KR101048501B1 - 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염된 우수, 하수, 하천수, 호소수, 지하유출수 등의 각종 오폐수를 수생식물과 미생물의 성장작용을 이용하여 물을 효과적으로 정화시키는 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 내부에 처리대상수가 흐를 수 있는 유로가 형성되고 상기 유로로 수생식물의 뿌리가 뻗어나갈 수 있도록 상부에 수생식물이 식재된 수생식물덮개부가 설치되어 상기 내부공간을 흐르는 처리대상수 중의 이물질을 침강시키는 전처리조와, 전처리조로부터 유입되는 처리대상수를 균등한 흐름으로 분산시키기 위해 상부에 처리대상수가 유출되는 다수의 유출구들이 형성된 분배조와, 분배조의 유출구들을 통해 유입되는 처리대상수를 다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 1여재층과, 상기 제 1여재층에 매설된 이중망 폭기실을 통과시켜 처리대상수를 여과 및 폭기처리하는 폭기여상조와, 폭기여상조로부터 유출되는 처리대상수 중의 잔존 고형 이물질을 침강시키는 후처리조와, 다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 2여재층이 마련되어 상기 폭기여상조 또는 상기 후처리조에서 발생된 침강오니를 처리하고 탈니여액은 상기 분배조로 유입시키는 오니처리조와, 폭기여상조 및 상기 후처리조에 발생된 침강오니를 상기 오니처리조로 공급하기 위한 오니공급수단을 구비한다.

Description

수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법{Multi-stage water-treating apparatus using aquatic plants and water-treating method using the same}

본 발명은 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오염된 우수, 하수, 하천수, 호소수, 지하유출수 등의 각종 오폐수를 수생식물과 미생물의 성장작용을 이용하여 물을 효과적으로 정화시키는 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법에 관한 것이다.

도시개발과 산업사회의 고도화로 파괴되거나 소멸된 자연환경을 복원함에 있어서, 하천 및 호소 생태계의 복원도 국가와 지방자치단체들의 중요한 사업으로 인식되면서 자연형 하천 정비사업이 활성화되고 있으며, 그에 따라 하천의 생태계보전과 수질정화를 목적으로 하는 친환경적인 수처리방법이 연구, 개발되고 있다.

친환경적인 수처리방법의 일환으로 미나리, 갈대, 부레옥잠, 부들, 줄 등 다양한 종류의 수생식물이 식재된 식생정화시설을 이용하는 것이다. 이러한 식생정화시설은 주변 경관을 향상시키고 생태적 서식처로서 역할을 겸할 수 있는 환경친화적인 시설로서, 여타의 다른 수질정화시설에 비해 바람직하며, 수생식물은 하천수 중의 오염물질을 직접적으로 흡수하거나 분해하게 된다.

구체적으로, 수생식물은 직사광선을 차단해 녹조류의 증식을 억제하고, 물속의 질소와 인을 흡수하여 영영염류를 분해, 제거하며, 부유물질을 흡착하여 분해하거나 흡수하고 광합성을 통한 산소배출로 물속 용존산소량을 증가시키는 기능이 있는 것으로 알려져 있다.

식생정화시설을 이용한 수처리방법은 침강, 흡착 등의 물리화학적 작용과 습지의 생태계에 의한 생물·화학적 작용을 정화원리로 하고 있으며, 기본적으로는 용해성 영양염류의 흡수, 분해 및 인의 불활성화와, 저질 중에 서식하는 탈질균에 의한 아질산성 질소와 질산성 질소의 탈질화, 그리고 수중, 저질 표면, 수생식물 뿌리 등에 서식하는 미생물에 의한 유기물의 생화학적 작용 등의 세가지로 요약될 수 있다.

대한민국 공개특허 제 2005-0056023호에는 활성적니를 이용한 식생정화방법과 그 장치가 개시되어 있다.

상기 식생정화장치는 여재가 충전된 침전조와, 활성적니층과 수생식물이 식재된 배양토층이 적층 충전된 수생식물반응조를 구비한다. 이러한 종래의 기술은 여재 및 배양토층의 조견(재료, 규격, 형상, 표면의 부착성 등)과 오폐수가 흐르는 여재층 및 배양토층 내의 용존산소량이 오염물 처리효율에 큰 영향을 미친다.

하지만 종래의 기술에 의하면 오폐수가 유입되는 여재층 및 배양토층의 틈새공간에 이물질들이 끼어 공극막힘, 즉 폐색현상이 발생되어 처리량이 감소하고, 폐색부분에서는 용존산소량의 부족에 의하여 부패와 악취가 발생하며 결과적으로 오폐수의 처리효율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

또한, 여재 및 배양토층에서는 이물질이 침전되어 형성되는 또 다른 오염물인 침강오니가 발생하지만 종래의 기술에는 침강오니를 처리할 수 있는 시설이 구비되어 있지 않다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 처리대상수가 흐르는 유로와 수생식물이 식재되는 여재층을 분리하여 여재의 공극 폐색현상을 방지할 수 있어 수처리 효율을 증대시킬 수 있는 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 침강 및 폭기과정에서 발생하는 침강오니를 시 설 내부에서 동시에 처리할 수 있는 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치는 내부에 처리대상수가 흐를 수 있는 유로가 형성되고 상기 유로로 수생식물의 뿌리가 뻗어나갈 수 있도록 상부에 수생식물이 식재된 수생식물덮개부가 설치되어 상기 유로를 흐르는 처리대상수 중의 이물질을 침강시키는 전처리조와; 상기 전처리조로부터 유입되는 처리대상수를 균등한 흐름으로 분산시키기 위해 상부에 처리대상수가 유출되는 다수의 유출구들이 형성된 분배조와; 상기 분배조의 유출구들을 통해 유입되는 처리대상수를 다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 1여재층과, 상기 제 1여재층에 매설된 이중망 폭기실을 통과시켜 처리대상수를 여과 및 폭기처리하는 폭기여상조와; 상기 폭기여상조로부터 유출되는 처리대상수 중의 잔존 고형 이물질을 침강시키는 후처리조와; 다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 2여재층이 마련되어 상기 폭기여상조 또는 상기 후처리조에서 발생된 침강오니를 처리하고 탈니여액은 상기 분배조로 유입시키는 오니처리조와; 상기 폭기여상조 및 상기 후처리조에 발생된 침강오니를 상기 오니처리조로 공급하기 위한 오니공급수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 수생식물덮개부는 상부가 개방된 상기 전처리조의 상단에 안착되는 안착턱을 갖는 본체와, 상기 본체에 형성된 식생공간에 충진되며 수생식물을 지지하는 다공체들과, 상기 본체의 하부에 설치되어 상기 다공체들을 지지하며 상기 수생식물의 뿌리는 통과시킬 수 있는 지지망을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 전처리조는 처리대상수의 체류시간을 연장시키기 위해 상기 전처리조의 내부에 형성되어 상기 유로를 서로 다른 흐름을 갖는 다수의 수로부로 분할하는 도류벽과, 상기 도류벽의 단부에 형성되어 어느 하나의 수로부에서 다른 수로부로 처리대상수는 통과시키되 부유물질은 차단할 수 있도록 상부는 막혀 있고 하부는 다수의 유통공이 형성된 격벽을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 이중망 폭기실은 상기 제 1여재층에 매설되며 처리대상수가 유입 및 유출될 수 있는 외부망과, 상기 외부망의 내부에 수용되어 수질오염물질을 처리하는 미생물이 부착된 다수의 미생물끈이 설치되는 내부망과, 상기 외부망 및 내부망의 내부에 공기를 공급하기 위한 폭기수단을 구비하고, 상기 폭기여상조는 상기 제 1여재층에 매설된 세척유공관으로 일정 압력의 물을 공급하여 상기 제 1여재층으로 물을 분출하는 역세수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 오니공급수단은 상기 폭기여상조 및 상기 후처리조 내부에 설치된 오니 흡입관과, 상기 오니흡입관과 연결되어 상기 오니처리조로 연장되며 펌프에 의해 오니를 흡입하여 이송시키는 오니이송관과, 상기 오니이송관에 연결되어 상기 제 2여재층으로 침강오니를 살포하는 분사노즐을 구비하며, 상기 분사노즐은 상기 오니이송관에 설치되며 하부에 침강오니가 분사되는 분사구가 마련된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되며 상기 분사구를 통해 분사되는 침강오니가 사방으로 살포될 수 있도록 원추형으로 형성된 밸브와, 상기 밸브의 상부에 형성되어 상기 오니이송관에 나사결합하며 상기 밸브를 상하로 이동시켜 상기 분사구를 개폐시키는 조작부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 오니처리조의 상방에는 상기 제 2여재층으로 유입되는 빗물의 유입량을 감소시키기 위한 빗물유입량감소수단이 구비되고, 상기 빗물유입량감소수단은 상기 오니처리조의 상부에 형성된 지주에 경사지게 지지되는 태양광발전모듈과, 상기 태양광발전모듈의 가장자리에 형성되어 상기 탱양광발전모듈로 낙하하는 빗물을 상기 제 2여재층을 벗어나는 영역으로 흐름을 유도하기 위한 빗물받이를 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 목적을 달성하기 위한 수처리 방법은 내부에 처리대상수가 흐를 수 있는 유로가 형성되고 상기 유로로 수생식물의 뿌리가 뻗을 수 있도록 상부에 수생식물이 식재된 수생식물덮개부가 설치되는 전처리조의 내부로 처리대상수를 유입시켜 상기 처리대상수 중의 이물질을 침강시키는 전처리단계와; 상기 전처리조로부터 유출되는 처리대상수를 분배조로 유입시킨 후 상부에 형성된 다수의 유출구들을 통해 유출시켜 다수의 흐름으로 분산시키는 분산단계와; 상기 분배조의 유출구들로부터 유출되는 처리대상수를 다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 1여재층과, 상기 제 1여재층에 매설된 이중망 폭기실을 통과시켜 처리대상수를 여과 및 폭기처리하는 본처리단계와; 상기 폭기여상조로부터 유출되는 처리대상수를 후처리조로 유입시켜 처리대상수 중의 잔존 고형 이물질을 침강시키는 후처리단계와; 충진된 다공체들에 수생식물이 식재된 제 2여재층이 마련된 오니처리조로 상기 폭기여상조 또는 상기 후처리조에서 발생된 침강오니를 오니공급수단에 의해 공급하여 침강오니를 처리하고 탈니여액은 상기 분배조로 유입시키는 오니처리단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전처리조에서 처리대상수가 흐르는 유로와 수생식물이 식재되는 여재층의 여상을 분리하여 여재 공극의 폐색현상을 방지함과 동시에 수생식물이 유로로 뿌리를 내리면서 성장하므로 용해성 수질오염물질 제거와 침강효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 폭기여상조에서는 이중망 폭기실 내부공간에 공기를 폭기시켜 용존산소량의 감소를 방지하고, 여재층 내부로 세척수를 공급하여 역세척이 가능하도록 함으로써 여재 공극의 폐색현상을 방지하여 수처리 효율을 증대시킨다.

그리고, 오니처리조를 구비하여 폭기 및 침강과정에서 발생되는 침강오니를 시설 내부에서 동시에 처리할 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리 장치의 사시도이고,
도 2는 도 1에서 A-A의 단면도이고,
도 3은 도 1에서 B-B의 단면도이고,
도 4는 도 1에서 C-C의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예의 요부를 발췌한 사시도이고,
도 6은 도 5의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수처리 장치 및 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리장치는 크게 전처리조(10), 분배조(30), 폭기여상조(40), 후처리조(70), 오니처리조(100) 및 오니공급수단을 구비한다.

본 발명에서 전처리조(10)와 오니처리조(100)는 양측에 각각 마련되고, 전처리조(10)와 오니처리조(100) 사이에는 분배조(30), 폭기여상조(40) 및 후처리조(70)를 배치하여 공간을 효율적으로 이용할 수 있다. 분배조(30), 폭기여상조(40) 및 후처리조(70)는 순차적으로 직렬배치된다. 즉, 분배조(30)의 후단에 폭기여상조(40)가 설치되고, 폭기여상조(40)의 후단에 후처리조(70)가 설치된다.

전처리조(10)는 전체적으로 장방형으로 형성되며, 내부에 처리대상수가 흐를 수 있는 유로(13)가 전처리조(10)의 길이방향을 따라 길게 형성된다. 전처리조(10)의 전단 상부에는 처리하고자 하는 처리대상수가 유입되는 유입관(11)이 연결된다. 전처리조(10)의 상부에는 수생식물(1)이 식재된 수생식물덮개부(20)가 설치된다. 도시된 예에서 수생식물덮개부는 다수가 연속으로 배치된다.

수생식물덮개부(20)는 전처리조(10)의 상부에 탈부착이 가능하도록 결합된다. 수생식물덮개부(20)는 상부가 개방된 전처리조(10)의 상부에 결합되는 본체(21)와, 본체(21)에 형성된 식생공간(25)에 충진되며 수생식물(1)을 지지하는 다공체들(27)과, 본체(21)의 하부에 설치되어 다공체들(27)을 지지하는 지지망(29)을 구비한다. 본체(21)의 규격은 전처리조(10)의 외부 폭이 1100mm일 때 길이×폭×높이는 1100×1100×150mm인 것이 이동과 설치에 바람직하다.

상기 본체(21)는 PE, FRP 또는 방부목재 등의 소재를 이용하여 사각으로 형성되며, 외측면에 안착턱(23)이 마련된다. 전처리조(10)의 상단에는 안착턱(23)이 안착될 수 있도록 안착턱(23)의 형상과 대응되는 형상의 안착홈이 형성된다. 본체(21)에 형성된 식생공간(25)의 하부에 설치되는 지지망(29)은 합성수지 또는 금속소재의 망체로 형성된다. 지지망(29)의 눈은 식생식물(1)의 뿌리(5)는 통과시키되 식생공간(25)에 충진된 다공체(27)는 통과시키지 않을 정도의 크기를 갖는다.

다공체(27)는 다수의 기공이 형성된 세라믹소재를 이용할 수 있다. 다공체(27)는 일 예로 하수 슬러지와 레드머드를 혼합하여 직경 10 내지 15mm의 볼 모양으로 성형한 후 고온에서 소결한 것으로서, 밀도는 1.4 내지 1.8g/cm³ 가 바람직하다. 본체(21)의 식생공간(25)에 충진되는 다공체(27)의 충진두께는 약 150mm인 것이 바람직하다. 다공체(27)는 수생식물을 지지함과 동시에 오염물질의 흡착이 가능하다.

상술한 구성을 갖는 전처리조(10)는 처리대상수가 흐르는 유로(13) 상에 수생식물(1)이 식재되는 다공체들(27)을 설치하는 것이 아니라 전처리조(10)의 상부에 수생식물(1)이 식재된 수생식물덮개부(20)를 배치함으로써 처리대상수의 흐름이 용이하다. 그리고 수생식물덮개부(20)에 식재된 수생식물의 뿌리(5)가 유로(13)로 길게 뻗어내려 유로(13) 상에는 다수의 뿌리들이 엉켜 있으므로 수생식물의 뿌리(5)는 처리대상수 중의 비침강성의 이물질을 걸러내는 필터역할을 한다. 또한, 수생식물의 뿌리(5)는 유로(13)를 통과하는 처리대상수 중에 들어있는 용해성의 수질오염물질을 흡수하는 작용을 한다.

바람직하게 전처리조(10)의 내부에는 처리대상수의 체류시간을 연장시키기 위한 도류벽(7)이 형성된다. 도류벽(7)은 전처리조(10)의 전단 측벽에서 형성되어 후단방향으로 연장된다. 이때 도류벽(7)의 단부는 전처리조(10)의 후단 측벽까지 연결되지 않고 후단 측벽과 일정 거리 떨어지도록 형성된다. 그리고 도류벽(7)의 단부와 전처리조(10)의 후단 측벽 사이에는 격벽(8)이 형성된다.

도류벽(7)은 유로(13)를 가로지르도록 형성되어 상기 유로(13)를 서로 다른 흐름을 갖는 다수의 공간으로 분할한다. 도시된 예에서 도류벽(7)은 유로(13)를 2개의 공간, 즉 제 1 및 제 2수로부(14)(15)로 구획한다. 따라서 제 1수로부(14)와 연통되는 유입관(11)을 통해 처리대상수가 제 1수로부(14)로 유입된다. 제 1수로부(14)로 유입된 처리대상수는 제 1수로부(14)를 따라 흐르다가 격벽(8)에서 방향을 전환하여 제 2수로부(15)로 유입된다. 제 2수로부(15)를 따라 흐르는 처리대상수는 수위가 상승함에 따라 유출관(19)을 통해 분배조(30)로 유출된다. 도시된 바와 달리 전처리조(10)의 내부에는 나란하게 형성된 2 이상의 도류벽들이 설치되어 유로를 셋 이상의 다수의 공간으로 구획할 수 있다. 이 경우 도류벽들은 평행하게 배치되어 유로의 흐름을 역방향으로 변환시킨다.

도류벽(7)의 단부에 형성된 격벽(8)은 제 1수로부(14)에서 제 2수로부(15)로 처리대상수는 통과시키되 부유물질은 차단할 수 있도록 상부는 막혀 있고 하부는 다수의 유통공들(9)이 형성된다.

분배조(30)는 전처리조(10)와 직각으로 배치되어 본 발명의 수처리 장치의 전단에 설치된다. 분배조(30)는 일정 간격으로 나란하게 형성된 제 1 및 제 2패널(31)(33)로 이루어져, 상부가 개방된 장방형의 구조를 갖는다. 제 1 및 제 2패널(31)(33)은 전처리조(10)와 오니처리조(100) 사이에 설치된다. 제 2패널(33)의 상부에는 폭기여상조(40)로 처리대상수가 유입될 수 있도록 다수의 유입구(35)가 마련된다. 유입구(35)는 동일 높이에 일정 간격으로 2개 이상이 설치된다.

전처리조(10)를 거친 처리대상수는 전처리조(10)의 상부에 설치된 유출관(19)을 통해 분배조(30)로 유입된다. 분배조(30)로 유입된 처리대상수는 다수의 유입구(35)로 분산되어 폭기여상조(40)로 흐르게 된다. 이와 같이 분배조(30)는 전처리조(10)를 거친 처리대상수를 다수의 흐름으로 분산시켜 폭기여상조(40)로 유입시키는 역할을 한다. 이는 폭기여상조(40)에서 물의 흐름이 한쪽으로 치우치지 않고 골고루 분산되어 흐르도록 함으로써 폭기여상조(40)에서의 균등한 흐름이 유지되도록 하기 위함이다.

한편, 분배조(30)에는 후술할 오니처리조(100)의 탈니여액배출관(101)을 통해 오니처리조(100)에서 발생된 탈니여액이 유입된다.

폭기여상조(40)는 상기 분배조(30)로부터 유출되는 처리대상수를 수생식물(1)이 식재된 제 1여재층을 통과시켜 처리대상수 중의 수질오염물질을 처리한다. 폭기여상조(40)는 상부가 개방되며, 내부에는 다공체들(41)이 충진되어 제 1여재층을 형성한다. 여기서 다공체(41)는 상술한 전처리조(10)의 수생식물덮개부(20)에 충진되는 다공체(27)와 동일하다. 제 1여재층에는 수생식물들(1)이 식재된다. 수생식물(1)이 식재된 제 1여재층을 통과하면서 다공체(41), 미생물 및 수생식물들(1)에 의해 처리대상수 중의 수질오염물질이 흡착, 흡수, 물질전환 등으로 제거된다.

바람직하게 폭기여상조(40) 내에는 수질오염물질 처리효율을 향상시키고 제 1여재층의 폐색을 방지 및 용존산소량의 감소를 방지하기 위해 이중망폭기실과, 역세수단을 구비한다.

이중망폭기실은 제 1여재층에 매설되며 처리대상수가 유입 및 유출될 수 있는 외부망(43)과, 상기 외부망(43)의 내부에 수용되어 수질오염물질을 처리하는 미생물이 부착된 다수의 미생물끈(46)이 설치되는 내부망(45)과, 상기 외부망(43) 및 내부망(45)의 내부에 공기를 공급하기 위한 폭기수단을 구비한다.

외부망(43)은 제 1여재층에 매설되어 처리대상부의 물흐름을 분산시킨다. 외부망(43)은 상부가 개방되고, 측면으로 처리대상수가 유입 및 유출될 수 있도록 다수의 유통홀들(44)이 형성된 망구조를 갖는 것이 바람직하다. 그리고 외부망(43)의 내부에는 망구조의 내부망(45)이 설치된다. 내부망(45)은 외부망(43)을 덮는 뚜껑(47)의 하부에 지지된다. 뚜껑(47)에는 관통홀(49)이 형성되어 있고, 관통홀(49)로 오니흡입관(60)이 통과한다. 내부망(45)에는 수질오염물질을 처리하는 미생물이 부착된 다수의 미생물끈(46)이 설치된다. 미생물끈(46)은 수중에서 유연하게 움직이는 연성을 갖는 얇은 소재로 이루어진다. 미생물이 부착 및 서식하는 얇은 끈, 즉 미생물끈(46)은 내화학성과 기계적 강도가 우수한 폴리프로필렌, 아마섬유 등으로 제작함이 바람직하다.

이중망폭기실 내부로 공기를 공급하기 위한 폭기수단으로 공기를 일정한 압력으로 공급하는 블로워(미도시)와, 블로워와 연결되어 폭기여상조(40) 내부로 연장되는 공기이송관(51)과, 공기이송관(51)에 설치되어 외부망(43)의 하부로 공기를 분사하는 노즐(53)로 이루어진다.

제 1여재층의 폐색을 방지하기 위한 역세수단은 세척유공관(65)으로 일정 압력의 세척수를 공급한다. 세척수로 후처리조(70)에서 외부로 방류되는 처리수의 일부를 사용할 수 있다. 세척유공관(65)은 제 1여재층 내에 일정 간격으로 매설된다. 세척유공관(65)은 내부가 빈 관형으로 형성되며, 다수의 배수홀(67)이 형성된다. 세척유공관(65)의 하단은 폭기여상조(40)의 바닥까지 연장된다.

도시되지 않았지만 역세수단으로 후처리조의 방류관(71)에서 분기되어 세척유공관(65)으로 연결되는 세척수이송관과, 세척수이송관에 설치되어 처리수를 세척유공관(65)으로 압송하는 펌프로 구비된다. 역세수단은 주기적으로 처리수를 일정 압력으로 세척유공관(65)으로 공급하여 처리수를 제 1여재층 내로 분사함으로써 제 1여재층의 폐색을 방지할 수 있다.

폭기여상조(40)의 후단에는 후처리조(70)가 설치된다. 후처리조(70)에서는 폭기여상조(40)로부터 유출되는 처리대상수 중의 잔존 이물질을 침강시킨다. 폭기여상조(40)와 인접하는 후처리조(70)의 전단 상부에는 처리대상수가 유입되는 유입구(73)가 형성된다. 그리고 후처리조(70)의 후단 상부에는 처리된 물이 방류되는 방류관(71)이 설치된다.

도시된 예에서 후처리조(70)의 내부공간은 구획벽(75)에 의해 제 1처리실(77) 및 제 2처리실(79)로 구분된다. 구획벽(75)의 상부에는 처리대상수가 통과할 수 있는 유통홀(76)이 형성된다. 그리고 제 1처리실(77)에는 제 1처리실(77)의 상부공간을 2개로 분할하는 제 1패널(81)이 설치된다. 또한, 제 2처리실(79)에는 제 2처리실(79)의 상부공간을 2개로 구획하는 제 2패널(85)이 설치된다. 제 1 및 제 2패널(81)(85)의 하단은 후처리조(70)의 바닥에서 일정 거리 이격되어 형성된다. 후처리조(70)의 바닥은 침강오니가 중앙으로 모일 수 있도록 원추형으로 형성된다. 그리고 후처리조의 내부에는 침강오니를 흡입하여 배출하기 위한 오니흡입관(60)이 설치된다. 도시된 예에서는 제 1 및 제 2처리실에 각각 오니흡입관(60)이 설치된다. 유입구(73)로 유입된 처리대상수는 제 1패널(81)의 하방으로 통과한 후 상향류를 형성하여 구획벽의 유통홀(76)을 통해 제 2처리실(79)로 월류한다.

후처리조(70)의 상부에는 수생식물덮개부가 설치된다. 수생식물덮개부는 본체(91)와, 본체(91)에 형성된 식생공간에 충진되는 다공체들(97)과, 다공체들을 지지하는 지지망(99)으로 이루어진다. 그리고 본체(91)에는 다공체들(97)에 지지되어 수생식물이 식재된다. 이러한 수생식물덮개부는 전처리조의 수생식물덮개부(20)와 크기만 다를 뿐 구성요소는 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 후처리조(70)의 수생식물덮개부에 식재된 식생식물의 뿌리는 후처리조(70)의 제 1 및 제 2처리실(77)(79)로 뻗어 내린다.

오니처리조(100)는 폭기여상조(40) 또는 후처리조(70)에서 형성된 침강오니를 처하기 위한 것이다. 오니처리조의 상부에는 다공체들(101)이 충진되어 제 2여재층을 형성한다. 다공체(101)는 상술한 전처리조의 수생식물덮개부(20)에 이용되는 다공체와 동일하다. 그리고 제 2여재층에는 수생식물이 식재된다.

상기 오니처리조(100)로 침강오니를 공급하기 위한 오니공급수단으로 폭기여상조 (40)및 후처리조(70) 내부에 설치된 오니 흡입관(60)과, 상기 오니흡입관(60)과 연결되어 오니처리조(100)로 연장되며 펌프(115)에 의해 오니를 흡입하여 이송시키는 오니 이송관(110)과, 상기 오니이송관(110)에 연결되어 상기 제 2여재층으로 침강오니를 살포하는 분사노즐(117)을 구비한다. 오니이송관(110)은 제 1여재층 및 후처리조(70)의 수생식물덮개부 상부로 노출된 오니흡입관(60)과 각각 연결된다.

오니공급수단에 의해 침강오니는 오니처리조(100)로 이송되어 분사노즐(117)을 통해 오니처리조(100)의 상부에서 살포된다. 살포된 침강오니 중 고형물은 다공체와 성장하는 수생식물의 뿌리에 흡착되어 분해흡수되며 탈니여액은 다공체들(103) 사이를 통과하여 하방으로 이동하여 탈니여액배출관(101)을 통해 분배조(30)로 유입된다.

분사노즐의 다른 예를 도 5 및 도 6에 도시하였다. 분사노즐(120)은 오니이송관(110)에 설치되며 하부에 침강오니가 분사되는 분사구가 마련된 하우징(121)과, 상기 하우징(121)의 내부에 수용되며 상기 분사구를 통해 분사되는 침강오니가 사방으로 살포될 수 있도록 원추형으로 형성된 밸브(123)와, 상기 밸브(123)의 상부에 형성되어 상기 밸브(123)를 상하로 이동시켜 상기 분사구를 개폐시키는 조작부(125)를 구비한다. 조작부(125)는 밸브(123)의 상부에 결합되며 외주면에 나사산에 형성되어 오니이송관(110)에 나사결합하는 나사봉(129)과, 상기 나사봉(129)의 상부에 형성되어 나사봉(129)을 정 또는 역회전시키는 핸들(127)을 구비한다.

본 발명은 바람직하게 우천시 오니처리조(100)에 유입되는 빗물 유입량을 감소시키기 위해 빗물유입량감소수단이 구비된다.

빗물유입량감소수단으로 오니처리조(100)의 상부에 형성된 지주(130)에 경사지게 지지되는 태양광발전모듈(131)과, 상기 태양광발전모듈(131)의 가장자리에 형성되어 상기 탱양광발전모듈(131)로 낙하하는 빗물을 상기 제 2여재층을 벗어나는 영역으로 흐름을 유도하기 위한 빗물받이(135)를 구비한다.

빗물받이(135)는 태양광발전모듈(131)의 하부 가장자리에 설치된다. 그리고 빗물받이(135)는 수처리장치의 바깥쪽으로 흘러가도록 빗물받이(135)의 일측은 막혀 있고, 타측은 개방된 구조를 갖는다. 도시된 예에서 태양광발전모듈(131)은 3개가 배치되는 데, 상호 인접하는 태양광발전모듈(131)은 위에서 바라볼 때 일부가 겹쳐지도록 배치되는 것이 바람직하다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하면서, 상술한 수처리장치를 이용한 수처리 방법에 대해서 살펴본다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 수처리방법은 크게 전처리단계, 분배단계, 본처리단계, 후처리단계 및 오니처리단계를 구비한다.

먼저, 전처리단계에서 처리대상수를 전처리조(10) 내부로 유입시켜 처리대상수 중의 고형 이물질을 분리시킨다. 전처리조(10)로 유입된 처리대상수는 제 1 및 제 2수로부(14)(15)를 따라 흐르면서 토사류 등과 같은 고형 이물질이 바닥에 침강된다. 특히, 본 발명에서는 처리대상수가 흐르는 유로로 수생식물덮개부(20)에 식재된 수생식물의 뿌리(5)가 길게 뻗어내리므로 용해성 수질오염물질을 제거할 뿐만 아니라 침강효과를 크게 향상시킬 수 있다.

분산단계에서 전처리조(10)를 거친 처리대상수는 분배조(30)로 유입되어 다수의 흐름으로 분산된다.

그리고 여과단계에서 분배조의 유출구들(35)을 통해 폭기여상조(40)로 유입된 처리대상수는 다공체들(41)이 충진되어 수생식물이 식재된 제 1여재층 및 이중망폭기실을 통과하면서 수질오염물질이 처리된다. 폭기여상조(40)에서 처리된 처리대상수는 후처리단계에서 후처리조(70)로 유입되어 처리대상수 중의 잔존 침강성 이물질이 침강되고, 최종적으로 수처리된 처리수는 방류관(71)을 통해 외부로 배출된다.

한편, 오니처리단계를 통해 폭기여상조(40) 또는 후처리조(70)에서 형성된 침강오니를 오니공급수단에 의해 오니처리조(100)로 공급하여 침강오니를 처리하고 탈니여액은 분배조(30)로 유입시키게 된다. 이와 같이 본 발명은 수질오염물질처리와 함께 침강오니까지 하나의 장치 내부에서 처리한다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

7: 도류벽 8: 격벽
10: 전처리조 11: 유입관
20: 수생식물덮개부 21: 본체
27: 다공체 29: 지지망
30: 분배조 40: 폭기여상조
43: 외부망 45: 내부망
70: 후처리조 75: 구획벽
100: 오니처리조 131: 태양광발전모듈

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내부에 처리대상수가 흐를 수 있는 유로가 형성되고 상기 유로로 수생식물의 뿌리가 뻗어나갈 수 있도록 상부에 수생식물이 식재된 수생식물덮개부가 설치되어 상기 유로를 흐르는 처리대상수 중의 이물질을 침강시키는 전처리조와;
   상기 전처리조로부터 유입되는 처리대상수를 균등한 흐름으로 분산시키기 위해 상부에 처리대상수가 유출되는 다수의 유출구들이 형성된 분배조와;
   상기 분배조의 유출구들을 통해 유입되는 처리대상수를 다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 1여재층과, 상기 제 1여재층에 매설된 이중망 폭기실을 통과시켜 처리대상수를 여과 및 폭기처리하는 폭기여상조와;
   상기 폭기여상조로부터 유출되는 처리대상수 중의 잔존 고형 이물질을 침강시키는 후처리조와;
   다공체들이 충진되어 수생식물이 식재된 제 2여재층이 마련되어 상기 폭기여상조 또는 상기 후처리조에서 발생된 침강오니를 처리하고 탈니여액은 상기 분배조로 유입시키는 오니처리조와;
   상기 폭기여상조 및 상기 후처리조에 발생된 침강오니를 상기 오니처리조로 공급하기 위한 오니공급수단;을 구비하고,
   상기 오니공급수단은 상기 폭기여상조 및 상기 후처리조 내부에 설치된 오니 흡입관과, 상기 오니흡입관과 연결되어 상기 오니처리조로 연장되며 펌프에 의해 오니를 흡입하여 이송시키는 오니이송관과, 상기 오니이송관에 연결되어 상기 제 2여재층으로 침강오니를 살포하는 분사노즐을 구비하며,
   상기 분사노즐은 상기 오니이송관에 설치되며 하부에 침강오니가 분사되는 분사구가 마련된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 수용되며 상기 분사구를 통해 분사되는 침강오니가 사방으로 살포될 수 있도록 원추형으로 형성된 밸브와, 상기 밸브의 상부에 형성되어 상기 오니이송관에 나사결합하며 상기 밸브를 상하로 이동시켜 상기 분사구를 개폐시키는 조작부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 오니처리조의 상방에는 상기 제 2여재층으로 유입되는 빗물의 유입량을 감소시키기 위한 빗물유입량감소수단이 구비되고,
   상기 빗물유입량감소수단은 상기 오니처리조의 상부에 형성된 지주에 경사지게 지지되는 태양광발전모듈과, 상기 태양광발전모듈의 가장자리에 형성되어 상기 태양광발전모듈로 낙하하는 빗물을 상기 제 2여재층을 벗어나는 영역으로 흐름을 유도하기 위한 빗물받이를 구비하는 것을 특징으로 하는 수생식물을 이용한 다단계 수처리 장치.
   
7. 삭제

Images