KR20220083027A - 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물에 공기를 공급하여 수질을 정화하는 방법에 있어서, 수중으로 나노-버블이 공급되는 단계(S110)를 포함하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수질 정화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 크기의 나노 버블을 이용하여 수질을 정화시키는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 늪, 호수, 연못, 저수지와 같이 물이 흐르지 않고 고여 있거나 유속이 느린 강이나 하천 등의 일정수역에서는 용수의 흐름이 제대로 이루어지지 못하는 경우가 많으며, 이에 따라 일정수역의 용수에 대한 수질을 정화시키는 수처리가 반드시 필요하고, 수질 정화가 제대로 이루어지지 못하면 녹조나 부유 물질이 발생하여 악취가 심하게 발생하거나 또는 생태계가 교란되는 등의 문제점이 발생한다. 이에 살조제와 응집제 살포, 영양염류 흡착 등의 화학적 수처리를 하거나, 영양염류 유입 지점에 수생 식물을 식재와 함께 질소 고정 등 영양염류를 흡수하는 생물학적 수처리를 하거나, 수온성층 형성을 억제와 용수의 물리적 강제순환 또는 폭기를 통한 용존산소(DO)를 증대시키는 물리적 수처리를 통해 일정수역에서의 녹조를 예방하였다.
종래에는 일정수역에서 녹조나 부유 물질을 발생하는 것을 방지하기 위한 여러 가지의 방법들이 제시되고 있으며, 등록특허 제10-1045455호는 지열을 이용하여 연못 용수의 온도를 일정하게 유지시키도록 하였으나 살균 및 소독에 초점이 맞춰져 있어 기본적으로 부유 물질(SS)이나 현탁물질이 많이 존재하는 생태 연못의 환경과는 맞지 않는 단점이 있었다.
또한, 등록특허 제10-1128133호는 수면을 저온으로 유지시켜 녹조를 저감시키도록 하였으나, 여러 가지의 환경문제를 야기시킴은 물론, 구체형 살수 분사기의 특성상 그 형상이 노출되어 있으므로 외부 환경의 영향을 받아 파손이나 막힘 등의 문제가 많이 발생하는 단점이 있었다.
그리고 등록특허 제10-1196945호는 마이크로 버블을 이용하여 수면 온도를 저온으로 유지시킴은 물론 녹조를 저감시키면서 용수의 저층에 산소를 공급하도록 하였으나, 마이크로버블의 용도가 단순히 산소(O2)의 공급을 통해 용존산소(DO)를 증가시키는 수질정화에 국한되어 있으며, 오염수의 현탁물질이나 부유 물질에 의한 노즐 막힘 등의 문제에 대한 해결방안이 제시되어 있지 않고, 특히 마이크로버블이 지하수와 함께 상류측 노즐에서 토출되어 용수 내 하부의 수질 정화 기능을 수행하기 어려운 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 부유 물질을 제거함은 물론 용존 산소를 증가시키고, 인과 질소와 같은 오염원인 물질과 조류도 함께 감소하는 통합적인 수질 개선 효과를 가지는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 수질을 정화하는 방법에 있어서, 호수 내 수중으로 나노-버블이 공급되는 단계를 포함하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법을 제공한다.
상기에서, 나노-버블은 3㎚보다 크고 10㎚보다 작은 범위에서 다양한 크기의 나노-버블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 나노-버블은 10㎚∼250㎚ 범위의 크기를 가지는 다양한 크기의 나노-버블을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 나노-버블은 수중으로 공급되며, 토출 방향은 수평 방향인 것을 특징으로 한다.
상기에서, 나노-버블이 토출되는 깊이(D)는 수면에서 10㎝∼50㎝ 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에 의하면 통합적인 효과가 발생하여 부유 물질이 제거되고 용존 산소가 증가하며, 인과 질소와 같은 오염원인 물질과 조류도 함께 감소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 호수의 측면도이다.
이하에서 첨부되 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 호수의 측면도이다.
이하의 설명에서 본 발명 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법이 실시되는 장소는 물이 수용된 호수, 저수지, 폐수 저장소, 흐르는 강 등을 포함하는 의미로 '호수'라고 기재한다.
본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법은 호수 내 수중에 나노-버블을 공급하여(S110, 나노-버블 공급 단계), 수중에 나노-버블이 잔류되도록 한다. 상기 나노-버블 공급 단계(S110)는 지속적으로 실행되어 호수에 나노-버블을 공급한다.
도 1에 도시된 바와 같이 나노-버블 공급장치(100)를 호수 등에 설치하여, 호수의 수중으로 나노-버블이 공급되도록 할 수 있다. 도 1에서 도면부호 120은 부유체이다. 상기 부유체(120)는 나노-버블 공급장치(100)가 호수 수중에 수면으로부터 일정 깊이에 위치되도록 하는 작용을 한다. 상기 나노-버블 공급장치(100)로부터 다양한 사이즈의 나노-버블이 토출된다. 상기 나노-버블 공급장치(100)는 공지의 나노-버블을 토출할 수 있는 장치가 사용된다. 상기 나노-버블 공급장치(100)는 호수의 크기에 따라 적당한 대수가 설치된다. 노-버블 공급장치(100)의 예로 나노 크기의 다양한 구멍을 통하여 공기를 통과시켜 수중으로 공급되도록 할 수 있다.
본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에서 공급되는 나노-버블은 3㎚보다 크고 10㎚보다 작은 범위에서 다양한 크기의 나노-버블을 포함한다. 본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에서 공급되는 나노-버블은 10㎚∼300㎚ 범위의 크기를 가지는 다양한 크기의 나노-버블을 수중에 공급한다. 10㎚보다 작은 크기의 나노-버블을 수중에 공급함으로써 수중에 머무르는 시간을 길게 하는 것이 가능하다. 다양한 오염원이 감소하고, 수중에 산소 함유량이 증가하는 것이 확인되었다.
본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에서 나노-버블은 물과 함께 토출관(111)을 통하여 수중으로 토출된다. 상기 토출관(111)은 수평으로 설치되어, 나노-버블은 수평으로 호수 수중에 토출된다. 상기에서 "수평"의 의미는 설치 오차를 포함하는 개념으로 상하 방향으로 ±10°범위를 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 상기 토출관(111)은 수평으로 설치되며, 수평 설치 중 경사를 가지게 되는 경우 하향하는 방향으로 경사를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
토출관(111)으로부터 토출되는 나노-버블은 물의 저항으로 도 1에 도시된 바와 같이 수평으로 토출되며 일부는 계속 수평으로("B" 방향), 일부는 상향하고("A" 방향), 일부는 하향하여("C" 방향) 유동한다. 하향하여 유동하는 나노-버블은 물의 압력으로 부피가 감소하고 하향 유동하는 것이 관찰되었다. 수직 방향의 하향 또는 상향 토출의 경우 나노-버블의 분산이 고르지 않고 넓은 범위로 분사되지 못하는 문제점이 있었다.
상기에서 나노-버블이 토출되는 깊이(D)는 수면에서 10㎝∼50㎝ 범위로 하는 것이 바람직하다. 즉, 토출관(111)의 설치 깊이는 수면에서 10㎝∼50㎝ 범위로 한다. 토출관(111)의 설치 깊이가 10㎝보다 얕은 경우 토출되는 나노-버블이 수면을 통하여 공기 중으로 배출되어 수중에 충분한 나노-버블이 머무르지 못하게 된다. 토출관(111)의 설치 깊이가 50㎝보다 깊은 경우 물의 압력으로 수평으로 토출되는 나노-버블의 유동에 저항이 커져 충분히 넓은 범위로 나노-버블이 유동하지 못하여 토출 속도를 필요 이상으로 크게 하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법을 적용한 사례를 보면 종래 방법에 비하여 다양한 오염원인 물질이 감소하는 것이 확인되었고, 감소 상태로 유지되는 한편, 물에 포함된 산소량도 증가하고 증가한 상태로 유지되는 것이 확인되었다.
[사례 1]
천안 ○○호(담수량 1,500톤, 투입된 나노-버블 공급장치의 구동 모터 10HP) 실험 사례는 아래 표와 같다. 대비를 위하여, 본 발명과 같이 나노-버블을 공급하기 전 상태에서 개선된 다양한 수질 항목에 대하여 감소율을 백분율로 표시하였다.
| 측정한 수질 항목 | ||||
| TOC(mg/L) | Chl-a | T-N(mg/L) | T-P(mg/L) | |
| 본 발명 실시 전 | 18.900 | 1021.500 | 2.630 | 0.403 |
| 본 발명 실시 후 | 9.800 | 178.400 | 0.750 | 0.096 |
| 감소율(％) | 48 | 83 | 71 | 76 |
위 실험은 천안시청과 공동으로 실시하면서 모니터링한 결과이며, 본 발명 실시 후 7일째 되는 날에 실시 전과 대비하기 위하여 4개의 항목에 대하여 측정하여 본 발명 실시 전 데이터와 대비하였다.
위 표에서와 같이 본 발명의 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법을 적용하는 경우, 특정 항목이 아닌 모든 항목에서 수질이 개선되는 것이 확인되었다.
[사례 2]
천안 ○○공원 호수 실험 사례는 아래 표와 같다. 대비를 위하여, 본 발명과 같이 나노-버블을 공급하기 전 상태에서 개선된 다양한 수질 항목에 대하여 감소율을 백분율로 표시하였다.
| 측정한 수질 항목 | ||||
| TOC(mg/L) | Chl-a | T-N(mg/L) | T-P(mg/L) | |
| 본 발명 실시 전 | 9.000 | 418.300 | 2.595 | 0.891 |
| 본 발명 실시 후 | 4.300 | 116.400 | 1.219 | 0.100 |
| 감소율(％) | 52 | 72 | 53 | 88 |
위 실험도 천안시청과 공동으로 실시하면서 모니터링한 결과이며, 본 발명 실시 후 7일째 되는 날에 실시 전과 대비하기 위하여 4개의 항목에 대하여 측정하여 본 발명 실시 전 데이터와 대비하였다. 위 표에서와 같이 본 발명의 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법을 적용하는 경우, 특정 항목이 아닌 모든 항목에서 수질이 개선되는 것이 확인된다.
[사례 3]
인천 ○○공원 호수(담수량 25,000톤, 투입된 나노-버블 공급장치의 구동 모터 20HP) 실험 사례는 아래 표와 같다. 대비를 위하여, 본 발명과 같이 나노-버블을 공급하기 전 상태에서 개선된 다양한 수질 항목에 대하여 감소율을 백분율로 표시하였다.
(측정 제1 지점의 샘플 측정 결과)
| 측정한 수질 항목 | |||||
| COD(mg/L) | SS(mg/L) | T-N(mg/L) | T-P(mg/L) | Chl-a | |
| 본 발명 실시 전 | 22.9 | 48.0 | 6.43 | 0.183 | 119.5 |
| 본 발명 실시 후 | 14.6 | 10.0 | 2.28 | 0.033 | 15.9 |
| 감소율(％) | 36 | 79 | 65 | 82 | 87 |
(측정 제2 지점의 샘플 측정 결과)
| 측정한 수질 항목 | |||||
| COD(mg/L) | SS(mg/L) | T-N(mg/L) | T-P(mg/L) | Chl-a | |
| 본 발명 실시 전 | 23.4 | 46.0 | 6.41 | 0.185 | 117.4 |
| 본 발명 실시 후 | 12.6 | 8.4 | 2.27 | 0.035 | 15.9 |
| 감소율 | 46 | 82 | 65 | 81 | 86 |
위 실험은 인천시설공단과 공동으로 실시하면서 모니터링한 결과이며, 본 발명 실시 후 1개월째 되는 날에 실시 전과 대비하기 위하여 5개의 항목에 대하여 측정하여 본 발명 실시 전 데이터와 대비하였다. 개선 효과의 확실한 확인을 위하여 서로 멀리 떨어진 임의의 2지점에서 샘플을 채취하여 측정하였다.
위 표에서 TOC는 총 유기 탄소량(Total Organic Carbon)을, T-N은 총 질소량을, T-P는 총 인량, SS는 부유물질량을, COD는 화학적 산소 요구량을, Chl-a는 조류 판정을 위한 엽록소 크로리필-a의 양을 의미한다.
본 발명에 따르는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법에 의하면, 특정 오염 원인 물질의 개선이 아니고 다양한 오염 원인 물질의 감소가 확인되며, 수중 산소 함유량도 개선되고 개선된 상태에서 지속되는 것이 확인된다.
100: 나노-버블 공급장치
110: 나노-버블 공급장치 본체
111: 토출관 120: 부유체
111: 토출관 120: 부유체
Claims (6)
- 물에 공기를 공급하여 수질을 정화하는 방법에 있어서, 수중으로 나노-버블이 공급되는 단계(S110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 나노-버블은 3㎚보다 크고 10㎚보다 작은 범위에서 다양한 크기의 나노-버블을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법.
- 제2 항에 있어서, 상기 나노-버블은 10㎚∼250㎚ 범위의 크기를 가지는 다양한 크기의 나노-버블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 나노-버블은 수중으로 공급되며, 토출 방향은 수평 방향인 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노-버블이 토출되는 깊이(D)는 수면에서 10㎝∼50㎝ 범위인 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법.
- 제4 항에 있어서, 상기 나노-버블이 토출되는 깊이(D)는 수면에서 10㎝∼50㎝ 범위인 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 수질 정화 방법.
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| KR101594086B1 (ko) | 2015-04-06 | 2016-04-01 | 주식회사 이엠비 | 나노버블 및 수산화 라디칼 발생장치와 이를 이용한 오염수 무약품 처리시스템 |
| KR101869487B1 (ko) | 2017-12-13 | 2018-07-23 | 한국이엠비기술주식회사 | 세정 및 살균 기능을 갖는 욕조 또는 싱크대용 나노버블 발생장치 |
| KR101897947B1 (ko) | 2015-11-16 | 2018-10-29 | (주)황산 | 나노버블 발생장치 |
-
2020
- 2020-12-11 KR KR1020200172839A patent/KR20220083027A/ko active Search and Examination
Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN115536212A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-30 | 杭州禹航建设工程有限公司 | 一种人工湖生态治理系统及其施工方法 |
| CN115536212B (zh) * | 2022-09-19 | 2024-04-09 | 杭州禹航建设工程有限公司 | 一种人工湖生态治理系统及其施工方法 |
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