KR101787697B1 - 녹조 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 녹조 제거 장치 및 이 장치를 이용한 녹조제거 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 매우 간단한 장치로도 하천의 녹조를 효과적으로 제거할 수 있는 녹조제거장치 및 이 장치를 이용한 녹조제거 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 녹조제거 장치는 녹조류가 통과하지 못하고 일정 방향으로 흘러가도록 유도하는 녹조류 가이드 펜스부; 및 상기 펜스의 단부에 연결되어 수집되는 녹조류를 제거하는 녹조 제거 장치부;로 이루어지고, 상기 녹조 제거 장치부는 전방부가 개방되고, 바닥은 후방으로 갈수록 경사지게 형성되어 녹조류를 포함하는 유입수가 드럼형 회전 로터에 의해 집수되는 공간이 형성된 대략 육면체 형상의 본체; 상기 본체의 외측 상면에 설치되는 지지구 상에 설치되는 회전축; 상기 회전축 상에 베어링으로 조립 설치되어 녹조류를 포함하는 유입수를 드럼의 회전에 의해 일시 저장소로 이송하는 드럼형 회전 로터; 상기 회전축의 일단에 설치되어 상기 드럼형 회전 로터를 회전시키는 모터감속기; 상기 본체의 경사면의 하부에 형성되고, 상기 드럼형 회전 로터의 수용공간의 후면에 걸쳐서 형성되고, 배면 상부가 개방된 구조를 갖는 일시 저장소; 상기 일시 저장소의 일측에 설치되는 펌프; 상기 펌프에 연결되는 호스; 및 상기 본체의 사면 외측에 설치되는 수위 조절 부재;를 포함하여 이루어지고, 상기 드럼형 회전 로터의 일부분이 수중에 잠겨서 회전함으로써 녹조를 밀도 있게 제거할 수 있는 것을 특징으로 하며, 구조가 간단하고, 내구성이 있으며, 유지 관리비용이 적게 들면서도 녹조류를 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

녹조 제거 장치{Apparatus for removing green algae}

본 발명은 녹조 제거 장치 및 이 장치를 이용한 녹조 제거 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 매우 간단한 장치로도 하천의 녹조를 효과적으로 제거할 수 있는 녹조 제거 장치 및 이 장치를 이용한 녹조 제거 방법에 관한 것이다.

녹조 현상은 수생태계에서 조류(algae)의 대량 발생으로 생기는 현상으로 녹조는 호소와 하천에서, 적조는 바다에서 발생하고 그 조류의 종류에 차이가 있다.

조류(algae)란 물속에서 빛에너지를 이용(광합성작용)하여 이산화탄소, 질소, 인과 같은 무기물을 먹고 탄수화물과 같은 유기물과 산소를 만드는 생물(식물플랑크톤)로서 육상의 식물과 같은 역할을 합니다. 조류는 수중으로 유기물(다른 생물의 먹이)과 산소를 공급함으로써 동물 플랑크톤, 수서곤충, 패류 및 어류 등 다양한 수중 생물의 서식을 가능하도록 하여 수중 생태계의 다양성을 유지하는 역할을 합니다. 만약 조류가 없다면 끓인 물과 같아 살아있는 수중생태계는 형성될 수 없다.

다만, 물속에 질소나 인 같은 무기물(영양염류)이 지나치게 많아지면 이것을 먹고 사는 조류가 많이 번식해서 물의 색깔이 녹색, 갈색으로 바뀌는 것을 녹조(호소, 하천의 경우)라고 하며, 물에서 비린내, 흙냄새가 나는 현상이 발생되기도 한다.

우리나라 조류는 크게 남조류, 규조류, 녹조류 등으로 구분되며, 이중 남조류는 독소(Microcysints, 간독소)를 생성하여 상수원 오염을 일으킬 수도 있다. 조류발생은 주로 수온이 상승하는 봄철부터 시작하여 늦은 가을까지 성장하며, 일반적으로 냉수성 규조류는 3~5월에 증식하고, 남조류는 일사량이 증가하는 초여름부터 가을까지 증식한다. 매년 여름철에 바다에서 나타나는 적조(red tide)도 녹조 현상과 같이 바다에 사는 적갈색의 조류(특히 붉은 색 계통의 chlorophyll을 가지고 있는 Cocholodinium catenatum 등)가 엄청나게 많이 번식한 현상이다.

조류의 대량발생의 원인은 영양 염류의 과다 이외에도 수리학적, 이화학적, 생물학적 인자들이 복합적으로 작용해서 발생한다. 그중 수리학적 인자는 유속, 물 체류시간, 강우량, 이화학적 인자는 수온, 태양광량, 영양염류, 생물학적 인자는 포식자, 경쟁자들과의 관계를 들 수 있다.

종래에 녹조를 제거하기 위한 장치들이 다수 개발된 바 있으나, 이들 장치는 구조가 복잡하고 유지 관리비용이 부담되는 것들이 다수여서, 보다 경제적인 방식으로 제작 가능하고, 녹조를 효율적으로 제거할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.

한국 등록특허 제10-1459675호(2014.11.03)

본 발명자는 종래의 고가의 장비에 비하여 구성이 매우 간단하면서도 녹조제거효율이 우수한 녹조 제거 장치를 개발하기 위하여 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같이 간단한 기계적 구성에 의해 제작된 녹조 제거 장치가 매우 효율적으로 목적하는 바를 달성할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은

녹조류가 통과하지 못하고 일정 방향으로 흘러가도록 유도하는 녹조류 가이드 펜스부; 및

상기 펜스의 단부에 연결되어 수집되는 녹조류를 제거하는 녹조 제거 장치부;로 이루어지고,

상기 녹조 제거 장치부는

전방부가 개방되고, 바닥은 후방으로 갈수록 경사지게 형성되어 녹조류를 포함하는 유입수가 드럼형 회전 로터에 의해 집수되는 공간이 형성된 대략 육면체 형상의 본체;

상기 본체의 외측 상면에 설치되는 지지구 상에 설치되는 회전축;

상기 회전축 상에 베어링으로 조립 설치되어 녹조류를 포함하는 유입수를 드럼의 회전에 의해 일시 저장소로 이송하는 드럼형 회전 로터;

상기 회전축의 일단에 설치되어 상기 드럼형 회전 로터를 회전시키는 모터감속기;

상기 본체의 경사면의 하부에 형성되고, 상기 드럼형 회전 로터의 수용공간의 후면에 걸쳐서 형성되고, 배면 상부가 개방된 구조를 갖는 일시 저장소;

상기 일시 저장소의 일측에 설치되는 펌프;

상기 펌프에 연결되는 호스; 및

상기 본체의 사면 외측에 설치되는 수위 조절 부재;를 포함하여 이루어지고,

상기 드럼형 회전 로터의 일부분이 수중에 잠겨서 회전함으로써 녹조를 효율좋게 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 녹조 제거 장치를 제공하는데에 있다.

본 발명의 녹조 제거 장치에 따르면, 구조가 간단하고 내구성이 있으며, 유지 관리비용이 적게 들면서도 녹조류를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 측면 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 드럼형 회전 로터의 개략적인 설명도이다.

본 발명은, 일면에 있어서,

녹조류가 통과하지 못하고 일정 방향으로 흘러가도록 유도하는 녹조류 가이드 펜스부; 및

상기 펜스의 단부에 연결되어 수집되는 녹조류를 제거하는 녹조 제거 장치부;로 이루어지고,

상기 녹조 제거 장치부는

전방부가 개방되고, 바닥은 후방으로 갈수록 경사지게 형성되어 녹조류를 포함하는 유입수가 드럼형 회전 로터에 의해 집수되는 공간이 형성된 대략 육면체 형상의 본체;

상기 본체의 외측 상면에 설치되는 지지구 상에 설치되는 회전축;

상기 회전축 상에 베어링으로 조립 설치되어 녹조류를 포함하는 유입수를 드럼의 회전에 의해 일시 저장소로 이송하는 드럼형 회전 로터;

상기 회전축의 일단에 설치되어 상기 드럼형 회전 로터를 회전시키는 모터감속기;

상기 본체의 경사면의 하부에 형성되고, 상기 드럼형 회전 로터의 수용공간의 후면에 걸쳐서 형성되고, 배면 상부가 개방된 구조를 갖는 일시 저장소;

상기 일시 저장소의 일측에 설치되는 펌프;

상기 펌프에 연결되는 호스; 및

상기 본체의 사면 외측에 설치되는 수위 조절 부재;를 포함하여 이루어지고,

상기 드럼형 회전 로터의 일부분이 수중에 잠겨서 회전함으로써 녹조를 밀도 있게 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 녹조 제거 장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 녹조 제거 장치의 전체적인 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은, 특히 우리나라 4 대강 및 지천에 발생하는 녹조를 효율적으로 제거하기 위한 목적으로 이루어진 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 구성을 설명하는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 측면 설명도이고, 도 4는 본 발명에 따른 녹조 제거장치의 드럼형 회전 로터의 개략적인 설명도이다

본 발명의 장치는 크게 3 분류로 나누어지는데 하천 상부에 떠있는 녹조가 드럼형 회전 로터로 유도하기 위한 가이드 펜스부와 자연스럽게 모아진 녹조를 효율적으로 이송하기 위해 설치된 드럼형 회전 로터와 일시 저장소 등을 구비한 녹조제거장치부, 그리고 하천 밖으로 이송된 녹조를 저장하거나 또는 지면에 뿌려주는 회전노즐 등으로 구성되어 진다.

녹조류 가이드 펜스부(10)는 녹조류가 통과하지 못하고 일정 방향으로 흘러가도록 유도하는 수단으로서,

수면(W) 상에 부유하는 수면부상재(11)와; 상기 수면부상재(11)를 고정하는 로우프(12); 및 상기 수면부상재(11)에 고정구(13)를 통해 연결되고 수중의 일정 깊이까지 설치되어 녹조류의 통과를 차단하는 녹조차단막(14)로 이루어질 수 있다.

상기 수면 부상재(11)는 통상의 부유 소재이면 제한 없이 사용될 수 있으나, 특히 바람직하게는 내구성이 좋고 녹이 슬지 않는 사각형상의 스테인레스나 알루미늄 재질의 밀폐된 관을 사용할 수 있다.

상기 녹조 차단막(14)는 수면(W)의 일정 깊이까지 녹조류가 통과하지 못하게 하는 것으로서 이 역시 특별히 제한될 필요는 없고, 공지의 소재를 모두 적용하여 사용할 수 있으나, 금속 또는 비금속의 판 상의 재질을 사용할 수도 있고 유속이 빠른 경우에 대비하여 물만 통과하고 녹조류가 통과하지 못하는 크기의 홀들이 형성된 투과막으로 형성하여도 좋다.

또한, 필요에 따라 차단막(14)의 하부에는 중심추(15)를 설치하여 유속의 변화에 대응하는 것이 바람직할 수도 있다.

상기 녹조 제거 장치부(20)는 상기 가이드 펜스부(10)의 단부에 연결되어 방향성 있게 수집되는 녹조류를 제거하기 위한 수단으로서, 본체(B)와 본체(B)의 하부에 위치한 일시 저장소(27) 상에 드럼형 회전 로터(21)가 배치되는 구조를 이룰 수 있다.

본체(B)는 평면상으로는 대략 사각형 형상으로 상류측을 향하는 전방부가 개방되고, 바닥은 후방으로 갈수록 경사면(t)을 따라 경사지게 형성되며, 상부에는 녹조류를 포함하는 유입수를 수집하는 드럼형 회전 로터(21)가 배치되는 공간이 형성된다.

일시 저장소(27)는 상기 본체(B)의 경사면의 하부에 형성되고, 상기 드럼형 회전 로터(21)의 수용공간의 후면에 걸쳐서 형성되고, 배면 상부가 개방된 구조를 갖는다.

상기 경사면(t)의 후단부는 일시 저장소(27)로 녹조를 가두기 위해 물이 통과하는 영역은 개방되고, 이 개방된 부분을 통과한 물은 가능한 적은 양이 유출되도록 드럼형 회전 로터(21)의 회전에 필요한 공간을 제외하고는 마찰력이 허용되는 범위 이내에서 물이 가급적 통과하지 못하도록 본체(B)의 상부를 통과하지 못하게 하는 구조로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 본체(B)의 외측 상면에는 지지구(28)가 양측에 형성되어 회전축(22)이 지지되고, 회전축(22) 상에 드럼형 회전 로터(21)가 탑재되고, 그 측면에 베어링(23)과 감속기(24) 및 모터(25)가 차례로 설치된다.

상기 드럼형 회전 로터(21)는 상기 회전축(22) 상에 베어링(23)으로 조립 설치되어 녹조류를 포함하는 유입수를 드럼형 회전 로터(21)의 회전에 의해 일시 저장소로 이송한다.

상기 드럼형 회전 로터(21)의 구조 및 형상은 특히 제한되지는 않으나 회전하는 날개(29)에 의해 녹조류가 가급적 경제적으로 수집되어 일시 저장소(27)로 이송할 수 있는 구조가 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 드럼형 회전 로터(21)는 회전축(22)에 일체로 고정되어 회전하는 양측의 원판과 상기 양측의 원판에 고정되는 복수의 회전 날개(29)으로 이루어진다. 상기 복수의 회전 날개(29)는 회전축(22)을 중심으로 대칭되게 형성되는 것이 드럼의 회전 특성상 바람직하고, 회전시 가급적 많은 녹조류를 수용하기 위하여 105°∼ 145°의 각도로 절곡된 'ㄴ'자 구조일 수 있으며, 또한 녹조를 수집하기 위해 복수의 회전 날개(29)의 일부는 표면이 80~400 메쉬의 망상 구조로 제작하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 즉, 상기 회전 날개(29)는 일부 또는 전부를 망상 구조로 하여 녹조를 효율적으로 이송시키는 것이 더욱 바람직하다.

상기 회전축의 일단에 설치되어 상기 드럼형 회전 로터를 회전시키는 모터감속기(25)는 드럼형 회전로터(21)가 유속 상류 방향으로 회전되면서 녹조량에 따라 제거량을 조절할 수 있도록 드럼형 회전로터의 회전수를 VVVF 제어 방식의 인버터에 의해 조절되는 것이 바람직할 수 있다.

VVVF방식은 회전속도가 낮추면 주파수도 낮아지고, 전압도 낮아지게 되고, 속도를 높이면 전압,주파수가 모두 증가하는 방식이다.

상기 일시 저장소의 일측에는 펌프(30)가 설치되고, 상기 펌프(30)에 호스(31)가 연결된다.

상기 일시 저장소(27)에 저장된 녹조류는 펌프(30)에 의해 호스(31)를 통하여 외부로 배출되어 후속적으로 처리된다.

또한, 추가로 상기 일시 저장소(27)의 일측에는 여과막을 설치하고, 녹조류가 걸러진 물이 일시 저장소(27)의 외부로 자연 배출되게 하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 상기 본체(B)의 사면 외측에는 설치되는 수위 조절 부재(26)가 설치되는데, 상기 수위 조절 부재(26)는 하천의 수위 변동에 따라 본체(B)의 설치 위치를 상하로 조절할 수 있는 것이면 특별한 제한없이 구성될 수 있다.

그 일례로서, 상기 수위 조절부재는 4각형의 홈을 갖는 제1 부재와 그 부재의 내부에서 슬라이딩 가능한 스테인레스나 알루미늄 재질의 제2 부재가 삽입되고, 상기 제2 부재의 삽입 길이를 조정하여 본체(B)의 높이를 설정한 후, 상기 제1 부재의 외측에서 볼트 등을 상기 제1 부재에 형성된 홈에 조여 본체(B)를 안정되게 고정시키는 수단을 채택할 수 있다.

일시 저장소(27)에 저장된 녹조류는 호스(31)를 경유하여 하천 밖까지 연결되어 저장소(40)에 저장되어 후속적으로 처리되거나 또는 호스(31)에 연결 설치되는 노즐(50)에 의해 분사되어 처리될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 녹조 제거 장치의 녹조류의 제거를 위한 작동 및 제거 방법에 관하여 설명한다.

가이드 펜스부(10)를 일직선이 아닌 굴곡이 있는 하천과 비교적 유속이 있는 하천에 녹조가 정체된 부분에 설치하여 의해 녹조가 녹조 제거 장치 쪽으로 자연스럽게 이동될 수 있도록 일방향으로 가이드 한 다음, 그 후단에 설치된 녹조제거장치(20)를 설치하고, 상기 드럼형 회전 로터(21)는 일부분이 수중에 잠겨서 회전함으로써 녹조를 밀도 있게 제거할 수 있다.

녹조제거장치는 드럼형 회전로터(21)의 회전에 의해 유속 상류 방향으로 회전하면서 녹조를 담아 일시 저장소(27)로 이송시킨다. 본 발명의 장치는 녹조류를 포함하는 물이 상류부로 재순환되는 것을 최대한 억제한 공간적 배치를 제공한 것에 발명의 주된 특징이 있다.

상기 드럼형 회전 로터(21)는 일정 수위 이상에서 작동하도록 설계할 수 있고, 유량에 따라 회전 속도를 변환시킬 수 있다.

이후, 일시 저장소(27)로 이송된 녹조는 수위계의 레벨에 위해 가동되는 펌프(30)로 하천 밖으로 호스(31)나 배관을 통해 이송시킨다.

이송된 녹조는 회전 노즐(50)에 의해 하천 밖의 노면에 골고루 뿌려져 햇빛에 말려 수거하는 방법과 저장탱크(40)에 저장하여 하폐수처리장으로 이송시키는 방법 등에 의해 후속적으로 처리한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 녹조류 가이드 펜스 11: 수면 부상재
12: 고정용 로우프 13: 고정구
14: 녹조 차단막 15: 중심추
20: 녹조 제거 장치 21: 회전 로터
22: 회전축 23: 베어링
24: 제어부 25: 모터
26: 수위 조절 부재 27: 일시 저장소
28: 지지구 29: 회전 날개
30: 이송펌프 31: 이송관
40: 저장탱크 50: 회전 노즐

Claims (6)

1. 녹조류가 통과하지 못하고 일정 방향으로 흘러가도록 유도하는 녹조류 가이드 펜스부; 및
   상기 펜스의 단부에 연결되어 수집되는 녹조류를 제거하는 녹조 제거 장치부;로 이루어지고,
   상기 녹조 제거 장치부는
   전방부가 개방되고, 바닥은 후방으로 갈수록 경사지게 형성되어 녹조류를 포함하는 유입수가 드럼형 회전 로터에 의해 집수되는 공간이 형성된 육면체 형상의 본체;
   상기 본체의 외측 상면에 설치되는 지지구 상에 설치되는 회전축;
   상기 회전축 상에 베어링으로 조립 설치되어 녹조류를 포함하는 유입수를 드럼의 회전에 의해 일시 저장소로 이송하는 드럼형 회전 로터;
   상기 회전축의 일단에 설치되어 상기 드럼형 회전 로터를 회전시키는 모터감속기;
   상기 본체의 경사면의 하부에 형성되고, 상기 드럼형 회전 로터의 수용공간의 후면에 걸쳐서 형성되고, 배면 상부가 개방된 구조를 갖는 일시 저장소;
   상기 일시 저장소의 일측에 설치되는 펌프;
   상기 펌프에 연결되는 호스; 및
   상기 본체의 사면 외측에 설치되는 수위 조절 부재;를 포함하여 이루어지고, 상기 드럼형 회전 로터의 일부분이 수중에 잠겨서 회전함으로써 녹조를 밀도 있게 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 녹조 제거 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 드럼형 회전로터는 회전축에 일체로 고정되어 회전하는 양측의 원판과 상기 원판 사이에 고정되는 복수의 회전 날개로 구성되고, 상기 회전 날개는 회전축을 중심으로 대칭되게 배치되고, 105°∼145°각도로 절곡된 'ㄴ'자 구조이며, 상기 복수의 회전 날개 중 일부는 표면이 80∼400메쉬의 망상 구조로 된 것을 특징으로 하는 녹조 제거장치
3. 청구항 1에 있어서, 상기 일시 저장소에 저장된 녹조류는 펌프에 의해 호스를 통하여 외부에 있는 저장소에 배출되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거 장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 수위 조절 부재는 하천의 수위 변동에 따라 본체의 설치 위치를 상하로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 녹조 제거 장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 녹조류 가이드 펜스부는 수면부상재; 상기 수면부상재를 고정하는 로우프; 및 상기 수면부상재에 고정구를 통해 연결되고 수중의 일정 깊이까지 설치되어 녹조류의 통과를 차단하는 녹조차단막;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 녹조제거장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 일시 저장소의 일측에 여과막이 설치되고, 녹조류가 걸러진 물을 외부로 배출하고, 일시 저장소에 저장된 녹조류는 호스를 경유하여 하천밖까지 연결되어 설치되는 노즐에 의해 분사되는 것을 특징으로 하는 녹조 제거 장치.

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