KR101292198B1 - 유기물 흡수층을 갖는 바이오 메스 및 이를 이용한 수질정화 블록과 인공습지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기물 흡수층을 갖는 바이오 메스 및 이를 이용한 수질정화 블록과 인공습지에 관한 것으로, 수중에 떠다니는 유기물 등의 미세 오염물질을 흡수하는 유기물 흡수층에 의해 효과적으로 수질을 정화시킬 수 있는 것이다.
이러한 본 발명의 수질정화 블록의 경우, 부피를 갖는 덩어리 형태의 물체인 메스 표면 전체에 화이버를 접착하여 수중에 떠다니는 미세한 유기물을 포집할 수 있도록 유기물 흡수층을 형성시킨 바이오 메스를 구비하고, 이들 다수를 결합시켜 일정한 형태로 성형한 것을 특징으로 하며, 인공습지의 경우, 물을 채우는 수조와, 수조 내에 수질정화 블록과, 수조의 물을 강제로 순환시켜주는 강제순환펌프를 포함하여 구성된다.

Description

유기물 흡수층을 갖는 바이오 메스 및 이를 이용한 수질정화 블록과 인공습지{BIO MASS WITH ORGANIC MATTER ABSORPTION LAYER AND WATER PURIFICATION BLOCK AND CONSTRUCTED WETLAND USING THE SAME}

본 발명은 수질정화 블록에 관한 것으로, 특히 수중에 떠다니는 유기물 등의 미세 오염물질을 흡수하는 유기물 흡수층에 의해 효과적으로 수질을 정화시킬 수 있는 바이오 메스 및 이를 이용한 수질정화 블록과 인공습지에 관한 것이다.

문명이 발달하고 사람들의 수준이 급격히 향상됨에 따라 사람들이 사용하는 물의 양도 급격히 증가하고 있다. 사람들이 사용하고 버리는 물은 가정에서 배출되는 하수와 공장 등에서 산업활동 후 버리는 폐수로 구분되는데, 이러한 하수와 폐수 속에는 유기물과 기타 무기물이 함유된다.

근래 들어 인구가 도시로 집중하고 산업이 발달함에 따라 대규모의 인구밀집지역과 공장밀집단지가 형성되어 막대한 양의 하수와 폐수를 배출하게 되었으며 자연 스스로의 정화능력을 넘어서서 환경오염 문제를 초래하게 되었다.

자연의 자기정화능력을 초과하게 되어 부패하고 오염된 시냇물이나 하천수가 그대로 강을 오염시키며, 나아가 해양오염의 주범이 될 수 있으므로, 수질분야에서는 친수성 하천 공간 즉, 자연형 정비하천이나 인공습지에 대한 논의가 활발해지고 있는 실정이다.

이러한 자연형 정비하천에서는 수질 정화를 위한 환경기술의 개발이 가장 중요한 바, 최근에는 하천의 수질을 정화시키기 위한 수질정화 블록이 개시되기도 하였다.

이에, 도 1a는 종래기술에 의한 수질정화 블록을 설명하기 위하 참조사시도이고, 도 1b는 종래기술에 의한 수질정화 블록의 사용상태도이다.

도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 수질정화 블록(10)은 몸체(11)를 다단으로 적층시켜 계단형으로 설치함으로써 흐르는 물에 기포를 발생시키는 한편 포러스 콘크리트의 공극을 통하여 수생식물과 미생물의 서식이 가능하도록 하여 수질을 정화시키도록 하는 것이다.

이러한 구성에 의하면 종래기술에 의한 수질정화 블록(10)은 흐르는 하천 물이 낙차를 갖고 흐르도록 하여 기포의 발생을 유도함으로써 하천의 물에 산소가 많이 용해되게 할 수 있었다. 또한, 상기 포러스 콘크리트의 공극에서 수생식물의 활착 및 미생물의 서식이 가능하기 때문에 흙의 유실은 방지하면서 수질을 개선할 수 있었다. 그리고 전면에 형성된 함몰부(13)는 공기와 접촉되는 면적을 높여서 수질정화 효과를 더욱 높이고자 하였다.

하지만, 종래기술에 의한 수질정화 블록(10)은 기포 발생에 의해 물에 산소를 용해시키는 방법으로 수질을 정화시켰으나 이같은 방법으로는 수중에 떠다니는 유기물을 비롯하여 미세한 오염물질을 거의 제거할 수 없었으므로 수질을 정화시키는데 한계가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 수중에 떠다니는 유기물 등의 미세 오염물질을 흡수하는 유기물 흡수층을 갖는 바이오 메스 및 이를 이용한 수질정화 블록과 인공습지를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 바이오 메스는, 부피를 갖는 덩어리 형태의 물체인 메스 표면 전체에 화이버를 접착하여 수중에 떠다니는 미세한 유기물을 포집할 수 있도록 유기물 흡수층을 형성시킨 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 메스는 자갈로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 메스 표면에 화이버를 접착하기 위해 천연 유기접착제, 합성 유기접착제, 무기접착제 중 한 종류가 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 화이버는 볏짚을 짧게 절단하여 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 메스 표면에 볏짚으로 된 화이버를 접착하기 위해 진흙이 접착제로 사용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 수질정화 블록은, 상기 바이오 메스 다수를 결합시켜 일정한 형태로 성형한 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 수질정화 블록에는 수생식물을 심기 위해 상측면으로부터 형성된 식생용 포켓이 더 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 수질정화 블록의 성형은 상기 화이버와 접착제를 혼합한 페이스트를 상기 메스 표면에 도포하여 바이오 메스를 만드는 동시에 상기 접착제가 응고되기 전에 상기 바이오 메스간을 접합하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 인공습지는, 물을 채우는 수조와; 상기 수조 내에 넣어져 위치하는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 수질정화 블록과; 상기 수조의 물을 강제로 순환시켜주는 강제순환펌프를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 수조의 바닥에는 상기 수질정화 블록이 위치한 상측으로 고압의 세척수를 분사하는 다수의 세척수 분사노즐이 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 수조의 바닥에는 상기 수질정화 블록이 위치한 상측으로 공기를 분사하는 공기방울 분사노즐이 더 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 유기물 흡수층을 갖는 바이오 메스 및 이를 이용한 수질정화 블록과 인공습지는, 수분과 접촉시 자연적으로 형성되는 장력에 의해 유기물 등의 미세 오염물질을 흡수하는 유기물 흡수층에 의해 효과적으로 수질을 정화시킬 수 있다.

또한, 바이오 메스 사이사이에 형성되는 공극에 의해 기포가 발생되어 바이오 메스의 유기물 흡수층과 더불어 복합적으로 수질을 정화할 수 있다.

또한, 본 발명은 식생용 포켓에 의해 수생식물을 용이하게 심을 수 있을 뿐만 아니라 수생식물의 뿌리에 의한 수질정화 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 짚을 짧게 절단하여 화이버를 마련하고, 그 화이버를 접착하기 위한 접착제를 진흙을 사용함으로써 친환경적인 분위기를 조성할 수 있다.

또한, 본 발명은 인공수조에 설치되는 세척수 분사노즐에 의해 고압의 세척수를 분사함으로써 유기물 흡수층에 포집된 유기물 및 오염물질을 비롯하여 다른 부위들에 집적된 오염물질을 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 인공수조에 설치되는 공기방울 분사노즐에 의해 강력한 공기방울을 분사함으로써 수조에 물이 담겨있는 상태에서도 유기물 흡수층에 포집된 유기물 및 오염물질을 비롯하여 다른 부위들에 집적된 오염물질을 용이하게 제거할 수 있다.

도 1a는 종래기술에 의한 수질정화 블록을 설명하기 위하 참조사시도.
도 1b는 종래기술에 의한 수질정화 블록의 사용상태도.
도 2는 본 발명에 의한 수질정화 블록을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 도 2의 "A" 부위를 확대한 확대도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 수질정화 블록에서 바이오 메스의 작용을 설명하기 위한 일련의 참조도.
도 7은 본 발명에 의한 바이오 메스를 이용한 수질정화 블록의 인공습지를 설명하기 위한 구성도.
도 8은 본 발명에 의한 바이오 메스를 이용한 수질정화 블록이 하천에 설치된 모습을 보여주는 사용상태도.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 수질정화 블록을 설명하기 위한 사시도이다.

도시된 바와 같이. 본 발명에 의한 수질정화 블록은 외형적으로 보면 육면체의 형태로 이루어지고, 상부에는 수생식물(P)을 심기 위한 식생용 포켓(130)이 형성된 단순한 형태를 이루고 있다. 하지만 본 발명에 의한 수질정화 블록을 자세히 살펴보면 유기물이나 그 외 미세한 오염물질을 포집하여 수질정화에 중요한 역할을 수행하는 바이오 메스(110)라는 매우 독특한 구성요소를 발견하게 된다.

아래에서는 상기 바이오 메스(110)를 중심으로 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

도 3은 도 2의 "A" 부위를 확대한 확대도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 수질정화 블록에서 바이오 메스의 작용을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 수질정화 블록은 다수의 바이오 메스(110)가 접합되어 일정한 형태로 형성된다. 여기서, 상기 바이오 메스(110)는 지금까지는 찾아볼 수 없었던 개념의 것으로, 수질정화 능력을 향상시키기 위해 개발된 매우 독특하고 새로운 형태의 모듈이다.

상기 바이오 메스(110)는, 부피를 갖는 덩어리 형태의 물체를 일컫는 메스(111, mass)를 구비하고, 그 메스(111) 표면 전체에 짧은 형태의 화이버(112, fiber)를 접착하여 유기물 흡수층(B) 또는 바이오층을 형성함으로써 이루어진다.

여기서 상기 메스(111)는 현재로서는 가격이 저렴하고 친환경적인 소재인 자갈이 가장 적합하다고 할 수 있으나 향후에는 합성수지나 새롭게 개발되는 친환경 물질 등으로 만든 친환경 소재의 제품이 가격과 기술적인 측면에서 유리해질 것이므로 자갈을 대체하여 사용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 화이버(112)는 폴리에스테르와 같은 다양한 재질의 인조 화이버(112)나 짧게 자른 볏짚 등 자연적인 소재의 천연 화이버(112)로 구비될 수 있다.

한편, 상기 접착제는 녹말이나 단백질이나 고무나 수지 등을 주성분으로 하는 천연 유기접착제, 합성 유기접착제, 무기접착제 중 상기 화이버(112)의 종류에 따라 선택적으로 사용된다.

특히 상기 화이버(112)가 짧게 자른 볏짚 등 자연적인 소재의 천연 화이버(112)로 구비되는 경우 친환경적인 진흙이 접착제로 사용될 수 있다. 이 경우 진흙의 접착력을 향상시키고 수중에서 예상되는 손실을 줄이기 위해 상기 유기접착제나 무기접착제 혹은 그 외의 물질을 일부 첨가할 수 있다.

상기 메스(111) 표면에 대한 화이버(112)의 접착은 접착제와 화이버(112)를 미리 잘 혼합한 페이스트(paste)를 만든 다음 그것을 메스(111) 표면에 발라주는 방법이 바람직하다. 또한, 메스(111) 표면에 접착제를 도포한 후 그 위에 화이버(112)를 접착하는 방법을 이용할 수도 있으나 이 경우 화이버(112)의 종류에 따라 접착이 원활하게 이루어지지 않을 수도 있다.

이렇게 메스(111) 표면 전체에 화이버(112)를 접착하면 유기물 흡수층(B)을 갖는 바이오 메스(110)가 완성된다. 바이오 메스(110)간 결합을 보여주는 도 3의 확대부위를 살펴보면 메스(111) 표면 가장 안쪽에는 화이버(112)들을 메스(111) 표면에 접착시켜주는 접착제층(113)이 형성되어 있고 그 외측으로 다수의 화이버(112)들이 미세한 틈새들을 형성하여 군집하고 있는 유기물 흡수층(B)이 형성되어 있음을 볼 수 있다. 상기 유기물 흡수층(B)은 수중에서 가장 먼저 수분을 끌어당기게 되며 이때 자연스럽게 장력이 형성되면서 수중에 떠다니는 미세한 유기물(W1)들을 화이버(112)들의 틈새로 포집하게 된다. 도 4 내지 도 6에는 수중에 떠다니는 미세한 유기물(W1)들이 상기 유기물 흡수층(B)에 점진적으로 포집되고 있는 모습이 잘 도시되어 있다.

뿐만 아니라, 상기 바이오 메스(110)의 유기물 흡수층(B)은 유기물(W1)에 더해 다른 미세한 오염물질들까지도 포집하기 때문에 그 자체로써 수질정화에 큰 역할을 수행하게 된다.

이처럼, 상기 바이오 메스(110)들을 결합하여 성형한 수질정화 블록은 일차적으로 상기 바이오 메스(110)에 형성된 유기물 흡수층(B)에 의해 수질을 정화하게 되며, 이차적으로 바이오 메스(110)간 결합시 형성되는 사이사이의 공극(121)에 의해 흐르는 물에 기포를 발생시켜 수질을 정화하게 된다. 그리고 마지막으로 상기 식생용 포켓(130)에 심겨진 수생식물(P)들의 뿌리(P1)가 상기 공극(121)을 통해 풍부하게 자라나서 수질을 정화하게 된다.

상기 바이오 메스(110)들이 결합되어 성형되는 수질정화 블록의 형태는 제한없이 다양하게 구현될 수 있다. 육면체를 비롯하여 그 외 다면체, 재두원추형, 원기둥형 또는 구형으로 형상화되는 것도 가능하다. 다만, 본 실시예에서는 가로, 세로, 높이가 각각 2m, 2m, 1m 정도 되는 육면체의 형태를 갖는 것으로 예시되었을 뿐이다.

여기서 상기 수질정화 블록의 성형은 화이버(112)와 접착제를 혼합한 후 그 페이스트를 메스(111) 표면에 도포하여 바이오 메스(110)를 만드는 과정과 동시에 진행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 메스(111)에 화이버(112)와 접착제의 혼합물을 바르고 그 접착제가 응고되기 전에 육면체(혹은 다른 형태)의 성형틀에 집어넣고 약간의 압력을 가하여 성형한 후 접착제가 응고되기를 기다리면 된다.

상기 식생용 포켓(130)은 수생식물(P)을 심기 위한 것으로 상측면으로부터 충분한 깊이를 갖되 밑바닥이 뚫리지 않은 홀 형태로 형성된다. 이로써 상기 식생용 포켓(130)에 수생식물(P)의 뿌리(P1)와 밑줄기를 삽입한 후 흙을 넣고 다져주면 수생식물(P)이 안전하게 심기어진다.

도 7은 본 발명에 의한 바이오 메스를 이용한 수질정화 블록의 인공습지를 설명하기 위한 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인공습지는, 물이 채워진 수조(140) 내에 전술된 바이오 메스(110)를 이용한 수질정화 블록(100)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면 전술된 바와 같이 상기 수질정화 블록(100)의 바이오 메스(110)가 발휘하는 수질정화 능력, 기포를 발생시키는 수질정화 블록(100)의 공극(121)이 발휘하는 수질정화 능력, 수생식물(P)이 발휘하는 수질정화 능력이 복합적으로 어우러져 인공습지에서 고질적인 문제가 되던 수질오염 문제가 거의 해소된다.

본 발명의 인공습지를 구성하기 위해서는 물이 채워지는 수조(140)와 그 안에 위치하는 수질정화 블록(100)과 함께 수조(140)의 물을 강제로 순환시켜주는 강제순환펌프(160)가 필요하다. 나아가 본 발명에 의한 인공습지에는 수조(140)의 바닥에 상기 수질정화 블록(100)이 위치한 상측으로 고압의 세척수를 분사하는 다수의 세척수 분사노즐(150)이 더 설치된다.

이같은 다수의 세척수 분사노즐(150)이 더 설치되면 인공습지를 청소할 때 수질정화 블록(100)을 향해 고압의 세척수를 분사함으로써 수질정화 블록(100)에 집착된 오염물질들을 깨끗이 제거할 수 있다. 특히 바이오 메스(110) 표면에 포집된 다량의 유기물(W1) 및 오염물질을 깨끗이 제거할 수 있다.

한편, 본 발명의 인공습지는 상시 세척수 분사노즐(150)과 함께 구비되거나 상기 세척수 분사노즐(150)을 대체하여 공기방울 분사노즐이 구비될 수 있다. 상기 공기방울 분사노즐은 상기 세척수 분사노즐(150)과 같은 형태로 상기 수조(140)의 바닥에 설치되며 상기 수질정화 블록(100)이 위치한 상측으로 공기를 분사해주는 역할을 한다. 이같은 공기방울 분사노즐은 특히 상기 수조(140) 내에 물이 채워진 상태에서 유용하며 공기방울의 접촉에 의해 바이오 메스(110) 표면에 포집된 다량의 유기물(W1) 및 오염물질을 비롯하여 그 외 다른 부위에 집착된 오염물질들까지 깨끗이 제거할 수 있다.

도 8은 본 발명에 의한 바이오 메스를 이용한 수질정화 블록이 하천에 설치된 모습을 보여주는 사용상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 수질정화 블록(100)을 하천(S) 곳곳에 설치할 수 있다.

이처럼 수질정화 블록(100)을 하천(S) 곳곳에 설치하게 되면 하천(S)의 수질오염을 막고 수질을 정화하는데 효과적이며, 수생식물(P)을 심어 관리하는데도 편리하다. 그리고 상기 수질정화 블록(100)을 하천(S) 측벽에 집중적으로 설치하는 경우 하천(S)의 유실방지를 위한 펜스 역할을 효과적으로 수행하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

100 : 수질정화 블록 110 : 바이오 메스
111 : 메스 113 : 접착제층
112 : 화이버 121 : 공극
130 : 식생용 포켓 140 : 수조
150 : 세척수 분사노즐 160 : 강제순환펌프
P : 수생식물 B : 유기물 흡수층

Claims (11)

1. 부피를 갖는 덩어리 형태의 물체인 한 개의 메스를 구비하고, 그 메스 표면에 화이버를 접착하여 수중에 떠다니는 미세한 유기물을 포집할 수 있도록 유기물 흡수층을 형성시키며,
   상기 메스는 자갈로 구비되고, 상기 화이버는 볏짚을 짧게 절단하여 구비된 것을 특징으로 하는 바이오 메스.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 메스 표면에 화이버를 접착하기 위해 천연 유기접착제, 합성 유기접착제, 무기접착제 중 한 종류가 사용되는 것을 특징으로 하는 바이오 메스.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 메스 표면에 볏짚으로 된 화이버를 접착하기 위해 진흙이 접착제로 사용되는 것을 특징으로 하는 바이오 메스.
6. 제1항, 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 바이오 메스 다수를 결합시켜 일정한 형태로 성형한 것을 특징으로 하는 수질정화 블록.
7. 제6항에 있어서,
   상기 수질정화 블록에는 수생식물을 심기 위해 상측면으로부터 형성된 식생용 포켓이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수질정화 블록.
8. 제6항에 있어서,
   상기 수질정화 블록의 성형은 상기 화이버와 접착제를 혼합한 페이스트를 상기 메스 표면에 도포하여 바이오 메스를 만드는 동시에 상기 접착제가 응고되기 전에 상기 바이오 메스간을 접합하는 것을 특징으로 하는 수질정화 블록.
9. 물을 채우는 수조와;
   상기 수조 내에 넣어져 위치하며, 제1항, 제3항, 제5항 중 어느 한 항의 바이오 메스 다수를 결합시켜 일정한 형태로 성형한 수질정화 블록과;
   상기 수조의 물을 강제로 순환시켜주는 강제순환펌프를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공습지.
10. 제9항에 있어서,
    상기 수조의 바닥에는 상기 수질정화 블록이 위치한 상측으로 고압의 세척수를 분사하는 다수의 세척수 분사노즐이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 인공습지.
11. 제9항에 있어서,
    상기 수조의 바닥에는 상기 수질정화 블록이 위치한 상측으로 공기를 분사하는 공기방울 분사노즐이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 인공습지.

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