KR20150051436A - 생태계류원의 복합수질정화시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물이나 아파트 단지 등에 인공적으로 조성되는 생태계류원의 수질을 정화시키는 시스템에서, 바닥에 일정비율로 포설된 잡석, 모래, 자갈과 함께 방수 및 방근기능이 구비된 방수방근부재가 설치되고, 바닥 위로 수생식물이 식재되는 연못부; 연못부와 연결되고, 연못부에서 이송된 물을 수처리용여재를 이용하여 정화하는 제1정화부; 및, 제1정화부와 연결되고 제1정화부에서 이송된 물을 다시 정화하여 연못부로 보내는 제2정화부;를 포함하여 구성되되, 제1정화부에는 펌프장치가 더 구비되고, 펌프장치에 의해 연못부, 제1정화부, 제2정화부의 물이 강제로 순환되는 생태계류원의 복합수질정화시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명은 연못부에 어독성 및 유해성이 약한 친환경적 방수방근부재가 이용되고 수생식물이 식재됨으로써 생물학적으로 수질이 정화되며, 제1정화부에서는 수처리용여재를 통해 물리적으로 수질이 정화되고, 제2정화부에서 다시 생물학적으로 수질이 정화되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 물리적ㆍ생물학적 수질정화능력과 친환경 방수방근부재가 복합적으로 구비되는 수질정화시스템으로서, 사계절 내내 물고기가 건강하게 살 수 있는 최적의 복합수질정화시스템에 관한 것이다.
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Description
본 발명은 건물이나 아파트 단지 등에 인공적으로 조성되는 생태계류원의 수질을 정화시키는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수처리용여재 및 수생식물이 이용되어 물리적ㆍ생물학적으로 수질이 개선되고 연못부의 바닥에 친환경 방수방근부재가 이용됨으로써 깨끗한 수질을 유지시키는 생태계류원의 복합수질정화시스템에 관한 것이다.
생태계류원은 도심 속에서 자연미를 창출하기 위하여 인공적으로 자연 환경을 조성하는 것으로서, 일반적으로 수경시설인 생태연못 등이 마련된다. 이러한 생태연못(연못부)은 자연미를 창출하기 위하여 인공적으로 조성되는 것으로, 물이 저수되고 여기에 수생식물이나 어류 등이 생존할 수 있는 형태로 조성된다. 또한 생태연못은 도시화와 산업화가 진행되면서 사라진 자연적인 습지를 대신하여 다양한 생물들이 서식할 수 있도록 조성한 습지의 한 형태이다. 이러한 생태연못은 소실된 생물들의 서식처를 제공하여 도심 내 생물들의 종 다양성을 증진시키는 기능과 환경교육의 장을 제공하는 역할을 하기 때문에 최근 그 필요성이 부각되고 있다.
이러한 생태연못은 통상적으로 담수된 물이 장시간 동안 고여 있는 형태이기 때문에 악취 발생은 물론, 생태연못 주위로부터 질소와 인 등과 같은 영양염류의 유입이 많아짐에 따라 부영양화 현상으로 각종 조류가 다량으로 번식하고 생태연못의 탁도가 증가할 뿐만 아니라, 거품 발생이 초래되는 등 수질악화의 염려가 많은 실정이다.
특히 인산염이 많을 경우 식물성 플랑크톤이 과잉 증식되면서 발생한다. 이와 같이 하천이나 호소에서의 부영양화가 심화되면 물의 이용에 방해가 될 정도로 부착성 또는 부유성 수중식물이 성장됨에 따라 물속에 있는 산소를 감소시키는 것은 물론, 수질이 나빠지며 결국에는 산소결핍으로 어패류가 고사되는 문제가 있다. 이와 같은 부영양화를 방지하기 위해서는 물속에 존재하는 부영양화 발생 원인물질을 제거하는 것이 필요한데, 그 중 식물성 플랑크톤의 과잉증식을 초래하여 물속의 산소를 감소시키는 인산염의 제거가 필요하다.
이에, 생태연못의 오염을 방지하기 위해 다양한 정화방법이 이용되고 있으며, 그 일 예가 연못의 물을 주기적으로 교체해 주는 방법이다. 그러나 생태연못의 물을 주기적으로 교체하는 경우에는 소비되는 물의 양이 너무 많기 때문에 관리비가 많이 소요될 뿐만 아니라 자원 낭비를 초래하는 문제점이 있다.
또한, 생태연못의 오염을 방지하기 위해 실시되고 있는 또 다른 방법으로는 생태연못에 화학약품을 투입하는 화학적인 처리방법이 있다. 이러한 화학적인 처리방법은 고분자응집제, 광합성억제제, 살조제 등의 화학약품을 생태연못에 투입하여 오염원을 제거하는 방법이다. 그러나 화학약품을 지속적으로 투여해야 하기 때문에 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 작업이 번거로우며 화학적인 약품에 의해 오히려 생태연못의 수질이 오염되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 연못부에 질소 및 인의 저감효과가 우수한 수생식물이 식재되어 수질을 정화시킬 뿐만 아니라, 연못부에 정화된 물을 제공하는 정화부를 갖추고 정화부 내부에 갈대를 포함하는 습지식물이 식재됨으로써 수질을 더욱 정화시키는 생태계류원의 복합수질정화시스템을 제공한다.
둘째, 본 발명은 연못부과 정화부의 물이 펌프장치에 의해 강제순환됨으로써 산소공급량이 증가되는 생태계류원의 복합수질정화시스템을 제공한다.
셋째, 본 발명은 연못부의 바닥에 유해성 및 어독성이 약한 방수방근부재가 이용됨으로써 수질이 오염되는 것을 방지하는 생태계류원의 복합수질정화시스템을 제공한다.
넷째, 본 발명은 투수성이 낮은 방수방근부재가 이용됨으로써 물이 누수되는 것을 방지함은 물론, 식물의 뿌리에 저항할 수 있기에 하부구조의 파손이 방지되는 생태계류원의 복합수질정화시스템을 제공한다.
다섯째, 본 발명은 제강슬래그 볼과 석영모래를 1:1 부피비로 혼합하여 형성된 수처리용여재가 이용됨으로써 수질 내에 존재하는 인산염이 효과적으로 제거되는 생태계류원의 복합수질정화시스템을 제공한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 건물이나 아파트 단지 등에 인공적으로 조성되는 생태계류원의 수질을 정화시키는 시스템에서, 바닥에 일정비율로 포설된 잡석, 모래, 자갈과 함께 방수 및 방근기능이 구비된 방수방근부재가 설치되고, 바닥 위로 수생식물이 식재되는 연못부; 연못부와 연결되고, 연못부에서 이송된 물을 수처리용여재를 이용하여 정화하는 제1정화부; 및, 제1정화부와 연결되고 제1정화부에서 이송된 물을 다시 정화하여 연못부로 보내는 제2정화부;를 포함하여 구성되되, 제1정화부에는 펌프장치가 더 구비되고, 펌프장치에 의해 연못부, 제1정화부, 제2정화부의 물이 강제로 순환되는 생태계류원의 복합수질정화시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.
첫째, 본 발명은 연못부에 질소 및 인의 저감효과가 우수한 수생식물이 식재됨으로써 수질의 부영양화를 막고, 이로 인해 친환경적인 공간이 창출될 수 있다.
둘째, 본 발명은 연못부에 정화된 물을 제공하는 정화부가 갖춰지고, 그 정화부 내부에 갈대를 포함하는 습지식물이 식재됨으로써 보다 효율적으로 수질이 정화될 수 있다.
셋째, 본 발명은 연못부와 정화부의 물이 펌프장치에 의해 강제순환되어 산소공급이 증가됨으로써 연못부와 정화부의 식물이 수질정화 측면에서 제 기능을 발휘할 수 있다.
넷째, 본 발명은 연못부의 바닥에 유해성 및 어독성이 약한 방수방근부재가 이용됨으로써 자연 친화적인 환경이 조성되고, 이로 인해 항상 깨끗한 수질상태가 유지되어 생태계류원의 경관가치를 극대화시킬 수 있다.
다섯째, 본 발명은 제강단계에서 전로(轉爐)로부터 나오는 불순물을 처리하여 형성된 제강슬래그 볼이 이용된 수처리용여재가 수중에 존재하는 인을 흡착 제거함으로써 수질의 부영양화를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템의 개념도를 도시한 것이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 다양한 수생식물이 수중에 포함된 질소 및 인을 감소시키는 실험에 관한 그래프를 도시한 것이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 다양한 방수방근부재의 어독성 및 유해성에 관한 실험결과를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 석영모래와 제강슬래그 볼을 이용한 수처리용여재의 인산염 흡착성능의 실험결과를 그래프로 도시한 것이다.
도 5(a)와 (b)는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 제2정화부의 다양한 실시예를 도시한 것이다.
도 6a와 6b는 도 5(a)와 (b)에 도시된 본 발명의 실시예가 이용된 실험결과를 그래프로 도시한 것이다.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 다양한 수생식물이 수중에 포함된 질소 및 인을 감소시키는 실험에 관한 그래프를 도시한 것이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 다양한 방수방근부재의 어독성 및 유해성에 관한 실험결과를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 석영모래와 제강슬래그 볼을 이용한 수처리용여재의 인산염 흡착성능의 실험결과를 그래프로 도시한 것이다.
도 5(a)와 (b)는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 제2정화부의 다양한 실시예를 도시한 것이다.
도 6a와 6b는 도 5(a)와 (b)에 도시된 본 발명의 실시예가 이용된 실험결과를 그래프로 도시한 것이다.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템의 개념도를 도시한 것이다.
본 발명은 건물이나 아파트 단지 등에 인공적으로 조성되는 생태계류원의 수질을 정화시키는 시스템에서, 바닥(120)에 일정비율로 포설된 잡석, 모래, 자갈과 함께 방수 및 방근기능이 구비된 방수방근부재(122)가 설치되고, 바닥(120) 위로 수생식물(140)이 식재되는 연못부(100); 연못부(100)와 연결되고, 연못부(100)에서 이송된 물을 수처리용여재(M)를 이용하여 정화하는 제1정화부(200); 및, 제1정화부(200)와 연결되고 제1정화부(200)에서 이송된 물을 다시 정화하여 연못부(100)로 보내는 제2정화부(300);를 포함하여 구성되되, 제1정화부(200)에는 펌프장치(P)가 더 구비되고, 펌프장치(P)에 의해 연못부(100), 제1정화부(200), 제2정화부(300)의 물이 강제로 순환되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 복합수질정화시스템은 연못부(100), 제1정화부(200) 및 제2정화부(300)로 구성되고, 각 구성요소는 모두 수질정화능력이 있으며 도 1에 도시된 바와 같이 서로 Pipe 등의 관로(管路)에 의해 연결될 수 있다. 자세히 말하면, 본 발명은 연못부(100)의 수생식물(140)이 수중에 포함된 질소 및 인을 저감시키고, 연못부(100)에서 이송된 물이 제1정화부(200)에 구비된 수처리용여재(M)에 의해서 다시 정화되며, 제1정화부(200)에서 이송된 물이 제2정화부(300)에 의해 재정화되어 다시 연못부(100)로 이송되는 것을 특징으로 한다. 특히 본 발명은 연못부(100)의 바닥(120)에 어독성 및 유해성이 약한 방수방근부재(122)가 구비됨으로써 환경친화적이며, 펌프장치(P)에 의해 물이 강제순환됨으로써 수중에 산소공급이 증가됨으로써 수질 개선이 더욱 도모되는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 제2정화부(300)와 연못부(100)의 연결통로에 자갈이 구비됨으로써 산소공급량을 증가시켜 수생식물(140) 및 습지식물(320)이 제 기능을 발휘토록 구성될 수 있다.
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 다양한 수생식물(140)이 수중에 포함된 질소 및 인을 감소시키는 실험에 관한 그래프를 도시한 것이다.
연못부(100)는 자연스러운 수면과 식생이 조화되는 공간으로서, 아파트단지와 같은 공공단지 등에 인공적으로 조성된다. 본 발명은 이러한 연못부(100)에 수생식물(140)이 식재되어 수질이 정화되는 것을 특징으로 한다. 그리고 본 발명은 연못부(100)의 바닥(120)에 식재된 수생식물(140)의 뿌리가 침투하거나 물이 스며드는 것을 방지하기 위해, 최하부는 잡석이 포설되고, 그 위로 무독성 방수방근부재(122)가 설치되며, 최상부에 모래 및 자갈이 포설될 수 있다. 아울러 수생식물(140)은 연못부(100)에서 생육하면서 수질정화능력을 갖춘 것으로, 수변의 얕은 곳에 자라는 수변식물(140a)과 수면 또는 수면 위로 잎을 내놓고 자라는 수중식물(140b)과 수면 또는 수중에 떠다니며 자라는 부유식물(140c) 및, 뿌리가 수중바닥에 고착되어 물속에 잎이 잠기는 침수식물(140d)로 구성될 수 있다. 특히 본 발명은 연못부(100)의 오염물질의 주원인인 질소 및 인을 제거시키는 수생식물(140)이 구비된 것을 특징으로 하는데, 그 효율성을 높이기 위해 실험을 통한 데이터를 이용하였다. 아래 그림 1은 문헌연구를 통하여 질소 및 인의 저감효과가 있는 수생식물(140)을 나타낸 것이다. 그리고 이러한 수생식물(140)을 유형별로 나누면 수변식물(140a)은 노랑꽃창포와 갈대, 수중식물(140b)은 미나리와 애기부들, 침수식물(140d)은 말즘과 검정말, 부유식물(140c)은 개구리밥과 자라풀로 구별된다.
[그림 1]
위의 그림 1에 나타난 수생식물(140)의 질소 및 인의 저감효과에 관한 실험은 실내 및 실외에서 이루어졌다. 실내 및 실외에서 행해진 실험은 아래 그림 2에 나타난 바와 같이 수생식물(140) 정화실험준비, 염소제거 후 질소 및 인의 주입, 수생식물(140) 정화실험 1주로 이루어졌다.
[그림 2]
그러나 실외에서 행해진 실험은 아래 그림 3에 나타난 바와 같이 일조량이 높은 실외에서 이루어졌다는 차이점이 있다.
[그림 3]
이와 같은 실내 및 실외에서 행해진 실험은 모두 질산염(NaNo3) 30PPM, 인산염(PO4-P) 8PPM를 주입하고, 일정한 생육밀도로 식재하였다. 또한 증발량을 고려하여 일정한 수량을 유지하기 위해 보충수를 주입하여 수심을 130mm로 유지하였고, 매주 1회씩 시료를 채취하고 분석하였다. 이에 대한 결과는 도 2a내지 2d에 도시된 바와 같이 질소 및 인의 저감효과는 노란꽃창포, 미나리, 개구리밥, 말즘 또는 검정말이 우수한 것으로 나타났다. 즉 연못부(100)의 부영양화를 초래하는 질소 및 인의 제거를 효율적으로 하기 위해서는 수변식물(140a)은 노란꽃창포로 구성되고 수중식물(140b)은 미나리로 구성되고 부유식물(140c)은 개구리밥으로 구성되며 침수식물(140d)은 말즘 또는 검정말로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 수변식물(140a)인 노란꽃창포와 부유식물(140c)인 개구리밥은 연못부(100)의 수면에 그늘을 형성하고, 그늘은 수온을 하강시킴으로써 녹조류를 방지한다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 다양한 방수방근부재(122)의 어독성 및 유해성에 관한 실험결과를 도시한 것이다.
도 3a와 도 3b에 도시된 'PR방근시트'는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 방수방근부재(122)를 의미하고, 'PRW방근시트'는 PR방근시트 즉 방수방근부재(122) 하부에 아스팔트 점착제가 더 추가되어 결합되는 것을 의미한다. 이와 같은 'PR방근시트' 및 'PRW방근시트'로 제작된 방수방근부재(122)는 3단으로 구성된 시트 부재로써 상부시트층(122a), 중간시트층(122b), 하부시트층(122c)이 결합된 형태로 이루어지되, 상부시트층(122a)은 에틸렌 아크릴산 공중합체(EAA)를 포함하고 산화방지제가 전체 중량을 기준으로 0.1~10.0중량% 첨가되어 구성되며, 중간시트층(122b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)수지 55~75중량% 및 옥텐 25~45중량%로 구성되고, 하부시트층(122c)은 에틸렌 메타 아크릴산 공중합체(EMAA) 50~70중량% 및 올레인산 30~50중량%로 구성된 것이다. 그리고 아스팔트 점착제(24)는 수소첨가 개질유 20-30중량%, EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer)에멀젼 1-5중량%, 결정질 점토광물 5-10%, 유성분산제 0.1-1중량%, 스트레이트 아스팔트 25-30중량%, 탄산칼슘 25-30중량% 및 수용성 고분자 가교제 5-10중량%를 교반하고 가교 결합시키면서 1중량%의 황이 투입되어 제조될 수 있다.
이와 같은 실험에서 유해성은 아래 그림 4와 같이 실험 수조에 각각 17L의 실험수를 투입하여 4개월간 모니터링하여 실시하였고, 어독성은 수질 분석 후 국제실험종인 송사리 2~3mm치어 각각 30마리를 방생하여 7일동안 시간당 송사리 치사율을 분석하여 실시하였다. 그리고 실험기구는 온도 유지를 위한 열선, 공기공급 및 여과를 위한 순환펌프가 구비될 뿐만 아니라, 어류 관찰을 위한 조명과 온도 측정을 위한 온도계도 구비되었다.
[그림 4]
도 3a에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 방수방근부재(122) 즉 'PR방근시트'는 다른 부재와 COD(화학적 산소요구량), BOD(생물학적 산소요구량), T-P(총인량), T-N(총질산량), SS(부유물질 농도), DO(용존산소량)을 비교한 결과 유해성이 가장 약한 것으로 나타났다. 또한 도 3b에 도시된 바와 같이 'PR방근시트'는 7일 후에도 송사리의 치사량이 0.0%로 어독성이 가장 약한 것으로 나타났다. 아울러 방수방근부재(122) 하부에 아스팔트 점착제가 결합된 'PRW방근시트'도 유해성과 어독성을 종합적으로 분석한 결과 다른 부재보다 친환경적인 면에서 우수한 것으로 나타났다. 이러한 'PR방근시트'와 'PRW방근시트'는 방근시트로 명칭이 되었지만 방수기능도 구비된다. 그리고 'PR방근시트'는 투명한 시트로 구성되어 시공 중이나 시공 후에 접합부의 품질상태를 육안으로 확인할 수 있는 것이 바람직하며, 'PRW방근시트'는 아스팔트 점착제보다 방수방근부재(122)의 일단부가 약 4cm 정도 더 연장되어 이음부를 형성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 석영모래(QS)와 제강슬래그 볼(PS)을 이용한 수처리용여재(M)의 인산염 흡착성능의 실험결과를 그래프로 나타낸 것이다.
제강슬래그 볼(PS)은 전로슬래그를 분무법(atomizing)으로 처리하여 형성될 수 있다. 위에서 언급한 분무법(atomizing)이라 함은, 제철소의 제강 공정에서 발생되는 액상의 슬래그를 포트(pot)에 담은 다음, 물이 혼합된 고압의 가스가 분무되는 지역에 제강 슬래그를 흘려서 제강 슬래그가 혼합가스의 운동에너지를 공급받아 수많은 미세 액적으로 분할되도록 하고, 분할된 미세 액적이 표면에너지로 인하여 구형으로 된것을 물 또는 공기로 냉각시켜 고상의 구형 볼을 얻는 공정을 말한다. 그리고 제강슬래그로는 전로 슬래그, 전기로 슬래그 등이 상용될 수 있으며, 레이들에서 처리된 2차 정련 슬래그도 사용될 수 있다. 이와 같은 제강슬래그 볼(PS)의 화학성분은 아래 표 1과 같이 구성될 수 있다.
| 성분 | SiO2 | Al203 | CaO | MgO | Fe | Cr2O3 | S | TiO2 | CuO | ZnO |
| wt(%) | 17.9 | 9.47 | 23 | 7.19 | 21.7 | 2.08 | 0.04 | 0.82 | 0.02 | 0.08 |
그리고 도 4는 석영모래(QS)와 제강슬래그 볼(PS)을 1:1의 부피비로 혼합한 것을 칼럼에서 연속식으로 실험한 것을 분석한 그래프이다. 더욱 상세하게는 직경 5cm, 높이 30cm의 칼럼에 인산염용액을 2ml/min의 유량으로 연속 주입한 결과를 나타낸 것으로, 석영모래(QS)로만 충진된 칼럼의 경우 2PV(pore volume)이내에 파과가 발생하기 시작하여 10PV에 이르면 칼럽이 포화상태에 도달한다. 그러나 석영모래(QS)와 제강슬래그 볼(PS)을 1:1의 부피비로 혼합한 칼럼에서는 336PV까지 전혀 인산염의 유출이 발생하지 않음을 알 수 있다. 즉 석영모래(QS)와 제강슬래그 볼(PS)을 1:1의 부피비로 혼합한 수처리용여재(M)는 석영모래(QS)의 이물질 제거 효과와 제강슬래그 볼(PS)의 인산염제거 효과가 합쳐져 수질을 정화하는데 유리한 것이다.
그리고 제1정화부(200)는 외부로부터 유입된 물을 임시 저장하는 저수장치(220)와 저수장치(220)에 저장된 물을 1차적으로 정화하는 필터장치(240)와 필터장치(240)를 통과한 물을 살균하는 살균장치(260) 및, 살균장치(260)를 통과한 물을 수처리용여재(M)를 이용하여 정화하는 여과장치(280)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 여과장치(280) 내부의 물은 배출구를 통하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다. 이러한 제1정화부(200)는 저수장치(220), 필터장치(240), 살균장치(260), 여과장치(280)를 거쳐 유입된 물을 순차적으로 여과할 수 있다. 그리고 이러한 제1정화부(200)는 순환하는 물이 서로 섞이는 현상을 방지하기 위하여 서로 구획되는 것이 바람직하다. 필터장치(240)는 내부에 다수개의 모래필터 및 배출파이프가 구성될 수 있다. 다수 개의 모래필터는 필터장치(240) 내부에 유입된 물에 포함된 이물질을 분리하거나, 상대적으로 작은 크기로 분쇄하는 역할을 하는 것이다. 그리고 배출파이프는 앞에서 언급한 모래필터와 같은 필터에 의해서 분리된 이물질을 외부로 배출하기 위한 것이다. 또한 필터장치(240)는 내부에 혼합 미생물군이 포함되고, 그 미생물로 인한 화학물질 분해능력이 이용되어 수질을 정화시킬 수 있다. 살균장치(260)는 필터장치(240)를 거쳐온 물을 살균하는 역할을 하는 것이다. 이러한 살균장치(260)는 자외선을 이용하는 것이 바람직한데, 물에 포함된 녹조나 세균 등을 자외선 살균에 의하여 제거할 수 있기 때문이다. 여과장치(280)는 저수장치(220), 필터장치(240), 살균장치(260)를 거쳐온 물을 2차적으로 정화하는 역할을 한다. 여과장치(280) 내부에는 수처리용여재(M)가 설치되는데, 수처리용여재(M)는 위에서 언급한 바와 같이 석영모래(QS)와 제강슬래그 볼(PS)이 1:1의 부피비로 혼합된 것이다. 이러한 여과장치(280)를 통과하면서 물에 포함된 이물질, 특히 연못부(100)의 녹조현상을 유발하는 인산염이 제거될 수 있다.
도 5(a)와 (b)는 본 발명에 따른 생태계류원의 복합수질정화시스템에서 제2정화부(300)의 다양한 실시예를 나타낸 것이고, 도 6a와 6b는 도 5(a)와 (b)에 도시된 본 발명의 실시예가 이용된 실험결과를 그래프로 도시한 것이다.
제2정화부(300)는 제1정화부(200)로부터 전해진 물을 정화하는 역할을 한다. 그리고 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 제2정화부(300)에서 정화된 물을 연못부(100)로 보낸다. 이때 연못부(100)과 제2정화부(300) 사이에 자갈이 더 포함되어 구성될 수 있으며, 이로 인해 산소공급이 활성화되어 더욱 정화된 물이 연못부(100)로 유입될 수 있다. 또한 제2정화부(300)는 도 5에 도시된 바와 같이 바닥(120)에 모래 및/또는 자갈이 구비되고 그 위로 갈대를 포함하는 습지식물(320)이 식재될 수 있다. 아래 그림 4는 제2정화부(300)에 갈대가 포함된 경우(갈대정화대)와 없는 경우(갈대정화대 대조군)의 실험준비과정을 나타낸 것이다.
[그림 5]
위의 실험은 질소를 분석하기 위해 NaNO3를 30ppm, T-P를 분석하기 위해 인을 8ppm 주입하였고, 증발량을 고려하여 일정한 수량을 유지하기 위해 보충수를 주입하였다. 이에 대한 결과는 도 6a과 6b에 도시된 바와 같이 갈대정화대 대조군보다 갈대정화대가 질소 및 인의 제거능력이 더 우수한 것으로 나타났다. 또한 본 발명은 제2정화부(300)가 갈대가 구비된 경우, 갈대의 뿌리부분으로 물을 이동시키면 질소 및 인의 흡수량은 더욱 증가할 것이다. 그리고 위에서 언급했지만, 펌프장치(P)는 물이 강제로 순환토록 해주며, 이와 같이 강제로 물을 순환시킴으로써 산소공급을 증가시킬 수 있다. 그리고 펌프장치(P)로 인한 산소공급의 증가는 연못부(100)의 수생식물(140)과 제2정화부(300)의 습지식물(320)이 수질정화능력을 제대로 발휘하게 한다.
결론적으로, 본 발명은 물리적ㆍ생물학적 수질정화능력과 친환경 방수방근부재(122)가 복합적으로 구비되는 수질정화시스템으로서, 사계절 내내 물고기가 건강하게 살 수 있는 최적의 복합수질정화시스템을 제안한 것이다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
P: 펌프장치
M: 수처리용여재
QS: 석영모래 PS: 제강슬래그 볼
100: 연못부 120: 바닥
122: 방수방근부재 122a: 상부시트층
122b: 중간시트층 122c: 하부시트층
140: 수생식물 140a: 수변식물
140b: 수중식물 140c: 부유식물
140d: 침수식물 200: 제1정화부
220: 저수장치 240: 필터장치
260: 살균장치 280: 여과장치
300: 제2정화부 320: 습지식물
QS: 석영모래 PS: 제강슬래그 볼
100: 연못부 120: 바닥
122: 방수방근부재 122a: 상부시트층
122b: 중간시트층 122c: 하부시트층
140: 수생식물 140a: 수변식물
140b: 수중식물 140c: 부유식물
140d: 침수식물 200: 제1정화부
220: 저수장치 240: 필터장치
260: 살균장치 280: 여과장치
300: 제2정화부 320: 습지식물
Claims (13)
- 건물이나 아파트 단지 등에 인공적으로 조성되는 생태계류원의 수질을 정화시키는 시스템에서,
바닥(120)에 일정비율로 포설된 잡석, 모래, 자갈과 함께 방수 및 방근기능이 구비된 방수방근부재(122)가 설치되고, 상기 바닥(120) 위로 수생식물(140)이 식재되는 연못부(100);
상기 연못부(100)와 연결되고, 상기 연못부(100)에서 이송된 물을 수처리용여재(M)를 이용하여 정화하는 제1정화부(200); 및,
상기 제1정화부(200)와 연결되고, 상기 제1정화부(200)에서 이송된 물을 다시 정화하여 상기 연못부(100)로 보내는 제2정화부(300);
를 포함하여 구성되되,
상기 제1정화부(200)에는 펌프장치(P)가 더 구비되고, 상기 펌프장치(P)에 의해 상기 연못부(100), 제1정화부(200), 제2정화부(300)의 물이 강제로 순환되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제1항에서,
상기 연못부(100)의 수생식물(140)은,
수변의 얕은 곳에 자라는 수변식물(140a)과 수면 또는 수면 위로 잎을 내놓고 자라는 수중식물(140b)과 수면 또는 수중에 떠다니며 자라는 부유식물(140c) 및, 뿌리가 수중바닥에 고착되어 물속에 잎이 잠기는 침수식물(140d)로 구성되되, 상기 수변식물(140a)은 노란꽃창포로 구성되고 수중식물(140b)은 미나리로 구성되고 부유식물(140c)은 개구리밥으로 구성되며 침수식물(140d)은 말즘 또는 검정말로 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제1항 또는 제2항에서,
상기 연못부(100)의 바닥(120)에 설치되는 방수방근부재(122)는,
3단으로 구성된 시트 부재로써 상부시트층(122a), 중간시트층(122b), 하부시트층(122c)이 결합된 형태로 이루어지되, 상기 상부시트층(122a)은 에틸렌 아크릴산 공중합체(EAA)를 포함하고 산화방지제가 전체 중량을 기준으로 0.1~10.0중량% 첨가되어 구성되며, 상기 중간시트층(122b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)수지 55~75중량% 및 옥텐 25~45중량%로 구성되고, 상기 하부시트층(122c)은 에틸렌 메타 아크릴산 공중합체(EMAA) 50~70중량% 및 올레인산 30~50중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제3항에서,
상기 연못부(100)의 바닥(120)은,
상기 방수방근부재(122) 하부에 아스팔트점착제가 추가로 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제1항 또는 제2항에서,
제1정화부(200)의 수처리용여재(M)는,
석영모래(QS)와 제강단계에서 전로(轉爐)로부터 나오는 불순물을 처리하여 형성된 제강슬래그 볼(PS)이 1:1의 부피비로 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제3항에서,
제1정화부(200)의 수처리용여재(M)는,
석영모래(QS)와 제강단계에서 전로(轉爐)로부터 나오는 불순물을 처리하여 형성된 제강슬래그 볼(PS)이 1:1의 부피비로 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제5항에서,
상기 제1정화부(200)는,
외부로부터 유입된 물을 임시 저장하는 저수장치(220)와 상기 저수장치(220)에 저장된 물을 1차적으로 정화하는 필터장치(240)와 상기 필터장치(240)를 통과한 물을 살균하는 살균장치(260); 및, 상기 살균장치(260)를 통과한 물을 상기 수처리용여재(M)를 이용하여 정화하는 여과장치(280)로 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제7항에서,
상기 제1정화부(200)의 필터장치(240)는 다수 개의 모래필터 또는 혼합 미생물군으로 구성되고, 살균장치(260)는 자외선을 이용하여 살균하는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제1항 또는 제2항에서,
제2정화부(300)는,
바닥(120)에 모래 및/또는 자갈이 구비되고 그 위로 갈대를 포함하는 습지식물(320)이 식재되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제3항에서,
제2정화부(300)는,
바닥(120)에 모래 및/또는 자갈이 구비되고 그 위로 갈대를 포함하는 습지식물(320)이 식재되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에서,
제2정화부(300)는,
바닥(120)에 모래 및/또는 자갈이 구비되고 그 위로 갈대를 포함하는 습지식물(320)이 식재되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제1항 또는 제2항에서,
연못부(100)와 제2정화부(300) 사이의 연결통로에 자갈이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템. - 제6항에서,
연못부(100)와 제2정화부(300) 사이의 연결통로에 자갈이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 생태계류원의 복합수질정화시스템.
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