KR101954764B1 - 하천 정화 시스템 - Google Patents

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KR101954764B1 KR1020180033031A KR20180033031A KR101954764B1 KR 101954764 B1 KR101954764 B1 KR 101954764B1 KR 1020180033031 A KR1020180033031 A KR 1020180033031A KR 20180033031 A KR20180033031 A KR 20180033031A KR 101954764 B1 KR101954764 B1 KR 101954764B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 하천수에 포함된 오염물질을 제거하는 시스템에 관한 것으로서, 지면으로부터 굴착되어 하천수가 저장될 수 있는 소정의 저장공간, 상기 저장공간 상에 배치되어 상기 오염물질을 정화 및 흡착하는 담체모듈 및 상기 담체모듈 상에 상기 오염물질을 정화하는 정화식물을 식재하도록 상기 담체모듈 상에 안착되어 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 식재모듈을 구비하는 지하흐름형 인공습지;를 포함하며, 상기 식재모듈은, 외부의 환경으로부터 상기 담체모듈을 보호하도록 외부로부터 상기 저장공간을 커버하며, 상기 담체모듈은, 상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

하천 정화 시스템{SYSTEM FOR STREAM PURIFICATION}
본 발명은 하천 정화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하천수에 포함된 오염물질을 제거하는 하천 정화 시스템에 관한 것이다.
최근 도시화, 생활양식의 다양화, 공업화, 화학비료 사용의 증가, 육류소비 증가에 따른 축산규모의 증대 등으로 유기물과 영양염류(질소, 인)를 다량 함유한 잡배수가 하천, 호소등에 유입되어 수역의 생태계 균형이 파괴되고, 그로 인해 수질환경이 현저히 악화되고 있다.
이러한 오염된 하천을 정화하기 위한 정화 시스템으로 여러 가지 형태의 하천정화 시스템이 개발되고 있다.
이중 인공습지는 과다한 소요면적이 요구되어 우리나라의 경우 적용하기 어려운 공법으로 인식되어 왔으나, 하천의 고수부지, 하천정비사업으로 발생되는 폐천부지 등 하천의 공간을 활용하고, 일정공간의 조 내부에 접촉여재를 충진한 후 식물을 식재하고 이에 하천수를 유입시켜 식물의 대사작용을 이용하여 오염물질을 제거하는 식생접촉산화법 등 인공습지의 단점을 보완한 새로운 시스템이 개발되어 충분히 도입 가능한 공법으로 인식되고 있다.
그러나 상기 식생접촉산화법을 이용한 하천정화시스템은 기존 인공습지를 이용한 정화시스템에 비해 영양염류에 대한 제거효율은 뛰어나지만 접촉여재에 미생물이 서식하기에 충분한 비표면적을 제공하지 못하고 있으며, 식물의 생육에 적합한 환경을 제공하지 못함에 따라 만족할 만한 정화효율을 발휘하지 못하고 있는 실정이며, 모래, 자갈 등을 채운 정화시스템의 경우에는 접촉여재의 공극이 협소하여 상기 공극의 폐색현상에 따른 악취발생 및 이를 교체하거나 세척해야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 한국등록특허 10-1006170호(2011년 1월 7일, 공고)는 하천정화장치를 이루는 일련의 시스템을 차례로 거치면서 하천수 오염물질 및 수변지역 내 비점오염물질이 정화되게 하고, 미생물 및 식물의 생육에 적합한 환경을 제공하여 정화 효율이 더욱 극대화될 수 있도록 한 에너지 순환형 하천정화장치를 제공하고 있다.
그러나, 여기서 지하흐름 습지가 외부로 개방되어 있어, 지하흐름 습지에 쓰레기가 유입되어 정화의 기능 구현에 방해가 된다.
또한, 많은 비로 하천이 범람하는 경우, 지하흐름 습지에 쓰레기가 포함된 하천수가 유입되어 정화 기능을 다시 살리기 위해서는 쓰레기를 청소하는 등의 별도의 작업이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 하천수를 정화하는 공간을 외부로부터 보호하고, 쓰레기와 같은 이물질이 유입되지 않도록 하여, 하천수를 보다 효율적으로 정화하기 위함이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 하천수에 포함된 오염물질을 제거하는 시스템에 관한 것으로서, 지면으로부터 굴착되어 하천수가 저장될 수 있는 소정의 저장공간, 상기 저장공간 상에 배치되어 상기 오염물질을 정화 및 흡착하는 담체모듈 및 상기 담체모듈 상에 상기 오염물질을 정화하는 정화식물을 식재하도록 상기 담체모듈 상에 안착되어 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 식재모듈을 구비하는 지하흐름형 인공습지;를 포함하며, 상기 식재모듈은, 외부의 환경으로부터 상기 담체모듈을 보호하도록 외부로부터 상기 저장공간을 커버하며, 상기 담체모듈은, 상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템에 따르면, 하천수를 정화하는 공간을 외부로부터 보호하고, 쓰레기와 같은 이물질이 유입되지 않도록 하여, 하천수를 보다 효율적으로 정화할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하흐름형 인공습지의 개략 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 담체모듈의 개략 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침사형 인공습지의 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지표흐름형 인공습지의 개략 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평여과흐름형 인공습지의 개략 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 하천수에 포함된 오염물질을 제거하는 시스템에 관한 것으로서, 지면으로부터 굴착되어 하천수가 저장될 수 있는 소정의 저장공간, 상기 저장공간 상에 배치되어 상기 오염물질을 정화 및 흡착하는 담체모듈 및 상기 담체모듈 상에 상기 오염물질을 정화하는 정화식물을 식재하도록 상기 담체모듈 상에 안착되어 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 식재모듈을 구비하는 지하흐름형 인공습지;를 포함하며, 상기 식재모듈은 외부의 환경으로부터 상기 담체모듈을 보호하도록 외부로부터 상기 저장공간을 커버하며, 상기 담체모듈은 상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 담체모듈은 상기 오염물질을 정화하는 담체 및 상기 담체를 수용하는 수용공간을 형성하는 수용부를 구비하는 담체유닛 및 복수의 상기 담체유닛이 상기 저장공간 상의 소정의 위치에 배치되도록 복수의 상기 담체유닛이 배치되는 배치공간을 형성하는 지지부를 구비하며, 상기 지지부는 상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 담체는 상기 오염물질을 정화하는 황토재질의 황토담체 및 상기 오염물질을 정화하는 미생물이 부착될 수 있는 공간을 제공하는 섬유재질의 섬유담체를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 식재모듈은 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 토사층, 상기 토사층의 하측에 배치되어 상기 토사층의 유실을 방지하는 유실방지층 및 상기 유실방지층 하측에 배치되어 상기 토사층과 상기 유실방지층을 지지하는 지지층을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 지하흐름형 인공습지는 상기 담체모듈이 측 방향으로 요동되지 않도록 상기 담체모듈을 구속하는 구속부를 더 구비하며, 상기 구속부는 상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 지하흐름형 인공습지의 상류에 배치되어 하천수에 부유하는 쓰레기가 상기 저장공간으로 유입되지 않도록 상기 쓰레기를 필터링하는 필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 필터부의 최하단은 상기 담체모듈의 최상단 보다 낮게 배치되며, 상기 필터부는 상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 구속하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또, 상기 오염물질의 침전을 구현하는 침사형 인공습지; 상기 오염물질의 질산화를 구현하는 지표흐름형 인공습지; 및 상기 오염물질 중 중금속을 제거하는 수평여과흐름형 인공습지; 중 적어도 어느 하나가 상기 지하흐름형 인공습지의 상류 또는 하류에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템의 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하흐름형 인공습지의 개략 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 담체모듈의 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 침사형 인공습지의 개략 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지표흐름형 인공습지의 개략 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평여과흐름형 인공습지의 개략 단면도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확히 표현하기 위해, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 떨어지는 부분은 생략하거나 간략하게 표현하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 하천의 하도, 둔치, 제방외부지역 등 수변구역 등에 설치할 수 있는데, 특히 대형 수중보가 설치된 하천에 있어서 인공어도 및 수변 공원을 조성하기 위해 설치된 우회하천, 체육시설 및 주차장 등이 설치되어 오염물질 및 중금속등 비점오염원이 다량 유입되는 둔치에 설치하는 것이 효과적이다.
또한 오염된 하천수가 대형하천으로 유입되는 것을 방지하기 위해 대형하천으로 유입되는 지천에 설치하는 것이 효과적이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 지하흐름형 인공습지(300)를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 지하흐름형 인공습지(300)는 하천수가 포함하는 오염물질을 질산화 및/또는 탈질화하여 하천수를 정화하거나 상기 오염물질을 흡착할 수 있다.
일례로, 상기 지하흐름형 인공습지(300)는 지면으로부터 굴착되어 하천수가 저장될 수 있는 소정의 저장공간(S1), 상기 저장공간(S1) 상에 배치되어 상기 오염물질을 정화 및 흡착하는 담체모듈(310) 및 상기 담체모듈(310) 상에 상기 오염물질을 정화하는 정화식물을 식재하도록 상기 담체모듈(310) 상에 안착되어 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 식재모듈(320)을 구비할 수 있다.
일례로, 상기 저장공간(S1)은 지면으로부터 굴착되어 형성될 수 있으며, 상기 담체모듈(310), 상기 식재모듈(320)이 배치될 수 있는 공간을 제공하며, 하천수가 저장 및 정화될 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
일례로, 상기 담체모듈(310)은 상기 오염물질을 정화하는 담체(3110) 및 상기 담체(3110)를 수용하는 수용공간(S2)을 형성하는 수용부(3120)를 구비하는 담체유닛(311) 및 복수의 상기 담체유닛(311)이 상기 저장공간(S1) 상의 소정의 위치에 배치되도록 복수의 상기 담체유닛(311)이 배치되는 배치공간(S3)을 형성하는 지지부(312)를 구비할 수 있다.
일례로, 상기 담체(3110)는 상기 오염물질을 정화하는 황토재질의 황토담체(3111) 및 상기 오염물질을 정화하는 미생물이 부착될 수 있는 공간을 제공하는 섬유재질의 섬유담체(3112)를 구비할 수 있다.
일례로, 상기 황토담체(3111)는 황토와 유기성물질을 혼합하여 900℃ 이상의 고온에서 소성시켜 형성될 수 있으며, 미네랄 성분을 함유하고 있어 미생물의 활성도를 증가시킬 뿐만 아니라 미생물의 부착력이 뛰어나도록 미생물에 환경을 제공할 수 있다.
일례로, 상기 황토담체(3111)는 원통형 구조로 제작되어 갈대, 부들, 노랑꽃창포 등 정화식물의 뿌리가 쉽게 활착될 수 있어 식재기반으로 사용될 수 있게 할 수 있다.
또한, 일례로, 상기 섬유담체(3112)는 비표면적이 큰 고리모양일 수 있으며, 미생물이 부착될 수 있는 공간 및 어류의 은신처를 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 일례로, 상기 오염물질은 상기 담체(3110)로 인해 정화될 수도 있고 흡착될 수도 있다.
일례로, 상기 수용부(3120)는 상기 담체(3110)를 수용하는 수용공간(S2)을 형성할 수 있다.
일례로, 상기 수용부(3120)는 상기 황토담체(3111)와 상기 섬유담체(3112)가 분리되어 상기 수용공간(S2) 상에 수용되도록 할 수 있으며, 상기 수용공간(S2)의 상부에는 상기 황토담체(3111)가 수용되고, 상기 수용공간(S2)의 하부에는 상기 섬유담체(3112)가 수용될 수 있다.
상기 담체(3110) 및/또는 미생물 등에 의해, 상기 담체유닛(311)의 상부에는 질산화 반응이 구현되며, 상기 담체유닛(311)의 하부에는 무산소 조건이 형성되어 탈질반응이 구현될 수 있다.
일례로, 상기 지지부(312)는 복수의 상기 담체유닛(311)을 배치할 수 있는 상기 배치공간(S3)을 형성할 수 있다.
일례로, 상기 담체유닛(311)은 상기 지지부(312)가 형성하는 상기 배치공간(S3)의 크기에 따라 다양한 개수로 상기 배치공간(S3)에 배치될 수 있다.
상기 지지부(312)는 상기 배치공간(S3)에 배치된 상기 담체유닛(311)이 상기 배치공간(S3)으로부터 이탈되지 않도록 상기 복수의 담체유닛(311)을 구속할 수 있다.
즉, 상기 담체유닛(311)에 외력이 가해져도, 상기 담체유닛(311)은 상기 지지부(312)에 의해 상기 배치공간(S3)에서 이탈되지 않고 소정의 위치에 위치될 수 있다.
또한, 상기 담체유닛(311)은 상기 지지부(312)에 의해 외력이 가해져도 쓰러지지 않을 수 있다.
상기 지지부(312)는 상기 저장공간(S1)의 크기에 따라 복수개로 상기 저장공간(S1)에 배치될 수 있다.
일례로, 상기 지지부(312)는 상기 저장공간(S1)에 배치되되, 이웃하는 상기 지지부(312)와 끈, 철사 등의 연결부재를 통하여 상호 연결될 수 있다.
일례로, 상기 지지부(312)는 단단한 합성수지 또는 철골 등일 수 있다.
일례로, 상기 지지부(312)는 녹스는 것을 방지하도록 아연 등이 도금된 재질일 수 있다.
일례로, 상기 식재모듈(320)은 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 토사층(321), 상기 토사층(321)의 하측에 배치되어 상기 토사층(321)의 유실을 방지하는 유실방지층(322) 및 상기 유실방지층(322) 하측에 배치되어 상기 토사층(321)과 상기 유실방지층(322)을 지지하는 지지층(323)을 구비할 수 있다.
일례로, 상기 토사층(321)은 상기 정화식물의 뿌리가 내릴 수 있도록 환경을 제공해줄 수 있으며, 토사와 거름 등이 포함된 층일 수 있다.
일례로, 상기 토사층(321)은 30cm 내지 40cm 의 두께를 구비할 수 있다.
일례로, 상기 유실방지층(322)은 상기 토사층(321)을 지지하되 상기 토사층(321)의 유실을 방지할 수 있다.
일례로, 상기 유실방지층(322)은 다공성 재질일 수 있으며, 부직포일 수 있다.
따라서, 상기 유실방지층(322)은 상기 토사층(321)의 유실을 방지하되, 빗물은 투습되어 상기 저장공간(S1)으로 유입될 수 있다.
일례로, 상기 지지층(323)은 상기 유실방지층(322)을 지지할 수 있다.
즉, 상기 지지층(323)은 상기 토사층(321) 및 상기 유실방지층(322)이 상기 저장공간(S1) 상의 소정의 위치에 위치 고정되도록 상기 유실방지층(322)을 지지할 수 있다.
일례로, 상기 지지층(323)은 소정의 강도를 구비하는 합성수지, 철근 또는 지오그리드일 수 있다.
일례로, 상기 지지층(323)은 그리드 형상을 구비할 수 있으며, 따라서, 유실방지층(322)으로부터 투습된 빗물은 상기 저장공간(S1)으로 유입될 수 있다.
일례로, 상기 토사층(321)에 식재되는 상기 정화식물의 뿌리는 성장하여 상기 유실방지층(322) 및 상기 지지층(323)을 지나 상기 담체모듈(310)에 도달될 수 있다.
여기서, 일례로, 상기 식재모듈(320)은 외부의 환경으로부터 상기 담체모듈(310)을 보호하도록 외부로부터 상기 저장공간(S1)을 커버할 수 있다.
즉, 상기 식재모듈(320)은 상기 저장공간(S1) 상에 배치된 상기 담체모듈(310)을 커버하여, 쓰레기와 같은 이물질이 상기 담체모듈(310)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 담체모듈(310)에 쓰레기와 같은 이물질이 유입되는 경우, 상기 오염물질을 정화하는 상기 담체모듈(310)의 정화기능은 약화될 수 있다는 점에서, 상기 식재모듈(320)은 상기 담체모듈(310)이 배치된 상기 저장공간(S1)을 외부로부터 커버하여 상기 담체모듈(310)을 외부의 환경으로부터 보호할 수 있다.
여기서, 상기 담체모듈(310)은 상기 식재모듈(320)이 요동되지 않도록 상기 식재모듈(320)을 지지할 수 있다.
일례로, 상기 담체모듈(310)은 상기 식재모듈(320)의 하측에 배치되어 상기 식재모듈(320)이 낙하하지 않도록 상기 식재모듈(320)을 지지할 수 있다.
따라서, 상기 지하흐름형 인공습지(300)는 상기 오염물질을 제거하는 것뿐만 아니라, 사람들에게 휴식공간을 제공할 수도 있다.
사람들은 상기 토사층(321) 상에서 산책을 할 수 있으며, 그 하중은 상기 담체모듈(310)에 의해 땅으로 분산될 수 있다.
일례로, 상기 지지부(312)가 상기 식재모듈(320)의 하측에 배치되어 상기 식재모듈(320)이 요동되지 않도록 상기 식재모듈(320)을 지지할 수 있다.
즉, 상기 지지부(312)는 상기 담체유닛(311)이 배치될 수 있는 상기 배치공간(S3)을 제공하는 동시에 상기 식재모듈(320)을 지지할 수 있다.
일례로, 상기 지지층(323)은 상기 지지부(312) 상에 안착될 수 있으며, 나아가 끈, 철사 등과 같은 체결부재에 의해 상기 지지와 체결될 수도 있다.
여기서, 일례로, 상기 지하흐름형 인공습지(300)는 상기 담체모듈(310)이 측 방향으로 요동되지 않도록 상기 담체모듈(310)을 구속하는 구속부(330)를 더 구비할 수 있다.
일례로, 상기 구속부(330)는 상기 담체모듈(310)이 배치되지 않은 상기 저장공간(S1) 상에 배치되어 상기 담체모듈(310)이 측 방향으로 이동되지 않도록 상기 담체모듈(310)을 가압할 수 있다.
도 2에는 상기 구속부(330)가 상기 저장공간(S1) 상에 일부가 배치된 것으로 도시하였으나, 상기 구속부(330)는 상기 담체모듈(310)과 상기 식재모듈(320) 사이의 공간을 모두 채우도록 상기 저장공간(S1) 상에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 구속부(330)는 상기 식재모듈(320)이 요동되지 않도록 상기 식재모듈(320)을 지지할 수도 있다.
즉, 상기 구속부(330)는 상기 식재모듈(320)의 하측의 상기 저장공간(S1)에 배치되어 상기 식재모듈(320)이 낙하하지 않도록 상기 식재모듈(320)을 지지할 수 있다.
따라서, 상기 식재모듈(320)은 상기 담체모듈(310) 및 상기 구속부(330)에 의해 지지되어 상기 저장공간(S1) 상의 소정의 위치에서 낙하되지 않고 위치 고정될 수 있다.
일례로, 상기 구속부(330)는 골재일 수 있다.
다만, 상기 구속부(330)는 골재에만 한정되는 것은 아니며, 상기 담체모듈(310) 및 상기 식재모듈(320)이 요동되지 않도록 하는 구성이라면 당업자의 입장에서 다양하게 변형될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 상기 지하흐름형 인공습지(300)의 상류에 배치되어 하천수에 부유하는 쓰레기가 상기 저장공간(S1)으로 유입되지 않도록 상기 쓰레기를 필터링하는 필터부(500)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 필터부(500)는 상기 저장공간(S1)으로 하천수가 유입될 수 있도록 하되, 소정의 크기를 가지는 쓰레기는 상기 저장공간(S1)으로 유입되지 못하도록 상기 지하흐름형 인공습지(300)의 상류에 배치될 수 있다.
여기서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 필터부(500)의 최하단은 상기 담체모듈(310)의 최상단 보다 낮게 배치될 수 있으며, 따라서, 상기 필터부(500)는 상기 담체모듈(310)이 지지하는 상기 식재모듈(320)이 요동되지 않도록 상기 식재모듈(320)을 구속할 수 있다.
이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 담체모듈(310)의 상측에 배치되어 상기 담체모듈(310)에 의해 지지되는 상기 지지부(312)는 측 방향으로 상기 필터부(500)에 의해 구속되어 측 방향으로 이동되지 않을 수 있다.
나아가, 일례로, 상기 필터부(500)는 상기 토사층(321), 상기 유실방지층(322) 및 상기 지지층(323)보다 큰 두께를 가져, 상기 토사층(321), 상기 유실방지층(322) 및 상기 지지층(323) 모두를 측 방향으로 요동되지 않도록 상기 토사층(321), 상기 유실방지층(322) 및 상기 지지층(323) 모두를 구속할 수 있다.
따라서, 상기 식재모듈(320)은 하측으로는 상기 담체모듈(310) 및 상기 구속부(330)에 의해 지지되고, 측 방향으로는 상기 필터부(500)에 의해 구속되어 상기 저장공간(S1)의 소정의 위치에서 요동되지 않고 위치 고정될 수 있다.
일례로, 상기 필터부(500)는 골재를 구비하는 골재망태일 수 있다.
도 1, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 상기 오염물질의 침전을 구현하는 침사형 인공습지(100), 상기 오염물질의 질산화를 구현하는 지표흐름형 인공습지(200) 및 상기 오염물질 중 중금속을 제거하는 수평여과흐름형 인공습지(400) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상기 침사형 인공습지(100), 상기 지표흐름형 인공습지(200) 및 상기 수평여과흐름형 인공습지(400) 중 적어도 어느 하나는 상기 지하흐름형 인공습지(300)의 상류 또는 하류에 배치될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 일례로, 상기 침사형 인공습지(100)는 하천주위의 공원, 체육시설, 주차장등에서 발생되는 비점오염원과 하천수가 처리장치 내부로 유입되면 비점오염원과 하천수에 포함된 토사류 등 침전물질을 침전시킬 수 있으며, 부레옥잠, 개구리밥, 자라풀과 같은 부유 가능한 수생식물이 식재되어 있고, 이들 수생식물의 줄기나 잎, 뿌리등에 호기성 미생물이 부착되어 유기물과 반응하여 BOD를 제거시킬 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 일례로, 상기 지표흐름형 인공습지(200)는 침수식물과 다공성 황토 담체에 의해 유기물 및 영양염류를 제거하는 접촉망태(210)가 구비된다.
지표흐름 습지는 침수식물이 식재되고 다공성 황토 담체가 충진된 접촉망태(210)를 하천 상류쪽에 일정한 간격을 두고 설치한 후 물이 접촉망태(210)와 부딪치는 과정에서 여울이 조성되게 함으로써, 여울을 통하여 양서류 등 수생동물의 휴식과 서식이 가능한 여울조성과, 친환경소재로 이루어진 다공성 황토 담체를 이용하여 하천수내의 유기물질 및 중금속을 흡착함은 물론 다공성 황토 담체측에 미생물이 부착 성장되게 하여 자체적으로도 하천정화적용을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 주요 수생식물이 짧은 기간내에 뿌리를 활착 가능하게 함으로써, 수생식물의 서식으로 자연하천과 유사한 풍광을 유지할 수 있다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 일례로, 상기 수평여과흐름형 인공습지(400)는 천연 황토로 제작된 황토 담체층이 충진된 여과모듈(410)이 설치되고 상부에는 정수식물이 식재된 상태에서 하천수가 내부로 유입되면 수평흐름형태로 여과되어 저농도 유기물 및 중금속등을 흡착 제거하는 역할을 수행한다.
황토 담체층은 원통형 구조로 제작되어 미생물 부착 및 갈대, 부들, 노랑꽃창포 등 정수식물의 뿌리가 쉽게 활착될 수 있어 모래, 찰흙층, 바이오매트등과 같은 별도의 식물 기반재 없이 식재기반으로 사용이 가능할 뿐만 아니라 공극율이 커 여과시 여과저항이 낮아 펌프 등 기계장치의 사용없이 자연흐름이 가능하다.
일례로, 도 1에 도시한 바와 같이, 하천수는 상기 필터부(500)를 지나 침사형 인공습지(100)로 유입되고, 상기 침사형 인공습지(100)로부터 상기 필터부(500)를 지나 상기 지표흐름형 인공습지(200)로 유입되며, 상기 지표흐름형 인공습지(200)로부터 상기 필터부(500)를 지나 상기 지하흐름형 인공습지(300)로 유입되고, 상기 지하흐름형 인공습지(300)로부터 상기 필터부(500)를 지나 상기 수평여과흐름형 인공습지(400)로 유입될 수 있으며, 상기 수평여과흐름형 인공습지(400)로부터 하천으로 방류될 수 있다.
조건에 따라, 상기 지하흐름형 인공습지(300)를 기준으로 상기 침사형 인공습지(100), 상기 지표흐름형 인공습지(200) 및 상기 수평여과흐름형 인공습지(400)의 배치(상기 지하흐름형 인공습지(300)의 상류 또는 하류에 대한 배치)는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하천 정화 시스템은 소수력 발전장치를 포함할 수 있으며, 상기 소수력 발전장치는 상기 침사형 인공습지(100)를 거친 하천수가 내부로 유입되면 하천수에 산소를 공급할 수 있도록 공기공급기를 통하여 수중에서 기포를 발생시키는 산소공급기와, 상기 산소공급기 상단에 위치하고 폭기시 상부로 부상하는 기포와 수류에 의해 회전하면서 전류를 생산하는 전기발전기로 구성될 수 있다.
상기와 같은 소수력 발전장치에 의해 발전된 에너지는 폭기시 공기공급기, 산소공급기, 분수대의 전력으로 재이용될 수 있으며, 상부로 상승되는 공기가 수중에 녹아 하천수의 용존산소 농도를 증가시켜 정화효율을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한 소수력 발전장치는 오염도가 높은 하천에 미생물의 성장에 필요한 산소공급이 요구되는 하천수에 적용이 되며, 오염도가 낮은 하천수의 경우에는 생략할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 침사형 인공습지
200: 지표흐름형 인공습지
300: 지하흐름형 인공습지
400: 수평여과흐름형 인공습지
500: 필터부

Claims (4)

  1. 하천수에 포함된 오염물질을 제거하는 하천 정화 시스템에 있어서,
    지면으로부터 굴착되어 하천수가 저장될 수 있는 소정의 저장공간,
    상기 저장공간 상의 일부에 배치되어 상기 오염물질을 정화 및 흡착하는 담체모듈 및
    상기 담체모듈 상에 상기 오염물질을 정화하는 정화식물을 식재하도록 상기 담체모듈 상에 안착되어 상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 식재모듈을 구비하는 지하흐름형 인공습지;를 포함하며,
    상기 식재모듈은,
    외부의 환경으로부터 상기 담체모듈을 보호하도록 외부로부터 상기 저장공간을 커버하며,
    상기 담체모듈은,
    상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하고,
    상기 식재모듈은,
    상기 정화식물의 식재환경을 제공하는 토사층, 상기 토사층의 하측에 배치되어 상기 토사층의 유실을 방지하는 유실방지층 및 상기 유실방지층 하측에 배치되어 상기 토사층과 상기 유실방지층을 지지하는 지지층을 구비하며,
    상기 지지층은,
    상기 저장공간 중 상기 담체모듈이 배치된 상기 저장공간 및 상기 담체모듈이 배치되지 않은 상기 저장공간을 커버하도록 상기 담체모듈의 상단에 배치되어 상기 담체모듈에 의해 지지되며,
    상기 지지층은,
    상기 담체모듈에 지지되는 동시에 상기 저장공간을 규정하는 굴착된 지면 상에 배치되어 상기 토사층 및 상기 유실방지층의 하중을 상기 담체모듈 및 굴착된 지면으로 분산하여 전달하고,
    상기 담체모듈은,
    상기 오염물질을 정화하는 담체 및 상기 담체를 수용하는 수용공간을 형성하는 수용부를 구비하는 담체유닛 및
    복수의 상기 담체유닛이 상기 저장공간 상의 소정의 위치에 한 번에 배치되도록 복수의 상기 담체유닛이 배치되는 배치공간을 형성하는 지지부를 구비하며,
    상기 지지부는,
    상기 지지층의 하중이 상기 담체유닛에 전달되지 않도록 상기 지지층의 하측에 배치되어 상기 지지층을 지지하고,
    상기 지지부는,
    상기 저장공간 상에 복수개가 배치되며,
    상기 담체모듈은,
    상호 이웃하는 복수의 상기 지지부 간의 연결을 구현하는 연결부재를 더 구비하고,
    상기 유실방지층 및 상기 지지층은,
    다공의 형상을 가져 빗물 및 상기 토사층에 식재되는 상기 정화식물의 뿌리가 상기 토사층을 지나 상기 담체모듈에 도달되는 것을 허여하며,
    상기 지하흐름형 인공습지의 상류에 배치되어 하천수에 부유하는 쓰레기가 상기 저장공간으로 유입되지 않도록 상기 쓰레기를 필터링하는 필터부;를 더 포함하고,
    상기 필터부는,
    상기 토사층, 상기 유실방지층 및 상기 지지층이 측 방향으로 요동되지 않도록 상기 토사층, 상기 유실방지층 및 상기 지지층의 측면을 커버하여 구속하며,
    상기 담체모듈이 배치되지 않은 상기 저장공간 상에 배치되어 상기 담체모듈이 측 방향으로 이동되지 않도록 상기 담체모듈을 가압하는 구속부;를 더 포함하고,
    상기 구속부는,
    상기 식재모듈이 요동되지 않도록 상기 식재모듈을 지지하는 것을 특징으로 하는,
    하천 정화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 담체는,
    상기 오염물질을 정화하는 황토재질의 황토담체 및 상기 오염물질을 정화하는 미생물이 부착될 수 있는 공간을 제공하는 섬유재질의 섬유담체를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    하천 정화 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오염물질의 침전을 구현하는 침사형 인공습지;
    상기 오염물질의 질산화를 구현하는 지표흐름형 인공습지; 및
    상기 오염물질 중 중금속을 제거하는 수평여과흐름형 인공습지; 중 적어도 어느 하나가 상기 지하흐름형 인공습지의 상류 또는 하류에 배치되는 것을 특징으로 하는,
    하천 정화 시스템.
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