53)를 개방함으로써 연못의 물과 함께 오염물질을 외부로 배출할 수 있다.

또 다른 대안으로서, 상기 배출관(51)의 경로 상에는 배출펌프(미도시)가 설치될 수 있고, 이와 같은 배출펌프의 구동에 의해 오염물질을 외부로 배출할 수 있게 된다. 도 1에서 미설명된 도면부호 101은 연못의 수위를 조절하는 제2 오버플로우관이다.

또한, 상기 연못에는 연못의 수위를 감지하는 수위감지센서(110)가 설치된다. 바람직하게, 상기 수위감지센서(110)는 연못의 기준 고수위 상태를 감지하는 고수위 감지센서와, 기준 저수위 상태를 감지하는 저수위 감지센서를 포함한다. 여 기에서, 연못의 "기준 고수위"란 연못의 수위가 조절되는 범위 내에서 가장 높은 수위를 의미하고, "기준 저수위"란 연못의 수위가 조절되는 범위 내에서 가장 낮은 수위를 가리킨다. 따라서, 본 발명에 따르면 정상적일 경우 연못의 수위는 기준 고수위와 기준 저수위 사이에서 변화한다. 이러한 기준 고수위와 저수위는 연못의 규모나 수질관리 목표에 따라서 적절하게 설정될 수 있다.

그러면 상기와 같은 구성을 가진 생태 연못 수질 관리 시스템에 있어서의 수질 관리 방법에 대해서 살펴보기로 한다. 도 6에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생태 연못 수질 정화 방법에 따라 우수를 집수하는 과정이 도시되어 있다.

먼저, 비가 내릴 경우 우수는 우수 배수관과 연결된 집수관(11)을 통해 집수되어 저류조(10)로 유입된다(단계 S100).

우수가 집수관(11)을 통해 유입되면 오염우수 배제장치(20)의 수질측정센서(23)에 의해 우수의 오염도를 측정하고, 측정된 신호는 미도시된 제어부로 전송되어 기준값과 대비하여 우수가 오염되었는지 여부를 판단한다(단계 S110). 상기 측정 신호는 전술한 바와 같이, 농도계에 의해 측정된 농도값 신호 또는 pH측정계에 의해 측정된 pH값 신호가 될 수 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다.

상기 단계에서 만약 우수가 강수 초기의 빗물로서 오염된 것으로 판단되면 모터밸브(24)는 입수관(22)을 폐쇄하여 우수가 방류관(21)을 통해 외부로 방류되도록 한다(단계 S120). 이때, 체크밸브(25)는 우수가 외부로 방류되는 방향에 대해서는 방류관(21)을 개방하도록 구성된다.

만약 상기 단계S110에서 우수가 오염되지 않은 것으로 판단되면, 모터밸 브(24)가 작동하여 입수관(22)을 개방시킴으로써 우수가 저류조(10) 내로 유입되도록 한다(단계 S130). 이때, 방류관(21)은 체크밸브(25)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다. 결과적으로, 저류조(10) 내에는 오염되지 않은 깨끗한 우수가 집수되어 저장되게 된다. 덧붙여, 저류조(10) 내에 과도한 우수가 집수되어 넘칠 경우에는 제1 오버플로우관(26)을 통해 여분의 우수는 연못으로 방류될 수 있다. 추가적인 대안으로서, 여분의 우수는 또 다른 저장시설로 유입되어 저장될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 우수를 집수하지 않고 상수도 배관에 의해 상수를 저류조(10)로 직접 공급하는 경우에는 상기와 같은 과정이 불필요하다. 이러한 과정에 따라서, 저류조(10) 내에는 상급수(우수)가 저장된다.

다음으로, 도 7을 참조하여 집수된 우수 또는 상급수를 이용하여 연못의 수질을 정화하고 관리하는 방법에 대해서 살펴보기로 한다.

먼저, 저류조(10)에 저장된 상급수/우수를 연못(100)으로 토출하기 위하여 펌프(33)를 구동한다. 그러면, 저류조(10) 내의 상급수/우수는 상기 펌프(33)에 의해 제1 배관(31)으로 유동하여 상기 토출역류관(30)을 따라 연못(100)으로 토출된다(단계 S200). 이때 제1 배관(31)에 있는 제1 체크밸브(34)는 개방된 상태로 유지되고, 제2 배관(32)에 있는 제2 체크밸브(35)는 폐쇄된 상태로 유지된다.

상기 토출역류관(30)을 통해 유입된 상급수/우수는 토출역류노즐(36)을 통해 연못의 바닥으로부터 토출되고, 따라서 연못의 수위는 점차 높아지게 된다.

상기 연못의 수위는 고수위 감지센서에 의해 측정되고, 이러한 측정신호는 제어부로 전송되어 연못의 수위가 기준 고수위에 도달하였는지를 판단한다(단계 S210).

만약, 연못(100)의 수위가 기준 고수위에 도달하지 않았을 경우에는, 상기 단계 S200을 계속 수행하여 저류조(10)로부터 상급수/우수가 연못(100)으로 토출되도록 한다.

반대로, 연못(100)의 수위가 기준 고수위에 도달한 경우에는, 펌프(33)의 동작을 정지시켜 저류조(10)로부터 상급수/우수가 더 이상 연못(100)으로 토출되지 않도록 한다(단계 S220).

상기와 같이 펌프(33)의 동작이 정지된 상태에서는, 연못(100)의 수위와 저류조(10)의 수위가 서로 상이하므로, 그에 따른 수압차가 발생한다. 따라서, 연못(100)의 물이 상기 토출역류관(30)을 통해 저류조(10)로 역류되기 시작한다(단계 S230). 구체적으로, 연못(100)의 물은 여과층(40)으로 침투하여 토출역류노즐(36)을 통해 유입되어 토출역류관(30)을 거쳐 저류조(10)로 유동한다. 이때, 제1 체크밸브(34)는 폐쇄되는 반면 제2 체크밸브(35)는 개방되어 제2 배관(32)을 통해 물이 유입된다.

비록 본 실시예에서 각각 체크밸브(34)(35)를 구비한 제1 및 제2 배관(31)(32)을 별도로 마련하고, 상급수/우수의 토출과 역류를 수행하도록 설명되었으나 본 발명은 반드시 이것에 한정되지는 않는다. 또 다른 대안으로서, 상기 제1 및 제2 배관(31)(32)을 구비하지 않은 채 토출역류관(30)의 일단에 펌프(33)를 직접 연결할 수도 있다. 즉, 펌프(33)에 의해 상급수/우수를 저류조(10)로부터 연못(100)으로 펌핑하여 토출시키고, 펌프(33)의 동작을 정지시키면 토출역류관(30) 을 통해 자연적인 역류가 일어나도록 구성될 수도 있다.

통상적으로, 이러한 역류과정은 상기 단계 S200의 토출과정보다 매우 느리게 진행되고, 이때 여과층(40)을 통해 침투하는 물은 자연적으로 수질이 정화될 수 있다. 즉, 여과층(40)으로 침투되는 물은 표면여과와 동시에 여과층 및 생태 연못을 구성하고 있는 수체 내 돌, 모래, 자갈, 흙, 정수식물 및 미생물 등에 의해 유,무기물이 흡수, 흡착, 분해, 이온교환되어 수질이 정화된다. 그 결과 여과층(40)의 표면 언덕(102)에는 연못의 물이 침투하면서 걸러진 각종 슬러지나 오니와 같은 오염물질이 퇴적되고, 이러한 퇴적 오염물은 물의 유동에 의해 여과층(40)의 언덕(102)보다 상대적으로 낮은 곳에 위치하는 오염물 배출수단(50)이 있는 쪽으로 서서히 이동하면서 쌓이게 된다.

상기 저류조(10)에 물이 유입되면서 연못(100)의 수위는 서서히 낮아지게 되는데, 그러면 연못(100)에 설치된 저수위 감지센서(110)는 연못의 수위가 낮아져서 기준 저수위에 도달하였는지를 판단한다(단계 S240).

만약, 상기 역류과정에 의해 연못의 수위가 기준 저수위까지 낮아진 것으로 판단되면, 과정은 다시 상기 단계 S200으로 복귀하고, 그에 따라 펌프(33)가 작동하면서 저류조(10)의 물은 다시 토출역류관(30)을 통해 연못으로 토출된다.

상기와 같은 과정을 계속적으로 반복함으로써 저류조(10) 내의 깨끗한 상급수/우수는 연못(100)으로 공급될 수 있음과 동시에, 연못의 물도 여과층(40)에 의해 지속적으로 여과되어 정화될 수 있다.

한편 슬러지 회수구에 퇴적된 슬러지나 오니와 같은 오염물질은 상시적으로 또는 주기적으로, 또는 비정기적으로, 배출밸브를 개방시킴으로써 배출구(52)으로 유입되어 배출관(51)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았으나 배출관(51)을 통해 배출된 오염물질은 별도의 처리를 거쳐 퇴비화 할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생태 연못 수질 정화 시스템의 예가 도시되어 있다. 여기에서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

본 실시예는 우수가 녹지대, 놀이터, 공원, 학교운동장과 같은 토양을 통해서 침투하는 경우를 나타낸다. 이 경우에는 땅 속으로 스며드는 빗물이 토양이 갖는 고유한 정화능력 즉, 여과, 흡수, 흡착, 변성, 분해, 산화, 환원 및 이온교환 등 물리적, 화학적, 생물학적 상호작용에 의해 자연적으로 정화된다.

따라서, 상기 토양 밑에 집수판(61)을 설치하고 상기 집수판(61)에 의해 집수된 우수는 집수판(61)과 연결된 집수관(62)을 통해 저류조(10)로 유입되어 저장된다. 이때, 우수는 이미 토양에 의해 자연적으로 정화된 상태이므로 별도의 오염우수 배제장치를 필요로 하지 않는다.

본 발명의 생태 연못 수질 정화 시스템 및 수질 정화 방법에 따르면, 저류조로부터 상급수/우수를 연못으로 공급하는 동시에 연못 바닥의 여과층을 통해 물을 저류조로 역류시킴으로써 지속적인 수질정화가 이루어질 수 있도록 한다. 특히, 본 발명에 따르면 연못 바닥의 자연적인 수질 정화 작용을 이용하므로 기존과 같이 수질 정화에 필요한 대용량 설비를 마련할 필요가 없어서 매우 경제적이다.

또한 연못 바닥에 퇴적된 오염물은 슬러지 회수구를 통해 외부로 배출될 수 있으므로 준설을 하는 등 퇴적 오염물을 별도로 제거하기 위해 작업을 할 필요가 없다.

나아가, 연못의 수위가 기준 고수위와 기준 저수위 사이에서 비교적 균일하게 유지되므로 소정기간 비가 오지 않아 유입 우수가 없더라도 안정적인 수질 확보 및 수위 확보가 가능하다.

Claims (17)

1. 상급수를 저장하는 저류조;

   일단이 상기 저류조에 연결되고 타단이 연못의 바닥에 매립된 채로 연장되는 토출역류관;

   상기 저류조 내의 상급수를 상기 토출역류관을 통해 상기 연못으로 토출시키는 한편, 상기 연못의 물이 상기 토출역류관을 통해 역류되어 상기 저류조 내로 유입되도록 함으로써 상기 연못 바닥의 여과층에 의해 오염물이 정화되도록 하는 토출역류수단; 및

   상기 오염물을 외부로 배출시키기 위해 상기 연못의 바닥에 설치되는 오염물 배출수단;을 포함하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 토출역류수단은 상기 저류조 내의 상급수를 펌핑하여 상기 연못으로 토출시키는 펌프를 포함하고,

   상기 펌프의 동작이 정지되면 상기 토출역류수단을 통해 상기 연못의 물이 상기 저류조 내로 역류하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 토출역류관의 타단에 설치되는 토출역류노즐을 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 토출역류노즐은,

   상기 토출역류관의 타단에서 방사상으로 연장되어 있는 퍼넬; 및

   상기 퍼넬을 커버하는 타공판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
5. 제2항에 있어서,

   상기 토출역류관의 일단에서 분기된 제1 배관 및 제2 배관; 및

   상기 제1 배관과 제2 배관에 각각 설치된 제1 체크밸브 및 제2 체크밸브;를 더 포함하고,

   상기 펌프는 상기 제1 배관에 설치되며,

   상기 펌프의 작동에 의해 제1 배관을 통해 상기 저류조 내의 상급수가 토출역류관을 통해 연못으로 공급될 때에는 상기 제1 체크밸브는 개방되는 반면 제2 체크밸브는 폐쇄되고, 반대로, 상기 펌프의 작동이 정지되고 연못과 저류조 내 상급수의 수위차에 의해 연못의 물이 토출역류관을 통해 역류할 때에는 상기 제1 체크밸브는 폐쇄되는 반면 제2 체크밸브는 개방되는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
6. 제2항에 있어서,

   상기 오염물 배출수단은,

   연못의 바닥에서 외부까지 연장되어 있는 배출관; 및

   상기 배출관을 개폐함으로써 오염물을 외부로 배출하기 위한 배출밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
7. 제2항에 있어서,

   상기 오염물 배출수단은,

   연못의 바닥에서 외부까지 연장되어 있는 배출관; 및

   상기 배출관을 통해 오염물을 외부로 배출하기 위한 구동력을 제공하는 배출펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
8. 제2항에 있어서,

   상기 토출역류관의 타단이 매립되는 연못의 바닥에는 상기 오염물 배출수단이 설치된 연못의 바닥보다 높게 언덕이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
9. 제2항에 있어서,

   상기 연못의 수위를 감지하는 수위감지센서를 포함하고,

   상기 연못의 수위가 기준 고수위가 되면 상기 펌프는 동작을 중지하고,

   상기 연못의 수위가 기준 저수위가 되면 상기 펌프는 동작하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
10. 제2항에 있어서,

    일단이 상기 저류조에 연결되고 타단은 우수 배수관과 연결되어 있는 집수관; 및

    상기 집수관의 일단에 설치되어 오염 우수를 배제하는 오염우수 배제장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    상기 오염우수 배제장치는,

    상기 집수관의 일단에서 분기된 방류관 및 입수관;

    유입되는 우수의 오염도를 측정하기 위해 상기 집수관의 일단에 설치되는 수질측정센서; 및

    상기 수질측정센서에서 측정된 오염도에 따라서 상기 입수관을 개폐시키는 모터밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
12. 제2항에 있어서,

    토양 밑에 설치된 집수판과 연결되어 상기 집수판에 의해 집수된 우수를 상기 저류조로 유입시키는 집수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 시스템.
13. (a) 일단이 저류조에 연결되고 타단이 연못의 바닥에 매립된 채로 연장되는 토출역류관을 통해서 저류조에 저장된 상급수를 연못으로 토출하는 단계;

    (b) 상기 토출역류관을 통해 연못의 물을 상기 저류조로 역류시킴으로써 상기 연못 바닥의 여과층에 의해 오염물이 정화되도록 하는 단계; 및

    (c) 상기 오염물을 연못 외부로 배출시키는 단계;를 포함하는 생태 연못의 수질 정화 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 단계(a)는,

    고수위 감지 센서에 의해 연못의 수위를 측정하는 단계와,

    상기 측정된 신호를 제어부로 전송하여 기준 고수위와 비교하여 만약 연못의 수위가 기준 고수위에 도달하지 않은 경우에는 단계(a)를 계속하고, 만약 연못의 수위가 기준 고수위에 도달한 경우에는 단계(b)로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 단계(b)는

    저수위 감지 센서에 의해 연못의 수위를 측정하는 단계와,

    상기 측정된 신호를 제어부로 전송하여 기준 저수위와 비교하여 만약 연못의 수위가 기준 저수위에 도달하지 않은 경우에는 단계(b)를 계속하고, 만약 연못의 수위가 기준 저수위에 도달한 경우에는 단계(a)로 복귀하여 반복하도록 하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 방법.
16. 제13항에 있어서,

    우수를 집수하여 상기 저류조로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 저류조로 공급되는 우수의 오염도를 기준값과 비교하여 오염된 우수를 방류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생태 연못의 수질 정화 방법.

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