KR100715798B1 - 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치 - Google Patents

하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노천의 오염된 물을 정화하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노천수가 과유입되더라도 오버플로우를 방지할 수 있고 노천수의 유입으로 인한 필터층의 소실을 방지할 수 있는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치이다.
본 발명에 따른 노천수 정화장치는, 일측에 형성된 유입구를 통해 유입된 노천수를 정화하도록 그 내부에 필터층이 설치되고, 정화된 물을 배출하도록 타측에 유출구가 형성된 본체; 상기 본체의 내부에 상기 유입구를 통해 유입된 노천수를 저장하는 공간을 구획하도록 설치되고, 그 측벽에는 상기 필터층으로 이어지는 다수의 노천수 관통홀이 형성된 노천수 저장 격벽; 및 상기 필터층을 개재하여 상기 노천수 저장 격벽에 대향하도록 설치되어 상기 필터층에 의해 정화된 물을 저장하는 공간을 구획하고, 그 측벽에는 필터층으로 이어지는 다수의 정화수 관통홀이 형성된 정화수 저장 격벽을 포함하며, 상기 노천수를 저장하는 공간으로 과유입된 물을 유출하도록 상기 노천수 저장 공간으로 이어지는 퇴수구가 구비되어 있다.
노천수, 격벽, 정화수, 필터층, 퇴수구

Description

하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치 {A purification apparatus for outdoor water like lake, river and sewerage}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1a, 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 노천수 정화장치의 투시 사시도 및 변형예의 사시도.
도 2a, 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노천수 정화장치의 투시 사시도 및 변형예의 사시도.
도 3a, 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노천수 정화장치의 투시 사시도 및 변형예의 사시도.
도 4a, 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노천수 정화장치의 투시 사시도 및 변형예의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 노천수 정화장치의 사용 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 노천수 정화장치를 다단계로 연결하여 사용하는 일 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 노천수 정화장치를 다단계로 연결하여 사용하는 다른 예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 노천수 정화장치를 다단계로 연결하여 사용하는 또 다른 예를 나타낸 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 본체 20: 필터층
30: 노천수 저장 공간 31: 노천수 저장 격벽
31a: 유입구 31b: 노천수 관통홀
32: 유입파이프 33: 퇴수파이프
33a: 퇴수구 34: 격판
34a: 관통홀 35: 공간부
40: 정화수 저장 공간 41: 정화수 저장 격벽
41a: 유출구 41b: 정화수 관통홀
42: 유출파이프 50: 도수관
본 발명은 노천의 오염된 물을 정화하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하 게는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수가 과유입되더라도 오버플로우를 방지할 수 있고 노천수의 유입으로 인한 필터층의 소실을 방지할 수 있는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치에 관한 것이다.
최근에 경제수준이 향상됨에 따라 환경오염 특히, 공기 오염과 더불어 수질 오염이 사회적 문제로 되고 있다. 연인, 가족 단위의 소풍 등의 아웃도어 활동이 많은 현대인의 생활패턴에 따라 수질 오염 문제 중 하천, 호소수, 연못 등과 같은 노천수의 오염 문제가 시급한 해결 과제로 제기되고 있다.
노천수는 그 특성상 자체 정화 능력이 떨어져서 외부 먼지, 쓰레기 등의 오염물에 쉽게 오염이 된다. 오염이 진행됨에 따라 유기 미생물이 왕성하게 번식하게 되고 이에 따라 악취 등이 발생하여 유해환경이 된다.
이를 해결하기 위해 노천수를 정화하는 다양한 장치가 개발되었다. 하지만, 야외에 정화장치를 설치해야 하는 특성 때문에 지형의 영향을 많이 받게 되고, 특히 설치하고자 하는 지역이 경사져 있거나 공간이 협소한 경우에는 여러 어려움이 있다.
이에 따라, 소규모 장치를 설치하는 방법도 고안되었으나, 그 정수량에 한계가 있고, 소규모 정화장치로 유입되는 노천수의 수량이 많을 경우 오버플로우가 발생하여 정화가 제대로 이루어지지 않으며, 그로 인해 모래 등의 입자로 이루어진 필터층이 소실되는 등의 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치의 문제점을 개선하고자 창안된 것으로서, 노천수가 과유입되더라도 오버플로우를 방지할 수 있고 노천수의 유입으로 인한 필터층의 소실을 방지할 수 있는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치는, 일측에 형성된 유입구를 통해 유입된 노천수를 정화하도록 그 내부에 필터층이 설치되고, 정화된 물을 배출하도록 타측에 유출구가 형성된 본체; 상기 본체의 내부에 상기 유입구를 통해 유입된 노천수를 저장하는 공간을 구획하도록 설치되고, 그 측벽에는 상기 필터층으로 이어지는 다수의 노천수 관통홀이 형성된 노천수 저장 격벽; 및 상기 필터층을 개재하여 상기 노천수 저장 격벽에 대향하도록 설치되어 상기 필터층에 의해 정화된 물을 저장하는 공간을 구획하고, 그 측벽에는 필터층으로 이어지는 다수의 정화수 관통홀이 형성된 정화수 저장 격벽을 포함하며, 상기 노천수를 저장하는 공간으로 과유입된 물을 유출하도록 상기 노천수 저장 공간으로 이어지는 퇴수구가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 퇴수구는 상기 유입구보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노천수 관통홀은 상기 노천수 저장 격벽의 하부에 형성되고, 상기 정화수 관통홀은 상기 정화수 저장 격벽의 상부에 형성되되 인접한 상기 필터층 의 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하고, 이 경우 상기 필터층은 모래 또는 자갈을 포함하며, 하부에서 상부로 갈수록 입자크기가 순차적으로 작은 것이 적층되는 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 노천수 관통홀은 상기 노천수 저장 격벽의 상부에 형성되되 인접한 상기 필터층의 높이보다 높게 형성되고, 상기 정화수 관통홀은 상기 정화수 저장 격벽의 하부에 형성되는 것이 바람직하고, 이 경우 상기 필터층은 모래 또는 자갈을 포함하며, 상부에서 하부로 갈수록 입자크기가 순차적으로 작은 것이 적층되는 것이 더 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 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 바람직할 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야만 한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치의 나타낸 투시 사시도로서, 이 장치는 일측과 타측에 각각 유입구 및 유출구가 형성되고 내부에는 필터층(20)이 설치된 본체(10)와, 필터층(20)을 개재하여 대향되게 설치되며 본체(10) 내부를 구획하는 노천수 저장 격벽(31) 및 정화수 저장 격벽(41)을 포함한다.
본체(10)는 그 일측에 노천수가 유입되는 유입파이프(32)가 연결되는 유입구(31a)가 형성되어 있고, 타측에 정화수가 배출되는 유출파이프(42)가 연결되는 유출구(41a)가 형성되어 있다. 본체(10)의 내부는 유입구(31a)를 통해 유입된 노천수를 저장하는 공간(30)을 구획하는 노천수 저장 격벽(31)과 정화수를 저장하는 공간(40)을 구획하는 정화수 저장 격벽(41)이 필터층(20)을 개재하여 대향 설치된다.
상기 본체(10) 및 노천수 저장 공간(30), 정화수 저장 공간(40)의 상부에는 오염된 노천수에 함유된 인, 질소 등의 성분을 효과적으로 제거하기 위해 부레옥잠(Eichhornia crassipes)과 같은 수변식물 재배판을 설치하는 것이 바람직하다.
필터층(20)을 구성하는 소재로서는 모래 또는 자갈 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 미세 오염물의 흡착을 위해 활성탄을 함께 사용하는 것이 바람직하다. 도 1a에 도시된 정화장치는 상향류식 정화장치로서, 화살표로 도시된 바와 같이 필터층(20)의 아래로부터 위로 노천수가 진행하면서 정화가 이루어진다. 따라서 필터층(20)의 아래층에서부터 윗층으로 갈수록 입자크기가 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다.
노천수 저장 격벽(31)은 바람직하게는 필터층(20)에 인접하여 설치되고, 그 측벽에는 노천수가 필터층(20)으로 유입되도록 다수의 노천수 관통홀(31b)이 형성 되어 있다. 노천수 저장 공간(30)에서 유입되는 노천수가 필터층(20)의 아래에서 윗쪽으로 진행하면서 정화되므로 노천수 관통홀(31b)은 노천수 저장 격벽(31)의 하부에 형성되는 것이 바람직하다. 또한 노천수가 노천수 저장 공간(30)에 일단 저장된 후 필터층(20)으로 공급되기 때문에 노천수의 직접적인 필터층(20)으로의 공급으로 인한 필터층(20)의 외부 소실을 방지할 수 있다. 이와 같이 노천수 저장 격벽(31)에 의해 노천수가 저장되는 공간(30)이 구획됨에 따라 유입구(31a)를 반드시 필터층(20)의 하단에 맞추어 형성할 필요가 없게 된다.
본체(10)의 후측벽에는 노천수 저장 공간(30)으로 이어지며 퇴수파이프(33)에 연결되는 퇴수구(33a)가 형성되어 있으므로 노천수 저장 공간(30)으로 과유입된 노천수를 퇴수파이프(33)를 통해 외부로 유출시킨다. 따라서 급격한 노천수의 유입으로 인한 정화장치의 오버플로우를 방지할 수 있으며, 이를 위해 퇴수구(33a)는 유입구(31a) 보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
정화수 저장 격벽(41)은 필터층(20)을 개재하여 노천수 저장 격벽(31)에 대향하도록 설치되어 필터층(20)에 의해 정화된 물을 저장하는 공간(40)을 구획하고, 그 측벽에는 필터층(20)으로 이어지는 다수의 정화수 관통홀(41b)이 형성된다.
상술한 바와 같이, 필터층(20)의 아래에서 윗쪽으로 노천수가 정화되어 정화수 저장 공간(40)으로 공급되므로 정화수 관통홀(41b)은 인접한 필터층(20)의 높이보다 높도록 정화수 저장 격벽(41)의 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 필터층(20)에 의해 완전히 정화된 노천수가 정화수 저장 공간(40)으로 공급된다. 이와 같이 정화수 저장 격벽(41)에 의해 필터층(20)에 의해 정화된 정화수가 저장 되는 공간(40)이 구획됨에 따라 유출구(41a)를 반드시 필터층(20)의 높이에 관계없이 임의의 위치에 형성할 수 있으며, 도 2a에서와 같이 유출구(41a)의 방향도 반드시 유입구(31a)에 대향되는 측벽에 형성할 필요없이 유입구(31a)에 인접한 측벽에 형성할 수도 있다.
그리고, 도 1b 및 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 필터층(20)의 하단부에 다수의 관통홀(34a)이 형성된 격판(34)을 설치하여 공간부(35)를 마련해 두는 경우에는 필터층(20)을 통해 걸러진 슬러지를 용이하게 수집할 수 있으며 통상의 흡입장치를 이용하여 제거할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치를 나타낸 투시 사시도이다. 상향류식인 도 1a의 장치와 비교하여 도 3a에 도시된 정화장치는 필터층(20)의 윗쪽에서 아래 방향으로 정수가 이루어지는 하향류식 정화장치이다.
이에 따라, 도 1a에 도시된 구성과 달리 노천수 관통홀(31b)은 노천수 저장 격벽(31)의 상부에 형성되되 인접한 상기 필터층(20)의 높이보다 높게 형성되고, 정화수 관통홀(41b)은 정화수 저장 격벽(41)의 하부에 형성되는 것이 바람직하다. 또한 필터층(20)의 입자 크기도 상부에서 하부로 갈수록 작아지는 것이 바람직하다. 상향류식 정화장치와 비교하여 하향류식 정화장치는, 필터층(20)의 상부에 많은 퇴적물이 쌓이게 됨에 따라 퇴적물 제거가 용이하다는 장점이 있다. 그 외의 다른 구성 즉, 본체(10), 노천수 저장 격벽(31), 정화수 저장 격벽(41) 등은 도 1a에서 설명한 것과 동일한 구조로 이루어져 있다.
도 3a에 도시된 하향류식 정화장치 역시, 도 1a에 도시된 상향류식 정화장치와 마찬가지로, 정화수 저장 격벽(41)에 의해 정화수가 저장되는 공간(40)이 구획됨에 따라 유출구(41a)를 임의의 위치에 설치할 수 있다. 도 4a는 유출구(41a)가 유입구(31a)에 인접한 측벽에 형성된 예를 나타낸다.
또한, 이 실시예의 경우에도 도 3b 및 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이, 필터층(20)의 하단부에 다수의 관통홀(34a)이 형성된 격판(34)을 설치하여 공간부(35)를 마련해 두는 경우에는 필터층(20)을 통해 걸러진 슬러지를 용이하게 수집할 수 있으며 흡입장치를 이용하여 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치의 사용 상태를 나타낸 도면으로서, 이를 참조하여 본 발명의 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치의 정화 과정을 설명한다.
도 1a 내지 도 4b에 도시되어 있는 정화장치는 노천수 인근에 설치될 수 있다. 이 정화장치는 구조가 간단하며, 또한 설치되는 위치 및 주변의 토지 이용상태에 따라 지표면에 설치하거나 혹은 지하에 매설할 수도 있다. 유입구(31a) 및 유출구(41a)에는 각각의 유입파이프(32) 및 유출파이프(42)가 연결됨과 동시에, 퇴수구(33a)에는 퇴수파이프(33)가 연결된다. 유입파이프(32)를 통해 유입된 노천수는 노천수 관통홀(31b)을 통해 필터층(20)을 거쳐 정화된 후, 정화수 관통홀(41b)을 통해 정화수 저장 공간(40)을 거쳐 유출파이프(42)를 통해 유출된다.
이 때, 정화장치로 과유입되는 노천수는 퇴수파이프(33)를 통해 노천수로 배출함으로써 오버플로우를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 노천수의 정화에 따른 수량 손실을 최소한으로 할 수 있다. 또한 노천수 저장 격벽(31)에 의해 필터층이 보호되므로, 유입되는 노천수의 수압 증가에 따른 필터층의 소실을 방지할 수 있다.
도 5의 경우에는 상류에 있는 노천수를 정화하여 하류로 방류하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 하류의 물을 펌프로 끌어올려 정화시켜 방류할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명에 따른 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치가 도수관(50)을 개재하여 여러개 연결하여 사용하는 예를 도시한 것이다. 즉 다수개의 정화장치가 소정 간격으로 이격되어 설치되되 도수관(50)을 통해 상호 연결되고, 각각의 정화장치의 퇴수구(33a)에 설치된 퇴수파이프(33)는 퇴수관로에 연결된다. 이 때 도수관(50)은 전단의 노천수 정화장치의 유출구(41a)와 후단의 노천수 정화장치의 유입구(31a)에 연결된다.
이와 같이 다수의 정화장치를 설치함으로써 순차적인 노천수의 정화가 이루어질 수 있어 정화능력을 향상시킬 수 있는데, 이를 위해서는 전단의 정화장치의 필터층(20)의 입자크기보다 후단의 필터층(20)의 입자 크기를 순차적으로 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다. 도 6에서는 도수관(50)을 통해 정화장치가 연결된 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 전단의 노천수 정화장치의 유출구(41a)와 후단의 노천수 정화장치의 유입구(31a)를 직접 연결할 수도 있다.
한편, 도 6, 7에서는 정화장치가 직렬로 연결된 예를 도시하고 있으나, 도 8에 도시한 바와 같이 정화장치를 병렬로 연결할 수도 있다. 이와 같이 정화장치를 병렬로 연결하는 경우에는 노천수의 유입 및 유출 방향을 동일하게 할 수 있다. 상기 정화장치를 다단계로 연결하는 구조는 도 6, 7, 8에 도시된 예에만 한정되지 않으며 지형에 따라 다양한 형태로 연결할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 정화장치를 다단계로 연결하는 경우에는, 도 1a 내지 도 4b에 도시된 여러 형태의 상향류식 정화장치, 하향류식 정화장치를 임의로 선택하여 사용하거나 또는 이들을 서로 조합하여 사용할 수도 있다.
이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성될 수 있으며, 본 발명이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 본 발명의 기술분야에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 노천수 저장 공간으로 이어지는 퇴수구가 형성되어 있으므로 노천수가 과유입되더라도 우회시킬 수가 있어 오버플로우를 방지할 수 있다.
둘째, 필터층에 인접하여 노천수 저장 격벽이 마련되어 있기 때문에 유입되는 노천수의 수압이 증가되더라도 필터층의 소실을 방지할 수 있다.
셋째, 노천수 저장 격벽 및 정화수 저장 격벽에 의해 각각 노천수 저장 공간 과 정화수 저장 공간이 구획되어 있으므로 필터층의 높이에 관계없이 유입구, 유출구의 높이와 방향을 임의로 설정할 수 있어 지형에 맞게 설치가 가능하다.
넷째, 지형에 관계없이 설치가 가능하며, 또한 다수의 장치를 연결하여 다단계 정수를 통해 정화능력을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 별도의 저장 공간을 통해 슬러지를 수집하여 제거할 수 있으며, 비교적 간단한 구조로 이루어져 시공이 쉽고 이에 따라 공사비가 저렴하다.
여섯째, 화학약품의 사용없이 모래, 자갈, 활성탄 등을 이용하여 노천수를 정화시킬 수 있으므로 환경에 유익하다.
일곱째, 노천수를 순환 정화시킬 수가 있어 수질 정화에 따른 노천수의 수량 손실을 최소화할 수 있다.
여덟째, 지하에 설치가 가능하므로 토지 이용의 극대화가 가능하다.

Claims (6)

  1. 일측에 형성된 유입구를 통해 유입된 노천수를 정화하도록 그 내부에 필터층이 설치되고, 정화된 물을 배출하도록 타측에 유출구가 형성된 본체;
    상기 본체의 내부에 상기 유입구를 통해 유입된 노천수를 저장하는 공간을 구획하도록 설치되고, 그 측벽에는 상기 필터층으로 이어지는 다수의 노천수 관통홀이 형성된 노천수 저장 격벽; 및
    상기 필터층을 개재하여 상기 노천수 저장 격벽에 대향하도록 설치되어 상기 필터층에 의해 정화된 물을 저장하는 공간을 구획하고, 그 측벽에는 필터층으로 이어지는 다수의 정화수 관통홀이 형성된 정화수 저장 격벽을 포함하며,
    상기 노천수를 저장하는 공간으로 과유입된 노천수를 유출하도록 상기 노천수 저장 공간으로 이어지는 퇴수구가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 퇴수구는 상기 유입구보다 높은 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노천수 관통홀은 상기 노천수 저장 격벽의 하부에 형성되고, 상기 정화수 관통홀은 상기 정화수 저장 격벽의 상부에 형성되되 인접한 상기 필터층의 높이보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 하천수, 호소수, 하수 등 의 노천수 정화장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 필터층은 모래 또는 자갈을 포함하며, 하부에서 상부로 갈수록 입자크기가 순차적으로 작은 것이 적층된 것을 특징으로 하는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 노천수 관통홀을 상기 노천수 저장 격벽의 상부에 형성되되 인접한 상기 필터층의 높이보다 높게 형성되고, 상기 정화수 관통홀은 상기 정화수 저장 격벽의 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필터층은 모래 또는 자갈을 포함하며, 상부에서 하부로 갈수록 입자크기가 순차적으로 작은 것이 적층된 것을 특징으로 하는 하천수, 호소수, 하수 등의 노천수 정화장치.
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