KR200218721Y1 - 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 물표면의 차폐에 의해 각종 하수 및 공장의 폐수종말처리시설이나 각종 수원지등의 조류발생과 악취발생 의한 물의 오염을 방지할 수 있는 수면차폐시스템에 관한 것으로,

다수의 합성수지재볼을 그물망내에 내입하여 수면에 부유시키도록 구성함으로서, 수면으로부터 악취물질의 증발과 외부로부터의 햇빛을 차단하여 조류의 발생과 번식에 의한 수질오염을 방지할 수 있도록 하는 특징이 있다.

즉, 액상의 각종 수조에서 발생되는 악취, 수증기, 에너지의 손실, 자원의 낭비를 억제함은 물론, 호소나 수원지에서의 식수를 오염으로 부터 보호하고 그 관리비용을 최소화하여 보다 효과적으로 수질오염을 예방할 수 있는 것이다.

Description

합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템{Water plane shielding system using ball of synthetic resin and net}

본 고안은 물표면의 차폐에 의해 각종 하수 및 공장의 폐수종말처리시설이나 각종 수원지등의 악취발생과 조류발생에 의한 물의 오염을 방지할 수 있는 수면차폐시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 합성수지재볼을 그물망내에 넣어 이를 수면위에 부유시키므로서 합성수지재볼에 의해 수면으로 부터 증발되어 발생하는 악취를 억제함은 물론, 햇빛으로 부터의 광에너지를 차단하여 조류의 발생을 근본적으로 차단하여 물의 오염을 효과적으로 방지할 수 있는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템에 관한 것이다.

근래에 각종 산업공장이나 정수장의 폐수정화처리 공정은 소정면적의 집수조에 폐수를 집수하여 각종 부유물 등의 폐기물을 제거한 후, 폭기조에서 산소용존량증대공정을 실시하여 침전조에서 소정 시간동안 침전 정화한 후 약품반응조에서 약품처리공정을 실시하는 것으로 이루어 지는데, 이러한 각 폐수처리공정과정에서 악취와 2차오염이 필연적으로 발생되고 있으며, 각종 도금공장의 개방된 도금 및 세척조 등에서 발생되는 다량의 수증기와 악취는 에너지의 손실은 물론 작업환경과 시설보수에 취약한 문제점이 있었다.

특히, 석유화학공장의 원유저장설비에서는 휘발성유기화합물을 포함한 원유가 증발되어 대기를 오염시키고 자원의 낭비가 초래되는 문제점이 있었다.

또한, 대규모 호소나 상수원보호지역 등 각종 수원지 주변의 실태를 보면, 주변의 수려한 경관을 이유로 유원지 등이 무분별하게 들어서고 이를 찾는 수많은 행락객들로 인해 다량의 오염물질과 생활하수가 그대로 방류되고 있으며, 정화되지 않은 축산농가의 축산폐수가 흘러 들어가고, 누적된 산림의 낙엽이 비에 씻기어 호소의 밑바닥에 쌓여 결국 부패하게 되므로서 이러한 과정에 의해 과다한 미생물이 급격히 번식하게되고 이와 더불어 오존층 파괴에 의한 지구의 온난화는 호소의 평균수온을 상승시켜 조류의 발생과 번식이 계절의 영향을 받지 않고 연중계속되어지고 있는 실정이다.

이러한 조류의 발생 및 번식현상은 식수의 관리비용을 가중시키고 있으며, 더불어 농축산물의 생육까지도 영향을 미치고 있다.

따라서 근래에는 이와 같은 조류의 발생과 번식에 의한 오염을 방지하고저 호소의 여건에 따라 약제사용법, 수중기포순환법, 심층수 인발공법, 직접조류회수법, 햇빛차단망(Net) 등을 사용하고 있으나 이들은 호소의 2차오염의 우려가크고, 경제적인 부담이 커서 수질오염에 적극적으로 대처하기가 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하수 및 공장의 폐수종말처리시설이나 각종 수원지등의 수면상에 합성수지재볼을 넣은 그물망을 부유시켜 수면으로 부터 증발되는 악취를 억제하고, 햇빛에 의한 광에너지를 차단하여 조류의 발생 및 번식을 차단하므로서, 액상의 각종 수조에서 발생되는 악취, 수증기, 에너지의 손실, 자원의 낭비를 억제함은 물론, 호소나 수원지에서의 식수를 오염으로 부터 보호하고 그 관리비용을 최소화하여 보다 효과적으로 수질오염을 예방할 수 있는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템을 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

도 1 은 본 고안의 평면도.

도 2 는 본 고안 수면차폐시스템을 설치한 상태의 사용상태도.

도 3 은 본 고안의 수표면접촉부의 작용을 나타낸 설명도.

도 4 는 본 고안의 공극면적과 차단면적을 나타낸 설명도.

도 5 는 본 고안의 빛의 차단상태와 공기접촉면적을 나타낸 설명도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,1' : 합성수지재볼 2 : 공극

3 : 그물망 4 : 수표면

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 고안의 평면도이고, 도 2 는 본 고안 수면차폐시스템을 설치한 상태의 사용상태도이다.

다수의 합성수지재볼(1)(1')을 그물망(3)내에 내입하여 수면에 부유시키도록 구성하되, 합성수지재볼(1)(1')과 합성수지재볼(1)(1')간에 형성되는 최소한의 공극(2)만이 남게 되므로서 수면으로부터 악취물질의 증발과 외부로부터의 햇빛을 차단하여 악취를 방지하고, 조류의 발생과 번식에 의한 수질오염을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 고안 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템의 작용을 살펴본다.

본 고안에서와 같이 동일한 규격의 합성수지재볼(1)(1')을 각종 수조내의 수면에 띄우게 되면 도 4의 도시와 같이 볼과 볼 또는 수표면과 볼사이에 표면장력이 발생하여 정육각형의 고리를 형성하게 된다.

이때, 볼크기에 관계없이 불과 볼 사이에는 공극이 약 9%형성되고 볼의 구면에 의해 수면과 대기와의 사이가 약 91%의 비율로 차단되는 것이다.

여기에, 액체의 특징인 유동성에 의하여 합성수지재볼(1)(1')간에 형성된 공극(2)이 흩어지는 것을 방지하기 위하여 볼과 같은 재질의 그물망(3)을 이용하여 볼(1)(1')이 흩어지는 것을 방지하되, 다양한 면적으로 조립이 가능토록 구성하므로서, 수면이 유동시에도 볼(1)(1')간의 공극(2)을 유지하게 되고, 소정의 액상조 뿐만 아니라 각종 호소의 광범위한 수면에도 부분적으로 사용이 가능한 것이다.

상기에서 설명한 볼과 볼 사이의 공극률과 수면차단률은 아래와 같은 수학식에 의한다.

볼이 덮는 면적 ／ 수면의 면적 = 3 ×πr²

= π/2√3 = 0.907 ≒ 91%

위 수학식에서 합성수지재볼(1)(1')의 반경을 r로 하며, 볼의 직경과는 무관하게 수표면을 약 91%정도 덮을 수 있다는 사실을 알 수 있는 것이다.

본 고안에서 합성수지재볼(1)(1')의 재질은 폴리프로필렌 수지 또는 폴리에틸렌 수지를 사용하며 일정규격으로 제작된 몰드를 통해 압출성형법으로 성형하되, 내부가 빈 중공형으로 제작하여 액체의 표면에 부유될 수 있는 부력을 갖고 그 크기는 20mm, 50mm, 100mm등 규격화된 크기와 지정된 색상으로 제작한다.

그물망의 재질은 볼과 동일한 재질의 폴리프로필렌 수지나 폴리에틸렌 수지 또는 나일론을 원료로 사용하여 일정한 규격으로 제작된 몰드를 통해 사출성형법으로 사출성형되며, 결망 또는 무결망형태로 제작된다.

그물망의 규격은 볼이 빠지지 않도록 볼의 크기에 따라서 결정되며 중간 고정끈이나 가장자리 매듭끈의 재질도 그물망의 재질과 동일한 것으로 하는 것이 바람직하다.

전기한 바와 같은 본 고안의 구성은 여러가지 변형된 형태로 제공될 수 있다.

즉, 전기한 바와 같은 합성수지재의 중공형 볼뿐만 아니라, 부력을 갖는 재질이라면 내부가 완전히 충진된 중실형 타 재질의 볼을 사용할 수도 있고, 다공질형상 또는 표면이 울퉁불퉁한 볼을 사용할 수도 있다.

그물망의 형태 또한 사출성형된 합성수지재 결망 또는 무결망을 소정규격으로 재단한 다음 이중으로 겹치고 그 사이에 볼을 한줄씩 엮어 나가면서 매트와 같은 형태와, 소정규격의 철망 또는 스텐레스망을 이중으로 겹치고 가장자리에는 볼이 이탈되지 않도록 처리한 후 내부에 볼을 채워 넣는 형태가 있다.

한편, 악취가 발생하는 수표면의 악취발생억제 및 오염물질정화 효율의 향상과 호소의 조류발생억제 및 수표면차단효율을 높여주기 위하여 본 고안에 수생식물을 조합하여 수생식물을 이용한 자연정화시스템으로도 제작이 가능한 것이다.

상기와 같은 구성의 본 고안 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템을 액상의 각종 수면에 설치하게 되면 다음과 같은 작용이 나타나게 된다.

첫째로는 본 고안을 하,폐수처리장등 공정상 수욕조에 설치시 나타나는 작용으로서, 악취란 사람이 순간적 또는 장기간 접하였을 때 후각등 신경계통을 통하여 인체상 또는 생활에 지장을 주는 각종 냄새를 말하는 것으로서, 이러한 냄새는 작업공정상 기화된 상태, 또는 물질의 화학반응에 의해 발생되는 냄새와 액상의 수표면에서 증발되면서 나오는 냄새로 분리할 수 있으며 일반적으로 악취의 종류에는 황화수소, 암모나아, 멜캅탄, 아민류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 스틸렌등이 있다.

액상의 수표면에서 발생되는 악취는 수면과 대기와의 접촉과계를 통한 증발과정에서 발생된다.

즉, 폐수처리장에서의 본 고안의 적용은 도 3의 도시와 같이 폐수처리장 전처리과정에서 발생되는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기화합물) 및 각종 악취물질의 발생을 억제 및 차단시키는 부유상의 덮개로서 수면과 대기사이를 차단하는데 적용되며 이는 수면의 증발면적을 최소화시키고, 볼의 구면에 의한 충돌,응축,침강의 물질순환이 반복되면서 VOC 및 악취물질의 발생을 근본적으로 억제하는 역할을 하는 것이다.

이때, 볼은 약 1/3만이 수면에 잠기고, 볼의 중심(1/2~1/3)까지 약 16.7%의 표면에는 수면에서 증발된 수분이 볼의 표면온도차에 의하여 응축되어 증발을 억제하게 되는 것이다.

한편, 액상의 수표면에 볼을 시공하게 되면 볼의 크기에 관계없이 볼과 볼사이에 형성되는 공극이 약 9% 발생하는데 이는 대기와 최소한의 교류통로로 작용하게 된다.

또한, 볼의 구면에 의해서 수면과 대기와의 사이가 91%의 비율로 차단되어지는데 이는 대기에서의 햇빛과 공기, 수면에서 증발되는 악취, 수증기, 에너지 등에 물리적 제어 역할을 하게되는 것이다.

또한, 본 고안의 볼과 볼사이에 오염에 강한 수생식물(부래옥잠 등)을 식재하여 소정규격의 오염된 액상조에서 시험한 결과 80%이상의 질소와 인을 제거하는 효과를 볼 수 있었다.

둘째로는 본 고안을 호소에서의 조류발생억제시설에 설치시 나타나는 작용으로서, 조류는 태양에너지를 화학에너지로 전환시키는 능력이 있는데 이러한 작용을 광합성작용(Photosynthesis)이라 하며 수표면의 광(光)에너지를 차단하면 조류는 광합성작용을 할 수 없어 증식과 생존이 불가능하게 되는 것이다.

따라서 호소에서 조류의 발생을 억제시키기 위한 방법으로 현재까지는 햇빛차단망이 흔히 사용되어 왔으나, 차단망이 일회성 용품이고 설치와 회수를 매년 반복해야 하기 때문에 비경제적인 단점이 있고, 차단망의 구멍크기가 너무 작으면 수표면과 공기와의 접촉면이 감소되어 이로 인한 호소물의 산소결핍이 일어나 수질악화를 유발할 수 있으며, 차단망의 구멍크기가 크면 햇빛의 차단효과가 줄어들어 조류증식억제에 효과가 없게 되는 것이다.

따라서, 본 고안인 다수의 합성수지재볼과 그물망으로 구성된 수면차폐시스템은 차단망의 단점을 극복할 수 있도록, 한번 설치시 영구적으로 사용이 가능하여 매년 설치와 회수를 반복할 필요가 없으며, 구형의 볼로 구성되므로 수표면에 부유되면 3개의 볼사이마다 공극이 형성되며, 볼은 수면과 1/3만 접하고 있으므로 수면과 공기가 접촉하는 부분은 전체면적의 약 70%로서 이 공간을 통해 재기포 현상이 일어나 수면층의 용존산소 저감효과는 거의 없게 되는 것이다.

또한, 도 5의 도시와 같이 공간부분을 통한 햇빛의 투과가 우려되나 물위에 나와 있는 부분의 높이가 7~8Cm 정도여서 햇빛의 각도가 정 중앙에 오는 잠시동안을 제외하고는 볼 아래쪽으로 빛을 통과할 수 없는 것이다.

본 고안을 호소의 조류발생지역에서 소정규격으로 시험한 결과 시공시 24시간 이내에 조류의 95% 이상이 감소되는 것을 볼 수 있었다.

즉, 본 고안은 호소에서 증식하는 조류의 광합성 작용을 근본적으로 억제하므로서 수질보호는 물론 그로 인한 경제적인 절감효과까지도 얻을 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 고안은 액상의 수표면과 대기에서의 햇빛과 공기, 수면에서 증발되는 악취, 수증기, 에너지등에 물리적 제어 역할을 하게 되는 것이다.

즉, 단순한 구형의 볼을 수면의 유동성을 유지하면서도 공극이 깨지지 않도록 매트형태로 설치하므로서 수면과 대기를 차단하는 유동성을 갖는 커버로서의 역할과 적용장소에 따라서 악취 차단효과, 햇빛 차단효과, 보온효과, 에너지 절감효과, 미관상승효과 등 다양한 부수적 효과를 기대할 수 있는 것이다.

전기한 바와 같이 하,폐수처리장등 공정상 수욕조에 본 고안을 적용시 볼의 구조적 관계에 의하여 휘발성유기화합물 및 악취의 발생을 근본적으로 억제,차단하고, 단순밀폐가 아닌 물리적 작용에 의한 억제,차단의 원리이므로 폭발등의 위험이 없으며, 다양한 설치방법으로 작업이 용이하고, 별도의 2차 처리장치가 필요치 않아 장치의 성능저하에 따른 처리 효율 변화가 없이 항상 일정한 효율을 유지할 수 있는 것이다.

또한, 수면상에 볼이 설치되면 수면과 대기를 차단하는 차광막효과로 인하여 수온을 항상 적정하게 유지시켜 주므로서, 여름철에는 햇빛에 의한 수온상승을 억제하고, 겨울철에는 보온효과로 인하여 결빙현상을 없애주고, 수표면 접촉면에 미생물의 서식 표면적 제공과 9%의 공극에 의한 대기로부터의 산소공급 등으로 폐수에 악영향을 미치지 않고, 구조적 밀폐가 아닌 볼에 의한 유동상 덮개로 폐수의 신속한 확인, 폐수처리에 관련한 각종 기기나 계기등의 유지관리가 용이하다.

또한, 각종 수원지의 조류발생 지역에 본 고안을 적용시 햇빛(직사광선, 자외선)을 99%이상 차단시켜 주므로서 조류의 광합성작용을 근본적으로 차단하여 녹조류의 발생을 억제하고, 공극 9%에 의한 공기(70%)의 수면접촉을 통해 수표면에 충분한 공기를 접촉시켜주고, 물속에 잠겨있는 볼의 표면(30%)과 수면에서 부터 외부와의 공간(볼과 볼이 접하는 부분과 수표면 사이의 공간)에서는 미생물이 기생할 수 있는 최적의 조건을 갖추게 되며, 수온과 대기온도차에 의해 증발되는 수분이 볼의 표면에 충돌,응축,침강작용이 반복되어 소정 면적당 연간 낭비되는 수분증발량의 90%이상을 방지하며, 상수도 정수장에서의 부유상 물질을 흡착하여 정수효과를 배가시켜주며, 고도처리시 발생되는 기포에 대한 소포효과가 뛰어난 것이다.

또한, 매트형태로 규격화하여 규격별 조립이 가능하므로 광범위한 호소 수면중 상류나 가장자리 등 조류발생지역에 부분적인 적용이 가능한 것이다.

또한 본 고안의 볼과 볼사이에 형성된 공극에 오염원에 강한 수생식물을 식재하면 자연정화방식과 접목되어 조류발생억제효과를 더욱 높일 수 있는 것이다.

이상에서 본 고안 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템에 대한 기술내용을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 고안의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지만 본 고안을 한정하는 것은 아니다.

또한 이 기술분야의 통상의 기술을 가진 자이면 누구나 본 고안의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

상기와 같이 본 고안은 하수 및 공장의 폐수종말처리시설이나 각종 수원지등의 수면상에 합성수지재볼을 넣은 그물망을 부유시켜 수면으로 부터 증발되는 악취를 억제하고, 햇빛에 의한 광에너지를 차단하여 조류의 발생 및 번식을 차단하므로서, 액상의 각종 수조에서 발생되는 악취, 수증기, 에너지의 손실, 자원의 낭비를 억제함은 물론, 호소나 수원지에서의 식수를 오염으로 부터 보호하고 그 관리비용을 최소화하여 보다 효과적으로 수질오염을 예방할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 그물망(3)내에 수면에 부유되는 다수의 합성수지재 볼(1)(1')을 내입하되, 합성수지재 볼은 내부가 완전히 충전된 중실형 볼(1)(1')로 구성함을 특징으로하는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 볼(1)(1')을 표면에 다수의 구멍이 형성된 다공질형상으로 형성함을 특징으로 하는 특징으로 하는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 볼(1)(1')을 표면에 다수의 요철부가 형성된 엠보형으로 형성함을 특징으로 하는 특징으로 하는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 그물망(3)의 재질을 철 또는 스텐레스등의 금속재로 형성함을 특징으로 하는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템.
5. 제 1항에 있어서, 볼(1)과 볼(1')사이에 오염에 강한 수생식물(부래옥잠 등)을 식재하여 악취억제 및 질소,인의 저감효과와 조류발생억제효과를 극대화 할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 합성수지재볼과 그물망을 이용한 수면차폐시스템.