KR100895524B1

KR100895524B1 - 농업용 청정수 공급시스템 및 이를 이용한 농업용 청정수로의 전환방법

Info

Publication number: KR100895524B1
Application number: KR1020090003762A
Authority: KR
Inventors: 이광야; 김해도; 손종화; 홍민; 최경숙
Original assignee: 한국농어촌공사; (주)블루인바이로먼트엔텍; 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2009-04-30

Abstract

본 발명은 고품질의 친환경 농산물 생산을 위해 필요한 청정수를 공급할 수 있는 농업용 청정수 공급시스템 및 이를 이용한 농업용 청정수로의 전환방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 양수장 또는 영농작업장과 인접한 관개수로의 용수 또는 하천수 중에 함유된 부유물질을 제거하여 농업용 청정수로 활용하기 위한 농업용 청정수 공급시스템 및 이를 이용한 농업용 청정수로의 전환방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 기존의 농업용 용수 공급 수로에 농업용 청정수 공급시스템을 연결할 수 있어, 시스템의 설치에 따른 별도의 장소를 확보할 필요가 없고, 설치에 따른 비용이 크지 않으며, 부유물질 제거 및 BOD 저감 효율이 높아서 영농작업 및 기타 농촌지역에서 발생하는 용수수요에 대해 편의 및 유해성에 대한 안전을 확보할 수 있다.

농업용수, 재활용수, 정화, 필터, 압력식 필터

Description

농업용 청정수 공급시스템 및 이를 이용한 농업용 청정수로의 전환방법 {Irrigation Cleaned Water System and Method for Converting to Irrigation Cleaned Water Using the Same}

FTA를 비롯한 변화하는 영농환경에 대응하기 위해서, 고품질의 안전성이 확보된 친환경 농산물을 생산하여 우리농산물의 경쟁력을 확보하는 것이 농업분야의 가장 중요한 당면과제로 인식되고 있다. 특히, 깨끗하고 안전한 용수의 공급과 양질의 토양이야 말로 친환경 농산물의 생산을 실현할 수 있는 가장 중요한 요소라고 할 수 있다.

또한, 최근 정부가 추진하는 GAP(우수농산물관리제도) 인증을 받기 위해서는 농약, 중금속, 유해생물, 오염된 물이나 토양 등 식품 전성에 문제를 발생시키는 요인을 관리해야 한다.

그러나, 농촌지역이 도시화, 산업화됨에 따라, 비점원오염지역의 수질이 계속 악화되고 있는 실정이고, 개인적으로 농사를 짓거나 특용작물을 재배하고 있는 지역은 양질의 농업용수를 확보하기가 매우 힘든 상황에 있다.

이에, 하수 처리장 방류수를 농업용수로 재이용하고 있는 경우가 있으나, 고도처리공정을 하수처리장에 도입함에 따라 용수 수요처 확보의 어려움과 재이용을 위한 초기투자비 및 유지관리 비용이 소요되어 재이용이 널리 확산되지 못하고 있는 실정이다 (한국공개특허 제2006-0089119호 및 한국등록특허 제348414호).

한편, 본 발명자들도 영농작업장과 인접한 광개수로의 용수 또는 하천수에 함유된 부유물질 및 미생물을 제거하여 농업이용수로 활용하기 위한 농업용 수처리 장치 및 이를 이용한 농업재이용수로 전환하는 방법에 관한 발명을 특허출원하여 등록받은 바 있고 (한국등록특허 제850770호), 지속적으로 농업용 청정수를 공급하기 위한 기술을 연구해오고 있다.

이에 본 발명자들은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 기존의 농업용 용수 공급 수로에 전처리 시스템을 이용하여 농업용 용수의 부유물질을 제거한 다음, 유입펌프를 이용하여 정화처리장치로 도입하여 정화처리를 한 결과, 농업용수 또는 하천수를 농업용 청정수로 안전하게 사용할 수 있다는 것 을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 친환경 농산물을 생산하는데 필요한 청정수를 공급할 수 있는, 농업용 청정수 공급시스템 및 이를 이용한 농업용 청정수로의 전환방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 농업용수의 부유물질을 여과하는 전처리장치(5); 상기 전처리장치(5)에 연결되어, 상기 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 농업용수를 정화장치(1)로 유입시키는 유입펌프(4); 및 상기 유입펌프(4)에 의해 유입되는 농업용수를 정화시키는 정화장치(1)를 포함하는 농업용 청정수 공급시스템을 제공하되, 상기 정화장치(1)는, (a) 상기 유입펌프(4)에 연결되며, 상기 유입펌프(4)에 의해 이송되는 농업용수가 유입되는 배관(2); (b) 상기 배관(2)과 연결되며, 상기 배관(2)으로부터 농업용수가 유입되는 하우징(6); (c) 상기 하우징(6) 상부에 삽입되어 장착되며, 상기 하우징(6)으로 유입된 농업용수를 여과시키는 오토카트리지(7); (d) 상기 하우징(6) 및 오토카트리지(7)에 연결되며, 하우징(6)과 오토카트리지(7)의 압력차를 감지하는 압력센서(10); 및 (e) 상기 오토카트리지(7)에서 여과된 부유물질을 드레인시키기 위한 드레인관(9)을 포함하며, 여기서, 상기 오토카트리지(7)는 그 내부에, 농업용수의 부유물질을 여과시키는 매쉬; 상기 매쉬에 부착된 부유물질를 흡입하여 드레인(drain)시키는 흡입노즐(19); 상기 매쉬를 세척하기 위한 압력노즐(15); 및 상기 매쉬를 세척하기 위한 업다운 유닛(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 청정수 공급시스템을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 시스템을 이용하여 부유물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 농업용수 또는 하천수를 농업용 청정수로 전환하는 방법을 제공한다.

본 발명은 일 관점에서, 본 발명은 농업용수의 부유물질을 여과하는 전처리장치(5); 상기 전처리장치(5)에 연결되어, 상기 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 농업용수를 정화장치(1)로 유입시키는 유입펌프(4); 및 상기 유입펌프(4)에 의해 유입되는 농업용수를 정화시키는 정화장치(1)를 포함하는 농업용 청정수 공급시스템을 제공하되, 상기 정화장치(1)는, (a) 상기 유입펌프(4)에 연결되며, 상기 유입펌프(4)에 의해 이송되는 농업용수가 유입되는 배관(2); (b) 상기 배관(2)과 연결되며, 상기 배관(2)으로부터 농업용수가 유입되는 하우징(6); (c) 상기 하우징(6) 상부에 삽입되어 장착되며, 상기 하우징(6)으로 유입된 농업용수를 여과시키는 오토카트리지(7); (d) 상기 하우징(6) 및 오토카트리지(7)에 연결되며, 하우징(6)과 오토카트리지(7)의 압력차를 감지하는 압력센서(10); 및 (e) 상기 오토카트리지(7)에서 여과된 부유물질을 드레인시키기 위한 드레인관(9)을 포함하며, 여기서, 상기 오토카트리지(7)는 그 내부에, 농업용수의 부유물질을 여과시키는 매쉬; 상기 매쉬에 부착된 부유물질를 흡입하여 드레인(drain)시키는 흡입노즐(19); 상기 매쉬를 세척하기 위한 압력노즐(15); 및 상기 매쉬를 세척하기 위한 업다운 유닛(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 청정수 공급시스템에 관한 것이다.

본 발명은 다른 관점에서, 상기 시스템을 이용하여 부유물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 농업용수 또는 하천수를 농업용 청정수로 전환하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 사용된 용어 "농업용수"는 영농작업장과 인접한 관개수로의 용수 또는 하천수와 같이 적절한 수처리 공정을 거쳐 농업용으로 사용될 수 있는 용수를 의미한다.

이하, 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템은 개략적으로 전처리장치(5); 유 입펌프(4); 및 정화장치(1)를 포함한다. 상기 농업용 청정수 공급시스템이 양수장 또는 관개수로에 설치되면, 상기 양수장 또는 관개수로로부터 농업용수가 전처리장치(5)로 유입되며, 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 농업용수는 유입펌프(4)에 의해 정화장치(1)로 유입되어 정화된 다음, 부유물질은 드레인되고, 정화된 농업용수, 즉 농업용 청정수는 농업용수로 공급한다.

본 발명에 있어서, 상기 전처리장치(5)의 구성을 살펴보면, 상기 전처리장치(5)는 농업용수를 여과시키는 스크린(screen)(5a); 상기 스크린(5a)에 연결되어, 상기 스크린(5a)으로 산소를 공급하는 산기관(5b); 및 상기 산기관(5b)에 연결되어, 상기 산기관(5b)이 스크린(5a)으로 산소를 공급할 수 있도록 상기 산기관(5a)으로 바람을 넣어주는 블루워(blower)(5c)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전처리장치(5)는 양수장 또는 관개수로로부터 유입되는 농업용수의 부유물질을 제거하는 기능을 수행한다. 특히, 상기 유입되는 농업용수에서 비중이 물보다 낮고, 입자가 5mm 이상의 부유물질의 유입을 차단하여, 정화장치(1)에서 농업용수가 정화될 때 효율을 증가시키는 역할을 한다.

본 발명에서 유입펌프(4)는, 상기 전처리장치(5)를 거치면서 부유물질이 제거된 농업용수를 정화장치(1)로 이송시키는 역할을 한다. 구체적으로는, 전처리장치(5)로부터 정화장치(1)의 배관(2)으로 부유물질이 제거된 농업용수를 이송시킨다.

본 발명에서 정화장치(1)는 배관(2)을 통하여 유입펌프(4)와 연결되며, 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 농업용수의 보다 미세한 부유물질을 제거하는 역 할을 하며, 상기 정화장치(1)를 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템의 정화장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 농업용 청정수 공급시스템의 정화장치(1)의 구성을 살펴보면, 상기 정화장치(1)는 유입펌프(4)에 의해서 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 농업용수가 유입되는 배관(2); 상기 배관(2)과 연결되며, 상기 배관(2)으로부터 농업용수가 유입되는 하우징(6); 상기 하우징(6) 상부에 삽입되어 장착되며, 상기 하우징(6)으로 유입된 농업용수를 여과시키는 오토카트리지(7); 상기 오토카트리지(7)에서 농업용수 여과 후 배출되는 부유물질을 드레인시키기 위한 드레인관(9); 및 상기 오토카트리지(7)에서 여과된 농업용수를 농업용 청정수로 공급하기 위한 농업공급유로를 포함한다.

상기 정화장치(1)에서 농업용수 여과의 핵심기능을 담당하는 구성요소는 오토카트리지(7)로서, 상기 오토카트리지(7)는 내부에 장착되어 농업용수를 여과시키는 매쉬(mesh); 상기 매쉬에 여과 중 누적된 부유물질을 세척하기 위한 압력노즐(15); 상기 매쉬에 여과 중 누적된 부유물질을 흡입하기 위한 흡입노즐(19); 및 상기 매쉬에 여과 중 누적된 부유물질을 세척하기 위한 업다운 유닛(8)을 포함한다.

상기 매쉬는 일반적인 필터의 형태로서 복수 개의 매쉬가 오토카트리지(7) 내부에 장착되어 있는 형태이며, 바람직하게는, 상기 매쉬의 포어(pore) 크기는 10~50㎛인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 포어의 크기가 10㎛ 미만이면 부유물질의 축적으로 인해서 여과가 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 있고, 50㎛를 초과하면, 여과 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 바람직하게는 2~15개의 매쉬가 오토카트리지(7) 내부에 장착되어 있다.

상기 오토카트리지(7)의 작동원리를 살펴보면, 우선 배관(2)으로부터 유입밸브(17)를 통하여 하우징(6)으로 농업용수가 공급되면, 상기 하우징(6)에서 오토카트리지(7) 내부로 상기 농업용수가 유입되고, 오토카트리지(7) 내부에 장착되어 있는 매쉬에 의해 유입된 농업용수가 여과된다. 매쉬에 의해 농업용수가 여과되면서 농업용수의 부유물질은 매쉬에 누적되고, 여과된 농업용수, 즉, 농업용 청정수는 실제 농업용수로 공급하기 위하여 토출밸브(16)를 통하여 배출된다.

이때, 오토카트리지(7)에서 농업용수의 여과작용이 계속될수록, 매쉬에 누적되는 부유물질이 많아지게 된다. 매쉬에 누적되는 부유물질이 많아지면 그에 따라 여과 효율이 저하되므로 매쉬의 부유물질을 제거해주어야 한다. 매쉬에 누적되는 부유물질이 많아지면, 압력센서(10)에서 감지하는 오토카트리지(7) 내부와 하우징(6)의 차압도 증가하며, 상기 압력센서(10)에서 감지하는 오토카트리지(7) 내부 압력이 하우징(6) 내부 압력의 2배 이상이 되면, 상기 오토카트리지(7)는 매쉬를 세척하는 세척운전 시작한다.

오토카트리지(7)의 세척운전은 오토카트리지(7)의 업다운유닛(8)이 회전하면서 상하로 움직이고, 압력노즐(15)은 회전하면서 매쉬를 세척하고, 흡입노즐(19)은 회전하면서 매쉬에 누적되어 있는 부유물질을 흡입해서 드레인관(9)을 통하여 드레 인시킨다. 한편, 세척운전시에 정화장치(1) 내의 밸브의 상태를 살펴보면, 유입밸브(17)는 열린 상태, 토출밸브(16)는 50% 열린 상태, 바이패스 밸브(18)는 닫힌 상태이다.

상술한 바와 같은 원리로 작동하는 정화장치(1)에 의해 부유물질 함량 및 BOD가 저하된 농업용 청정수를 수득할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템의 고압세척부를 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템은 상기 오토카트리지(7)에 연결되어, 상기 오토카트리지(7) 내부의 매쉬에 누적되는 이물질을 제거하는 고압세척부(3)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 고압세척부(3)는 세척수를 저장하는 탱크(22); 상기 탱크(22)에 연결되며, 오토카트리지(7)의 매쉬를 세척하기 위해 압력을 이용하여 상기 세척수를 오토카트리지(7)로 유입시키는 고압펌프(20); 및 상기 고압펌프(20)와 오토카트리지(7) 사이에서 상기 고압펌프(20)와 오토카트리지(7)에 연결되며, 상기 고압펌프(20)에서 오토카트리지(7)로 유입되는 세척수를 여과시키는 카트리지필터(21)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 사용되는 세척수는 일반적인 물(water)을 의미한다.

도 4는 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템 평면 설치도이고, 도 5는 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템의 정면 설치도이다.

본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템은 양수장 또는 관개수로에 연결하여 설치할 수 있어, 시스템을 설치하기 위한 별도의 장소를 확보할 필요가 없어, 공간적 제약을 피할 수 있고, 경제적인 측면에서도 비용이 절감되는 효과를 기대할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1: 농업용 청정수 공급시스템을 이용한 농업용수의 정화효율

도 1에 나타난 바와 같은 농업용 청정수 공급시스템을 이용하여 처리 대상수(대구시 화훼단지의 관개용수)를 정화시켰다.

1-1. 농업용 청정수 공급시스템의 운전조건

상기 처리 대상수를 400ℓ/min의 유량으로 농업용 청정수 공급시스템의 전처리 장치에 유입시켰다. 전처리장치(5)에서 블루워, 산기관 및 스크린을 작동시켜 처리 대상수의 부유물질을 제거하였다.

상기 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 처리 대상수를 유압펌프를 이용하여 정화장치(1)의 배관(2)으로 이송하였다.

상기 유압펌프에 의해 정화장치(1)의 배관(2)으로 이송된 처리 대상수를 하우징(6)으로 유입시키고 난 후, 오토카트리지(7)로 유입시켜 여과시킨 후, 정화된 농업용 청정수를 수득하였다. 이때, 상기 오토카트리지(7) 내부의 매쉬는 포어의 크기가 25μm인 것을 사용하였다.

1-2. 농업용 청정수 공급시스템의 농업용수 정화능 측정

상기 1-1에서 처리 대상수와 최종 수득한 농업용 청정수의 SS 및 BOD를 비교하였다.

그 결과, 표 1에 나타난 바와 같이, 최종 수득한 농업용 청정수의 SS 및 BOD 처리효율은 각각 97.1%, 67%를 나타내었다.

	SS(mg/L)	BOD(mg/L)
처리 대상수	17	18
최종 수득한 농업용 청정수	0.5	6

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템 평면 설치도이다.

도 5는 본 발명에 따른 농업용 청정수 공급시스템의 정면 설치도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 정화장치 2: 배관

3: 고압세척 4: 유입펌프

5: 전처리장치 5a: 스크린

5b: 산기관 5c: 블루워

6: 하우징 7: 오토카트리지

8: 업다운유닛 9: 드레인관

10: 압력센서 11: 에어밴트

12: 릴리프밸브(relief valve) 13: 드레인밸브

14: 보호밸브 15: 압력노즐

16: 토출밸브 17: 유입밸브

18: 바이패스밸브 19: 흡입노즐

20: 고압펌프 21: 카트리지필터

22: 탱크

Claims

농업용수의 부유물질을 여과하는 전처리장치(5); 상기 전처리장치(5)에 연결되어, 상기 전처리장치(5)에서 부유물질이 제거된 농업용수를 정화장치(1)로 유입시키는 유입펌프(4); 및 상기 유입펌프(4)에 의해 유입되는 농업용수를 정화시키는 정화장치(1)를 포함하는 농업용 청정수 공급시스템에 있어서,

상기 정화장치(1)는,

(a) 상기 유입펌프(4)에 연결되며, 상기 유입펌프(4)에 의해 이송되는 농업용수가 유입되는 배관(2);

(b) 상기 배관(2)과 연결되며, 상기 배관(2)으로부터 농업용수가 유입되는 하우징(6);

(c) 상기 하우징(6) 상부에 삽입되어 장착되며, 상기 하우징(6)으로 유입된 농업용수를 여과시키는 오토카트리지(7);

(d) 상기 하우징(6) 및 오토카트리지(7)에 연결되며, 하우징(6)과 오토카트리지(7)의 압력차를 감지하는 압력센서(10); 및

(e) 상기 오토카트리지(7)에서 여과된 부유물질을 드레인시키기 위한 드레인관(9)을 포함하되,

여기서, 상기 오토카트리지(7)는 그 내부에, 농업용수의 부유물질을 여과시키는 매쉬; 상기 매쉬에 부착된 부유물질를 흡입하여 드레인(drain)시키는 흡입노즐(19); 상기 매쉬를 세척하기 위한 압력노즐(15); 및 상기 매쉬를 세척하기 위한 업다운 유닛(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 청정수 공급시스템.
제1항에 있어서, 상기 전처리장치(5)는 농업용수를 여과시키는 스크린(screen)(5a); 상기 스크린(5a)에 연결되어, 상기 스크린(5a)으로 산소를 공급하는 산기관(5b); 및 상기 산기관(5b)에 연결되어, 상기 산기관(5b)이 스크린(5a)으로 산소를 공급할 수 있도록 상기 산기관(5a)으로 바람을 넣어주는 블루워(blower)(5c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 오토카트리지(7)에 연결되어, 상기 오토카트리지(7) 내부의 매쉬에 누적되는 이물질을 제거하는 고압세척부(3)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제3항에 있어서, 상기 고압세척부(3)는 세척수를 저장하는 탱크(22); 상기 탱크(22)에 연결되며, 오토카트리지(7)의 매쉬를 세척하기 위해 압력을 이용하여 상기 세척수를 오토카트리지(7)로 유입시키는 고압펌프(20); 및 상기 고압펌프(20)와 오토카트리지(7) 사이에서 상기 고압펌프(20)와 오토카트리지(7)에 연결되며, 상기 고압펌프(20)에서 오토카트리지(7)로 유입되는 세척수를 여과시키는 카트리지 필터(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 매쉬의 포어(pore) 크기는 10~50㎛인 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 압력센서(10)에서 감지하는 오토카트리지(7)의 압력이 하우징(6) 압력의 2배 이상이 되면, 상기 오토카트리지(7)는 매쉬를 세척하는 세척운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제6항에 있어서, 상기 세척운전은 업다운유닛(8)이 회전하면서 상하로 움직면서 매쉬를 세척하고, 압력노즐(15)이 회전하면서 매쉬를 세척하며, 흡입노즐(19)이 회전하면서 매쉬의 부유물질을 흡입해서 드레인시킴으로서 수행되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 시스템을 이용하여 부유물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 농업용수 또는 하천수를 농업용 청정수로 전환하는 방법.