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공법
개요
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태양광(또는 일반전력)을 이용한 부유식 호소수(湖沼水) 순환장치이다. 수체(水體)를 효율적으로 넓고 크게 순환(Circulation)시키고 대기의 공기(산소)를 혼합(Mixing)한다. 부영양화가 되었거나, 진행되는 호소의 수질을 자연친화적으로 정화 개선한다.
호소 하부의 물을 표면에 끌어올려 층류(laminar flow)를 형성하면 자외선과 산소에 접촉하여 물의 정화작용이 일어난다. 정화된 표면수를 순환운동에 의한 연속적 표면교환(surface renewal)을 시킴으로써 호소 하부의 물까지 정화한다.
이 순환장치는 저동력의 임펠러 모터와 태양광을 이용하므로 동력에너지를 획기적으로 절감한다.
2002년 미국에서 특허-개발된 새로운 개념의 호소수 수질개선 공법이다.
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정화
원리
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CMSTM(Controlled Mix Stabilization) 개념을 근거로 하여, 호수 저면의 물을 호수 표면으로 끌어 올린 후 다시 작은 수두차를 유지하며 분산시키면 호수 표면을 따라 층류(Laminar Flow)를 형성하게 된다. 이 층류는 느린 속도로 넓은 면적을 방사상(Radial Flow)으로 확산 이동한다. 이 물은 밑으로 내려갔다가 다시 상부로 올라 올 때 직접적인 순환(Primary Flow)과 함께 간접적 유도순환(Induced Flow)을 일으킨다. 따라서 호수의 전체 수체(水體)는 대규모로 수평 및 수직 방향으로 순환/혼합된다.
이 방식에 의한 간접적 유도순환(Induced Flow)량은 직접적인 순환(Primary Flow)량의 4~10배가 되므로 전체 수체의 순환 량(Total Flow)은 적용분야별로 약 55,000㎥/일 정도가 된다. 이러한 방식의 효율적인 순환에 의해 연속적으로 표면수가 교체 (Surface Renewal)되면 호수 저면에 있던 물이 표면에서 자외선과 대기의 산소에 접촉한다.
자외선과 산소에 의해 소독된 후, 산소를 흡수한 표면수(表面水)는, 난류를 일으키지 않고, 호소수 표면에서 천천히 부드럽게 확산을 하여 미생물의 호기성 활동영역을 넓힌다. 표면수 교환이 진행함에 따라서 호소 하부로 호기성 영역은 확장된다. 물 밑 깊은 곳까지 부유물질(suspended solids)과 용해물질(dissolved solids)을 감소시킨다. 호소의 물이 표면에서부터 깨끗해지면서 투명도가 높아지면 햇빛은 더 깊이 침투하고, 동시에 열이 전달(heat transfer)된다. 성층현상은 깨지며, 여러 종류의 가스(gases)는 호수 바닥에서 올라와 물 표면에서 대기와 교환하여 방출된다. 이로써 부영양화가 진행되는 호수의 각종 수질악화 문제를 친환경/친생태적으로 치료와 예방을 할 수 있게 된다.
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■ CMSTM
(Controlled Mix Stabilization)의 개념
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수체(水體) 내에 3개의 zone을 형성 유지한다. Anaerobic zone을 교란시키지 않고 수체를 순환/혼합하여 Aerobic - Oxic - Anaerobic zone을 유지시킨다.
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대기로부터 산소를 연속적으로 흡수함으로써 Aerobic zone에서 유기물의 소화(digestion)를 촉진하고 H2S 암모니아 등의 가스를 소모시킨다.
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영양염류의 부하를 전체 수체(水體) 내에 균등하게 분배시키며, Anaerobic zone에 침전된 고형물질 등의 혐기성분해를 촉진시킨다.
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■ 처리공정
모식도
장치의
종류
호수정화 순환장치에는 다음과 같은 2 가지 형이 있다.
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태양광 이용 호수순환기
Solar Model
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일반 전력이용 공기혼합 호수순환기
DA Model(Diffused Air & Electric)
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상세
모델별 사양(페이지 이동)
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수질개선
효과
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기본적으로 큰 규모의 수체가 효율적으로 순환하기 때문에 부영양화에 수반된 환경 문제점들이 넓고 크게 개선된다. 각각의 효과들은 서로 상호연관 되어, 호수의 물리적 화학적 생태적 조건에서 자연의 정화능력을 극대화시킨다.
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| ● 용존산소의
증가
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Aerobic zone의 증대로 용존산소의 증가 BOD 감소
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성층현상 개선
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수체의 수직적 순환으로 상하 온도차가 줄어들고 성층은 깨진다. |
| ● 인
등의 용출 감소
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Oxic 상태에서 퇴적물로부터의 인, Mn, Fe, H2S 등의 용출을 억제하며, 동물성
플랑크톤의 번식으로 인, pH, 클로로필a 등이 줄어든다
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총질소 감소
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대기로의 연속적인 암모니아 stripping, Oxic 상태에서의 nitrification, Green
algae 등에 의한 섭취로 수체 내 총질소 감소 |
| ● 녹조현상의
제어
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녹조현상의 원인을 사전에 예방할 뿐만 아니라, 그 우점종인 Blue-green Algae의 성장조건을 교란하여 녹조 Bloom의 제거 |
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● 슬러지발생
감소
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Aerobic zone에서의 호기성분해가 활발해지고 저면에 제한된 Anaerobic
zone에서의 혐기성 분해에 의해 전체적인 슬러지 발생량 감소 |
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악취 제거
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용존산소의 증가로 가스를 산화시키며, 퇴적토에서의 H2S 용출을 억제 |
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병원균류 억제
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수체의 순환에 의해 물은 수표면에서 UV, O2에 노출됨으로써 병원균류 등의 생성 억제 |
적용분야
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