KR101123256B1 - 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치 - Google Patents

마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치 Download PDF

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KR101123256B1
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Abstract

본 발명은 오존기체를 마이크로버블크기로 수중에 분출시켜 하절기 호소에서대량으로 발생하여 수질오염도를 증가시키는 조류(특히 남조류)를 죽일 수 있도록 호소의 형상과 오염도에 따라 장소에 구애를 받지 않고 이동식으로 설치하거나 고정식으로 설치가 가능하도록 하게 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치에 관한 것이다.
본 발명은 원수를 공급하는 원수공급유닛과, 산소를 발생시키는 산소발생유닛과, 상기 산소발생유닛에서 발생된 산소를 공급받아 오존을 발생시키는 오존발생유닛과, 상기 원수공급유닛과 산소발생유닛과 오존발생유닛에 연결되어 원수와 산소와 오존을 공급받아 각각을 혼합하는 혼합유닛과, 상기 혼합유닛에 연결되어 혼합유닛에서 혼합된 원수와 산소와 오존을 공급받아 마이크로버블로 생성하는 마이크로버블 발생유닛을 포함하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치에 있어서, 상기 혼합유닛은 원수와 산소와 오존을 혼합하는 혼합부와, 상기 혼합부에 공급되는 원수와 산소와 오존의 양을 조절하는 제어부와, 상기 제어부에 연결되어 수질의 오염정도를 측정하는 수질센서를 구비하여 수질센서에서 측정한 수질의 오염 농도에 따라 원수와 산소 또는 원수와 오존을 선택적으로 혼합하게 되며; 상기 마이크로버블 발생유닛은 수심으로 연장되어 수심의 길이에 따라 조절이 가능한 배관과, 상기 배관(52)의 끝단에 탈착이 가능하도록 형성되는 마이크로버블 생성노즐을 더 구비하며; 상기 마이크로버블 생성노즐의 후방에 연결되어 마이크로버블을 확산시키는 수평분사유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치 {Red and green tides prevention apparatus using microbubble}
본 발명은 오존기체를 마이크로버블크기로 수중에 분출시켜 하절기 호소에서대량으로 발생하여 수질오염도를 증가시키는 조류(특히 남조류)를 죽일 수 있도록 호소의 형상과 오염도에 따라 장소에 구애를 받지 않고 이동식으로 설치하거나 고정식으로 설치가 가능하도록 하게 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치에 관한 것이다.
물 수요가 증가함에 따라 저수지나 댐 및 보를 이용하여 수자원을 확보하는 일이 많아지고 있다. 이러한 폐쇄성 및 반페쇄성 수역은 필연적으로 오염물질의 유입과 수량의 증발에 따른 오염물질, 영양염류의 농축으로 오염농도의 증가가 일어나기 마련이다. 이로 인하여 하절기(5~10월)에는 수온이 상승하고 햇빛의 노출시간이 길어짐에 따라 이를 영양원으로 하는 식물성플랑크톤(조류)이 이상발생하게 된다. 조류가 이상 발생하게 되면 광합성과정에서 CO2를 흡수하여 수중의 pH를 상승시키며 특히 남조류 계통은 높은 pH에서도 성장을 잘하게 되므로 남조류가 번성하여 수질오염도를 악화시켜 용수 사용을 어렵게 하고 냄새발생과 호수경관을 해치는 결과를 가져오게 된다.
이에 대한 일반적인 대책으로 호소바닥에 쌓인 저질층의 준설, 유입수의 고도처리, 비점오염원의 관리 그리고 호소수를 강제순환 시키거나 폭기에 의한 산소공급을 하고 있지만 의미 있는 성과는 얻지 못하고 있다. 현재 조류에 직접 영향을 주어 조류를 제어하는 방식은 오존을 직접주입방식, 황산구리(CuSO4) 살포방식, 구리전극을 이용한 전기분해 및 자외선이나 초음파 조사방식 등이 적용되고 있다. 그러나 기존의 오존주입방식은 오존흡수효율과 분산효과가 낮아 살조효율이 낮고 구리이온(Cu)을 이용하는 방식은 중금속 오염을 일으키는 문제점이 있으며, 자외선이나 초음파조사방식은 효과의 지속성이 의문시되었다.
따라서 마이크로버블을 이용하여 조류의 살조는 물론 조류발생을 사전에 억제하고 부수적으로 수중에 산소공급과 수질을 개선하는 적조 및 녹조 방제장치가 필요하게 되었다.
본 발명의 해결과제는 최적의 살조효율을 얻을 수 있도록 마이크로버블수의 오존주입율 범위를 정하고 구성시스템이 안정적으로 운전이 되도록 하며, 호소의 형상과 오염도에 따라 이동식으로 설치하거나 고정식으로 설치가 가능하도록 하여 장소에 구애받지 않을 수 있는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 해결과제는 마이크로버블을 넓은 면적에 효율적으로 확산시킬 수 있으며, 수중에 산소공급을 하여 수질을 개선할 수 있는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치를 제공함에 있다.
본 발명의 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치는, 원수(1)를 공급하는 원수공급유닛(10)과, 산소(2)를 발생시키는 산소발생유닛(20)과, 상기 산소발생유닛(20)에서 발생된 산소(2)를 공급받아 오존(3)을 발생시키는 오존발생유닛(30)과, 상기 원수공급유닛(10)과 산소발생유닛(20)과 오존발생유닛(30)에 연결되어 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 공급받아 각각을 혼합하는 혼합유닛(40)과, 상기 혼합유닛(40)에 연결되어 혼합유닛(40)에서 혼합된 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 공급받아 마이크로버블(4)로 생성하는 마이크로버블 발생유닛(50)을 포함하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치에 있어서, 상기 혼합유닛(40)은 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 혼합하는 혼합부(42)와, 상기 혼합부(42)에 공급되는 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)의 양을 조절하는 제어부(44)와, 상기 제어부(44)에 연결되어 수질의 오염정도를 측정하는 수질센서(46)를 구비하여 수질센서(46)에서 측정한 수질의 오염 농도에 따라 원수(1)와 산소(2) 또는 원수(1)와 오존(3)을 선택적으로 혼합하게 되며; 상기 마이크로버블 발생유닛(50)은 수심으로 연장되어 수심의 길이에 따라 조절이 가능한 배관(52)과, 상기 배관(52)의 끝단에 탈착이 가능하도록 형성되는 마이크로버블 생성노즐(54)을 더 구비하며; 상기 마이크로버블 생성노즐(54)의 후방에 연결되어 마이크로버블(4)을 확산시키는 수평분사유닛(60)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 원수공급유닛(10)은 수중펌프를 이용하여 원수를 흡입하는 원수공급부(12)와, 상기 원수공급부(12)에서 흡입되는 원수를 저장하는 저수부(14)와, 상기 원수공급부(12)와 저수부(14) 사이에 형성되며 원수공급부(12)에서 흡입되는 원수에 포함된 이물질을 걸러내는 여과부(16)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 원수공급유닛(10)의 저수부(14)는 필요 이상의 원수(1)가 외부로 배출되도록 형성되는 토출구(14a)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
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바람직하게, 상기 혼합유닛(40)은 원수(1)와 오존(3)을 혼합할 때 원수(1)와 혼합되지 않고 남게 되는 잉여오존을 포집하는 잉여오존 포집부(48)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게, 상기 마이크로버블 발생유닛(50)은 배관(52) 끝단에 수평으로 연장되는 연장배관(56)이 더 형성되고, 연장배관(56)의 일측에 다수개의 마이크로버블 생성노즐(54)이 체결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 태양전지판(72)과, 태양전지판에서 생산된 전력을 저장하는 축전지(74)와, 상기 축전지(74)에 저장된 전력을 출력할 수 있는 태양광전원부(76)로 이루어지는 태양전원유닛(70)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 원수공급유닛(10), 산소발생유닛(20), 오존발생유닛(30), 혼합유닛(40)을 받치며 물위로 이동할 수 있는 받침유닛(80)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 최적의 살조효율을 얻을 수 있도록 마이크로버블수의 오존주입율 범위를 정하고 구성시스템이 안정적으로 운전이 되도록 하며, 호소의 형상과 오염도에 따라 이동식으로 설치하거나 고정식으로 설치가 가능하도록 하여 장소에 구애받지 않을 수 있는 효과가 있다.
또한, 마이크로버블을 넓은 면적에 효율적으로 확산시킬 수 있으며, 수중에 산소공급을 하여 수질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치의 개략도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치의 개략도.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치는 원수공급유닛(10), 산소발생유닛(20), 오존발생유닛(30), 혼합유닛(40), 마이크로버블 발생유닛(50), 수평분사유닛(60)을 포함한다.
원수공급유닛(10)은 수중펌프를 이용하여 원수를 흡입하는 원수공급부(12)와, 원수공급부(12)에서 흡입되는 원수를 저장하는 저수부(14)와, 원수공급부(12)와 저수부(14) 사이에 형성되며 원수공급부(12)에서 흡입되는 원수에 포함된 이물질을 걸러내는 여과부(16)로 이루어진다. 이때, 원수공급유닛(10)의 저수부(14)에 일정량의 원수(1)가 채워지게 되면 저수부(14)의 상부에 형성되는 토출구(14a)를 통해 필요 이상의 원수(1)를 외부로 배출하게 된다.
산소발생유닛(20)은 산소(2)를 발생시키게 된다. 이때, 산소발생유닛(20)은 물을 전기분해하여 산소(2)를 발생시킬 수 있다.
오존발생유닛(30)은 산소발생유닛(20)에서 발생된 산소(2)를 공급받아 산소(2)를 오존(3)으로 변환시킨다.
혼합유닛(40)은 원수공급유닛(10)과 산소발생유닛(20)과 오존발생유닛(30)에 연결되어 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 공급받아 각각을 혼합하는 혼합부(42)와, 혼합부(42)로 공급되는 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)의 양을 조절하는 제어부(44)와, 제어부(44)에 연결되어 수심에 위치하여 수질의 오염 농도를 측정하는 수질센서(46)를 구비하게 된다.
이렇게 구성된 혼합유닛(40)은 제어부(44)에서 혼합부(42)로 공급되는 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)의 양을 조절하여 원수(1)에 산소(2)를 공급하거나 산소(2) 대신에 오존(3)을 공급되도록 하거나 산소(2)와 오존(3)이 함께 공급되도록 조절할 수가 있게 된다.
이를테면, 제어부(44)에 연결되어 수심에 위치하는 수질센서(46)에서 측정한 수질의 오염 농도가 높은 경우에는 원수(1)에 오존(3)이 혼합되도록 조절하고, 오염 농도가 떨어지면 산소(2)를 추가로 혼합하면서 오존(3)의 농도를 낮출 수 있고, 오염 농도가 낮은 경우에는 원수(1)에 산소(2)만이 혼합되도록 조절할 수 있다. 또한, 제어부(44)는 수질의 오염 농도에 따라 원수에 혼합되는 오존(3)과 산소(2)의 비율이 적정 비율로 혼합될 수 있게 조절 할 수도 있다.
또한, 혼합유닛(40)은 원수(1)와 오존(3)을 혼합할 때 원수(1)와 혼합되지 않고 남게 되는 잉여오존을 포집하는 잉여오존 포집부(48)를 구비하는 것이 바람직하다. 잉여오존 포집부(48)에 포집된 잉여오존은 오존발생유닛(30)으로 되돌리게 하여 오존(3)을 재이용되거나 또는 흡착포 등으로 처리하여 외부로 방출된다.
마이크로버블 발생유닛(50)은 일단이 혼합유닛(40)에 연결되고 타단이 수심에 위치하는 배관(52)과, 배관(52)의 끝단에 체결되어 혼합유닛(40)에서 혼합된 원수(1)+오존(3), 원수(1)+산소(2), 원수(1)+오존(3)+산소(2) 중의 어느 하나를 공급받아 오존(3) 또는 산소(2)를 미세하게 쪼개어 마이크로버블(4)을 생성하는 마이크로버블 생성노즐(54)로 이루어진다. 이때, 마이크로버블 발생유닛(50)의 배관(52)은 수심에 따라 길이를 조절할 수 있도록 형성되며, 마이크로버블 생성노즐(54)은 탈착이 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.
수평분사유닛(60)은 마이크로버블 발생유닛(50)의 후방에 형성되며, 마이크로버블 발생유닛(50)에서 발생된 마이크로버블(4)이 넓은 면적으로 확산될 수 있도록 해준다.
한편, 태양광을 이용하여 전력을 생산하고 생산된 전력을 저장하며 저장된 전력을 사용할 수 있도록 출력하는 태양전원유닛(70)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 태양전원유닛(70)은 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 태양전지판(72)과, 태양전지판에서 생산된 전력을 저장하는 축전지(74)와, 축전지(74)에 저장된 전력을 출력할 수 있는 태양광전원부(76)로 이루어지게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치는 적조 및 녹조 방제장치를 받쳐 물위로 이동할 수 있는 받침유닛(80)을 더 포함한다.
받침유닛(80)은 물에 뜨는 재질로 수면에 뜰 수 있도록 형성되며, 상부에 적조 및 녹조 방제장치가 놓일 수 있도록 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치는 수심에 잠겨 있는 마이크로버블 발생유닛(50)의 배관(52) 끝단에 수평으로 연장되는 연장배관(56)이 더 형성되고, 연장배관(56)의 일측에 다수개의 마이크로버블 생성노즐(54)이 체결된다. 이때, 마이크로버블 생성노즐(54)은 필요에 따라 마이크로버블 생성노즐(54)의 분사방향이 상하좌우 방향을 향하도록 택하여 체결될 수도 있다.
마이크로버블 발생유닛(50)은 다수개의 마이크로버블 생성노즐(54)에서 생성되는 마이크로버블(4)이 상부 방향으로 분사되어 확산될 수 있게 된다.
이렇게 형성된 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치는 최적의 살조효율을 얻을 수 있도록 마이크로버블수의 오존주입율 범위를 정하고 구성시스템이 안정적으로 운전이 되도록 하며, 호소의 형상과 오염도에 따라 이동식으로 설치하거나 고정식으로 설치가 가능하도록 하여 장소에 구애받지 않을 수 있게 된다.
또한, 마이크로버블을 넓은 면적에 효율적으로 확산시킬 수 있으며, 수중에 산소공급을 하여 수질을 개선할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치의 작동을 설명한다.
수심에 잠겨 있는 수질센서(46)에서 수질의 농도를 측정하여 수질의 농도가 기준 농도보다 높게 형성되면 수심 1~2m 정도의 깊이에 잠겨 있는 원수공급부(12)를 통해 원수(1)를 흡입하여 저수부(14)로 보내게 된다. 이때, 저수부(14)와 원수공급부(12) 사이에는 여과부(16)가 형성되어 원수(1)에 포함된 부유물질을 걸러낼 수 있게 된다.
저수부(14)에 유입된 원수(1)는 산소(2) 또는 오존(3)과 용해되기 위해서 혼합부(42)로 보내지게 되며, 필요 이상의 원수(1)는 저수부(14)의 토출구(14a)를 통해 다시 수역으로 되돌아가게 된다.
산소발생유닛(20)은 산소(2)를 발생시켜 발생된 산소(2)가 혼합유닛(40)으로 보내져 저수부(14)에서 보내진 원수(1)와 혼합되어 마이크로버블 발생유닛(50)으로 보내지게 된다. 이때, 마이크로버블 발생유닛(50)에서는 산소(2)가 혼합된 마이크로버블(4)이 발생되게 된다.
한편, 산소발생유닛(20)은 산소(2)를 발생시켜 오존발생유닛(30)으로 보내게 되며 오존발생유닛(30)으로 보내진 산소(2)는 오존(3)을 발생시키는데 사용되게 된다. 발생된 오존(3)은 혼합유닛(40)으로 보내져 저수부(14)에서 보내진 원수(1)와 혼합되어 마이크로버블 발생유닛(50)으로 보내지게 된다. 이때, 마이크로버블 발생유닛(50)에서는 오존(3)이 혼합된 마이크로버블(4)이 발생되게 된다.
마이크로버블 발생유닛(50)의 후면에는 수평분사유닛(60)이 형성되어 마이크로버블 발생유닛(50)에서 발생된 마이크로버블(4)이 넓은 면적에 효율적으로 확산될 수가 있게 된다.
이상, 본 발명은 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에만 한정되지 않고, 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시 할 수 있다. 이러한 특허청구범위와 균등한 기술 범위내에서 이루어지는 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 간주된다.
10: 원수공급유닛 12: 원수공급부
14: 저수부 14a: 토출구
16: 여과부 20: 산소발생유닛
30: 오존발생유닛 40: 혼합유닛
42: 혼합부 44: 제어부
46: 수질센서 48: 잉여오존 포집부
50: 마이크로버블 발생유닛 52: 배관
54: 마이크로버블 생성노즐 56: 연장배관
60: 수평분사유닛 70: 태양전원유닛
72: 태양전지판 74: 축전지
76: 태양광전원부 80: 받침유닛

Claims (10)

  1. 원수(1)를 공급하는 원수공급유닛(10)과, 산소(2)를 발생시키는 산소발생유닛(20)과, 상기 산소발생유닛(20)에서 발생된 산소(2)를 공급받아 오존(3)을 발생시키는 오존발생유닛(30)과, 상기 원수공급유닛(10)과 산소발생유닛(20)과 오존발생유닛(30)에 연결되어 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 공급받아 각각을 혼합하는 혼합유닛(40)과, 상기 혼합유닛(40)에 연결되어 혼합유닛(40)에서 혼합된 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 공급받아 마이크로버블(4)로 생성하는 마이크로버블 발생유닛(50)을 포함하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치에 있어서,
    상기 혼합유닛(40)은 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)을 혼합하는 혼합부(42)와, 상기 혼합부(42)에 공급되는 원수(1)와 산소(2)와 오존(3)의 양을 조절하는 제어부(44)와, 상기 제어부(44)에 연결되어 수질의 오염정도를 측정하는 수질센서(46)를 구비하여 수질센서(46)에서 측정한 수질의 오염 농도에 따라 원수(1)와 산소(2) 또는 원수(1)와 오존(3)을 선택적으로 혼합하게 되며;
    상기 마이크로버블 발생유닛(50)은 수심으로 연장되어 수심의 길이에 따라 조절이 가능한 배관(52)과, 상기 배관(52)의 끝단에 탈착이 가능하도록 형성되는 마이크로버블 생성노즐(54)을 더 구비하며;
    상기 마이크로버블 생성노즐(54)의 후방에 연결되어 마이크로버블(4)을 확산시키는 수평분사유닛(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 원수공급유닛(10)은 수중펌프를 이용하여 원수를 흡입하는 원수공급부(12)와, 상기 원수공급부(12)에서 흡입되는 원수를 저장하는 저수부(14)와, 상기 원수공급부(12)와 저수부(14) 사이에 형성되며 원수공급부(12)에서 흡입되는 원수에 포함된 이물질을 걸러내는 여과부(16)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 원수공급유닛(10)의 저수부(14)는 필요 이상의 원수(1)가 외부로 배출되도록 형성되는 토출구(14a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 혼합유닛(40)은 원수(1)와 오존(3)을 혼합할 때 원수(1)와 혼합되지 않고 남게 되는 잉여오존을 포집하는 잉여오존 포집부(48)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로버블 발생유닛(50)은 배관(52) 끝단에 수평으로 연장되는 연장배관(56)이 더 형성되고, 연장배관(56)의 일측에 다수개의 마이크로버블 생성노즐(54)이 체결되는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 태양광을 집광하여 전력을 생산하는 태양전지판(72)과, 태양전지판에서 생산된 전력을 저장하는 축전지(74)와, 상기 축전지(74)에 저장된 전력을 출력할 수 있는 태양광전원부(76)로 이루어지는 태양전원유닛(70)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 적조 및 녹조 방제장치를 받쳐 물위로 이동할 수 있는 받침유닛(80)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로버블을 이용한 적조 및 녹조 방제장치.
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