KR100985920B1 - A functional hydrogen water supplier and hydroponics farming system for herbal crops using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A hydrogen water supplying device for a water culture and a device for supplying and collecting nutrient solutions for the water culture are provided to environmentally-friendly grow farm products by collecting and re-supplying the nutrient solutions. CONSTITUTION: A hydrogen water supplying device includes a preprocessor, a desalting unit, and a hydrogen generator. The preprocessor includes a feed water storage(1), a feed water pump(2), a strainer(3), an activated carbon filter(4), a preprocessed water tank(5), and a preprocessed water pump(6). The strainer removes solid materials included in the feed water. The activated carbon filter removes organic materials and remaining chlorine. The preprocessed water tank stores the preprocessed water passing through the activated carbon filter.

Description

수소수 공급장치 및 수소수를 이용한 수경재배용 양액 공급 및 회수장치{A functional hydrogen water supplier and hydroponics farming system for Herbal Crops using the same}Hydrogen water supply and recovery device for hydroponic cultivation using hydrogen water {A functional hydrogen water supplier and hydroponics farming system for Herbal Crops using the same}

본 발명은 수소수 공급장치 및 수소수를 이용한 수경재배용 양액 공급 및 회수장치에 관한 것으로, 특히 토양이 아닌 수경재배 방법을 통한 과일과 채소류 및 특용작물을 기능성 수소수 및 깨끗하고 균일한 양액을 안정적으로 공급하여 무농약으로 작물의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있는 기능성 수소수 공급장치 및 수소수를 이용한 수경재배용 양액 공급 및 회수장치에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrogen water supply device and a hydroponic cultivation nutrient solution supply and recovery apparatus using hydrogen water, in particular, the functional hydrogen water and clean and uniform nutrient solution for fruits and vegetables and special crops through hydroponic cultivation method rather than soil The present invention relates to a functional hydrogen water supply device and a hydroponic cultivation nutrient solution supply and recovery apparatus using hydrogen water to improve the crop quality and productivity with no pesticide.

수경재배를 통한 친환경적 농작물의 생산기술이 최근에 우리나라에서도 크게 보급이 확대되고 있다. 특히 정부(농촌진흥청)에서는 지난해 7월에 개발한 ‘청정인삼 고속생산 기술’을 수경재배기술로 재배방식으로 고속생산으로 무농약 청정재배가 가능하면서도 2년근 수삼을 불과 4개월 만에 생산하는 등 사업성이 매우 높다고 보도된바 있다. Recently, the technology of producing eco-friendly crops through hydroponic culture has been greatly expanded in Korea. In particular, the government (Rural Development Administration) produced the 'Ginseng High Speed Production Technology' developed in July last year using hydroponic cultivation technology. This is reported to be very high.

수경재배 방식으로 생산되는 인삼은 주요 기능성분인 사포닌 함량이 기존 재 배 2년근 수삼의 8 ~ 9㎎보다 높은 14.3 ~ 15.8㎎으로 영양적 가치도 뛰어날 뿐만 아니라, 수삼 자체보다 사포닌 함량이 8 ~ 9배 이상 높은 잎도 이용 가능하여 새로운 샐러드 및 쌈 채소, 녹즙 및 고급 튀김 요리나 미용재료로 활용하는 등 높은 경제적 가치를 가지고 있어 2009년 7월 6일에 세계최초로 수경재배 인삼이 출시되었으나 상품성으로 볼 때 생육의 불균일과 청정인삼의 품질에도 문제가 지적되고 있다. Ginseng produced by hydroponic culture is 14.3 ~ 15.8mg, which is the main functional ingredient of saponin, which is higher than 8 ~ 9mg of two year old cultivated ginseng, which is not only excellent in nutritional value, but also 8 ~ 9 of saponin content than ginseng itself. The leaves are also available in pears, which have high economic value, such as new salads and ssam vegetables, green juice and high-quality fried foods or beauty ingredients.The world's first hydroponic ginseng was released on July 6, 2009. Problems have also been pointed out in the uneven growth and quality of clean ginseng.

또한 2009년부터 전국에서 청정인삼 수경재배와 같은 특용작물의 재배가 실시되면서 정부의 동일한 기술지도에도 불구하고 실제 수경재배지들의 생육상태는 차이를 보이고 있다. In addition, since 2009, special crops such as clean ginseng hydroponic cultivation have been cultivated all over the country.

수경재배에 있어서 일사량, 온도, 습도 등은 기본적으로 중요한 요소이지만 사용되는 물의 성분이 지역마다 대부분 지하수를 사용함으로써 물에 함유된 성분도 전기전도도(또는 총용해성 고형물질), pH, 탁도, 미생물, 기체류, 경도성분 등에서 차이를 보이고 있으며 양액을 조성하는데 있어 사용되는 물에 따라 염 등을 일으키고 농도에 지대한 영향을 준다. In hydroponic cultivation, solar radiation, temperature, and humidity are fundamentally important factors, but most of the water used is groundwater in each region, so that the components contained in the water are also electrically conductive (or total soluble solids), pH, turbidity, microorganisms, It shows the difference in retention, hardness, etc., depending on the water used to form the nutrient solution, it causes salts and affects the concentration.

또한 수경재배에 있어서 대부분 원수저장조와 양액공급탱크 등에서 각종 미생물의 증식 등으로 이러한 물과 양액을 수경재배지로 공급할 경우 예기치 않는 문제가 발생됨을 알 수 있었으며 수질과 양액을 측정하는 것이 단지 전기전도도와 pH만을 측정하므로 지속적인 켈리브레이션(교정)을 하지 않으면 농산물의 성장과정에 영향을 줄 수가 있다. Also, in hydroponic cultivation, most of the raw water storage tanks and nutrient solution tanks, etc., can be seen that unexpected problems occur when the water and nutrients are supplied to hydroponic mediums by measuring the growth of various microorganisms. Because only bays are measured, continuous calibration can affect the growth of agricultural products.

본 발명에서는 인삼의 묘삼을 정식(定植) 전에 각기 다른 물을 이용하여 묘 삼의 물에 영향을 실시한 결과 사용되는 물의 중요성이 높음을 알 수가 있었다. In the present invention, it was found that the water used was high as a result of affecting the water of the seedlings using different waters before the seedlings of ginseng were settled.

그럼에도 불구하고 수경재배에 있어서 온도, 습도, 광 관리 및 양액 등과 같은 재배환경조건에 대한 실험들은 보고가 되고 있지만 물의 성상에 따른 실험은 전무하다 할 수 있다. Nevertheless, experiments on cultivation environment conditions such as temperature, humidity, light management, and nutrient solution have been reported in hydroponic cultivation.

따라서 본 발명에서는 수경재배에 있어서 최적의 기능성 수소수 제조장치를 개발하는 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has an object of developing an optimum functional hydrogen water production apparatus for hydroponic cultivation.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기능성 수소수 공급장치 및 수소수를 이용한 특용작물의 수경재배를 위한 양액 공급 및 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a functional hydrogen water supply device and a nutrient solution supply and recovery device for hydroponic cultivation of special crops using hydrogen water.

본 발명에 따른 수소수 공급장치는 전처리부, 탈염부 및 수소발생부를 포함하며,
상기 전처리부는 원수를 저장하는 원수저장조; 상기 원수저장조의 물을 펌핑하기 위한 원수 펌프; 상기 원수에 함유된 고형물질을 제거하는 20 ~ 200 ㎛의 스트레이너; 상기 원수에 함유된 유기물질 및 잔류염소를 제거하는 활성탄 필터; 상기 활성탄 필터를 통과한 전처리수를 저장하는 전처리수 탱크; 및 상기 전처리수 탱크에 저장된 상기 전처리수를 펌핑하기 위한 전처리수 펌프;를 포함하며,
상기 탈염부는 상기 전처리부를 통과한 상기 전처리수로부터 미립자들을 제거하기 위한 프리필터; 수경재배지의 생육 및 온·습도관리를 위해 상기 전처리수를 가열하는 열교환기; 상기 전처리수에 함유된 무기염류 및 유기물질을 제거하기 위한 막분리장치; 상기 막분리장치를 통과한 정수를 저장하는 정수저장조;
상기 정수저장조에 저장된 정수를 펌핑하기 위한 정수펌프; 상기 정수펌프에 의해 펌핑되는 정수에 포함된 미생물 및 세균을 제거하기 위한 역세형 정밀/한외여과기; 및 상기 정수에 함유된 기체를 탈기하기 위한 멤브레인 접촉기;를 포함하며,
상기 수소발생부는 상기 탈염부를 통과한 정수에 무격막방식으로 교류전류를 공급하여 수소를 발생시키는 전기분해조; 상기 전기분해조에서 발생한 수소를 저장하기 위하여 활성탄 또는 세라믹으로 이루어진 원통형 수소저장필터; 및 상기 전기분해조 하부에 설치된 센서 및 플로트스위치;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 수경재배용 양액 공급 및 회수장치는 수소수 공급장치를 통해 공급된 수소수에 약품을 용해하여 제조된 양액을 저장하는 약품탱크; 상기 양액의 교반을 위하여 상기 약품탱크의 하부에 설치되는 에어 버블러; 상기 양액을 양액공급탱크로 이송하기 위한 정량펌프; 상기 양액공급탱크로부터 수경재배지로 상기 양액이 공급되는 배관 상에 설치된 라인혼합기; 수경재배지로 공급되기 위하여 상기 라인혼합기를 통과한 양액으로부터 미생물 및 세균을 제거하기 위한 역세형 정밀/한외여과기; 수경재배지로부터 배출된 배액으로부터 이물질을 침전시키기 위하여 하부가 경사형으로 형성된 집수조; 및 상기 집수조로부터 펌프에 의해 배출된 배액으로부터 고형물질을 제거하기 위한 20 ~ 200㎛의 스트레이너;를 포함하며, 상기 집수조로부터 배출된 배액은 상기 스트레이너를 통과하여 상기 양액공급탱크로 회수되며, 상기 양액공급탱크의 양액의 농도를 균일하게 유지하기 위하여 상기 양액공급탱크의 하류측에 전기전도도 측정센서, 화학적산소요구량 측정센서, 질소 측정센서 및 pH센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 집수조는 하부가 경사형으로 형성되어 배액에 포함된 무거운 이물질들이 용이하게 침전 및 축적되는 제1탱크; 상기 제1탱크를 경유한 배액이 상기 제1탱크의 하부로부터 상방으로 유동하도록 형성된 유로; 및 상기 유로를 통해 흘러온 배액이 상부로부터 공급되도록 상기 유로에 연결된 제2탱크;를 포함하며, 상기 제1탱크의 하부에는 침전물을 분리회수하기 위한 유로 및 밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
Hydrogen water supply apparatus according to the present invention includes a pretreatment unit, a desalting unit and a hydrogen generating unit,
The pretreatment unit raw water storage tank for storing the raw water; A raw water pump for pumping water of the raw water storage tank; A strainer having a thickness of 20 to 200 μm to remove the solid material contained in the raw water; An activated carbon filter for removing organic substances and residual chlorine contained in the raw water; A pretreatment water tank for storing the pretreatment water passing through the activated carbon filter; And a pretreatment water pump for pumping the pretreatment water stored in the pretreatment water tank.
The desalting unit includes a prefilter for removing fine particles from the pretreatment water passing through the pretreatment unit; Heat exchanger for heating the pre-treatment water for the growth of hydroponic medium and temperature and humidity management; A membrane separation device for removing inorganic salts and organic substances contained in the pretreated water; A purified water storage tank storing purified water passed through the membrane separator;
A purified water pump for pumping purified water stored in the purified water storage tank; A backwash precision / ultrafiltration device for removing microorganisms and bacteria contained in purified water pumped by the purified water pump; And a membrane contactor for degassing the gas contained in the purified water.
The hydrogen generating unit is an electrolysis tank for generating hydrogen by supplying an alternating current in a membrane-free manner to the purified water passing through the desalination unit; Cylindrical hydrogen storage filter made of activated carbon or ceramic to store the hydrogen generated in the electrolysis tank; And a sensor and a float switch installed under the electrolysis tank.
Hydroponics nutrient solution supply and recovery apparatus according to the present invention comprises a chemical tank for storing the nutrient solution prepared by dissolving the drug in the hydrogen water supplied through the hydrogen water supply device; An air bubbler installed at a lower portion of the chemical tank for stirring the nutrient solution; A metering pump for transferring the nutrient solution to the nutrient solution supply tank; A line mixer installed on the pipe through which the nutrient solution is supplied to the hydroponic medium from the nutrient solution supply tank; A backwash precision / ultrafiltration device for removing microorganisms and bacteria from the nutrient solution passed through the line mixer to be supplied to hydroponic media; A collecting tank having a lower portion inclined to precipitate foreign matters from the drainage liquid discharged from hydroponic media; And a strainer having a thickness of 20 to 200 μm for removing solid matter from the drainage discharged by the pump from the sump, wherein the drainage discharged from the sump is recovered through the strainer to the nutrient supply tank, and the nutrient solution In order to maintain the concentration of the nutrient solution in the supply tank uniformly, an electrical conductivity measurement sensor, a chemical oxygen demand sensor, a nitrogen measurement sensor and a pH sensor are installed downstream of the nutrient solution supply tank.
In addition, the sump tank is a first tank in which the lower portion is formed in an inclined shape to easily settle and accumulate heavy foreign substances contained in the drainage; A flow path formed such that the drainage liquid passing through the first tank flows upwardly from a lower portion of the first tank; And a second tank connected to the flow path so that the drainage flowed through the flow path is supplied from an upper portion, and a flow path and a valve for separating and recovering the sediment are provided in the lower portion of the first tank.

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본 발명의 청정양액 공급 및 회수장치는 기존의 양액 공급 및 회수장치와 비교하면 다음과 같은 특징을 가지고 있다.  The clean nutrient solution supply and recovery apparatus of the present invention has the following characteristics as compared with the conventional nutrient supply and recovery apparatus.

기존의 양액 공급장치Conventional Nutrient Feeder 본발명의 청정 양액 공급 및 회수장치Clean nutrient supply and recovery device of the present invention ① 사용되는 물
(약품희석용)
① used water
(Drug dilution)
원수저장조Raw water storage tank 정수 저장조Water purification tank
② 양액용 약품 사용방법② How to use nutrient solution 약품 탱크위에 교반기를 설치하여 교반Stir by installing a stirrer on the chemical tank 소형 용량으로 직접 사용Direct use with small capacity ③ 공급방법 ③ Supply method 원수와 약품이 동시에 혼합조로 보내어 혼합되어 수경재배로 공급Raw water and chemicals are sent to the mixing tank at the same time, mixed and supplied to hydroponic culture 원수가 공급시 약품이 정량펌프에 의해 이송되어 라인 믹서에서 자동 혼합되어 수경재배로 공급되거나 양액회수저장탱크와 이어 양액 펌프로 가압후 스트레이너와 역세형 정밀여과 또는 한외여과기를 경유하여수경재배로 공급 When raw water is supplied, chemicals are transferred by metering pump and automatically mixed in line mixer and supplied to hydroponic cultivation or pressurized by nutrient solution recovery tank followed by nutrient solution pump to hydroponic cultivation via strainer, backwash type microfiltration or ultrafilter. ④ 양액회수장치④ Nutrient recovery device 회수배액을 자외선 살균기를 통과후 원수와 함께 자동양액희석탱크와 공급펌프를 거처 수경재배지로 공급After passing through the UV sterilizer, the recovered drainage is supplied to the hydroponic medium through the automatic nutrient dilution tank and the supply pump together with the raw water. 양액회수 및 공급탱크로 회수배액을 저장한 후 스트레이너와 정밀여과/한외여과기를 통과후 수경재배지로 공급(양액 온도관리 스팀라인내장)After recovering the nutrient solution to the nutrient solution recovery and supply tank, it passes through the strainer and the microfiltration / ultrafiltration device and supplies it to the hydroponic medium (built-in nutrient solution temperature control steam line). ⑤ 사용계측기⑤ Instrument used 전기전도도계
폐하메터(pH)
순간유량계
수위조절
Electrical conductivity meter
Closed meter (pH)
Instantaneous flow meter
Water level control
전기전도도계
폐하메터(pH)
순간 유량계
수위조절
산화환원 전위계
화학적산소요구량(COD)
질소 측정분석기
압력계
온도계
알람기능
Electrical conductivity meter
Closed meter (pH)
Instantaneous flow meter
Water level control
Redox electrometer
Chemical oxygen demand (COD)
Nitrogen Analyzer
pressure gauge
thermometer
Alarm function

본 발명은 수경재배 작물들이 원수나 양액에 함유된 일반세균, 대장균, 곰팡이 및 원생동물과 같은 미생물들이 수경재배 작물의 뿌리, 잎 그리고 열매 등에 해(害)을 주고 심지어는 썩게 하는 것을 방지하기 위한 정수기능을 채택하므로 예방효과를 주며 성장에도 향상을 제공해 줄 수 있다. The present invention is intended to prevent the hydroponic crops from harming and even rotting microorganisms such as general bacteria, Escherichia coli, fungus and protozoa contained in raw water or nutrient solution to the roots, leaves and fruits of hydroponic crops. By adopting the water purification function, it can have a preventive effect and provide improvement to growth.

아울러 양액을 배수시에 자연 환경적 오염과 경제적 손실도 있으나 배액을 회수하여 재공급 사용하므로서 무배출의 친환경적 수경재배기술을 제공하게 된다. In addition, there is a natural environmental pollution and economic loss when nutrient solution is drained, but by recovering and re-using the drainage, it provides an eco-friendly hydroponic cultivation technology without discharge.

특히, 본 발명에서 수소수는 기존의 물과는 달리 물분자 구조(수돗물: 150 ~ 180 ㎐)가 50 ~ 60㎐로 침투력이 높으며 산화환원 전위도 부전하(-㎷)을 나타내어 뿌리 등의 썩음을 예방하고 잎과 열매의 보존기간에도 효과가 있음을 확인하여 농작물의 성장에도 효과적이다. Particularly, in the present invention, unlike conventional water, the hydrogen water has a high water permeability (50 to 60 kPa) with a molecular structure of water (tap water: 150 to 180 kPa), and a redox potential also shows a negative charge (-㎷), such as the root rot. It is effective in the growth of crops by preventing it and confirming that it is effective in the shelf life of leaves and fruits.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 수경재배용 기능성 수소수 제조 블록구성도, 도 2는 본 발명의 청정 양액공급 및 회수시스템 블록 구성도, 도 3은 수경재배용 기능성 수소수 제조(도 1)와 청정양액 공급 및 회수시스템(도 2)을 통합한 블록 구성도이며, 도 4는 본 발명에 사용되는 2단 집수조의 단면도이다.
본 발명은 크게 정수 및 기능성 수소수 제조 장치와, 수소수를 이용한 양액 공급 및 회수장치로 구분할 수 있으며, 상기 장치들에는 각종 오염물질 및 농도 감지를 위한 센서와 상기 센서를 통해 획득한 정보를 바탕으로 수질 및 양액의 농도를 제어하는 제어부가 구비된다.
상기 기능성 수소수 제조장치를 통해 얻어지는 정수의 전기전도도는 20㎲/㎝이하인 것이 바람직하다. 이렇게 얻어진 정수는 수소수 제조를 위해 공급되거나, 비닐하우스 실내의 온도관리를 위하여 분무되거나, 약품을 용해하여 양액으로 공급될 수 있다. 본 발명에 따라 얻어진 수소수는 산화환원 전위(ORP)가 마이너스 10 ~ 200 ㎷, pH가 7.0 ~ 7.5, 용해수소농도가 0.2 ~ 1.5㎎/ℓ인 것이 바람직하며, 상기 파라미터들은 배관에 설치 및 구성된 감지센서들을 통해 모니터링된다.
본 발명에 따른 기능성 수소수제조장치는 전처리부, 탈염부 및 수소발생부를 포함한다. 상기 전처리부는 원수로 사용되는 지하수, 수돗물, 샘물, 강물, 저수지의 담수 또는 바닷물을 임시로 저장하는 원수저장조(1), 상기 원수저장조(1)의 물을 펌핑하는 원수펌프(2), 상기 원수에 함유된 모래나 이물질(이끼류 등)을 제거하는 스트레이너-1(3), 상기 스트레이너-1(3)을 통과한 물속의 이취, 이미, 잔류염소 및 유기물질 등을 제거하기 위한 활성탄필터(4), 상기 활성탄필터(4)를 통과한 물을 직접 프리필터(7)로 이송하거나 임시로 저장하는 전처리수 탱크(5), 및 상기 전처리수 탱크(5)에 저장된 물을 펌핑하기 위한 전처리수 펌프(6)로 구성된다.
상기 원수가 상기 전처리수 탱크(5)를 거치지 않고 상기 활성탄필터(4)로부터 상기 프리필터(7)로 직접 이송될 경우, 상기 활성탄 필터(4)를 통과한 미립자들을 제거하기 위하여 상기 프리필터(7)의 공경은 1 ~ 5㎛의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 프리필터(7)를 통과한 물의 수온이 표준운전기준인 25℃이하일 경우, 수온상승을 위하여 상기 원수는 판형, 필름형 또는 관형의 열교환기(12)를 통과시킨 후 정수저장조(10)로 보내진다. 상기 원수의 전기전도도가 1,000 ㎲/㎝이상인 고염분수이거나 바닷물과 같이 염농도가 총용해성 고형물질(TDS)로 수만 피피엠이상인 경우, 상기 프리필터(7)와 열교환기(12)를 통과한 물을 순차적으로 고압펌프(8)로 가압하여 원수 내에 함유된 총 용해성 고형물질을 제거하기 위한 나노여과 또는 역삼투막으로 이루어진 막분리장치(9)를 통과시킨 후 상기 정수저장조(10)에 임시저장 하는 것이 바람직하다.
정수펌프(11)에 의하여 상기 정수저장조(10)로부터 펑핑된 물에 포함될 수 있는 각종 미생물들을 제거하기 위하여 역세가 가능한 역세형 정밀/한외여과기(13)를 배치한다. 또한, 상기 역세형 정밀/한외여과기(13)를 통과한 물에 용해되어 있는 이산화탄소 등의 기체류를 제거하기 위하여 멤브레인 콘택터(14)를 추가로 배치하는 것이 바람직하다. 다음, 상기 멤브레인 콘택터(14)를 통과한 정수는 수소발생장치(15)를 거치게 된다. 상기 수소발생장치(15)에 공급된 원수는 전기분해조에서 교류전류에 의해 무격막 전기분해된다. 상기 전기분해에 의하여 발생되는 수소이온은 활성탄 또는 활성탄/세라믹과 같은 복합 재질로 구성된 블록형 수소저장필터에 저장된다. 상기 수소저장필터에 수소가 포화되면 상기 전기분해조 하부에 부착된 플로트 스위치가 작동하여 전기분해를 자동으로 중단시키는 것이 바람직하다.
상기 수소발생장치(15)를 통과한 물은 수경재배지의 실온 및 습도관리를 위하여 스프링클러에 공급되거나, 수경재배용 양액을 제조하기 위한 용해수로 공급된다.
본 발명에 따른 양액 공급 및 회수장치는 다음과 같이 구성된다. 미리 농도가 조성된 약품들은 약품탱크(27-1,27-2,27-3)에 저장된다. 양액을 조성하기 위한 약품들은 상기 약품탱크(27-1,27-2,27-3)로부터 정량펌프(26-1,26-2,26-3)를 통해 라인믹서(16)로 보내진다. 상기 라인믹서(16)에서 상기 약품들과 수소수가 충분히 혼합된 양액은 양액공급탱크(17)에 임시저장 된다. 상기 양액공급탱크(17)에 임시 저장되는 동안에 탱크바닥에 침전 등의 우려가 있으므로 상기 양액공급탱크(17)의 바닥에는 에어버블러 등과 같은 교반수단을 설치하여 양액을 충분히 교반시키는 것이 바람직하다. 상기 교반수단은 외부에 설치된 콤프레샤(29)로부터 공급되는 가압공기를 이용할 수도 있다.
상기 양액공급탱크(17)에 저장된 양액은 양액공급펌프(18)에 의해 이송된다. 이송되는 양액은 양액 내에 존재하는 이물질들을 제거하기 위하여 스트레이너-2(30)를 경유하고, 순차적으로 양액 내에 증식할 수 있는 미생물들을 제거하기 위하여 역세형 정밀/한외여과기(31)를 통과한 후에 수경재배지로 공급된다. 수경재배지로부터 배출된 배액은 수경재배지 하부에 웅덩이 형태로 된 2단으로 된 집수조(21)로 수집된다. 상기 집수조(21)가 고수위가 되면 자동펌프(22)가 구동되어 저장된 배액이 스트레이너-3(20)를 경유하여 상기 양액공급 탱크(17)로 회수되거나, 수경재배지와 연결된 배수관을 통하여 직접 자연압으로 양액공급 탱크(17)로 회수된다.
도 4를 참조하면, 상기 집수조-1 및 2(21)의 구성은 다음과 같다. 상기 집수조(21)는 제1집수조(30), 제2집수조(32) 및 상기 제1집수조(30) 및 제2집수조(32) 사이에 형성된 유로(31)를 포함한다. 상기 제1집수조(30)의 하부는 경사형으로 형성되어 상기 제1집수조(30)의 하부에는 모래 등 비교적 무거운 이물질들이 침전될 수 있다. 상기 제1집수조(30)의 하부에는 드레인 밸브(23)가 구비되어 상기 모래 등의 무거운 침전물을 외부로 드레인하는 것이 가능하다. 상기 유로(31)는 제1격벽(21a) 및 제2격벽(21b)에 의해 형성된다. 상기 제1격벽(21a)은 하부가 개방되는 반면 상기 제2격벽(21b)은 상부가 개방되어, 상기 제1집수조(30)를 통과한 물은 하부로부터 상부방향으로 상기 유로(31)를 통해 유동하게 된다. 상기 유로(31)를 통해 유동한 물은 상기 제2집수조(32)로 모아지며, 펌프(22)에 의해 상기 집수조(21)로부터 배출된다.
도 3을 참조하면, 상기 수경재배지로부터 배출된 배액은 2단으로 된 집수조-2(21)로 보내지고, 이어서 자동펌프(22)가 구동됨과 동시에 밸브가 개방되어 스트레이너-3(20)을 경유하여 양액공급탱크(17)로 회수된다.
한편 수경재배지를 통과한 배액으로부터 물을 회수하는 다른 경로로서, 상기 2단으로 된 집수조-1(21)의 자동펌프(24)를 구동하여 스트레이너-4(25)을 거친 후 원수 저장조(1)로 회수할 수도 있다.
수경재배지내의 실내온도나 습도를 관리하기 위하여, 상기 역세형 정밀/한외여과기(13)를 통과한 물을 냉각기(19)를 경유하여 수경재배지의 바닥 또는 천정에서 스프링클러 등을 이용하여 농산물에 직간접으로 살포하는 것이 바람직하다.
1 is a block diagram of a hydroponic cultivation functional hydrogen water production of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a clean nutrient solution supply and recovery system of the present invention, Figure 3 is a production of hydroponic cultivation functional hydrogen water (FIG. 1) and a clean nutrient solution and It is a block block diagram which integrated the recovery system (FIG. 2), and FIG. 4 is sectional drawing of the two-stage collection tank used for this invention.
The present invention can be largely divided into purified and functional hydrogen water production apparatus, and nutrient solution supply and recovery apparatus using hydrogen water, the apparatus based on the sensor and the information obtained through the sensor for detecting various pollutants and concentration Is provided with a control unit for controlling the concentration of water quality and nutrient solution.
The electrical conductivity of the purified water obtained through the functional hydrogen water production apparatus is preferably 20 kW / cm or less. The purified water thus obtained may be supplied for the production of hydrogen water, sprayed for temperature control in the greenhouse, or supplied with nutrient solution by dissolving the chemicals. The hydrogen water obtained according to the present invention preferably has a redox potential (ORP) of minus 10 to 200 kPa, a pH of 7.0 to 7.5 and a dissolved hydrogen concentration of 0.2 to 1.5 mg / l. Monitored via sensing sensors.
Functional hydrogen water production apparatus according to the present invention includes a pretreatment unit, a desalting unit and a hydrogen generating unit. The pretreatment unit is a raw water storage tank (1) for temporarily storing ground water, tap water, spring water, river water, fresh water or reservoir water used as raw water, raw water pump (2) for pumping the water of the raw water storage tank (1), the raw water Strainer-1 (3) for removing sand and foreign matter (moss, etc.) contained in, activated carbon filter for removing odors in water passing through the strainer-1 (3), already chlorine and organic substances ), A pretreatment water tank 5 for directly transferring or temporarily storing the water passing through the activated carbon filter 4 to the prefilter 7, and a pretreatment water for pumping water stored in the pretreatment water tank 5. It consists of a pump 6.
When the raw water is directly transferred from the activated carbon filter 4 to the prefilter 7 without passing through the pretreatment water tank 5, the prefilters are removed to remove particulates passing through the activated carbon filter 4. It is preferable to use the thing of 1-5 micrometers in the pore size of 7). When the water temperature of the water passing through the prefilter 7 is 25 ° C. or less, which is a standard operation standard, the raw water is passed through a plate, film, or tubular heat exchanger 12 to the water purification tank 10 to increase the water temperature. Is sent. When the electrical conductivity of the raw water is more than 1,000 ㎲ / ㎝ high salt water or salt concentration, such as sea water is more than tens of thousands of PPM as a total dissolved solids (TDS), the water passed through the prefilter 7 and the heat exchanger 12 in sequence It is preferable to temporarily store in the purified water storage tank 10 after passing through the membrane separation device (9) consisting of nanofiltration or reverse osmosis membrane to pressurize the high pressure pump (8) to remove the total soluble solids contained in the raw water. .
A backwash type precision / ultrafiltration device 13 capable of backwashing is disposed in order to remove various microorganisms that may be included in the popped water from the purified water storage tank 10 by the purified water pump 11. In addition, it is preferable to further arrange the membrane contactor 14 in order to remove a gas flow such as carbon dioxide dissolved in the water passed through the backwash type precision / ultrafiltration device 13. Next, the purified water passing through the membrane contactor 14 passes through the hydrogen generator 15. The raw water supplied to the hydrogen generator 15 is electrolessly decomposed by an alternating current in an electrolysis tank. Hydrogen ions generated by the electrolysis are stored in a block-type hydrogen storage filter composed of a composite material such as activated carbon or activated carbon / ceramic. When hydrogen is saturated in the hydrogen storage filter, the float switch attached to the lower portion of the electrolysis tank is preferably operated to automatically stop electrolysis.
The water passing through the hydrogen generating device 15 is supplied to the sprinkler for the room temperature and humidity management of the hydroponic cultivation medium, or is supplied to the dissolved water for preparing a hydroponic cultivation nutrient solution.
Nutrient supply and recovery apparatus according to the present invention is configured as follows. Drugs having a predetermined concentration are stored in the chemical tanks 27-1, 27-2, and 27-3. The chemicals for preparing the nutrient solution are sent from the chemical tanks 27-1, 27-2, 27-3 to the line mixer 16 through the metering pumps 26-1, 26-2, 26-3. In the line mixer 16, the nutrient solution in which the chemicals and the hydrogen water are sufficiently mixed is temporarily stored in the nutrient solution supply tank 17. During the temporary storage in the nutrient supply tank 17, there is a risk of sedimentation, etc. in the bottom of the tank, it is preferable to provide agitation means such as an air bubbler at the bottom of the nutrient supply tank 17 to sufficiently stir the nutrient solution. The stirring means may use a pressurized air supplied from the compressor 29 installed on the outside.
The nutrient solution stored in the nutrient solution supply tank 17 is transferred by the nutrient solution supply pump 18. The conveyed nutrient solution is passed through strainer-2 (30) to remove foreign substances present in the nutrient solution, and then passed through the backwash type precision / ultrafiltration device (31) to remove microorganisms that can multiply in the nutrient solution. Supplied to the plantation. The drainage discharged from the hydroponic medium is collected in a two-stage water collecting tank 21 in a puddle form under the hydroponic medium. When the sump 21 is at a high water level, the automatic pump 22 is driven and the stored drainage is recovered to the nutrient supply tank 17 via the strainer-3 20, or directly through a drain pipe connected to hydroponic media. To the nutrient solution supply tank 17.
4, the configuration of the sump tank-1 and 2 (21) is as follows. The water collecting tank 21 includes a first water collecting tank 30, a second water collecting tank 32, and a flow path 31 formed between the first water collecting tank 30 and the second water collecting tank 32. A lower portion of the first collecting tank 30 may be formed in an inclined shape, and relatively heavy foreign substances such as sand may be precipitated in the lower portion of the first collecting tank 30. A drain valve 23 is provided below the first collection tank 30 to drain heavy deposits such as sand to the outside. The flow path 31 is formed by the first partition wall 21a and the second partition wall 21b. The first partition 21a is open at the bottom while the second partition 21b is open at the top, so that water passing through the first water collecting tank 30 passes through the flow path 31 from the bottom to the upper direction. Will flow. Water flowing through the flow path 31 is collected into the second collecting tank 32 and discharged from the collecting tank 21 by the pump 22.
Referring to Figure 3, the drainage discharged from the hydroponic medium is sent to a two-stage collection tank-2 (21), and then the automatic pump 22 is driven and the valve is opened to pass through the strainer-3 (20) It is recovered to the nutrient solution supply tank (17).
Meanwhile, as another path for recovering water from the drainage through the hydroponic cultivation medium, the automatic pump 24 of the two-stage collection tank-1 (21) is passed through the strainer-4 (25) and then the raw water storage tank (1). May be recovered.
In order to manage the indoor temperature and humidity in the hydroponic medium, the water passing through the backwash type precision / ultrafiltration device 13 is directly or indirectly connected to the agricultural product using a sprinkler or the like at the bottom or ceiling of the hydroponic medium through the cooler 19. It is preferable to spray.

수경재배지를 경유하여 배출되는 배액을 회수하여 재사용을 할 경우, 배액의 농도가 문제될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 상기 양액공급펌프(18) 토출구에 전기전도도 센서, pH센서, COD센서, 질소측정 센서 등을 설치하여 양액의 농도를 모니터링 하는 것이 바람직하다. The concentration of the drainage may be a problem when the drainage discharged through the hydroponic medium is recovered and reused. In order to solve this problem, it is preferable to install an electrical conductivity sensor, a pH sensor, a COD sensor, a nitrogen measurement sensor, etc. in the discharge port of the nutrient solution supply pump 18 to monitor the concentration of the nutrient solution.

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도1은 본 발명의 수경재배용 기능성 수소수 제조 블록구성도,1 is a block diagram of functional hydrogen water production for hydroponic cultivation of the present invention,

도2는 본 발명의 청정 양액공급 및 회수시스템 블록 구성도,
도3은 수경재배용 기능성 수소수 제조(도1)와 청정양액 공급 및 회수시스템(도2)을 통합한 블록 구성도,
2 is a block diagram of a clean nutrient solution supply and recovery system of the present invention;
3 is a block diagram integrating functional hydrogen water production for hydroponic cultivation (FIG. 1) and a clean nutrient supply and recovery system (FIG. 2);

도4는 본 발명의 양액 공급 및 회수시스템에 사용되는 집수조를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a water collecting tank used in the nutrient supply and recovery system of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 원수저장조 2: 원수펌프1: Raw water storage tank 2: Raw water pump

3:스트레이너-1 4:활성탄 필터3: Strainer-1 4: Activated carbon filter

5:전처리수탱크 6:전처리펌프5: pretreatment tank 6: pretreatment pump

7:프리필터 8:고압펌프7: pre-filter 8: high pressure pump

9:막분리장치 10:정수저장조9: Membrane Separator 10: Water Purification Tank

11:정수펌프 12:열교환기 11: Water pump 12: Heat exchanger

13:역세형정밀/한외여과기 14:멤브레인 콘텍터 13: Backwash Precision / Ultrafiltration 14: Membrane Contactor

15:수소발생장치 16:라인믹서 15: Hydrogen generator 16: Line mixer

17:양액공급탱크 18:양액공급펌프17: nutrient solution tank 18: nutrient solution pump

19:냉각기 20:스트레이너-3 19: Cooler 20: Strainer-3

21:집수조-2 22:자동펌프 21: water tank-2 22: automatic pump

23:집수조-1 24:자동펌프 23: water tank-1 24: automatic pump

25:스트레이너-4 26-1,2,3:정량펌프 25: Strainer-4 26-1, 2, 3: Metering pump

27-1,2:약품펌프 27-3:pH조정탱크 27-1, 2: Chemical pump 27-3: pH adjustment tank

28:에어버블러 29:콤푸레셔 28: Air bubbler 29: Compressor

30:스트레이너-2 31:역세형정밀/한외여과기 30: strainer-2 31: backwash type precision / ultrafiltration

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Claims (4)

전처리부, 탈염부 및 수소발생부를 포함하는 수경재배용 수소수 공급장치로서,As a hydroponic cultivation hydrogen water supply device comprising a pretreatment unit, a desalting unit and a hydrogen generating unit, 상기 전처리부는 The preprocessing unit 원수를 저장하는 원수저장조; Raw water storage tank for storing raw water; 상기 원수저장조의 물을 펌핑하기 위한 원수 펌프; A raw water pump for pumping water of the raw water storage tank; 상기 원수에 함유된 고형물질을 제거하는 20 ~ 200 ㎛의 스트레이너; A strainer having a thickness of 20 to 200 μm to remove the solid material contained in the raw water; 상기 원수에 함유된 유기물질 및 잔류염소를 제거하는 활성탄 필터; An activated carbon filter for removing organic substances and residual chlorine contained in the raw water; 상기 활성탄 필터를 통과한 전처리수를 저장하는 전처리수 탱크; 및 A pretreatment water tank for storing the pretreatment water passing through the activated carbon filter; And 상기 전처리수 탱크에 저장된 상기 전처리수를 펌핑하기 위한 전처리수 펌프;를 포함하며,And a pretreatment water pump for pumping the pretreatment water stored in the pretreatment water tank. 상기 탈염부는The desalting unit 상기 전처리부를 통과한 상기 전처리수로부터 미립자들을 제거하기 위한 프리필터; A prefilter for removing particulates from the pretreatment water passing through the pretreatment unit; 수경재배지의 생육 및 온·습도관리를 위해 상기 전처리수를 가열하는 열교환기; Heat exchanger for heating the pre-treatment water for the growth of hydroponic medium and temperature and humidity management; 상기 전처리수에 함유된 무기염류 및 유기물질을 제거하기 위한 막분리장치;A membrane separation device for removing inorganic salts and organic substances contained in the pretreated water; 상기 막분리장치를 통과한 정수를 저장하는 정수저장조;A purified water storage tank storing purified water passed through the membrane separator; 상기 정수저장조에 저장된 정수를 펌핑하기 위한 정수펌프;A purified water pump for pumping purified water stored in the purified water storage tank; 상기 정수펌프에 의해 펌핑되는 정수에 포함된 미생물 및 세균을 제거하기 위한 역세형 정밀/한외여과기; 및 A backwash precision / ultrafiltration device for removing microorganisms and bacteria contained in purified water pumped by the purified water pump; And 상기 정수에 함유된 기체를 탈기하기 위한 멤브레인 접촉기;를 포함하며,And a membrane contactor for degassing the gas contained in the purified water. 상기 수소발생부는 The hydrogen generating unit 상기 탈염부를 통과한 정수에 무격막방식으로 교류전류를 공급하여 수소를 발생시키는 전기분해조; An electrolysis tank for generating hydrogen by supplying an alternating current to the purified water passing through the desalting unit in a membrane-free manner; 상기 전기분해조에서 발생한 수소를 저장하기 위하여 활성탄 또는 세라믹으로 이루어진 원통형 수소저장필터; 및 Cylindrical hydrogen storage filter made of activated carbon or ceramic to store the hydrogen generated in the electrolysis tank; And 상기 전기분해조 하부에 설치된 센서 및 플로트스위치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수경재배용 수소수 공급장치.Hydrogen cultivation apparatus for hydroponic cultivation, characterized in that it comprises a; and a sensor and a float switch installed in the lower portion of the electrolysis tank. 제1항의 수경재배용 수소수 공급장치를 통해 공급된 수소수에 약품을 용해하여 제조된 양액을 저장하는 약품탱크; Chemical tank for storing the nutrient solution prepared by dissolving the chemical in the hydrogen water supplied through the hydroponic cultivation hydrogen water supply device of claim 1; 상기 양액의 교반을 위하여 상기 약품탱크의 하부에 설치되는 에어 버블러;An air bubbler installed at a lower portion of the chemical tank for stirring the nutrient solution; 상기 양액을 양액공급탱크로 이송하기 위한 정량펌프;A metering pump for transferring the nutrient solution to the nutrient solution supply tank; 상기 양액공급탱크로부터 수경재배지로 상기 양액이 공급되는 배관 상에 설치된 라인혼합기;A line mixer installed on the pipe through which the nutrient solution is supplied to the hydroponic medium from the nutrient solution supply tank; 수경재배지로 공급되기 위하여 상기 라인혼합기를 통과한 양액으로부터 미생물 및 세균을 제거하기 위한 역세형 정밀/한외여과기;A backwash precision / ultrafiltration device for removing microorganisms and bacteria from the nutrient solution passed through the line mixer to be supplied to hydroponic media; 수경재배지로부터 배출된 배액으로부터 이물질을 침전시키기 위하여 하부가 경사형으로 형성된 집수조; 및A collecting tank having a lower portion inclined to precipitate foreign matters from the drainage liquid discharged from hydroponic media; And 상기 집수조로부터 펌프에 의해 배출된 배액으로부터 고형물질을 제거하기 위한 20 ~ 200㎛의 스트레이너;를 포함하며,And a strainer having a diameter of 20 to 200 μm for removing solids from the drainage discharged by the pump from the sump. 상기 집수조로부터 배출된 배액은 상기 스트레이너를 통과하여 상기 양액공급탱크로 회수되며,The drainage discharged from the sump is recovered through the strainer to the nutrient solution supply tank, 상기 양액공급탱크의 양액의 농도를 균일하게 유지하기 위하여 상기 양액공급탱크의 하류측에 전기전도도 측정센서, 화학적산소요구량 측정센서, 질소 측정센서 및 pH센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 수경재배용 양액 공급 및 회수장치.In order to maintain a uniform concentration of the nutrient solution in the nutrient solution supply tank, an electrical conductivity measuring sensor, a chemical oxygen demand sensor, a nitrogen sensor, and a pH sensor are installed downstream of the nutrient solution supply tank. And recovery apparatus. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 집수조는 하부가 경사형으로 형성되어 배액에 포함된 무거운 이물질들이 용이하게 침전 및 축적되는 제1탱크; 상기 제1탱크를 경유한 배액이 상기 제1탱크의 하부로부터 상방으로 유동하도록 형성된 유로; 및 상기 유로를 통해 흘러온 배액이 상부로부터 공급되도록 상기 유로에 연결된 제2탱크;를 포함하며,The water collecting tank may include a first tank in which a lower portion is formed in an inclined shape so that heavy foreign substances included in the drainage are easily precipitated and accumulated; A flow path formed such that the drainage liquid passing through the first tank flows upwardly from a lower portion of the first tank; And a second tank connected to the flow path such that drainage flowed through the flow path is supplied from an upper portion thereof. 상기 제1탱크의 하부에는 침전물을 분리회수하기 위한 유로 및 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 수경재배용 양액 공급 및 회수장치.Hydroponic nutrient solution supply and recovery device characterized in that the lower portion of the first tank is provided with a flow path and a valve for separating and recovering the sediment. 삭제delete
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