KR20140046578A

KR20140046578A - 부유형 수질정화장치

Info

Publication number: KR20140046578A
Application number: KR20120110893A
Authority: KR
Inventors: 정운익; 오종민; 김태훈; 안태웅
Original assignee: 레인보우스케이프주식회사
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-21

Abstract

본 발명은 인공섬과 같이 물에 부유하면서 물의 오염물질을 제거하고 수질을 정화시키는 부유형 수질정화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수생식물은 물론 다공성 세라믹 여재를 이용한 여과기술을 통해 호소의 수질정화기능을 향상시킴은 물론, 이미 녹조가 상당히 진행된 호소에도 적용할 수 있도록 (녹)조류를 직접 섭식하는 천적생물을 이용한 생물학적 조류제거기술을 추가하여 이미 부영양화가 상당히 진행된 호소에도 적용하여 수질을 정화시킬 수 있으며, 수질정화장치에 부력을 제공하는 부유체의 외부 프레임을 스테인레스 재질로 형성하여 안정성 및 내구성을 증대시키고, 수중펌프를 활용하여 수질정화장치에 의한 수질정화 범위를 크게 넓힘은 물론 처리된 물을 분수 형태로 분출시킴으로써 경관성을 개선하고 폭기작용으로 수질정화 효과를 증대시키는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치에 관한 것이다.

Description

부유형 수질정화장치{A Floating Type Water Purification Facility}

우리나라 주요 하천 수계마다 댐 및 저수지 등과 같은 인위적인 호소가 건설되어 왔으며, 이들은 우리나라의 용수 사용량에 있어서 중요한 역할을 수행하고 있다. 일반적으로 자연적으로 형성된 호안대에서는 수위변동이 크지 않아 식물이나 동물들이 살아갈 수 있는 수변 생태계가 잘 발달하는 반면, 인공적으로 조성된 호소의 경우 그 조성 목적에 따라 수위차가 커서 육상생태계는 물론 수상생태계도 취약할 수밖에 없다. 즉, 인위적으로 조성된 대형 호소들은 대부분 상류의 가파른 산간에 위치하고 있고 편중된 강우량으로 인하여 만수위와 저수위의 차이가 큰 특징을 가지게 되는바, 이와 같은 수리적 특성은 갈수기에 나대지를 그대로 드러나게 하여 호소의 경관성을 크게 파괴시키고 수질에 직접적 영향을 미치게 된다. 또한 호소 유역의 오염원 증가는 수질오염 문제를 발생시키고 있으며, 특히 질소, 인 등의 영양염류 물질들의 과다 유입으로 인한 부영양화 현상은 호소의 생태계를 파괴하고 있는 실정이다.

이러한 호소의 수질오염과 부영양화(녹조발생)를 방지하고 수질을 정화시키기 위하여 호소 중간에 인공섬과 같이 부유하며 수질을 정화시키는 장치들이 개발 및 적용되어 오고 있는데, 그 중 한국특허출원 제10-2005-0066478호 '인공식물섬'(이는 하천, 저수지 또는 호수 등의 수질개선 및 경관창출을 목적으로 수상에 부유시키는 인공식물섬), 한국특허출원 제10-2005-0064683호 '기능성 인공식물섬'(이는 우발포성 올레핀계 EVA 부력재와 식생기반제로 합성수지계열의 인조솜 또는 폴리우레탄을 이용하여 하천 및 담수호의 소정 위치에 설치되어 오염된 하천 및 담수호의 수질을 개선시키고 훼손된 수중생태계를 복원하는 것), 한국특허출원 제10-2005-0066479호 '부력재가 내장된 인공식물섬'(이는 식생기반재 섬유매트와 부력재의 결합이 간편하다는 특징이 있음), 한국특허출원 제10-2007-0135392호 '침수식물을 이용한 인공식물섬'(이는 하나의 단위구조체를 이룬 다수의 블럭구조물의 각 팔레트에 채워진 토양에 식재된 침수식물을 이용한다는 특징이 있음) 및 한국특허출원 제10-2009-0089281호 '수생태 복원 및 수질개선을 위한 복합 서식장치'(이는 인공어초에 설치되며, 패류 및 수생식물의 서식처로 제공되는 패류서식장치 및 인공어초에 설치되는 인공수초를 포함하는 것을 특징으로 함) 등이 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 부유식 수질정화시설들의 경우, 수질정화능력이 제한됨은 물론, 특히 이미 녹조발생과 같은 부영양화가 상당히 진행된 호소에서는 적용되기 어렵고, 수질정화처리 범위가 제한되어 있어 넓은 호소에서는 상대적으로 촘촘한 간격으로 보다 많은 갯수의 수질정화시설을 설치하여야 하는 문제점이 있으며, 또한 지속적으로 물에 부유한 상태로 존재하여야 하는 수질정화시설의 안정성 및 내구성도 담보될 수 없는 여러 문제를 안고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 수생식물은 물론 다공성 세라믹 여재를 이용한 여과기술을 통해 호소의 수질정화기능을 향상시킨 부유형 수질정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이미 녹조가 상당히 진행된 호소에도 적용할 수 있도록 (녹)조류를 직접 섭식하는 천적생물을 이용한 생물학적 조류제거기술을 추가하여 이미 부영양화가 상당히 진행된 호소에도 적용하여 수질을 정화시킬 수 있는 부유형 수질정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 조류를 직접 섭식하는 동물성 플랑크톤인 물벼룩을 수질정화장치 내에서 직접 배양하여 조류 제거공정에 활용되는 물벼룩의 번식 및 개체수를 조절할 수 있는 부유형 수질정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수질정화장치에 부력을 제공하는 부유체의 외부 프레임을 스테인레스 재질로 형성하여 안정성 및 내구성을 증대시킨 부유형 수질정화장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수중펌프를 활용하여 수질정화장치에 의한 수질정화 범위를 크게 넓힘은 물론 처리된 물을 분수 형태로 분출시킴으로써 경관성을 개선하고 폭기작용으로 수질정화 효과를 증대시키는 부유형 수질정화장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 부유형 수질정화장치는 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유형 수질정화장치는 수질정화장치가 부유할 수 있도록 부력을 제공하는 부유체; 상기 부유체의 부력에 의해 부유하는 수질정화장치 내에 위치하며, 수질정화를 위한 기능성 여재가 충진된 수질정화부; 수질정화장치의 하부에 위치하며, 조류제거를 위한 동물성 플랑크톤을 포함하는 조류제거부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치에 있어서 상기 수질정화부는 기능성 여재의 상부에 수생식물을 식재하여, 수생식물에 의한 무기물질의 제거를 통해 수질정화기능을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치에 있어서 상기 수질정화부는 전면을 통해 물이 유입되며, 물이 유입되는 전면에는 별도의 스크린필터를 포함하여 오염물질을 1차로 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치는 후면에 수중펌프를 추가로 포함하여 펌프의 흡입력을 이용해 외부의 물이 전면의 스크린필터와 기능성 여재를 순차로 통과하면서 오염물질이 제거되도록 하며, 오염물질이 제거된 물은 별도의 배관을 따라 이동하여 분수노즐을 통해 외기로 분수형태로 분출됨으로써 경관성을 개선하고 수질정화 범위를 확대하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치에 있어서 상기 기능성 여재는 발포 성형한 다공질 세라믹 경량체를 파쇄하여 입자 크기를 조정한 다공질 세라믹 인공경량여재인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치에 있어서 상기 조류제거부는 수질정화장치의 하부에 미세공극의 그물망으로 일정 공간을 형성하고, 그 공간 내부에 동물성 플랑크톤인 물벼룩을 포함하여 물벼룩에 의한 조류 섭식으로 녹조를 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치는 상부에 물벼룩을 배양하는 배양조를 추가로 포함하여 조류제거부의 그물망 내 물벼룩의 번식 및 개체수를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치에 있어서 상기 배양조에서 배양된 물벼룩은 배양조와 그물망을 연결시키는 관로를 통해 그물망 내로 투입되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수질정화장치에 있어서 상기 부유체는 부유체의 외부 골격을 형성하는 프레임이 스테인레스 재질로 형성되어 안정성과 내구성을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 수생식물은 물론 다공성 세라믹 여재를 이용한 여과기술을 통해 호소의 수질정화기능을 향상시키는 효과를 갖는다.

본 발명은 이미 녹조가 상당히 진행된 호소에도 적용할 수 있도록 (녹)조류를 직접 섭식하는 천적생물을 이용한 생물학적 조류제거기술을 추가하여 이미 부영양화가 상당히 진행된 호소에도 적용하여 수질을 정화시킬 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 조류를 직접 섭식하는 동물성 플랑크톤인 물벼룩을 수질정화장치 내에서 직접 배양하여 조류 제거공정에 활용되는 물벼룩의 번식 및 개체수를 조절할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 수질정화장치에 부력을 제공하는 부유체의 외부 프레임을 스테인레스 재질로 형성하여 안정성 및 내구성을 증대시키는 효과를 갖는다.

본 발명은 수중펌프를 활용하여 수질정화장치에 의한 수질정화 범위를 크게 넓힘은 물론 처리된 물을 분수 형태로 분출시킴으로써 경관성을 개선하고 폭기작용으로 수질정화 효과를 증대시키는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유형 수질정화장치의 평면도
도 2는 도 1의 수질정화장치의 측면도
도 3은 도 1의 수질정화장치의 정면도
도 4는 도 1의 수질정화장치의 A-A' 단면도
도 5는 도 1의 수질정화장치의 B-B' 단면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유형 수질정화장치의 평면도
도 7은 도 6의 수질정화장치의 A-A' 단면도
도 8은 도 6의 수질정화장치의 B-B' 단면도

이하에서는 본 발명에 따른 부유형 수질정화장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다.

도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유형 수질정화장치는 수질정화장치가 부유할 수 있도록 부력을 제공하는 부유체(10); 상기 부유체(10)의 부력에 의해 부유하는 수질정화장치 내에 위치하며, 수질정화를 위한 기능성 여재(210)가 충진된 수질정화부(20); 수질정화장치의 하부에 위치하며, 조류제거를 위한 동물성 플랑크톤을 포함하는 조류제거부(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 부유체(10)는 본 발명에 따른 수질정화장치가 호소의 수면에 부유할 수 있도록 부력을 제공하는 구성으로, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 상기 부유체(10)는 본 발명에 따른 수질정화장치의 측면 및/또는 바닥면에 형성되어 수질정화장치 전체가 호소의 수면에 부유할 수 있도록 부력을 제공하게 된다. 이를 위해 상기 부유체(10)는 골격을 형성하는 프레임(110) 내에 부력을 갖는 부력재가 충진된 구조 또는 프레임(110) 내의 공간에 채워진 공기를 이용한 부력을 활용하는 구조 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 종래 일반적인 인공섬에 사용되는 부체의 경우, 천연재료의 그물망 등을 활용하는 경우도 있으나 이 경우 외력에 저항하는 내구력이 약함은 물론 시간이 지날수록 썩기 쉬어 일정한 형태를 장기간 유지하기가 어려운 단점이 있으며 또한, 합성섬유 등의 합성재료를 사용하는 경우에는 실외 자외선에 장기간 노출됨에 따른 물성 약화와 이로 인한 내구력 저하는 물론, 장기적으로 합성섬유 등이 친환경적이지 않아 2차 오염 등으로 인해 환경에 악영향을 미칠 수 있는 문제가 있다. 따라서 특히, 본 발명에서는 부유체(10)의 골격을 형성하며 호소의 물과 직접 맞닿으며 외부의 충격 등을 직접 받게 되는 상기 프레임(110)을 스테인레스 재질, 일 예로 SUS304 재질 등으로 형성함으로써, 상기 프레임(110)이 지속적으로 물과 접촉함에도 불구하고 부식되지 않고 내구성을 확보할 수 있고 또한, 외부 충격 등으로부터도 안정적이면서 반영구적으로 상기 부유체(10)가 부력을 제공할 수 있어 장기적으로 시설물을 사용할 수 있도록 하는 특징을 갖게 된다.

상기 수질정화부(20)는 상기 부유체(10)의 부력에 의해 부유하는 수질정화장치 내에 위치하며, 수질정화를 위한 기능성 여재(210)가 충진되어 유입된 호소의 물이 기능성 여재(210)를 통과하는 과정에서 기능성 여재(210)에 의한 생물분해, 여과, 흡착작용 등을 통해 수질을 정화시키는 구성으로, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수질정화장치의 측면 및/또는 바닥면에 형성되는 상기 부유체(10) 내에 형성되는 공간상에 포트식으로 즉, 단위 유닛이 병렬적으로 배열되고 각 단위 유닛마다 기능성 여재(210)가 충진되어 수질정화장치 내에 위치하는 구조로 형성될 수 있다. 앞서 종래기술의 문제점으로 지적한 바와 같이, 종래의 수생식물을 활용한 인공섬 형태의 수질정화장치들은 수생식물의 식생에 의한 수질정화기능에만 의존하기 때문에 수질정화능력이 기대에 미치지 못하는 근본적인 문제가 있었던바, 본 발명에서는 특히, 상기 수질정화부(20)의 기능성 여재(210)를 이용한 여과는 물론, 후술할 조류제거부(30)의 동물성 플랑크톤을 이용한 조류제거의 다중 처리를 통해 수질정화효과를 높임은 물론 이미 부영양화(녹조발생)가 진행된 호소에도 적용할 수 있는 특유의 작용효과를 발휘할 수 있도록 하는데 특징이 있다.

상기 기능성 여재(210)는 발포 성형한 다공질 세라믹 경량체를 파쇄하여 입자 크기를 조정한 다공질 세라믹 인공경량여재인 것을 특징으로 하는데, 고온(650~850℃)에서 발포 성형한 다공질 세라믹 경량체를 파쇄하여 입자 크기를 조정한 인공경량여재는 자갈 및 쇄석 등에 비해 가볍고 비표면적이 크고 공극률이 75% 이상인 수질정화 여재로서, 다공성이면서 공극률이 매우 높으므로 풍부한 내부공극은 미생물의 부착 서식공간을 제공하여 미생물에 의한 유입된 물의 오염물질에 대한 생물분해효과를 높이고 자체 공극에 의한 여과작용을 발휘하며, 재질인 세라믹은 자체의 표면 하전적 특성으로 자연계에 존재하는 이온성 오염물질의 저감에도 효능을 발휘하게 되며, 또한 발포된 여재로 비중이 낮아 가볍기 때문에 부유형 수질정화장치의 중요한 설계요소 중 하나인 부력에 영향을 주지 않는 특성을 갖게 된다. 상기 기능성 여재(210)의 오염물질 용출 특성, 유입된 물의 체류시간 및 농도에 따른 오염물질 제거효율에 대한 실험 결과, 상기 다공질 세라믹 인공경량여재에서 용출되는 오염물질은 없는 것으로 나타났으며 평균 8시간 이후로는 안정화되는 경향을 보여 현장 적용에 있어서는 통상 8시간 정도의 침지 후에 적용하게 되면 안정적인 정화효율을 나타낼 것으로 보이며, 또한 기능성 여재(210)에서의 유입수의 체류시간(10분, 30분, 60분)에 따른 실험에서는 체류시간이 길수록 처리효율이 높게 나타나기는 하나 체류시간 30분과 60분에서의 제거효율은 큰 차이가 없는 것으로 나타나 경제성과 처리효율 향상을 위해서는 유입수의 기능성 여재(210)를 통과하는 체류시간은 30분으로 설정하는 것이 바람직할 것으로 보이며, 또한 기능성 여재(210)에 대한 유입수의 오염물질 함유 농도별 처리효율 실험에서는 유입수의 오염물질 농도가 높을수록 처리효율(오염물질 제거효율)이 향상되는 것으로 나타나 상기 다공질 세라믹 인공경량여재를 이용한 수질정화능력은 종래에 비해 향상된 효과를 발휘함을 알 수 있다.

또한, 상기 수질정화부(20)는 수질정화장치의 후측에 설치된 수중펌프(250)의 흡입력을 이용해 호소의 물을 수질정화장치 내부로 유입시킴에 있어 수질정화장치의 전면을 통해 물이 수질정화장치 내 특히, 상기 수질정화부(20)로 유입되도록 하며, 물이 유입되는 전면에는 상기 기능성 여재(210) 전방에 별도의 스크린필터(240)를 포함하여 유입되는 물에 포함된 오염물질이 상기 기능성 여재(210)를 통과하기 전 먼저 1차로 상기 스크린필터(240)를 통과하면서 제거되도록 한다. 상기 스크린필터(240)는 여과 기능을 수행하는 망 형태를 갖는 필터부재로, 수질정화장치의 전면을 통해 내부로 유입되는 호소의 물에 포함된 오염물질 중에서 상대적으로 부피가 큰 이물질이 1차적으로 스크린필터(240)를 통과하면서 걸러질 수 있도록 함으로써, 오염물질제거의 효능을 높이면서 아울러 상기 기능성 여재(210)를 통해서는 상대적으로 보다 미세한 오염물질 등이 보다 세밀하게 생물분해, 여과, 흡착작용 등을 통해 제거될 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 수질정화장치는 후측에 설치된 상기 수중펌프(250)의 흡입력을 이용해 수질정화장치 외부의 호소의 물이 수질정화장치 전면에서 상기 스크린필터(240)와 기능성 여재(210)를 순차로 통과하면서 유입(도 4의 ①방향 참조)될 수 있도록 하는데, 이와 같이 자연적으로 흐르는 물의 흐름을 이용하는 것이 아니라, 인공적인 수중펌프(250)의 흡입력을 이용하여 적극적으로 호소의 물을 수질정화장치 내부로 유입시킴으로써 하나의 부유형 수질정화장치에서 주변의 물을 흡입하여 처리할 수 있는 처리반경을 보다 넓힐 수 있게 되어 수질정화장치 하나당 처리범위가 넓어져 보다 경제적으로 호소의 수질정화기능을 수행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서의 상기 수질정화장치는 상기 수중펌프(250)의 흡입력을 이용해 수질정화장치 내부로 유입되면서 상기 스크린필터(240)와 기능성 여재(210)를 순차적으로 거치면서 오염물질이 제거된 물이 별도의 배관(260)을 따라 이동하여 분수노즐(270)을 통해 외기로 분수형태로 분출되면서 호소로 복귀되도록 함으로써, 호소에 부유하고 있는 수질정화장치에서 분출되는 분수효과를 이용하여 주변 경관성을 개선할 수 있음은 물론, 외기로 분출되면서 공기와 접촉한 물이 주변의 호소 수면으로 떨어지면서 폭기 효과를 발휘하여 부유형 수질정화장치 주변의 수질정화 범위를 확대 및 개선시킬 수 있는 특징을 갖게 된다.

한편, 상기 수질정화부(20)는 내부에 채워진 상기 기능성 여재(210)의 상측으로 별도의 토양(220)(또는 식생기반재)을 포설한 다음 수생식물(230)을 식재하여, 수생식물에 의한 무기물질을 제거를 통해 수질정화기능을 추가(향상)하도록 형성할 수 있다. 일반적으로 수 환경에서 오염물질을 제거할 목적으로 수생식물을 식재하게 되면, 수생식물의 식생 자체의 입자성 고형물질에 대한 차단작용은 물론 자연적인 여과작용 및 침전작용이 일어나 수질개선효과를 볼 수 있으며 더불어 수생식물 자체의 흡수나 그 주변 미생물 등에의 생물 서식처 제공을 통해 부영양물질의 제거효과를 볼 수 있는바, 본 발명에서는 상기 기능성 여재(210)의 상측에 별도로 수생식물(230)을 식재함으로써 특히, 수생식물(230)의 뿌리나 토양(220)의 흡착기작으로 인한 질소나 인 등의 무기물질 제거효율을 크게 향상시킬 수 있고, 식생에서 배출되는 항생물질 등에 의한 병원균 등의 사멸 등의 살균효과도 얻을 수 있게 된다. 본 발명에서는 특히, 상기 수생식물(230)로 미나리를 활용토록 하는데, 미나리의 경우 수질정화장치의 부력에 영양을 최소화하면서도 영양염류 제거 능력이 높고, 사료 또는 비료로 이용하거나 인간이 섭취할 수 있어 다양하게 재이용이 가능한 장점을 갖기 때문이다. 위와 같은 미나리에 의한 영양염류 제거효율은 질소의 경우 약 10~30% 정도로 나타난다.

상기 조류제거부(30)는 수질정화장치의 하부에 위치하며, 조류제거를 위한 동물성 플랑크톤을 포함하여 동물성 플랑크톤에 의한 조류의 직접 섭식을 통해 호소에 발생한 (녹)조류를 제거하는 구성으로, 앞서 종래기술의 문제점으로 지적한 바와 같이 종래의 인공섬과 같은 수질정화시설물들은 모두 이미 녹조발생과 같은 부영양화가 상당히 진행된 호소에서는 적용되기 어려운 문제가 있었던바, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 직접적으로 해결할 수 있도록 부유형 수질정화장치에 상기 조류제거부(30)를 추가로 포함하여 동물성 플랑크톤에 의한 조류의 직접 섭식을 통해 호소에 발생한 (녹)조류를 제거할 수 있도록 하여 이미 녹조가 발생한 구역에서도 적용하여 수질을 정화시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 조류제거부(30)는 부유형 수질정화장치의 하부 즉, 호소의 물속에서 미세공극의 그물망(320)으로 일정 공간을 형성하고 그 공간 내부에 동물성 플랑크톤인 물벼룩(310)을 포함하여 물벼룩(310)에 의한 조류의 직접 섭식으로 녹조를 제거할 수 있도록 하는 것이다. 동물성 플랑크톤은 식물성 플랑크톤인 조류를 먹이로 하는 천적생물로, 이러한 천적생물을 이용한 생물학적 방식의 조류제거 기작은 호소 내 조류 생체량을 저감시키면서 늘어난 동물성 플랑크톤은 그 상위 포식자인 어류를 연결하는 1차 소비자로서의 역할을 수행할 수 있게 되므로 자연 친화적이고 수계환경의 먹이사슬 관계에도 도움을 주기 때문에 보다 건강한 수계 생태계 환경을 조성할 수 있도록 할 수 있다. 본 발명에서는 특히, 동물성 플랑크톤으로 물벼룩(310)을 선정하여 사용하고 있는데, 이러한 물벼룩(310)은 조류 섭식능력이 뛰어나고, 잘 성장하여, 우리나라 수계 환경에 잘 적용 가능한 종이라는 특징을 갖고 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 부유형 수질정화장치에서는 호소의 부영양화 원인물질인 영양염류(질소, 인)를 제거하기 위한 수생식물(230)을 이용하는 처리방법과, 상기 기능성 여재(210)에 의한 물리적 처리방법과, 상기 동물성 플랑크톤인 물벼룩(310)을 이용한 생물학적 처리방법을 복합적으로 병용하여 고효율의 수질정화처리가 가능하게 하는 특징을 갖는데, 아래에서는 실험을 통해 이를 입증하였다.

실험은 각각의 환경에서의 조류제거 능력을 평가하기 위한 실험으로, 각각의 실험 조건은 대조군 탱크(CR; control)와, 기능성 여재(210)와 수생식물(230)이 식재된 식생을 혼용한 조건의 탱크(MPR; 식생 및 여재), 기능성 여재(210)와 물벼룩(310)을 혼용한 조건의 탱크(MDR; 물벼룩과 여재), 마지막으로 기능성 여재(210)와 수생식물(230)이 식재된 식생과 물벼룩(310)이 혼용된 조건의 탱크(MPDR; 식생과 여재 및 물벼룩)의 각각의 조건이 다른 4개의 탱크에서의 시간의 경과에 따른 조류의 양을 측정하는 방식으로 실험을 진행하였다. 실험에 따른 조류의 양을 비교 검토한 결과 아래 [그래프 1] - 시간에 따라 측정된 조류농도 및 [그래프 2] - 조류제거효율에 도시된 바와 같이, 초기 8일간에서는 대조군 탱크(CR)에서 측정된 조류의 양이 가장 높게 나타났으며, 나머지 3개의 실험군 탱크(즉, 기능성 여재(210)와 수생식물(230)이 식재된 식생을 혼용한 조건의 탱크(MPR), 기능성 여재(210)와 물벼룩(310)을 혼용한 조건의 탱크(MDR) 및 기능성 여재(210)와 수생식물(230)이 식재된 식생과 물벼룩(310)이 혼용된 조건의 탱크(MPDR))에서는 감소된 조류의 양이 약 60% 정도의 감소된 결과로 대체로 유사하게 나왔다. 그러나, 8일 후 조류를 추가로 투입해준 시점에서부터 다시 8일이 경과하여서는 3개의 실험군 탱크 중 기능성 여재(210)와 수생식물(230)이 식재된 식생을 혼용한 조건의 탱크(MPR)에서 측정된 조류의 양이 가장 높게 나타났으며, 기능성 여재(210)와 수생식물(230)이 식재된 식생과 물벼룩(310)이 혼용된 조건의 탱크(MPDR)에서 가장 낮은 것으로 측정되었다.

[그래프 1] - 시간에 따라 측정된 조류농도

[그래프 2] - 조류제거효율

이는 초기 실험기간(즉, 초기 8일간)에서는 상기 기능성 여재(210)의 표면에 조류가 흡착되면서 조류가 제거되는 효능까지 발휘하지만, 일정 시간 즉, 8일이 지난 후부터는 상기 기능성 여재(210)의 막힘 현상 등으로 인하여 더 이상 조류 제거 효능은 발휘하지 못하게 되기 때문으로 판단되며, 반대로 상기 물벼룩(310)이 존재하는 탱크(즉, MPR탱크와 MPDR탱크)에서는 초기 실험기간보다 조류를 추가로 투여해준 8일째 이후에 더 빠르게 감소하는 것으로 나타나는데, 이는 시간이 지남에 따라 상기 물벼룩(310) 개체수의 증가로 인하여 조류의 섭식능력이 증가됨에 따른 것으로 상대적으로 조류제거효율에서 우수한 성능을 발휘함을 입증하는 것으로 볼 수 있다.

도 6 내지 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유형 수질정화장치는 수질정화장치의 상부에 물벼룩(310)을 배양하는 배양조(330)를 추가로 포함하여 상기 조류제거부(30)의 그물망(320) 내 투입되는 물벼룩의 번식 및 개체수를 현장에서 직접 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 수질정화장치의 상부, 보다 구체적으로는 상기 기능성 여재(210)의 중간 정도 부위에 밀폐된 탱크 형태의 배양조(330)를 추가로 포함하고 상기 배양조(330) 내부에서 향후 추가로 투입될 물벼룩(310)을 배양하고 있다가 필요에 따라 배양된 물벼룩(310)을 상기 그물망(320) 내로 투입함으로써, 호소 내 조류의 개체수가 급증하여 상기 조류제거부(30) 즉, 그물망(320) 내 물벼룩(310)의 개체수를 증대시켜야 하는 경우에 있어서 현장에서 즉각적으로 그물망(320) 내 물벼룩(310)의 개체수를 조절할 수 있게 된다. 상기 배양조(330)에서 배양된 물벼룩(310)은 상기 배양조(330)와 그물망(320) 사이를 연결시키는 관로(340)를 통해 상기 배양조(330) 내에서 그물망(320) 쪽으로 이동하여 그물망(320) 내로 투입될 수 있는 구조를 갖출 수 있다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 부유체 110: 프레임
20: 수질정화부 210: 기능성 여재
220: 토양 230: 수생식물
240: 스크린필터 250: 수중펌프
260: 배관 270: 분수노즐
30: 조류제거부 310: 물벼룩
320: 그물망 330: 배양조 340: 관로

Claims

수질정화장치가 부유할 수 있도록 부력을 제공하는 부유체;
상기 부유체의 부력에 의해 부유하는 수질정화장치 내에 위치하며, 수질정화를 위한 기능성 여재가 충진된 수질정화부;
수질정화장치의 하부에 위치하며, 조류제거를 위한 동물성 플랑크톤을 포함하는 조류제거부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수질정화부는 기능성 여재의 상부에 수생식물을 식재하여, 수생식물에 의한 무기물질을 제거를 통해 수질정화기능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수질정화부는 전면을 통해 물이 유입되며, 물이 유입되는 전면에는 별도의 스크린필터를 포함하여 오염물질을 1차로 제거하는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 3 항에 있어서,
상기 수질정화장치는 후면에 수중펌프를 추가로 포함하여 펌프의 흡입력을 이용해 외부의 물이 전면의 스크린필터와 기능성 여재를 순차로 통과하면서 오염물질이 제거되도록 하며,
오염물질이 제거된 물은 별도의 배관을 따라 이동하여 분수노즐을 통해 외기로 분수형태로 분출됨으로써 경관성을 개선하고 수질정화 범위를 확대하는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 3 항에 있어서,
상기 기능성 여재는 발포 성형한 다공질 세라믹 경량체를 파쇄하여 입자 크기를 조정한 다공질 세라믹 인공경량여재인 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 조류제거부는 수질정화장치의 하부에 미세공극의 그물망으로 일정 공간을 형성하고, 그 공간 내부에 동물성 플랑크톤인 물벼룩을 포함하여 물벼룩에 의한 조류 섭식으로 녹조를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 6 항에 있어서,
상기 수질정화장치는 상부에 물벼룩을 배양하는 배양조를 추가로 포함하여 조류제거부의 그물망 내 물벼룩의 번식 및 개체수를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 7 항에 있어서,
상기 배양조에서 배양된 물벼룩은 배양조와 그물망을 연결시키는 관로를 통해 그물망 내로 투입되는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부유체는 부유체의 외부 골격을 형성하는 프레임이 스테인레스 재질로 형성되어 안정성과 내구성을 증대시키는 것을 특징으로 하는 부유형 수질정화장치.