KR100784400B1 - 담수호 및 하천 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담수호나 하천 등을 정화하는 담수호 및 하천 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 담수호나 하천 등의 바닥에 고여있거나 또 유속이 느린부분의 물을 강제 순환시켜 정화하는 것으로 담수호 저면의 부영양화를 줄일 수 있는 담수호 및 하천 정화장치에 관한 것이다.

본 발명은 토양식, 회분식, 폭기식 등의 방식으로 산업폐수, 생활잡배수, 오수 등이 유입되는 담수호나 하천을 정화하는 담수호 및 하천 정화장치에 있어서, 상기 담수호에 부유하는 부력체(10)와; 상기 부력체(10)의 일측에 구비되어 담수호바닥의 물을 끌어올리는 펌프(20)와; 상기 펌프(20)에서 공급되는 유입수에 함유된 슬러지 등을 침전시키고 혐기성 소화가 활발히 일어나는 침전분리조(30)와; 상기 침전분리조(30)에서 처리된 유입수를 반복해서 폭기 및 침전시키는 회분식처리조(50)와; 상기 회분식처리조(50)에서 처리된 유입수를 침전시키고 잉여슬러지 및 질산화균을 상기 침전분리조(30)나 회분식처리조(50)로 다시 반송하는 에어리프트(61) 가 설치된 최종침전조(60)와; 상기 최종침전조(60)에서 처리된 유입수 중의 대장균을 박멸하고 처리수의 배출을 유도하는 폭기식방류조(70)와; 상기 각 조들의 상부에 설치되어 각 조에서 처리된 처리수를 토양균주와 식물뿌리에 접촉하도록 하는 콘크리트필터부(40)를 포함한다.

본 발명은 담수호나 하천 등의 바닥에 고여있거나 또 유속이 느린부분의 물을 강제순환시켜 정화하므로, 담수호, 댐, 저수지, 하천 등의 저면에서 발생되는 부영양화를 줄일 수 있는 이점이 있다.

호소, 댐, 저수지, 하천, 침전분리조, 콘크리트필터부, 회분식처리조, 최종침전조, 폭기식방류조

Description

담수호 및 하천 정화장치{LAKE AND RIVER CLARIFIER}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정면도.

도 2는 도 1의 내부를 보인 단면도.

도 3은 본 발명의 정화과정을 보인 순서도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도.

도 5는 도 4의 평면도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 부력체 20 : 펌프

30 : 침전분리조 40 : 콘크리트필터부

50 : 회분식처리조 60 : 최종침전조

70 : 폭기식방류조 80 : 고정닷

90 : 분수조

본 발명은 담수호나 하천 등을 정화하는 담수호 및 하천 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 담수호나 하천 등의 바닥에 고여있거나 또 유속이 느린부분의 물을 강제순환시켜 정화하는 것으로 담수호 저면의 부영양화를 줄일 수 있는 담수호 및 하천 정화장치에 관한 것이다.

기존의 수계 수질을 개선하기 위한 기술은 수중포기에 의한 산소 공급, 주기적인 물 교환, 황토흙 살포 또는 수계의 물을 외부에서 처리한 후 처리수를 다시 수계 내로 주입하는 등의 방법을 사용하였다.

그러나, 이러한 방법은 일시적인 수질개선 효과를 나타내거나 혹은 수질의 오염을 지연시키는 소극적인 수질관리 방법이다.

최근에는 상기 기존 수처리 방법의 단점을 해결하기 위하여 용존공기부상법 (Dissolved Air Floatation : DAF)에 의해서 호소 내의 부유물질을 제거하는 장치 및 방법이 발명되었다.

이 용존공기부상법은 먼저 폐수 또는 피처리수의 일부에 응집제를 주입하여 혼합한 후 이 액을 가압수로 이용하여 여기에 공기를 혼합하고 가압하여 공기를 용해시킨 후 공기가 용해된 가압수를 응집제로 처리한 폐수와 혼합한다.

이때, 압력이 급격히 낮아지는 과정에서 기포가 발생하여 이 기포가 상승하 면서 폐수 또는 피처리수 내의 플록이나 유분 등 오염물질을 부착하고, 이것이 수면 위로 부상하게 되는데, 이와 같이 떠오른 스컴(scum)을 회수하여 수내의 오염물질을 제거하는 방법이다.

그러나, 종래의 용존공기부상장치 또는 방법은 수계 내에 존재하는 부유물질만을 제거하는 방법에 지나지 않는다.

우리나라와 같이 계절 변화에 의한 호소수의 수온변화가 심한 지역에서는 수계 내에서 온도차에 의한 대류가 발생되어 퇴적되어 있던 저니(sediment)가 대류에 의해 상층으로 뜨게 되어 수질이 악화되는 경우가 많다.

그러므로 수계 내의 상층 부유물질을 정화하였다 하더라도 수온의 변화에 따라 저니에 의한 수질 악화가 발생할 수 있다.

또한, 유기물 함량이 높은 호소 저니는 혐기성 상태이기 때문에 암모니아, 황화수소 및 지오스민과 같은 악취 및 이취미물질이 발생하여 호소수와 같은 수자원을 음용수로 이용할 경우에는 고도정수처리를 해야만 하는 문제점이 있다.

따라서, 수질의 근본적인 개선은 호소수 내에 부유하는 입자성 부유물질과 영양물질을 제거해야 함은 물론 바닥에 퇴적되어 있는 저니까지 정화해야만 완전한 수질개선 효과를 얻을 수 있는 것이다.

뿐만 아니라 종래의 용존공기부상법 또는 그 장치는 비교적 작은 규모의 호소에 적용할 수 있는 것으로서 대규모로 조성된 인공호수나 댐의 호수와 같이 넓은 면적의 수계에는 적용이 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 아래와 같이 본발명과 관계되는 발명들이 제안되었다.

먼저, 용존공기부상법에 관련된 특허로서 특허 제155482호가 있다.

이 특허는 넓은 면적의 호소를 정화함에 있어서 호소수 내에 가압수 토출장치를 위치시키고 피처리부를 펜스로 분리시킴으로써 스컴의 처리를 효율적으로 하며, 한 번 설치하여 지속적으로 정화작업을 수행하게 한다는 것이다.

그러나, 상기 장치는 호소 저면의 저니를 처리할 수 없을 뿐 아니라, 대규모의 호소에서는 한 군데에서의 작업이 완료되면 호소 내의 다른 곳으로 가압수 토출장치를 수동으로 이동시켜야만 하는 불편함이 있다.

또한, 특허출원 제98-33471호는 수원지로 이용되는 취수댐의 오염퇴적물을 제거하기 위하여 수문을 개방하여 호수 내의 물을 모두 방류한 다음 상류의 다른 댐의 수문을 개방하여 인공홍수를 유발하는 방법에 대한 것이다.

그러나, 이 방법은 급격한 수위조절에 따른 위험성이 존재하고, 비용이 지나치게 많이 소요된다. 뿐만 아니라, 이 방법은 두 댐 사이에 위치하는 호수 외에는 적용할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 특허출원 제98-57951호는 바지선을 이용하여 호소 내의 퇴적물에 분리조를 고정시키고, 퇴적물을 흡입하여 이를 자연건조하고, 부유물은 가압부상법으로 정화시키는 준설 및 수질정화시스템에 관한 것이다.

그러나 이 시스템은 대규모 수계에서의 저니처리에는 적합하지 않으며, 일정 면적을 처리한 후에는 고정시킨 분리조를 끌어올려 다시 이동시키고, 호소 내의 다른 부분에 분리조를 고정시켜야 하는 불편한 문제점이 있다.

또한, 퇴적물 처리에 있어서는 단순한 흡입장치를 이용함으로써 저층의 저니를 흡입시키는데 전력이 많이 소요될 뿐 아니라 완벽한 저니의 처리가 어려운 구조적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 담수호나 하천 등의 바닥의 고여있는 부분 또 유속이 느린부분의 물을 강제순환시켜 정화하는 것으로 담수호 저면의 부영양화를 줄일 수 있는 담수호 및 하천 정화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 부유체의 내부에 구비된 침전분리조, 콘크리트필터부, 회분식처리조, 최종침전조, 폭기식방류조에 의해 정화된 처리수를 분수를 이용하여 공기중에 분사하여 처리수의 용존 산소량을 극대화시킬 수 있는 담수호 및 하천 정화장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 토양식, 회분식, 폭기식 등의 방 식으로 산업폐수, 생활잡배수, 오수 등이 유입되는 담수호나 하천을 정화하는 담수호 및 하천 정화장치에 있어서, 상기 담수호에 부유하는 부력체와; 상기 부력체의 일측에 구비되어 담수호바닥의 물을 끌어올리는 펌프와; 상기 펌프에서 공급되는 유입수에 함유된 슬러지 등을 침전시키고 혐기성 소화가 활발히 일어나는 침전분리조와; 상기 침전분리조에서 처리된 유입수를 반복해서 폭기 및 침전시키는 회분식처리조와; 상기 회분식처리조에서 처리된 유입수를 침전시키고 잉여슬러지 및 질산화균을 상기 침전분리조나 회분식처리조로 다시 반송하는 에어리프트가 설치된 최종침전조와; 상기 최종침전조에서 처리된 유입수 중의 대장균을 박멸하고 처리수의 안정적 배출을 유도하는 폭기식방류조와; 상기 각 조들의 상부에 설치되어 각 조에서 처리된 처리수를 토양균주와 식물뿌리에 접촉하도록 하는 콘크리트필터부를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정면도이고, 도 2는 도 1의 내부를 보인 단면도이며, 도 3은 본 발명의 정화과정을 보인 순서도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 담수호 및 하천 정화장치는 담수호에 부유하는 부력체(10)와, 부력체(10)의 일측에 구비되어 담수호바닥의 물을 끌어올리는 펌프(20)와, 펌프(20)에서 공급되는 유입수에 함유된 슬러지 등을 침전시키고 혐기성 소화가 활발히 일어나는 침전분리조(30)와, 침전분리조(30)에서 처리된 유입수를 반복해서 폭기 및 침전시키는 회분식처리조(50)와, 회분식처리조(50)에서 처리된 유입수를 침전시키고 잉여슬러지 및 질산화균을 상기 침전분리조(30)나 회분식처리조(50)로 다시 반송하는 에어리프트(61)가 설치된 최종침전조(60)와, 최종침전조(60)에서 처리된 유입수 중의 대장균을 박멸하고 처리수의 배출을 유도하는 폭기식방류조(70)와, 각 조(30,50,60,70)의 상부에 설치되어 각 조(30,50,60,70)에서 처리된 처리수를 토양균주와 식물뿌리에 접촉하도록 하는 콘크리트필터부(40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 부력체(10)는 침전분리조(30), 콘크리트필터부(40), 회분식처리조(50), 최종침전조(60), 폭기식방류조(70), 분수조(90)가 수용되도록, 중앙부분이 아래로 오목하게 수용공간(11)이 형성되어 있다.

이때, 각각의 조(30,40,50,60,70,90)들을 구성하기 위해 수용공간(11)에 다수의 격벽(13)을 소정간격으로 이격되게 설치하고, 다수의 격벽(13)들은 상부에 수로(15)가 형성되어 정화되는 정화수가 순서대로 흐르게 된다. 다른 실시예로는 담수호의 유입수가 채워질 수 있는 용기형상으로 된 각각의 조(30,40,50,60,70,90)들을 서로 유입수가 흐르도록 연결되게 나란히 설치할 수도 있다.

또한, 펌프(20)는 호스(21)의 길이를 충분히 길게 하여 펌프(20)가 담수호의 저면에 도달하도록 배치하는 것이 바람직하다.

그리고, 침전분리조(30)는 펌프(20)에 의해 유입되는 유입수가 수용되어 슬러지가 저면에 침전된다.

그리고, 회분식처리조(50)는 내부에 미생물이 배양되는 접촉재(51)와 공기를 공급하는 산기관(53)이 설치되어, 침전분리조(30)에서 흐르는 유입수가 회분식처리조(50)에 채워지면 유입수는 접촉재(51)의 미생물에 의해 분해된다. 이때, 산기관(53)에 의해 공급되는 공기중의 산소에 의해 미생물이 활발하게 증식되어 유입수를 정화하게 된다.

그리고, 최종침전조(60)는 내부 저면에 2차적으로 미세슬러지를 침전시키는 경사면(61)이 형성되어 있고, 침전된 슬러지를 회분식처리조(50)에 이송시키는 이송펌프(63)와 이송펌프(63)에 연결된 이송관(65)이 설치되어 있다.

그리고, 폭기식방류조(70)는 내부에 공기를 공급하는 산기관(53)이 설치되어 처리수에 섞여있는 미생물에 공기를 공급하여 처리수의 정화를 촉진시키면서 정화된 정화수를 방류한다. 한편, 폭기식방류조(70)에서 배출되는 배출수는 별도의 펌프(미도시)를 이용하여 담수호로 배출될 수도 있다.

한편, 분수조(90)는 내부 저면에 노즐(93)과 연결된 분수펌프(91)가 설치되어 폭기식방류조(70)에서 흘러 저장되는 방류수를 공기중으로 분사할 수 있다.

이때, 노즐(93)의 방향을 콘크리트필터부(40)를 향하도록 하여 방류수를 콘크리트필터부(40)에 공급할 수도 있고, 노즐(93)의 방향을 수면을 향하도록 하여 담수호로 바로 배출 할 수도 있다.

그리고, 콘크리트필터부(40)는 침전분리조(30), 회분식처리조(50), 최종침전조(60), 폭기식방류조(70), 분수조(90)의 상부에 수분이 통과 되도록 다수개의 홀(41)이 형성된 콘크리트 투수블록(42)를 설치하고, 이 투수블록(42)에 충진재(43)를 채우고 충진재(43)위에 모관력(44)을 깔고 다시 모관망(45)으로 덮은 후 토양 (46)을 피복하고 잔디나 관상수(47)등이 심어져 있다.

여기서, 투수블록(41)에는 맨홀(미도시)을 설치하여 각 조(30,40,50,60,70,90)들의 내부를 유지보수 및 관리 할 수도 있다.

그리고, 부력체(10)는 담수호 및 하천에서 부상된 상태에서 일정위치에 고정되도록, 부력체(10)의 일측에 고정닷(80)을 설치하여 사용할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같은 작용 및 효과가 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 부력체(10)를 담수호에 띄운 후 소정의 위치에 이동시킨 후 닷(80)을 이용하여 부력체(10)를 고정시킨다. 그리고, 펌프(20)를 담수호의 저면까지 도달시킨 후 작동시킨다.

이때 담수호 저면의 물이 본 발명의 침전분리조(30)로 유입된다. 이때, 침전분리조(30)에서 유입된 유입수 중에 함유되어 있는 슬러지 등을 침전되고고 무기질과 유기질을 분리저장됨과 동시에 처리된 유입수를 이송하는 역할을 하며 저장량이나 체류시간에 따라 혐기성소화가 활발히 일어난다.

각 조(30,50,60,70,90)의 상부에 형성되는 수면은 콘크리트필터부(40)와 접촉하여 암모니아성 가스는 토양에 흡수되고 상부 식물뿌리가 영양염류인 질소와 인을 찾아 내려와 식물의 성장이 촉진되며 질소와 인을 분해하는 역할을 하며, 토양 미생물의 다양한 균주로 인하여 BOD(생물학적산소요구량)와 COD(화학적산소요구량)를 조절하고 SS(부유물질) 처리를 활발하게 진행시키며 혐기조에서 서식하는 모기 또한 퇴치하는 등 다양한 형태로 유입수의 정화에 도움을 준다.

특히, 본 발명의 콘크리트필터부(40)는 각 조(30,50,60,70,90)에서 침전분리된 탁도나 오염도가 높은 원수가 토양식 필터를 지나게 되므로 상부에 식재된 잔디나 관상수의 질소 및 인 처리속도가 빨라지며 식물뿌리의 서식이 더욱 왕성하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 대한 구성 및 효과는 아래와 같다.

도 4는 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단면도이고, 도 5는 도 4의 평면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 부력체(10)는 각 조(30,50,60,70,90)가 수용되며, 그 전체적인 넓이는 콘크리트필터부(40)보다 적은 넓이로 제작되어 콘크리트필터부(40)의 저면 중앙부분에 설치된다.

이와 같이, 부력체(10)보다 넓은 콘크리트필터부(40)의 주변부위가 담수호의 수면에 접촉된다.

따라서, 콘크리트필터부(40)는 담수호의 수면에 직접 접촉되므로, 식재된 잔디나 관상수에 의해 질소 및 인 처리속도가 빨라지게 되어 식물뿌리의 왕성하게 자라게 된다.

이와 같이 본 발명은 호소, 댐, 저수지, 하천, 담수호 등에 설치되어 호수바닥의 침전물을 정화할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 청구범위에 기재된 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 설계변경하여 실시하는 경우에는 본 발명의 범주로 간주한다.

이와 같이 본 발명은 담수호나 하천 등의 바닥에 고여있거나 또 유속이 느린부분의 물을 강제순환시켜 정화하므로, 담수호, 댐, 저수지, 하천 등의 저면에서 발생되는 부영양화를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 콘크리트필터부에 의해 영양염류인 질소, 인 등을 잔디 및 관상수 뿌리가 흡수하도록 하여 암모니아성 가스로 인한 악취를 효과적으로 처리하고 보습 및 온도조절이 용이하여 혹한에서도 안정적으로 기능하며 배출되는 처리수의 용존산소량을 극대화시키는 유용한 효과를 발휘하며 특히 호소나 하천의 저면에 쌓인 잉여슬러지를 현장에서 처리할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 부력체에 의해 호소나 하천의 상부에 떠 있는 상태에서 이동이 자유롭고, 닷을 이용하여 어느 한곳에 고정되어 오염물이 많이 쌓인 부분을 집중적으로 정화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 정화된 처리수를 분수를 이용하여 공기중에 분사하여 처리수의 용존 산소량을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 토양식, 회분식, 폭기식 등의 방식으로 산업폐수, 생활잡배수, 오수 등이 유입되는 담수호나 하천을 정화하는 담수호 및 하천 정화장치에 있어서,

   상기 담수호에 부유하는 부력체(10)와;

   상기 부력체(10)의 일측에 구비되어 담수호바닥의 물을 끌어올리는 펌프(20)와;

   상기 펌프(20)에서 공급되는 유입수에 함유된 슬러지 등을 침전시키고 혐기성 소화가 활발히 일어나는 침전분리조(30)와;

   상기 콘크리트필터부(40)의 하부에 설치되어 상기 침전분리조(30) 및 콘크리트필터부(40)에서 처리된 유입수를 반복해서 폭기 및 침전시키는 회분식처리조(50)와;

   상기 회분식처리조(50)에서 처리된 유입수를 침전시키고 잉여슬러지 및 질산화균을 상기 침전분리조(30)나 회분식처리조(50)로 다시 반송하는 에어리프트(61)가 설치된 최종침전조(60)와;

   상기 최종침전조(60)에서 처리된 유입수 중의 대장균을 박멸하고 처리수의 안정적 배출을 유도하는 폭기식방류조(70)와;

   상기 각 조(30,50,60,70)의 상부에 설치되어 각 조(30,50,60,70)에서 처리된 처리수를 토양균주와 식물뿌리에 접촉하도록 하는 콘크리트필터부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 부력체(10)는 상기 침전분리조(30), 콘크리트필터부(40), 회분식처리조(50), 최종침전조(60), 폭기식방류조(70)가 수용되도록, 중앙부분이 아래로 오목하게 수용공간(11)이 형성된 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 부력체(10)는 상기 콘크리트필터부(40)보다 적은 넓이로 제작되어 상기 콘크리트필터부(40)의 주변부위가 수면에 접촉되도록 상기 부력체(10)가 상기 콘크리트필터부(40)의 저면 중앙부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 부력체(10)는 담수호 및 하천에서 부상된 상태에서 일정위치에 고정되도록, 고정닷(80)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 콘크리트필터부(40)는 침전분리조(30), 회분식처리조 (50), 최종침전조(60), 폭기식방류조(70), 분수조(90)의 상부에 수분이 통과 되도록 다수개의 홀(41)이 형성된 콘크리트 투수블록(42)을 설치하고, 이 투수블록(42)에 충진재(43)를 채우고 충진재(43)위에 모관력(44)을 깔고 다시 모관망(45)으로 덮은 후 토양(46)을 피복하고 식물을 심어 구성된 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 회분식처리조(50)는 내부에 미생물이 배양되는 접촉재(51)와, 배양되는 미생물에 공기를 공급하는 산기관(53)이 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 최종침전조(60)는 내부 저면에 미세슬러지를 침전시키는 경사면(61)이 형성되고, 침전된 미세슬러지를 회분식처리조(50)에 이송시키는 이송펌프(63)와 이송펌프(63)에 연결된 이송관(65)이 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 폭기식방류조(70)에서 방류되는 방류수가 저장되는 분수조(90)와, 상기 분수조(90)에 저장된 방류수를 공기중에 분사하도록 노즐(93) 과 연결되는 분수펌프(91)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 담수호 및 하천 정화장치.

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