KR101155963B1 - 태양광 에너지를 이용한 잠수형 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양에너지를 사용하는 자체 발전전원을 이용하고, 오폐수를 흡입하기 위한 별도의 흡입펌프를 설치하지 않고 외부 수압에 의해 수면 아래에 위치하는 유입홈으로 유입되는 오폐수의 낙차를 이용하여 수질정화제와 교반한 후 배출할 수 있도록 하는 태양광 에너지를 이용한 잠수식 수처리장치에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 태양광 에너지를 이용한 잠수식 수처리장치는, 하부가 콘형상으로 경사진 원통형의 외형을 이루면서 내부에 수용공간이 구비되어 있는 교반탱크; 상기 교반탱크의 측면에 내외부를 관통하도록 형성된 다수의 오폐수 유입홈; 상기 유입홈의 상부에서 상기 유입홈이 수중에 잠기도록 교반탱크를 수상에 부유시키는 부구; 수질정화제가 저장되고 저장된 수질정화제를 교반탱크 속에 정량적으로 자동공급할 수 있는 수질정화제 자동공급기; 상기 교반탱크의 콘형상의 저부에 설치되는 배출관; 상기 배출관에 설치되어 수질정화제와 교반된 오염수를 오염수역으로 배출하는 수중펌프; 그리고 태양광 에너지를 전기로 변환하여 상기 수질정화제 자동공급기에 구동전원을 공급하는 태양광 발전기를 포함하여, 유입홈으로 유입되는 오폐수가 낙하되면서 수질정화제와 교반된 후 배출되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 에너지를 이용한 잠수형 수처리장치{FLOATING TYPE WATER TREATMENT SYSTEM USING SOLAR ENERGY}

본 발명은 주로 물이 고여있거나 유속이 느린 골프장의 연못이나 저수지, 호수 등에서 물의 흐름을 유도하고 용존산소를 공급하여 수질오염을 방지할 수 있도록 하는 수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양에너지를 사용하여 상용전원의 공급이 어려운 지역에서도 사용이 가능하고, 오폐수를 흡입하기 위한 별도의 흡입펌프를 설치하지 않고 외부 수압에 의해 수면 아래에 위치하는 유입홈으로 유입되는 오폐수의 낙차를 이용하여 수질정화제와 교반한 후 배출할 수 있도록 하여 전력소모를 줄일 수 있는 태양광 에너지를 이용한 잠수식 수처리장치에 관한 것이다.

급속한 인구증가와 산업발달에 따라 현대사회에서는 물질적 문명활동의 부산물로서 각종 가정폐수, 공장폐수 등이 끊임없이 배출되고 있는데, 이러한 폐수에는 각종 화학물질이나 중금속 등 유해물질을 포함하고 있어서 강?바다?토양?지하수 등의 오염이 심해짐으로써 환경보전 및 국민보건, 심지어는 인류의 생존을 위협하는 심각한 문제로 대두되고 있다. 이에 따라, 선진 각국에서는 자국 수역의 오염방지, 이미 오염된 수질의 복구를 위하여 연구?법적규제?시설투자 등을 활발히 하고 있으며, 범지구적인 환경보전을 위하여 국제간의 협력이 진행되고 있다.

수질정화수단으로는 오폐수로부터 오염물질을 걸러내는 물리적인 방법, 큰 수조에 오폐수를 가두고 응집제 등의 고분자 화학물질을 투입하여 물속에 있는 오염입자들을 물속에 가라앉히고 방류시 소독제를 투입하는 화학적인 방법, 오염된 물을 미생물이 들어있는 수조에 넣어 미생물들이 물속의 오염물질들을 먹어 정화시키는 생물학적인 방법, 기타 전기분해방법이나 수생식물을 이용한 방법 등이 있으며, 이러한 방법들은 서로 장단점이 있기 때문에 이들 방법들을 적절하게 섞어서 사용하기도 한다.

보통 흐르는 물은 자정작용을 통해 질소와 인 같은 부영양화 발생 오염물질을 정화시켜 잘 썩지 않지만, 연못이나 저수지와 같이 크기가 제한적이고 물의 유동이 적은 곳에서는 물의 흐름에 의한 자정작용이 차단되기 때문에 쉽게 물이 부패하여 수질이 오염될 수 있다. 따라서 이러한 수역에서는 수질정화제를 직접 오염수역에 살포하거나, 오염수역의 물을 교반기로 흡입하여 수질정화제와 혼합한 후 다시 원래의 위치로 방류하여 수질정화제를 오염수역에 확산시킴으로써 오폐수를 정화하는 방법을 사용하고 있다.

그러나 이러한 수질정화장치는 대부분 육상에 설치하거나, 미관을 고려하는 경우 인근 육상에 매립하도록 하고 있어서 육상에서 시설공사를 필요로 하였을 뿐만 아니라, 수질정화장치를 가동하기 위한 전기배선공사를 추가로 필요로 하였고, 특히 수질정화장치에서 방류되는 물을 확산시키기 위한 유체확산장치를 수중에 설치하고자 하는 경우 수면이나 수중으로 전선을 연결하게 되기 때문에 누전의 우려가 있었다.

부유식 수질 개선 장치로서 예컨대 특허문헌 1에는, 수면에 부유하여 수중의 프로펠러가 회전하여 상하 방향으로 수류를 발생하여 그 주위에 상하 방향으로 순환류를 발생시켜, 공기에 접촉하여 산소를 포함한 수면의 물을 수중에 순환시켜 수중에 산소를 공급하여 물을 정화시키는 장치가 개시되어 있다.

KR 10-2008-0076998 A

그러나 종래에 수중의 물을 상하 순환시켜 수중의 물을 정화하는 방법은 하부의 물을 상부로 끌어올려 순환시키기 위한 수단을 필요로 하여 구조가 복잡해지고, 큰 용량의 동력을 필요로 하므로 설치비용이 상승하고 전력소모가 많은 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 교반탱크 등의 자중에 의해 수면아래에 위치하게 되는 유입구를 통해 오염수역의 오폐수가 유입되도록 하고, 유입된 오폐수에 응집제를 교반한 후 다시 오염수역으로 확산 방류시켜 오염수역을 정화할 수 있도록 함으로써, 태양광 에너지를 동력원으로 사용하되 비교적 저전력을 사용하도록 하여 발전에 필요한 설비의 용량을 줄일 수 있고 구조도 간단한 수처리장치를 제공할 수 있도록 된, 태양광 에너지를 이용한 잠수식 수처리장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 에너지를 이용한 잠수식 수처리장치는, 하부가 콘형상으로 경사진 원통형의 외형을 이루면서 내부에 수용공간이 구비되어 있는 교반탱크; 상기 교반탱크의 측면에 내외부를 관통하도록 형성된 다수의 오폐수 유입홈; 상기 유입홈의 상부에서 상기 유입홈이 수중에 잠기도록 교반탱크를 수상에 부유시키는 부구; 수질정화제가 저장되고 저장된 수질정화제를 교반탱크 속에 정량적으로 자동공급할 수 있는 수질정화제 자동공급기; 상기 교반탱크의 콘형상의 저부에 설치되는 배출관; 상기 배출관에 설치되어 수질정화제와 교반된 오염수를 오염수역으로 배출하는 수중펌프; 그리고 태양광 에너지를 전기로 변환하여 상기 수질정화제 자동공급기에 구동전원을 공급하는 태양광 발전기를 포함하여, 유입홈으로 유입되는 오폐수가 낙하되면서 수질정화제와 교반된 후 배출되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 외부전원을 공급받지 않으므로 별도의 전기설비없이 수상에 독립적으로 부유시켜 사용할 수 있고, 유입되는 오폐수가 자유낙하 될 때 발생되는 수력으로 수질정화제와 교반되도록 함으로써 프로펠러와 같은 교반기구를 필요로 하지 않아 구조가 간단할 뿐만 아니라 전력소모를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 잠수형 수처리장치의 구성도.

이하 예시도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 교반탱크를 수상에 설치할 때 오폐수가 교반탱크내로 유입되는 유입홈이 수중에 잠기도록 하여 별도의 흡입펌프를 설치하지 않아도 교반탱크 주변의 수압에 의해 오폐수가 유입되도록 하고, 그 유입되는 오폐수가 교반탱크내에서 떨어지는 낙차를 이용하여 응집제와 교반시켜 배출할 수 있도록 이루어진 것이다.

이를 위한 구조로써, 교반탱크(10)는 하부가 콘형상으로 경사진 원통형으로 이루어져서 내부에 오폐수와 수질정화제의 교반을 위한 공간이 구비되어 있다. 도시된 예에서는 교반탱크(10)가 원통형으로 형성된 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 수평방향의 단면이 사각형 또는 원통형으로 형성할 수도 있다.

상기 교반탱크(10)의 상부 둘레에는 교반탱크(10)의 하부를 물속에 잠기게 하면서 상부를 수상에 부유시키는 작용을 하는 부구(20)가 설치되어 있으며, 상기 부구(20)는 내부에 주입되는 공기량이나 수량에 따라 교반탱크(10)의 높이를 조절할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 교반탱크(10)의 상부에는 측면 둘레에 걸쳐 내외부를 관통하는 오폐수 유입홈(12)이 다수 형성되어 있다. 상기 유입홈(30)은 교반탱크(10)가 부구(20)에 의해 부유되어 있을 때 자중에 의해 물에 잠기는 위치에 형성된다.

따라서 교반탱크(10)가 부유되어 있는 상태에서 유입홈(30) 주변의 수압에 의해 수중에 잠긴 다수의 유입홈(30)으로 오폐수가 유입되며, 유입된 오폐수는 교반탱크(10)의 바닥으로 낙하하게 된다.

한편, 교반탱크(10)의 상단에는 수질정화제가 저장됨과 아울러 저장되어 있는 수질정화제를 교반탱크(10) 속에 정량적으로 자동공급할 수 있는 수질정화제 자동공급기(40)가 설치되어 있으며, 수질정화제 자동공급기(40)에는 도시되지 않았으나 진동발생기를 구비함으로써 수질정화제 자동공급기(40)에서 교반탱크(10)로의 수질정화제 공급을 원활하게 하고, 수질정화제 자동공급기(40) 내벽에 수질정화제가 정전흡착 등으로 부착되는 것을 방지한다.

상기 교반탱크(10)의 하부는 상광하협의 콘형상으로 형성되면서 그 끝에는 배출관(50)이 설치되어 있다. 따라서 교반탱크(10)에서 교반된 수질정화제와 오폐수의 혼합수는 배출관(50)으로 자연스럽게 모이게 된다. 배출관(50)은 교반탱크(10) 내에서 수질정화제와 오폐수가 교반된 혼합수를 다시 오염수역으로 배출하는 통로이다.

상기 배출관(50)에는 교반탱크(10)로부터 배출되는 혼합수가 오염수역으로 원활하게 배출될 수 있도록 가압하기 위한 배출용 수중펌프(60)가 설치되어 있다. 상기 수중펌프(60)는 교반탱크(10)에서 배출되는 혼합수를 흡입하여 오염수역으로 압송함으로써 수질정화제가 포함된 혼합수를 오염수역에서 멀리 퍼져나갈 수 있도록 확산하는 작용을 한다. 이러한 상기 수중펌프(60)는 수압에 의거 오폐수 유입홈(12)으로 유입되는 유량보다 배출용량이 큰 것을 사용함으로써 교반탱크(10) 내로 유입되는 오폐수의 낙차에 의하여 오폐수와 수질정화제의 혼합에 필요한 낙차를 유지할 수 있다.

그리고 교반탱크(10)에서 수면으로 노출되는 부위로서 예컨대 수질정화제 자동공급기(40)의 상단에는 태양광 에너지를 전기로 변환하는 태양광 발전기(70)가 설치되어 있으며, 태양광 발전기(70)에서 생성된 전원은 수질정화제 자동공급기(40)를 구동하기 위한 전원으로 공급된다.

도면에는 도시되어 있지 않으나 교반탱크(10)에서 배출관(50)으로 연결되는 부위에는 교반탱크(10)에서 배출되는 혼합수의 양을 조절하거나 혹은 차단하기 위한 밸브가 설치될 수 있으며, 수질정화제 자동공급기(40)의 수질정화제 투출구에도 밸브를 설치하여 투출되는 수질정화제의 양을 조절할 수 있도록 설치됨은 당업자에게 자명한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양광 에너지를 이용한 잠수형 수처리장치의 작용에 대하여 설명한다.

교반탱크(10)가 수중에 설치된 상태에서 교반탱크(10)의 상부와 수질정화제 자동공급기(40) 및 태양광 발전기(70)는 부구(20)에 의하여 수면위로 노출되는 한편 유입홈(30)을 포함한 교반탱크(10)의 대부분은 자중에 의해 수면아래로 잠기게 된다.

하지만 부구(20)의 부력을 조절하여 필요에 따라 유입홈(30)을 수면위로 노출시켜 본 정화장치의 작동을 중지시킬 수도 있다. 부구(20)의 부력조절은 부구(20)내의 공기량을 조절하거나 내부의 수량을 조절하는 방식으로 구현할 수 있다.

한편, 수질정화제 자동공급기(40)에서는 내부에 저장된 수질정화제를 교반탱크(10) 속으로 공급하게 되는데, 앞서 설명된 바와 같이 진동발생기의 구동을 통해 보다 원활하게 공급할 수 있다.

수질정화제가 교반탱크(10) 속에 공급되고, 유입홈(20)을 통해 오폐수가 교반탱크(10) 내로 유입될 때 교반탱크(10)내로 유입되는 오폐수는 유입홈(20)에서 교반탱크(10) 바닥으로 떨어지는 낙차에 의하여 수질정화제와 오폐수가 교반된다. 이와 같이 수질정화제와 오폐수를 교반하는데 별도의 구동수단 및 전원을 필요로 하지 않고 유입홈(30)으로 유입되어 떨어지는 오폐수의 낙차를 이용하여 교반함으로써 교반탱크(10)의 구성이 간단하게 된다.

교반탱크(10)에서 교반이 완료되면 수중펌프(60)를 작동시켜 수질정화제가 혼합되어 있는 오폐수를 배출관(50)을 통해 다시 오염수역으로 배출하게 되며, 이때 수중펌프(60)의 압송력에 따라 교반탱크(10)로부터 멀리 떨어진 지역까지 수질정화제를 확산시켜 정화면적을 넓힐 수 있다. 물론, 배출관(50)의 길이를 조절하여 수질정화제의 배출수역을 조절할 수도 있으며, 도면에서는 배출관(50)의 출구가 하나인 예에 대하여 도시되어 있으나 복수의 방향으로 배출되는 구조로 구성할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 수질정화제를 자동공급하는 수단과 수질정화제와 오폐수가 혼합된 혼합수를 배출하는 수중펌프에는 태양광 발전기에서 생성한 전원을 공급하지만, 수질정화제와 오폐수를 혼합할 때는 전기를 필요로 하지 않고 오폐수의 낙차를 이용하여 교반하므로 전력사용량을 줄일 수 있으며, 이러한 장치에서 필요로 하는 전원을 외부의 상용전원으로부터 공급받지 않고 자체의 태양광 발전기로부터 공급받으므로 배선공사를 필요로 하지 않게 되어 독립적으로 설치가 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 수처리장치를 연못의 중앙에 사용하는 경우 물속에서 배선작업을 하지 않고 독립적으로 설치할 수 있어서 유리하다.

10 -- 교반탱크, 20 -- 부구,
30 -- 유입홈, 40 -- 수질정화제 자동공급기,
50 -- 배출관, 60 -- 수중펌프,
70 -- 태양광 발전기.

Claims (1)

1. 하부가 콘형상으로 경사진 원통형의 외형을 이루면서 내부에 수용공간이 구비되어 있는 교반탱크; 상기 교반탱크의 측면에 내외부를 관통하도록 형성된 다수의 오폐수 유입홈; 상기 유입홈의 상부에서 상기 유입홈이 수중에 잠기도록 교반탱크를 수상에 부유시키는 부구; 수질정화제가 저장되고 저장된 수질정화제를 교반탱크 속에 정량적으로 자동공급할 수 있는 수질정화제 자동공급기; 상기 교반탱크의 콘형상의 저부에 설치되는 배출관; 상기 배출관에 설치되어 수질정화제와 교반된 오염수를 오염수역으로 배출하는 수중펌프; 그리고 태양광 에너지를 전기로 변환하여 상기 수질정화제 자동공급기에 구동전원을 공급하는 태양광 발전기를 포함하여, 유입홈으로 유입되는 오폐수가 낙하되면서 수질정화제와 교반된 후 배출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 에너지를 이용한 잠수식 수처리장치.

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