KR100951787B1 - 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치 - Google Patents

정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수질 정화 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 예를 들어 댐, 호수와 같은 정체 수역에서 자가 발전식으로 운용되는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자가 발전식 수질 정화 장치는 부양체에 의해 일부 또는 전부가 부상하는 수질 정화 장치 본체; 상기 수질 정화 장치 본체에 일부 또는 전부가 제공되며, 상기 부양체에 의해 수면 위에 노출되는 발전 모듈로서의 풍력 발전 모듈과 태양광 발전 모듈; 상기 풍력 발전 모듈과 상기 태양광 발전 모듈로부터의 전기 에너지를 충전시키기 위한 축전지; 상기 축전지로부터의 전원에 의해 구동되는 모터; 상기 모터의 회전 구동에 의해 작동되어 정체 수역에서 상향수류를 발생시키기 위한 수중 임펠러; 상기 수중 임펠러에 의한 상향수류의 유로를 제공하는 신축 가능한 주름관; 및 상기 주름관에 연결되며, 전체적인 측단면이 깔때기 형상을 가지며 부양체에 의한 조절에 의해 확대된 개구가 수면 아래로 잠기게 구성되어 있는 깔때기형의 순환 호퍼;를 포함한다. 본 발명에 의하면, 댐, 연목, 호수와 같은 정체 수역에서의 저수지물을 외부의 전원 공급 없이 일 년 내내 운용할 수 있는 자가 발전식 수질 정화 장치가 제공된다.
정체 수역, 자가 발전, 수질 정화 장치

Description

정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치 {WATER TREATMENT APPARATUS OF SELF POWER-GENERATION TYPE}
본 발명은 수질 정화 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 예를 들어 댐, 호수와 같은 정체 수역에서 자가 발전식으로 운용되는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치에 관한 것이다.
호수에서 남조류를 중심으로 한 녹조현상의 발생을 방지하거나 이미 blooming 된 상태의 남조류를 제거하기 위해서는 외부에서 유입되어 조류 번식을 촉진시킬 수 있는 P 또는 N 성분을 제거하는 것이 필요하다. 또한 호수나 저수지 같은 경우에는 수리학적 체류시간이 긴 정체 수역으로서 녹조의 가장 큰 원인이 물론 외부에서 유입되는 질소와 인과 같은 오염원이 주원인이지만, 다른 한편으로 물의 흐름이 거의 없는 정체상태에서 더욱 더 조류의 성장을 촉진시키는 원인이다.
여기에 원활한 용존산소 공급과 물의 흐름을 줄 수 있다면 수중의 다른 정상적인 생태계를 구성하던 호기성 미생물들의 성장을 상대적으로 촉진시켜 조류의 사멸을 가속화시켜서 우점력을 없앨 수 있다. 실제로 물의 흐름과 산소를 공급하기 위해 작은 연못에 수중 폭기 장치(aerator)를 설치하는 한 예를 볼 수 있다. 기존 의 호수정화를 위해 개발된 물리??화학적 방법(예: 수중 폭기, 화학 약품 투여 등)들은 호수의 규모에 비해 관리비용이 과다하게 투입되어야 하고, 호수 바닥에 침전물을 형성하는 등 의 오염원을 제공할 가능성이 높을 뿐만 아니라, 호수자체의 규모가 방대할 경우, 현실적으로 이들 기술들을 적용하여 호수를 정화하는 데는 한계를 나타내고 있다. 한편, 호수의 유입하천과 호수 내에 설치될 수 있는 수질정화공법의 처리효율에 대한 자료가 부족하고, 여러 수질정화공법이 호수 수질개선에 미치는 효과도 미흡한 실정이므로 효과적으로 호수의 수질문제를 해결할 수 있는 기술을 개발하고자 함이 목적이다.
따라서 호수의 수질문제를 해결하기 위해서 적절한 폭기(aeration) 기능, 물의 흐름과 약품투입을 병행하면 효과적으로 수질을 개선할 수 있다. 상기에서 언급한 것처럼 현재 적용되는 분수 또는 수중에 의한 폭기는 동력비가 과다하고 실제 폭기되는 물의 양이 적어서 큰 호수에는 적용할 수 없는 단점이 있다. 그리고 호수내에 응집제를 투입하는 것도 비용이 과다하고 침전물도 바닥에 침전 및 축적되어 혐기화하면 영양염류가 재용출되어 바닥침전물 제거나 지속적인 응집제 투입이 필요하다. 따라서 폭기는 효율이 우수한 순환형으로 설치하여 저부의 물이 상부공기와 노출되는 면을 극대화하도록 하였고, 이때 소요되는 전력은 태양광과 풍력을 동시에 이용하는 하이브리드(hybrid) 시스템으로 외부에서의 전원공급이 필요 없도록 하였다. 그리고 호수수내에 있는 영양염류는 양이 과다할 경우 천연응집제 또는 황토를 투입하여 응집시키고 호수내를 호기성 상태로 유지되도록 하여 질소와 인 등과 같은 영얌염류가 호수의 바닥으로부터 재용출되지 않도록 하였다.
하이브리드란 두 가지 이상의 시스템을 서로 기능적으로 결합하여 새로운 기능을 제공하는 것을 의미하며 대체에너지의 하이브리드 장비란 풍력에너지와 태양광에너지를 복합시켜 에너지를 얻는 구조를 말한다. 햇빛이 좋은 날에는 태양에너지를 전기에너지로, 흐리고 비 또는 바람부는 날에는 풍력을 전기에너지로 전환시킴으로서 태양광에너지와 풍력에너지가 가진 특성을 상호 보완 작용을 하여 인간이 좀 더 편리하게 자연 청정에너지를 사용하게끔 하는 시스템이다.
태양광발전은 비, 눈 또는 구름에 의해 태양광이 비치지 않는 날과 밤에는 전기를 발생하지 않을 뿐만 아니라 일사량의 강도에 따라 불균일한 직류 전기가 발생되므로 독립형 태양광 발전시스템은 안정적 전기공급을 위하여 태양전지의 용량이 커지고, 전력 저장용 축전지(battery)의 용량을 크게 하는 단점이 있으며, 풍력은 날씨가 좋은 날에 바람이 거의 없으므로 전기에너지 생성을 못하지만, 반대로 밤이나 우기시 또는 구름이 많은 날에는 일정량의 바람만 있으면 전기에너지를 발생시킬 수 있어 태양전지가 가진 단점을 보완할 수 가 있다.
특히, 호수나 저수지에서의 조류의 이상증식의 기본요인으로서 적당한 영양염류, 빛, 수온, 체류시간을 들 수 있고 햇빛의 양이 풍부하고 수온이 높은 여름 정체기의 수면에서 수온약층까지 조류의 증식이 현저하게 나타난다. 호수나 저수지에 유입한 영양염류는 표층에 존재하는 조류가 섭취하여 증식을 촉진한다. 특히 한여름에 성층이 생기기 시작하는 시기에는 충분한 햇빛, 봄에 상하순환, 역전현상에 의해 호수 밑바닥에서 올라오는 영양염류(질소, 인 등) 그리고 호수로 질소, 인 등이 유입되어 단기간에 조류가 증식하여 수화나 담수적조를 발생시킬 수 있다. 주로 여름 정체기에 증식한 조류는 영양염류가 유입되어 증식되지만 그 일부는 사멸 후 호수 바닥에 침전되어 유기물로 퇴적된다. 퇴적된 유기물질들은 당초 호기성 조건에서 박테리아에 의해 분해되며, 분해과정에서 호수 바닥에 있는 용존산소를 소비하게 되어 호수내의 산소가 부족한 상태를 초래한다. 따라서 호수 바닥에 산소가 고갈되어 무산소 상태로 변하게 되면 퇴적된 층으로부터 철이나 망간이 환원 용출되어 적수나 흑수 등의 착색장해를 일으키기도 한다.
이러한 조류의 증식이 활발한 여름철(7월, 8월, 9월)의 우리나라의 기상상태를 보면 강우일수가 전체달의 1/4일 차지한다. 따라서 태양광만으로 전원을 공급하는데는 일정부분 한계에 직면하게 되며 조류 최대 증식기에 원활한 수중의 DO농도를 유지할 수 없다.
10년(1999∼2008년) 평균 강우일수(≥10mm)
구분 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 계
강릉 1.30 0.80 2.00 2.40 2.30 2.90 6.30 6.60 6.80 2.40 2.00 1.00 36.80
서울 0.40 0.50 1.30 2.60 2.70 3.60 8.40 7.60 3.80 1.50 1.30 0.20 33.90
청주 0.70 1.00 1.50 2.10 3.10 4.00 6.80 6.70 4.90 1.70 0.80 0.40 33.70
대전 0.70 1.10 1.60 2.60 3.10 4.00 8.00 7.40 5.20 1.90 0.80 0.70 37.10
대구 0.60 0.70 1.40 2.40 2.10 3.90 5.40 6.80 4.30 1.10 0.70 0.40 29.80
부산 1.00 1.30 2.70 3.90 4.40 4.70 6.30 6.40 3.90 1.80 0.90 0.60 37.90
광주 0.70 1.30 2.10 2.70 3.40 4.50 6.70 8.10 4.10 1.50 1.20 0.90 37.20
전주 0.60 1.20 1.60 2.50 2.40 3.90 7.50 7.20 4.60 1.60 1.00 0.70 34.80
제주 2.00 2.30 2.70 2.60 3.40 4.20 5.80 5.80 4.90 2.40 1.80 2.00 39.90
자료) 기상연보, 기상청
따라서 비, 눈 또는 구름에 의해 태양광이 비치지 않는 날에는 별도의 전원공급원이 필요하게 된다.
그리고 오염이 많이 진행되어 수중의 영양염류 농도가 높은 호수나 저수지는 일정부분의 영양염류를 제거하여야만 효과적인 조류제거를 달성할 수 있다. 따라서 오염된 호수나 저류지 물에 화학약품을 포함한 응집제를 넣어 혼화 및 응집을 시키기 위해 물 기둥(Water Column)의 상단유입관 내부에 임펠러를 설치하여 회전시키면 호수 저층에 있는 물이 물 기둥 상부쪽으로 삐져 올라와 호수 표층으로 흘러나가 수리적인 와류가 형성되도록 한다. 수리적 와류가 형성되는 부분에 황토, 천연응집제 또는 화학약품을 투여하여, 투입된 약품이 수리적 와류에 의하여 순간적으로 혼화가 이루어지도록 하여 호수내로 확산되게 하였다. 천연응집제와 같은 응집제의 주입은 오염이 극심할 경우 일시적으로 사용하도록 한다.
그리고 수중의 산소 용존 전달속도는 몇 가지 인자에 의해 지배되며 수학적으로는 다음과 같다.
dC/dt = (Cs-C)ka
여기서 dC/dt는 액체내에서의 기체농도의 순간변화율이며, Cs와 C는 각각 포화농도와 실제농도이고, ka는 주어진 물리적인 조건에 관계된 상수이다. ka값의 크기는 계의 온도와 기체 전달의 계면적 및 한 상에서 다른 상으로의 전이에 따른 저항에 좌우되는 것으로 알려져 있다. 주어진 부피당의 계면적이 크면 클수록 기체전달의 기회는 더욱 커지게 된다. 따라서 용존율을 높이기 위해 임펠러에 의해 상부로 유입된 저층의 물을 수면적으로 얇게 퍼져 나가도록 하여 계면적을 최대화하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 예를 들어 호수나 저수지 등의 정체된 수역에서 영양염류에 의해 조류의 이상 증식이 발생되어 부영양화가 진행되는 것을 방지하기 위한 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 예를 들어 호수나 저수지 등의 정체된 수역에서 용존 산소의 농도를 증가시켜 혐기성 상태를 호기성 상태로 유지시키고 영양염류를 불용성으로 만들어 조류의 먹이원을 원천적으로 차단하기 위한 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양광과 풍력을 한꺼번에 또는 선택적으로 이용하여 예를 들어 호수나 저수지 등의 정체된 수역에서 최적화된 성능을 갖는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
부양체에 의해 일부 또는 전부가 부상하는 수질 정화 장치 본체;
상기 수질 정화 장치 본체에 일부 또는 전부가 제공되며, 상기 부양체에 의해 수면 위에 노출되는 발전 모듈로서의 풍력 발전 모듈과 태양광 발전 모듈;
상기 풍력 발전 모듈과 상기 태양광 발전 모듈로부터의 전기 에너지를 충전시키기 위한 축전지;
상기 축전지로부터의 전원에 의해 구동되는 모터;
상기 모터의 회전 구동에 의해 작동되어 정체 수역에서 상향수류를 발생시키기 위한 수중 임펠러;
상기 수중 임펠러에 의한 상향수류의 유로를 제공하는 신축 가능한 주름관; 및
상기 주름관에 일체형으로 또는 별개형으로 연결되며, 전체적인 측단면이 깔때기 형상을 가지며 부양체에 의한 조절에 의해 확대된 개구가 수면 아래로 잠기게 구성되어 있는 깔때기형의 순환 호퍼;를 포함하며,
상기 주름관의 상단과 상기 깔때기형의 순환 호퍼 사이의 원주부에는 다수의 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치를 제공한다.
본 발명에 있어, 상기 태양광 발전 모듈은 다수의 집열판을 포함하며, 상기 집열판은 상기 수질 정화 장치 본체를 중심으로 사방으로 배치되어 있고, 개별적으로 상기 수질 정화 장치 본체에 대하여 경사각이 조절되게 구성되어 있다.
본 발명에 있어, 상기 풍력 발전 모듈과 상기 태양광 발전 모듈을 동시적으로 또는 선택적으로 구동시키기 위한 컨트롤러를 더 포함한다.
본 발명에 있어, 상기 주름관의 단부에 결합되어 상기 주름관의 단부를 정체 수역의 바닥에 대하여 대체로 "U" 자형으로 고정시키기 위한 주름관 형상 고정체 및 상기 주름관 형상 고정체에 결합되어 상기 주름관의 단부를 정체 수역의 원하는 장소에 고정시키기 위한 주름관 앵커를 더 포함한다.
본 발명에 있어, 상기 부양체는 상기 수질 정화 장치 본체에 링크에 의해 회동 가능하게 힌지 결합되며, 상기 링크는 상기 수질 정화장치 본체에 강제적 회전에 의해 길이 방향으로 신장 가능하게 결합되어 있다.
본 발명에 있어, 상기 수질 정화 장치 본체에 연결되어 상기 수질 정화 장치를 정체 수역의 원하는 장소에 고정시키기 위한 앵커를 더 포함한다.
본 발명에 있어, 응집제 저장 탱크 및 상기 응집제 저장 탱크로부터 연장되며 개방된 단부가 상기 주름관의 내부에 연통 가능하게 연장되되 상기 수중 임펠러 보다 낮은 수준에 위치하도록 연장되어 형성되어 있는 응집제 주입관을 더 포함한다. 본 발명에서는, 상기 응집제 저장 탱크로부터 상기 주름관으로의 응집제 공급은 점적 투입 방식에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치에 의하면, 댐, 연목, 호수와 같은 정체 수역에서의 저수지물을 외부의 전원 공급 없이 일 년 내내 운용할 수 있다.
이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다.
도 1에는 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치의 요부가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서는 후술되어 있는 주름관과 주름관의 고정을 위한 앵커 구조 그리고 주름관의 수중 단부의 구성 이 생략되어 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 수질 정화 장치를 위에서 바라본 모습이 개략적으로 도시되어 있다. 도 2에서는 설명의 편의상 풍력 발전 모듈이 생략되어 도시되어 있다. 도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수질 정화 장치의 단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에서는 설명의 편의상 풍력 발전 모듈, 태양광 발전 모듈, 주름관의 단부를 특정 형태로 고정시키기 위한 구성 등이 생략되어 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치는 부양체(10), 부양체(10)에 의해 수면 위로 부상하는 수질 정화 장치 본체(1), 자가 발전 모듈로서의 풍력 발전 모듈(20)과 태양광 발전 모듈(30), 축전지(40), 축전지(40)로부터의 전원에 의해 구동되는 모터(50), 도시되어 있지는 않지만 본 발명의 구성에 속하는 수중 임펠러(80) 및 수중 임펠러(80)에 의한 상향류수의 유로를 제공하는 주름관(70)을 포함한다. 도 1 및 도 2에서, 도면부호 40은 사실상 밀폐된 케이스의 축전지 위치 케이스 부분을 지시하고 있으나, 설명의 편의상 그 아래에 배치되어 있는 축전지인 것으로 인식되어야 하며, 마찬가지로 도면부호 50 또한 풍력 발전 모듈(50)의 하단의 지지 부분을 지시하고 있으나, 그 아래의 축상에서 작동하는 모터인 것으로 인식되어야 한다.
부양체(10)는 본 발명에 따른 수질 정화 장치의 전체 중량을 고려하여 크기 및 개수가 선택될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 2개씩 1조로 하여 총 3조로 120ㅀ 각도로 배치되어 운용된다.
수질 정화 장치 본체(1)에는 도시된 바와 같이 풍력 발전 모듈(20)과 태양광 발전 모듈(30)이 설치된다. 풍력 발전 모듈(20)의 공기에 의한 저항을 최소하도록 수질 정화 장치 본체(1)와 이격되어 설치되고, 태양광 발전 모듈(30)은 풍력 발전 모듈(20)에 의한 그림자를 최소화시키면서 적은 중량으로 많은 광량이 입사되도록 수질 정화 장치 본체(1)의 측면 둘레 부분에 설치된다. 각각의 태양광 발전 모듈(30)은 도시되지는 않았지만 개별적으로 각도 조절이 가능하도록 설치되는 것이 바람직할 것이다. 이러한 각도 조절은 본 발명의 명세서를 숙지한 당업자에게는 다양하게 고려될 수 있을 것이다.
풍력 발전 모듈(20)과 태양광 발전 모듈(30)은 선택적 조작에 따라 한꺼번에 작동될 수 있고, 선택적으로 작동될 수 있을 것이다. 이러한 일괄 작동 및 선택 작동은 이를 제어하는 컨트롤러에 의해 수행된다.
풍력 발전 모듈(20)과 태양광 발전 모듈(30)로부터의 전기 에너지는 축전지(40)에 충전되며, 축전지(40)에 충전된 전기 에너지는 수중 임펠러(80)를 회전 구동시키기 위한 모터(40)의 구동 전원으로 사용된다.
한편, 태양광 발전 모듈(30)은 다수의 집열판(32)을 포함하며, 각각의 집열판(32)은 수질 정화 장치 본체(1)를 중심으로 사방으로 배치되어 있고, 개별적으로는 상기 수질 정화 장치 본체(1)에 대하여 경사각이 조절되게 구성되어 있다. 본 실시예에서는 5개의 집열판(32)이 서로에 대하여 대략 72°의 각도로 배치된다. 각각의 집열판(32)은 이의 후면에 있는 프레임에 의해 후면 지지되고, 이의 측면에 있는 도 1에 도시된 바와 같은 측면 고정부(34)에 의해 측면 지지된다.
수중 임펠러(80)는 도 3에 도시된 바와 같이 모터(50)의 회전 구동에 의해 작동되어 정체 수역에서 상향류수를 발생시킨다. 한편, 수중 임펠러(80)에 의한 상향류수는 도시된 바와 같이 신축 가능한 주름관(70)에 의해 형성된 유로에 의해 배향된 상향 흐름을 갖게 된다. 수중 임펠러(80)는 주름관(70) 내에 배치되는 구조를 가지며, 주름관(70)의 상단에는 깔때기형의 순환 호퍼(60)가 제공된다. 순환 호퍼(60)의 상위 부분은 확대된 개구를 가지며, 이 개구는 부양체(10)에 의한 조절에 의해 수면 아래로 잠기게 구성된다.
한편, 주름관(70)의 상단과 깔때기형의 순환 호퍼(60) 사이의 원주부에는 도시된 바와 같이 다수의 개구(72)가 형성되어 있다.
본 발명에 따른 자가 발전식 수질 정화 장치(100)는 도시된 바와 같이 수질 정화 장치 본체(1)에 체인(112)과 같은 연결 수단에 의해 연결되어 수질 정화 장치를 정체 수역의 원하는 장소에 고정시키기 위한 앵커(110)를 더 포함한다. 이러한 앵커(110)는 태풍과 같은 악조건에서도 본 발명에 따른 자가 발전식 수질 정화 장치(100)가 이동되지 않게 하므로 돌발 상황에서 발생할 수 있는 각종 위험을 미연에 방지할 수 있게 한다.
부양체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 수질 정화 장치 본체(1)에 링크(12)에 의해 회동 가능하게 힌지 결합된다. 링크(12)는 도면상 수질 정화 장치 본체(1)의 중간 부분에 도 4에 도시된 바와 같은 조절 수단(14)에 의해 결합된다. 이러한 조절 수단(14)은 일단(14b)은 수질 정화 장치 본체(1)에 고리 형태로 고정되고, 다른 일단(14c)은 상기 링크(12)에 고리 형태로 고정된다. 상기 고리 형태 의 양단은 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 나사산이 형성된 연결 부재(14a)에 의해 상호 연결되며, 상기 연결 부재(14a)의 회전 동작에 의해 상기 양 단(14b)(14c)의 거리가 조절됨으로써 수질 정화 장치 본체(1)에 대한 부양체(10)의 유격 거리가 조절되어, 본 발명에 따른 수질 정화 장치의 수면으로부터의 높이를 조절하게 되는 것이다.
도 5에는 주름관(70)의 수중 단부가 도시되어 있다. 주름관(70)의 수중 단부는 도시된 바와 같이 단부를 정체 수역의 바닥에 대하여 대체로 "U" 자형으로 고정시키기 위한 주름관 형상 고정체(74)가 제공된다. 이러한 주름관 형상 고정체(74)에 의해 주름관(70)의 단부는 U 자 형상을 갖게 되며, 이와 같은 주름관(70) 단부 형상으로 인해 주름관의 입구부가 정체 수역의 바닥에 직접 접촉함으로써 발생될 수 있는 막힘 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 정체 수역의 바닥에 형성된 각종 오물들로 인한 주름관(70)의 막힘 및 수중 임펠러(80)의 고장 발생 요인을 최소화시켜준다. 한편, 상기 주름관 형상 고정체(74)에는 또한 도시된 바와 같이 주름관(70)의 단부를 정체 수역의 원하는 장소에 고정시키기 위해 주름관 앵커(76)가 더 결합되어 있다. 이러한 주름관 앵커(76)는 정체 수역에서 주름관(70)의 단부가 움직여서 발생할 수 있는 막힘 현상 등을 또한 미연에 방지하는 데에 유리하다.
다시 도 3을 참조하면, 수질 정화 장치 본체(1)에는 도시된 바와 같이 응집제 저장 탱크(90)가 설치된다. 응집제 저장 탱크(90)로부터의 응집제는 각각의 응집제 저장 탱크(90)로부터의 응집제 주입관(92)을 통해 주름관(70)의 내부에 공급된다. 이때, 응집제 주입관(92)의 개방된 일단은 도시된 바와 같이 수중 임펠 러(80)의 아래에 일정 거리 떨어져 위치한다.
응집제 주입관(92)으로부터의 응집제는 도 6에 도시된 바와 같이 정체 수역의 바닥으로부터의 상향류수와 함께 상승하면서 수중 임펠러(80) 아래에서 수중 임펠러(80)에 의한 동작에 의해 회전하면서 상향류수와 섞이면서 수중 임펠러(80)를 통과하면서 완전히 섞이게 된다.
수중 임펠러(80)를 통과한 응집제와 상향류수의 혼합물은 도 6에 도시된 바와 같이 깔때기 형상의 순환 호퍼(60)의 입구부로 빠져나온다. 이와 함께, 투입된 응집제는 수리적 와류에 의하여 본 발명에 따른 수질 정화 장치를 중심으로 정체 수역의 사방으로 확산된다. 한편, 본 발명에서, 응집제는 응집제 저장 탱크(90)로부터 상기 주름관(70)으로 점적 방식으로 투입된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따른 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자가 발전식 수질 정화 장치의 개략 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자가 발전식 수질 정화 장치의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용되는 부양체 유격 조절 수단의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 주름관의 수중 단부의 고정 구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자가 발전식 수질 정화 장치의 작동예를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 수질 정화 장치 본체 10 : 부양체
12 : 링크 14 : (부양체 유격) 조절 수단
20 : 풍력 발전 모듈 30 : 태양광 발전 모듈
40 : 축전지 50 : 모터
60 : (깔때기형) 순환 호퍼 70 : 주름관
72 : 개구 74 : 주름관 형상 고정체
76 : 주름관 앵커 80 : 수중 임펠러
90 : 응집제 저장 탱크 100 : 수질 정화 장치
110 : 앵커 112 : 체인

Claims (8)

  1. 부양체(10)에 의해 일부 또는 전부가 부유하는 수질 정화 장치 본체(1);
    상기 수질 정화 장치 본체(1)에 일부 또는 전부가 제공되며, 상기 부양체(10)에 의해 수면 위에 노출되는 발전 모듈로서의 풍력 발전 모듈(20)과 태양광 발전 모듈(30);
    상기 풍력 발전 모듈(20)과 상기 태양광 발전 모듈(30)로부터의 전기 에너지를 충전시키기 위한 축전지(40);
    상기 축전지(40)로부터의 전원에 의해 구동되는 모터(50);
    상기 모터(50)의 회전 구동에 의해 작동되어 정체 수역에서 상향수류를 발생시키기 위한 수중 임펠러(80);
    상기 수중 임펠러(80)에 의한 상향수류의 유로를 제공하는 신축 가능한 주름관(70); 및
    상기 주름관(70)에 일체형으로 또는 별개형으로 연결되며, 전체적인 측단면이 깔때기 형상을 가지며 부양체(10)에 의한 조절에 의해 확대된 개구가 수면 아래로 잠기게 구성되어 있는 깔때기형의 순환 호퍼(60);를 포함하며,
    상기 주름관(70)의 상단과 상기 깔때기형의 순환 호퍼(60) 사이의 원주부에는 다수의 개구(72)가 형성되어 있으며,
    상기 태양광 발전 모듈(30)은 다수의 집열판(32)을 포함하며, 상기 집열판(32)은 상기 수질 정화 장치 본체(1)를 중심으로 사방으로 배치되어 있고, 개별적으로 상기 수질 정화 장치 본체(1)에 대하여 경사각이 조절되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 풍력 발전 모듈(20)과 상기 태양광 발전 모듈(30)을 동시적으로 또는 선택적으로 구동시키기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 주름관(70)의 단부에 결합되어 상기 주름관(70)의 단부를 정체 수역의 바닥에 대하여 대체로 "U" 자형으로 고정시키기 위한 주름관 형상 고정체(74) 및 상기 주름관 형상 고정체(74)에 결합되어 상기 주름관의 단부를 정체 수역의 원하는 장소에 고정시키기 위한 주름관 앵커(76)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 부양체(10)는 상기 수질 정화 장치 본체(1)에 링크(12)에 의해 회동 가능하게 힌지 결합되며, 상기 링크(12)는 상기 수질 정화장치 본체(1)에 강제적 회전에 의해 길이 방향으로 신장 가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 수질 정화 장치 본체(1)에 연결되어 상기 수질 정화 장치를 정체 수역의 원하는 장소에 고정시키기 위한 앵커(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 응집제 저장 탱크(90) 및 상기 응집제 저장 탱크(90)로부터 연장되며 개방된 단부가 상기 주름관(70)의 내부에 연통 가능하게 연장되되 상기 수중 임펠러(80) 보다 낮은 수준에 위치하도록 연장되어 형성되어 있는 응집제 주입관(92)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 응집제 저장 탱크(90)로부터 상기 주름관(70)으로의 응집제 공급은 점적 투입 방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 정체 수역용의 자가 발전식 수질 정화 장치.
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