KR101414030B1 - 수질정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 수질정화장치는 수계의 바닥 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10), 상기 접촉조의 내부에 충전되며, 미생물이 부착증식하는 생물막담체(20) 및 상기 접촉조의 상부에 설치되어 내부에 충전된 생물막담체를 보호하고 유실을 방지하는 망체(14)를 포함하고, 상기 생물막담체(20)는, 소정 입경의 입상체(21)들이 유기성 또는 무기성의 접착제(22)에 의하여 접착되고, 접착된 입상체들 간에는 공극(23)이 형성되어 다공성으로 이루어진 입상체 접착형인 것을 특징으로 한다.

Description

수질정화장치{The Water Quality Control Facilities}

본 발명은 수질정화장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하천 또는 호소의 바닥의 하부에 축조된 접촉조와 수류 유도벽 및 접촉조 내부에 충전된 생물막담체로 이루어지며, 별도의 부지가 소요되지 않고 정화효율이 우수하며 안정적으로 하천 또는 호소를 정화할 수 있는 수질정화장치에 관한 것이다.

오염된 하천을 정화하는 수질정화장치는 그 표면에 미생물이 부착증식하여 오염물질을 분해할 수 있는 생물막담체를 포함하여 구성되며, 부상 이동형, 측면수류(Side Stream)형, 하상 돌출형, 하상 포설형 등으로 구분될 수 있다.

부상 이동형의 일 예로, 한국 등록특허 제10-0566785호(2006.03.27 공고)에는 미생물이 부착 성장될 수 있는 여재부를 구비한 생물막고정패널과, 생물막고정패널에 연결되며, 수위의 변화에 따라 상기 생물막고정패널의 상하 이동을 위한 부상력을 제공하는 부체 및 수반(水畔)과 상기 생물막고정패널에 결합되며, 상기 생물막고정패널이 수반에서 이탈되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 생물막고정패널의 상하 이동경로를 가이드 하는 부상가이드장치를 포함하는 구성이 기재된 바 있다.

또한, 측면수류(Side Stream)형 수질정화장치는, 하천 옆에 별도의 부지를 확보하여 생물막담체가 충전된 접촉조를 설치하고 하천수를 유입 및 정화시킨 후에 하천으로 되돌려 보내는 과정을 거치게 된다. 따라서 하천수를 접촉조에 유입시키기 위하여 하천 바닥에 물막이 시설과 유입유로를 설치하여야 되므로 시설비가 증가된다.

또한, 접촉조의 유입구에는 수문(Gate)을 설치하고 홍수위 또는 강우시에 하천수위가 상승하면 유입을 차단하여야 되므로 유지관리가 번거롭고 유입을 차단하는 시기에는 수질정화 기능을 수행하지 못한다. 특히, 접촉조를 설치하기 위한 별도의 부지가 소요되므로 부지확보가 어렵고 입지 선정에 어려움이 있다.

하상 돌출형 수질정화장치는, 주로 봉상의 부재를 일정 간격으로 이격시켜서 슬릿형 개구부가 형성되도록 쌓아서 두개의 벽체를 평행하게 축조하고 양끝을 막아서 그 내부에 쇄석을 충전한 담장 형태이며, 하수구 등과 같은 오염원이 유입되는 하상의 바닥에 하천수의 흐름방향을 따라 길게 축조된다. 상기 슬릿형 개구부를 통하여 유입된 하천수가 내부에 충전된 쇄석층을 통과하면서 쇄석에 부착증식하는 생물막과 접촉하여 정화가 이루어지는 구성이다. 입경이 큰 쇄석이 충전되므로 미생물이 부착증식할 수 있는 표면적이 작고 이에 따라 정화효율도 낮을 수 밖에 없다.

또한, 폭이 넓은 담장형태를 하상 위에 돌출시켜서 설치되므로 하천수의 흐름에 장애물이 되며 유속이 빠른 홍수위 시에는 유실되거나 하천의 범람을 초래할 수 있다. 특히, 수위가 낮은 갈수기 시에는 쇄석층이 대부분 수면위에 노출되어 건조되므로 미생물의 부착증식이 불가능하고 담체로서의 기능을 상실하게 된다. 따라서 오염도가 높아져서 정화의 필요성이 절실한 갈수기 시에 오히려 정화기능이 저하되는 문제점이 있다.

하상 포설형 수질정화장치는, 생물막담체를 하상에 포설한 것으로, 그 중 일예를 들면 입경 10∼20mm 범위의 자갈 또는 쇄석과 같은 세골재를 직경 100mm 전후 크기의 구형으로 접착하여 이루어진 생물막담체를 하천의 바닥에 포설하고 하천수와 생물막의 접촉에 의하여 수질이 정화되도록 구성할 수 있다. 따라서 별도의 접촉조 등을 설치하지 않는 이점은 있으나, 강우 또는 홍수 등에 의하여 유속이 증가되면 빠른 수류에 의하여 담체들이 세류 및 유실되는 문제점이 있다. 반면에 넓은 면적에 포설되므로 유실방지를 위한 그물망의 설치도 어려운 구성이다. 또한, 하상 포설형 생물막담체는 하상 바닥의 비교적 넓은 면적에 얇게 포설되므로 퇴적된 모래와 니토에 묻혀서 공극이 폐쇄되고 생물막담체로서의 기능을 상실하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 별도의 부지와 도수시설 및 물막이가 필요하지 않고, 생물막담체가 유실되거나 매몰되지 않으며, 유지관리가 용이하고, 하천수의 흐름이 원활하며, 홍수기와 갈수기 시에도 하천정화능력이 우수한 수질정화장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수질정화장치는, 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 축조된 접촉조와, 상기 접촉조의 내부에 충전되고 그 표면에 미생물이 부착 증식하는 생물막담체로 구성하였다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 축조된 접촉조와, 상기 접촉조의 내부에 충전되고 그 내외부 표면에 미생물이 부착증식할 수 있는 생물막담체와, 하천수의 흐름을 상기 접촉조 내부의 상기 생물막담체들이 적층된 담체층으로 유도하여 하천수와 생물막담체의 접촉이 원활하게 이루어지도록 하는 하나 이상의 수류유도벽을 포함하여 구성하였다.

또한, 본 발명에 따른 상기 수질정화장치는, 접촉조 내부에 용존산소를 공급하여 호기성 반응이 이루어지도록 하는 산기관 등과 같은 하나 이상의 포기장치를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 망체를 더 포함하여 이루어지며, 상기 망체는 접촉조의 상부에 설치되어 생물막담체를 보호하고 강우 등으로 인한 빠른 유속에서도 담체의 유실을 방지할 수 있는 스틸 그레이팅(Steel Grating), 유공 슬라브, 그물망, 바 스크린(Bar Screen) 등으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 수질정화장치는, 상기 접촉조의 전단계, 후단계, 하부 중에서 적어도 어느 일측에 하천수 중의 니토, 모래, 탈리된 생물막 등을 침전시켜서 제거할 수 있는 하나 이상의 침사지를 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 수심이 깊고 지지물이 없으며 담체도 충전되지 않는 침사지에서는 익사 등의 사고가 우려된다. 따라서 침사지의 상부에는, 안전사고를 방지할 수 있는 스틸 그레이팅, 바 스크린, 타공판, 유공 슬라브 등을 설치하는 것이 바람직하며, 상기 스크린에 의하여 조대 협잡물이 침사지로 유입되는 것도 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 수위 조절수단을 더 포함하여 이루어지며, 상기 수위 조절수단은 접촉조의 수위를 조절하여 생물막담체 층을 통과하는 유량을 조절할 수 있다. 상기 수위조절수단은 물넘이 수문(Weir Gate) 등으로 구성하거나, H빔 또는 凹형 홈이 구성된 2개의 지지대를 구성하고 상기 凹형 홈에 판재를 삽입 또는 제거하여 높낮이를 조절하므로써 수위가 조절되도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 생물막담체를 수용하는 접촉조를 축조하지 않고 간편하게 하상의 바닥에 직접 포설하는 하상 포설형 수질정화장치를 제공하였다. 퇴적된 모래와 니토에 의하여 생물막담체의 공극이 폐쇄되고 수류에 의하여 담체가 소류되는 하상 포설형 정화장치의 문제점들을 개선하기 위하여 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 침사지를 축조하고, 상기 침사지와 담체층의 경계에는 니토와 모래 등은 통과시켜서 침사지로 유입되도록 하고 생물막담체는 침사지로 유입되지 않도록 차단할 수 있는 바 스크린, 그레이팅 등과 같은 지지용 망체를 설치하였다.

본 발명에 따른 수질정화장치에 포함되는 상기 생물막담체는, 비중과 생체친화성이 큰 암석을 형상이 불규칙하고 표면이 거칠도록 파쇄하여 비표면적을 증대시킨 쇄석으로 구성할 수 있다.

또한, 상기 생물막담체는, 광물질이 소결되어 이루어진 다공성의 세라믹으로 구성하되, 그 형상은 비표면적과 공극율이 크고 수류가 잘 유통될 수 있도록 벌집형, 단관형, 표면에 요철(凹凸)부가 성형된 구형, 봉형 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.

또한, 상기 생물막담체는, 소정 입경의 입상체들이 천연수지 또는 합성수지계 접착제 등과 같은 유기성 접착제 또는 시멘트 등과 같은 무기성 접착제에 의하여 소정의 형상 및 크기가 되도록 접착되어 이루어진 입상체 접착형 생물막담체 일 수 있다. 상기 입상체 접착형 생물막담체는, 입상체들 사이의 공극이 접착제에 의하여 메워지지 않고 공극이 서로 연통되도록 유지된 다공체가 바람직하다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체의 외형은 봉형, 구형, 다각형으로 성형될 수 있고, 수류와의 접촉과 유통이 원활하도록 홈통, 관통구 및 내부공간 중에서 적어도 어느 하나 이상이 형성된 용기형, 관형, 벌집형, 중공형 등 다양한 형태로 성형할 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체는 외부가 보호되고, 비표면적이 증대될 수 있도록 외부표면에 망상체를 추가 구성할 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체의 내측에 망상체를 추가 구성하므로써 망상체에 의하여 홈통, 관통구 또는 내부 공간의 구성이 용이하고 비표면적도 증대시킬 수 있게 된다. 이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체는, 내측과 외측 중 적어도 어느 일측에 하나 이상의 망상체를 더 포함하여 이루어 질 수 있다. 이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체는, 내측과 외측 중 적어도 어느 일측에 하나 이상의 망상체를 더 포함하여 이루어 질 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체에 구성된 상기 홈통과 관통구 및 내부 공간에는 수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄 및 활성탄 중에서 선택된 접촉재를 충전할 수 있으며, 상기 망상체의 내부에도 이러한 접촉재를 충전할 수 있다. 이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체에는, 수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄, 활성탄 중에서 선택된 하나 이상의 접촉재를 더 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 판상으로 성형된 입상체 접착형 생물막담체를 하천수의 흐름 방향과 평행하게 하상에 설치하여 구성할 수 있다. 소정 입경의 입상체들이 유기성 또는 무기성의 접착제에 의하여 판상으로 접착되고, 접착된 입상체들 간에는 공극이 형성되어 다공성으로 이루어진 판상의 입상체 접착형 생물막담체를 하천수류 흐름방향과 평행하게 하천 바닥에 고정 설치하므로써 수류흐름이 원활하고 담체의 소류도 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 수계의 바닥에 이열 이상의 격자형 또는 슬릿형 등의 망체를 일정 간격 이격시켜서 평행하게 설치하고 그 양 끝 부분과 상부를 망체 등으로 막고 그 내부 공간에는 입상체 접착형 담체를 포함한 다양한 형태의 생물막담체 및 접촉재 중에서 선택하여 충전하고 하천수류 흐름방향과 평행하게 하천 바닥에 고정 설치한 담장형으로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 하천의 하안 또는 호수의 호안 자체를 미생물이 부착증식하는 생물막담체로 구성하였다. 다양한 종류의 생물막담체들 중에서 선택된 한 종류 이상의 생물막담체를 하안과 호안의 옹벽, 석축 등에 부착시켜서 구성하거나, 돌망태 형태의 망체 내에 충전하여 하안 및 호안을 생물막담체로 구성할 수 있다.

또한, 상기 하안 및 호안을 소정 입경의 입상체들이 유기성 또는 무기성의 접착제에 의하여 접착되고, 접착된 입상체들 간에는 공극이 형성되어 다공성으로 이루어진 입상체 접착형 생물막담체로 구성할 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체는 옹벽의 거푸집을 대체할 수 있도록 양면 중 한면은 수밀한 구조이고 다른면은 비표면적이 큰 다공성의 판넬로 구성할 수 있다. 상기 다공성 판넬의 수밀한 면 측을 거푸집으로 이용하여 콘크리트를 타설하고 상기 판넬을 해체하지 않고 존치시키면 다공성으로 이루어진 면이 콘크리트면에 부착된 상태로 유지되므로 수계 측이 다공성의 담체로 이루어진 옹벽이 축조될 수 있다.

또한, 입상체와 접착제를 혼합 및 타설하여 상기 옹벽과 석축 자체를 입상체 접착형 생물막담체로 구성할 수 있으며, 이 경우 상기 입상체 접착형 생물막담체의 내부에 철근 등의 구조적 보강재를 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체는 블록, 또는 중공 블록 형태로 제작하여 강안과 호안의 석축을 대체하여 축조하므로써 수질정화에 기여하고 어족 등의 산란소로 이용될 수 있다.

또한, 지금까지 설명한 상기 입상체 접착형 생물막담체들은 접착제에 금속사, 합성섬유사 등과 같은 인장강도가 큰 사상체를 혼합하여 입상체들이 쉽게 해체되지 않고 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는 하천정화에 국한되지 않고 호소, 해양 등에도 적용될 수 있으며, 수류의 흐름이 거의 없는 호수와 저수지 등에 적용할 경우 수체와 생물막담체의 원활한 접촉이 이루어 질 수 있도록 수류를 유동시킬 수 있는 펌프, 교반기 등과 같은 수류 발생장치를 더 포함하여 구성할 수 있다.

전술한 내용과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 수질정화장치는 오염된 하천과 호소 등과 같은 오염된 수계의 수질을 청정하게 정화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는 건설과 유지관리가 용이하고 하상, 호안 또는 호수의 바닥에 설치하므로 별도의 부지가 소요되지 않고 유기물과 영양염류 및 니토와 세사를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 6은 본 발명의 제 6실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 7은 본 발명의 제 7실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 수질정화장치에 적용되는 제 1 내지 제 4실시예에 따른 생물막담체들의 측단면도,
도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 수질정화장치에 적용되는 제 5 내지 제 9실시예에 따른 생물막담체들의 측단면도, 그리고,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 수질정화장치에 적용되는 제 10 내지 제 13실시예에 따른 생물막담체들의 측단면도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질정화장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

도 1에 도시된 본 발명의 제 1실시예에 따른 수질정화장치는, 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10)와, 상기 접촉조의 내부에 충전되고 그 표면에 미생물이 부착 증식하는 생물막담체(20) 및 하천수의 흐름을 상기 접촉조 내부의 상기 생물막담체들이 적층된 담체층으로 유도하여 하천수와 생물막담체의 접촉이 원활하게 이루어지도록 하는 하나 이상의 수류유도벽(12,12a)을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 수위 조절수단(16)을 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 수위 조절수단은 접촉조의 수위를 조절하여 생물막담체 층을 통과하는 유량을 조절할 수 있다. 상기 수위조절수단은 물넘이 수문(Weir Gate) 등으로 구성하거나, 凹형 홈이 구성된 2개의 지지대의 양측 凹형 홈에 판재를 삽입 또는 제거하여 높낮이를 조절하므로써 수위가 조절되도록 구성할 수 있으며, 이 실시예에서는 높낮이 조절형 물넘이 수문에 의한 수위조절수단(16)을 예시하였다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 망체(14)를 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 망체는 접촉조의 상부에 설치되어 내부에 충전된 생물막담체(20)를 보호하고 강우 등으로 인한 빠른 유속에서도 생물막담체의 유실을 방지할 수 있다. 상기 망체는 스틸 그레이팅(Steel Grating), 유공 슬라브, 그물망, 바 스크린(Bar Screen) 등으로 구성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 도 2에 도시된 본 발명의 제 2실시예에 따른 수질정화장치는, 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10)와, 상기 접촉조의 내부에 충전되고 그 표면에 미생물이 부착 증식하는 생물막담체(20) 및 하천수의 흐름을 상기 접촉조 내부의 상기 생물막담체들이 적층된 담체층으로 유도하여 하천수와 생물막담체의 접촉이 원활하게 이루어지도록 하는 하나 이상의 수류유도벽(12,12a), 상기 접촉조의 전단계, 후단계, 하부 중에서 적어도 어느 일측에 하천수 중의 니토, 모래, 탈리된 생물막 등을 침전시켜서 제거할 수 있는 하나 이상의 침사지(11)를 더 포함하여 구성된다. 이 실시예에서의 침사지는 접촉조의 전단에 설치된 사례를 예시한 것이다.

여기서, 수심이 깊고 담체도 충전되지 않는 침사지에서는 익사 등의 사고가 우려되므로 침사지의 상부에는 안전사고를 방지할 수 있는 스틸 그레이팅, 바 스크린, 타공판, 유공 슬라브 등으로 구성된 스크린(13)을 설치하는 것이 바람직하며, 상기 스크린에 의하여 조대 협잡물이 침사지로 유입되는 것도 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제 2실시예의 수질정화장치는, 상기 접촉조(10)와 침사지(11) 간의 수류가 유통되는 개구부에는 생물막담체(20)가 침사지로 유출되는 것을 방지할 수 있는 지지용 망체(15)를 설치할 수 있으며, 상기 지지용 망체는 스틸 그레이팅(Steel Grating), 유공 벽체, 그물망, 바 스크린(Bar Screen), 타공판 등으로 구성할 수 있다.

기타 수류유도벽(12), 수위조절수단(16) 등의 구성과 기능은 제 1실시예에서와 같다.

도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 도 3에 도시된 본 발명의 제 3실시예에 따른 수질정화장치는, 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10)와, 상기 접촉조의 내부에 충전되고 그 표면에 미생물이 부착 증식하는 생물막담체(20) 및 하천수의 흐름을 상기 접촉조 내부의 상기 생물막담체들이 적층된 담체층으로 유도하여 하천수와 생물막담체의 접촉이 원활하게 이루어지도록 하는 하나 이상의 수류유도벽(12,12a)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 접촉조의 전단계, 후단계, 하부 중에서 적어도 어느 일측에는 하천수 중의 니토, 모래, 탈리된 생물막 등을 침전시켜서 제거할 수 있는 하나 이상의 침사지(11)를 더 포함하여 구성할 수 있으며, 이 실시예에서의 침사지는 접촉조의 후단에 설치된 사례를 예시하였다.

또한, 상기 제 3실시예의 수질정화장치도 수위 조절수단을 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 이 실시예의 수위 조절수단은 접촉조의 수위를 조절하여 생물막담체 층을 통과하는 유량을 조절하되, 凹형 홈이 구성된 2개의 지지대를 설치하고 상기 凹 홈에 판재를 삽입 또는 제거하여 수위가 조절되도록 하는 수위조절수단(16a)을 예시하였다.

상기 제 3실시예에서는 생물막담체(20) 층에 산소를 공급하여 호기성 미생물을 증식시킬 수 있도록 하는 포기장치(17)를 구성하였다. 상기 포기장치는 생물막담체 층의 내부에 설치하거나, 도 3 에서와 같이 생물막담체를 지지용 망체(15a)로 지지하고 상기 지지용 망체의 하부 측 공간에 설치할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 4실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 도 4에 도시된 본 발명의 제 4실시예에 따른 수질정화장치는, 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10)와, 상기 접촉조의 내부에 충전된 생물막담체(20)를 포함하여 구성하였다.

도 5는 본 발명의 제 5실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 도 5에 도시된 본 발명의 제 5실시예에 따른 수질정화장치는, 퇴적된 모래와 니토에 의하여 생물막담체의 공극이 폐쇄되고 수류에 의하여 담체가 소류되는 하상 포설형 정화장치의 문제점들을 개선하기 위하여 하천수가 흐르는 하상의 하부를 굴착하여 침사지(11)를 축조하고, 상기 침사지와 생물막담체(20) 층의 경계에는 니토와 모래 등은 통과시켜서 침사지로 유입되도록 하고 생물막담체는 침사지로 유입되지 않도록 차단할 수 있는 바 스크린, 그레이팅 등과 같은 지지용 망체(15)를 설치하였다.

상기 지지용 망체는 수계의 바닥에 수직으로 설치하거나 상기 도 5 에서와 같이 침사지의 상부 측면에 수직으로 설치할 수 있다. 또한, 침사지의 상부에 상기 지지용 망체를 수평으로 설치하고 침사지의 상부에도 생물막담체를 설치할 수 있다.

또한, 상기 생물막담체(20)를 하상의 바닥에 직접 포설하는 하상 포설형으로 구성할 수 있다. 또한, 하상을 굴삭하여 생물막담체를 포설하거나, 생물막담체를 충전할 수 있는 접촉조를 구성할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 제 6실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 6에 도시된 본 발명의 제 6실시예에 따른 수질정화장치는, 판상으로 성형된 입상체 접착형 생물막담체(20)를 하천수의 흐름 방향과 평행하게 하상에 설치하여 구성한 것이다. 소정 입경의 입상체들이 유기성 또는 무기성의 접착제에 의하여 판상으로 접착되고, 접착된 입상체들 간에는 공극이 형성되어 다공성으로 이루어진 판상의 입상체 접착형 생물막담체를 하천수류 흐름방향과 평행하게 하천 바닥에 고정 설치하므로써 수류흐름이 원활하고 생물막담체의 소류도 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수질정화장치는, 수계의 바닥에 이열 이상의 격자형 또는 슬릿형 등의 망체를 일정 간격 이격시켜서 평행하게 설치하고, 그 양 끝 부분과 상부를 망체로 막아서 공간을 형성하고 그 내부에 생물막담체를 충전하고 하천수류 흐름방향과 평행하게 하천 바닥에 고정 설치한 담장형으로 구성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 7실시예에 따른 수질정화장치를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 도 7에 도시된 본 발명의 제 7실시예에 따른 수질정화장치는, 하천의 하안 또는 호수의 호안 자체를 미생물이 부착증식하는 생물막담체로 구성하였다. 다양한 종류의 생물막담체들 중에서 선택된 한 종류 이상의 생물막담체를 하안과 호안의 옹벽, 석축 등에 부착시켜서 구성하거나, 돌망태 형태의 망체 내에 충전하여 하안 및 호안을 생물막담체로 구성할 수 있다.

또한, 상기 하안 및 호안을 소정 입경의 입상체들이 유기성 또는 무기성의 접착제에 의하여 접착되고, 접착된 입상체들 간에는 공극이 형성되어 다공성으로 이루어진 입상체 접착형 생물막담체로 구성할 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체는 옹벽의 거푸집을 대체할 수 있도록 양면 중 한면은 수밀한 구조이고 다른면은 비표면적이 큰 다공성의 판넬로 구성할 수 있다. 상기 다공성 판넬의 수밀한 면 측을 거푸집으로 이용하여 콘크리트를 타설하고 상기 판넬을 해체하지 않고 존치시키면 다공성으로 이루어진 면이 콘크리트면에 부착된 상태로 유지되므로 수계 측에는 다공성의 담체로 이루어진 옹벽이 축조될 수 있다.

또한, 입상체와 접착제를 혼합 및 타설하여 상기 옹벽과 석축 자체를 입상체 접착형 생물막담체로 구성할 수 있으며, 이 경우 상기 입상체 접착형 생물막담체의 내부에 철근 등의 구조적 보강재를 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체는 블록, 또는 중공 블록 형태로 제작하여 강안과 호안의 석축을 대체하여 축조하므로써 수질정화에 기여하고 어족 등의 산란장소로 이용될 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 수질정화장치에 적용되는 제 1 내지 제 4실시예에 따른 생물막담체들을 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 제 1 내지 제 4실시예에 따른 생물막담체는, 소정 입경의 입상체(21)들이 접착제(22)에 의하여 소정의 형상 및 크기가 되도록 접착되어 이루어진 입상체 접착형 생물막담체이다.

상기 입상체는 세라믹, 자갈, 유리, 쇄석 등으로 이루어지고, 상기 접착제는 천연수지 또는 합성수지계 접착제 등과 같은 유기성 접착제 또는 시멘트 등과 같은 무기성 접착제이며, 상기 입상체들 사이의 공극(23)이 접착제에 의하여 메워지지 않고 공극이 서로 연통되도록 유지되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체의 외형은 봉형, 구형, 다각형으로 성형될 수 있고, 수류와의 접촉과 유통이 원활하도록 홈통, 관통구 및 내부공간 중에서 적어도 어느 하나 이상이 형성된 용기형, 관형, 벌집형, 중공형, 블록형, 중공 블록형 등 다양한 형태로 성형할 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체들은 접착제에 금속사, 합성섬유사 등과 같은 인장강도가 큰 사상체(24)를 추가 하므로써 입상체들이 쉽게 해체되지 않고 견고하게 결합되도록 할 수 있다.

도 8a에 도시된 제 1실시예에 따른 생물막담체는 내측에 빈공간이 형성되고 일측이 외부와 개방된 용기형(容器形)을 예시하였으며, 도 8b에 도시된 제 2실시예에 따른 생물막담체는 양측이 외부와 관통된 관형(管形), 도 8c에 도시된 제 3실시예에 따른 생물막담체는 내부가 비어있고 외부표면은 모두 입상체로 쌓여있는 중공형(中空形)을 예시하였으며, 도 8d에 도시된 제 4실시예에 따른 생물막담체는 중공의 블록(Block)형을 예시하였다. 도 8b의 확대 단면도에서는 사상체(24)가 추가 포함된 것을 도시한 것으로 상기 사상체는 합성 섬유사, 금속사, 탄소섬유 등이며 다른 실시예에서도 당연히 추가 포함되어 구성될 수 있다.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 수질정화장치에 적용되는 제 5 내지 제 9실시예에 따른 생물막담체를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체는 외부가 보호되고, 비표면적이 증대될 수 있도록 외부표면에 망상체 케이싱(25)을 추가 구성할 수 있다. 상기 망상체 케이싱의 내부에 경화되지 않은 접착제와 입상체의 혼합물을 투입하여 형틀로 이용하므로써 쉽고 간편하게 접착형 생물막담체를 견고하고 일정한 형태로 성형할 수 있다.

또한, 상기 입상체 접착형 생물막담체의 내측에 망상체 케이싱(25)을 추가 구성하므로써 망상의 케이싱에 의하여 홈통, 관통구 또는 내부 공간의 형성이 용이하고 비표면적도 증대시킬 수 있게 된다. 이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체는, 내측과 외측 중 적어도 어느 일측에 하나 이상의 망상체 케이싱을 더 포함하여 이루어 질 수 있다.

이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체는, 내측과 외측 중 적어도 어느 일측에 하나 이상의 망상체로 구성된 케이싱을 더 포함하여 이루어 질 수 있다.

도 9a와 도 9b, 도 9c, 도 9d, 도 9e에 도시된 제 5, 제 6, 제 7, 제 8, 제 9실시예의 생물막담체는 각각 용기형, 관형, 중공형, 중공 블록형 및 구형을 예시하였으며, 외측 망상의 케이싱과 내측 망상의 케이싱이 동시에 구비된 것으로 이와 같이 망상체 케이싱이 구비된 경우에는 입상체들을 접착제로 접착하는 접착공정을 생략하고 입상체 만을 케이싱의 내부에 충전하여도 소정의 형상 및 규격이 유지되는 입상체 충전형의 생물막담체를 구성할 수 있다.

또한, 상기 망상체 케이싱의 내부 공간에는 수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄 및 활성탄 중에서 선택된 접촉재(30)를 충전한 것이다. 이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체에는, 수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄, 활성탄 중에서 선택된 하나 이상의 접촉재를 더 포함하여 구성할 수 있다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 수질정화장치에 적용되는 제 10 내지 제 13실시예에 따른 생물막담체를 설명하기 위하여 도시한 측단면도이다.

상기 도 10a와 도 10b, 도 10c, 도 10d에 도시된 제 10, 제 11, 제 12, 제 13실시예의 생물막담체는 각각 용기형, 관형, 중공형, 중공형 블록형의 입상체 접착형 생물막담체에 구성된 상기 홈통과 관통구 및 내부 공간에는 수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄 및 활성탄 중에서 선택된 접촉재(30)를 충전한 것이다. 이와 같이 상기 입상체 접착형 생물막담체에는, 수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄, 활성탄 중에서 선택된 하나 이상의 접촉재를 더 포함하여 구성할 수 있다.

접촉재가 추가 충전된 입상체 접착형 생물막담체의 내측과 외측에도 망상체가 구비될 수 있으며 용기형과 관형 등과 같은 개구부가 형성된 제 10, 제 11 및 제 13실시예에 따른 상기 생물막담체의 개구부에는 상기 접촉재가 이탈되지 않도록 망상체(29)가 구성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 접촉재는 망상체 케이싱의 내부에 입상체가 충전되거나 접착제로 접착된 상기 제 5, 제 6, 제 7, 제 8의 실시예의 생물막담체의 내부공간에도 충전하여 접촉재 충전형 생물막담체를 구성할 수 있다.

10: 접촉조 11: 침사지
12,12a: 수류유도벽 13: 스크린
14: 망체 15,15a: 지지용 망체
16,16a: 수위조절수단 17: 포기장치
20: 생물막담체 21: 입상체
22: 접착제 23: 공극
24: 사상체 25: 망상체 케이싱
26: 홈통 27: 관통구
28: 내부공간 29: 망상체
30: 접촉재

Claims (11)

1. 수계의 바닥 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10);
   상기 접촉조의 내부에 충전되며, 미생물이 부착증식하는 생물막담체(20);
   수계의 바닥 하부를 굴착하여 축조된 침사지(11);
   상기 접촉조의 상부에 설치되어 내부에 충전된 생물막담체를 보호하고 유실을 방지하는 망체(14); 및
   상기 침사지(11)에 설치되어 조대 협잡물이 침사지로 유입되는 것을 방지하는 하나 이상의 스크린(13);을 포함하고,
   상기 생물막담체는, 입상체(21)들이 유기성 또는 무기성의 접착제(22)에 의하여 접착되고, 접착된 입상체들 간에는 공극(23)이 형성되어 다공성으로 이루어진 입상체 접착형이며,
   상기 스크린은, 수심이 깊고 담체가 충전되지 않은 침사지의 상부에서 안전사고를 방지하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
2. 수계의 바닥 하부를 굴착하여 축조된 접촉조(10); 및
   상기 접촉조의 내부에 충전되며, 미생물이 부착증식하는 생물막담체(20);
   수계의 바닥 하부를 굴착하여 축조된 침사지(11);
   상기 접촉조의 상부에 설치되어 내부에 충전된 생물막담체를 보호하고 유실을 방지하는 망체(14); 및
   상기 침사지(11)에 설치되어 조대 협잡물이 침사지로 유입되는 것을 방지하는 하나 이상의 스크린(13);을 포함하고,
   상기 생물막담체(20)는, 수류가 유통될 수 있는 망상체 케이싱(25)의 내부에 수세미상, 섬유상 또는 발포수지의 접촉재 중에서 하나 이상 선택되어 충전되며,
   상기 스크린은, 수심이 깊고 담체가 충전되지 않은 침사지의 상부에서 안전사고를 방지하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 접촉조와 침사지 간의 수류가 유통되는 개구부에 설치되는 지지용 망체(15);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 생물막담체(20)는,
   입상체로 이루어지고 홈통(26) 또는 관통구(27) 중 적어도 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 생물막담체(20)는,
   하나 이상의 망상체(29)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 생물막담체(20)는,
   수세미상, 발포수지, 입상의 세라믹, 목탄 또는 활성탄으로 형성된 접촉재 중에서 하나 이상이 선택되어 포함된 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 생물막담체(20)는,
   사상체(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 사상체(24)는, 합성 섬유사, 탄소섬유, 금속사 중에서 하나 이상이 선택된 것을 특징으로 하는 수질정화장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수중에 산소를 공급하는 포기장치(17);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질정화장치.

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