KR100992080B1 - 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 친환경 화장실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 친환경 화장실에 관한 것이다. 본 발명은 공중화장실의 수세식 변기에서 발생하는 분뇨 및 오수에 포함되어 있는 유기성 부유물질 및 부영양화 원인물질인 질소, 인과 색도, 악취, 유해성분 및 유해균을 제거하여 중수도 수질로 고도정화처리한 뒤 처리수를 수세식변기의 세정수로 재활용할 수 있는 무급수, 무방류 순환 수세식 화장실 고도처리장치로서 고도처리장치의 최초 가동시 충진한 물 이외에는 더 이상의 급수가 필요 없고, 최종 처리수를 변기의 세정수로 재활용함으로써 하수로나 하천 등으로 방류하지 않으며, 유기성 부유물질을 자체적으로 소멸 처리함으로써 분뇨를 별도로 수거할 필요가 없고, 분뇨 및 오수에서 발생하는 악취 및 색도를 완벽하게 제거하여 최종처리수를 화장실 수세식변기의 세정수로 재활용할 수 있다.

Description

무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 친환경 화장실{SEWAGE AND WASTEWATER TREATMENT PLANT}

본 발명은 수세식 화장실에서 배출되는 분뇨 및 오수를 고도정화처리하여 재활용할 수 있는 친환경 무급수, 무방류 순환 수세식 분뇨 및 오수처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수세식 화장실 변기에서 발생하는 분뇨 및 오수에 포함된 유기성 부유물질 및 부영양화 원인물질인 질소, 인과 색도, 악취, 유해성분 및 유해 병원균 등을 완벽하게 고도정화처리한 뒤 처리수를 수세식변기의 세정수로 재활용할 수 있는 무급수, 무방류 순환 수세식 친환경 화장실 고도처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상하수도 관로가 설치되어 있지 않은 산속의 산장 혹은 사찰, 등산로, 강변, 해변, 산책로 혹은 기타 야영지 등에 설치된 공중 화장실은 변기 세정수 공급과 오수 배출에 따른 악취 및 수질, 환경오염 문제가 있어 자체적으로 정화처리능력을 갖춘 무방류 순환 수세식 화장실 보급이 활발하게 이루어지고 있으나, 아직도 상당수의 화장실은 자연발효 푸세식, 거품발생식 화장실이 대부분이어서, 계절에 따라 심한 악취 발생과 해충번식 등 비위생적인 환경으로 인해 화장실 이용을 기피하고, 또한 공중화장실에서 배출되는 분뇨가 정화되지 않은 상태로 배출되거나 범람으로 인해 하천이나 계곡의 수질 환경을 심각하게 오염시키기도 한다.

전술한 바와 같은 문제는 상하수 관로가 마련된 정화조식 수세식 화장실의 경우에도 거의 비슷하게 나타나고 있는데, 이는 충분히 정화되지 않은 분뇨와 처리수가 하수관으로 배출됨으로써 하수의 질을 더 악화시키는 2차 오염원으로 작용할 뿐만 아니라 정화조에서 발생하는 악취, 각종 가스의 역류로 인하여 근래에 문화공간으로 인식되고 있음에도 쾌적한 화장실 환경조성에 치명적인 문제가 되고 있고, 또 화장실 유지관리 면에서도 많은 어려움을 겪고 있다.

특히 수세식 화장실의 경우 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 상하수도 관로가 시설되어 있지 않은 여건 하의 화장실에서, 배출되는 분뇨 및 오수를 외부로 방류하지 않고 자체적으로 처리하여 재활용할 수 있는 무방류 순환방식의 분뇨 및 오수 처리시설이 활발히 제안되고 있으나, 기존의 무방류 순환 수세식 화장실은 한정된 공간에 시설되는 오수처리시설이 시설용량 대비 운전부하 과다 및 불안정한 처리 시스템으로 인해 오수처리시설의 과부하 및 처리시스템의 에러 발생 등으로 정상적인 운전이 어렵거나 또는 각 처리조에서 처리되는 분뇨 및 오수의 처리효율이 미흡하고 불안정하여 분뇨 및 오수가 충분하게 정화되지 않은 상태로 오수처리시설를 순환함으로써 최종처리 된 처리수가 저장되는 동안 부패되기 쉽고, 처리수에서 심한 악취가 발생하거나 색도가 맑고 투명하지 못하는 등 중수도 수질기준을 초과하여 불쾌감을 유발하는 문제가 여전히 남아 있어 현실적으로 처리수를 재활용하기 어려운 문제가 있다.

통상 수질은 상수, 중수, 하수로 구분하는데, 상수는 음용 가능한 수질을 말하고, 중수는 음용은 어려워도 식목용 용수나 농업용수, 사업장의 냉각수, 장비 세척수 혹은 변기 세정용으로 사용할 수 있는 수질이며, 하수는 일상생활에서 사용한 뒤 배출되는 수질을 말한다. 물론 각 수질의 종류별로 보다 엄격한 사용범위와 수질 범위가 정해져 있으나 구체적인 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

다만, 수자원 공사와 같은 관계기관에서는 수질관리와 수자원 보호 및 효율적인 이용을 위하여 음용 가능한 상수뿐만 아니라 중수 사용을 적극 권장하고 있다.

이와 같이 관련법규에서 정한 중수의 수질은 물에서 냄새나 악취가 발생되거나 색도가 혼탁하거나 투명도가 저하되는 수질은 중수로 사용할 수 없다.

현재 무방류 순환 수세식 공중화장실에서 자체적으로 정화처리하여 재활용되는 중수의 수질은 유기물 및 질소 인 제거 이외에 색도나 악취를 완벽히 제거해야만 하지만 분뇨 및 오수의 처리과정에서 여재로 사용되는 우드칩 등의 천연 목질 여재에서 용출되는 천연적인 리그닌 색소 성분이 제거처리 기술의 부족으로 완전히 제거처리 되지 않거나 혹은 유기물과 질소 및 인이 충분히 정화처리 되지 못한 상태로 순환하면서 변기의 세정수로 공급됨으로써 일정시간이 경과하면 세정수에서 검붉은 색도가 발생함은 물론 부패하고 심한 악취로 인해 화장실 사용을 기피하여 사실상 화장실 가동을 중지하거나 아예 공중 화장실을 폐쇄하고 있는 실정이다.

공중화장실에서 배출되는 분뇨 및 오수를 처리함에 있어 심한 악취를 제거하는 기술, 불결한 오수의 색도를 투명하고 맑은 물 수준으로 정화하는 기술 및 유해 병원균을 제거하는 살균기술 및 오수에 포함된 부영양화 원인물질인 질소와 인 및 부패성 유기물 제거기술들이 종합적으로 해결되어야 하나, 현재 시설된 공중화장실에 적용된 오수처리장치들은 위에서 지적한 해결과제들을 종합적으로 완벽하게 해결하지 못하고 있다.

일 예로, 기존에 설치되어 가동 중에 있는 무방류 순환 수세식 화장실은 초기에는 처리수의 수질이 중수 기준치에 도달하는 수준으로 처리되지만 반복적인 순환이 지속되면서 처리수의 수질은 색도 및 악취, 유기성 부유물질 등의 누적으로 극히 불량해지는 문제가 발생되므로 빈번하게 반응조(수조)의 처리수나 여재를 교체하거나 외부에서 맑은 물을 공급하여 수질의 오염농도를 낮추는 등 화장실 운용에도 많은 문제점으로 대두되어 있다. 이러한 원인 등으로 무방류 순환 수세식 화장실 오수처리방식과 설비는 괄목할 만한 수준에는 크게 미치지 못하고 있는 것이 현실이다.

본 발명의 발명자는 쾌적하고 위생적인 화장실 환경과 오수처리효율 향상을 위해 수년간에 걸친 연구 및 개발과 파일럿 실험, 시범적 현장 설치운용 및 검증을 통해 공중 화장실에서 배출되는 분뇨 및 오수의 안정적이고 획기적인 처리효율 향상과, 재활용 최종처리수의 수질을 무색, 무취, 무균의 맑은물 수준으로 고도정화처리 할 수 있는 오수처리기술을 완성하기에 이르러 본 발명을 통해 본 발명자가 수년간 연구, 개발한 화장실용 분뇨 및 오수 처리장치를 제안하고자 한다.

본 발명의 목적은 오수처리장치의 가동 시 각 처리수조에 채워 넣는 물 이외에는 더 이상의 급수가 필요 없는 무급수이고, 최종 처리수를 변기의 세정수로 재활용함으로써 하수로나 하천으로 방류하지 않으므로(무방류) 하수나 하천의 수질의 오염을 방지하며, 유기성 부유물질(유기물질) 등을 자체적으로 소멸 제거처리 함으로써 분뇨를 별도로 수거할 필요가 없고(무수거), 분뇨 및 오수에서 발생하는 악취와 불결한 오수의 색도를 중수 수준(무색무취)으로 완벽히 제거하여 재활용할 수 있는 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 고정형 혹은 이동형 친환경 화장실를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 시설된 무방류 순환 수세식 화장실 시스템이 처리시스템의 불안정으로 실제로 제대로 처리되지 못한 처리수를 순환시킴으로써 발생하는 심한 악취, 불결한 색도 등의 문제점을 해결하여 맑은 물 수준으로 완벽하게 고도정화 처리하여 수세식 변기의 세정수로 재활용할 수 있는 무방류 순환 수세식 화장실의 안정적인 실용화를 이루고자 한다.

본 발명에 따른 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 친환경 화장실을 구현하기 위한 구현수단은,

화장실내에 설치된 수세식변기와;

상기 수세식변기에서 배출되는 분뇨 및 오수를 무산소(혐기) 상태에서 저류저장하면서 혐기성 미생물에 의해 소화시키고, 저류 및 저장된 분뇨 및 오수의 수위가 일정 수위이상이 되면 수위감지센서에 의해 구동되어 분뇨 및 오수를 펌핑하여 배출하는 혐기저류조(10)와;

상기 혐기저류조(10)에서 배출 이송되는 분뇨 및 오수에 포함되어 있는 유기성 부유물질 및 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등을 분해 제거처리하기 위하여, 조의 내부에 설치된 제1반응기와 제1반응기 내부에 충진된 우드칩, 무기물여재, 미생물 균주 고정체인 바이오블럭, 세라믹볼 등과 분뇨 및 오수를 물리적으로 간헐 폭기시키면서 분뇨 및 오수를 미생물에 의해 생물학적으로 분해 처리하고, 처리된 처리수가 배출되는 과정에 물리적으로 여과하는 제1 여과기를 포함하는 호기생물반응조(20)와;

상기 호기생물반응조(20)에서 유입되는 처리수를 무산소(혐기)상태에서 탈질화 및 안정화시키면서 수위에 대응하여 유량을 배출하면서 유량을 조정하는 유량조정조(30)와;

우드칩이 충진되어 있고, 상기 우드칩에 기생하는 고온 미생물의 대사작용이 활발해지도록 발열장치에 의해 60℃ 정도의 일정온도로 유지되며, 우드칩층의 상부로 상기 유량조정조(30)에서 배출된 처리수가 살수되는 살수장치를 갖추고, 상기 우드칩내에 간헐적으로 에어를 공급하여 호기상태 및 혐기상태를 교대로 조성하면서 살수된 처리수에 잔류하는 유기물질 및 기타 부유물질을 분해 및 제거처리한 뒤 처리수를 배출하는 유기물소멸반응조(40)와;

여재가 충진된 제2반응기와, 에어를 간헐적으로 폭기시키기 위한 폭기장치를 갖추고, 상기 유기물소멸반응조(40)에서 배출되는 처리수를 제2반응기 내에 충진된 굴패각, 무기계 광물질 여재, 수종의 천연광물질 분말을 주원료를 입방체 형태로 성형하여 소결 제조된 고도처리용 여재와 간헐적으로 접촉 폭기시켜 처리수에 잔류하는 유기성 성분 및 질소, 인, 색도, 냄새를 분해 및 제거하면서 처리수를 배출하는 고도처리조(50)와;

상기의 고도처리조(50)와 연결되면서 유입된 처리수를 무산소 상태에서 침전 및 안정화시키면서 처리수에 포함된 침전물을 간헐적으로 호기생물반응조 또는 침전저류조로 반송시키는 반송수단을 갖추고, 처리수를 배출하는 침전저류반송조(60)와;

우드칩이 충진되어 있고, 에어를 간헐적으로 공급하기 위한 산기장치를 갖추고, 상기 침전저류반송조(60)에서 배출된 처리수가 살수되는 살수장치를 갖추고 상기 우드칩내에 간헐적으로 에어를 공급하여 호기상태와 혐기상태를 교대로 조성하면서 살수된 처리수에 잔류하는 유기성 성분 및 질소, 인, 색도, 냄새를 생물학적으로 재차 처리하면서 외부로 배출하는 바이오반응조(70)와;

상기의 바이오반응조(70)와 연결되면서 조의 내부에 소독장치를 구비하고, 무기물여재, 활성탄 등을 충진하여 유입된 처리수가 충진된 여재 층을 통과하면서 잔류하고 있는 미세 부유물질, 색도와 각종 유해 성분 및 병원균을 제거하여 처리수를 안정적으로 재사용할 수 있는 중수 수준으로 최종 처리한 뒤 처리수를 배출시키는 탈색소독여과조(80) 및;

상기 탈색소독여과조(80)에서 배출되는 처리수를 저장하면서 저장된 최종 처리수를 변기로 공급할 수 있는 급수펌프와 배관을 갖추고, 과도하게 유입되는 오버된 수량은 외부로 배출하는 처리수저장조(90)를 순차적으로 구성하여 구현할 수 있다.

본 발명은 수세식변기에서 발생하는 분뇨에 포함되어 있는 유기성 부유물질 및 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등과 색도, 악취, 유해성분, 유해균 등을 제거하여 중수 수준에 도달하도록 고도처리하여 이를 화장실 변기의 세정수로 재활용할 수 있다.

본 발명은 오수처리시스템의 가동시 최초 반응조에 주입한 물 이외에는 별도의 급수가 필요 없는 무급수 운영방식이고, 최종 처리수를 변기의 세정수로 재활용함으로써 외부로 처리수를 방류하지 않는 무방류 방식이며, 유기성 부유물질 등을 완전 소멸시킴으로써 분뇨를 수거할 필요가 없는 무수거 방식이고, 고질적인 분뇨의 악취를 고온미생물의 작용 및 처리과정에서 완벽히 분해 탈취시켜 악취가 없고, 처리수의 색도를 맑은 물 수준 즉, 오수를 중수로 정화시켜 정화된 처리수를 재활용할 수 있는 친환경 순환 수세식 화장실의 안정적이고 실질적인 구현이 가능하다.

또한, 본 발명의 적용범위는 오수처리에 따른 각 반응조들을 지하에 매설하고 변기와 같은 화장실 공간 이용시설은 지상에 설치하는 고정형 화정실이나, 이동가능한 컨테이너와 같은 건축 구조물 형태로 처리시스템 반응조 및 화장실 공간을 일체의 평면 공간 형태로 설치한 이동형 화장실에 모두 채택할 수 있다

도 1은 본 발명에 따른 순환 수세식 무방류 분뇨 및 오수처리장치를 고정형 화장실에 채용한 예를 예시한 각 처리시스템 반응조 배치 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 혐기저류조 확대도,
도 3은 도 1에 도시된 호기생물반응조 확대도,
도 4는 도 1에 도시된 유량조정조 확대도,
도 5는 도 1에 도시된 유기물소멸반응조 확대도,
도 6은 도 1에 도시된 고도처리조 확대도,
도 7은 도 1에 도시된 침전저류반송조 확대도,
도 8은 도 1에 도시된 바이오반응조 확대도,
도 9는 도 1에 도시된 탈색소독여과조 확대도,
도 10은 도 1에 도시된 처리수저장조 확대도,
도 11은 본 발명에 따른 메인회로제어장치(MCC) 구성도,
도 12는 이동형 화장실(컨테이너)에 본 발명에 따른 친환경 순환 수세식 무방류 분뇨 및 오수처리장치를 채용한 것을 예시한 처리수조의 배치구성도,
도 13은 도 12에 도시된 유기물소멸반응조와 호기생물반응조사이에 설치된 펌프정의 확대도 및
도 14는 도 12에 도시된 바이오반응조와 탈색소독여과조 사이에 설치된 펌프정의 확대도이다.

이하, 본 발명에 따른 무급수, 무방류 순환 수세식 친환경 화장실 고도처리장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따른 무급수, 무방류 순환 수세식 친환경 화장실 고도처리장치를 고정형 화장실에 채용한 것을 예시한 반응조(수조)의 배치구성도이다.

고정형 화장실이란, 지면에 콘크리트를 양생 축조하여 그 지상에 화장실을 설치하고, 화장실 하부 지하에 고도처리장치를 설치하는 것으로 일단 설치하면 이동이 불가한 고정식 화장실 건물을 말한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고정형 화장실(1a)에 적용한 본 발명에 따른 무급수, 무방류 순환 수세식 친환경 화장실 고도처리장치(100)는 화장실 수세식변기(1b), 혐기저류조(10), 호기생물반응조(20), 유량조정조(30), 유기물소멸반응조(40), 고도처리조(50), 바이오반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90)로 구성되어 화장실 변기(1b)에서 배출된 분뇨 및 오수는 위 반응조들을 순차적으로 통과하면서 유기물 및 질소와 인 및 악취가 제거되고 동시에 수질의 색도를 투명하게 탈색되면서 유해 병원균을 살균처리한 뒤 처리수를 처리수저장조(90)에 저장한다. 처리수저장조(90)에 저장된 처리수는 적시에 화장실 수세식변기(1b)로 공급되어 변기 세정수로 재활용된다. 본 발명은 위와 같은 처리공정을 반복적으로 수행하면서 분뇨 및 오수를 정화처리하고 처리수를 재활용한다.

도 2를 참조하면, 도 2에는 도 1에 도시된 저류조의 세부구성을 도시한 저류수조 확대도로서, 혐기저류조(10)는 변기에서 배출된 분뇨 및 오수가 유입되어 저장시키는 수조로 수세식변기(1b)에서 배출된 분뇨 및 오수는 무산소 상태(혐기상태)에서 혐기성 소화 작용에 의해 분해된다. 혐기성 소화란 혐기상태에서 유기물을 분해할 때 혐기성 세균이나 미생물이 유기물 중의 산소 및 아질산염, 질산염, 황산염 등 화합물중의 산소를 이용하고, 부산물로서 메탄가스, 이산화탄소, 황하수소 등을 발생시킨다. 혐기성 소화를 통해 슬러지는 안정되고 처리하기 쉬운 슬러지로 되면서 그 용량이 감소되는 것이다.

혐기저류조(10)에는 일정량의 물이 채워져 있고, 물속에 혐기성 미생물의 활성도를 높이기 위한 무기질 여재 및 플라스틱 재질 여재 또는 굴패각, 다공질의 화산석 등의 천연 광물질 소재의 여재(참조번호 미표시)가 필요 용량에 따라 일정량 충진되어 있으며, 유입된 분뇨를 유입량에 대응하여 일정량의 유량을 배출시키기 위하여 수조의 소정위치에 수위감지센서(11)가 부착되어 있고, 저류된 고형 분을 절단하고 분쇄할 수 있는 커터를 갖춘 커터펌프(12)가 설치되어 있다.

수위감지센서(11)는 도 11에 도시된 바와 같이 메인회로제어장치(MCC)와 전기적으로 연결되어 있으며, 수위감지센서(11)의 센싱에 의해 전기신호가 메인회로제어장치(MCC)로 전달되고 메인회로제어장치(MCC)에 의해 커터펌프(12)에 전원을 공급한다.

커터펌프(12)의 구동에 의해 혐기저류조(10)에 저류된 분뇨 및 오수는 이송관(12a)을 따라 배출된다. 커터펌프(12)는 휴지나 종이, 고형 분에 의해 오작동하거나 커터펌프(12)의 흡입구가 막히지 않도록 커터펌프의 주위에 여과망(15)을 설치하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 커터펌프(12)의 둘레에 일정직경을 지닌 타공이 마련된 스테인레스 판상체로 이루어진 여과망(14)을 설치하고, 여과망(14)속으로 지나치게 큰 고형물이 유입되는 것을 방지하여 커터펌프(12)의 흡입구가 막히지 않도록 함과 동시에 혐기저류조(10)에 충진된 여재(참조번호 미표기)들이 커터펌프(12)에 의해 분쇄되거나 이송관(12a)을 따라 이송되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 혐기저류조(10)의 바닥에는 일정각도로 경사진 홉바(15)를 더 마련할 수도 있다. 홉바(15)는 혐기저류조(10)로 유입된 고형물이나 휴지와 같은 이물질이나 슬러지 혹은 침전물을 한 곳으로 모으는 작용을 제공한다.

또한, 화장실의 수세식변기(1b)에서 발생하는 분뇨 및 오수가 배출되는 배출관(13)에는 혐기저류조(10)의 상부에서 스크린(16)을 구성하여 혹시 분뇨 및 오수에 포함되어 유입될 수도 있는 난분해성 고형 이물질 등을 걸러낼 수 있도록 설치 구성한다.

홉바(15)에 의해 모여진 고형물이나 기타 침전물은 커터펌프(12)에 의해 용이하게 흡입하여 이송관(12a)을 통해 배출할 수 있다.

호기생물반응조(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이 혐기저류조(10)와 연결되어 커터펌프(12)와 연결된 이송관(12a)을 따라 이송되는 분뇨 및 오수를 저류, 처리하는 수조로서, 그 수조의 내부에는 바닥면으로부터 일정공간 이격되도록 설치된 제1 반응기(21)와 벽면에 제1 여과기(22)가 부착되어 있다.

제1 반응기(21, Reactor)는 플라스틱이나 스테인레스와 같은 내식성 내부식성 재질로 제조한 판상체에 다공판을 형성한 케이스(21a)와, 케이스(21a)의 내부에 미생물의 서식처를 제공하기 위한 각종 여재가 충진되어 있다.

제1 반응기(21)에 충진된 각종 여재는 미생물이 배양된 바이오 우드칩, 미생물 고정균주체인 바이오블럭, 연소된 석탄 덩어리, 화산석과 같이 미세공을 지닌 천연 광물질 혹은 폐합성수지를 용해시켜 표면이 거칠고 미세홈을 다량으로 형성한 합성수지 여재로서, 위 여재들을 택일적 혹은 혼용할 수 있다.

제1 반응기(21)의 하부에는 제1 폭기장치(23)가 설치되어 있다. 제1 폭기장치(23)는 도 11에 도시된 바와 같이 메인회로제어장치(MCC)에 의해 간헐적으로 제어되는 에어펌프(23a)와, 에어펌프(23a)와 배관으로 연결된 산기관(23b)으로 구성되어 있다.

에어펌프(23a)의 구동시 산기관(23b)에서 에어가 토출되면서 수조의 내부는 호기 상태가 된다. 호기 상태에서는 케이스(21a)에 형성된 다공을 통해 제1 반응기(21)속에 충진된 여재 표면에 에어가 접촉되면서 여재에 기생하는 호기성 미생물의 대사작용이 활성화되면서 질산화 반응이 활발해지고, 에어펌프(23a)의 정지시 호기생물반응조(20)는 무산소 상태가 되면서 탈질화 반응이 진행된다.

호기생물반응조(20)가 호기 상태에서는 오수에 포함된 암모니아성 질소(NH₄ ⁺ -N)는 아질산성 질소(NO₂ ^- - N)로 전환되고, 아질산성 질소(NO₂ ^- - N)는 다시 질산성 질소(NO₃ ^- - N)로 전환되는 질산화반응이 진행된다. 질산화반응에 관여하는 미생물 균은 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로박터(Nitrobacter)로서, 니트로소모나스 균의 질산화반응은 NH₄ ⁺ + 3/2 O₂ → NO₂ ^- + H₂O + 2H⁺ 이고, 니트로박터 균의 질산화반응은 NO₂ ⁺ + 1/2 O₂ ^- → NO₃ ^- 으로 진행된다.

그리고, 수조가 호기 상태인 경우 미생물이 세포내에 저장된 기질을 산화분해하여 생체반응을 위한 에너지를 얻고, 이를 이용하여 방출된 정인산을 재흡수하여 폴리인산 형태로 세포내에 저장하게 한다.

반대로, 수조가 무산소 상태일 때에는 탈질 미생물이 탈질반응(NO₃ ^- → NO2 - NO → N₂O → N₂)을 진행시켜 N₂를 방출시켜 대기 중으로 날아가 제거되고, 미생물은 세포내의 폴리인산을 가수분해하여 정인산으로 방출한다.

무산소 상태에서 방출된 인은 호기 상태에서 미생물의 먹이가 되는데, 이때 미생물의 인 과잉 섭취와 제1 반응기(21)에 충진된 여재에 흡착되어 제거되기도 한다.

또한, 상기 제1 반응기(21)에 충진된 여재에는 표면에 호기성 미생물이 기생하고, 내부 미세기공에는 혐기성 미생물이 기생하는데, 호기성 미생물은 질산화 과정을 촉진시키면서 인을 세포내에 저장하고, 혐기성 미생물은 NO₃ ^-에 대해 탈질을 진행시켜 N₂를 방출함과 동시에 유기물을 제거하게 된다.

전술한 제1 여과기(22)는 호기생물반응조(20)로 유입되는 오수가 일정량 이상으로 상승되면 중력에 의해 배출되는 오수를 여과하는 구성으로서, 제1 여과기(22)는 프라스틱재, FRP, 스테인레스와 같은 내부식성 재질로 사각 혹은 원통형으로 제작된 상자로서, 상/하부가 개방되고, 하부에 설치된 그물망 위에 굴패각, 맥반석, 화산석 혹은 기타 여과용 여재가 적층될 수 있다.

여과용 여재는 오수가 중력에 의해 제1 여과기의 하부에서 상부로 이동하는 동안 오수에 포함된 슬러지나 유동성 부유물이 배출되지 않도록 여과하고, 여과용 여재를 통과한 처리수는 제1 여과기의 상측부에 설치된 배출구를 통해 배출된다.

따라서, 상기한 바와 같이 호기생물반응조(20)의 내부를 에어로 간헐적으로 폭기시키면, 전술한 바와 같이 수조의 내부는 호기와 혐기 상태가 교대로 조성되면서 유기물과 질소 및 인을 제거하게 되는 것이다.

전술한 유량조정조(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 호기생물반응조(20)의 제1 여과기(22)에서 배출된 처리수를 무산소 상태로 저장하면서 오수에 포함된 질소의 탈질화 및 안정화시키는 수조로서, 유량조정조(30)의 내벽에는 도 11에 도시된 바와 같이 메인회로제어장치(MCC)와 전기적으로 연결된 수위감지센서(32a~32c)들과, 메인회로제어장치(MCC)에 의해 구동여부가 제어되는 이송펌프(31)를 갖추고 있다.

수위감지센서(32a~32c)들은 유량조정조(30)의 고,중,저수위를 감지하여 전기신호를 메인회로제어장치(MCC)로 전달하여 메인회로제어장치(MCC)에 의해 이송펌프(31)의 구동시간을 제어하면서 유량을 조정한다.

이송펌프(31)의 구동시간 차이에 의해 오수의 이송량을 조절함으로써 유량을 조정할 수 있다. 이송펌프(31)에 의해 이송되는 오수는 이송관(33)을 따라 유기물소멸반응조(40)로 이송된다.

전술한 유기물소멸반응조(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 내부에 우드칩(참조번호 미표시)이 충진되어 있고, 그 상부에 설치된 살수장치{41, 살수노즐(41a)}와, 유기물소멸반응조(40)의 내벽에 설치하여 우드칩에 기생하는 미생물의 증식 및 대사작용을 급속화, 활성화시키기 위한 발열수단(42)과, 우드칩층에 에어를 간헐적으로 공급하기 위한 산기장치{43, 에어펌프(43a), 산기관(43b)}를 포함하고 있다.

살수노즐(41a)은 이송펌프(31)와 연결된 이송관(33)이 연결되어 이송펌프(31)에 의해 이송된 오수를 우드칩의 상부로 살수한다.

발열수단(42)은 전원에 의해 발열되는 히팅코일(42a)이나 기타 발열판이 바람직하고, 발열수단(42)에 의해 우드칩층의 온도는 항시 60℃-65℃ 범위에서 유지되도록 우드칩층의 온도를 감지하는 열감지센서(도면에는 미도시)와, 상기 열감지센서와 전기적으로 연결된 메인회로제어장치(MCC)에 의해 제어되면서 우드칩층의 온도를 고온 미생물의 활동조건이 왕성한 상태가 되도록 온도를 유지시킨다.

일반적으로 고농도부하(30,000-50,000PPM)의 축산폐수 등에 있어서는 상용화되어 있는 퇴비단발효여과상에서 보여지듯이 높은 오염부하로 인하여 미생물에 의한 분해작용 만으로도 발열온도가 60℃ 정도로 고온 미생물의 활성 온도가 유지되나 수세식 화장실 등의 분뇨 및 오수에 있어서는 오염부하 유기물 농도(150 ~ 300PPM)가 낮기 때문에 고온미생물에 의한 급속 분해 활성화를 위해서 별도의 발열장치를 필요로 한다.

단백질 성분의 변성작용의 예를 보면 가령 20℃이하(저온)에서 1시간 정도에서 변성이 시작되면, 25-30℃정도(중온)에서는 30분 정도에서 변성이 시작되며, 60℃-65℃정도(고온)에서는 10분 이내에서 변성이 시작되는 급속분해가 이루어진다.

또한 화장실 분뇨 및 오수처리에 있어 유기물소멸반응조에 있어 축산폐수와 달리 부유슬러지가 소량이고, 호기생물반응조에서의 분해 대사작용 및 여과기에서 여과된 상태로 유입되기 때문에 축산폐수에서와 같이 슬러지가 쌓이지 않아 별도의 교반장치 없이도 처리효율을 충분히 확보할 수 있다.

즉, 살수노즐(41a)에 의해 살수된 오수는 우드칩층을 체류 및 통과하는 동안 흡착작용을 하면서 간헐적으로 공급되는 에어에 의해 우드칩의 내부가 호기상태와 혐기상태가 교대로 조성되면서 우드칩의 기공 및 표면의 내외부에 기생하는 혐기성, 호기성 미생물에 의해 처리수에 포함된 유기물, 질소, 인 등을 완벽하게 분해 및 제거하고, 우드칩층을 통과한 처리수는 배출관(44)을 통해 고도처리조(50)로 배출된다.

상기 우드칩은 미생물의 서식처를 제공하는 것으로서, 참나무 혹은 삼나무 를 선택적으로 사용할 수 있으나 본 발명에서는 삼나무 우드칩을 채용하였다.

삼나무 우드칩을 크기별로 기술적 충진을 통하여 최대한 고형물을 걸러낼 수 있도록 하고, 살수되어진 분뇨 및 오수가 막힘 현상이 없이 최대한 체류하면서 흡착될 수 있도록 하며, 상기 우드칩에 의해 걸러지고 흡착되어진 유기물은 상기 우드칩에 서식하는 미생물에 의해 분해처리 된다.

우드칩은 목편의 표면적과 공극율을 극대화하여 미생물 배양시킨다. 여기서 유기물은 상기 우드칩의 공극에 흡착 또는 부착되고, 미생물들이 상기 유기물을 영양분으로 섭취하는 과정에서 분뇨 및 오수가 처리되어 진다.

상기의 전술한 처리 과정에서 사용되는 삼나무 우드칩은 주 구성 성분이 섬유소(65-85%), 리그닌체(10-25%), 펜토산체(5-10%) 등으로 구성되어 있는데 그 구성 성분 중에서 리그닌 성분이 분뇨 및 오수 처리 과정에서 지속적으로 용출되어 처리수에 혼합되면서 처리수가 검붉은 색을 띄게 되며 색소의 용출량이 커질수록 처리수는 암흑색을 띄게 된다.

따라서, 처리수가 우드칩을 통과하는 과정에서 유기물이나 질소 및 인 등을 제거할 수는 있으나 리그닌 색소의 용출에 의해 처리수의 색도는 맑은 물과는 상당한 거리가 있는 검붉은 상태로 배출된다.

대부분의 선행기술에서는 우드칩을 통과한 처리수를 막연히 처리수라고 설명하고 있으나 설령 유기물, 질소, 인 등의 성분이 안정적으로 처리되어 졌다 하더라도 엄격히 말하면 수질은 우드칩에서 우러난 리그닌 성분에 의해 색도가 매우 불량한 상태이므로 리그닌 색소를 제거하지 않으면 사실상 안정적인 세정수로서의 기능을 수행하기 곤란하다.

따라서 분뇨 및 오수 처리에 사용되는 우드칩은, 특히 재활용을 위한 무방류 순환수세식 화장실 처리 시스템에 사용되는 우드칩은 필수적으로 색소 용출 성분의 제거처리가 완벽하게 선행되어져야 한다.

본 발명에서 사용되는 우드칩은 수년간의 연구, 개발과 실험 파일럿을 운용 실험해 오는 과정에서 얻어진 노하우로 우드칩에서 용출되는 색소 성분을 제거하고, 처리 과정에서 색소 성분이 용출되지 않게 특수 처리한 우드칩을 사용한다.

그리고, 삼나무 우드칩에 서식하는 미생물은 세균, 원생동물로 구분되며 플록(Floc)형성 세균으로는 주로 글로에아 라미제라(Zoogloea ramigera), 스페로틸러스 네이탄스(Sphearotilus natans)가 주류를 이루고, 아크로모박터(Achromobacter), 알카리젠스(Alcaligenes), 바실러스(Bacillus), 후라보 박테리아(Flauobacterium), 시우도모나스(Phseudomonas) 등이 있다. 원생동물에는 섬모충류가 대부분이고, 유기물 분해시 산소를 필요로 하는 호기성 미생물과 산소를 필요로 하지 않는 혐기성 세균의 혼성체이다.

상기 우드칩에 의하여 증식된 미생물 플록은 오수에 유기물로 섞여있는 오니(汚泥)를 소화 분해하는데, 분뇨 및 오수가 살수되면, 살수된 분뇨 및 오수가 충진된 우드칩층을 체류, 통과하면서 흡착되어 중온, 고온 미생물들에 의해 유기물 분해 과정에서발열이 되고 이 발열에 의해 우드칩에 서식하는 호기성, 혐기성 미생물의 활동을 활성화시킨다. 상기 혐기성 미생물은 상온에서 소화대사 작용이 활발하고, 상기 우드칩 체내의 온도가 60-65℃정도까지 상승되면서 고온 미생물의 활동이 더욱 증진된다.

우드칩을 이용한 분뇨 및 오수처리방식은 호기성 미생물에 의해 탄수화물과 질소화합물을 생물학적으로 분해하는 것으로, 탄수화물은 산소를 섭취하여 이산화탄소와 물로 분해되고, 분해 과정에서 발생하는 산화 에너지를 이용하여 탄소유기물 제거 및 질산화가 진행되면서 유기물의 분해 처리가 이루어지게 된다.

혐기성 미생물은 산소공급이 필요 없는 상태로 이산화탄소, 메탄가스, 암모니아, 황화수소 등을 섭취하여 유기물을 흡수 분해시킨다.

상기 고도처리조(50)는 도 6에 도시된 바와 같이 유기물소멸반응조(40)에서배출된 처리수를 저장 처리하는 수조로서, 내부에는 전술한 제1 반응기(21), 폭기장치(23), 제1 여과기(22)와 같은 제2 반응기(51)와, 폭기장치(53) 및 제2 여과기(52)를 갖추고 있다.

제2 반응기(51)는 내식성 재질, 예를 들어 플라스틱이나 스테인레스 판상체에 다공을 형성한 케이스(51a)와, 케이스(51a)의 내부에 충진된 고도처리용 여재(참조번호 미도시)로 구성되어 있다. 제2 반응기(51)에 충진되는 각종 여재는 굴패각이나 세라믹 볼, 패화석, 석회, 황토, 맥반석분말, 활성탄분말, 제오라이트분말, 일라이트분말 등과 같은 수 종의 천연 광물질 분말들을 일정 비율로 혼합하여 볼(Mini Ball) 혹은 입방체 형상으로 800-1,000℃ 정도의 열로 소결하여 미세한 다공을 지니는 고도처리용 특수 여재가 충진되어 있다.

폭기장치(53)는 에어펌프(53a)의 구동시 산기관(53b)에서 에어가 토출되면서 수조의 내부가 호기 상태가 된다. 호기 상태에서는 케이스(51a) 표면에 형성된 다공을 통해 제2 반응기(51)내에 충진된 여재와 처리수가 에어에 의해 접촉 포기되면서, 고도처리용 여재와 처리수가 접촉 되면서 고도처리용 여재에 포함되어 있는 각종 성분 및 미생물에 의해 질산화, 탈질화, 유해성분 분해 등의 반응작용을 통해 질소, 인 및 색도, 냄새 등이 분해 제거처리 되고, 에어펌프(53a)의 정지시 고도처리조(50)는 무산소 상태가 된다.

이와 같이 고도처리조(50)가 호기 상태와 무산소 상태가 간헐적으로 반복되면서 고도처리조(50)의 내부에서는 질산화반응과 인 과잉섭취 및 유기물 제거, 탈질반응 및 탈인 반응, 유해성분 분해작용 등이 교대로 진행된다.

제2 여과기(52)는 도 7에 도시된 바와 같이 전술한 제1 여과기(22)와 같은 구성으로 제2 여과기(52)를 통과한 처리수는 배출구(54)를 통해 침전저류반송조(60)로 배출된다.

전술한 침전저류반송조(60)는 상기 제2 여과기(52)를 통과한 처리수를 무산소 상태로 저장하는 수조로서, 침전저류반송조(60)에는 메인회로제어장치(MCC)에 연결되어 메인회로제어장치(MCC)에 의해 간헐적으로 구동되는 에어펌프(61)와, 에어펌프(61)에 의해 공급되는 에어의 부력에 의해 수조 바닥에 침전된 침전물을 리프트 이송관의 내부 관로를 따라 부상시켜 전체 구성 요건에 따라 선택적으로 호기생물반응조(20) 또는 혐기저류조로 침전물을 반송시키기 위한 에어리프트(62)와, 침전저류반송조(60)의 수위를 센싱하여 센싱결과에 따라 상기 이송펌프(64)의 구동여부를 제어하기 위한 동기용 수위감지센서(63a~63c)를 갖추고 있다.

수위감지센서(63a~63c)는 메인회로제어장치(MCC)와 전기적으로 연결되어 있고, 메인회로제어장치(MCC)는 수위감지센서(63a~63c)가 감지한 전기신호에 따라 이송펌프(64)를 구동여부를 제어한다.

이송펌프(64)에 의해 이송되는 처리수는 이송관(64a)을 따라 바이오반응조(70)로 이송된다.

전술한 바이오반응조(70)는 도 8에 도시된 바와 같이 내부에 우드칩(70a)이 충진되어 있고, 그 상부에 살수장치{71, 살수노즐(71a)}와, 우드칩(70a)층에 에어를 간헐적으로 공급하기 위한 산기장치{72, 산기관(72b), 에어펌프(72a)}를 갖추고 있다.

이송관(64a)을 따라 유입된 오수는 특수 처리되어 미생물이 배양된 우드칩(70a)층의 상부에 설치된 살수노즐(71a)에 의해 우드칩(70a)층 상부로 살수되고, 살수된 오수는 우드칩(70a)층을 체류, 통과하는 과정에서 우드칩에 흡착작용 등을 거치면서 간헐적으로 공급되는 에어에 의해 우드칩층이 호기 상태와 무산소 상태가 교대로 조성되면서 우드칩에 기생하는 미생물에 의해 처리수에 포함된 유기물, 질소, 인 등이 분해 및 제거된다. 우드칩(70a)층을 통과한 처리수는 배출구(73)를 통해 탈색소독여과조(80)로 배출된다.

탈색소독여과조(80)는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 바이오반응조(70)의 배출구에서 배출된 처리수를 저장, 처리하는 수조로서, UV소독장치(81)를 갖추고, 수조의 내부가 격벽(80c)에 의해 제1실(80a)과 제2실(80b)로 구획되어 있으나, 제1실(80a)과 제2실(80b)은 격벽(80c)의 하부에 마련된 통로(80d)에 의해 서로 연결되어 있는데, 제1실(80a)에는 상기 바이오반응조(70)에서 배출되는 처리수가 유입되도록 배출구(73)가 연결되고, 제2실(80b)에는 탈색소독용 여재(83a)가 충진되어 있다.

탈색소독용 여재(83a)는 굴패각, 고도처리용 여재, 활성탄, 화산석, 맥반석, 기타 여재를 일정 비율로 혼용하거나 어느 하나를 선택적으로 채택할 수 있다. 본 발명에서 채택한 탈색소독용 여재는 활성탄 및 기타 여재(83b)를 일정 비율로 혼용 채용하였다. 도면에서 참조번호 83c와 83d는 활성탄(83b)의 충진시 활성탄을 지지하기 위한 그물망과 그물망 받침대이다.

전술한 UV소독장치(81)는 자외선을 조사하여 유해 병원균을 살균시킬 수 있는 UV소독장치로서, 자외선 살균 램프를 제1실(80a)에 설치하여 제1실(80a)로 유입되는 처리수에 포함된 병원균을 살균시키고, 살균된 처리수는 활성탄 등의 여재에 의해 처리수에 남아 있는 미세 부유물질를 여과함과 동시에 수질의 색도를 무색 무취의 맑은물로 정화한다.

제1실(80a)에서 제2실(80b)을 통과한 처리수는 처음 수세식변기(1b)에 공급된 세정수와 같이 수질이 투명하고 깨끗하며, 냄새가 전혀 없는 중수 수질로 완벽하게 정화된다. 활성탄 및 기타 여재 층을 통과한 처리수는 배출구(84)를 통해 처리수저장조(90)로 배출되어 처리수저장조(90)에 저장된다.

한편, 탈색소독여과조(80)에는 청소용 펌프(82)를 더 설치할 수도 있다.

청소용 펌프(82)는 작업자가 필요에 따라 수동으로 구동시켜 제1실(80a)의 하부에 침전된 침전물을 처리수와 함께 호기생물반응조(20) 또는 혐기저류조(10)로 반송하게 되는데, 이때 제2실(80b)의 수위가 활성탄층 하부로 하강하면서 활성탄에 침착된 침전물이나 물막이 제거되면서 활성탄의 역세척 작용을 한다. 따라서, 활성탄의 세척작용에 의해 활성탄의 수명을 연장시킬 수 있다.

처리수저장조(90)에는 도 10에 도시된 바와 같이 상기 탈색소독여과조(80)의 배출구(84)에서 배출된 처리수를 저장하는 용기로서, 수위가 일정치 이상 상승하면 오버수를 외부로 배출시키는 배출구(93)와, 저장된 물을 화장실 변기(1b)로 공급하기 위한 급수펌프(91)를 갖추고 있다. 급수펌프(91)는 수세식변기(1b)의 물탱크에 저장된 물이 소비되면 변기(1b)로 물을 보충시키게 된다.

본 발명은 수세식변기(1b)에서 발생된 분뇨 및 오수가 혐기저류조(10), 호기생물반응조(20), 유량조정조(30), 유기물소멸반응조(40), 고도처리조(50), 침전저류반송조(60), 바이오반응조(70), 탈색소독여과조(80), 처리수저장조(90)를 순차적으로 통과하면서 무색무취의 중수 수질로 완벽하게 고도정화처리할 수 있기 때문에 공중화장실에서 나타나는 고질적인 악취와 수질의 색도 문제를 완벽하게 해결할 수 있다.

도 12를 참조하면, 도 12는 본 발명에 따른 오수처리장치를 이동형 화장실 즉, 컨테이너 형태의 일체형 이동식 구조물(200)에 오수처리장치(100)를 설치하여 이동형 친환경 무급수,무방류 순환수세식 화장실을 구현한 예를 예시한 처리수조 배치 구성도로서, 이동형 화장실의 경우 전술한 각각의 반응조(수조)들을 지하에 매설할 수 없기 때문에 각 처리수조 중 유기물소멸반응조(40)와 바이오반응조(70)는 오수의 낙차에 의해 처리되고 처리된 처리수가 다음 처리조로 원할하게 연결하기 곤란하다.

따라서, 도 13과 도 14에 도시된 바와 같이 유기물소멸반응조와 바이오반응조에서 배출되는 처리수를 별도의 펌프정(46)(77)에 저장한 뒤 수위가 일정수위에 도달하면 이송펌프(46a)(77a)를 통해 처리수를 다음 처리조 즉, 고도처리조(50)와 탈색소독여과조(80)로 이송시킨다.

도 13 및 도 14에서 참조번호 46b와 77b는 이송펌프(46a)(77a)의 펌핑작용에 의한 처리수를 안내하는 이송관이고, 45 및 78은 이송펌프(46a)(77a)의 작동여부를 동기시키기 위한 수위감지센서이다.

수위감지센서(45)(78)는 펌프정내의 수위가 일정치 이상 상승하면 작동하여 전기신호를 메인회로제어장치로 전달하고 메인회로제어장치는 이송펌프(46b)(77b)의 구동여부를 제어한다.

1 : 수세식변기 10 : 혐기저류조
20 : 호기생물반응조 30 : 유량조정조
40 : 유기물소멸반응조 50 : 고도처리조
60 : 침전저류반송조 70 : 바이오반응조
80 : 탈색소독여과조 90 : 처리수저장조

Claims (3)

1. 고정형 화장실에서 배출되는 분뇨와 오수를 정화처리하기 위한 분뇨 및 오수처리장치에 있어서,
   지상의 화장실 공간에 설치되는 수세식 변기(1b)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 수세식변기(1b)에서 배출되는 분뇨 및 오수가 저류 저장되어 혐기성 소화 되면서 일정수위 이상에 도달하면, 구동되는 이송펌프(12)를 포함하는 혐기저류조(10)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 혐기저류조(10)에서 유입된 분뇨 및 오수를 저류저장하고 , 내부에 미생물 배양, 서식용 여재가 충진된 제1 반응기(21)와, 제1 반응기(21)의 하부에 설치된 간헐 폭기장치(23)의 폭기에 의한 물리적 처리, 미생물에 의해 생물학적으로 유기성 부유물질 및 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등을 제거처리하면서 배출수를 물리적으로 여과하는 여과용 여재가 충진된 제1 여과기(22)를 포함하는 호기생물반응조(20)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 상기 호기생물반응조(20)에서 배출된 처리수를 무산소의 혐기상태로 저장하면서 저장된 처리수를 탈질화 시키면서 침전 및 안정화시키고, 내벽에 부착된 수위감지센서가 검출한 수위에 대응하여 구동 시간이 제어되면서 유량을 제어하는 이송펌프를 갖춘 유량조정조(30)와;
   상기 수세식변기가 설치된 화장실 공간의 뒤편 일측에 별도로 설치되면서 내부에 충진된 우드칩층과, 우드칩층에 서식하는 고온 미생물의 활성화를 위해 온도를 60-65℃ 정도로 일정하게 유지시키기 위한 발열수단과, 상기 우드칩층에 에어를 간헐적으로 공급하기 위한 산기장치를 포함하고, 상기 유량조정조(30)의 이송펌프에 의해 이송되는 오수가 살수노즐에 의해 상기 우드칩층 위로 살수되면서 오수가 우드칩층을 체류, 통과하는 동안 흡착 분해 작용을 통해 처리수에 포함된 유기물질 및 각종 부유물질을 분해 및 제거처리 한 뒤 침출수를 배출하는 유기물소멸반응조(40)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 상기 유기물소멸반응조(40)에서 배출된 처리수가 유입되도록 연결되고, 내부에 굴패각 및 무기계 광물질 성분을 주원료로 제조되는 고도처리용 여재가 충진된 제2반응기와, 제2반응기의 하부에 설치된 간헐 폭기장치의 폭기작용에 의해 고도처리용 여재와 물리적으로 접촉 폭기시켜 유기성 성분 및 질소, 인, 색도, 냄새 등을 제거하면서 배출수를 물리적으로 여과하기 위한 여과용 여재가 충진된 제2여과기를 포함하고, 제2 여과기를 통해 처리수를 배출하는 고도처리조(50)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 상기의 고도처리조(50)에 연결되면서 유입된 처리수를 무산소 상태에서 침전 안정화시키면서 침전물을 호기생물반응조 또는 혐기저류조로 반송시키기 위해 연결된 에어리프트와, 상기 에어리프트에 간헐적으로 에어를 주입하여 침전물을 이송시키는 에어펌프와 저장된 처리수를 이송시키기 위한 이송펌프를 갖춘 침전저류반송조(60)와;
   상기 화장실의 주위에 별도로 설치되면서 우드칩이 충진된 우드칩층과, 상기 우드칩층 상부로 상기 침전저류반송조(60)의 이송펌프에 의해 이송된 처리수를 살수시키기 위한 살수노즐과, 상기 우드칩층에 에어를 간헐적으로 공급하기 위한 산기장치를 포함하고, 상기 침전저류반송조(60)의 이송펌프에 의해 이송되는 오수가 살수장치에 의해 상기 우드칩층 위로 살수되면서 오수가 우드칩층을 체류, 흡착 통과하는 동안 처리수에 잔류하는 유기성 부유물질 및 색도, 악취를 분해 및 제거처리한 뒤 침출수를 배출하는 바이오반응조(70)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 구획된 제1실과 제2실의 하측이 연결되고, 상기 제1실에는 상기 바이오반응조(70)에서 배출된 처리수가 유입되고, 처리수의 색도와 각종 유해 성분 및 병원균을 제거처리하기 위한 살균장치가 마련되고, 제2실에는 소독탈색용 여재가 충진되어 처리수를 탈색시키면서 처리수를 배출하는 탈색소독여과조(80)와;
   상기 화장실 공간의 지하에 설치되면서 탈색소독여과조(80)에서 배출된 처리수를 저장하면서 저장된 처리수를 수세식변기로 공급하기 위한 급수펌프와 과도하게 유입되어 오버된 수량을 외부로 배출시키기 위한 오버수배출구를 포함하는 처리수저장조(90)로 구성된 것을 특징으로 하는 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 고정형 친환경 화장실.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탈색소독여과조(80)의 제1실 하부에는 혐기저류조 또는 호기생물반응조와 연결된 반송용 배관이 부착된 청소용 펌프(82)가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 친환경 화장실.
3. 이동형 화장실에서 배출되는 분뇨와 오수를 정화처리하기 위한 분뇨 및 오수처리장치에 있어서,
   화장실 공간 내부에 설치되어 분뇨 및 오수를 발생시키는 수세식 변기와;
   상기 수세식변기의 하부에 설치되면서 상기 수세식변기에서 배출되는 분뇨 및 오수가 일정수위에 도달하면, 구동되도록 메인회로제어장치에 의해 제어되는 이송펌프를 포함하는 혐기저류조(10)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 혐기저류조에 연결되어 내부에 미생물의 배양 서식용 여재가 충진된 제1반응기와, 제1반응기의 하부에 설치된 간헐 폭기장치에 의한 폭기방식에 의해 물리적, 생물학적으로 유기성 부유물질 및 부영양화의 원인 물질인 질소, 인 등을 처리하면서 처리수를 여과하기 위한 여과용 여재가 충진된 제1여과기를 포함하고, 제1여과기를 통해 처리수를 배출하는 호기생물반응조(20)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 호기생물반응조(20)에서 배출된 처리수를 무산소의 혐기상태로 저장하고 저장된 처리수를 탈질화 시키면서 안정화시키고, 내벽에 부착된 수위감지센서들의 센싱에 대응하여 구동시간이 제어되면서 유량을 제어하는 이송펌프를 갖춘 유량조정조(30)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 유량조정조(30)와 연결되어 내부에 충진된 우드칩층과, 우드칩층의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 발열수단과, 상기 우드칩층에 에어를 간헐적으로 공급하기 위한 산기장치를 포함하고, 상기 유량조정조(30)의 이송펌프에 의해 이송되는 오수가 살수노즐에 의해 상기 우드칩층 위로 살수되면서 분뇨 및 오수가 우드칩층을 체류 흡착 통과하는 동안 처리수에 포함된 유기물질 및 각종 부유물질을 분해 및 제거한 뒤 침출수를 배출하는 유기물소멸반응조(40)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 유기물소멸반응조(40)에서 배출된 처리수를 저장하면서 일정수위에 도달하면 작동하는 이송펌프를 갖춘 펌프정(46)과;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 유기물소멸반응조(40)에 연결된 펌프정(46)에서 배출된 처리수가 유입되도록 연결되고, 내부에 굴패각 및 고도처리용 여재가 충진된 제2반응기와, 제2반응기의 하부에 설치된 간헐 폭기장치에 의해 여재와의 접촉폭기 방식에 의해 물리적, 생물학적으로 유기성 성분 및 질소, 인, 색도, 냄새 등을 제거하면서 배출수를 물리적으로 여과하기 위한 여과용 여재가 충진된 제2여과기를 포함하는 고도처리조(50)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서상기 고도처리조(50)에 연결되면서 유입된 처리수를 무산소 상태에서 침전저류 시키면서 침전물을 혐기저류조(10) 또는 호기생물반응조(50)로 반송시키기 위해 혐기저류조(10), 호기생물반응조(50)와 연결된 에어리프트(62)와, 상기 에어리프트속으로 간헐적으로 에어를 불어넣어 침전물을 에어 리프트(62)위로 부상시키는 에어펌프(61) 및 저장된 처리수를 이송시키기 위한 이송펌프(64)를 갖춘 침전저류반송조(60)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 침전저류반송조(60)에 연결되어 우드칩이 충진된 우드칩층과 상기 우드칩층 상부로 상기 침전저류반송조(60)의 이송펌프에 의해 이송된 처리수를 살수시키기 위한 살수장치를 갖추고 우드칩층을 체류 통과하는 처리수에 잔류하는 유기부유물질과 및 질소, 인, 색도, 악취를 분해하고 제거한 뒤 침출수를 배출하는 바이오반응조(70)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 바이오반응조(70)에서 배출된 처리수를 저장하고, 수위가 일정치에 도달하면 작동되어지는 이송펌프를 갖춘 펌프정(77)과;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 펌프정(77)과 연결되어 구획된 제1실과 제2실의 하측이 연결되고, 상기 제1실에는 상기 바이오반응조(70)에서 배출된 처리수가 유입되고, 처리수의 색도와 각종 유해 성분 및 병원균을 제거하기 위한 살균장치가 마련되고, 제2실에는 소독탈색용 여재가 충진되어 처리수를 탈색시키면서 배출시키는 탈색소독여과조(80)와;
   상기 화장실 공간 수세식변기와 구분되어 일체의 구조물에 평형의 형태로 설치되면서 상기 탈색소독여과조(80)에서 배출된 처리수를 저장하고 저장된 처리수를 변기로 공급하기 위한 급수펌프와, 과도하게 유입된 오버수량을 외부로 배출시키는 오버수배출관이 갖춘 처리수저장조(90)로 구성된 것을 특징으로 하는 무급수 무방류 순환 수세식 고도처리장치를 갖춘 이동형 친환경 화장실.
   

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