KR101285918B1 - 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 빗물활용 하이브리드 시스템 - Google Patents

오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 빗물활용 하이브리드 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오염물질처리 복합장치에 설치된 원형배관을 따라 유입된 빗물의 원심력에 의해 빗물에 혼입된 고형체나 부유체를 1차로 처리하여 정화된 빗물을 원추형 빗물저장탱크에 설치된 나선배관과 노즐로 보내어 와류유동에 의한 원심력과, 버블발생장치와 엘보형 버블노즐에 의해 형성된 마이크로버블과 나노버블 작용력에 의해 정화빗물에 잔존하는 미립 부유체와 고형체를 2차로 걸러진 빗물을 소수력 발전기로 보내어 전기를 생산하고, 소수력 발전기를 빠져나온 정화빗물은 순환펌프에 의해 환류배관을 통해 발전용수로 다시 사용하고, 그중 일부는 더 정수하여 각종 용수로 사용하는 다단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템에 관한 것이다.
빗물에 혼입된 부유체와 고형체를 1차의 조대 오염물질과 2차의 미세 오염물질을 원심력과 버블 작용력에 의해 순차적으로 오염물질 처리장치와 원추형 빗물저장탱크에서 각각 분리?제거하여 오염물질 정화도를 크게 높임으로써 필터에 의한 정수부하 및 총체적인 정화비용을 줄이고, 저장빗물의 녹조나 부패를 방지하여 장기간에 걸쳐 빗물을 활용할 수 있다. 또한, 저장탱크의 형상을 원추형으로 형성하여 침강된 고형체는 빗물의 운동량 에너지만으로 방출할 수 있다.
또한, 버리는 빗물자원을 정화하여 각종 용수로 사용하므로 부족해지는 물과 홍수문제를 해결하고, 빗물정화에 화학적 정화제나 미생물을 사용하지 않고 빗물의 와류운동에너지와 버블 작용력만으로 오염물질을 처리하기 때문에 100% 친환경적이고, 화석연료를 사용하지 않고도 전력을 함께 생산하는 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 빗물활용 하이브리드 시스템에 관한 것이다.

Description

오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 빗물활용 하이브리드 시스템{Rainwater recirculation hybrid system with containment removal equipment and small hydro-power generator}
본 발명은 유체동압식의 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 빗물활용 하이브리드 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원추형상의 오염물질처리 복합장치에 설치된 원형배관을 따라 유입된 빗물의 원심력에 의해 빗물에 혼입된 고형체나 부유체를 1차로 처리하여 정화된 빗물을 원추형 빗물저장탱크에 설치된 나선배관과 노즐로 보내어 와류유동에 의한 원심력과, 버블발생장치와 엘보형 버블노즐에 의해 형성된 마이크로버블과 나노버블 작용력에 의해 정화빗물에 잔존하는 미립 부유체와 고형체를 2차로 걸러진 빗물을 소수력 발전기로 보내어 전기를 생산하고, 소수력 발전기를 빠져나온 정화빗물은 순환펌프에 의해 환류배관을 통해 발전용수로 다시 사용하고, 그중 일부는 더 정수하여 각종 용수로 사용하는 다단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템에 관한 것이다.
빗물에 혼입된 부유체와 고형체를 1차의 조대 오염물질과 2차의 미세 오염물질을 원심력과 버블 작용력에 의해 순차적으로 오염물질 처리장치와 원추형 빗물저장탱크에서 각각 분리·제거하여 오염물질 정화도를 크게 높임으로써 필터에 의한 정수부하 및 총체적인 정화비용을 줄이고, 저장빗물의 녹조나 부패를 방지하여 장기간에 걸쳐 빗물을 활용할 수 있다. 또한, 저장탱크의 형상을 원추형으로 형성하여 침강된 고형체는 빗물의 운동량 에너지만으로 방출할 수 있다.
또한, 버리는 빗물자원을 정화하여 각종 용수로 사용하므로 부족해지는 물과 홍수문제를 해결하고, 빗물정화에 화학제나 미생물을 사용하지 않고 빗물의 와류운동에너지와 버블 작용력만으로 오염물질을 처리하기 때문에 100% 친환경적이고, 화석연료를 사용하지 않고도 전력을 함께 생산하는 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 빗물활용 하이브리드 시스템에 관한 것이다.
종래의 빗물활용 저장탱크 시스템은 건물이나 비닐하우스 등의 지붕에서 집수한 빗물을 지하에 설치한 초기빗물 배제장치와 오염물질 처리장치로 정화한 빗물을 빗물저장탱크에 유입시킨 다음 필터나 정화제를 사용하여 오염물질을 제거하고 부패와 미생물 발생을 억제하였다. 종래에는 유체정압에 의한 이물질 처리로 처리용량이 떨어지고, 처리시간이 오래 걸린다 해도 이물질과 부유체를 동시에 제거할 수 없어 부유체와 고형체 처리장치를 별도로 설치해야 하므로 처리비용은 올라가고, 설치공간은 더 필요하며, 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 평저형상의 빗물저장탱크에 쌓인 고형체는 사람이 제거해야 하고, 소방수처럼 장기간 대기해야 하는 경우는 수돗물 사용에 비해 빗물의 부패억제 관리비용 증가로 경제성을 맞추기가 어려웠다.
또한, 종래의 빗물저장탱크에 유체정압으로 저장된 빗물은 미세 오염원의 제거가 어렵고, 순환이 잘 안되므로 미생물 증식과 녹조류 현상을 억제하기 위해 화학 첨가제를 투여하기 때문에 빗물을 장기간 저장하여 사용하기가 어려웠다. 특히, 정화빗물을 상시적으로 생산하여 공급할 수 있는 대규모 사용처를 찾지 못해 종래의 빗물활용 저장시스템은 시설투자 대비 경제성이 떨어지는 문제점이 지적되었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 빗물에 혼입된 조대한 부유체와 고형체를 함께 제거하고 저장빗물의 순환유동을 조장하기 위해 유체동압식의 오염물질처리 복합장치에 의해 원심력을 1차로 발생시키고, 또한 원추형 빗물저장탱크를 2차로 사용하여 유입된 정화빗물이 나선배관과 노즐을 통과하는 사이에 와류운동에 의한 원심력을 더 조장하고, 또한 나선배관의 아래쪽에 설치한 엘보형 버블노즐과 버블발생장치에서 형성된 마이크로버블과 나노버블 작용력에 의해 미세한 오염물질과 미생물까지도 분리시켜 침강과 부유를 촉진시킴으로써 정화용량과 정화효율을 높이는데 있다.
또한, 정화빗물을 반복적으로 사용할 수 있는 환류시스템 구축으로 소수력 발전기를 상시적으로 가동하여 전력을 생산할 수 있으며, 정화빗물을 부정기적으로 사용하는 농업용수, 가축용수, 생활용수, 소방수 등도 함께 사용할 수 있어 경제적이다. 특히, 빗물의 저장용량을 높일수록 정화빗물의 활용성과 생산성을 높일 수 있으므로 버리는 빗물활용에 따른 수자원 확보 및 에너지 절약, 홍수방지, 전기의 자급자족이 가능한 다목적의 빗물활용 하이브리드 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 후트밸브와 원심펌프의 연장선상에 설치한 유체동압식의 오염물질처리 복합장치는 원형배관과 노즐에 의해 원심력을 발생시켜 빗물이 세망스크린을 통과하는 사이에 0.2mm 이상의 부유체와 고형체를 한꺼번에 처리한 정화빗물을 2단계의 원추형 빗물저장탱크로 이송하고, 걸러진 오염물질은 방출밸브와 펌프에 의해 외부로 유출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 정화빗물에 포함된 0.2mm 미만의 오염물질은 원추형 빗물저장탱크의 중상단부에 설치한 나선배관과 노즐에 의해 발생한 원심력과, 중하단부에 설치한 버블발생장치와 엘보형 버블노즐에 의해 생성된 마이크로버블 및 나노버블이 작용하면서 위로 뜨거나 침강함으로써 물리적으로 정화된 빗물은 4단계로 구성된 소수력 발전기를 돌리고 빠져나온 정화빗물을 환수한 순환수와 합류된 후에 마이크로 소수력 발전기로 보내어 발전하는 1단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템이 완성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 빗물을 여러 장소에서 집수함으로써 집수효율, 빗물저장용량의 분산과 활용도를 높이고, 경제성과 운영효율을 높일 수 있도록 빗물취수가 용이한 위치에 1단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템과 유사하게 제2단계와 제3단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템을 각각 병렬로 연결함으로써 정화빗물의 처리용량과 전력 생산량을 높일 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 3단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템을 통과한 정화빗물을 공급받은 제4단계의 빗물활용 하이브리드 시스템에서는 저장용량을 대규모로 높여 전력을 반복적으로 생산할 수 있는 순환적 사이클을 안정적으로 형성하고,
또한, 정화빗물의 일부는 농업용수, 가축용수, 양어장용수, 생활용수, 소방용수 등으로 사용하고, 또 다른 정화빗물은 고도산화정수기를 통해 음용수로 생산하는 시스템을 구축한 것을 특징으로 한 다목적 기능의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템이다.
본 발명은 저장탱크에 저장된 빗물에 순환유동 와류에너지를 가하여 오염물질을 분리하고 부패진행을 억제하여 저장성과 활용성을 높이기 위해 1단계로 유체동압식의 원추형 오염물질처리 복합장치에서 발생한 원심력에 의해 빗물에 혼입된 0.2mm 이상의 부유체와 고형체를 동시에 제거하고, 2단계로 원추형 빗물저장탱크에서 형성된 원심력과 마이크로버블 및 나노버블 작용력에 의해 빗물에 혼입된 0.2mm 미만의 부유체와 고형체를 동시에 제거하는 물리적인 오염물질 처리공정을 통해 정화제를 사용한 화학적 처리공정이나 미생물 처리공정에 비해 제거효율, 처리용량, 저장성, 부작용 측면에서 대단히 우수하고,
빗물활용도와 경제성을 높이기 위해 빗물의 집수가 용이한 장소에 분산하여 대용량의 빗물처리 시스템을 병렬로 구축함으로써 전력생산과 용수에 필요한 빗물을 충분히 확보하여 저장된 정화빗물을 순환적으로 반복하여 사용할 수 있다. 전력을 생산하는 과정에 정화빗물의 일부는 농업용수, 가축용수, 양어장용수, 생활용수, 소방수, 음용수에 사용할 수 있으므로 설비투자 회수기간은 줄어든다.
오염물질 혼입 빗물을 정화하는데 원심력과 중력, 마이크로/나노버블 작용력과 같은 물리력을 사용하기 때문에 화학적인 정화제나 미생물 처리방식에 비해 정화비용이 낮고, 부작용이 없는 100% 친환경적 오염물질처리 시스템이고, 경제성이 떨어지는 신재생에너지원보다 건물의 지붕, 계곡, 하천, 강과 같은 곳에서 빗물을 쉽게 확보할 수 있으며, 화석연료를 사용하지 않고도 전력을 생산하는 무탄소 에너지 생산시스템이다.
또한, 먼 곳에서 정수하여 급수하는 고가의 수돗물보다는 빗물을 도시나 농어촌 인근에서 집수하여 정화처리 후에 사용하는 다목적 빗물활용 하이브리드 시스템이 총비용이 낮고, 나날이 부족해지는 농업용수, 생활용수, 공장용수와 전력문제도 함께 해결할 수 있으며, 우수저류 기능도 있으므로 홍수예방에도 기여할 수 있다.
도 1은 기존 유체정압식 빗물활용 저장탱크 시스템의 계통도.
도 2는 본 발명에 의해 유체동압식 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 대용량의 빗물활용 하이브리드 시스템의 계통도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 유체동압식 오염물질 처리장치와 원추형 빗물저장탱크를 연계한 소용량의 빗물활용 시스템의 계통도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 것과 같이, 기존의 유체정압식 빗물활용 저장탱크 시스템은 주택(10), 비닐하우스(11) 등의 지붕에서 내려오는 빗물을 빗물받이(12,12')에서 모아 배관(13,13')을 타고 밸브(14,14')에 의해 유입량이 조절되고, 상기 밸브(14,14')의 아래쪽에 설치한 지하의 초기빗물 배제장치(15)에 의해 오염된 초기빗물은 배수밸브(16)를 통해 30분 정도 하수구로 보내지고, 그 이후 오염도가 낮아진 빗물은 밸브(14'')를 거쳐 유체정압식의 오염물질 처리장치(17)로 보내져 각종 이물질을 제거한 정화빗물은 또 다른 밸브(14''')를 거쳐 빗물저장탱크(18)에 저장하였다가 정화빗물을 사용하고자 할 때는 여과펌프(19)를 작동시켜 이송된 정화빗물을 여과기(20)로 다시 걸러낸 다음 여과빗물 저장탱크(21)에 저장하였다가 공급펌프(22)에 의해 여과빗물을 필요로 하는 생활용수, 소방수, 정원수, 농업용수 등으로 사용한다.
여기서 빗물저장탱크(18)와 여과빗물 저장탱크(21)의 평저 바닥면에 침전된 오염물질은 배수밸브(16'',16''')에 의해 부분적으로 방출되지만, 대부분의 오염물질은 사람이 맨홀을 열고 들어가 청소하고, 저장탱크에 형성된 녹조류나 미생물은 불가피하게 화학물질로 처리해야 하므로 빗물을 오랫동안 저장하기가 어렵다.
도 2는 본 발명에 의해 유체동압식 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 연계한 대용량의 빗물활용 하이브리드 시스템을 나타낸 계통도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 주택(10)과 비닐하우스(11)나 계곡, 하천, 강 등을 따라서 흐르는 상류지역에 설치한 후트밸브(30)에 유입된 빗물은 위치에너지 또는 원심펌프(31)의 압송력에 의해 원추형상의 유체동압식 오염물질처리 복합장치(32)로 이송되어 원형배관(33)을 통과하면서 발생한 원심력에 의해 부유체는 위로 떠 부유물 저장탱크(34)로 이송된 다음 연결된 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 원추형의 바닥면에 침강된 고형체도 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 상기 오염물질처리 복합장치(32)를 빠져나온 정화빗물은 연결된 나선배관(37)의 연장선에 형성된 다수개의 노즐(38,38',38'')에 의한 와류운동으로 발생한 원심력에 의해 또다시 분리된 후에 원추형 빗물저장탱크(39)에 저장되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 중하단 중심부에는 다수열의 환형배관(40,40') 원주변을 따라서 다수개의 엘보형 버블노즐(41,41',41'',41''')을 등간격으로 설치하고, 상기 환형배관(40,40')의 연장선에는 버블발생장치(42,42')를 설치하여 생성된 마이크로버블 및 나노버블의 작용력에 의해 정화빗물에 혼입된 미세 이물질이 위로 뜨거나 아래로 침강하도록 조장하고, 상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 수면에 떠있는 다수개의 플로터(43,43',43'')를 설치하고, 상기 플로터(43,43',43'')의 위쪽 관경에 형성된 스트레이너(44,44',44'')와 플렉시블 튜브(45,45',45''), 진공펌프(46)를 이어지게 연달아 설치하여 미세 부유체를 부유물 저장탱크(34)로 이송되었다가 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 또한 상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 바닥면에 침강한 미세 고형체도 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 중하단 중심부에 설치한 여과세망(47)과 소배관(48)을 따라 공급밸브(49)에 의해 조정되어 이송된 정화빗물은 전체 시스템의 최하단부에 설치한 환류배관(50)과 컨트롤밸브(51)에 의해 환수된 정화빗물과 소중배관(52)에서 합류한 다음 마이크로급 소수력 발전기(53)로 보내져 생산한 전기를 송배전기(54)에 송전하여 주택(10), 비닐하우스(11), 빗물활용 하이브리드 시스템의 자체구동 등에 필요한 전기를 공급하고, 상기 마이크로급 소수력 발전기(53)를 돌리고 빠져나온 정화빗물은 하부의 개폐밸브(55)에 의해 중배관(56)으로 이송되면서 1단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템이 완성된다.
또한, 계곡의 중류지역에 설치한 후트밸브(30') 주변의 빗물은 위치에너지 또는 원심펌프(31')의 압송력에 의해 유체동압식의 오염물질처리 복합장치(32')로 이송되어 부유체는 부유물 저장탱크(34')로 이송된 다음 연결된 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 고형체는 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 상기 오염물질처리 복합장치(32')를 빠져나온 정화빗물은 연결된 나선배관(37')의 연장선에 형성된 다수개의 노즐(38,38',38'')에 의한 와류운동으로 발생한 원심력에 의해 또다시 분리된 후에 원추형 빗물저장탱크(39')에 저장되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39')의 중하단 중심부에는 다수열의 환형배관(40,40') 원주변을 따라서 다수개의 엘보형 버블노즐(41,41',41'',41''')을 등간격으로 설치하고, 상기 환형배관(40,40')의 하단부에는 다수개의 버블발생장치(42,42')를 설치하고, 상기 원추형 빗물저장탱크(39')의 수면에 뜨도록 설치한 다수개의 플로터(43,43',43'')의 위쪽 관경에 형성된 스트레이너(44,44',44'')와 플렉시블 튜브(45,45',45''), 진공펌프(46')를 이어지게 연달아 설치하여 미세 부유체를 부유물 저장탱크(34')로 이송하였다가 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 또한 상기 원추형 빗물저장탱크(39')의 원추형 바닥면으로 침강한 미세 고형체도 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39')의 중하단 중심부에 설치한 여과세망(47')과 소배관(48')을 따라 공급밸브(49')에 의해 조정되어 이송된 정화빗물은 전체 시스템의 최하단부에 설치한 환류배관(50)과 컨트롤밸브(51')에 의해 환수된 정화빗물과 중배관(56)에서 합류한 다음 미니급 소수력 발전기(57)로 보내져 생산한 전기는 송배전기(54)로 송전되고, 상기 미니급 소수력 발전기(57)를 돌리고 빠져나온 정화빗물은 하부의 개폐밸브(55')에 의해 하부의 중대배관(58)으로 이송되면서 2단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템이 완성된다.
또한, 계곡의 하류지역에 설치한 후트밸브(30'')의 빗물은 위치에너지 또는 펌프(31'')의 압송력에 의해 유체동압식의 오염물질처리 복합장치(32'')에 의해 부유체는 부유물 저장탱크(34'')로 이송된 다음 연결된 방출밸브(35'')와 펌프(36'')에 의해 계곡으로 환류되고, 고형체는 방출밸브(35'')와 펌프(36'')에 의해 계곡으로 환류되고, 상기 오염물질처리 복합장치(32'')를 빠져나온 정화빗물은 연결된 나선배관(37'')의 연장선에 형성된 다수개의 노즐(38,38',38'')에 의한 와류운동으로 발생한 원심력에 의해 또다시 분리된 후에 원추형 빗물저장탱크(39'')에 저장되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39'')의 중하단 중심부에는 다수열의 환형배관(40,40') 원주변을 따라서 다수개의 엘보형 버블노즐(41,41',41'',41''')을 등간격으로 설치하고, 상기 환형배관(40,40')의 하단부에는 다수개의 버블발생장치(42,42')를 설치하고, 상기 원추형 빗물저장탱크(39'')의 수면에 뜨도록 설치한 다수개의 플로터(43,43',43'')의 위쪽 관경에 형성된 스트레이너(44,44',44'')와 플렉시블 튜브(45,45',45''), 진공펌프(46'')를 이어지게 연달아 설치하여 각종 미세 부유체를 부유물 저장탱크(34'')로 이송하였다가 방출밸브(35'')와 펌프(36'')에 의해 계곡으로 환류되고, 상기 원추형 빗물저장탱크(39'')의 원추형 바닥면으로 침강한 미세 고형체도 방출밸브(35'')와 펌프(36'')에 의해 계곡으로 환류되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39'')의 중하단 중심부에 설치한 여과세망(47'')과 소배관(48'')을 따라 공급밸브(49'')에 의해 조정되어 이송된 정화빗물은 전체 시스템의 최하단부에 설치한 환류배관(50)과 컨트롤밸브(51'')에 의해 환수된 정화빗물과 중대배관(58)에서 합류한 다음 소수력 발전기(59)로 보내져 생산한 전기는 송배전기(54)로 송전되고, 상기 소수력 발전기(59)를 돌리고 빠져나온 정화빗물은 하부의 개폐밸브(55'')에 의해 하부의 중대배관(58)으로 이송되면서 3단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템이 완성된다.
또한, 상기 소수력 발전기(59)에서 중대배관(58)을 거쳐 내려온 정화빗물은 나선배관(37''')에 이송되어 상기 나선배관(37''')의 원주상에 형성된 다수개의 노즐(38,38',38'',38''',38IV)에 의해 발생된 원심력에 의해 미세 오염물질이 분리되면서 대용량 빗물저장탱크(60)에 저장되고, 상기 나선배관(37''')의 최하단부와 대용량 빗물저장탱크(60)의 바닥면 사이에 설치한 여과세망(47''')에 의해 걸러진 정화빗물은 중대배관(58')을 따라 공급밸브(49''')에 의해 조정되어 소수력 발전기(59')로 보내져 생산한 전기를 송배전기(54)에 송전하고, 상기 소수력 발전기(59')를 돌리고 빠져나온 정화빗물은 개폐밸브(55''')에 의해 하부의 중대배관(58')으로 이송되면서 4단계의 대용량 빗물활용 하이브리드 시스템이 완성된다.
또한, 상기 소수력 발전기(59')를 빠져나온 정화빗물은 연결된 순환펌프(61)에서 가압된 다음 중대배관(58')의 오른쪽으로 연결된 환류배관(50)을 거쳐 소수력 발전기가 설치된 소중배관(52), 중배관(56), 중대배관(58)에 적량을 공급할 수 있도록 환류배관 라인에는 컨트롤밸브(51,51',51'')를 각각 설치하여 제어할 수 있도록 구성하고,
또한, 상기 순환펌프(61)의 왼쪽으로 연결된 중배관(56')에 의해 공급된 정화빗물의 일부는 여과기(20')를 거쳐 농업용수, 양식장용수, 가축용수, 생활용수, 소방용수 등으로 공급하고,
또한, 상기 여과기(20')를 거친 여과수의 일부는 고도산화정수기(62)를 거쳐 음용수 기준에 적합도록 정수하여 음용수 저장탱크(63)에 저장하고, 상기 대용량 빗물저장탱크(60)와 음용수 저장탱크(63)의 하단부에 침강된 극미세 오염물질을 방출밸브(35''')와 펌프(36''')에 의해 계곡으로 환류하는 기능을 끝으로 빗물의 취수에서 정화와 발전, 그리고 용수로의 공급과 환류수를 재사용할 수 있도록 구성된 다목적 기능의 유체동압식 오염물질 처리장치와 소수력 발전기를 시스템적으로 연계한 대용량의 빗물활용 하이브리드 시스템이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 유체동압식 오염물질 처리장치와 원추형 빗물저장탱크를 연계한 소용량의 빗물활용 시스템 계통도이다. 여기서 특징은 후트밸브(30), 오염물질처리 복합장치(32), 원추형 빗물저장탱크(39), 부유물 저장탱크(34), 고도산화정수기(62), 음용수 저장탱크(63) 부분은 도 2와 같고, 상기 주택(10)과 비닐하우스(11)에서 집수한 빗물과, 개천, 계곡 등에서 후트밸브(30)를 통해 배관(13,13',13'')의 위치에너지 또는 원심펌프(31)의 압송력에 의해 원추형상의 유체동압식 오염물질처리 복합장치(32)로 이송되어 원형배관(33)을 통과하면서 발생한 원심력에 의해 위로 뜬 부유체는 부유물 저장탱크(34)로 이송된 다음 연결된 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 고형체는 원추형 바닥면에 침강되어 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고,
상기 오염물질처리 복합장치(32)에서 걸러진 정화빗물은 원추형 빗물저장탱크(35)의 나선배관(37)을 타고 유입되면서 발생하는 원심력과 버블발생장치(42)에서 올라오는 마이크로버블과 나노버블의 작용력에 의해 이물질의 침전과 부유가 촉진되어 수면으로 뜬 부유체는 스트레이너(44)에 의해 걸러져 연결된 진공펌프(46)가 흡상하여 부유물 저장탱크(34)로 이송하였다가 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 개천으로 환류되고, 상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 원추형 바닥면에 침전된 미세 오염물질은 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 개천으로 환류되고,
상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 중하단 중심부에 설치한 여과세망(47)을 거친 정화빗물은 소배관(48)을 따라 공급밸브(49)에 의해 조정되어 여과펌프(19)와 여과기(20)를 통과하면서 더 깨끗해져 농업용수, 양식장용수, 생활용수, 소방수, 정원수 등으로 사용하고,
또한, 상기의 여과기(20)를 거친 여과수의 일부는 고도산화정수기(62)에 의해 음용수 기준에 적합도록 정수하여 음용수 저장탱크(63)에 저장하고, 상기 음용수 저장탱크(63)의 하단부에 침강된 미세 오염물질은 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 빗물의 취수에서 정화처리와 저장, 용수로 공급할 수 있도록 구성된 유체동압식의 오염물질 처리장치(32)와 원추형 빗물저장탱크(39)를 연계한 소용량의 빗물활용 시스템이다.
본 발명에 있어서, 유체동압식의 오염물질 처리장치, 엘보형 버블노즐, 버블발생장치, 빗물저장탱크, 소수력 발전기, 펌프, 배관 등의 배열과 수량, 연결하는 방법에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.
10 : 주택 11 : 비닐하우스
12,12' : 빗물받이 13,13',13'' : 배관
14,14',14'',14''' : 밸브 15 : 초기빗물 배제장치
16,16',16'',16''' : 배수밸브 17 : 오염물질 처리장치
18 : 빗물저장탱크 19 : 여과펌프
20 : 여과기 21 : 여과빗물 저장탱크
22 : 공급펌프 30,30',30'' : 후트밸브
31,31',31'' : 원심펌프 32,32',32'' : 오염물질처리 복합장치
33,33',33'' : 원형배관 34,34',34'' : 부유물 저장탱크
35,35',35'',35''' : 방출밸브 36,36',36'',36''' : 펌프
37,37',37'',37''' : 나선배관 38,38',38'',38''',38IV : 노즐
39,39',39'' : 원추형 빗물저장탱크 40,40' : 환형배관
41,41',41'',41''' : 엘보형 버블노즐 42,42' : 버블발생장치
43,43',43'' : 플로터 44,44',44'' : 스트레이너
45,45',45'' : 플렉시블 튜브 46,46',46'' : 진공펌프
47,47',47'',47''' : 여과세망 48,48',48'' : 소배관
49,49',49'',49''' : 공급밸브 50 : 환류배관
51,51',51'' : 컨트롤밸브 52 : 소중배관
53 : 마이크로급 소수력 발전기 54 : 송배전기
55,55',55'',55''' : 개폐밸브 56,56' : 중배관
57 : 미니급 소수력 발전기 58,58' : 중대배관
59,59' : 소수력 발전기 60 : 대용량 빗물저장탱크
61,61' : 순환펌프 62 : 고도산화정수기
63 : 음용수 저장탱크

Claims (6)

  1. 상류지역의 후트밸브(30)에서 집수한 빗물은 원심펌프(31)에 의해 오염물질처리 복합장치(32)에서 원주면을 따라 설치한 원형배관(33)을 통과하면서 발생한 원심력에 의해 1차로 침강된 고형체와 위로 뜬 부유체, 정화빗물로 각각 분리되고, 이중에서 침강 고형체는 상기 오염물질처리 복합장치(32)의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 부유체는 배관을 타고 부유물 저장탱크(34)로 이송된 후 부유물 저장탱크(34)에 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 정화빗물은 상기 오염물질처리 복합장치(32)의 하단부에 설치한 방출배관을 타고 원추형 빗물저장탱크(39)로 이송되고,
    상기 원추형 빗물저장탱크(39)로 이송된 정화빗물은 원추형 빗물저장탱크(39)의 상단부 중앙에 설치한 나선배관(37)과 노즐(38,38',38")을 통과하면서 발생한 원심력과, 상기 나선배관(37)의 바로 아래쪽에 설치한 환형배관(40,40')과 엘보형 버블노즐(41,41',41",41''') 및 버블발생장치(42,42')에 의해 생성된 마이크로버블 및 나노버블 작용력에 의해 정화빗물에 혼입된 미세 오염물질이 2차로 분리되어 침강된 미세 고형체와 미세 부유체를 각각 생성하고, 이중에서 침강된 미세 고형체는 상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 미세 부유체는 상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 상부에 설치한 플로터(43,43',43")와 스트레이너(44,44',44") 및 플렉시블 튜브(45,45',45")를 타고 진공펌프(46)에 의해 흡상되어 배관을 타고 부유물 저장탱크(34)로 이송된 후 부유체는 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 더 정화된 빗물은 상기 환형배관(40,40')의 바로 아래쪽에 설치한 여과세망(47)과 소배관(48)을 타고 외부로 방출하기 위한 공급밸브(49)에 의해 조정된 정화빗물은 전체 하이브리드 시스템의 최하단부에 설치한 환류배관(50) 및 컨트롤밸브(51)을 타고 환수된 정화빗물과 소중배관(52)에서 합류된 후 배관을 타고 마이크로급 소수력 발전기(53)로 보내져 전기를 생산하고, 여기서 생산한 전기는 전선을 타고 송배전기(54)로 송전되고, 상기 마이크로급 소수력 발전기(53)를 돌리고 빠져나온 정화빗물을 하부의 배관라인으로 연결된 개폐밸브(55)에 의해 중배관(56)으로 이송하도록 구성한 것을 특징으로 한 빗물활용 하이브리드 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로급 소수력 발전기(53)를 빠져나온 정화빗물은 전체 하이브리드 시스템의 최하단부에 설치한 환류배관(50) 및 컨트롤밸브(51')를 타고 환수된 정화빗물과 중배관(56)에서 합류수를 형성하고,
    또한, 중류지역의 후트밸브(30')에서 집수한 빗물은 원심펌프(31')에 의해 오염물질처리 복합장치(32')에서 원주면을 따라 설치한 원형배관(33')을 통과하면서 발생한 원심력에 의해 1차로 분리하여 침강된 고형체와 위로 뜬 부유체, 정화빗물로 각각 분리되고, 이중에서 침강 고형체는 상기 오염물질처리 복합장치(32')의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 부유체는 배관을 타고 부유물 저장탱크(34')로 이송된 후 부유물 저장탱크(34')에 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 정화빗물은 상기 오염물질처리 복합장치(32')의 하단부에 설치한 방출배관을 타고 원추형 빗물저장탱크(39')로 이송되고,
    상기 원추형 빗물저장탱크(39')로 이송된 정화빗물은 원추형 빗물저장탱크(39')의 상단부 중앙에 설치한 나선배관(37')과 노즐(38,38',38")을 통과하면서 발생한 원심력과, 엘보형 버블노즐(41,41',41",41''') 및 버블발생장치(42,42')에 의해 생성된 마이크로버블 및 나노버블 작용력에 의해 정화빗물에 혼입된 미세한 오염물질이 2차로 분리되어 침강된 미세 고형체와 미세 부유체를 각각 생성하고, 이중에서 침강된 미세 고형체는 상기 원추형 빗물저장탱크(39')의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 미세 부유체는 상기 원추형 빗물저장탱크(39')의 상부에 설치한 플로터(43,43',43")와 스트레이너(44,44',44") 및 플렉시블 튜브(45,45',45")를 타고 진공펌프(46')에 의해 흡상되어 배관을 따라 부유물 저장탱크(34')로 이송된 후 부유체는 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류되고, 더 정화된 빗물은 원추형 빗물저장탱크(39')의 중하단에 설치한 여과세망(47')과 소배관(48')을 타고 외부로 방출하기 위한 공급밸브(49')에 의해 중배관(56)으로 보내지고, 이 정화빗물은 상기 중배관(56)에 또 다른 배관라인을 타고 모아진 합류수와 합쳐진 후에 마이크로급 소수력 발전기(53)보다 큰 발전용량을 갖는 미니급 소수력 발전기(57)로 보내져 전기가 생산되고, 여기서 생산한 전기는 전선을 타고 송배전기(54)로 송전되고, 상기 미니급 소수력 발전기(57)를 돌리고 빠져나온 정화빗물은 하부의 배관라인으로 연결된 개폐밸브(55)에 의해 중대배관(58)으로 이송하도록 구성한 것을 특징으로 한 빗물활용 하이브리드 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미니급 소수력 발전기(57)에서 빠져나온 정화빗물은 전체 하이브리드 시스템의 최하단부에 설치한 환류배관(50) 및 컨트롤밸브(51")를 타고 환수된 정화빗물과 중대배관(58)에서 합류수를 형성하고,
    또한, 하류지역의 후트밸브(30")에서 집수한 빗물은 원심펌프(31")에 의해 오염물질처리 복합장치(32")에서 원주면을 따라 설치한 원형배관(33")을 통과하면서 발생한 원심력에 의해 1차로 분리하여 침강된 고형체와 부유체, 정화빗물로 각각 분리되고, 이중에서 침강 고형체는 상기 오염물질처리 복합장치(32")의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35")와 펌프(36")에 의해 계곡으로 환류되고, 부유체는 배관을 타고 부유물 저장탱크(34")로 이송된 후 부유물 저장탱크(34")에 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35")와 펌프(36")에 의해 계곡으로 환류되고, 정화빗물은 상기 오염물질처리 복합장치(32")의 하단부에 설치한 방출배관을 타고 원추형 빗물저장탱크(39")로 이송되고,
    상기 원추형 빗물저장탱크(39")로 이송된 정화빗물은 원추형 빗물저장탱크(39")의 상단부 중앙에 설치한 나선배관(37")과 노즐(38,38',38")을 통과하면서 발생한 원심력과, 엘보형 버블노즐(41,41',41",41''') 및 버블발생장치(42,42')에 의해 생성된 마이크로버블 및 나노버블 작용력에 의해 정화빗물에 혼입된 미세한 오염물질이 2차로 분리되어 침강된 미세 고형체와 미세 부유체를 각각 생성하고, 이중에서 침강된 미세 고형체는 상기 원추형 빗물저장탱크(39")의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35")와 펌프(36")에 의해 계곡으로 환류되고, 미세 부유체는 상기 원추형 빗물저장탱크(39")의 상부에 설치한 플로터(43,43',43")와 스트레이너(44,44',44") 및 플렉시블 튜브(45,45',45")를 타고 진공펌프(46")에 의해 흡상되어 배관을 따라 부유물 저장탱크(34")로 이송된 후 부유체는 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35")와 펌프(36")에 의해 계곡으로 환류되고, 더 정화된 빗물은 원추형 빗물저장탱크(39")의 중하단에 설치한 여과세망(47")과 소배관(48")을 타고 외부로 방출하기 위한 공급밸브(49")에 의해 중대배관(58)으로 보내지고, 이 정화빗물은 상기 중대배관(58)에 또 다른 배관라인을 타고 모아진 합류수와 합쳐진 후에 미니급 소수력 발전기(57)보다 더 큰 발전용량을 갖는 소수력 발전기(59)로 보내져 발전하는 것을 특징으로 한 빗물활용 하이브리드 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소수력 발전기(59)를 빠져나온 정화빗물은 대용량 빗물저장탱크(60)의 상단부 중앙에 설치한 나선배관(37''')과 다수개의 노즐(38,38',38",38''',38IV)에 의해 발생된 원심력에 의해 또다시 분리되고, 이 과정에 침강된 고형체는 상기 대용량 빗물저장탱크(60)의 바닥면에 설치한 방출밸브(35''')와 펌프(36''')에 의해 계곡으로 환류되고, 또한 하단부에 설치한 여과세망(47''')에 의해 걸러진 정화빗물은 중대배관(58')과 공급밸브(49''')를 타고 소수력 발전기(59')로 보내져 전기를 생산하고, 여기서 생산한 전기는 전선을 타고 송배전기(54)로 송전하고, 상기 소수력 발전기(59')를 돌리고 빠져나온 정화빗물은 개폐밸브(55''')에 의해 하부의 중대배관(58')으로 이송하도록 구성한 것을 특징으로 한 빗물활용 하이브리드 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소수력 발전기(59')를 빠져나온 정화빗물은 순환펌프(61)에 의해 중대배관(58')에 연결된 오른쪽의 환류배관(50)을 거쳐 각각의 소수력 발전기에 필요한 발전수로 반복하여 공급하고,
    또한, 상기 순환펌프(61)의 왼쪽 중배관(56')으로 이송된 정화빗물은 여과기(20')를 거쳐 농업용수, 생활용수로 사용하고, 그중 일부는 고도산화정수기(62)를 거쳐 음용수 저장탱크(63)에 저장하였다가 음용수로 사용하고, 상기 음용수 저장탱크(63)에 침강된 극미세 오염물질은 방출밸브(35''')와 펌프(36''')에 의해 계곡으로 환류되도록 구성한 것을 특징으로 한 빗물활용 하이브리드 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    주택(10), 비닐하우스(11), 개천에서 집수한 빗물은 원심펌프(31)에 의해 오염물질처리 복합장치(32)로 이송되어 원형배관(33)을 통과하면서 발생한 원심력에 의해 침강 고형체와 부유체가 분리되고, 이중에서 침강 고형체는 상기 오염물질처리 복합장치(32)의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 계곡으로 환류되고, 부유체는 배관을 타고 부유물 저장탱크(34)로 이송된 후 부유물 처리장치(34)에 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 개천으로 환류되고,
    상기 오염물질처리 복합장치(32)에서 배관을 타고 원추형 빗물저장탱크(39)로 이송된 정화빗물은 원추형 빗물저장탱크(39)의 나선배관(37)에 의해 발생한 원심력과 버블발생장치(42,42')에 의해 형성된 마이크로버블과 나노버블 작용력에 의해 미세한 이물질의 침전과 부유가 촉진되고, 이중에서 침전 이물질은 상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 하단부 배관라인에 연결된 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 개천으로 환류되고, 부유체는 스트레이너(44) 및 플렉시블 튜브(45)를 거쳐 진공펌프(46)에 의해 흡상되어 배관을 타고 부유물 저장탱크(34)로 이송된 후 연결된 배관라인을 타고 방출밸브(35)와 펌프(36)에 의해 개천으로 환류되고,
    상기 원추형 빗물저장탱크(39)의 중하단 중심부에 설치한 여과세망(47)을 거친 정화빗물은 소배관(48)을 타고 여과펌프(19)와 여과기(20)를 통과하면서 더 깨끗해져 농업용수, 양식장용수, 생활용수, 소방수로 사용하고, 상기 여과기(20)를 거쳐 고도산화정수기(62)에 의해 정수된 음용수는 음용수 저장탱크(63)에 저장되지만 하단부에 침강된 미세 오염물질은 방출밸브(35')와 펌프(36')에 의해 계곡으로 환류하도록 오염물질 처리장치(32)와 원추형 빗물저장탱크(39)를 연결하여 구성한 것을 특징으로 한 빗물활용 하이브리드 시스템.
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