KR100804349B1 - 최종 침전지형 부유식 수초재배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최종 침전지형 부유식 수초재배장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수초재배장치의 틀을 제공하는 프레임, 수초를 근착시키는 식재설비, 수초재배장치에 부력을 제공하는 부유설비 및 미생물를 제거하는 탈리장치로 구성되며, 본 발명에 의하면 친환경적이면서도 지속적인 고효율의 정화처리가 가능한 최종 침전지형 부유식 수초재배장치를 제공할 수 있다.

생물학적 정화, 탈리장치, 수초재배장치, 끈상 인공근, 세팅장치, 스컴제거펌프.

Description

최종 침전지형 부유식 수초재배장치{Final Settling Pond Type Floating Device For Planting Water Plant}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 침전지형 부유식 수초재배장치의 구성을 나타내는 사시도 및 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 따른 최종 침전지형 부유식 수초재배장치의 조립 완료시의 평면도이다.

도 3은 도 1에 따른 최종 침전지형 부유식 수초재배장치의 조립 완료시의 절개 사시도다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스컴제거펌프를 구비한 최종 침전지형 부유식 수초재배장치의 조립 완료시의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 프레임 12 : 식재설비

121 : 매쉬망 122 : 식재 매트

123 : 그물망 13 : 부유설비

14 : 끈상 인공근 15 : 탈리장치

16 : 무게추 17 : 세팅장치

18 : 연결부 19 : 배수로

20 : 침전조 외벽 21 : 침전조 월류웨어

22 : 침전조 내통 23 : 유입 배관

24 : 부유식 스컴제거펌프

본 발명은 수초재배장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고효율의 정화처리를 위하여 슬러지와 처리수를 분리하는데 사용되는 하수/오수 처리장의 최종 침전지에 적용가능한 최종침전지형 부유식 수초재배장치에 관한 것이다.

일반적으로 침전지란 하수 처리 과정에서 하수를 오랜 시간 머물게 하면서 하수 속의 미립자나 미생물을 침전시키고 부유물을 제거하기 위해 만들어 놓은 연못을 지칭하는 것으로 보통 하수 처리 과정에서는 침사지의 다음 단계와 포기조 다음 단계에 각각 최초 침전지와 최종 침전지를 설치하는데, 본 발명은 최종 침전지에 적용 가능한 부유식 수초재배장치에 관한 것이다.

최근 산업발달 및 생활수준의 향상에 따라 방류 수역의 수질 오염이 심화되었고, 그에 따라 용수의 이용에 지장을 줄 정도로 심각한 수질악화를 초래하였다. 이에 정부는 방류수에 대한 수질 기준을 강화하기에 이르렀고, 앞으로 오수/하수에 대한 고도의 정화처리의 필요성은 날로 절실해질 것으로 전망된다.

일반적으로 도시 하수처리에 채택되는 생물학적 2차 처리는 하수 중에 용존 되어 있는 유기물과 1차 처리에서 처리되지 않는 유기성 고형물을 제거하기 위하여 사용되며, 그 방식에 따라 처리효율에 차이가 있지만 대개 80% 이상의 높은 제거율을 나타낸다.

그러나 상기 생물학적 2차 처리는 SS 등의 유기물만을 제거하므로 여전히 영양염류는 처리수에 잔존하게 되며, 이 영양염류에 의하여 조류 및 수서식물의 성장이 촉진되기 때문에 수중의 용존산소량(DO)은 고갈되고, 이와 함께 하천의 자정능력도 저하된다. 이는 방류수역의 부영양화(Eutrophication) 및 적조현상(Red Tide) 등을 유발시킬 수 있는 원인을 제공한다.

기존의 하수처리장에서는 이에 대비하여 유기물뿐만 아니라 질소나 인 등의 영양염류도 함께 제거할 수 있는 A2O, SBR 및 기타 이를 변형한 여러 생물학적 질소, 인 처리공법을 채택하였고, 모래여과기, 섬유상여과기 등의 여러 3차 처리공정에 대한 시설을 개선하고 추가하여 설비하였다.

그러나 현재까지 적용되는 생물학적 질소, 인 처리공법은 계절적 요인 및 유입 유량 및 부하의 변동, 유기물과 영양분의 비율 변화 등 여러 가지 요인에 따라 안정적인 처리수질의 유지가 어렵고, 또한 3차 처리공정을 추가할 경우 추가설비 및 유지관리에 많은 비용이 든다는 문제가 있으며, 이러한 설비를 갖춘다 하더라도지금까지 하수종말처리시설을 혐오시설로 인식하게 만든 악취나 불결함 등 심미적인 문제를 해결할 수는 없다.

또한, 별도의 설비를 침전조에 설치함에도 여러 난점이 있었다.

이는 최종 침전조 내부에 오염물질을 제거하기 위한 여러 기계장치가 부착되어 있어 별도의 설비를 침전조에 설치할 경우 이들 기계장치의 작동을 방해하는 문제를 야기하기 때문이다. 예를 들면, 침전조 중앙 하부에는 침전된 슬러지를 가운데로 모으기 위한 스크래퍼가 있고, 그 상부에는 스컴을 제거하기 위한 스컴스크래퍼, 스컴스키머 등이 장착되어 있는데, 이들 장치가 작동함에 있어 추가되는 설비가 장애를 일으킬 염려가 있기 때문이다.

특히 수초재배장치와 같은 부유설비를 추가로 설치하는 경우, 침전조의 정비를 위해 침전조 내의 물을 완전히 비워야 할 때, 부유설비가 물과 함께 가라앉기 때문에 침전조의 정비시에 장애가 되어 이를 침전조에 적용하기 어려웠다.

이에 본 발명자들은 상술한 문제들을 해결하기 위한 노력을 계속하여 왔다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 한계 및 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 하수처리장의 생물학적 처리설비에 사용되는 최종 침전지에 본 발명의 부유식 수초재배장치를 적용하여 생태 공학적, 심미적 기능이 가미된 고효율의 정화처리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양상은 다른 프레임(11)과 조립결합이 가능한 프레임(11); 상기 프레임(11) 내부에 설치되고, 매쉬망(121), 식재매트(122) 및 그물망(123) 순으로 적층되어 이루어진 식재설비(12); 상기 프레임(11) 하부에 설치되어 상기 프레임(11) 및 식재설비(12)를 부유시키는 부유설비(13) 및 상기 프레임(11) 상부에 설치되어 진동을 발생시는 탈리장치(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치에 관계한다.

본 발명의 최종 침전지형 부유식 수초재배장치는 진동을 이용한 탈리장치(15)를 적용하여 과도하게 증폭된 미생물을 제거함으로써 높은 처리효율을 유지할 수 있고, 세팅장치(17)를 채용하여 침전조의 정비를 위하여 침전조 내의 물을 비울 때에도 침전조로부터 프레임(11)을 고정시켜 유지보수를 용이하게 하며, 부유식 스컴제거펌프(24)를 침전조 내통(22)과 프레임(11)의 내측부 사이에 설치하여 스컴 발생시 스컴을 효과적으로 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 프레임(11)과 식재설비(12)를 나타내는 사시도 및 분해 사시도이다.

본 발명의 프레임(11)은 다른 프레임과 조립결합이 가능하며, 다양한 형태로 유니트화하여 제조될 수 있다. 이는 하수 또는 오수처리장의 침전조에 맞춤형으로 설치될 수 있게 하여 침전조의 형태에 따라 탄력적으로 조립결합하기 위함이며, 상 기 프레임(11)은 부식방지를 위하여 스테인레스 스틸 또는 합성수지재를 주재료로 하여 제작된다.

본 발명에 따른 식재설비(12)는 상기 프레임(11) 내부에 위치하여 매쉬망(121), 식재매트(122) 및 그물망(123) 순으로 적층되어 이루어진다.

상기 매쉬망(121)은 식재매트(122)의 유실을 방지함으로써 수초의 생장을 용이하게 하며, 통상 물과 접촉하더라도 녹슬지 않고 내구성이 좋은 폴리에틸렌 등의 합성수지재나 스테인레스 스틸로 제작된다.

상기 매쉬망(101)은 하부에 끈상 인공근(14)을 포함하고, 상기 끈상 인공근(14)은 중심로프에 가느다란 화학섬유를 방사형 또는 섬모형으로 직조한 형태와 같이 내부식성과 넓은 표면적을 모두 구비한 것이 바람직하다. 이는 보다 많은 미생물의 활성화를 보장하기 위함이다.

상기 끈상 인공근(14)은 말단에 무게추(16)가 부착되는데, 이는 침전조 내의 와류나 진동에도 끈상 인공근(14)의 간격을 일정하게 수직방향으로 유지시킴으로써 보다 효율적인 미생물의 활동을 보장하게 한다.

상기 식재매트(122)는 그물망(123) 아래에 수초를 고정하여 근착할 수 있게 하는 역할을 하여 수초의 생장에 알맞은 환경을 제공하며, 끈상 인공근(14)에 부착된 미생물에 의해 분해된 유기물 및 영양염류를 수초의 자양분으로서 이용될 수 있게 한다.

상기 식재매트(102)는 숯, 제올라이트 및 맥반석 등의 다공성 흡착재를 포함 하며, 이로써 수초의 뿌리는 직접 수중의 영양염류를 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 상기 흡착재에 붙은 질소, 인 등의 영양염류를 효과적으로 흡수할 수 있게 된다. 또한 다공성 흡착제로부터 방출되는 원적외선으로 인하여 수초의 생장속도가 증가하고, 그에 따라 수중의 영양염류, 유기물 등을 분해하는 처리효율도 좋아져 결국 보다 효율적인 정화가 이루어지게 된다. 상기 수초로는 달뿌리풀, 애기부들, 동의나물, 억새, 갈대 등이 이용된다.

상기 그물망(123)은 상기 프레임(11) 내부에 고정되어 식재매트(122)의 상단에 수초의 유실을 방지하는 역할을 하며, 주로 인장력이 좋은 폴리에틸렌으로 제작된다.

본 발명의 부유설비(13)는 상기 프레임(11) 하부에 설치되어 상기 프레임(11) 및 식재설비를 부유시키는 역할을 한다.

상기 부유설비(13)는 압축 스티로폴 등의 밀도가 작은 물질을 내부에 배치하여 부력을 제공하며, 그 외부는 수분의 침투를 막기 위하여 분자량이 높은 HDPE(High Density Poly Ethylene) sheet 등으로 감싸서 제작한다. HDPE 외에도 폴리에스틸렌, 발포우레탄, 스테인레스스틸 파이프, PE 파이프, 발포합성수지재 등이 외장재로 사용될 수 있다.

본 발명의 탈리장치(15)는 상기 프레임(11) 상부에 설치되고, 진동을 이용하여 끈상 인공근(14)에 과도하게 부착된 미생물을 제거시켜 처리효율을 일정하게 유 지시켜주는 역할을 한다.

일반적으로 미생물이 끈상 인공근(14)에 과도하게 부착되는 경우, 미생물과 분해되어야 할 유기물의 접촉이 이루어지는 표면적이 줄어들어 결국 미생물의 처리효율의 저하를 가져온다.

기존의 수초재배장치는 호수나 강 등 야외에 설치되었기 때문에 바람이나 물결의 움직임에 의하여 자연스럽게 이러한 문제를 해결할 수 있었으나, 본 발명과 같이 침전조 등의 실내에 설치하는 경우는 이와 같은 문제가 발생하게 된다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 진동을 발생시킬 수 있는 탈리장치(15)를 본 발명에 채용하여 끈상 인공근(14)에 과도하게 부착된 미생물을 제거함으로써 궁극적으로 미생물의 처리효율을 증진시킬 수 있게 하였으며, 상기 탈리장치(15)의 진동은 초음파 또는 전동기 등을 이용하여 발생시킬 수 있다.

본 발명의 세팅장치(17)는 상기 부유설비(13) 하부에 설치되어 침전조의 물을 방류해야 할 경우 수초재배장치가 물과 함께 가라앉지 않도록 밑에서 지탱해주는 역할을 한다.

침전조가 고장이 나거나 폐색되는 경우 침전조의 정비를 위하여 침전조 내의 물을 모두 방류하여야 하는데, 이 경우 수초재배장치도 물과 함께 가라앉게 되어 침전조를 정비하는데 큰 불편을 초래한다.

기존의 수초재배장치는 야외에 설치되기 때문에 상기한 고장이나 폐색의 문제가 야기되지 아니하였으나, 이를 실내에 적용하는 경우에는 고장이나 폐색의 문 제가 있어 그동안 수초재배장치를 침전조 등 실내에 적용하는데 어려움이 있었다.

본 발명에 따른 세팅장치(17)는 이러한 경우에 대비하여, 침전조 내벽에 존재하는 연결부(18)에 와이어를 교차로 연결하는 방식으로 구성되어 부유식 수초재배장치의 하중을 밑에서 받아준다. 따라서 수초재배장치를 부유된 상태와 마찬가지로 침전조에 고정하고, 유니트 단위로 제작된 프레임(11)을 쉽게 분리할 수 있게 하여, 침전조의 정비시에 사람이 침전조 내부로 용이하게 들어갈 수 있게 하는 역할을 한다.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 수초재배장치를 설치하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 스테인레스 스틸 재질의 앵글로 이루어진 프레임(11)을 사다리꼴 등의 여러 형상으로 제작 후, 매쉬망(121)을 상기 프레임(11) 내부에 고정시키고, 고정된 매쉬망(121)의 하부로 미생물이 분포된 끈상 인공근(14)을 설치한 다음, 끈상 인공근이 수면에 수직방향으로 곧게 설 수 있도록 상기 끈상 인공근(14) 말단에 무게추(16)를 설치한다.

다음으로, 식재매트(122)를 상기 매쉬망(121) 상부에 고정시키고, 수생식물을 상기 식재매트(122)에 근착시킨 다음 마지막으로 수생색물의 이탈을 방지하기 위하여 식재매트(122) 위로 그물망(123)을 덮어 고정시키는 순으로 설치한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 최종침전지형 부유식 수초재배장치의 평 면도이고, 도 3은 본 발명의 수초재배장치를 침전조에 적용한 일 실시예를 도시하는 절개 사시도이다.

상기 도면을 참조하여 침전조에서 본 발명의 수초재배장치가 적용되는 과정을 설명하면, 유입배관(23)을 타고 침전조로 유입된 오수는 관성에 의하여 질량이 큰 물질은 침전조 바닥으로 가라앉게 되고, 질량이 작은 물질은 침전조 상부에 부유하게 된다. 시간이 지남에 따라 중력에 의하여 오수 내에 침전이 일어나고, 이때 바닥에 가라앉은 물질들은 침전조 하부에 있는 갈퀴 등의 스크래퍼에 의해 제거된다. 따라서 침전조 상부에 존재하는 물은 상대적으로 물리적인 정화가 이루어진 상태가 되며, 이 상태의 물은 다시 본 발명의 수초재배장치를 통하여 생물학적인 정화를 한번 더 거치게 된다. 이 물리적인 정화와 생물학적인 정화가 모두 이루어진 처리수는 상대적으로 침전조의 최상부에 존재하게 되며, 이 정화된 물은 톱니모양의 침전조 월류웨어(21)를 찰찰 차고 넘쳐 결국 침전조 외벽(20)과 침전조 월류웨어(21) 사이의 배수로(19)를 거쳐 외부로 방류된다.

도 4는 스컴 발생이 과도할 경우에 적용되는 본 발명의 다른 실시예에 의한 최종 침전지형 부유식 수초재배장치의 평면도이다.

상술한 바와 같이 침전조의 최상부에는 정화된 물이 위치하게 되지만, 물보다 비중이 작은 스컴 역시 이와 함께 침전조의 최상부에 공존하게 되어 문제가 될 수 있다.

일반적으로 스컴(scum)이란 침전지, 슬러지 저류조, 소화조 등의 수면에서 부상하여 모인 유지, 섬유, 고형물 등을 말하는데, 이들의 발생량은 유입되는 하수나 오수의 특성과 하수처리장의 성능에 따라 다르게 발생하며, 특히 질소, 인 처리를 위한 하수처리장에서는 질소 제거 과정 중에 자주 나타난다.

종래에는 스컴의 처리방법에 있어서 스컴 스크래퍼라는 장치를 이용하였다. 이 스컴 스크래퍼는 침전조의 둘레를 회전하는 일자형의 긴 막대가 원형 침전조의 수표면을 걷어내는 방식으로 스컴을 제거하는데, 월류웨어와 접하는 지점에서 스컴이 월류웨어를 넘어가는 경우가 자주 발생하여 스컴제거 효과에 그리 좋지 않다.

또 다른 처리방법으로는 부유식 스컴제거펌프를 이용하데, 이 스컴제거펌프는 제트류를 이용하여 수표면의 스컴을 흡입구(suction mouth)로 빨아 들이는 방식으로 작동한다. 그러나 스컴제거펌프를 적용할 경우 스컴이 월류웨어로 넘어가는 것을 방지하기 위하여 월류웨어 안에 겹벽을 별도로 설치해야 하는 부담이 있다.

본 발명은 스컴이 다량 발생하는 경우에 대비하여, 수초 재배장치를 최종 침전지의 월류웨어(21) 가까이에 크게 둘러 설치하고, 그 안에 부유식 스컴제거펌프(24)을 적용함으로써 침전조 내통(22)과 프레임(11)의 내측부 사이에 존재하는 스컴을 제거한다. 이 경우 별도의 겹벽을 설치하지 아니하여도 프레임(11)의 내측부과 외측부가 2중의 겹벽 역할을 하여 스컴이 월류웨어를 넘어 배출되는 현상을 현저하게 줄 일 수 있으며, 프레임 내부로 올라오는 스컴은 끈상 인공근의 미생물에 의해 분해되어 식재설비의 수초의 뿌리로 흡수되므로 스컴제거에 있어 본 발명은 매우 탁월한 효과를 갖는다. 상기 부유식 스컴제거펌프(24)는 수초재배장치가 설치되지 않은 침전조 내통(22)을 중심으로 자유롭게 부유하여 이동함으로써 표면 의 스컴을 제거한다.

본 발명은 탈리장치를 이용하여 과도하게 부착된 미생물을 제거함으로써 지속적으로 고효율의 정화처리를 할 수 있고, 세팅장치(17)를 채용하여 침전조의 폐색이나 고장시 사람을 투입할 수 있도록 프레임(11)의 고정 및 분리를 가능하게 하며, 스컴제거펌프를 침전조 내통과 프레임의 내측부 사이에 적용함으로써 스컴제거에 탁월한 효과가 있는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치를 제공할 수 있다.

또한 고가인 3차 처리공정의 추가 설치 없이 기존의 하수/오수처리장에 본 발명을 적용함으로써 유입하수의 충격부하와 운전조건 사이에 불균형이 최종 침전지에 일어날 경우에도 고효율의 정화처리가 가능한 최종 침전지를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면 단순히 방류 수역의 부영양화 및 적조현상을 예방을 위한 정화처리만을 하는 것이 아니라 친환경적인 생물학적 정화가 이루어지기 때문에 시민 환경교육의 장으로서의 면모를 갖춘 하수 또는 오수처리장을 제공할 수 있으며, 이로써 사람들의 인식에 박힌 하수종말 처리장, 오수처리장 등에 대한 기존의 이미지를 휴식 및 생태공간으로서의 이미지로 탈바꿈하는 초석을 제공할 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이루어질 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

1. 다른 프레임과 조립결합이 가능한 프레임; 상기 프레임 내부에 설치되고, 매쉬망, 식재매트 및 그물망 순으로 적층되어 이루어진 식재설비; 상기 프레임 하부에 설치되어 상기 프레임 및 식재설비를 부유시키는 부유설비 및 상기 프레임 상부에 설치되어 진동을 발생시는 탈리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 프레임은 유니트화되어 필요한 수량만큼 조립결합함으로써 하수 또는 오수처리장의 최종침전조에 맞춤형으로 설치될 수 있는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 식재설비 중 매쉬망은 하부에 끈상 인공근을 포함하고, 상기 끈상 인공근은 미생물을 부착하기 위해 넓은 표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 끈상 인공근은 말단에 무게추를 설치하는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 탈리장치는 진동을 이용하여 끈상 인공근에 과도하게 부착된 미생물을 탈리시켜 높은 처리효율을 유지하게 하는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
6. 제 1항에 있어서, 침전조 내의 물을 방류할 때 상기 부유설비 하부에 설치되어 수초재배장치를 침전조로부터 고정시키는 세팅장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 세팅장치는 침전조 내벽상의 연결부에 와이어를 교차로 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.
8. 제 1항에 있어서, 침전조 내통과 프레임 사이에 부유식 스컴제거펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 최종 침전지형 부유식 수초재배장치.

Images