KR102096827B1 - 담수호 수질 개선장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 담수호 수질 개선장치에 관한 것으로서, 수중으로 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블이 부착/부상되게 하는 버블모듈(A); 버블모듈(A) 주변으로 부상된 수질오염입자를 포함한 물을 유인하여 여과모듈(C)로 공급하는 제1펌프(B); 제1펌프(B)에 의해 연속적으로 공급되는 물을 여과하여 고형물과 여과된 물을 각각 분리 배출하되 처리수는 담수호로 배출하는 여과모듈(C); 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 오염된 담수호의 수중에 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블을 부착/부상시키고, 부상된 수질오염입자는 여과드럼을 이용해 연속적으로 제거함으로써 담수호의 수질을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

담수호 수질 개선장치{Freshwater lake water quality improvement device}
본 발명은 담수호 수질 개선장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 담수호의 수중에 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블을 부착/부상시키고, 부상된 수질오염입자는 여과드럼을 이용해 연속적으로 제거함과 동시에 초음파 및 자외선과 플라즈마 방전을 이용해 각종 수질오염물질을 살균하여 담수호의 수질을 개선할 수 있게 한 담수호 수질 개선장치에 관한 것이다.
담수호(호수나 저수지 등)는 유수(물)가 저장되어서 물의 과다 혹인 과소를 조절하는 인공시설로써, 풍부한 수량을 확보하는 것뿐 아니라 농업용수로도 활용도가 높기 때문에 농업지역에서는 이러한 담수호가 많이 산재되어 있다.
한편, 인공적으로 만들어진 담수호는 유속이라는 것이 거의 있을 수 없으며, 한 곳에 지속적으로 물이 고여 있기 때문에 부영양화 등 오염 발생이 쉬우며, 주변 지역의 여건에 따라 오염물질의 유입 등으로 인하여 수질오염의 발생 가능성이 큰 단점이 있다.
특히, 농업지역에 산재된 농업용 담수호는 농업지역의 비점오염원과 처리되지 않은 축산폐수 및 생활하수 등으로 깊은 유기물 퇴적층을 가지는 공통적인 특성이 있으며, 인위적인 방류시설이 없어 관개용수를 공급하는 시기와 집중강우에 의해 월류되는 경우를 제외하고는 배출되지 않는 특징을 가지고 있다.
따라서, 외부로부터 지속적으로 유입되는 오염물질의 누적과 정체된 수역으로 인해 부영양화 현상이 심화되어 식물성 플랑크톤이 이상 번식하게 되고, 이로 인해 악취를 유발하며, 심층의 용존산소가 급격히 소비되어 수질이 점차 악화되는 문제점이 있다.
그럼에도 불구하고 우리나라 물 산업의 수처리 기술현황을 보면 상·하수 및 폐수 처리기술이 전체의 90%이고 나머지 10%가 호소 및 담수호 관련 수질개선기술로서, 수질개선기술이 상·하수 및 폐수 처리기술에 편중되어 있는 실정이다.
따라서, 국내에 산재된 다수의 담수호가 상류로부터 생활하수, 축산폐수 등이 충분한 처리가 되지 않은 상태로 유입되고 있어 농업용수 수질기준을 초과하여 이용이 거의 불가능한 상태이다.
따라서, 담수호의 수질을 개선하기 위한 장치가 개발, 설치되고 있는데, 종래의 수질 개선장치는 설치와 운전이 용이한 공기주입식 수질 개선장치가 사용되고 있는 실정이다.
그러나 종래의 공기주입식 수질 개선장치는 폭기량에 따라 운영비가 많이 소요되며, 유효영향반경이 짧은 단점이 있다.
또한, 공기주입식 수질 개선장치만으로는 각종 유기물이나 고형물 및 적조나 녹조, 각종 세균 등의 제거가 어려워 더욱 고도화된 담수호 수질 개선장치의 개발이 절실한 실정이다.
공개특허공보 제10-2002-0063858호
상술한 바와 같은 종래의 단점을 해결하기 위하여 본 발명은 오염된 담수호의 수중에 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블을 부착/부상시키고, 부상된 수질오염입자는 여과드럼을 이용해 연속적으로 제거할 수 있게 한 담수호 수질 개선장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 수중으로 초음파를 발산하여 수중의 수질오염입자의 조직을 파괴함으로써 수질오염입자의 제거 효율을 향상시킬 수 있게 한 담수호 수질 개선장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 자외선 및 플라즈마 발생을 통해 각종 수질오염물질을 살균함으로써 수질 정화 성능을 크게 향상시킬 수 있게 한 담수호 수질 개선장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적의 달성을 위하여 본 발명의 담수호 수질 개선장치는, 수중으로 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블이 부착/부상되게 하는 버블모듈(A);
상기 버블모듈(A) 주변으로 부상된 수질오염입자를 포함한 물을 유인하여 여과모듈(C)로 공급하는 제1펌프(B);
상기 제1펌프(B)에 의해 연속적으로 공급되는 물을 여과하여 고형물과 여과된 물을 각각 분리 배출하되 처리수는 담수호로 배출하는 여과모듈(C); 을 포함한다.
상기 버블모듈(A)은 부력수단(101)을 구비하여 수면에 떠 있게 설치되되, 내부에는 물이 유입되는 유수공간부(103)가 형성되고, 유수공간부(103)와 연통되는 다수의 개구부(103a)가 수중에 위치하게 형성된 버블보디(10);
상기 유수공간부(103) 내부로 공기를 공급하여 버블이 발생되게 한 후, 개구부(103a)를 통해 버블보디(10) 외부로 배출되게 하는 버블발생부(20);
상기 버블발생부(20)의 둘레에 설치되어 버블발생부(20)에서 발생된 버블이 개구부(103a)를 통해 배출되기 직전 크기가 작은 마이크로버블로 쪼개지게 하는 버블분산부(30); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 버블보디(10)는 버블보디(10)의 외측면 둘레에 설치되어 버블보디(10)가 수면 위에 떠 있게 설치되도록 일정한 부력을 제공하는 부력수단(101);
박스 형태로 되어 버블보디(10) 상측에 형성되는 장치공간부(102);
상기 장치공간부(102)와 격벽(104)에 의해 구획되어 수중에 위치하도록 버블보디(10) 하측에 형성되되 측면에는 수중에 위치하도록 다수의 개구부(103a)가 형성되어 개구부(103a)를 통해 물이 유입 및 배출되는 유수공간부(103); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 버블발생부(20)는 버블보디(10)의 장치공간부(102) 내부에 설치되는 제1모터(201);
상기 제1모터(201)의 구동축에 연결되게 설치되되, 내부가 빈 중공부(202a)가 형성된 관 형태로 되고, 주벽 상단부에는 외부공기가 유입되는 공기유입구가 형성되며, 상단부 내측에는 공기공급축(202)이 회전함에 따라 공기유입구를 통해 외부 공기를 빨아들여 중공부(202a)를 통해 공기공급축(202)의 하방으로 공급하는 에어블레이드(202c)가 설치된 공기공급축(202);
다수의 날개가 방사형으로 배치 형성되어, 상단부 중심이 공기공급축(202)의 하단부에 결합되되, 버블보디(10)의 유수공간부(103)에서 수중에 잠긴 상태로 설치되어 공기공급축(202)을 통해 공급되는 외부공기를 물과 격렬하게 부딪히게 하여 미세한 버블이 발생하게 하는 버블발생임펠러(203); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 버블분산부(30)는 개구부(103a) 내측에 설치되는 망체(301)로 되어 버블발생부(20)에서 발생된 버블이 개구부(103a)를 통해 배출되기 직전 크기가 작은 마이크로버블로 쪼개지게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 버블분산부(30)는 개구부(103a) 내측에 소정 간격으로 설치되는 다수의 경사판(302)으로 되어 버블발생부(20)에서 발생된 버블이 개구부(103a)를 통해 배출되기 직전 크기가 작은 마이크로버블로 쪼개지게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 버블분산부(30)는 다수의 날개가 방사형으로 배치 형성되고, 하단부에는 회전축이 형성되어 버블보디(10)의 유수공간부(103)의 하부에서 회전 가능케 설치되되, 버블발생임펠러(203)가 제2임펠러(303) 내부에 위치하도록 제2임펠러(303)의 내경은 버블발생임펠러(203)의 외경보다 크게 형성된 제2임펠러(303);
버블보디(10)의 유수공간부(103)의 하부에 설치되되, 구동축이 제2임펠러(303)의 회전축과 연결되어 제2임펠러(303)를 고속으로 회전시키는 제2모터(304); 를 포함하여 버블발생부(20)에서 발생한 미세한 버블이 개구부(103a)로 배출되는 과정에서 제2모터(304)에 의해 고속으로 회전하는 제2임펠러(303)의 날개에 고속으로 부딪치면서 마이크로버블로 되어 개구부(103a)를 통해 최종 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 버블보디(10)에는 버블보디(10)의 유수공간부(103)로 자외선을 조사하는 자외선램프(40)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 버블보디(10)에는 수중으로 초음파를 발산하는 초음파발생기(50)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 버블보디(10)에는 버블보디(10)의 유수공간부(103) 내에서 수중 플라즈마 방전이 이루어지게 하는 플라즈마모듈(60)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 여과모듈(C)은 유입수조(701)를 구비하여 오염된 담수호의 물이 유입되고, 배수수조(702)를 구비하여 여과부(80)를 통해 여과된 물이 수집된 후 최종 배출되는 여과보디(70);
주벽이 여과필터(801a)로 된 여과드럼(801)을 구비하여 상기 유입수조(701)를 통해 유입되는 물을 여과하여 배수수조(702)로 배출하는 여과부(80);
상기 여과부(80)에서 원수가 여과되는 과정에서 여과필터(801a)에서 부착되는 각종 유기물이나 고형물을 여과필터(801a)에서 분리 배출하는 고형물제거부(90); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 여과보디(70)는, 여과보디(70) 일측에 형성되되, 오염된 담수호의 물이 유입되는 유입수조(701);
상기 유입수조(701)와 격벽(703)으로 구획되게 여과보디(70) 타측에 형성되되, 여과부(80)를 통해 여과된 여과수가 수집되어 최종 배출되는 배수수조(702); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 여과부(80)는, 옆으로 누운 원통 형상으로 되고, 주벽이 여과필터(801a)로 형성되되, 일측 단부에는 여과보디(70) 외측으로 종동축(801b)이 돌출 형성되고, 타측 단부는 여과보디(70) 내부의 격벽(703) 일측면에서 회전 가능케 지지되되, 타측 단부의 중심에는 개구부(801c)가 형성되어 유입수조(701)를 통해 유입되는 담수호의 물이 유입되는 여과드럼(801);
상기 여과드럼(801)을 회전시키는 구동수단(802);
상기 여과드럼(801)의 회전 과정에서 여과필터(801a)의 내면에 부착되는 각종 유기물이나 고형물 등을 여과필터(801a)에서 분리하는 세척수단(803); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고형물제거부(90)는 상부가 넓고, 하부가 좁은 호퍼형으로 형성되어, 상단부는 여과드럼(801)의 내부에 위치하고, 하단부는 여과보디(70)의 일측에 형성된 유입수조(701)를 관통하여 유입수조(701) 외부로 돌출 형성된 고형물수집부(901);
상기 고형물수집부(901)에 수집되는 고형물을 소정 압력으로 강제 배출하는 배출수단(902);
상기 배출수단(902)에 의해 강제 배출되는 고형물이 탈수된 후 배출되게 하는 압출헤드(903); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배출수단(902)은 상기 고형물수집부(901)의 하단부에 일체로 형성되는 배출관(902a);
상기 배출관(902a) 내부에서 회전 가능케 설치되어 배출관(902a)으로 유입되는 고형물을 이송하는 이송스크류(902b);
상기 배출관(902a)의 일단부에 설치되어 이송스크류(902b)를 회전 구동시키는 스크류모터(902c); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 오염된 담수호의 수중에 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블을 부착/부상시키고, 부상된 수질오염입자는 여과드럼을 이용해 연속적으로 제거함으로써 담수호의 수질을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수중으로 초음파를 발산함으로써, 수중의 수질오염입자의 조직을 파괴하여 용존공기부상법에 따른 수질오염입자의 제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 자외선 및 플라즈마에 의해 각종 수질오염물질에 대한 살균이 이루어짐으로써 수질 정화 성능이 크게 향상되어 수질오염을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 댐, 담수호, 저수지 등 담수호의 수질을 효과적으로 개선할 수 있게 됨으로써 악취 발생이 해소될 뿐만 아니라, 농업용수 등 용수 이용 목적에 적합한 다량의 수자원을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 블록도.
도 2는 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 버블모듈 정면도.
도 3은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 버블모듈 측면도.
도 4는 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 버블모듈 정면 단면도.
도 5는 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 경사판을 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 제2임펠러를 나타낸 정면 단면도.
도 7은 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 자외선램프를 나타낸 정면 단면도.
도 8은 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 초음파발생기를 나타낸 정면 예시도.
도 9는 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마모듈을 나타낸 정면 단면도.
도 10은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 여과모듈 정면도.
도 11은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 여과모듈 측면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 블록도이고, 도 2는 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 버블모듈 정면도이며, 도 3은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 버블모듈 측면도이고, 도 4는 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 버블모듈 정면 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
본 발명의 담수호 수질 개선장치는 버블모듈(A), 제1펌프(B), 여과모듈(C)을 포함한다.
상기 버블모듈(A)은 수중으로 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블이 부착/부상되게 하기 위하여 버블보디(10), 버블발생부(20), 버블분산부(30)를 포함한다.
상기 버블보디(10)는 수면에 떠 있게 설치되되, 물이 유입되는 유수공간부(103)가 수중에 위치하도록 부력수단(101), 장치공간부(102), 유수공간부(103)를 포함한다.
상기 부력수단(101)은 버블보디(10)의 외측면 둘레에 설치되어 버블보디(10)가 수면 위에 떠 있게 설치되도록 일정한 부력을 제공한다.
상기 부력수단(101)은 무게 대비 부력이 우수한 통상의 발포성 스티로폼 또는 공기튜브 등을 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
상기 장치공간부(102)는 박스 형태로 되어 버블보디(10) 상측에 형성되되 내부에는 버블발생부(20)를 구성하는 제1모터(201) 및 다양한 부가장비가 설치된다.
상기 유수공간부(103)는 장치공간부(102)와 격벽(104)에 의해 구획되어 수중에 위치하도록 버블보디(10) 하측에 형성되되 측면에는 수중에 위치하도록 다수의 개구부(103a)가 형성되어 개구부(103a)를 통해 물이 유입 및 배출이 이루어질 뿐만 아니라, 유수공간부(103) 내에서 발생하는 마이크로버블의 배출이 이루어진다.
상기 버블발생부(20)는 유수공간부(103) 내부로 공기를 공급하여 버블이 발생되게 한 후, 개구부(103a)를 통해 버블보디(10) 외부로 배출되게 하기 위하여 제1모터(201), 공기공급축(202), 버블발생임펠러(203)를 포함한다.
상기 제1모터(201)는 버블보디(10)의 장치공간부(102) 내에 설치된다.
상기 공기공급축(202)은 제1모터(201)의 구동축에 연결되게 설치되되, 내부가 빈 중공부(202a)가 형성된 관 형태로 되고, 주벽 상단부에는 외부공기가 유입되는 공기유입구가 형성되며, 상단부 내측에는 공기공급축(202)이 회전함에 따라 공기유입구를 통해 외부 공기를 빨아들여 중공부(202a)를 통해 공기공급축(202)의 하방으로 공급하는 에어블레이드(202c)가 설치된다.
이때, 공기공급축(202)의 상단부는 장치공간부(102)에 위치하는 제1모터(201)의 구동축과 연결되게 설치되되, 공기공급축(202)의 하단부는 장치공간부(102)와 유수공간부(103)를 구획하는 격벽(104)을 관통하여 유수공간부(103)에 위치하게 된다.
따라서 제1모터(201)에 의해 공기공급축(202)이 고속으로 회전하면 공기공급축(202) 내부에 설치된 에어블레이드(202c)가 공기공급축(202)과 함께 회전함에 따라 에어블레이드(202c) 주변의 공기가 중공부(202a)를 통해 하방으로 강제 공급됨과 동시에 주변 기압이 낮아지면서 공기유입구를 통해 외부공기가 빨아 들여지는 과정이 반복되어 다량의 공기를 중공부(202a)를 통해 하방으로 공급할 수 있게 된다.
상기 버블발생임펠러(203)는 다수의 날개가 방사형으로 배치 형성되어, 상단부 중심이 공기공급축(202)의 하단부에 결합되되, 유수공간부(103)에서 수중에 잠긴 상태로 설치된다.
따라서, 제1모터(201)에 의해 공기공급축(202)이 회전하면, 공기공급축(202)의 중공부(202a)를 통해 하방으로 공급되는 공기가 버블발생임펠러(203)의 중심으로 공급됨과 동시에, 제1모터(201)의 구동력에 의해 고속으로 회전하는 버블발생임펠러(203)가 수중에서 고속으로 회전하면서 공기공급축(202)을 통해 공급되는 외부공기를 물과 격렬하게 부딪히게 하여 산소용존량을 증대시킬 수 있는 미세한 버블이 발생하게 한다.
그리하여 발생한 미세 버블은 버블발생임펠러(203)의 고속 회전에 의해 발생하는 와류에 의해 원심력이 작용하면서 유수공간부(103)의 측면에 형성된 다수의 개구부(103a)를 통해 버블보디(10) 외부로 배출된다.
상기 버블분산부(30)는, 상기 버블발생부(20)의 둘레에 설치되어 버블발생부(20)에서 발생된 버블이 개구부(103a)를 통해 배출되기 직전 크기가 작은 마이크로버블로 쪼개지도록 버블분산수단을 구비한다.
일 예로서, 버블분산수단은 개구부(103a) 내측에 설치되는 망체(301)로 구성할 수 있다.
따라서, 버블발생임펠러(203)의 고속 회전에 의해 발생한 미세한 버블이 원심력에 의해 개구부(103a)로 배출되는 과정에서 개구부(103a) 내측에 설치되는 망체(301)에 고속으로 부딪치면서 다시 쪼개짐에 따라 버블 입자의 크기가 매우 작은 마이크로버블로 되면서 개구부(103a)를 통해 최종 배출되어 수중으로 분산된다.
도 5는 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 경사판을 나타낸 정면 단면도이고, 도 6은 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 제2임펠러를 나타낸 정면 단면도이다.
도 5 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
또 다른 예로서, 버블분산수단은 개구부(103a) 내측에 소정 간격으로 설치되는 다수의 경사판(302)으로 구성할 수 있다.
따라서, 버블발생임펠러(203)의 고속 회전에 의해 발생한 미세한 버블이 원심력에 의해 개구부(103a)로 배출되는 과정에서 개구부(103a) 내측에 소정 간격으로 설치되는 다수의 경사판(302)에 고속으로 부딪치면서 다시 쪼개짐에 따라 버블 입자의 크기가 매우 작은 마이크로버블로 되면서 개구부(103a)를 통해 최종 배출되어 수중으로 분산된다.
또 다른 예로서 버블분산수단은, 제2임펠러(303), 제2모터(304)를 포함할 수 있다.
상기 제2임펠러(303)는 버블발생임펠러(203)와 같이 다수의 날개가 방사형으로 배치 형성되고, 하단부에는 회전축이 형성되어 유수공간부(103)의 하부에서 회전 가능케 설치되되, 버블발생임펠러(203)가 제2임펠러(303) 내부에 위치하도록 제2임펠러(303)의 내경은 버블발생임펠러(203)의 외경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2모터(304)는 유수공간부(103)의 하부에 설치되어, 구동축이 제2임펠러(303)의 회전축과 연결됨으로써 제2모터(304)에 의해 제2임펠러(303)가 고속으로 회전 가능케 된다.
상기 제2모터(304)는 수중에서도 구동 가능한 수중모터를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 버블발생임펠러(203)의 고속 회전에 의해 발생한 미세한 버블이 원심력에 의해 개구부(103a)로 배출되는 과정에서 제2모터(304)에 의해 고속으로 회전하는 제2임펠러(303)의 날개에 고속으로 부딪치면서 다시 쪼개짐에 따라 버블 입자의 크기가 매우 작은 마이크로버블로 되면서 개구부(103a)를 통해 최종 배출되어 수중으로 분산된다.
이상과 같이 버블보디(10)의 유수공간부(103) 내에서 버블발생부(20)에 의해 발생한 미세한 버블이 버블분산부(30)에 의해 다시 분산되는 과정에서 생성된 마이크로버블이 수중으로 배출됨에 따라 수중 수질오염입자의 표면에 마이크로버블이 부착되면서 수질오염입자를 수면으로 부상시킴에 따라 수면으로 부상된 수질오염입자를 수거하여 제거할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 자외선램프를 나타낸 정면 단면도이다.
도 7을 참조하여 설명한다.
상기 버블보디(10)에는 자외선램프(40)를 더 구비할 수 있다.
상기 자외선램프(40)는 버블보디(10)의 장치공간부(102)에 설치되되, 자외선램프(40)에서 조사되는 자외선이 유수공간부(103) 내로 유입되는 물에 조사될 수 있도록 장치공간부(102)와 유수공간부(103)를 구획하는 격벽(104)은 투명체로 형성하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
따라서 자외선램프(40)에서 조사되는 자외선이 유수공간부(103) 내로 유입되는 물에 조사됨에 따라 유수공간부(103) 내부로 유입되는 물에 함유되는 미생물이나 세균 등 각종 수질오염물질이 자외선에 의해 살균 소독된다.
도 8은 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 초음파발생기를 나타낸 정면 예시도이다.
도 8을 참조하여 설명한다.
상기 버블보디(10)에는 초음파발생기(50)를 더 구비할 수 있다.
상기 초음파발생기(50)는 장치공간부(102) 내에 설치되어 수중으로 초음파를 발산하게 된다.
수중으로 발산되는 초음파는 수중에서 고주파의 파동을 발생시키고, 그 파동이 수중의 기포를 터트리게 되는데, 이때 발생하는 순간적인 압력과 방전현상 때문에 초음파를 받은 물질은 기계적인 작용을 받거나 화학변화를 일으켜 미세하게 분쇄되어 안정화되면서 강력한 세정력을 발휘하는 것으로 알려져 있다.
특히, 본 발명의 초음파발생기(50)에서 수중으로 초음파가 발산되면, 수질오염입자(녹조 및 적조)의 조직을 파괴함으로써 마이크로버블에 의한 부착/부상이 원활해짐에 따라 수질오염입자의 제거 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 초음파발생기(50)는 버블보디(10)의 양 측면에 설치되어 수중으로 초음파를 발산할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이나 이에 한정하는 것은 아니며, 버블보디(10)에 탈부착 가능케 설치되어 수중으로 초음파를 발산 가능한 위치라면 어느 위치든 설치 가능함은 물론이다.
도 9는 본 발명의 버블모듈의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마모듈을 나타낸 정면 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명한다.
상기 버블보디(10)에는 플라즈마모듈(60)을 더 구비할 수 있다.
상기 플라즈마모듈(60)은 유수공간부(103) 내에 설치되어 유수공간부(103)로 유입 및 배출되는 물이 수중 플라즈마 방전 작용으로 플라즈마 이온 상태가 되게 하여 발생된 음이온을 통하여 살균이 이루어지도록 플라즈마이온부, 전원제어부를 포함한다.
상기 플라즈마이온부는 유수공간부(103) 내의 물을 수중 플라즈마 방전 작용을 통하여 플라즈마 이온 상태로 만든다.
즉, 플라즈마이온부의 전극셀 및 반전극셀에 이온화된 불순물과 전해 분리된 음이온들이 부착되어서 국부적으로 고전류 밀도가 만들어지면서 국부적으로 가열이 되는 플라즈마 방전이 일어나면서 유수공간부(103) 내부로 유입되는 물에 함유된 각종 세균이나 박테리아 등을 살균, 제거함으로써 수질 정화 성능이 더욱 향상되는 효과가 있다.
상기 제1펌프(B)는 버블모듈(A) 주변으로 부상된 수질오염입자를 포함한 물을 유인하여 여과모듈(C)로 공급한다.
이때, 제1펌프(B)는 회전하는 임펠러의 바깥쪽에 스파이럴형의 통로가 형성되어 고형물 등 각종 수질오염입자가 포함된 물을 효과적으로 수송할 수 있는 원심펌프를 사용하는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 여과모듈(C) 정면도이고, 도 11은 본 발명의 담수호 수질 개선장치의 한 실시 예에 따른 여과모듈(C) 측면도이다.
도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
상기 여과모듈(C)은 제1펌프(B)에 의해 연속적으로 공급되는 물을 여과하여 고형물과 여과된 물을 각각 분리 배출하기 위하여 상기 여과모듈(C)은 여과보디(70), 여과부(80), 고형물제거부(90)를 포함한다.
상기 여과보디(70)는 챔버형으로 되되, 오염된 담수호의 물이 유입되고, 여과부(80)를 통해 여과된 물이 모인 후, 배출되도록 유입수조(701), 배수수조(702)를 포함한다.
상기 유입수조(701)는 챔버형으로 된 여과보디(70) 일측에 형성되되, 일측면에는 각종 유기물이나 고형물 등에 의해 오염된 담수호의 물이 유입되는 유입관부(701a)가 구비된다.
이때, 유입관부(701a)는 유입수조(701)의 일측면 상부에 설치되는 것이 바람직하며, 원수의 원활한 유입을 위하여 유입펌프를 더 연결하여 설치할 수 있음은 물론이다.
상기 배수수조(702)는 유입수조(701)와 격벽(703)으로 구획되게 챔버형으로 된 여과보디(70) 타측에 형성되되, 배수수조(702)의 일측면에는 여과부(80)를 통해 여과된 후 배수수조(702)에 수집되는 여과수가 최종 배출되는 배수관부(702a)가 형성된다.
이때, 배수관부(702a)는 배수수조(702)의 일측면 하부에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
상기 여과부(80)는 유입수조(701)를 통해 유입되는 오염된 담수호의 물을 여과하여 배수수조(702)로 배출하기 위하여 여과드럼(801), 구동수단(802), 세척수단(803)을 포함한다.
상기 여과드럼(801)은 옆으로 누운 원통 형상으로 되되, 일측 단부에는 외측으로 종동축(801b)이 돌출 형성되고, 타측 단부는 여과보디(70) 내부의 격벽(703) 일측면에서 회전 가능케 지지되되, 타측 단부의 중심에는 개구부(801c)가 형성된다.
상기 개구부(801c)는 유입수조(701)와 연결됨으로써 유입수조(701)로 유입되는 각종 유기물이나 고형물 등에 의해 오염된 담수호의 물이 여과드럼(801) 내부로 공급된다.
여과드럼(801)의 주벽은 원통형의 여과필터(801a)로 되되, 여과필터(801a)를 견고하지 지지하도록 여과필터(801a)를 지지하는 다수의 지지프레임이 원통형으로 되는 여과드럼(801)의 내부에서 다수가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 여과필터(801a)는 두께가 50∼300㎛인 고분자 소재로 형성되되, 교체가 용이하도록 탄성력을 가진 여과필터(801a)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 구동수단(802)은 여과보디(70) 일측에 구동모터를 설치하되, 구동모터의 구동축과 여과드럼(801)의 종동축(801b)을 동력전달매체로 연결함으로써 구동모터에 의해 여과드럼(801)이 회전 가능케 된다.
상기 동력전달매체는 구동축의 회전력을 종동축(801b)으로 연결하는 것으로서, 기어, 체인 등 주지된 다양한 동력전달매체를 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 기어식 동력전달매체는 기어비 변경을 위한 변속수단이나, 동력전달단속을 위한 클러치수단을 더 구비할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
따라서, 여과드럼(801) 내부로 유입된 원수는 구동수단(802)에 의해 회전하는 여과드럼(801)에 설치된 여과필터(801a)를 통과하면서 각종 유기물이나 고형물이 여과된 후 여과보디(70) 내부, 즉 여과드럼(801)의 외면과 여과보디(70)의 내면 사이로 배출된 후, 여과보디(70) 일측에 형성된 배수관부(702a)를 통해 최종 배출된다.
이때, 여과필터(801a)에 의해 여과된 고형물이 여과필터(801a) 내면에서 소정 두께의 막을 형성함에 따라 여과필터(801a)의 기공 크기보다 더 작은 미세입자나 각종 유기물의 흡착 여과가 가능케 된다.
상기 세척수단(803)은 여과드럼(801)의 회전 과정에서 여과필터(801a)의 내면에 부착되는 각종 유기물이나 고형물 등을 여과필터(801a)에서 분리하기 위하여 고압펌프(803a), 세척수노즐(803b)을 포함한다.
상기 고압펌프(803a)는 여과보디(70) 일측에 연결되게 설치되어 여과드럼(801)을 통과하면서 여과된 여과수를 입수부를 통해 빨아들여 출수부를 통해 고압으로 배출한다.
상기 세척수노즐(803b)은 여과드럼(801)의 외측 상부에 적어도 하나 이상이 설치되되, 고압펌프(803a)의 출수부와 연결됨으로써 고압펌프(803a)에서 고압으로 배출되는 여과수를 여과드럼(801)의 주벽이 되는 여과필터(801a)의 외주면에 고압으로 분사한다.
따라서, 여과필터(801a)의 내면에 부착된 각종 유기물이나 고형물 등이 세척수노즐(803b)에서 고압으로 분사되는 세척수에 의해 분리된다.
즉, 유입수조(701)를 통해 여과드럼(801) 내부로 오염된 담수호의 물이 유입된 상태에서 구동수단(802)에 의해 여과드럼(801)이 회전함에 따라 여과드럼(801)의 주벽을 구성하는 여과필터(801a) 내면에는 각종 유기물이나 고형물 등이 부착된 상태로 여과드럼(801)이 회전하게 된다.
이때, 세척수노즐(803b)에 의해 여과드럼(801)의 외측 상부에서 고압으로 세척수가 분사되면, 여과필터(801a) 내면에 부착된 각종 유기물이나 고형물 등이 세척수의 분사 압력에 의해 여과필터(801a)에서 분리됨으로써 여과필터(801a)가 유기물이나 고형물에 의해 막히는 것을 방지할 수 있게 된다.
고압펌프(803a)를 사용하여 공기 및 처리된 여과수를 여과드럼(801) 상부에 설치된 세척수노즐(803b)에서 고압으로 분사시킴으로써 고형물을 여과필터(801a)에서 분리시키며, 상기 고형물은 여과드럼(801) 내부에 설치된 고형물수집부(901)에 축적되면서 고형물배출구를 통하여 외부로 배출된다.
상기 고형물제거부(90)는 여과필터(801a)에서 부착되는 각종 유기물이나 고형물을 여과필터(801a)에서 분리 배출시키기 위하여 고형물수집부(901), 배출수단(902), 압출헤드(903)를 포함한다.
상기 고형물수집부(901)는 상부가 넓고, 하부가 좁은 호퍼형으로 형성되어, 상단부는 여과드럼(801)의 내부에 위치하고, 하단부는 여과보디(70)의 일측에 형성된 유입수조(701)를 관통하여 유입수조(701) 외부로 돌출 형성된다.
이때, 여과드럼(801) 내부에 위치하는 고형물수집부(901)의 상단부는 세척수노즐(803b)에서 고압으로 분사되는 세척수의 분사 방향 바로 아래에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 배출수단(902)은 고형물수집부(901)에 수집되는 고형물의 강제 배출을 위하여 배출관(902a), 이송스크류(902b), 스크류모터(902c)를 구비한다.
상기 배출관(902a)은 호퍼형으로 된 고형물수집부(901)의 하단부에 일체로 형성된다.
상기 이송스크류(902b)는 배출관(902a) 내부에서 회전 가능케 설치된다.
상기 스크류모터(902c)는 배출관(902a)의 일단부에 설치되어 이송스크류(902b)를 회전 구동시킴으로써 고형물수집부(901)에서 수집되어 배출관(902a)으로 유입된 고형물이 이송스크류(902b)에 의해 배출관(902a)의 타단부로 강제 배출된다.
상기 압출헤드(903)는 배출관(902a)의 타단부에 설치됨으로써 이송스크류(902b)에 의해 강제 배출되는 고형물이 압출헤드(903)에서 높은 압력으로 다짐되면서 고형물에 함유된 수분에 탈수된 후 최종 배출된다.
이때, 압출헤드(903)에서 탈수 과정에서 배출되는 수분은 유입수조(701)로 재공급되게 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 된 본 발명의 담수호 수질 개선장치는, 담수호의 유기물 및 고형물 등 각종 오염물질 제거가 효율적으로 이루어질 뿐만 아니라, 여과필터(801a)의 오염이나 막힘이 없이 연속적인 여과 작업을 통해 여과된 물을 연속적으로 배출함으로써 담수호의 수질을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 오염된 담수호의 물을 여과하는 과정에서 배출되는 각종 유기물이나 고형물 등은 압출하여 배출함으로써 제거된 오염물의 처리가 용이하게 되는 효과가 있다.
이상과 같이 된 본 발명은 담수호 내 조류의 증식을 억제하고, 산소 공급에 의한 호기성 세균의 유기물 분해를 촉진함으로써 용존 산소 공급이 증가할 뿐만 아니라, 각종 부영양화 원인 물질에 제거됨으로써 탁도가 개선됨과 동시에 미분해 침전물질 및 악취물질이 제거됨으로써 수질 개선 효과가 탁월한 장점이 있다.
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
A: 버블모듈 B: 제1펌프
C: 여과모듈 10: 버블보디
101: 부력수단 102: 장치공간부
103: 유수공간부 103a: 개구부
104: 격벽 20: 버블발생부
201: 제1모터 202: 공기공급축
202a: 중공부 202b: 공기유입부
202c: 에어블레이드 203: 버블발생임펠러
30: 버블분산부 301: 망체
302: 경사판 303: 제2임펠러
304: 제2모터 40: 자외선램프
50: 초음파발생기 60: 플라즈마모듈
70: 여과보디 701: 유입수조
701a: 유입관부 702: 배수수조
702a: 배수관부 703: 격벽
80: 여과부 801: 여과드럼
801a: 여과필터 801b: 종동축
801c: 개구부 802: 구동수단
803: 세척수단 803a: 고압펌프
803b: 세척수노즐 90: 고형물제거부
901: 고형물수집부 902: 배출수단
902a: 배출관 902b: 이송스크류
902c: 스크류모터 903: 압출헤드

Claims (5)

  1. 수중으로 마이크로버블을 공급하여 수질오염입자의 표면에 마이크로버블이 부착/부상되게 하는 버블모듈(A);
    상기 버블모듈(A) 주변으로 부상된 수질오염입자를 포함한 물을 유인하여 여과모듈(C)로 공급하는 제1펌프(B);
    상기 제1펌프(B)에 의해 연속적으로 공급되는 물을 여과하여 고형물과 여과된 물을 각각 분리 배출하되 처리수는 담수호로 배출하는 여과모듈(C); 을 포함하고,
    상기 버블모듈(A)은,
    부력수단(101)을 구비하여 수면에 떠 있게 설치되되, 내부에는 물이 유입되는 유수공간부(103)가 형성되고, 유수공간부(103)와 연통되는 다수의 개구부(103a)가 수중에 위치하게 형성된 버블보디(10);
    상기 유수공간부(103) 내부로 공기를 공급하여 버블이 발생되게 한 후, 개구부(103a)를 통해 버블보디(10) 외부로 배출되게 하는 버블발생부(20);
    상기 버블발생부(20)의 둘레에 설치되어 버블발생부(20)에서 발생된 버블이 개구부(103a)를 통해 배출되기 직전 크기가 작은 마이크로버블로 쪼개지게 하는 버블분산부(30); 를 포함하되,
    상기 버블분산부(30)는,
    다수의 날개가 방사형으로 배치 형성되고, 하단부에는 회전축이 형성되어 버블보디(10)의 유수공간부(103)의 하부에서 회전 가능케 설치되되, 버블발생임펠러(203)가 내부에 위치하도록 버블발생임펠러(203)의 외경보다 크게 형성된 제2임펠러(303);
    버블보디(10)의 유수공간부(103)의 하부에 설치되되, 구동축이 제2임펠러(303)의 회전축과 연결되어 제2임펠러(303)를 고속으로 회전시키는 제2모터(304); 를 포함하여 버블발생부(20)에서 발생한 미세한 버블이 개구부(103a)로 배출되는 과정에서 제2모터(304)에 의해 고속으로 회전하는 제2임펠러(303)의 날개에 고속으로 부딪치면서 마이크로버블로 되어 개구부(103a)를 통해 최종 배출되는 것을 특징으로 하는 담수호 수질 개선장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버블보디(10)는,
    버블보디(10)의 외측면 둘레에 설치되어 버블보디(10)가 수면 위에 떠 있게 설치되도록 일정한 부력을 제공하는 부력수단(101);
    박스 형태로 되어 버블보디(10) 상측에 형성되는 장치공간부(102);
    상기 장치공간부(102)와 격벽(104)에 의해 구획되어 수중에 위치하도록 버블보디(10) 하측에 형성되되 측면에는 수중에 위치하도록 다수의 개구부(103a)가 형성되어 개구부(103a)를 통해 물이 유입 및 배출되는 유수공간부(103); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수호 수질 개선장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 여과모듈(C)은,
    유입수조(701)를 구비하여 오염된 담수호의 물이 유입되고, 배수수조(702)를 구비하여 여과부(80)를 통해 여과된 물이 수집된 후 최종 배출되는 여과보디(70);
    주벽이 여과필터(801a)로 된 여과드럼(801)을 구비하여 상기 유입수조(701)를 통해 유입되는 물을 여과하여 배수수조(702)로 배출하는 여과부(80);
    상기 여과부(80)에서 원수가 여과되는 과정에서 여과필터(801a)에서 부착되는 각종 유기물이나 고형물을 여과필터(801a)에서 분리 배출하는 고형물제거부(90); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수호 수질 개선장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 여과보디(70)는,
    여과보디(70) 일측에 형성되되, 오염된 담수호의 물이 유입되는 유입수조(701);
    상기 유입수조(701)와 격벽(703)으로 구획되게 여과보디(70) 타측에 형성되되, 여과부(80)를 통해 여과된 여과수가 수집되어 최종 배출되는 배수수조(702); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 담수호 수질 개선장치.
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