KR20110082704A - 정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정화능력이 우수할 뿐만 아니라 자연친화적인 왕겨숯을 이용하여 수로 내의 용존산소량과 유효미생물이 증가되도록 함으로써, 정화능력과 생태계 복원 능력이 향상되도록 하는 친환경적 자연형 정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정화용 습지대는, 숯돌층과 스크린망과 침전지와 제1미생물분해조가 순차적으로 구성된 입구부와, 제2미생물분해조와 침강지와 스크린망과 숯돌층이 순차적으로 구성된 출구부와, 입구부와 출구부 사이에 형성된 중도를 갖도록 형성된 경계블럭; 왕겨숯:모래:자갈이 6:3:1의 비율로 혼합되어 이루어지고, 경계블럭 내의 바닥에 0.5~1.5M의 두께로 깔린 여과층; 여과층의 상부에 10~30㎝의 두께를 흙을 깔아 형성된 토층; 입구부와 출구부 사이에 위치하도록 여과층 내에 설치되는 폭기장치; 및 여과층의 상부에 띄워지는 식물섬;을 포함하고,
여과층에는 침전지와, 서로 다른 수위를 갖는 깊은습지와, 얇은 습지와, 침강지(121)가 형성되도록 구성되고,
식물섬은 유실방지와 여과기능을 갖도록 외부층을 구성하는 석쇄자갈층과, 석쇄자갈층의 내부에 채워진 왕겨숯과 자갈로 구성된 하단층과, 왕겨숯과 모래로 구성되어 상기 하단층 위에 채워지는 중간층과, 식물이 자랄 수 있도록 왕겨숯과 모래 그리고 자갈로 구성되어 중간층 위에 채워지는 상단층과, 석쇄자갈층의 상부를 덮어주는 부직포 덮개 및 토낭;을 포함하여 이루어지고,
제1 및 제2미생물분해조는, 오수 또는 하천수를 공급받아 정화후 배출시켜 주기 위한 케이스와, 내부에 왕겨숯이 충진되어 있으며 케이스 내부에 설치되는 다공망체; 및 다공망체를 통하여 케이스 내부로 공기를 공급할 수 있도록 케이스의 저부에 설치된 폭기장치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치{Water-purifying WetLands for purifying Water and the Purification Apparatus using the same}
본 발명은 정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연친화적이며 정화능력이 우수한 왕겨숯을 이용하고, 특히 하천수의 용존산소량과 유효미생물이 증가되게 하여 정화능력과 생태계 복원 능력을 향상시킬 수 있게 한 정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 하천이나 저수지의 자연환경(생태계)과 수질정화를 위하여 다양한 연구가 진행되어 왔다. 한국등록실용신안 제20-202650호, 한국등록실용신안 제20-255250호, 한국특허등록 제10-438351호, 한국등록실용신안 제20-0363057호 등은 수생식물 등을 이용한 수질정화 방법 및 장치에 관한 것이다. 이들 수질정화방법 및 장치는 수생식물 또는 수변식물을 심을 수 있는 인공수초섬을 하천에 띄우는 방법으로서 다음과 같은 문제점이 있었다. 설치작업이 복잡하여 설치비용과 제작비용이 많이 들고, 태풍이나 추운 겨울에 파손의 우려가 많으며, 파손 또는 교체시 수리 및 교체 작업이 복잡하고 비용이 많이 들며 2차 폐기물이 발생하여 이 또한 처리의 문제점을 안고 있다.
한국등록특허 제10-0478443호와 한국등록특허 제10-0353509호는 강이나 하천에 하천에 수생식물 또는 수변식물을 식재하고 콘크리트 보 및 자갈밭 등을 설치하여 자연 정화되도록 하는 것이다. 이러한 시설들이 설치된 하천을 흐르는 하천수가 수생식물 또는 수변식물이 식재된 지역에서 상기 식물들에 의해 정화됨과 아울러 보 및 자갈밭 등을 거치며 폭기되는 효과가 있어 용존 산소량 증가로 정화되는 것이며, 상기 식물들이 식재된 지역에서는 어류의 서식처를 제공하는 효과도 있어 하천생태계가 복원되는 기능을 하는 것이다.
그러나 이러한 정화시설은 상기 시설에 하천수가 오래 머물러야 하천수 정화와 하천 생태계 복원 효과를 기대할 수 있으나, 하천의 하류와 같이 유속이 거의 정지된 듯 천천히 흐르는 지역에서는 어느 정도 효과가 있었다. 하지만, 상류나 중류지역에서는 하천수의 유속 때문에 효과를 기대하기 어렵고, 극히 일부만 정화 및 생태계 복원 기능을 하는 것이어서 효율이 극히 미미한 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 정화능력이 우수할 뿐만 아니라 자연친화적인 왕겨숯을 이용하여 수로 내의 용존산소량과 유효미생물이 증가되도록 함으로써, 정화능력과 생태계 복원 능력이 향상되도록 하는 친환경적 자연형 정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정화용 습지대는, 숯돌층과 스크린망과 침전지와 제1미생물분해조가 순차적으로 구성된 입구부와, 제2미생물분해조와 침강지와 스크린망과 숯돌층이 순차적으로 구성된 출구부와, 입구부와 출구부 사이에 형성된 중도를 갖도록 형성된 경계블럭; 왕겨숯:모래:자갈이 6:3:1의 비율로 혼합되어 이루어지고, 경계블럭 내의 바닥에 0.5~1.5M의 두께로 깔린 여과층; 여과층의 상부에 10~30㎝의 두께를 흙을 깔아 형성된 토층; 입구부와 출구부 사이에 위치하도록 여과층 내에 설치되는 폭기장치; 및 여과층의 상부에 띄워지는 식물섬;을 포함하고,
여과층에는 침전지와, 서로 다른 수위를 갖는 깊은습지와, 얇은 습지와, 침강지(121)가 형성되도록 구성되고,
식물섬은 유실방지와 여과기능을 갖도록 외부층을 구성하는 석쇄자갈층과, 석쇄자갈층의 내부에 채워진 왕겨숯과 자갈로 구성된 하단층과, 왕겨숯과 모래로 구성되어 상기 하단층 위에 채워지는 중간층과, 식물이 자랄 수 있도록 왕겨숯과 모래 그리고 자갈로 구성되어 중간층 위에 채워지는 상단층과, 석쇄자갈층의 상부를 덮어주는 부직포 덮개 및 토낭;을 포함하여 이루어지고,
제1 및 제2미생물분해조는, 오수 또는 하천수를 공급받아 정화후 배출시켜 주기 위한 케이스와, 내부에 왕겨숯이 충진되어 있으며 케이스 내부에 설치되는 다공망체; 및 다공망체를 통하여 케이스 내부로 공기를 공급할 수 있도록 케이스의 저부에 설치된 폭기장치;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 여과층은 오수 또는 하천수가 입구부-깊은습지-얇은습지-출구부의 순으로 흐르도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 침전지는 1.2~1.8M의 깊이이고,
침강지는 1~2M의 깊이이고,
깊은습지는 0.3~1.0M의 깊이이고,
얇은습지는 0.01~0.3M의 깊이이며,
침강지 : 깊은습지: 얇은습지는 2:3:5의 비율로 조성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 입구부와 출구부에는 각각 수동 또는 자동으로 개폐되도록 차폐시설이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 정화용 습지대를 이용한 정화장치는, 정화하고자 하는 수로의 바닥에 왕겨숯: 모래: 흙: 작은자갈이 3:3:3:1 부피비로 0.3~1.5m 깊이로 깔아서 이루어진 필터층; 상술한 본 발명에 의해 이루어져서 수로의 측부에 설치되고, 수로로부터 오수 또는 하천수를 공급받아 정화시켜 주는 습지대; 천연식물섬유로 제조된 내피층과, 식물이 자생할 수 있도록 왕겨숯과 모래가 8:2로 혼합되어 이루어지고 내피층에 충진되는 여과재와, 내피층을 감싸주도록 자갈이 채워진 섬유망으로 이루어진 외피층을 포함하여 이루어지고, 수로의 양측 수로변에 나무말뚝으로 고정설치된 왕겨숯호안롤; 및 습지대의 상류측에 위치하도록 수로에 설치된 식물섬, 왕겨숯바위섬 및 왕겨숯여울;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
특히, 수로는 하천 또는 하수로인 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 수로의 양측면에는 각각 침투수우수처리장치가 더 구비되고, 각 침투수우수처리장치는 굴토부의 저부에 시공되는 자갈로 이루어진 제1필터층과, 제1필터층의 상부에 채워지는 바이오세라믹으로 이루어진 여재층과, 흑자갈로 이루어지고 여재층의 상부에 구성되면서 유공관을 감싸주도록 설치되는 제2필터층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 정화용 습지대 및 이를 이용한 정화장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 환경친화적인 왕겨숯을 이용하여 자연적인 방법에 의하여 수질을 정화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 특히 미생물분해조를 이용하여 보다 정화능력을 향상시킬 수 있게 된다.
둘째, 정화 기능으로 인하여 하천 등의 생태계가 복원되게 되어, 복원된 생태계를 야생동물의 서식지라든가 레크레이션 및 자연학습 등의 공간으로 활용할 수 있다.
셋째, 하천의 부영양화 원인물질인 T-N(인)과 T-P(질소), 클로로필a, 탁도, BOD(생물학적산소요구량), COD(화학적산소요구량), SS(부유물질), 악취 등을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 이러한 정화장치는 저렴한 비용, 간편한 장치와 손쉬운 운영관리로 장기간 수질정화 효율의 증대 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 습지대의 전체 구성을 보여주기 위한 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 습지대의 전체 구성을 보여주기 위한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 미생물분해조의 구성을 설명하기 위해 장착된 상태를 보여주는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 식물섬의 일예를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 정화장치의 전체 구성을 보여주기 위한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 왕겨숯호안롤의 일예를 보여주기 위한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 침투수우수처리장치의 일예를 보여주는 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 정화장치의 실시예를 보여주기 위한 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(습지대의 구성)
도 1은 본 발명에 따른 습지대의 전체 구성을 보여주기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 습지대의 전체 구성을 보여주기 위한 단면도이다. 여기서, 도면부호 "G"는 지면을 나타낸다.
본 발명에 따른 습지대(WL)는, 오염수를 공급받아 정화후에 다시 배출할 수 있도록 입구부(110)와 출구부(120)를 가지면서 소정의 용적을 갖는 경계블럭(100)과, 자연여과 및 식물들이 자랄 수 있도록 하기 위한 여과층(200) 및 토층(300)과, 정화 효율을 향상시키기 위한 폭기장치(400)와 식물섬(500)을 포함하여 구성된다. 특히, 입구부(110)와 출구부(120)에는 미생물을 이용하여 정화할 수 있는 미생물을 이용하는 정화조를 구비함으로써 정화효율을 더욱 높일 수 있게 한 것이다.
이들 구성요소들에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
경계블럭(100)은 소정량의 폐수나 하천수 등이 유입될 수 있도록 입구부(110)와 정화된 정화수가 외부로 배출될 수 있도록 출구부(120)가 구비된 일종의 용기로서, 지면(G)에 콘크리트라든가 식생용 다공질세라믹을 이용하여 제작되는 블럭층을 말한다. 여기서, 경계블럭(100)은 지면(G)에 다공질세라믹을 이용한 무기질 블럭층을 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 다른 형태의 경계블럭(100)으로서는 지면을 파내어 웅덩이와 같이 형성하는 구성도 가능하다.
입구부(110)는 유속의 제어 및 정화작용을 위한 숯돌층(111), 하천수와 함께 유입되는 나뭇가지와 같이 큰 이물질을 걸러주기 위한 스크린망(112), 입구부(110)로 유입된 부유물질이 중도에 축적되게 하지 않기 위한 침전지(113), 그리고 용존산소량을 증가시켜 호기성 미생물을 이용하여 유기물을 분해시켜 주기 위한 제1미생물분해조(BD1)로 구성된다.
여기서, 숯돌층(111)이란 통상의 왕겨숯을 이용하여 바위 또는 자갈 또는 암석과 같은 형태로 제작하는 것이나, 바람직하기로는 본 출원인이 출원하여 등록받은 한국특허 제10-0378104호에 따른 왕겨숯을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다(아래에서 사용되는 왕겨숯은 통상의 기술로 제작된 것을 사용할 수도 있으나, 바람직하기로는 본 출원인이 등록받은 한국특허 제10-0378104호에 의해 제작된 것을 사용하는 것이 바람직하다). 또한, 여기서의 중도란 입구부(110)와 출구부(120)를 연결하는 일종의 수로로서, 정화시 충분한 정화시간의 확보 및 하천수가 천천히 흐를 수 있도록 도 1에서와 같이, 급격하게 여러번 꺽인 물길을 의미한다.
침전지(113)는 자중에 의해 이물질이나 미립자가 침전되게 하는 일종의 연못으로서, 후술하게 될 여과층(200)에 의해 형성된다. 이에, 침전지(113)에 관해서는 여과층(200)의 형성시 함께 설명하기로 한다.
제1미생물분해조(BD1)는, 장착된 상태를 보여주는 도 3에서와 같이, 양측에 각각 입구(611)와 출구(612)를 갖는 케이스(610), 내부에 왕겨숯(620)이 충진되어 있으며 케이스(610)에 설치되는 다공망체(621), 그리고 케이스(610) 내부에 공기를 공급하기 위한 폭기장치(630)를 포함한다. 여기서, 다공망체(621)는 하수와의 접촉 면적을 최대화하여 정화효율을 높일 수 있게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 폭기장치(630)는 도 3에서는 폭기관의 형태로만 도시되었으나, 통상적으로 에어레이션이라고 잘 알려진 하수처리에서 많이 이용되는 기술을 적용하게 된다.
출구부(120)는 상술한 입구부(110)와 역순의 구성을 갖는다. 즉, 출구부(120)는 제2미생물분해조(BD2)와 침강지(121)와 스크린망(122)과 숯돌층(123)이 순차적으로 구성된다.
여기서, 제2미생물분해조(BD2)와 스크린망(122) 그리고 숯돌층(123)은 입구부(100)에서 적용된 것과 동일 기술이기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 침강지(121)는 여과층(200)의 형성된 제작되는 연못의 일종으로서, 침전지(113)와 거의 유사한 기능을 갖는다. 이에 대한 구성설명은 여과층(200)에서 보다 구체적으로 설명한다.
이와 같이 이루어진 경계블럭(100)에는 입구부(110)와 출구부(120)에 각각, 적어도 입구부(110)에는 관개시설 등에서 이용되는 수동 또는 자동으로 개폐되는 차폐시설을 구비함으로써, 우기 등과 같이 처리량이 급격하게 늘어나는 경우 습지대(WL)를 보호할 수 있게 구성하는 것이 바람직하다.
여과층(200)은 습지대(WL)의 지면(G)에 여과재를 깔아서 정화효과를 높일 수 있게 할 뿐만 아니라 하천수의 흐름과 유속을 조절할 수 있게 하는 역할을 함께 갖는다.
이러한 여과층(200)은 왕겨숯:모래:자갈을 6:3:1의 비율로 혼합하여 제작하게 되며, 상기 경계블럭(100) 내의 바닥에 0.5~1.5M의 두께로 깔게 된다. 이때, 여과층(200)은, 도 2에서와 같이, 자연정화효율을 높이기 위하여 침전지(113), 침강지(121), 깊은습지(210) 및 얇은 습지(220)를 갖도록 서로 다른 두께로 깔게 된다.
특히, 여과층(200)은 자연침전과 미생물분해 그리고 폭기를 이용하여 용존산소량을 저하시킬 수 있도록 깊은습지(210)와 얇은 습지(220)의 순으로 이어지게 제작한다. 즉, 본 발명에 따른 습지대(WL)에서의 하천수의 흐름은, 입구부(110)[숫돌층(111)-스크린망(112)-침전지(113)-제1미생물분해조(BD1)]-깊은습지(210)-상기 얇은습지(220)-출구부(120)[제2미생물분해조(BD2)-침강지(121)-스크린망(122)-숫돌층(123)]의 순으로 이어지게 되는 것이다.
한편, 이러한 흐름의 하천수가 최대의 정화가 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 침전지(113)는 1.2~1.8M의 깊이로 제작하고, 침강지(121)는 1~2M의 깊이로 제작하고, 깊은습지(210)는 0.3~1.0M의 깊이로 제작하며, 얇은습지(220)는 0.01~0.3M의 깊이로 제작한다. 그리고, 침강지(121):깊은습지(210):얇은습지(220)는 2:3:5의 비율로 조성된다.
토층(300)은 상기 여과층(200)의 상부에 깔리는 흙으로서 두께 10~30㎝로 깔게 된다. 이러한 토층(300)은 여과층(200)의 유실을 방지할 뿐만 아니라 그 위에서 식생물이 자랄 수 있게 한다.
폭기장치(400)는 깊은습지(210)와 얇은습지(220)에 기포 등을 발생시켜 하천수의 용존산소량을 줄여 하천수에 있는 호기성을 갖는 고유 미생물의 번식력을 높일 수 있게 하기 위함이다. 이러한 폭기장치(400)는 오폐수를 처리하는 분야에서 통상의 기술자라면 이미 잘 알려져 있는 것으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 식물섬의 일예를 도시한 사시도이다. 식물섬(500)은 습지대(WL)에 채워지는 하천수의 표면에 띄워져서 식물의 성장을 통한 정화 작용 및 태양광의 차단 등을 통해 부영양화를 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.
이러한 식물섬(500)은 하천수의 유속에 의한 유실방지 및 여과작용을 할 수 있도록 외층을 구성하는 석쇄자갈층(510)과, 이 석쇄자갈층(510)의 내부에 충진되어 여과작용 및 식물(541)이 자랄 수 있는 여건을 마련해 주는 충진재로 구성된다.
충진재는 왕겨숯과 자갈로 구성된 하단층(520), 왕겨숯과 모래로 구성된 중간층(530), 그리고 식물(541)이 자랄 수 있도록 왕겨숯과 모래 그리고 자갈로 구성된 상단층(540)으로 구성된다. 그리고, 충진재의 상부에는 충진재의 유실 등을 방지하기 위하여 부직포 덮개 및 토낭(550)가 씌워져서 석쇄자갈층(510)에 장착된다.
(정화장치의)
도 5는 본 발명에 따른 정화장치의 전체 구성을 보여주기 위한 개략도이다. 여기서, 도면부호 "1000"은 하천이라든가 하수로와 같이 정화가 필요한 오폐수가 흐르는 수로를 의미한다.
본 발명에 따른 정화장치(WP)는, 수로(1000)의 바닥에 깔리는 필터층, 본 발명에 따른 습지대(WL), 수로(1000)의 양측 테두리 부분에서 정화작용을 하는 왕겨숯호안롤(1100), 그리고 습지대(WL)의 상류측에 설치되어 정화작용을 하는 식물섬(1200)·왕겨숯바위섬 및 왕겨숯여울(1300)을 포함한다.
필터층은 본 발명에 따른 정화장치(WP)를 설치하고자 하는 수로(1000)의 바닥면에 대하여 0.3~1.5m 깊이로 깔게 된다. 이러한 필터층은 왕겨숯:모래:흙:작은자갈을 3:3:3:1의 부피비로 혼합하여 제작한다.
왕겨숯호안롤(1100)은, 왕겨숯호안롤의 일예를 보여주는 도 6에서와 같이, 천연섬유로 제작된 내피층(1110), 이 내피층(1110) 내부에 충진된 여과재(1120), 상기 외피층(1110)을 감싸주는 외피층(1140)으로 구성된다.
특히, 여과재(1120)는 유속에 휩쓸리지 않고 식물(1121)을 안정적으로 뿌리를 내릴 수 있도록 왕겨숯과 모래를 8:2의 비율로 혼합한 것을 사용한다. 그리고, 외피층(1140)에는 내피층(1110)과의 사이에 자갈을 채워 넣음으로써, 수로(1000) 안으로의 토사가 유입되는 것을 방지하면서도 정화기능을 함께 가질 수 있게 한다. 이와 같이 이루어진 왕겨숯호안롤(1100)은, 수로(1000)의 양측가에 정화장치(WP)를 구획하고자 하는 양측 테두리부에 각각 설치한다.
식물섬(1200)은 상술한 습지대(WL)에서 설명하였던 식물섬(500)과 동일한 구성으로 이루어지기 때문에 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
왕겨숯바위섬 및 왕겨숯여울(1300)은 왕겨숯을 이용하여 바위 형태로 제작한 것으로, 왕겨숯바위섬은 하수의 흐름을 분산시켜 주는 역할과 그 위에 조류 등이 쉼터로서 이용할 수 있게 한 것을 의미한다. 그리고, 왕겨숯여울이란 왕겨숯바위섬과 같은 형태로 설치되나 하수의 내부에 침수되도록 설치된 것이다. 이는 하수 내부의 흐름방향과 함께 여울이 형성되게 함으로써 미생물 및 이물질이 잘 섞일 수 있도록 해 주기 위함이다.
한편, 본 발명에 따른 정화장치(WP)는, 상술한 점오염원의 경우 뿐만 아니라 우기시와 같이 비점오염원에 의한 오염의 정화를 위하여 침투수우수처리장치(1400)가 더 구비된다.
침투수우수처리장치(1400)는, 그 일예를 보여주는 도 7에서와 같이, 비점오염원이 예상되는 수로(1000)의 가변에 예상경로를 따라 굴토된 굴토부(1410)에 깔리는 제1필터층(1411)과, 이 제1필터층(1411) 위에 깔리는 여재층(1412)과, 여재층(1412) 위에 설치된 유공관(1420) 및 유공관(1420)을 감싸는 형태로 설치되는 제2필터층(1413)을 포함한다.
이때, 제1필터층(1411)으로는 침투수우수처리장치(1400)의 지지 및 지반이 내려 앉는 것을 방지하기 위하여 자갈과 왕겨숯을 1:1의 부피비로 혼합한 것을 이용하는 것이 바람직하고, 여재층(1412)으로는 친환경적이면서도 정화능력이 우수한 바이오세라믹을 이용하는 것이 바람직하며, 제2필터층(1413)으로는 바닥재로 많이 사용되는 흙자갈을 이용하는 것이 바람직하다.
( 실시예 )
도 8은 본 발명에 따른 정화장치의 실시예를 보여주기 위한 사진이다. 도 8에서 한숯콘이란 본 발명에 따른 왕겨숯의 상품명을 의미한다.
본 발명의 실시예로서 김제 용암천의 일부 구간을 대상으로 도 8에서와 같이 습지대와 정화장치를 설치하고, 관계행정기관과 연구기관의 기술지도의 도움을 받아 약45일(2009.9.10. - 2009.10.27.)간 BOD(생물학적산소요구량), COD(화학적산소요구량), SS(부유물질), T-N(총질소), T-P(총인)를 측정한 결과 수질정화율이 50~99%로 향상되었다. 본 발명에 의한 방법으로 하천에 적용하여 수질을 측정분석한 결과를 정리하면 다음의 [표 1]과 같다.
채취일자 항목 pH BOD COD SS DO T-N T-P 시험기관
1차
9월22일		 원수 6.9 7.3 30.6 77.2 4.6 186.52 78.66 화학

공학

연구소
정화결과 6.9 4.0 25.4 26.0 5.8 74.61 33.22
2차
9월25일		 원수 7 480.3 720.5 170.0 1.6 96.44 28.20
정화결과 7.3 36.6 51.2 13.6 3.3 25.96 16.41
3차
10월1일		 원수 6.6 664.2 1,129.1 2,252.0 1.2 188.50 34.22
정화결과 6.8 34.5 51.8 68.9 3.0 65.22 14.41
4차
10월6일		 원수 7.1 556.9 891.0 2,366.0 1.0 180.58 33.06
정화결과 7.3 46.2 41.3 66.0 2.1 62.48 13.92
5차
10월18일		 원수 6.8 648.0 1,101.6 2,295.0 1.0 173.00 31.93
정화결과 7.1 55.4 45.8 64.3 2.1 59.86 13.44
6차
10월27일		 원수 6.9 389.0 622.4 1,543.2 1.0 165.73 30.85
정화결과 7.0 68.0 51.0 59.4 2.1 57.34 12.99
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 이와같이 본 발명은 하천수가 정화와 미생물분해 담채 기능을 갖는 왕겨숯이 내포된 장치를 거치면서 생활하수, 축산폐수 등과 같은 오염된 하천의 수질의 향상되었을 뿐만 아니라 생태계가 복원되며 야생동물의 서식지, 레크레이션 및 자연학습 등의 공간으로 활용이 가능하다.
100 : 경계블럭 110 : 입구부
111, 123 : 숯돌층 112, 122 : 스크린망
113 : 침전지 120 : 출구부
121 : 침강지 200 : 여과층
210 : 깊은습지 220 : 얇은습지
300 : 토층 400, 630 : 폭기장치
500 : 식물섬 510 : 석쇄자갈층
520 : 하단층 530 : 중간층
540 : 상단층 541, 1121 : 식물
550 : 부직포 덮개 및 토낭 610 : 케이스
611 : 입구 612 : 출구
620 : 다공망체 621 : 왕겨숯
1000 : 수로 1100 : 왕겨숯호안롤
1110 : 내피층 1120 : 여과재
1130 : 나무말뚝 1140 : 외피층
1200 : 식물섬 1300 : 왕겨숯바위섬 및 왕겨숯여울
1400 : 침투수우수처리장치 1410 굴토부
1411 : 제1필터층 1412 : 여재층
1413 : 제2필터층 1420 : 유공관
BD1~BD2 : 제1~제2미생물분해조 G : 지면
WL : 습지대 WP : 정화장치

Claims (7)

  1. 숯돌층(111)과 스크린망(112)과 침전지(113)와 제1미생물분해조(BD1)가 순차적으로 구성된 입구부(110)와, 제2미생물분해조(BD2)와 침강지(121)와 스크린망(122)과 숯돌층(123)이 순차적으로 구성된 출구부(120)와, 상기 입구부(110)와 상기 출구부(120) 사이에 형성된 중도를 갖도록 형성된 경계블럭(100);
    왕겨숯:모래:자갈이 6:3:1의 비율로 혼합되어 이루어지고, 상기 경계블럭(100) 내의 바닥에 0.5~1.5M의 두께로 깔린 여과층(200);
    상기 여과층(200)의 상부에 10~30㎝의 두께를 흙을 깔아 형성된 토층(300);
    상기 입구부(110)와 상기 출구부(120) 사이에 위치하도록 상기 여과층(200) 내에 설치되는 폭기장치(400); 및
    상기 여과층(200)의 상부에 띄워지는 식물섬(500);을 포함하고,
    상기 여과층(200)에는 상기 침전지(113)와, 서로 다른 수위를 갖는 깊은습지(210)와, 얇은 습지(220)와, 상기 침강지(121)가 형성되도록 구성되고,
    상기 식물섬(500)은 유실방지와 여과기능을 갖도록 외부층을 구성하는 석쇄자갈층(510)과, 상기 석쇄자갈층(510)의 내부에 채워진 왕겨숯과 자갈로 구성된 하단층(520)과, 왕겨숯과 모래로 구성되어 상기 하단층(520) 위에 채워지는 중간층(530)과, 식물(541)이 자랄 수 있도록 왕겨숯과 모래 그리고 자갈로 구성되어 상기 중간층(530) 위에 채워지는 상단층(540)과, 상기 석쇄자갈층(510)의 상부를 덮어주는 부직포 덮개 및 토낭(550);을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 및 제2미생물분해조(BD1,BD2)는, 오수 또는 하천수를 공급받아 정화후 배출시켜 주기 위한 케이스(610)와, 내부에 왕겨숯(620)이 충진되어 있으며 상기 케이스(610) 내부에 설치되는 다공망체(621); 및 상기 다공망체(621)를 통하여 상기 케이스(610) 내부로 공기를 공급할 수 있도록 상기 케이스(610)의 저부에 설치된 폭기장치(630);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정화용 습지대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과층(200)은 오수 또는 하천수가 상기 입구부(110)-상기 깊은습지(210)-상기 얇은습지(220)-상기 출구부(120)의 순으로 흐르도록 형성된 것을 특징으로 하는 정화용 습지대.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 침전지(113)는 1.2~1.8M의 깊이이고,
    상기 침강지(121)는 1~2M의 깊이이고,
    상기 깊은습지(210)는 0.3~1.0M의 깊이이고,
    상기 얇은습지(220)는 0.01~0.3M의 깊이이며,
    상기 침강지(121) : 상기 깊은습지(210): 상기 얇은습지(220)는 2:3:5의 비율로 조성된 것을 특징으로 하는 정화용 습지대.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구부(110)와 상기 출구부(120)에는 각각 수동 또는 자동으로 개폐되도록 차폐시설이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 정화용 습지대.
  5. 정화하고자 하는 수로(1000)의 바닥에 왕겨숯: 모래: 흙: 작은자갈이 3:3:3:1 부피비로 0.3~1.5m 깊이로 깔아서 이루어진 필터층;
    제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 의해 이루어지고 상기 수로(1000)의 측부에 설치되고, 상기 수로(1000)로부터 오수 또는 하천수를 공급받아 정화시켜 주는 습지대(WL);
    천연식물섬유로 제조된 내피층(1110)과, 식물(1121)이 자생할 수 있도록 왕겨숯과 모래가 8:2로 혼합되어 이루어지고 상기 내피층(1110)에 충진되는 여과재(1120)와, 상기 내피층(1110)을 감싸주도록 자갈이 채워진 섬유망으로 이루어진 외피층(1140)을 포함하여 이루어지고, 상기 수로(1000)의 양측 수로변에 나무말뚝(1130)으로 고정설치된 왕겨숯호안롤(1100); 및
    상기 습지대(WL)의 상류측에 위치하도록 상기 수로(1000)에 설치된 식물섬(1200), 왕겨숯바위섬 및 왕겨숯여울(1300);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정화용 습지대를 이용한 정화장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수로(1000)는 하천 또는 하수로인 것을 특징으로 하는 정화용 습지대를 이용한 정화장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 수로(1000)의 양측면에는 각각 침투수우수처리장치(1400)가 더 구비되고,
    상기 각 침투수우수처리장치(1400)는, 굴토부(1410)의 저부에 시공되는 자갈로 이루어진 제1필터층(1411)과, 상기 제1필터층(1411)의 상부에 채워지는 바이오세라믹으로 이루어진 여재층(1412)과, 상기 여재층(1412) 위에 설치되는 유공관(1420) 및 흑자갈로 이루어지고 상기 여재층(1412)의 상부에 구성되면서 상기 유공관(1420)을 감싸주도록 설치되는 제2필터층(1413)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정화용 습지대를 이용한 정화장치.
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