KR20020079292A - 수질개선장치의 효율 증대방안 - Google Patents

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Abstract

① 발명이 속하는 기술분야 : 폐쇄성 수역의 수질개선
② 발명의 목적 : 호수, 저수지 등의 폐쇄성 수역에 있어서 질소나 인 등의 영양염류 과다 유입으로 발생되는 부영양화로 인한 수질악화를 방지하고 수자원을 보호를 위하여 개발된 수질정화장치의 효율을 극대화 하고자 함.
③ 발명의 구성
a. 스크류 프로펠라의 자가이동을 돕는 수류 방향 유도관 및 역회전 장치
- 표층수의 용존산소를 심수층으로 전달하는 수질개선장치의 유출구에 설치되어 물의 순환을 극대화하고 수질개선장치의 자가이동력을 증대시킴. 또한 스크류 프로펠라에 역회전 장치를 추가하여 수질개선장치 내 이물질의 유입으로 발생될 수 있는 기계의 작동 중단에 대해 신속히 대처할 수 있도록 함.
b. 수질개선장치 내 Bio-reactor 장착
- 수질개선을 위한 토양미생물균군의 공급장치 설치
c. 인공섬
- 이동식과는 별도로 고정식 수질개선장치에 한해 질소, 인 제거를 돕는 인공 수초지대 설치
[색인어]
① 부영양화 :강, 바다, 호수나 연안에 아질산염, 질산염, 암모니아, 인산염, 규산염 등의 유기물 염류가 흘러들어 물속에 영양물질(질소, 인)을 방출한다.영양물질이 풍부한 물은 식물플랑크톤의 성장과 번식은 매우 신속하게 진행되므로 며칠 안으로 맑은 물이 검푸른색의 물로 변한다. 이렇게 갑작스럽게 대량의 식물플랑크톤이 나타나는 것을 적조현상라고 한다. 이 현상은 수중생태계의 파괴이므로 호흡할 때 산소가 필요한 물고기나 다른 생물들은 질식사한다. 따라서 부영양호는 죽은 호수나 마찬가지이다. 또한 상수원으로 이용될 때 조류로부터 악취와 독성물질이 생기므로 그 가치는 거의 상실된다.
② 오염원 : 환경오염원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 나눌 수 있다. 점오염원은 공장, 사업장, 발전소, 광산, 가정 등 고정된 곳에서 오염이 발생하는 것으로 고정오염원 또는 고정발생원이라고도 한다. 점오염원은 특정한 지점에서 발생하기 때문에 오염물질이 배출되는 지점은 물론, 오염경로나 오염물질의 양을 측정할 수 있다. 이와는 반대로 오염원이 산재되어 있는 것을 비점오염원이라 한다. 비점오염원은 오염물질이 배출되는 위치를 정확히 파악하기 어렵고 측정하기도 곤란한데, 그 양이 무시하지 못할 정도로 많기 때문에 환경관리에 큰 애로점으로 지적되고 있다.
③ 표층수 : 수심에 따른 온도변화로 인해 발생되는 물의 밀도차로 표층, 수온약층, 심수층로 나누어지는데 표층수는 조류의 광합성 작용으로 DO포화 및 과포화 현상이 일어난다.
④ 용존산소 : 물속에 용해된 산소의 농도를 말하며 DO로 표시된다.
⑤ 심층부 : 유기물의 침강작용이나 죽은 조류의 분해작용 등으로 DO의 감소 현상이나 혐기성 상태가 유발되는 호수나 저수지의 맨 하단부분을 말한다.
⑥ Bio-reactor : 부식활성오니공법에서 유기물을 토양미생물균군에 의해 고분자화(페놀게 대사)를 유도하는 일종의 생물학적 반응기로서 부식토⑨와 경석⑩이 일정량 충진되어 있다.
⑦ 토양미생물균군 : 토양미생물 중에는 환경조건(유리산소의 존재 유무)에 따라 대사산물을 달리하는 미생물이 있는데, 이들은 유산소 조건에서는 유기물의 저분자화(비페놀계 대사)가 진행되나 무산소 조건에서는 고분자화(페놀계 대사)가 진행된다.
⑧ 수서식물 :수생식물이라고도 한다. 식물체의 대부분이 물 속에 있는 침수식물, 잎이나 식물체의 대부분이 수면에 떠 있는 부수식물, 식물체의 상부가 대기 중에 나와 있는 정수식물(挺水植物)로 구분된다. 물이라는 단일 환경 속에서 생육하므로, 뿌리 ㆍ줄기 ㆍ잎 ㆍ꽃 ㆍ눈 등의 형태가 수중생활에 적응하여 뚜렷히 변형되어 있다. 뿌리 및 줄기는 갈대 ㆍ연꽃 ㆍ줄과 같은 정수식물에서는 땅속줄기가 뚜렷히 발달되어 있고, 땅속을 가로로 뻗어 식물체를 고정시키는 구실을 한다. 연꽃은 특히 기도(氣道)가 발달되어 있다. 침수식물이나 부수식물에서는 식물제의 표면에서 직접 수분이나 양분을 흡수하므로 뿌리의 발달이 나쁘다.
⑨ 부식토 : 직경 16mm, 길이 20mm정도의 원기둥의 봉형태로 재질은 부식물질과 점토상의 흙을 혼합하여 이겟에 Aluminum silicon 및 Fe 등을 첨가해 건조시킨 것으로 후르보산, 후민산의 부식물질과 Al, Fe 등의 중금속이 킬레이트 결합을 하여 악취물질 등을 증축합하고 오염물질의 응집 및 비토양성균군을 불활성화시켜증식을 억제한다.
⑩ 경석 : "가벼운 돌"이라는 뜻에서 유래된, 비교적 비중이 낮은 화산암의 일종으로 표면에 무수히 많은 공극을 갖고 있으며, Bio-reactor 내에서 토양미생물균군의 여재역할 및 무기물 공급원으로 활용되어진다.(제주도 돌하르방이 경석의 일종임)

Description

수질개선장치의 효율 증대방안{omitted}
호수, 저수지 등지에서 발생되는 부영양화①는 자연계에 있어서는 완만하게 진행하지만, 최근 생활오수나 공장폐수가 대량으로 유입되고, 영양염이 증가됨에 따라 현탁물질이 다량으로 섞여들어 자연의 자체정화능력을 넘어선 급격한 부영양화가 진행되고 있는 실정이지만 현재 오염원②으로부터의 유입차단 이외에는 적절한 대처방안이 없는 실정이나 최근 에어리프트식, 펌프식, 스크류 프로펠라식 수정개선장치가 제품화 되어 소개된 바 있음.
① 수류 방향 유도관 : 비교적 수질이 양호한 표층수③로부터 용존산소④를 심층부⑤로 전달하는 수질개선장치의 유출구에 유체의 흐름을 가장 효율적이고 광범위하게 분산, 혼합시킬 수 있도록 유선형의 수류 방향 유도판을 설치 함.
② Bio-reactor⑥: 단순히 기계적 혼합만으로 그치지 않고 토양미생물균군⑦을 공급할 수 있도록 수질개선장치 내에 Bio-reactor를 설치함으로써 오염물질을분해하고, 과다한 질소, 인의 제거 및 심층부 바닥에 침전된 유기물이 혐기성 부패로 인한 CH4, H2S 등의 악취물질로 분해되는 것을 막고 유기물을 고분자화(토양미생물균군의 페놀계 대사활동)하여 생태계에 무해한 물질로 변환시키고자 함.
③ 인공섬 : 수질개선장치의 상단부 주변에 인공 수초지대를 조성함으로써 수서식물⑧을 이용해 수질개선을 돕고 주변경관과 조화되도록 함.
① 그림1.의 a.는 Solar 전지판으로 외부 동력없이 태양에너지로 구동이 가능하도록 하였음.
② 그림1.의 d.스크류 프로펠라는 이물질의 유입으로 발생될 수 있는 기계의 작동 중단에 대해 신속히 대처할 수 있도록 역회전 장치를 설치하여 간단히 이물질을 제거할 수 있도록 함.
③ 그림2.의 e.수류방향 유도관은 스크류 프로펠라에 의해 끌어올려진 물을 최대한 광범위하게 분산할 수 있도록 하였고 고정식의 경우 외곽의 인공섬에 의한 수류의 분산장애가 발생되지 않도록 하였으며, 스크류 프로펠라의 자가이동력을 증대시킬 수 있도록 함.
④ 그림3.은 수심에 따라 길이의 조절이 가능하도록 자바라식 관으로 이루어진 심층수 유입통로로서 현장 설치시 그림1.의 하단에 연결될 수 있도록 탈착이 가능하게 하였음.
⑤ 그림4.는 장치내 Bio-reactor로서 상단의 부식토 중진부와 하단의 경석 충진부로 구성되어 있으며 부식토와 경석은 서로 엇갈리게 충진시켜 물의 순환에 장애를 최소화 하였다.
⑥ 그림5.는 수질정화장치가 스크류 프로펠라의 구동력에 수류 방향 유도관의 회전력에 의해 스스로 회전, 이동하는 모습으로 로프의 길이에 따라 수질정화 구역의 범위를 결정할수 있도록 하여 고정식 수질정화장치보다 훨씬 광범위한 지대를 정화할 수 있도록 하였음.
스크류 프로펠라식 수질개선장치의 유출구에 유선형 수류 방향 유도관을 설치하여 물의 순환을 극대화 및 수질개선장치의 자가이동력을 증대시켰으며, 스크류 프로펠라의 역회전장치를 설치하여 수질개선장치 내 이물질 유입으로 인한 기계의 작동 중단의 우려를 간단히 해소할 수 있도록 하였으며, 장치 내에 Bio-reactor를 내장하여 토양미생물균군 이용, 오염물질을 제거할 수 있도록 하였으며 , 수서식물을 이용한 인공섬을 장치주변에 조성함으로써 오염물질 제거효율을 극대화하였음.
① 수류방향 유도관의 설치
- 물의 순환 극대화 및 수질개선장치의 자가이동력 증대.
② 스크류 프로펠라의 역회전 장치
- 수질개선장치 내에 유입된 이물질을 간단히 제거할 수 있어 이를 제거하기 위해 수중에 들어가야 하는 불편함을 해소
② 장치 내 Bio-reactor 내장
- 토양미생물균군을 자체적으로 공급할 수 있도록 하여 오염물질 처리효율 개선
③ 인공섬 조성
- 수서식물을 이용하여 오염물질 처리효율 개선

Claims (4)

  1. 수질개선장치 유출구에 수류 방향 유도관
  2. 스크류 프로펠라의 역회전 장치
  3. 수질개선장치 내 Bio-reactor의 장착
  4. 수질개선장치 상단부 주변에 수서식물을 이용한 인공섬 조성
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