KR20060025593A - 솔라펌핑 수질정화 생태연못 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양에너지를 이용한 솔라펌핑 시스템으로 생태연못물을 순환시켜 자연하천에서 소와 여울을 반복하여 흐르면서 일어나는 물리, 화학적 수질 정화와 수생식물에 의한 생물학적 정화원리를 구현하여 한번 설치하면 별도의 비용없이 생태연못물을 지속적으로 순환 정화하여 자연게 순환에의한 수질정화 원리에 가깝고 주변환경에 조화로운 생태연못을 조성함에 있다.

이러한 본 발명은 생태연못의 물을 계류지역으로 송수, 순환시키는 솔라펌핑시스템 구역과 상류, 중류, 하류 서로 다른 여과층으로 구성되어 있는 3단계 계류 구역과 수생식물과 모래에 의한 여과, 침전, 정화가 일어나는 정화연못 구역과 생태연못구역으로 나누어지며 한번 조성하면 별도의 유지 비용 거의 없이 뛰어난 정화능력과 자연 경관미를 형성함을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 생태연못, 계류, 정화연못 조성및 방수에 콘크리트와 같은 인공구조물을 사용하지 않아 환경 친화적이며 설치와 해체가 용이하며 수질정화, 연못물 순환에 별도의 약품이나 비용, 인력이 필요치 않고 여과층이 재료별로 각각 분리되어 있어 사후관리와 재활용이 용이하고 아름다운 경관미를 조성할 수 있어 야생 동식물에게 서식처를 제공할 수 있는 효과가 있다.

생태연못, 수질정화, 여과층, 솔라펌핑, 자연하천, 여울, 소, 계류

Description

솔라펌핑 수질정화 생태연못 {Solar Pumping Ecopond}

도 1은 본 발명에 의한 솔라펌핑 수질정화 생태연못의 평면도.

도 2는 본 발명에 의한 솔라펌핑 수질정화 생태연못의 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 솔라펌핑 수질정화 생태연못의 계류구역 상세도.

도 4는 종래의 연못 수질정화 장치를 나타낸 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:솔라펌핑시스템 11:태양전지판 12:태양전지판 지지대

13:컨버터 14:수중모터 15:상류구역

16:중류구역 17:하류구역 18:정화연못

19:생태연못 20:상류와 중류 사이 단차

21:중류와 하류 사이 단차 22:하류와 정화연못 사이 단차

23:생태연못 31:소 곡율반경 32:파장

33:하폭 34:진폭 41:연못

42:송수관 43:청소관 44:여과층

45:정수식물 46:펌프

본 발명은 태양에너지를 이용한 솔라펌핑 시스템으로 연못물을 순환시켜 자연하천과 자연습지에서 일어나는 물리, 화학, 생물학적 수질정화 작용을 구현하여 환경친화적이고 별도의 유지비가 없으며 설치, 해체, 유지보수가 용이하며 뛰어난 수질정화 능역을 갖춘 생태연못을 조성함에 있다.

생물다양성 보전과 야생동식물 서식지 조성을 위한 생태연못 설치가 활발해 지면서 그에 따른 연못 조성에 관한 다양한 기술들이 발달하고 있다. 예를 들어 도 4와 같은 연못의 정화 기술을 보면 (41)연못 구역에서 (42)관을 통해 연못 물이 (43)청소관으로 보내지고 (44)와 같은 여러겹의 정수 여과층에 의한 정화와 (45) 정수식물에 의한 정화를 한 다음 (46)펌프로 연못에 정화된 물을 보내는 순환 구조를 이루고 있다.

일반적으로 연못에 유입된 어떠한 유기물질이라도 분해되는데 산소를 필요로 한다. 물속의 용존산소(Do)는 물의 깊이가 얕고, 대기에 노출되어 접촉하는 수면적과 일정한 물결 흐름이 있는 하천구조에서 풍부하게 대기중으로부터 공급 받는다. 그러나 도 4와 같은 종래의 연못은 연못으로부터 (42)관을 통해 유입된 유기물이 (44)여과층 아래부터 침전 흡착되어 슬러지로 퇴적하게되고 유기물의 농도가 높아질수록 그만큼 산소공급이 더 필요함에도 (44)여과층이 수직구조로 층을 이루고 있어 대기와 접촉이 차단돼 유기성 물질의 분해에 필요한 용존산소를 공급 받기 어려워져 혐기성 반응에 의한 오염 부하의 용출, 악취발생, 수질정화처리 시스템 기능이 현저히 저하된다. 또한 (44)여과층이 슬러지에 의해 공극이 폐쇄 되어 정수기능을 상실했을때 어느층이 막혀 있는지 그 원인을 찾기가 어려워 일단 모든 여과층을 장비로 다 퍼내야 하고 각 층마다의 여과층을 분리하기가 용이하지 않아 여과재료 별로 분리 세척하여 재활용에도 어려움이 있다.

뿐만 아니라 생태연못이 필요한 장소가 물론 전기 공급이 가능한 도심지도 있겠지만 대부분은 자연생태계 순환 고리의 한 축으로서 생태연못 기능을 하기 위해서는 녹지, 하천변, 산림, 생태통로 등 전기 공급이 어려운 지역에 사실상 더 필요 함에도 기존의 연못 정화 시스템은 이러한 전기가 공급되지 않는 지역에는 설치가 곤란한 점이 있다. 더욱이 이러한 수질정화 시스템을 구축하려면 시멘트로 구조물을 만들어야 한다는데 더 큰 문제점이 있다

본 발명은 상기와 같은 기술적 문제 해결과 환경친화적이며 주변 경관과 조화로운 경관미를 갖추고 있으면서도 생태연못 조성에 일체의 시멘트를 사용하지 않아 친환경적이고 설치와 해체가 용이하며, 전기 공급이 불가능한 오지에서도 한번 설치하면 별도의 비용 없이 연못물 순환이 가능한 솔라펌핑 시스템과 자연하천과 습지의 정화작용 원리를 자연에 가깝게 구현하여 물리적, 화학적, 생물학적 정화작용이 뛰어난 생태연못 수질 정화 시스템 구현에 있다.

본 발명은 연못물을 계류구역 상류로 송수하는 솔라펌핑 시스템 구역과 자연하천의 상류, 중류, 하류 흐름 구조를 응용한 각기 다른 여과재를 갖는 3단계 계류 정화 구역, 수생식물에 의해 수질정화를 하는 정화연못구역과 생태연못구역으로 연못물이 순환 정화되는 구조를 형성함을 특징으로 한다.

솔라펌핑시스템은 태양전지판, 컨버터, 수중모터 등으로 구성되어 있으며 연못에서 물을 펌핑하여 계류 상류구역으로 물을 공급하는 것을 특징으로 한다.

계류구역은 자연하천의 흐름을 응용한 사행하천 구조와 상류, 중류, 하류 3단계 구역으로 구성되어 있고 각기 다른 여과재와 낙차를 갖는 구조를 특징으로 한다.

상류구역은 하상에 직경 30-40mm 강자갈을 적당히 깔고 창포와 같은 정수식물을 하안에 식재하여 정수 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

중류구역은 하상에 직경 10-20mm 크기의 콩자갈과 하안에 고랭이와 같은 정수식물을 식재하여 수질정화 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.

하류구역은 하상에 다공질의 직경 10mm크기의 제오라이트를 적당한 두께로 깔고 하안에 애기부들과 같은 수생식물을 식재하여 정수기능을 갖게 함을 특징으로 한다.

정화연못 구역은 바닥에 여과재로 모래를 적당한 두께로 채우고 물의 깊이는 50cm 이하로 조성하여 갈대와 같은 정수 식물을 식재하여 정수기능을 갖게 함을 특징으로 한다,

상류, 중류, 하류, 정화연못 구역 간에는 각각 단차를 두어 물의 낙차에 의한 폭기 작용을 일으키는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

상류, 중류, 하류 구역은 각각 물의 흐름이 느리고 하안 폭이 넓은 소와 하안 폭이 좁고 물의 흐름이 빠른 여울 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

정화연못은 생태연못의 20-50% 면적이 되게 조성함을 특징으로 한다.

소의 곡율 반경(31)은 하폭(33)의 2-3배가 되게하며 만곡부 진폭(34)은 파장(32)의 0.5 - 1.5배로 조성함을 특징으로 한다.

그려면 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도면을 참조하여 자세한 설명을 하기로 한다. 도 1에서 솔라펌핑시스템(10)은 태양전지판(11), 지지대(12), 컨버터(13), 수중모터(14)로 구성되어 있으며 생태연못(19)에서 상류구역(15)으로 연못물을 펌핑 작용한다. 솔라펌핑 시스템의 용수 공급능력은 태양전지판의 크기와 모터 용량에 따라 달라지나 일반적으로 태양전지판 1㎡에서 100W/H의 전기 생산이 가능하고 여기에 12V 80W DC 수중모터를 장치하면 6M 양정 100ℓ/분 펌핑이 가능하여 1일 태양전지의 발전 가능한 일조시간을 5시간으로 했을때 1일 30톤의 연못물 양수가 가능하여 도 2의 (23)과 같은 단면구조와 가로 세로 10m× 10m 수면 면적을 갖는 연못 전체 물을 1일 1회 순환시킬 수 있다. 따라서 순환시킬 연못 물의 양과 순환주기를 고려하여 그에 적절한 태양전지판의 크기와 모터 용량을 결정하면 된다.

솔라펌핑에 의해 도 1의 (15)상류구역에 도달한 물은 직경 30-40mm 크기의 강자갈을 하상에 포설하여 자갈산화 접촉에 의한 여과층을 형성하며 도 3과 같은 소와 여울 구조를 갖는 흐름에 의한 폭기, 산화, 침전을 통한 정화 작용과 하안에 창포와 같은 수생식물에 의한 수질정화 작용을 동시에 갖는다.

상류구역(15)에서 중류구역(16)으로 물이 흘러내릴때 도2의 (20)과 같은 단차에 의한 흐름으로 폭기작용을 일으켜 수중 용존산소(DO)를 극대화 하여 유기성물질 산화에 필요한 산소공급을 원활히 한다.

중류구역(16) 하상에는 상류구역 보다 작은 입경(10-20mm)의 자갈을 적당한 두께로 포설하여 물 흐름에 의한 자갈 접촉 산화에 의해 유기물을 정수하고 하안 양편에는 고랭이와 같은 정수식물을 식재하여 수질을 정화한다. 중류구역(16)에서 하류구역(17)으로 물이 흐를 때도 그림 2의 (21)과 같은 단차를 두어 폭기작용을 유도한다.

하류구역(17) 하상에는 직경 10mm 크기의 다공질 제오라이트를 적당한 두께로 포설하여 다공질 여과재에 의한 흡착, 여과, 산화, 침전 작용에 희한 수질정화 작용을 한다.

하류구역(17)을 거친 물은 그림 2의 (22)와 같은 단차에 의해 정화 연못으로 흘러들어 마지막 수질정화 작용을 거친다.

정화연못(18)에는 굵은 모래를 적당한 두께로 깔고 물의 깊이는 50cm 이하로 조성하여 갈대와 같은 정수식물을 식재하여 모래에 의한 여과, 침전, 산화 작용에 의한 수질 정화와 수생식물에 의한 정화를 거쳐 생태연못(19)으로 정화된 물을 흘려보냄으로써 연못 수질정화 1 순환주기를 이룬다.

상술한 바와 같이 본 발명은 태양에너지를 이용한 솔라펌핑 시스템으로 연못물을 순환시키기 때문에 전기시설이 없는 오지 등 습지가 필요한 곳이라면 어느 곳이라도 자체 수질 정화시스템을 갖춘 생태연못을 조성할 수 있으며 한번 구축해 놓으면 별도의 비용 없이 반영구적으로 수질정화 시스템을 운영할 수 있어 환경친화적이고 경제적 효과가 크다.

또한 본 발명은 자갈, 콩자갈, 제오라이트, 굵은 모래등 여과층이 자연하천에서와 같은 사행하천 흐름 구조와 같이 수평적으로 배치되어 있어 어느 한 부분에 침전물이 쌓여 물 흐름이 원활하지 못하게 되어도 그 원인을 쉽게 찾을 수 있고 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 여과재료가 각각 분리되어 있어 세척하여 다시 재활용할 수 있는 용이함과 그에 따른 경제적 효과가 크다. 그리고 본 발명은 수직 다층구조를 갖는 기존의 연못 여과시설에 비해 물 흐름에 따라 각기 다른 여과층이 수평으로 배치되어 있어 대기와 접촉하는 부분이 월등히 많아 유기물 분해에 필요한 용존산소(DO) 공급이 월등하여 수질정화 작용이 탁월한 효과가 있다.

아울러 계류구역의 흐름이 자연 사행하천의 흐름 구조를 갖기 때문에 자연 친화적이고 주변 자연 환경과 조화로운 경관미를 창출할 수 있어 쾌적하고 아름다운 환경을 조성하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 솔라펌핑 수질정화 생태연못에 있어서 생태연못(19)과 생태연못 물을 순환시키는 솔라펌핑시스템(10)과 사행하천흐름 구조의 각각 다른 입경의 여과재와 단차를 갖는 상류(15), 중류(16), 하류(17)로 구성된 계류구역, 습지 정화연못구역(18), 생태연못구역(19)으로 구성됨을 특징으로 하는 솔라펌핑 수질정화 생태연못.
2. 제 1항에 있어서,

   솔라펌핑시스템은(10) 태양전지(11), 컨버터(13), 수중모터(14)로 구성되어 있으며 생태연못물을 순환시키는 기능을 특징으로 하는 솔라펌핑 수질정화 생태연못.
3. 제 1항에 있어서,

   계류지역의 사행흐름 구조는 곡율반경(31)은 하폭(33)의 1.5배 이상이고 사행파장(32)의 길이는 하폭(33)의 8-12배 이며 만곡부 진폭(34)은 파장(32)의 0.5-1.5배로 조성되는 것을 특징으로 하는 솔라펌핑 수질정화 생태연못.
4. 제 1항에 있어서,

   각각 다른 입경의 여과재를 갖는 3단계 계류구역 구조는 상류의 여과재는 직경 30-40mm 크기의 강자갈이며, 중류는 10-20mm 크기의 콩자갈을 포설하고, 하류는 직경 10mm 크기의 다공질 제오라이트로 되어 있고 계류 하안 양쪽에는 창포, 고랭이, 애기부들 과 같은 정수식물이 식재되어 있는 것을 특징으로 하는 솔라펌핑 수질정화 생태연못.
5. 제 1항에 있어서,

   수질정화 연못은 생태연못의 20-50%의 수면적을 가지며 굵은 모래를 적당한 두께로 채우고 수심은 50cm 이하로 하여 갈대와 같은 정수식물이 식재되어 물리적, 생물학적 정수기능을 갖는 것을 특징으로 하는 솔라펌핑 수질정화 생태연못.

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