KR101083647B1 - 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 관한 것으로서, 별도의 동력장치가 없이도 하천의 자연적인 흐름 과정으로부터 오염된 하천수를 정화시킬 수 있는 수질 정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 순차적으로 설치되어 상호간의 수두 압력차에 따른 하천수의 이동 및 그 과정으로부터의 정화과정이 이루어지는 것으로, 하상으로부터 소정 깊이를 갖는 공간부를 형성한 것으로, 하천의 진행 방향에 따라 순차적으로 형성된 다수의 정화수조(10)와; 상기 각각의 정화수조(10) 내부 공간을 하천수가 유입되는 전방 및 하천수가 배출되는 후방으로 이분할하는 것으로, 정화수조(10)의 바닥과는 이격되도록 형성되며, 정화수조(10) 상부로는 일부가 돌출된 형태로 이루어진 차단벽(20)과; 상기 정화수조(10) 내의 공간부에 수용되어 오염된 하천수의 여과기능을 제공하는 것으로, 외부는 그물철망(31)으로 이루어지고, 내부에는 각종 정화부재(35)가 수용된 다수의 정화블록(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

하천수, 하상, 수질 정화장치, 정화수조, 정화블록, 역사이펀

Description

하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치 {Multistage filtering equipments of stream bed}

본 발명은 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 정화부재를 필터화하여 적층 수용한 다수의 정화수조가 하상의 흐름방향으로 매설되어 상호간의 수두 압력차에 따른 하천수의 이동 및 그 과정으로부터의 정화과정이 이루어지는 다단계 수질 정화장치에 관한 것이다.

산업의 발전과 도시로의 인구 집중화로 인하여 각 도시를 끼고 흐르며 식수원이기도 한 하천은 폐수 및 생활하수 등의 각종 오염물질에 노출되어 있으나, 이를 처리하기 위한 정화시설은 매우 부족한 실정이다. 특히 갈수기에는 오염도의 상승으로 인하여 취수정의 물이 식수용으로 적합치 않을 정도로 오염되는 하천도 발생하는 실정이다.

상기와 같은 하천의 수질오염을 방지하거나 감소시키기 위해서는 기본적으로 각 가정이나 공장 등에서 발생되는 폐수 및 생활하수 등을 1차적으로 감소시켜야 하며, 하천을 따라 각 지역별로 하수종말처리장을 설치하여 하천으로 유입되기 전 오염수를 정화한 후 하천으로 방출하여야 하나 이와 같은 방법은 하수종말처리장의 건설에 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 건설 및 유지관리 비용이 과다하게 소요되어 장기적인 대책으로나 적합하다 할 수 있는 실정이다.

따라서, 단기간에 실시가 가능하고 비용이 적게 들면서 효율적인 하천수의 정화 방법들이 개발되었는 바, 이들을 살펴보면 다음과 같다.

대표적인 환경친화적인 방법으로서 수생식물을 이용한 방법을 들 수 있는 바, 이는 담수성 수생식물을 이용하여 하천수를 자연적으로 정화하는 것으로, 종래의 물리화학적 처리에 비하여 그 비용이 저렴하면서도 새로운 오염물의 발생이 없고, 부분적으로는 생태계를 복원할 수도 있는 환경친화적인 방법이라는 측면이 있으나, 수생식물의 종류에 따라 각각 고유한 장점과 단점을 갖기 때문에 여러 종류의 수생식물을 이용하여야 한다는 문제가 있다.

즉, 각 수생식물은 동종 식물끼리 밀집시켜야 하천수의 정화효율을 높일 수 있는 바, 여러 종류의 수생식물 집단을 활용하기 위해서는 상당한 면적의 부지가 필요하게 되기 때문에 현실적으로는 처리 용량에 한계가 있으며, 수생식물의 성장에 따라 정화 능력이 변화되는 시기적인 제약도 있어 제한적으로만 이용되고 있다.

또 다른 종래의 하천 수질 정화장치는, 취수된 오염 하천수에서 모래와 같은 입자가 큰 오염물을 침적시키기 위한 침사조와, 침사조를 통과한 하천수에 함유된 유기물과 부유물을 침전 및 흡착시킨 후 산화분해 및 여과하기 위하여 자갈과 같은 각종 여과재가 충진된 정화수조와, 정화수조를 통과한 정화 하천수가 모여 방류되는 방류조로 구성되고, 상기 침사조로부터 방류수까지 하천수가 수평 방향으로 흐르며 오염물이 제거되는 수평류식 하천 정화 장치가 일반적으로 사용되었다.

그러나, 상기와 같이 이루어진 종래의 수평류식 하천 정화 장치는 오염물을 충분히 제거를 위해서는 정화 장치의 길이가 과도하게 길어질 수 있는 문제점이 있으며, 또한, 정화장치의 구성적 특성상 정화수조 앞 부분에 오염물이 집중 축적되어 하천수의 이동 통로를 막는 문제점이 발생함으로써 오염물의 흐름이 단시간에 급격히 느려져 정화 효율이 떨어지게 되는 문제점도 있었다.

뿐만 아니라, 하천 내에서 오염된 물을 직접 정화하는 방법인 기존의 하천수질정화 접촉산화법에 사용되는 산재된 여과부재의 공극폐쇄는 교체가 어려워 설치 후 일정기간이 경과하면 운영중단의 문제점이 발생되기도 하였다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 별도의 동력장치가 없이도 하천의 자연적인 흐름 과정으로부터 오염된 하천수를 정화시킬 수 있는 수질 정화장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

또한, 본 발명은 하천수의 정화를 위해 사용되는 필터링 부재의 설치 및 주기적인 유지관리가 수월하도록 구성된 수질 정화장치를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 순차적으로 설치되어 상호간의 수두 압력차에 따른 하천수의 이동 및 그 과정으로부터의 정화과정이 이루어지는 것으로, 하상으로부터 소정 깊이를 갖는 공간부를 형성한 것으로, 하천의 진행 방향에 따라 순차적으로 매설되는 다수의 정화수조와; 상기 정화수조 내부 공간을 하천수가 유입되는 전방 및 하천수가 배출되는 후방으로 이분할하는 것으로, 정화수조의 바닥과는 이격되도록 형성되며, 정화수조 상부로는 일부가 돌출된 형태로 이루어진 차단벽과; 상기 정화수조 내의 공간부에 수용되어 오염된 하천수의 정화기능을 제공하는 것으로, 외부는 그물철망으로 이루어지고, 내부에는 각종 정화부재가 수용된 다수의 정화블록;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 정화블록은 그물철망으로 이루어진 다면체 형상을 갖으며, 그 중 일 면은 개폐 가능하도록 개폐수단이 형성되고, 상기 개폐 가능한 일 면은 고정 가능하도록 잠금수단이 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 개폐수단은 경첩이 적용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 정화블록의 외부에는 손잡이가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 정화수조의 상단은 차단벽을 중심으로 양측 높이차가 형성되도록 계단식 또는 경사진 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 정화부재는 자갈, 모래, 숯, 세라믹, 제오라이트 중 최소 하나 이상이 단일 또는 혼합 적용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 다수의 정화수조는 하상의 진행방향을 따라 각각의 수두가 점차 낮아지는 계단식 형태로 매설되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별도의 동력장치가 없이도 일종의 역사이펀 현상처럼 상호간의 수두차에 의한 수두압력으로 하천수의 유입과 정화 및 배출이 자연스럽게 이루어지는 효과가 있다.

둘째, 자연원리를 이용한 간단한 구성으로 설치 및 유지관리 비용을 절감한 효과도 있다.

셋째, 필터링 기능의 정화블록은 설치 및 유지관리가 편리하고, 내측 정화부재를 교체할 수 있으므로 재사용에 따른 사용수명이 연장되고, 정화부재의 교체 적용이 용이하여 최상의 정화성능을 유지하고 할 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 대한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정화수조에 대한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정화수조에 대한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정화블록에 대한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정화블록에 대한 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명은 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 소정 깊이의 정화수조(10) 다수가 하천의 진행 방향에 따라 순차적으로 형성되고, 상기 각각의 정화수조(10)에는 전방 및 후방으로 공간을 분할하는 차단벽(20)이 형성되며, 상기 정화수조(10) 내의 공간부에는 필터링 기능의 다수의 정화블록(30)이 수용된다.

상기에서 정화수조(10)는 하천의 진행 방향에 따라 순차적으로 다수개가 형성되어 경사진 하상의 상측 방향에서 하측 방향으로 일종의 역사이펀 현상처럼 상 호간에 수두(水頭)차를 형성하며 계단식으로 하상에 매설되는 것이다. 또한, 각각의 정화수조(10)에 있어서도 하천수가 유입되는 전방측 공간 및 하천수가 배출되는 후방측 공간에도 일종의 역사이펀 현상처럼 상호간에 수두차를 형성하기 위해 각 정화수조(10)의 상단부는 높이차가 형성된 계단식 또는 경사진 형태를 갖는다.

상기에서 차단벽(20)은 정화수조(10) 내의 공간을 하천수가 유입되는 전방측 및 하천수가 배출되는 후방측으로 이분할하는 것으로, 정화수조(10)의 바닥으로부터 소정 높이가 이격된 위치에 형성되며, 정화수조(10) 상부로는 일부가 돌출된 형태로 이루어지는 것이다.

상기에서 정화블록(30)은 정화수조(10)내에 수용되어 하천수의 정화기능을 수행하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 정화블록(30)은 직육면체 형상을 갖도록 프레임(36)이 형성되고 여섯면에는 모두 그물철망(31)이 형성되어 하천수의 유입 및 배출과정이 수월하게 이루어질 수 있으며, 내부에는 자갈, 모래, 숯, 세라믹, 제오라이트 등 각종 정화부재(35)가 수용되어 하천수의 유입 및 배출과정에서 이물질을 걸러내는 여과 및 정화기능이 이루어진다.

또한, 상기 정화블록(30)의 일 면은 개폐 가능하도록 개폐수단(32)이 형성되어 내부 정화부재의 교환이 가능토록 하였으며, 상기 개폐 가능한 일 면은 고정 가능하도록 잠금수단(33)이 더 형성된다. 또한, 정화블록(30)은 설치 및 유지관리에 따른 이동이 수월하도록 일면에는 손잡이(34)가 더 형성된다.

상기 개폐수단(32)은 다양한 형태가 적용될 수 있으며 본 발명은 개폐수단(32)의 구성을 어느 하나로 한정하지는 않으나, 바람직하게, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 개폐수단(32)은 경첩 구성을 적용하였다.

또한, 상기 정화블록(30)은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 각 면에 그물철망(31)이 형성된 구성이라면 다양한 형태의 다면체 구조로 이루어질 수 있으며, 내부에 수용되는 정화부재(35) 또한 실시예에 한정하지 않고 이미 공지된 범위에서 다양한 재료가 적용될 수도 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 대한 동작 상태도로서, 상기와 같이 본 발명에 따른 수질 정화장치는 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 설치되어 일종의 역사이펀 현상처럼 상호간의 수두 압력차에 따른 하천수의 이동 및 그 과정으로부터의 정화과정이 이루어지는 것이다.

상기와 같이, 하천수는 하상의 높이차에 따라 높은곳에서 낮은곳을 향해 일 방향으로 흐르다가 정화수조(10)의 차단벽(20)에 부딪혀 그 진행방향이 정화수조(10)의 전방측 공간 하향으로 전환되고, 하천수는 정화수조(10)의 내측 하부 차단벽(20)과의 이격공간을 지나서 정화수조(10)의 후방측 공간 상향으로 이동하는 것이다. 즉, 하천수는 정화수조(10)의 내측 공간을 "U"자 형태로 이동하는 것이며, 이때, 정화수조(10) 내부에 수용된 다수의 정화블록(30)을 거치며 오염된 하천수의 정화작용이 이루어지는 것이다.

또한, 각각의 정화수조(10)에서 전방측 수두는 후방측 수두보다 높게 형성되 도록 소정의 수두차를 유지시킴으로써 수두 압력에 따라 전방측으로 유입된 하천수가 후방측으로 배출 및 이동될 수 있는 것이며, 하천수의 진행방향에 따라 형성된 다수의 정화수조(10)는 점차적으로 낮은 수두를 형성함으로 하천수의 흐름 또한 유지되는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 대한 구성도이며,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정화수조에 대한 사시도이며,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정화수조에 대한 단면도이며,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정화블록에 대한 사시도이며,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정화블록에 대한 단면도이며,

도 6은 본 발명에 따른 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치에 대한 동작 상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 정화수조 20 : 차단벽

30 : 정화블록 31 : 그물철망

32 : 개폐수단 33 : 잠금수단

34 : 손잡이 35 : 정화부재

36 : 프레임

A : 하천수 B : 하상

C : 하천 상부기준의 수준선

Claims (8)

1. 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 순차적으로 설치되어 수두 압력차에 따른 하천수의 이동 및 그 과정으로부터의 정화과정이 이루어지는 것으로,

   하상으로부터 소정 깊이를 갖는 공간부를 형성한 것으로, 하천의 진행 방향에 따라 순차적으로 매설되는 다수의 정화수조(10)와;

   상기 정화수조(10) 내부 공간을 하천수가 유입되는 전방 및 하천수가 배출되는 후방으로 이분할하는 것으로, 정화수조(10)의 바닥과는 이격되도록 형성되며, 정화수조(10) 상부로는 일부가 돌출된 형태로 이루어진 차단벽(20)과;

   상기 정화수조(10) 내의 공간부에 수용되어 오염된 하천수의 정화기능을 제공하는 것으로, 외부는 그물철망(31)으로 이루어지고, 내부에는 각종 정화부재(35)가 수용된 다수의 정화블록(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 일 방향으로 흐르는 하천의 하상에 순차적으로 설치되어 수두 압력차에 따른 하천수의 이동 및 그 과정으로부터의 정화과정이 이루어지는 것으로,

   하상으로부터 소정 깊이를 갖는 공간부를 형성한 것으로, 하천의 진행 방향에 따라 순차적으로 매설되는 다수의 정화수조(10)와;

   상기 정화수조(10) 내부 공간을 하천수가 유입되는 전방 및 하천수가 배출되는 후방으로 이분할하는 것으로, 정화수조(10)의 바닥과는 이격되도록 형성되며, 정화수조(10) 상부로는 일부가 돌출된 형태로 이루어진 차단벽(20)과;

   상기 정화수조(10) 내의 공간부에 수용되어 오염된 하천수의 정화기능을 제공하는 것으로, 그물형 망 내부에 다수의 정화부재(35)를 수용하면서 각각의 정화부재(35)가 이탈되지 않도록 단속한 구성의 정화블록(30);을 포함하여 이루어지고,

   상기 정화블록(30)은 다면체 형상을 갖으며, 그 중 일면은 개폐 가능한 구성으로 이루어지고, 일정한 크기를 갖는 다수개의 정화블록(30)이 정화수조(10) 내부에 수용되어 유지보수를 위한 개별적 인출이 용이하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하상에 설치되는 다단계 수질 정화장치.

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