KR101992773B1

KR101992773B1 - 대형 수체들 내 수질을 유지하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101992773B1
Application number: KR1020187019524A
Authority: KR
Inventors: 토레스 페르난도 벤자민 피쉬만
Original assignee: 크리스탈 라군스 (큐라소) 비.브이.
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2019-09-30
Also published as: CL2016001317A1; IL245743B; HK1222837A1; MA39038A1; WO2015087156A1; BR122021007990B1; PE20160777A1; KR20160105771A; CU24415B1; SG10201700182SA; SV2016005187A; CN105873865A; NZ732548A; MX356139B; EP3260427A1; US10364585B2; ES2688018T3; SI3087037T1; MX2016005105A; NI201600059A

Abstract

대형 수체들을 위한 에너지 절감 시설 및 방법에 있어서, 그 방법은, (a) 물의 혼탁도를 2 NTU 이하로 유지하기 위해 수체 내의 물에 효과적인 량의 응집제를 적용하는 단계 -응집제는 물의 부유 고형물을 수체의 바닥으로 침전하는 입자로 응집시킴-, (b) 바닥의 컬러의 블랙 성분의 증가를 CMYK 스케일을 기준으로 30% 이하로 유지하기 위해 이동식 흡입 디바이스를 작동시키는 단계 -이동식 흡입 디바이스는 침전된 입자를 함유한 수체의 바닥으로부터의 물의 일부를 흡입하며 24시간당 10,000 m²의 표면 청소율로 청소할 수 있음-, (c) 이동식 흡입 디바이스에 의해 흡입되는 물을 여과하고, 여과된 물을 수체로 복귀시키는 단계 -이동식 흡입 디바이스에 의해 흡입된 물은 24시간 간격으로 수체의 전체 물 부피의 10%를 초과하지 않음-; 및 (d) 부유 그리스의 대략 20 mg/L 미만을 가진 표면수층을 유지하기 위해 그리스제거 시스템을 작동시키는 단계 -그리스제거 시스템으로 유입되는 표면수로부터의 그리스는 그리스제거기를 구비한 분리 유닛에 의해 제거되고, 처리된 물은 수체로 복귀함-를 포함한다.

Description

대형 수체들 내 수질을 유지하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MAINTAINING WATER QUALITY IN LARGE WATER BODIES}

본 출원은 PCT 국제출원으로서 2014년 12월 24일에 출원되었으며, 2013년 12월 12일에 출원된 미국 가특허출원 제61/915,331호 및 2014년 12월 12일에 출원된 미국 특허출원 제14/564,957호에 대한 우선권을 주장하며, 그 주제는 전체적으로 본 출원에 인용하여 포함된다.

본 발명은, 상당히 소량의 에너지를 소비하고 종래 집중 여과 시스템들보다 더욱 소형의 여과 장비를 요구하는 단순화된 경제적 여과 시스템 및 그리스제거 시스템을 이용하여, 대형 인공 굴착식 육상 수체들 또는 부유식 구조물들 내 수질을 유지하기 위한 혁신적이고 최적화된 시스템 및 방법에 관한 것으로, 수질을 유지하기 위한 그 방법은 수체 바닥의 컬러, 표면 그리스의 량 및 물의 혼탁도를 기초로 한다. 미국 특허 제8,518,269호, 제8,062,514호, 제8,070,942호, 제7,820,055호, 제8,454,838호, 제8,465,651호, 제8,518,269호, 제8,070,342호, 미국 특허출원공개 제20110110076호, 제20110108490호, 제20130240432호, 제20130264261호, 제20130213866호, 제20130306532호 및 제20110210076호는 전체적으로 본 명세서에 인용하여 포함된다.

스위밍 풀들(swimming pools) 내의 물은 통상적으로, 지역 규제들에 따라 적절한 레벨 내에서 수질을 유지하기 위하여 화학물질에 의해 처리되고 여과된다. 여과 시스템들은 물 내의 예를 들면, 미생물과 조류 성장을 포함한 부유 고형물, 부유 잔해, 오일 및 그리스를 제거하도록 설계된다. 스위밍 풀들 내 수질을 유지하기 위한 종래 시스템들은 전형적으로 구축하고 작동하는데 비싼 대형 집중식 여과 시스템들을 포함한다. 종래의 집중식 여과 시스템은 통상적으로, 하루에 1회 내지 6회 풀 내의 전체 부피의 물을 여과하도록 구성된다. 그러한 집중식 여과 시스템들의 작동은 에너지 집약적이며, 스위밍 풀에서의 많은 탄소 배출을 일으키며, 종래의 스위밍 풀들의 최대 크기를 제한한다.

물은 전형적으로, 풀 내의 물의 본체(main body); 침전된 불순물을 함유한 풀의 바닥으로부터 흡입된 물; 및 스키머들(skimmers)에 의해 물의 표면으로부터 인수된 물로 이루어진 3개의 소스들(sources)로부터 집중식 여과 시스템을 향하게 된다. 3개의 모든 소스들은 불순물의 다른 레벨과 종류에 상관없이 동일한 집중식 여과 시스템에 의해 처리된다. 추가적으로, 종래 집중식 여과 시스템들은, 정의된 특정 기간들 또는 처리되는 물의 실시간 상태를 고려하지 않거나/않고 처리되는 물의 실시간 상태의 견지에서 시스템 효율을 최적화하기 위해 연산 파라미터들과 여과 조건들을 조절하지 않고 하루에 특정 시간 동안 또는 정의된 특정 기간에 따라 작동한다.

따라서, 종래 집중식 풀 여과 시스템들은, 그러한 여과 조건들을 완료하기 위해 대량의 에너지를 소비하고 높은 시설 비용을 가진다. APSP(Association of Pool and Spa Professionals)에서는 종래 집중식 여과 시스템들을 장착한 스위밍 풀들이 미국에서 550만개 이상으로 평가한다. 미국 에너지국에 따르면, 종래의 풀 여과 시스템들은, 매우 많은 에너지를 소비하고, 에너지 정보청(Energy Information Administration)에 따른 평균 가정 에너지 소비의 약 30%와 동등한 연간 3,000kWh까지의 전기를 이용한다. 캘리포니아 에너지 위원회에서는, 캘리포니아 내 전형적인 백야드 스위밍 풀(backyard swimming pool)이 3개월 동안 전체 가정에 전기를 공급하기에 충분한 에너지를 여름 시즌 동안 사용할 수 있다고 평가한다. 여과를 위해 필요한 에너지량을 줄이는 것은 풀들의 유지 비용을 절약하고 또한 CO₂ 방출을 감소시킬 것이다.

종래 집중식 여과 시스템들에 의해 풀을 작동하는데 있어서 높은 에너지 및 비용 요구는 전세계적으로 몇몇 대형 공공 스위밍 풀들의 폐쇄를 초래하였다. 예를 들면, 일본 타임즈에 따르면, 일본에 위치된 "오션 돔(Ocean Dome)" 실내 스위밍 풀(1 헥타르 초과의 수표면을 가진 세계에서 가장 넓은 실내 스위밍 풀로서 기네스(Guinness) 기록을 보유함)이 높은 운용 비용 때문에, 2007년 폐쇄되어야 했다. 다른 예는 1.5 헥타르의 표면을 가진 캘리포니아에 위치된 "플레이스헥커 풀(Fleishhacker Pool)"로서, 수질 문제점들과 높은 비용 때문에 1971년 폐쇄되어야 했다.

지속가능하고 생태적인 프랙티스(pratices)에 대한 경향으로서, 전세계에 걸쳐 있는 규제 기관들은, 스위밍 풀 작동의 CO₂ 배출을 줄이고 낮은 에너지 소비를 목적으로 하는 규제들을 제정하고 있다. 낮은 에너지 소비 및 비용 효과적인 여과 시스템에 대한 요구 때문에, 저자본 및 저운용비로 수질을 유지할 수 있는 방법을 가지는 것이 바람직하다. 지속가능한 운용에 대한 경향은 또한 스위밍 풀들과 같은 대형 수체들 내의 수질을 유지하기 위한 에너지 효율적인 시스템들 및 방법들에 대한 요구로 이어지고 있다.

선행 기술

물의 혼탁도는 수질의 척도(measure)로서 사용될 수 있다. 혼탁도는 물의 "흐림(cloudiness)"을 초래하는 미세 부유 고형 입자에 의해 야기된다. 입자는 무기 또는 유기 입자, 미생물 및 조류 성장과 같은 많은 다른 종류의 불순물을 포함할 수 있다. 물의 혼탁도는, 예를 들면 입자를 화학물질과 반응시키거나 덩어리로 뭉치게 함에 의해 또는 여과에 의해 감소될 수 있고, 이들을 무겁게 만들어 바닥으로 침전시킨다. 미국 특허 제4,747,978호에는, 수체, 예를 들면 스위밍 풀에 첨가시 향상된 투명성을 제공할 수 있는 무기성 응집제(예를 들면, 황산알루미늄)를 포함한 하이포아염소산칼슘 합성물을 이용함으로써 스위밍 풀의 물을 살균하는 방법이 기재되어 있다. 제4,747,978호 특허에는, 응집제의 첨가에 따른 유기성 재료와 부유 고형물의 동시 침전에 의해 물의 투명성을 향상시킬 수 있으나, 동시에 여과 시스템이 막히는 것을 방지하기 위해 응집제를 너무 많이 사용하지 못하게 하는 것이 기재되어 있다. 또한, 그러한 방법은 전체 물 부피의 여과를 필요로 한다.

중국 특허 공고 제CN2292798호에는, 물의 처리와 순환 및 불순물의 배출을 포함한 스위밍 풀을 위한 물 순환 처리 및 수중 먼지 수집 디바이스가 기재되어 있다. 제CN2292798호 공고에는, 응집제, 살조 살균제 및 pH 조절제를 물에 첨가하는 것, 물을 여과하는 것 및 물을 다시 스위밍 풀로 되돌리는 것이 기재되어 있다. 먼지 수집 디스크에 의해 먼지가 풀의 바닥으로부터 흡입되고, 풀의 바닥에 축적된 침전물은 풀 밖으로 배출된다. 그러나 이러한 처리 시스템에서도, 물 전체가 여과된다. 제CN2292798호 공고에서는, 고 여과 부피와 관련된 문제에 대해 검토하고 있지 않으며, 관측된 수질 파라미터에 기초하여 여과 시스템 또는 흡입 시스템의 작동을 제어하는 것이 기재되어 있지 않다. 또한, 제CN2292798호 공고에서도, 집중식 여과 시스템을 통해 전형적으로 이송되는 걷어내어진 물을 처리하고, 이에 따라 전체 여과 부피에 추가하는 것에 대해서는 검토하고 있지 않다.

본 발명의 최적화된 시스템 및 방법은, 에너지를 두 자릿수까지 덜 소비하고 종래 여과 시스템들보다 매우 소형인 여과 장비를 요구하는 간단화된 경제적 여과 시스템 및 그리스제거 시스템에 있어서, 전통적으로 구성된 스위밍 풀들로부터의 종래 집중식 여과 시스템들을 대체한다. 그 방법은 스위밍 풀에서 사용된 종래 집중식 여과 시스템들로부터의 3개 여과 조건들을 대체하는데, 그 3개 여과 조건들은, 스위밍 풀에 함유된 물 전체를 여과하는 것; 침전된 불순물을 함유한 바닥으로부터 흡입된 물을 여과하는 것; 및 스키머 시스템에 의해 인수된 표면수를 여과하는 것이다. 그러한 종래 시스템에서는, 부유 고형물, 부유 잔해 및 그리스를 제거하기 위하여 물을 동일한 집중식 여과 시스템으로 이송한다.

개시된 시스템 및 방법은 침전된 불순물을 함유한 수체(예를 들면, 풀)의 바닥으로부터 적은 물 유동을 흡입함으로써 여과 용량에 대한 상당히 낮은 요구를 제공하고, 이에 따라 물 전체를 여과하는 것을 방지하고, 걷어내어진 물의 집중 여과는, 잔해의 차단(screening) 및 오일과 그리스의 걷어냄(skimming)에 의해 대체된다. 본 발명의 시스템 및 방법은 다른 수질 및 물리화학적 파라미터들에 관한 수신된 정보에 기초하여 특정 시스템들의 작동을 활성화시킨다. 이들 파라미터들은 보통, 직접적으로 또는 간접적으로 측정되거나 실험적으로 평가되거나 경험에 따라 결정되거나 감각적 방법에 기초하거나 계산될 수 있는, 혼탁도, 수체 바닥의 컬러 및 수체의 표면수층 상의 그리스 량을 포함한다. 화학물질 적용 시스템, 이동식 흡입 디바이스 및 그리스제거 시스템은, 종래 집중식 스위밍 풀 여과 시스템에서와 같이 기설정된 스케줄 또는 요구된 여과율 대신에, 물의 혼탁도, 침전된 불순물의 량 및/또는 수체의 표면수층 상의 그리스나 오일의 량과 같은 수체 내의 물의 수질 및 물리화학적 파라미터들에 의해 지시된 여과 또는 정화에 대한 실제적 요구에 기초하여 필요한 경우에만, 각각 작동된다.

그 방법은 추가적으로 수체 내 또는 특정 수영 구역 내의 최소 유리 잔류 염소 레벨을 유지하기 위해 염소계 첨가제의 첨가를 제공하고, 이때 그러한 최소 유리 잔류 염소 농도는, 추가적인 희석 효과를 제공하는 큰 물 부피들을 가진 본 발명으로부터의 대형 수체들과 같은 스위밍 풀에 이용되는 종래 농도보다 상당히 낮다. 본 발명으로부터의 최소 유리 잔류 염소 레벨은, 스위밍 풀들과 같은 작은 물 부피들에는 통상적으로 적용되지 않는 변수들의 그룹을 포함하는 WQI에 기초한다.

대형 수체를 처리하는 방법은 일반적으로, 물의 혼탁도를 2 NTU 이하로 유지하기 위해 수체 내의 물에 효과적인 량의 응집제를 적용하는 단계, 이때 응집제는 물의 불순물을 수체의 바닥으로 침전되는 입자로 응집시킴-; 바닥 컬러의 블랙 성분의 증가를 30% 이하로 유지하기 위해 이동식 흡입 디바이스를 작동시키는 단계 -이동식 흡입 디바이스은 침전된 입자를 함유한 수체의 바닥으로부터의 물의 일부를 흡입함-; 이동식 흡입 디바이스에 의해 흡입되는 물을 여과하고 여과된 물을 수체로 복귀시키는 단계 -이동식 흡입 디바이스에 의해 흡입된 물은 24시간 간격으로 수체의 전체 물 부피의 10%를 초과하지 않음-; 및 부유 그리스의 대략 20mg/L 미만을 가진 표면수층을 유지하기 위해 그리스제거 시스템을 작동시키는 단계 -표면수로부터 그리스제거 시스템으로 유입되는 그리스는 그리스제거기를 구비한 분리 유닛에 의해 제거되고, 처리된 물은 수체로 복귀함-를 포함한다.

실시예에 있어서, 시스템은, 수질 및 물리화학적 파라미터를 사전결정된 한계 내에서 조절하기 위해, 혼탁도, 수체 바닥의 컬러 및 수체의 표면수층 상의 그리스 량을 포함한 수신된 수질 및 물리화학적 파라미터들에 기초하여, 화학물질 적용 시스템, 이동식 흡입 디바이스 및/또는 그리스제거 시스템의 작동을 활성화시킬 수 있는 제어 시스템을 포함한다.

대형 수체 내 수질을 유지하기 위한 시스템은 일반적으로, 물에 응집제를 투여하기 위한 화학물질 적용 시스템 -화학물질 적용 시스템은, 물의 혼탁도를 2 NTU 이하로 유지하기 위해 수체 내의 물에 응집제를 적용하고, 물에서의 최소 유리 잔류 염소 레벨을 유지하기 위해 염소계 첨가제를 선택적으로 적용함-; 수체의 바닥을 따라 이동할 수 있으며 침전된 고형물을 함유한 바닥으로부터의 물 일부을 흡입할 수 있는 이동식 흡입 디바이스 -바닥 컬러의 블랙 성분의 증가가 CMYK 스케일 상에서 30%를 초과하는 경우, 이동식 흡입 디바이스가 작동됨-; 이동식 흡입 유닛과 유체적으로 연통하는 여과 유닛 -여과 유닛은 이동식 흡입 유닛에 의해 흡입된 물의 일부를 공급받음-; 수체로부터 분리 유닛으로 표면수 유동를 공급하기 위한 그리스제거 시스템 -대략 20 mg/L 미만의 부유 그리스를 가진 표면수층을 유지하기 위해 그리스제거 시스템이 작동됨-; 및 여과된 물을 여과 유닛 및 그리스제거 시스템으로부터 수체로 복귀시키기 위한 하나 이상이 복귀 라인들을 포함한다.

도 1은 종래의 집중 여과 시스템의 예시를 도시한다.
도 2는 풀 내 수질을 유지하는 시스템의 실시예를 도시한다.
도 3은 도 2의 시스템의 실시예를 도시한다.
도 4는 도 2의 시스템의 실시예를 도시한다.

하기 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조한다. 본 발명의 실시예들이 기재될 수 있으나, 변형들, 수정들 및 다른 실시들이 가능하다. 예를 들면, 치환들, 부가들 또는 변형들이 도면에 도시된 구성요소들에 대하여 이루어질 수 있고, 본 명세서에 기재된 방법들은 개시된 방법들에 대하여 단계들을 치환, 재배열 또는 부가함으로써 변형될 수 있다. 따라서, 하기 상세한 설명은 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 시스템들 및 방법들이 "포함하는"이라는 용어로 기재되지만, 다르게 언급되지 않으면, 시스템들 및 방법들은 다양한 장치들 또는 단계들로 "본질적으로 이루어지는" 또는 "이루어지는"일 수 있다. 추가적으로, 단수를 나타내는 용어 및 "상기"라는 용어는, 다르게 언급되지 않으면, 다수의 대안들, 예를 들면, 적어도 하나를 포함한다. 예컨대, "소독제", "유입 라인", "이동식 흡입 디바이스" 등이라는 표현은, 다르게 특정되지 않으면, 하나 또는 하나보다 많은 소독제, 유입 라인, 이동식 흡인 디바이스 등을 나타낸다.

스위밍 풀들에 있어서 종래 집중식 여과 시스템들은 일반적으로 하루에 대략 1회 내지 6회 물 전체를 여과하는 것을 필요로 한다. 그러한 여과 시스템들에 있어서, 흡인 파이프들, 흡입 디바이스들, 배수관들, 스키머들 및 배수구들과 같은 다른 소스들로부터의 물이 집수되고 집중식 필터로 이송된다.

본 발명은 대형 수체들을 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 대형 수체들은 자연적이거나 인공적인 호수들, 연못들, 유역들, 강들, 바다 등에 설치된 굴착식 구조물들 또는 부유식 구조물들과 같이 육상에 인공적으로 축조될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "수체"는 물의 임의 몸체를 나타내는 것으로, 육상 또는 부유식 구조물 상에 인공적으로 축조되고, 일반적으로 여가 또는 스포츠를 위해 이용될 수 있고, 풀들, 석호들, 탱크들, 호수들, 인공 연못들, 인공 호수들, 부유식 라군들(lagoons) 등을 포함한다. 본 발명의 대형 수체들은 일반적으로 적어도 대략 7,000m²의 수표면적을 가진다. 일부 실시예에 있어서, 대형 수체는 20,000m², 40,000m², 100,000m² 또는 그 이상의 표면적을 가질 수 있다.

수체는 본 발명의 방법을 수행하기에 적합한 특징점들을 가지고 축조될 수 있으며, 바닥은 플렉서블 멤브레인(flexible membrane)과 같은 비공성 플렉서블 재료(non-porous flexible material)로 이루어진다. 이러한 비공성 플렉서블 재료는 일반적으로 종래의 콘크리트 스위밍 풀들을 위하여 사용되지 않지만, 그 비공성 플렉서블 재료는, 종래의 스위밍 풀들에서 사용되는 콘크리트와 같은 비가요성 재료들과 비교하여 구조적인 가요성 이점들을 제공하며 더욱 용이한 설치를 가능하게 하는 가요성 때문에, 보유 및 관개 연못들과 같은 대형 수체들을 위해, 그리고 예를 들면 지상 풀들 위의 어린 아이들 및 다른 대형 수체들을 위해 사용될 수 있으며, 또한 비용이 보다 저렴하다.

비공성 플렉서블 재료는 바람직하게 멤브레인이나 플라스틱 라이너와 같은 라이너(liner)를 포함하고, 대략 0.1 mm 내지 대략 5 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 적합한 재료의 예시들, 고무, 플라스틱, 테프론(teflon), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나이론, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, PVC, 아크릴 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 있어서, 라이너는 복합 재료로 이루어질 수 있다. 실시예들에 따르면, 라이너는 방법의 프로세스들에 의해 생성된 침전된 불순물 또는 수체의 바닥으로 낙하하는 자연 낙하 잔해, 먼지, 화분 또는 부유 고형물의 부착을 방지할 수 있다.

실시예에 있어서, 본 발명으로부터의 방법 및 시스템은 인공적으로 축조된 내륙 수체들에 사용된다. 이러한 수체들을 축조하기 위해서는, 수체에 대해 원하는 깊이를 생성시키기 위해 땅에 구멍을 굴착하는 굴토작업을 필요로 할 수 있다. 비공성 플렉서블 재료(예를 들면, 멤브레인 또는 플라스틱 라이너)는 굴착된 수체의 바닥 상에 설치될 수 있다. 수체의 바닥에 불투과성 특성들을 제공하고 바닥에 평탄층을 제공하기 위해, 압출된 HDPE 콘크리트 매립 스트립(strip)이 라인너 부착을 위해 사용되거나 비공성 재료가 열 융착될 수 있다.

굴토작업들과 흙 다짐작업은 수체 내의 경사를 제공하는데 이용될 수 있다(예를 들면, 경사형 바닥). 실시예에 따르면, 바닥의 경사는, 이동식 흡입 디바이스가 수체의 바닥을 따라 이동할 수 있도록 20% 이하인 것이 바람직하다.

수체의 벽들은 경사지거나 수직일 수 있다. 실시예에 있어서, 벽들의 경사는, 침전되는 고형물, 잔해들 또는 다른 불순물이 벽들 상에 부착되는 것을 방지하기 위해, 대략 45% 이상이다. 바람직하게, 수체의 벽들의 경사는 침전된 고형물, 잔해 등이 벽들 상에 임으로 축적되는 것을 방지하기 위해, 대략 60%보다 크다. 실시예에 있어서, 벽들의 경사는 대략 80%보다 크다. 다른 실시예에 있어서, 벽들의 경사는 90%보다 크다.

수체가 축조되는 위치에서의 토양 상태는 저투수성의 다져진 토양을 생성할 수 있는 것이 바람직하다. 수체의 축조 동안, 토양은 토양의 입자 크기에 따라 다소 다져질 수 있다. 토양 다짐은 토양의 상대 밀도(RD: relative density)의 퍼센트로서 또는 토양의 최밀 상태(most dense state), 최대 건조 밀도(MDD: maximum dry density)의 퍼센트로서 측정될 수 있다. 토양의 상대 밀도 및 상대 밀도를 계산하는데 이용되는 방법들은 ASTM D4254-00(2006)에서 정의된다. 토양의 최대 건조 밀도(MDD)는 ASTM D1557-12에 따른 수정된 프록터 다짐 시험(modified proctor compaction test)에 따라 결정될 수 있다. 다져진 토양은 0.075 mm의 개구도로 N°200의 메쉬 시험에 기초한 다짐도(degree of compaction)에 이르러야 한다.

실시예에 따르면, N°200 메쉬를 관통하는 토양의 량(통과율(passage rate))이 12% 미만인 경우, 토양은 그의 상대 밀도(RD)의 적어도 대략 80%까지 다져져야 할 것이다. N°200 메쉬를 관통하는 토양의 량이 12% 이상인 경우, 토양은 그의 최대 건조 밀도(MDD)의 대략 85%까지 다져져야 할 것이다.

자연적인 지형은 수체, 관련 장비 및 시설들을 수용하도록 평탄하게 될 수 있다. 자연적인 지형의 정상 층은, 유기물을 함유할 수 있고, 다짐을 위해 그러한 토양의 이용을 방지하고 경사들의 구축을 방지하기 위해 제거될 수 있다. 바람직하게, 토양의 제거된 층은 적어도 5 cm, 보다 바람직하게는 10 cm, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 25 cm이다. 굴착된 수체들의 벽들은, 토양으로 축조되어 콘크리트 또는 다른 재료들에 의해 보강되거나, 콘크리트나 다른 재료들과 같은 구조적인 재료들로 축조될 수 있고, 이는 수체에 대한 구조적인 안정성을 제공할 수 있다. 실시예에 있어서, 수체의 벽들은 비공성 플렉서블 멤브레인들을 포함할 수도 있다.

도 1은 수체를 위한 종래 집중식 여과 시스템의 전형적인 예시를 도시한다. 종래 집중식 여과 시스템에 있어서, 물은, 물의 본체(170), 침전된 불순물을 함유하는 수체(142)의 바닥으로부터의 물 및 스키머들(152)로부터의 표면수로 이루어진 3개의 별도 소스들로부터 인수된다. 모두 3개의 소스들로부터 인수된 물은 집중식 필터(180)을 통해 이송되고, 여과후 복귀 라인(160)을 통해 풀(100)로 이송된다. 요구되는 고 부피의 여과 때문에, 이러한 여과 시스템들의 운용 비용이 높다. 종래 여과 시스템에 있어서 물의 여과는 관측된 조건들에 기초하지 않지만, 통상적으로 실제 수질에 상관없이 하루에 설정된 기간 동안 설정된 율(rate)로 연속적으로 작동된다. 스키머들에 의해 인수된 표면수는, 여과 없이 그리고 오일, 그리스 및 부유 잔해가 보다 효율적인 수단에 의해 제거될 수 있는 것에 관계없이, 집중식 여과 시스템에서 여과된다.

몇몇 기존 시스템에 있어서, 스키머들은 이중 기능(double function)을 수행하고, 표면수 및 물의 본체(170)로부터 인수된 물은 집중식 필터(180)로 이송되도록 스키머 시스템(152)을 통해 인수된다. 이 경우, 표면수 및 물의 본체는 스키머 시스템을 통해 인수되고, 그 결과 2개의 물 유동은 집중식 필터(180)로 인수된다. 따라서, 스키머들은 하루에 1회 내지 6회 전체 물 용량을 여과함으로써 물을 재생하고 또한 부유 표면 불순물을 제거하는 이중 기능을 담당한다. 그러나, 2개의 물 유동이 스키머들을 통해 인수되지만, 집중식 필터에 대한 여과 조건들이 하루에 1회 내지 6회 전체 수체의 여과를 포함하기 때문에, 전체 물 유동 및 여과된 물 부피는 변화되지 않고 유지되고, 이에 따라 집중식 필터는 여전히 초대용량일 것이 요구되며, 이 때문에 매우 큰 에너지를 소비하게 된다. 또한, 표면수의 여과 조건들은 통상적으로 물 본체에 대한 여과 조건들과 전혀 다르다. 예를 들어, 표면수만이 여과되는 경우라면, 여과를 위한 에너지 소비량은 하루에 1회 내지 6회 물 본체와 함께 표면수를 여과하는 것과 비교하여 두 자릿수까지 감소될 것이다.

본 발명은 수체들에 있어서 대형 집중식 여과 시스템을 제거하는 수질을 유지하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 본 발명의 시스템은, 혼탁도, 수체 바닥의 컬러, 표면수층 상의 그리스 량과 같은 물리화학적 파라미터들과 특정 수질에 관하여 수신된 정보에 기초하여 작동되는 화학물질 적용 시스템, 이동식 흡입 디바이스, 여과 시스템 및/또는 그리스제거 시스템을 포함한다.

본 발명의 방법에 따르면, 응집제와 같은 화학 약제는, 물의 혼탁도가 사전결정된 NTU(Nephelometric Turbidity Unit) 값을 초과하는 것을 방지하게 위해 첨가될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "응집제"라는 용어는, 수체 내 부유 고형물, 유기물, 무기물, 박테리아, 조류 등과 같은 불순물의 집합물, 응고물 또는 응집물을 입자 또는 "침전물"로 증진시키거나 유도하여 수체의 바닥으로 침전되게 하는 화학 약제 또는 조성물을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "침전된 불순물"이라는 용어는, 수체의 바닥으로 침전된 먼지, 화분 등과 같은 입자, 침전물 또는 다른 잔해를 의미한다. 수체의 바닥을 따라 이동할 수 있는 이동식 흡입 디바이스는 수체 바닥으로부터 침전된 입자를 제거하도록 작동될 수 있다. 이동식 흡입 디바이스는 수체 바닥에서 사용될 수 있고, 이때 이러한 바닥은 본 명세서에 기재된 바와 같이 멤브레인 또는 플라스틱 라이너와 같은 비공성 플렉서블 라이너를 포함한다.

수체들은, 대형 호수들, 유역들, 연못들, 강들, 바다 등 내에 설치된 굴착식 구조물들 또는 부유식 구조물들로서 내륙에 인공적으로 축조될 수 있다. 실시예에 있어서, 이동식 흡입 디바이스는, 인공적으로 축조 굴착된 육상 구조물들 또는 부유식 구조물들의 바닥에 손상을 주는 것을 방지하기 위해 브러시들(brushes) 상에서 지지된다. 실시예에 있어서, 흡입 디바이스는 자체-추진식 디바이스(self-propelled device)이다. 다른 실시예에 있어서, 흡입 디바이스는 디바이스의 바닥을 따라 분산된 흡입 지점들에 흡입 동력을 집중시킬 수 있고, 수체들의 바닥 상에서 발견되는 침전된 고형물과 잔해들의 재부유를 방지할 수 있고, 이에 따라 보다 높은 흡입 효율을 제공한다. 실시예에 있어서, 흡입 디바이스는 24시간당 10,000 m²의 표면 청소율(surface cleaning rate)로 청소할 수 있다.

이동식 흡입 디바아스는 침전된 입자를 함유한 수체의 바닥으로부터 물의 일부를 흡입한다. 이동식 흡입 디바이스와 유체적으로 연통하는 여과 유닛은, 이동식 흡입 디바이스로부터 흡입된 물 유동을 공급받아 물을 여과할 수 있고, 이후 물은 수체로 복귀하게 된다. 수체의 바닥으로부터 침전된 입자의 흡입 및 여과의 타이밍은, 종래의 집중식 여과 시스템에서와 같이 하루에 특정 시간 또는 특정 기간에 따른 것이 아니라, 실제 필요에 기초할 수 있다.

또한, 종래 스위밍 풀들은, 스위밍 풀들의 작은 물 부피 때문에, 오염물이 스위밍 풀들에 진입한 경우 적절히 소독할 수 있는 높고 지속적인 잔류 염소 레벨을 유지할 필요가 있다는 것에 유의해야 한다. 한편, 본 발명은 혁신적인 방법을 제공하고, 이때 최소 잔류 염소 레벨은 WQI(수질 지수: Water Quality Index)에 기초하며, 이는 대형 수체들에 적용가능한 다른 변수들(variables)을 포함하여 그의 수질을 결정할 수 있도록 하고, 이에 따라 최소 유리 염소 레벨(minimum free chlorine level)을 평가할 수 있도록 한다. 대형 수체들의 수질은 종래의 스위밍 풀들에 통상적으로 적용되지 않는 별도의 파라미터들을 통해 평가될 수 있기 때문에, 그리고 또한 대형 수체들은 종래의 소형 스위밍 풀들에 대한 것보다 낮은 염소 농도를 유지하게 하는 추가적인 희석 효과(dilution effect)를 제공하기 때문에, 종래의 스위밍 풀들에 대한 것보다 상당히 낮은 최소 잔류 염소 레벨을 제공할 수 있다.

WQI는, 값들을 주관 평가 곡선들(subjective rating curves)로 정규화(normalizing)함으로써, 별도의 수질 파라미터를 단일 지수로 조합할 수 있도록 하는 무차원수이다. WQI는 호수들, 석호들, 강들 등과 같은 대형 수체들의 수질을 평가하기 위해 사용되었고, WQI에 포함된 계수들(factors)은 특정 프레퍼런스(preferences) 또는 수체의 지정된 용수(water use)에 따라 수정될 수 있다. NSF(National Sanitation Foundation) 수질 지수는 용존 산소, 분변계 대장균 박테리아, pH, 5-일 BOD(5-day biochemical oxygen demand), 전체 인(phosphorus), 질산성 질소, 혼탁도 및 전체 용존 고형물을 포함한 8개의 공통 수질 파라미터들을 이용하여 결정될 수 있거나, 실험적 방법들, 경험에 기초한 알고리즘들 및 분석적인 방법들에 의해 결정될 수 있다. WQI는 이들 변수들의 복합 자연 정보를 취하고, 단일 수치로 통합한다.

WQI에 의해 결정되는 바와 같이 평가된 수체의 수질의 범위는 상, 중, 하의 수질로 다양할 수 있다. 실시예에 있어서, WQI는 지수(index)에 있어서 적절한 영향을 허용하도록 파라미터들을 가중함으로써 결정될 수 있다.

WQI 파라미터들에 적용된 가중치들

파라미터	WQI 가중치
용존 산소	0.17
분변계 대장균 박테리아	0.16
pH	0.11
BOD₅	0.11
질산염	0.10
전체 인	0.10
혼탁도	0.08
전체 용존 고형물	0.07
온도 변화	0.10

가중치들은, 계수들의 수치가 9가 아닌 경우, 총 1 이 되도록 조절될 수 있다. 일반적으로, WQI를 평가하기 위한 범위들은 아래와 같다.

WQI 범위들

WQI	평가(Rating)
90-100	우수한 수질
70-90	양호한 수질
50-70	열악한 수질
25-50	매우 열악한 수질
0-25	매우 불량한 수질

혼탁도, 산소 요구량, 영양물질 및 세균수는, 적절한 처리를 제공하기 위해 분석되는 특정 수체의 수질을 평가하는데 고려된다.

염소계 첨가제의 적용은 적어도 최소 유리 잔류 염소 레벨을 유지하기 위해 활성화된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 염소계 첨가제의 적용의 활성화는 제어 시스템을 통해 이루어진다. 실시예에 있어서, 염소계 첨가제의 적용은 최소 유리 잔류 염소 레벨을 유지하기 위해 활성화되고, 이때 최소 유리 잔류 염소 레벨은 아래의 식으로부터 얻어지는 값보다 낮을 수 없다.

최소 유리 잔류 염소 레벨=(0.3-0.002(WQI-100)) ppm

예시적인 수질 분석은 아래의 표 3에 제시된다.

예시

파라미터	측정된 값	정규화된 Q값 (WQI 정의로부터)
용존 산소	40% 포화도	30
분변계 대장균 박테리아	2 NMP/100 ml	91
pH	8	84
BOD₅	5 mg/L	56
질산염	10 mg/L	51
전체 인	1.1 mg/L	40
혼탁도	0.3 NTU	98
WQI	63	7개의 계수들에 기초함

가중치들은 7개의 계수들에 대하여 조절된다. 계산된 WQI 지수는 63이고, 물 내 최대 유리 염소 레벨은 아래와 같이 계산될 수 있다.

최소 유리 잔류 염소 레벨=(0.3-0.002(63-100)) ppm

최소 유리 잔류 염소 레벨= 0.374 ppm

실시예에 따르면, 물 내 염소의 최대량은 상기 계산에 의해 결정된 레벨 부근에서 유지될 것이다.

필요한 경우, 유리 잔류 염소의 레벨은, 실험적 방법들, 분석적인 방법들, 경험에 기초한 알고리즘들, 감각적인 방법들 및 규제 조건들을 포함한 많은 다른 방법들을 통해 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유리 잔류 염소 레벨은 상기 개시된 최소 잔류 염소 레벨을 결정하는 식으로부터의 값보다 작지 않다. 실시예에 있어서, 최소 잔류 염소 레벨은 물 내에서 연속적으로 유지된다. 예를 들면, 최소 잔류 염소 레벨은 낮 동안의 작동을 위해 또는 스위밍 시즌 기간 동안, 한번에 일주일 또는 수개월의 기간 동안 물 내에서 연속적으로 유지된다. 다른 실시예에 있어서, 최소 잔류 염소 레벨은, 수체가 이용되는 동안 유지된다.

본 발명의 방법은, 종래 집중식 여과 시스템에 있어서 걷어내어진 물의 집중식 여과를 대체하는 그리스제거 시스템(degreasing system)을 추가로 제공한다. 본 발명의 방법의 그리스제거 시스템의 작동은 전형적으로 표면수층 상에서 발견되는 그리스의 량에 기초하고, 수체의 혼탁도를 조절하기 위해 화약 약제의 적용 및 실제 필요에 기초하여 수체의 바닥으로부터 침전된 입자를 함유한 물의 일부의 흡입 및 여과의 타이밍과의 조합으로, 수체의 전체 여과 없이 수질을 유지할 수 있는 방법을 제공한다.

도 2 내지 도 4는 수체에 있어서 수질을 유지하기 위한 본 발명에 따른 시스템(10) 및 방법을 도시한다.

실시예에 있어서, 시스템(10)은, 수체(1)에 있어서 수질을 사전결정된 수질 및 물리화학적 파라미터들 내로 유지하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 제어 시스템은 수질 및 물리화학적 파라미터들을 기초로 화학 약제의 첨가, 물로부터 불순물의 제거 및 표면수층으로부터 그리스의 제거를 활성화한다. 제어 시스템은 특정 수질 및/또는 물리화학적 파라미터들에 관한 정보를 수신하고, 정보를 처리하고, 프로세스들(예컨대, 화학물질 적용, 흡입, 여과 및 그리스제거)을 개시하도록 구성된다.

도 2에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 제어 시스템은 컴퓨터와 같은 제어 유닛(22)을 포함할 수 있는 코디네이팅 조립체(coordinating assembly)(20) 및 센서와 같은 적어도 하나의 감시 디바이스(monitoring device)(24)를 구비한다. 센서는 물의 혼탁도를 결정하는 혼탁도계(tubidity meter) 또는 다른 수단일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 코디네이팅 조립체(20)는 2개 이상의 감시 디바이스(20)를 포함할 수 있다. 예컨대, 코디네이팅 조립체(20)는 수체(1)의 바닥(2)의 컬러를 결정하는데 이용되는, 컬러를 감시하는 감시 디바이스, 예를 들면 색도계(colorimeter)를 포함할 수 있다. 코디네이팅 조립체(20)는 pH, 알카리도, 경도(칼슘), 염소 및 미생물 성장과 같은 다른 수질 파라미터들을 위한 추가적인 감시 디바이스들(24)을 포함할 수도 있다.

실시예에 따르면, 화학 약제의 첨가 및 여과를 조절하는 제어 시스템은 자동화 시스템을 구비한다. 자동화 시스템은 연속적으로 또는 기설정된 시간 간격을 두고 수질 파라미터들을 감시하고, 그 결과를 사전 결정된 값과 비교하도록 프로그램되어 있을 수 있다. 예를 들면, 자동화 시스템은, 값의 교차를 검출한 즉시, 물로부터 불순물을 제거하는 화학 약제의 첨가, 이동식 흡입 디바이스의 작동 및/또는 그리스제거 시스템의 작동을 개시할 수 있다. 대안적인 실시예에 따르면, 제어 시스템은 수질 및 물리화학적 파라미터들의 결정에 기초하여 화학 약제의 첨가, 이동식 흡입 디바이스의 작동 및/또는 그리스제거 시스템을 수동으로 작동시키는 단계를 포함한다.

제어 시스템은 인터넷 또는 다른 유사한 정보-교환 시스템들을 통해 원격으로 또는 현장에서 작동될 수 있는 자동화 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 제어 시스템은 자동으로 다른 기간 내에 프로세스들을 작동하고 다른 시스템들을 작동할 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 프로세스들의 작동은, 수동으로 정보를 획득하거나/획득하고, 정보를 입력하거나/입력하고, 정보를 처리하거나/처리하고, 또는 수질 파라미터들을 유지하기 위한 프로세스들을 개시 및/또는 수행하는 일 이상의 사람에 의해 완료될 수 있다.

도 3은 시스템의 실시예를 도시하고, 제어 시스템은 수질 파라미터들의 시각적 또는 광학적 검사를 포함한다. 실시예에 있어서, 수질 및 물리화하적 파라미터들은, 수동으로 예를 들면 육안 검사, 실험적 방법들, 경험에 기초한 알고리즘들에 의해, 또는 샘플을 획득하여 분석적 또는 실험적 방법들을 이용하여 수질을 측정함에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들면, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러는, 수체(1) 바닥(1)의 컬러를 컬러 팔레트(color palette)와 비교함으로써 육안 검사에 의해 결정될 수 있다. 수체(1) 바닥(2)의 컬러는 물의 표면으로부터 또는 특히 혼탁도가 높은 경우(예를 들면, 대략 7 NTU 초과), 수체(1)의 바닥(2)의 가시화를 가능하게 하는 튜브(tube)에 부착된 투명 소공(peephole)을 이용함으로써 가시화될 수 있다.

실시예에 있어서, 시스템(10)은 화학 약제를 물에 첨가한다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 시스템은 화학물질 적용 시스템(30)을 포함한다. 화학물질 적용 시스템(30)은 자동화될 수 있으며 코디네이팅 조립체(20)의 제어 유닛(22)에 의해 제어될 수 있다. 화학물질 적용 시스템(30)은 적어도 하나의 화학물질 저장조, 화학물질을 투여하기 위한 펌프 및 토출 장치를 포함할 수 있다. 펌프는 제어 유닛(22)으로부터의 신호에 의해 작동될 수 있다. 토출 장치는 인젝터, 스프링클러, 디스펜서, 파이프 수송 또는 그 조합과 같은 임의의 적합한 토출 기구를 포함할 수 있다.

대안적인 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 화학물질 적용 시스템(30)은, 수질 파라이터들의 모니터링에 기초하여 수동으로 작동될 수 있다. 예를 들면, 수질 파라미터들은 수동으로, 실험적 또는 분석적 방법들, 경험에 기초한 알고리즘들, 육안 검사, 감각적 방법들에 의해 또는 센서를 이용함에 의해 얻어질 수 있으며, 수질 파라미터들에 관한 정보는 수동으로 또는 프로세싱 디바이스(예를 들면, 컴퓨터)로 입력됨으로써 처리될 수 있다. 수질 파라미터들에 관한 정보에 기초하여, 화학물질 적용 시스템(30)의 작동은 수동으로, 예를 들면, 스위치를 작동시킴으로써 활성화될 수 있다.

도 4에 도시된 다른 실시예에 있어서, 화학물질은 수동으로, 또는 별도의 화학물질 적용 기구를 이용함으로써 물에 투여될 수 있다. 예를 들면, 수질 파라미터들은 수동으로, 육안으로, 감각적 방법들에 의해, 경험에 기초한 알고리즘들, 또는 센서를 이용함에 의해 획득될 수 있다. 수질 파라미터들에 관한 정보는 수동으로, 또는 프로세싱 디바이스(예를 들면, 컴퓨터)로 입력함으로써 처리될 수 있다. 수질 파라미터들에 관한 정보에 기초하여, 화학물질은 물에 첨가될 수 있다.

시스템(10)은 전형적으로 여과 시스템(40)을 포함한다. 도 2 내지 도 4의 실시예에 도시된 바와 같이, 여과 시스템(40)은 적어도 하나의 이동식 흡입 디바이스(42) 및 여과 유닛(44)을 포함한다. 이동식 흡입 디바이스(42)는, 바닥(2) 상에 침전된 잔해, 입자, 고형물, 침전물 및/또는 다른 불순물을 함유한 수체(1)의 바닥(2)으로부터 물의 일부를 흡입하도록 구성된다. 수체 내 물 부피의 일부의 흡입 및 여과는 수체의 전체 물 부피를 여과하는 여과 시스템 없이 원하는 수질을 제공하기 위한 것으로, 이는 이러한 여과 조건들을 달성하기 위해 하루에 1회 내지 6회 전체 물 부피를 여과하는 것을 필요로 하며 많은 자본 비용을 소요하며 대량의 에너지를 소비하는 종래의 스위밍 풀 여과 기술과 비교된다.

실시예에 따르면, 이동식 흡입 디바이스(42)는 수체(1)의 바닥(2)을 따라 이동할 수 있다. 그러나, 바닥(2)에 침전된 잔해, 입자, 고형물, 침전물 및/또는 다른 불순물의 제거 효율을 최대화하기 위하여, 이동식 흡입 디바이스(42)는 그의 이동에 의해 침전된 물질이 최소로 확산되도록 구성될 수 있다. 실시예에 있어서, 이동식 흡입 디바이스(42)는 바닥에서 발견되는 침전된 물질의 30% 미만의 재부유를 방지하도록 구성되고 작동된다. 실시예에 있어서, 이동식 흡입 디바이스(42)는, 흡입 디바이스의 작동 동안, 수체(1)의 바닥(2)으로부터 침전된 물질의 상당 부분을 재확산시키도록 기능할 수 있는 회전형 브러시(rotating brushes)와 같은 부품들을 포함하지 않도록 구성된다.

이동식 흡입 디바이스(42)의 작동은 제어 유닛(22)에 의해 제어되거나 조작자에 의해 수동으로 제어될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 흡입 디바이스(42)의 작동은 제어 유닛(22)에 의해 제어될 수 있다. 도 3에 도시된 대안적인 실시예에 있어서, 흡입 디바이스(42)의 작동은 조작자에 의해 수동으로 제어될 수 있다.

이동식 흡입 디바이스(42)는 펌프를 포함할 수 있고, 또는 물을 흡입하고 흡입된 물을 여과 유닛(44)으로 펌핑할 수 있는 별도의 펌프 또는 펌프 스테이션(pumping station)을 포함할 수 있다. 별도의 펌프 또는 펌프 스테이션은 수체(1) 주변을 따라 대형 수체(1) 내 또는 수체(1)의 외부에 위치될 수 있다.

여과 유닛을 직접적으로 이동식 흡입 디바이스(42) 그 자체 내에 통합하는 것 또한 본 발명의 범위 내인 것으로 간주된다.

이동식 흡입 디바이스(42)는 전형적으로 여과 유닛(44)과 유체적으로 연통된다. 여과 유닛(44)은 일반적으로, 카트리지 필터, 샌드 필터, 마이크로-필터, 울트라-필터 또는 그 조합과 같은 일 이상의 필터를 포함한다. 이동식 흡입 디바이스(42)는 전형적으로, 가요성 호스, 강성 호스 또는 파이프 등을 포함한 연결 라인(43)에 의해 여과 유닛(44)에 연결된다. 여과 유닛(44)의 용량은 이동식 흡입 디바이스(42)의 용량으로 크기 조절된다. 여과 유닛(44)은, 수체(1) 내 물의 부피의 작은 일부에 대응하는 이동식 흡입 디바이스(42)로부터의 물 유동을 여과한다. 여과 유닛(44)으로부터 여과된 물은 가요성 호스, 강성 호스, 파이프, 개수로 또는 그 조합일 수 있는, 도관을 포함한 복귀 라인(60)에 의해 수체(1)로 복귀하게 된다. 하루에 1회 내지 6회 수체 내 물 전체를 여과하는 용량을 가진 종래 집중식 여과 시스템과 비교하여, 여과 유닛(14)은 일반적으로 24시간 간견으로 수체(1)의 전체 물 부피의 30%를 초과하지 않는 여과 용량을 갖도록 구성된다. 전형적으로, 여과 용량은 24시간 간격으로 수체(1)의 전체 물 부피의 20%를 초과하지 않고, 바람직한 실시예에 있어서는 전체 물 부피의 10%를 초과하지 않는다. 필터 시스템의 에너지 소비는 대략 크기에 비례하고, 이에 따라 상당한 비용 절감이 보다 낮은 에너지 소비에 의해 기대되고, 여과 프로세스를 위한 소형 장비를 필요로 하게 된다.

시스템(10)은 그리스제거 시스템(50)을 더 포함한다. 그리스제거 시스템(50)은 물로부터 부유 잔해, 오일 및 그리스를 분리하는데 이용될 수 있다. 시스템(10)은, 걷어내어진 물을 효율적으로 정화하기 위해 그리스제거 시스템(50)에 유압식으로 연결된 스키머 시스템을 더 포함할 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 그리스제거 시스템(50)은 연결 라인(53)에 의해 분리 유닛(54)과 유체적으로 연결되는, 수체(1)의 표면수를 걷어내는 스키머 시스템(52)을 포함할 수 있다. 수체(1)의 바닥(2)의 불순물과 비교하여, 걷어내어진 물의 불순물(예를 들면, 오일, 그리스, 부유 잔해)의 다른 본성 및 특성 때문에, 걷어내어진 물은 통상적으로 여과될 필요가 없지만, 그리스제거 시스템(50)에 있어서 필터를 포함하는 것도 본 발명의 범위 내인 것으로 간주된다. 따라서, 실시예에 따르면, 분리 유닛(54)은 물로부터 오일과 그리스를 분리하기 위한 그리스제거기(degreaser)(예를 들면, 오버플로우 장치(overflow apparatus)) 및 잔해를 분리하기 위한 조대 필터(coarse filter) 또는 스크린(screen) 또는 종래의 필터를 포함한다. 분리 유닛(54)으로부터의 물은 가요성 호스, 강성 호스, 파이프, 개수로 또는 그 조합을 포함한 복귀 라인(60)을 통해 수체(1)로 복귀하게 될 수 있다. 복귀 라인(60)은 여과 시스템(40)의 복귀 라인과 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 그리스제거 시스템(50)은 수체(1)의 주변을 따라 분산될 수 있는 다수의 스키머(52)를 포함한다. 스키머들(52)은, 각 스키머(52)와 이웃한 스키머(52)로부터 등거리에 있도록 그 주변을 따라 균등하게 이격될 수 있고, 또는 균등하지 않은 패턴으로, 예를 들면, 수체(1)의 영역에 집중 배치될 수 있고, 보다 높이 있는 불순물이 걷어내어질 것으로 기대된다. 스키머들은 수체 내에 배치될 수 있으며 고정식 스키머들, 부유식 스키머들, 자체-여과식(self-filtering) 스키머들을 포함할 수 있다.

스키머들은 표면수가 분리 유닛으로 유동하게 한다. 그리스제거 시스템(50)의 작동은 물의 실제 요구에 따라 연속적이거나 간헐적일 수 있다. 예를 들면, 그리스제거 시스템(50)의 작동은 표면수층 상의 그리스 량에 기초할 수 있다. 실시예에 있어서, 스키머 시스템은, 대략 그리스의 40 mg/L 미만, 전형적으로 대략 30 mg/L 미만, 그리고 바람직하게 대략 20 mg/L 미만으로 물의 표면층을 유지하는데 이용된다. 실시예에 있어서, 표면수층의 최상 1 cm가 부유 그리스의 대략 20 mg/L 이상을 함유하기 전에, 그리스제거 시스템(50)이 작동된다. 스키밍 시스템(50)의 작동은 제어 유닛(22)에 의해 제어될 수 있다(도 2 참조).

수체(1) 내 수질은 전형적으로, 모니터링되거나 관측된 수질 파라미터에 따라, 물로부터 불순물을 제거하기 위한 화학 약제를 첨가하는 것, 침전된 불순물을 수체의 바닥(2)으로부터 제거하기 위해 이동식 흡입 디바이스(42)을 작동시키는 것 및/또는 오일과 그리스를 표면수층으로부터 제거하기 위해 그리스제거 시스템(50)을 작동시키는 것에 의해 유지된다. 수체(1) 내 수질은, 그 중에서도 예를 들면, 혼탁도, 컬러, pH, 알칼리도, 경도(칼슘), 염소, 미생물 성장 등과 같은 특정 파라미터들에 대하여 얻어질 수 있다. 화학물질 적용 시스템, 여과 시스템 및/또는 그리스제거 시스템은, 수질 파라미터들을 설정된 한계 내에서 유지하기 위해, 제어 시스템에 의해 적절한 시기에 작동될 수 있다. 시스템들은 실제 요구(예를 들면, 수질 파라미터를 초과하는 것)에 기초하여 작동될 수 있고, 결국 종래의 스위밍 풀 수처리 방법보다 적은 량의 화학물질을 공급하고 적은 에너지를 사용하게 된다.

일부 실시예에 있어서, 본 발명의 수체들은 종래의 스위밍 풀들보다 상당히 크고, 이에 따라 종래의 화학물질 적용 시스템들을 이용함에 의하여 전체 수체에 걸쳐 균질성(homogeneity)이 달성되지 않을 수 있다. 대형 수체들은, 조류들(currents), 혼합, 바람들 또는 다른 효과들 때문에, 화학물질에 의해 영향을 받지 않으며 수체의 나머지와 동일한 상태를 나타내지 않는 "사영역들(dead zones)" 또는 "정체 영역들(stagnant zones)"을 발생시키는 경향이 있다. 본 발명에 있어서 첨가제의 적용은, 수체가 상당한 수질 차이들을 갖지 않도록 이루어진다. 실시예에 따르면, 2개의 다른 위치 사이의 수질에 있어서의 차이는 4시간 이상 동안 20%보다 높지 않다. 본 발명으로부터의 화학물질 적용 시스템들은, 인젝터들, 스프링클러들, 디스펜서들, 수동 적용 및 파이프 수송을 포함한다.

실시예에 있어서, 수질 파라미터들은, 예컨대 경험에 기초한 육안 검사에 의해, 감각적 방법들에 의해, 수질 측정기(예를 들면, pH 프로브, 혼탁도 측정기 또는 색도계와 같은 프로브)를 이용함에 의해 또는 샘플을 획득하고 분석적 방법을 이용하여 수질을 측정함에 의해 수동으로 얻어질 수 있다. 수질 파라미터들에 관한 정보는 제어 시스템에 의해 획득될 수 있거나 제어 시스템으로 입력될 수 있다. 실시예에 있어서, 자동화된 제어 시스템은, 결과들을 사전 결정된 파라미터와 비교하기 위해 그리고 파라미터가 교차된 경우 일 이상의 시스템을 작동시키기 위해, 연속적으로 또는 기설정된 시간 간격들마다 수질 파라미터들을 모니터링하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들면, 사전 결정된 파라미터의 교차를 검출한 경우, 자동화된 시스템은 화학 약제의 첨가, 흡입 디바이스의 작동 또는 그리스 제거 시스템의 작동을 개시할 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 수질 파라미터는 감각적 방법들 및 제어 시스템으로 입력된 정보를 통해 수동으로, 또는 육안으로 얻어질 수 있고, 또는 결과들은 사전 결정된 값과 비교될 수 있고, 화학 약제의 첨가, 흡입 디바이스의 작동 및/또는 그리스제거 시스템의 작동은 수동으로 개시될 수 있다. 수체 내 수질을 유지하는데 이용되는 화학 약제는 임의의 적합한 수질 처리 화확물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 화학 약제는 산화제, 응집제, 응고제, 살조제, 살균제, pH 조절제를 포함할 수 있다.

물의 혼탁도는 센서와 같은 감시 디바이스(24)에 의해(도 2의 시스템 참조), 육안 검사, 경험에 의한 알고리즘들 및/또는 실험적 방법들에 의해(도 3 및 도 4의 시스템들 참조) 결정될 수 있다. 혼탁도가 사전결정된 값을 초과하기 전, 부유 고형물, 유기 물질, 무기 물질, 박테리아, 조류 등과 같은 혼탁도를 일으키는 불순물의 집합물, 응고물 또는 응집물을 입자 또는 "침전물"로 증진하거나 유도하기 위해, 응집제와 같은 화학 약제가 수체의 물에 첨가될 수 있고, 이후 입자 또는 침전물은, 그들이 이동식 흡입 디바이스에 의해 제거될 수 있는 수체의 바닥으로 침전된다. 실시예에 있어서, 수체의 바닥 상에 침전된 불순물의 량은 응집제에 의해 물로부터 제거된 혼탁도의 량에 대응한다. 불순물의 일부 침전은 화학물질의 첨가 없이 자연적으로 발생될 수도 있다.

일반적으로, 응집제는 화학물질 적용 시스템에 의해 물에 공급되거나 분산된다. 응집제는 4급 암모늄 함유 폴리머 및 다가양이온성 폴리머(예를 들면, 폴리쿼터늄)와 같은 합성 폴리머를 가진 합성물, 또는 응집제나 응고제 특성을 가진 다른 성분을 포함할 수 있다. 적합한 응집제는, 다가 양이온(예를 들면, 쿼트(quats)와 폴리쿼트(polyquats)); 합성 폴리머들 (예를 들면, 양이온성 폴리머 및 음이온성 폴리머); 알루미늄 클로하이드레이트, 명반 및 알루미늄 설페이트와 같은 알루미늄 염들; 칼슘 옥사이드; 칼슘 하이드록사이드; 황산제일철; 염화제이철; 폴리아크릴아미드; 알루민산나트륨; 규산나트륨; 및 키토산, 젤라틴, 구아 검(guar gum), 알기네이트, 모링가 시드(moringa seeds)와 같은 일부 자연 약제; 전분 유도체; 및 그 조합들을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 실시예에 있어서, 응집제는 수체 내의 조류의 성장을 방해하거나/방해하고 죽이는 살조제 특성을 가진다. 살조제 특성을 가진 응집제의 이용은 수체에 있어서 염소 또는 다른 살균제의 량을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 화학물질 소비를 감소시키고, 지속가능한 작동을 제공한다.

실시예에 있어서, 응집제의 첨가는, 2 NTU, 3 NTU, 4 NTU 또는 5 NTU와 같은 사전결정된 값과 같거나 이를 초과하기 전에 개시된다. 제어 시스템은, 유기 및 무기 물질의 응집 및 침전을 일으키기 위하여, 물의 혼탁도가 사전결정된 값을 초과하기 전에 응집제의 첨가를 개시하는데 이용될 수 있다. 전형적으로 효과적인 량의 응집제를 물에 첨가하여 혼탁도가 2 NTU를 초과하는 것을 방지한다. 침전물이 모이거나 침전되는 물의 일부는 일반적으로 수체의 바닥을 따라 있는 물의 층이다. 침전물이 수체(1)의 바닥(2)에 침전되고, 이후 수체(1) 내의 모든 물을 여과할 필요 없이, 예를 들면 작은 부분을 여과하여, 이동식 흡입 디바이스(42)에 의해 제거될 수 있다. 여과되는 물의 "작은 부분(small fraction)"은 바람직하게, 24시간 간격으로 수체의 전체 물 부피의 대략 10% 미만이다. 실시예에 있어서, 여과되는 물의 작은 부분은 24시간 간격으로 수체의 전체 물 부피의 대략 20% 미만이다. 다른 실시예에 있어서, 여과되는 물의 작은 부분은 바람직하게, 24시간 간격으로 수체의 전체 물 부피의 대략 30% 미만이다. 물에 첨가될 응집제의 량은, 혼탁도 및 물의 혼탁도에 있어서 원하는 감소에 기초하여 (예를 들면, 도 2의 제어 디바이스(22)에 의해 또는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수동으로) 사전결정되거나 계산될 수 있다. 수체의 부피가 크기 때문에, 다른 작동 조건들이 여과 시스템을 위해 이용될 수 있다. 실시예에 있어서, 여과 시스템은 흡입 디바이스와 동시에 작동되고, 수체로 복귀한 물은 연속적으로 여과된다.

수체 바닥의 컬러는 물의 배색에 상당한 영향을 가질 수 있고, 수체 내 물에 심미적으로 매력적인 배색을 제공한다. 수체의 바닥은 전형적으로, 심미적으로 만족스러운 컬러 및 외관을 수체 내 물에 부여하는 컬러를 가진다. 예를 들면, 수체(1)의 바닥(2)은, 그 컬러들 중에서, 화이트(white), 옐로우(yellow) 또는 블루(blue) 컬러로 착색된 재료를 가질 수 있다. 입자, 고형물, 플록(flocs) 및/또는 다른 불순물의 수체 바닥으로의 침전은 수체 바닥의 컬러 외관에 있어서의 변화를 일으킬 수 있다. 예를 들면, 침전된 불순물은, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러를 본래의 컬러보다 어둡게 나타나도록 할 수 있다. 침전된 불순물이 수체(1)의 바닥(2) 상에 모이게 되면, 바닥(2)의 컬러는 보다 어둡게 되고, 이에 따라 바닥(2)의 배색은 보이지 않게 될 것이다.

본 발명의 일 방법에 따르면, 흡입 디바이스(42)의 작동은, 수체 바닥의 컬러가 사전결정된 값을 초과하는 경우, 활성화된다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러는 코디네이팅 조립체(20)의 감시 디바이스(24)(예를 들면, 색도계)에 의해 측정된다. 수체(1)의 바닥(2)의 측정되거나 인지된 컬러가 사전결정된 값을 초과하는 경우, 이동식 흡입 디바이스(42)의 작동이 코디네이팅 조립체(20)의 제어 유닛(22)에 의해 개시된다. 예를 들면, 이동식 흡입 디바이스(42)의 펌프는 제어 유닛(22)으로부터의 신호에 의해 작동될 수 있다. 이러한 방식으로, 이동식 흡입 디바이스(42)는, 기설정된 스케쥴(schedule) 대신, 수질에 의해 지시된 여과 또는 정화에 대한 실제 요구(예를 들면, 컬러 측정이 사전결정된 값을 초과하게 하는 침전된 불순물의 량)에 기초하여 필요한 경우에만, 작동된다.

예시적인 실시예에 있어서, 수체 바닥의 컬러는 CMYK 상에서 블랙 성분의 변화에 대하여 모니터링될 수 있다. CMYK 컬러 스케일은 퍼센티지로 표현되는 4개의 컬러, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우 및 블랙을 이용한다. CMYK 스케일의 K-성분은 컬러의 블랙 성분이다. 예를 들면, CMYK 15%, 0%, 25% 및 36%를 가지는 컬러는 15% 시안, 0% 마젠타, 25% 옐로우 및 36% 블랙 성분을 가지는 컬러를 나타낸다. 수체 바닥의 블랙 성분은, 수체의 바닥 컬러를 표준 CMYK 차트 또는 컬러 팔레트와 육안으로 비교함에 의해, 감각적 방법들, 경헙적 방법들 또는 경험에 기초한 알고리즘들 및 CMYK 차트에서 나타내어진 퍼센티지에 따라 블랙 성분을 결정함에 의해. 평가될 수 있다.

L*a*b*(또는 "Lab") 스케일과 같은 대안적인 컬러 스케일(color scales) 또한 이용될 수 있다. L*a*b* 스케일에 있어서, 컬러는 3개의 축, L, a 및 b 상에서 측정되며, 이때 L-축은 명도를 나타낸다. L-값이 100인 것은 화이트를 나타내고, L=0인 것은 블랙을 나타낸다. 따라서, 수체 바닥의 실제 또는 본래의 컬러가, 예를 들면 L-값 75를 가진다면, 두번째 값은 실험적으로 L=50과 같은 조금 작은 L-값으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 불순물이 수체(1)의 바닥(2)에 침전되고, 인지된 바닥(2)의 컬러가 L=50에 도달하기 전인 경우, 흡입 디바이스(42)의 작동이 개시될 수 있다.

도 2에 도시된 실시예에 따르면, 수체(1)의 바닥의 컬러는 색도계와 같은 감시 디바이스(24)를 이용함으로써 모니터링된다. 도 3 및 도 4에 도시된 대안적인 실시예에 따르면, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러는 육안 검사에 의해 및/또는 컬러를 비교 차트 또는 컬러 팔레트와 비교함에 의해 모니터링될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러는 물 표면으로부터, 또는 특히 혼탁도가 높은 경우(예를 들면, 대략 7 NTU 초과), 수체(1)의 바닥(2)의 가시화를 가능하게 하는 튜브에 부착된 투명 소공을 이용함으로써, 가시화될 수 있다. 육안 검사는, 수체(1)의 바닥(2)의 원격 분석을 가능하게 하는 예를 들면 전략적으로 배치된 카메라를 통해 실시될 수도 있다.

수체의 바닥은 통상적으로, 수체 내 물에 대한 만족스러운 컬러 및 외관을 부여하는 컬러를 가진다. 예를 들면, 수체(1)의 바닥(2)은, 화이트, 옐로우 또는 블루와 같은 착색된 재료를 가질 수 있는 비공성 플렉서블 멤브레인을 포함한다. 예시적인 실시예에 있어서, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러는 코디네이팅 조립체(20)의 감시 디바이스(24)(예를 들면, 색도계)에 의해 측정된다. 수체(1)의 바닥(2)의 인식된 컬러는, 경험에 기초한 알고리즘들, 육안 검사, 컬러 가이드(color guides)와의 비교, 색도계, 분광광도계 등과 같은 실험적 또는 분석적 방법들에 의해, 그의 실제, 본래 또는 원하는 컬러와 비교될 수 있다.

이동식 흡입 디바이스(42)의 작동은 제어 시스템을 통해 활성화될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 이동식 흡입 디바이스(42)의 작동은 제어 유닛(22)에 의해 활성화될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 다른 실시예에 있어서, 이동식 흡입 디바이스(42)의 작동은 수동으로 활성화될 수 있다.

실시예에 따르면, 측정되거나 인식된 수체 바닥의 컬러에 있어서의 증가가, (블랙 성분이 CMYK 스케일(또는 다른 적합한 컬러 스케일) 상에서 대략 30%와 동일하게 되는 것과 같이) 사전결정된 값을 초과하기 전에, 이동식 흡입 디바이스(42)의 작동이 코디네이팅 조립체(20)의 제어 유닛(22)에 의해 개시될 수 있다. 블랙 컬러 성분에 있어서의 증가는 그의 실제, 본래 또는 원하는 컬러와 비교될 수 있다. 예를 들면, 이동식 흡입 디바이스(42)의 펌프는 제어 유닛(22)으로부터의 신호에 의해 작동될 수 있다. 수체 바닥의 컬러는 추가로 모니터링되어 흡입 디바이스(42)의 작동의 종료 지점을 결정하기 위하여 다른 사전결정된 값과 비교될 수 있다. 예를 들면, 수체(1)의 바닥(2)의 컬러의 블랙 성분이 사전결정된 값 아래로 감소하게 되면, 흡입 디바이스(42)의 작동이 중단된다. 그 사전결정된 값은, 예를 들면, 블랙 성분이 바닥(2)의 실제 컬러의 블랙 성분의 값보다 10%-유닛 높은, 또는 5 유닛 높은, 또는 3 유닛 높은 경우일 수 있다. 예를 들면, CMYK 스케일 상에서 바닥(2)의 본래 컬러가 15%, 0%, 25%, 10%(블랙 성분이 10%)라면, 그 사전결정된 값은 20% 블랙, 15% 블랙, 또는 13% 블랙으로 설정될 수 있다. 대안으로, 그 사전결정된 값은, 수체(1)의 바닥(2)의 실제 컬러 및 수체(1)의 청정도의 원하는 레벨에 기초하여 미리 결정될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 각 파라미터는 사전결정된 값을 가지고, 적절한 보정 조치(예를 들면, 첨가제들의 첨가 또는 흡입 디바이스(42)의 작동)가, 수질을 조절하기 위해, 그리고 그러한 파라미터들을 그들의 사전결정된 범위들이나 값들 내에서 유지하기 위해 실행된다. 보정 조치는 사전결정된 기간 동안 또는 파라미터가 조절되기까지 활성화될 수 있다. 예를 들어, 혼탁도가 2 NTU의 사전결정된 값을 가지는 경우, 값이 2 NTU 이하에 도달할 때까지, 응집제 및 다른 첨가제가 물에 첨가될 수 있고 그 값이 재결정된다.

실시예에 있어서, 그 방법은 수영 구역들과 같은 수체 내 다른 구역들에 적용될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 수체의 다른 영역들은 다른 사전결정된 값들을 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 영역에 있어서, 혼탁도가 2 NTU 미만으로 각각 조절되는 반면, 제2 영역은 3 NTU의 최대값을 가질 수 있다. 다른 영역들에 대하여 다른 최대값들을 가짐으로써, 사전결정된 영역에서, 예를 들면 수영을 위해 지정된 영역들, 즉 수영 영역들에서 보다 높은 수질을 유지하는 반면, 다른 영역들에서는 약간 낮은 수질 레벨들을 허용하는 것이 가능하게 된다.

다른 수질 구역들의 개선은, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 각 구역에서 수질 파라미터를 결정함에 의해, 그리고 각 구역에서 결정된 파라미터를 그 구역의 최대 사전결정된 값과 비교함에 의해, 적절한 작업을 요구하는 구역에서만 그 작업(예를 들면, 응집제의 첨가, 일 이상의 스키머의 시동 및/또는 흡입 디바이스(42)의 작동)을 적용함에 의해 달성될 수 있다.

본 출원의 시스템(10) 및 방법은, 종래 집중식 여과 시스템과 비교하여 보다 소형이면서 보다 비용-효율적인 여과 시스템, 그리고 보다 저렴하면서 보다 에너저 효율적인 작동의 이점을 제공한다. 따라서, 본 출원의 시스템(10) 및 방법을 이용함으로써, 현실적인 요구에 상관없이 하루에 1회 내지 6회 기설정된 스케쥴 대신에, 여과 시스템의 스케일 및 작동은 실제 수질 파라미터들에 의해 그리고 본 명세서에 기재된 바와 같이 정화 또는 여과의 실제 요구에 의해 결정될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 종래의 시스템들보다 60배까지 작은 용량을 가진 여과 시스템이 이용될 수 있다. 하루에 6회 풀 내 물의 전체를 여과하는 용량을 가진 종래 여과 시스템과 비교하여, 본 출원의 시스템은 종래 시스템의 1/60인 여과 용량 또는 하루에 수체 부피의 1/10(십분의 일-10%)을 여과하는 용량을 갖도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 시스템은 하루에 수체 부피의 1/5(오분의 일-20%) 이상까지 여과할 수 있는 여과 용량으로 구성될 수 있다. 여과 시스템의 에너지 소비는 대략 크기에 비례하고, 이에 따라, 여과 시스템이 본 방법에 따라 작동될 경우, 상당한 에너지 절약이 기대될 수 있다.

예시들

다음 예시들은 실례이며, 다른 실시예들이 존재하며 이 또한 본 발명의 범위 내이다.

예시 1

2.2 헥타르(대략 5.5 에이커)의 표면 영역 및 대략 55,000 m³(대략 1,950,000 입방 피트 또는 14.5 백만 갤런)을 가진 대형 수체의 여과 요구에 대하여, 이론적인 종래의 여과 시스템을 본 출원에 따른 방법과 비교함으로써 연구되었다. 종래 여과 시스템에 있어서, 물의 본체, 인공적으로 구축된 수체의 바닥으로부터 인수된 물 및 스키머에 의해 인수된 물은 모두 하루 4회 전체 물 부피를 여과하기 위한 크기의 집중식 여과 시스템을 통해 이송된다.

본 출원에 따른 방법에 있어서, 수질은 다른 수질 파라미터들에 기초하여 유지되고, 이때 그 파라미터들은 알고리즘들에 의해 또는 경험에 기초하여 결정되며 그러한 파라미터들이 그 한계 내에서 유지되도록 작동된다. 또한, 수체의 바닥으로부터의 물만이 여과 시스템을 통해 이송된다. 그리스제거 시스템으로부터 인수된 표면수는, 오일, 그리스 및 부유 잔해를 제거하기 위해 그리스제거기 및 스크린들을 통해 이송된다. 표 4는 계산된 각 시스템에 대한 계산된 여과 용량, 필터 크기 및 에너지 소비를 나타낸다.

여과 시스템들의 비교

파라미터	종래의 스위밍 풀 여과 장비	본 출원의 방법
물 표면 영역 (m²)	22,000.00	22,000.00
전체 물 부피 (m³)	55,000.00	55,000.00
전체 수체의 여과를 위한 조건	하루 4회 전체 수체를 여과함	-
여과 유수량 (m³/h)	9,167	90.0
요구된 필터 크기 (m²)	284.36	1.78
매월 전기 소비 (kWh)	18,067.38	177.39

이러한 예시에 따르면, 종래의 여과 시스템에 의해 이용되는 영역은 본 방법의 여과 시스템에 의해 요구되는 영역보다 150배를 초과하여 크고, 매월 에너지 소비는 대략 100 배보다 크다. 이러한 예시에서 나타낸 바와 같이, 본 방법은, 수체들 내 수질을 유지하기 위한 보다 소형이면서 비용과 에너지 효율적인 여과 시스템의 이용을 가능하게 한다.

예시 2

본 출원의 방법은, 대략 9,000 m²의 표면 영역 및 대략 22,500 m³의 부피를 가진 대형 레크리에이션용 라군(recreational lagoon)에 적용되었다. 라군에는, 라군의 바닥으로부터 물과 침전된 불순물을 흡입할 수 있는 대략 25 L/s의 유량을 가진 흡입 디바이스 및 라군의 주변 주위에 대략 2.2 L/s의 유량을 각각 가진 22개의 스키머가 장착되었다. 흡인 디바이스로부터의 물은 불순물을 제거하기 위해 여과 시스템으로 이송되었고, 여과된 물은 라군으로 복귀하게 된다. 여과 시스템에는, 1.8 미터의 직경을 가진 QMA 180 필터가 장착되었다. 스키머들로부터의 물은 부유 잔해를 제거하기 위해 그리스제거기 및 스크린들을 통해 이송되었다. 정화된 물은 라군 내로 복귀하게 된다.

라군 바닥의 컬러는 숙련된 기술자에 의해 육안으로 조사되었으며 CMYK 컬러 팔레트와 비교하여 평가되었다. 혼탁도는 혼탁도계(turbidimeter)를 이용하여 0.55 NTU인 것으로 최초 결정되었다. 혼탁도가 2 NTU를 초과하기 전에 처리 화학물질의 첨가가 개시되었다. 사용된 처리 화학물질은, 0.02-1.0 ppm 범위의 농도를 달성하기 위해 첨가되었던 양이온성 폴리머 응집제이다. 응집제의 첨가 후, 혼탁도를 야기하는 불순물은 덩어리를 이루게 되고 풀의 바닥으로 침전된다.

소듐 하이포아염소산염이 물에 첨가되었고, 0.4 ppm의 최소 잔류 농도가 유지되었다. 최소 잔류 염소 레벨은, 허용할 수 있는 레벨이 얻어지기까지, 다른 잔류 염소 레벨에 대한 물의 미생물 수치를 측정하는 것을 포함하는 일련의 실험들을 수행함에 의해 얻어졌다. 최소 잔류 염소 레벨이 아래의 식으로부터 얻어지는 값보다 낮지 않았음에 유의하는 것이 중요하다.

최소 유리 잔류 염소 레벨=(0.3-0.002(WQI-100))ppm

추가적인 희석 효과(dilution effect)를 제공할 수 있는 대형 물 부피 때문에, 그리고 최소 유리 잔류 염소 레벨은 대형 수체들에 적용가능한 수질 파라미터들을 평가하는 WQI에 기초하기 때문에, 그러한 최소 유리 잔류 염소 레벨은 종래 스위밍 풀들에 대한 것보다 낮다는 것에 유의하여야 한다.

풀의 바닥의 컬러는 컬러 블랙 성분을 평가하기 위해 다시 육안으로 조사되었다. 블랙 컬러 성분에서의 증가가 CMYK 스케일 상에서 30%에 접근하게 되었을 때, 흡입 디바이스의 작동이 개시되었다. 바닥의 컬러는 추가로 모니터링되었으며, 바닥의 본래 컬러로부터 컬러 블랙에 있어서의 편차(deviation)가 대략 3%-유닛으로 떨어지게 되었을 때, 흡입이 중단되었다. 동시에, 표면수는 스키머들에 의해 인수되었으며, 그리스 및 부유 잔해가 제거되었다. 수영 구역들이 사용되는 동안, 그 방법은 수체의 수영 구역들에 적용되었다.

종래의 집중식 여과에 의해 여과되는 동일 크기의 풀과 비교하여, 리크리에이션용으로서 적합한 수질을 유지하기 위해 여과 요구들은 아래와 같았다.

예시 2 여과 요구들
흡입 디바이스로부터의 물의 여과	25 L/s
스키머들로부터의 표면수의 정화(여과되지 않음)	46 L/s
전체 여과 조건	25 L/s

여과가 실제 수질 파라미터들을 모니터링하는 것에 기초하게 된 경우, 본 방법을 사용하는 경우의 여과 요구는 단지 25 L/s이었다. 하루에 2회(12시간의 전환율(turnover rate)) 물 전체를 여과하도록 구성된, 동일한 크기의 풀에 대하여 종래의 집중식 여과 시스템을 사용하는 경우의 여과 요구는 567 L/s이었고, 이는 대략 23배보다 높다.

본 발명이 특정 실시예들이 기재되었지만, 다른 실시예들이 있을 수 있다. 명세서는 상세한 설명을 포함하지만, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 정해진다. 또한, 명세서는 구조적인 특징점들 또는 방법적인 행위들에 대해 특정된 언어로 기재되었지만, 청구범위가 상술된 특징점들 또는 행위들에 제한되는 것은 아니다. 오히려, 상술된 특정 특징점들 및 행위들은 본 발명의 구체적인 측면들 및 실시예들로서 개시된다. 본 명세서의 설명을 읽은 후, 당업자는, 이들의 다양한 다른 측면들, 실시예들, 대체들, 추가들, 수정들 및 균등물들을 본 발명의 사상 또는 청구된 주제의 범위를 벗어나지 않으면서 제시할 수 있을 것이다.

1: 수체
2: 바닥
10: 시스템
20: 코디네이팅 조립체(coordinating assembly)
30: 화학물 적용 시스템
40: 여과 시스템
50: 그리스제거 시스템
60: 복귀 라인

Claims

레크리에이션 목적을 위해 적어도 7000 m²의 표면 영역을 가지는 수체 내 수질을 유지하기 위한 시스템에 있어서,
물에 응집제를 투여하는 화학물질 적용 시스템(30) -상기 화학물질 적용 시스템은, 상기 물의 혼탁도를 2 NTU 이하로 유지하기 위해 상기 수체 내의 상기 물에 응집제를 적용함-;
상기 수체의 바닥을 따라 이동할 수 있고 침전된 고형물을 함유한 상기 바닥으로부터의 물의 일부를 흡입하는 이동식 흡입 디바이스(42) -상기 바닥의 컬러 블랙 성분의 증가가 CMYK 스케일 상에서 30%를 초과하기 전에, 상기 이동식 흡입 디바이스가 작동됨-;
상기 이동식 흡입 디바이스와 유체적으로 연통하는 여과 유닛(40) -상기 여과 유닛은 상기 이동식 흡입 디바이스에 의해 흡입된 물의 일부를 공급받음-;
상기 수체로부터 분리 유닛으로 표면수를 유동시키는 스키머 시스템, 및 스크린, 조대 필터(coarse filter) 또는 필터와 조합되는 오버플로우 장치(overflow apparatus)를 포함한 분리 유닛을 포함하는 그리스제거 시스템(50) -표면수층의 최상 1cm 내에서, 20 mg/L 미만의 그리스를 가진 표면수층을 유지하기 위하여 상기 그리스제거 시스템이 작동됨-;
상기 여과 유닛(40) 및 상기 그리스제거 시스템(50)으로부터 상기 수체로 여과된 물을 복귀시키기 위한 하나 이상의 복귀 라인들(60); 및
수질 파라미터들에 관한 정보를 수신하고, 상기 정보를 처리하고, 상기 수질 파라미터들을 그들의 한계 내에서 조절하기 위해 상기 화학물질 적용 시스템(30), 이동식 흡입 디바이스(42), 여과 유닛(40) 및/또는 그리스제거 시스템(50)을 작동시키도록 구성되고 배치되는 제어 시스템
을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 수체는, 상기 물을 함유하는 바닥과 벽들을 가진 굴착식 구조물 및 상기 수체의 상기 바닥을 덮는 불투과성 플렉서블 멤브레인을 포함하고, 상기 바닥은 20% 미만인 경사를 가지고, 상기 벽들은 45% 초과인 경사를 가지는
시스템.
제2항에 있어서,
상기 굴착식 구조물의 상기 바닥을 형성하는 토양은 다져진 토양이고, N°200 메쉬를 통한 상기 굴착식 구조물의 상기 바닥을 형성한 토양의 통과율이 12% 미만인 경우, 상기 토양은 그의 상대 밀도(RD)의 적어도 80%까지 다져지게 되는
시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 굴착식 구조물의 상기 바닥을 형성하는 토양은 다져진 토양이고, N°200 메쉬를 통한 상기 굴착식 구조물의 상기 바닥을 형성한 토양의 통과율이 12% 초과인 경우, 상기 토양은 그의 최대 건조 밀도(MDD)의 적어도 85%까지 다져지게 되는
시스템.
제3항에 있어서,
상기 토양의 제거된 정상 층은 적어도 5cm인
시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 시스템은 정보를 처리하는 자동화 시스템인
시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 시스템은 현장에서 작동될 수 있는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 시스템은 인터넷 접속 또는 다른 정보-교환 시스템을 통해 원격으로 작동될 수 있는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 시스템은 상기 물의 상기 혼탁도에 관한 정보를 수신하고, 상기 혼탁도를 설정된 한계 내에서 조절하기 위해 상기 응집제의 적용을 활성화시키는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 수체의 상기 바닥은 상기 수체 내 물에 특정 배색(coloration)을 제공하는 컬러를 가지는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 바닥은 화이트, 옐로우 또는 블루 컬러를 가지는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 그리스제거 시스템은 상기 물로부터 오일 및 그리스를 분리하기 위한 오버플로우 장치(overflow apparatus)를 포함하는
시스템.
제2항에 있어서,
상기 불투과성 플렉서블 멤브레인은, 고무, 플라스틱, 테프론, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나이론, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, PVC, 아크릴 또는 그 조합을 포함하는
시스템.
제2항에 있어서,
상기 불투과성 플렉서블 멤브레인은 0.1mm와 5mm 사이의 두께를 가지는
시스템.
제2항에 있어서,
상기 벽들은 상기 불투과성 플렉서블 멤브레인으로 덮여 있는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동식 흡입 디바이스는 인공적으로 축조된 구조물들의 바닥에 손상을 주는 것을 방지하기 위해 브러시들 위에서 지지되는
시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동식 흡입 디바이스는 자체-추진식 디바이스인
시스템.
제1항에 있어서,
상기 이동식 흡입 디바이스는 상기 이동식 흡입 디바이스의 바닥을 따라 분산된 흡입 지점들에 흡입 동력을 집중시킬 수 있고, 이에 따라, 보다 높은 흡입 효율을 제공하고 상기 바닥에서 발견되는 침전된 물질 및 잔해의 재부유를 방지하는
시스템.
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