KR20150144418A - 수중펌프를 이용한 수질정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 호수와 늪, 연못 등의 수면에 설치되어 수중펌프를 이용하여 상부로 물을 분사하고 수면의 물을 사방으로 퍼지게 함과 동시에 수류를 발생시켜 수중의 용존 산소량을 풍부하게 하며 광합성을 촉진하여 줌으로서 부영양화에 의한 수중의 녹조현상과 수중식물의 부패에 따른 악취를 방지할 수 있는 수중펌프를 이용한 수질정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치는 심층수를 상층수로 순환시키기 위한 수중펌프(10)와, 상기 수중펌프(10)를 수용하도록 상부에 개구부가 형성되고 내부가 빈 단지 형상의 하부몸체(20)와, 상기 하부몸체(20)의 개구부에 연결되어 상기 수중펌프(10)에서 분출되는 물을 상부로 분사시키기 위한 분사로(30)와, 상기 분사로(30)와 연결되어 수면에 부유하기 위해 상부가 개구된 원통 형상의 중앙에 중공형의 연결로(45)가 형성된 상부몸체(40)와, 상기 상부몸체(40)의 개구부에 결합되어 상기 분사로(30)를 통한 물을 분사시키기 위해 상기 분사로(30)와 연통되도록 분사구(55)가 형성된 돔 형상의 상부커버(50)와, 상기 상부커버(50)의 상부에는 자가 발전을 위한 다수개 장착된 태양전지판(60)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수중펌프를 이용한 수질정화장치{WATER PURIFICATION APPARATUS USING THE WATER PUMP}

본 발명은 수중펌프를 이용한 수질정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호수와 늪, 연못 등의 수면에 설치되어 수중펌프를 이용하여 상부로 물을 분사하고 수면의 물을 사방으로 퍼지게 함과 동시에 수류를 발생시켜 수중의 용존 산소량을 풍부하게 하며 광합성을 촉진하여 줌으로서 부영양화에 의한 수중의 녹조현상과 수중식물의 부패에 따른 악취를 방지할 수 있는 수중펌프를 이용한 수질정화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 수중에서의 먹이사슬은 1차 생산자로서 태양에너지에 의하여 광합성을 하고 무기물에서 유기물을 생산하는 식물성 플랑크톤과 이 식물성 플랑크톤을 먹는 동물성 플랑크톤, 또한 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 먹는 물고기 등의 소비자로 그 관계가 이루어지고, 여기에 물을 정화하는 유용 미생물들이 있어 항상 깨끗한 물을 형성하게 됨으로써 수중 생태계가 유지되어 진다.

이때, 식물성 플랑크톤은 물속에서 빛 에너지를 이용(광합성작용)하여 이산화탄소, 질소, 인과 같은 무기물을 먹고 탄수화물과 같은 유기물과 산소를 만드는 것으로 수중 생물에게 유기물(다른 생물의 먹이)과 산소를 공급함으로써 동물성 플랑크톤, 수서곤충, 패류 및 어류 등 다양한 수중 생물의 서식을 가능하도록 하여 수중생태계의 다양성을 유지하는 역할을 하는 것이다.

하지만, 생활의 도시화와 산업화가 급진전 됨에 따라 오수의 발생량 증가는 물론, 증가된 오수로 인해 주변 수계로 영양염류(예컨대 질소, 인 등)가 유입되어 수계의 부영양화를 초래하게 된다.

이러한 부영양화에 의해 수중에는 녹초와 같은 수중식물이 이상적으로 다량 발생하게 되는 소위 녹조현상이 발생하게 되고, 물론 식물성 플랑크톤이 광합성 작용에 의해 산소를 계속 생산하고는 있지만 이미 폭발적으로 증가한 수중식물이 소비하는 산소량에는 미치지 못하게 되어, 수중식물이 수중에 함유된 용존산소까지 전부 소비하게 되면 산소결핍에 의해 모두 죽게 될 뿐만 아니라, 수중에 사는 물고기와 같은 동식물 등도 산소부족으로 모두 폐사하는 등 수중 생태계가 파괴된다.

뿐만 아니라, 죽은 수중 동식물이 밑바닥으로 침전하면서 곧 부패하기 때문에 악취를 방출하게 되어 물의 오염도에 매우 심각한 영향을 미치게 되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 다양한 방안이 모색되고 있는데, 예컨대 분수, 수차, 폭기, 교반, 여과, 약품첨가 방법 등을 들 수가 있다.

상기 방법 중 일례로 폭기(Aeration)법은 오염된 물속에 순간적으로 다량의 산소를 공급하여 줌과 동시에 물속에서 빠져나오기 어려운 과잉의 유해한 이산화탄소나 질소를 빼내는 방법이 일반적으로 많이 사용되는 것이지만, 예를 들어 녹조현상을 나타내는 연못에 대하여 폭기법을 사용할 경우 연못의 모든 부분으로 산소가 균등하게 전달되지를 못하는 점과 정화 역할을 하는 유용 미생물은 통상 플록(floc)이라는 군집을 이루고 있는데, 이러한 폭기 방법을 사용하게 되면 오히려 유용 미생물의 플록 형성에 역행하는 효과를 보이게 되어 부영양화의 억제에 있어 큰 효과를 보지 못하게 된다.

또한, 특허등록번호 제10-0828436호 및 특허등록번호 제10-1244272호와 같이 소형선박에 설치되어 자연수압 또는 펌프에 의하여 선박의 추진 스크류 측에 약품을 분사함으로 추진 스크류의 회전에 의해 수중으로 약품이 골고루 퍼지게 하여 정화하거나 초음파를 이용하여 조류를 제거하는 등의 방법이 공지되어 있다.

상기 종래 기술들 중 약품을 이용하는 방법은 수중에 용존되어 있는 유기물과, 조류를 제거하기 위해서 응집제나 황산구리 등의 약품을 투입하여 오염물질이 응집, 응결, 침전되도록 하는 정화방법이다. 그러나, 상기 약품을 이용하는 방법은 수질 정화 성능이 즉시 발휘될 뿐만 아니라 그 효과도 뛰어나지만, 수질정화 성능이 오래 지속하지 못하고, 화학적 부산물로 인한 2차적인 오염이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 초음파를 이용하여 녹조를 제거하는 기술의 효율성은 이미 당 분야에서 검증은 되었으나, 발산되는 거리가 한정되어 적용범위가 협소하고, 운용비용이 과다하게 소요되며 그로 인한 많은 유지보수 비용이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 심층수와 표층수의 순환을 위해 수중펌프를 이용하여 심층수를 수면의 공기 중으로 분사하도록 하여, 수면의 물이 사방으로 퍼지게 함에 따라 수류를 발생시켜 수중의 용존 산소량을 풍부하게 하여 광합성을 촉진할 수 있으며, 외부 전원에 구속되지 않도록 태양열을 이용한 자가 발전시설을 구비하여 부영양화에 의한 수중의 녹조현상과 수중식물의 부패에 따른 악취를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 외관 또한 미려한 수중펌프를 이용한 수질정화장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치는, 심층수를 상층수로 순환시키기 위한 수중펌프(10)와, 상기 수중펌프(10)를 수용하도록 상부에 개구부가 형성되고 내부가 빈 단지 형상의 하부몸체(20)와, 상기 하부몸체(20)의 개구부에 연결되어 상기 수중펌프(10)에서 분출되는 물을 상부로 분사시키기 위한 분사로(30)와, 상기 분사로(30)와 연결되어 수면에 부유하기 위해 상부가 개구된 원통 형상의 중앙에 중공형의 연결로(45)가 형성된 상부몸체(40)와, 상기 상부몸체(40)의 개구부에 결합되어 상기 분사로(30)를 통한 물을 분사시키기 위해 상기 분사로(30)와 연통되도록 분사구(55)가 형성된 돔 형상의 상부커버(50)와, 상기 상부커버(50)의 상부에는 자가 발전을 위한 다수개 장착된 태양전지판(60)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 분사로(30)는, 상기 수중펌프(10)를 통해 분출된 물이 측면으로 분출되어 수류를 형성하도록 상기 분사로의 측면으로 다수개의 분사관(35)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치는 수중펌프를 이용하여 적은 전력량으로 심층수와 표층수의 순환을 조장하여 수중의 용존 산소량을 풍부하게 하고, 수중 조류의 광합성을 촉진하여 부영양화에 의한 수중의 녹조현상과 수중식물의 부패에 따른 악취를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 태양전지판을 이용하여 외부의 전력에 구애받지 않고 자가 발전한 전력을 사용함에 따라 수질정화장치의 가동에 따른 유지비를 절감하며, 본 발명이 설치되는 공원 및 유원지의 환경과도 잘 어울려 미려한 경관을 제공할 수 있게 되는 효과를 갖는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 평면도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 종단면도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 동작상태를 나타낸 작동상태도.
도 5는 본 발명 중 상부커버와 태양전지판의 다른 실시예를 나타낸 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 평면도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 동작상태를 나타낸 작동상태도이며, 도 5는 본 발명 중 상부커버와 태양전지판의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.

상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물을 포함한다,

본 발명의 일실시 예에 의한 바람직한 수중펌프를 이용한 수질정화장치는, 전력에 의해 심층수를 상부로 분출하도록 하면서, 심층수와 표층수가 순환되도록 하는 수중펌프(10)를 사용한다.

상기 수중펌프(10)는 저온의 심층수를 고온의 표층으로 끌어올려서 표층수와 심층수가 순환되면서 서로 섞이도록 한다. 표층과 심층의 온도차이로 인한 온도성층의 밀도장벽은 탁질물질의 침강을 방해하게 되어, 탁질물질이 수중에 부유하게 되므로 수질이 청정하지 못하고 탁하게 된다. 따라서, 본 발명은 표층과 심층의 온도차이가 줄어들게 되므로, 표층과 심층간의 온도차에 의해 발생되는 온도성층(Thermocline)의 밀도장벽이 파괴되어 탁질물질의 침강속도가 증가되어 정화기능이 향상된다.

또한, 상기 표층수와 심층수간의 순환이 이루어지면, 산소 공급이 정화대상 수중의 저질까지 원활하게 이루어지므로 자정능력의 극대화가 가능하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상부에 개구부가 형성되고, 상기 수중펌프(10)를 수용하기 위해 내부가 빈 단지 형상의 하부몸체(20)가 구비된다.

상기 하부몸체(20)는 상기 수중펌프(10)에서 분출되는 물을 상부로 이동시키기 위해 상기 하부몸체(20)의 상부 개구부에 중공형의 파이프로 형성된 분사로(30)를 결합하거나 형성시킬 수 있다.

또한, 상기 수중펌프(10)를 수용하는 상기 하부몸체(20)의 하부는 상기 수중펌프(10)로 유입되는 수중의 이물질 및 수초 등의 유입을 방지하여 상기 수중펌프(10)의 고장을 미연에 방지하고자 측면에는 다수개의 구멍이 천공될 수 있다.

수중펌프를 이용한 수질정화장치를 호수나 연못의 수면에 부유시키기 위해 상부몸체(40)가 형성될 수 있다.

상기 상부몸체(40)는 상부가 개구된 원통 형상으로 지름에 비해 높이가 낮고, 중앙에 중공형의 연결로(45)가 형성되어 있다.

또한, 상기 상부몸체(40)는 수면에 부유되기 위해 내부가 비어있거나 스티로폼과 같은 부력부재로 충진될 수 있으며, 상기 연결로(45)의 중앙으로 상기 분사로(30)가 동심원을 이루도록 결합되어 상기 하부몸체(20)에 연결된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수중펌프(10)에서 분출되는 물이 상기 분사로(30)를 따라 이동되어 수면 위로 분사되기 위해 상기 분사로(30)와 연통되도록 상기 분사로(30)의 끝 단부에는 분사구(55)가 형성된 상부커버(50)가 결합되게 된다.

상기 상부커버(50)는 상측으로 볼록하게 돌출된 돔 형상으로 형성되고, 중앙으로 상기 분사로(30)와 연통되는 분사구(55)가 형성되며, 상기 분사로(30)의 끝 단부와 연결되어 상기 상부몸체(40)의 상부의 개구된 개구부를 덮는다.

또한, 상기 상부커버(50)의 상부에는 상기 수중펌프(10)의 작동을 위하여 전력을 생산하는 태양전지판(60)이 다수개 결합되어 있으며, 상기 태양전지판(60)에서 생성된 전력의 저장 및 일정한 전력 공급을 위하여 상기 상부몸체(40) 내부에 구비된 배터리(B)에 충전되고, 인버터 기능이 갖는 컨트롤러(C)에 의해 상기 수중펌프(10)가 동작되어 심층수를 수면 위로 분출시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 분사로(30)는 상기 수중펌프에 의해 분출된 물을 이동시켜 상기 상부커버(50)에 형성된 분사구(55)를 통해 수면 위로 분출되는데, 상기 분사로(30)의 측면으로 상기 분사로(30)와 연통되게 형성된 다수개의 분사관(35)을 형성하여 상기 수중펌프(10)에서 분출되는 물을 측면으로 분출되어 수면 위로 수류를 형성하도록 한다.

이때, 상기 분사관(35)은 상부몸체(40)의 바닥면과 상기 분사로(30)가 만나는 지점의 상기 분사로(30) 외측으로 다수개 돌출되고, 상기 상부몸체(40)의 외부 형상을 따라 구부러져 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 작용효과를 살펴본다.

본 발명에 따른 수중펌프를 이용한 수질정화 장치는 호수와 늪, 연못 등의 수면에 설치되어 전력에 의해 수중펌프(10)를 구동하게 된다.

상기 수중펌프(10)를 통해 분출되는 물은 분사로(30)를 통해 이동되어 분사로(30)와 연통되게 결합된 상기 상부커버(50)의 분사구(55)와 상기 분사로(30)의 측면에 형성된 분사관(35)에 의해 수면 위로 분출되어 물을 사방으로 퍼지게 함과 동시에 수류를 발생시켜 수중의 용존 산소량을 풍부하게 하여 광합성을 촉진하게 된다. 따라서, 부영양화에 의한 수중의 녹조현상과 수중식물의 부패에 따른 악취를 방지하여 수질을 정화하게 된다.

다시 말해, 상기 수중펌프(10)에 의해 분출되는 심층수가 상기 수중펌프(10)를 수용하는 상기 하부몸체(20)의 상부에 결합되는 상기 분사로(30)를 통해 상부로 이동된다.

또한, 수중펌프를 이용한 수질정화 장치를 호수와 늪, 연못의 수면에 부유시키기 위하여 원통 형상의 상부가 개구된 상부몸체(40)가 상기 분사로(30)와 결합되며, 상기 상부몸체(40)는 상기 분사로(30)와 결합을 위해 중앙에 중공형의 연결부를 형성하여 결합한다.

이때, 상기 상부몸체(40)의 상부로 중앙에 상기 수중펌프(10)에서 분출되어 분사로(30)에 의해 이동된 심층수가 수면 위로 분사되도록 상기 분사로(30)의 끝 단부에 연통되어 결합되도록 분사구(55)가 형성된 돔 형상의 상부커버(50)를 통해 수면 위로 분사되게 된다.

또한, 상기 상부커버(50)의 상측으로 상기 수중펌프(10)의 구동을 위한 전력을 생산하는 태양전지판(60)이 다수개 설치되어 전력을 생산하며, 생산된 전력은 상기 상부몸체(40)에 구비된 배터리(B)에 저장되고, 생산된 전력을 일정하게 상기 수중펌프(10)에 공급하기 위해 인버터 기능이 갖는 컨트롤러(C)에 의해 작동된다.

따라서, 상기 수중펌프(10)의 작용과 상기 분사구(55) 및 분사관(35)을 통한 수류의 작용으로 인하여 수중의 용존산소량을 높이게 되고, 수중 조류의 광합성을 촉진하여 부영양화에 의한 수중의 녹조현상과 수중식물의 부패에 따른 악취를 방지하게 된다.

상술한 바와 같이 간단한 구조와 자체 생산되는 전력으로 구동될 수 있기 때문에 본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치를 저렴한 비용으로 유지 및 보수를 할 수 있게 된다.

또한, 설치되는 공원 및 유원지의 환경과도 잘 어울려 미려한 경관을 제공할 수 있게 되어 본 발명에 의한 수중펌프를 이용한 수질정화장치의 제품가치를 상승시키게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 수중펌프 20 : 하부몸체
30 : 분사로 35 : 분사관
40 : 상부몸체 45 : 연결로
50 : 상부커버 55 : 분사구
60 : 태양전지판 C : 컨트롤러
B : 배터리

Claims (2)

1. 심층수를 상층수로 순환시키기 위한 수중펌프(10)와,
   상기 수중펌프(10)를 수용하도록 상부에 개구부가 형성되고 내부가 빈 단지 형상의 하부몸체(20)와,
   상기 하부몸체(20)의 개구부에 연결되어 상기 수중펌프(10)에서 분출되는 물을 상부로 분사시키기 위한 분사로(30)와,
   상기 분사로(30)와 연결되어 수면에 부유하기 위해 상부가 개구된 원통 형상의 중앙에 중공형의 연결로(45)가 형성된 상부몸체(40)와,
   상기 상부몸체(40)의 개구부에 결합되어 상기 분사로(30)를 통한 물을 분사시키기 위해 상기 분사로(30)와 연통되도록 분사구(55)가 형성된 돔 형상의 상부커버(50)와,
   상기 상부커버(50)의 상부에는 자가 발전을 위한 다수개 장착된 태양전지판(60)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수중펌프를 이용한 수질정화장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 분사로(30)는, 상기 수중펌프(10)를 통해 분출된 물이 측면으로 분출되어 수류를 형성하도록 상기 분사로의 측면으로 다수개의 분사관(35)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수중펌프를 이용한 수질정화장치.

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