KR101062388B1 - 화장실의 중수도 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화장실의 세면대에서 사용된 세척수 및 하수를 중수도 수질기준에 적합하도록 처리하여 화장실 용수로 재활용하는 화장실의 중수도 시스템에 관한 것이다.
화장실의 중수도 시스템의 구성을 살펴보면, 세면대에서 사용된 세척수 및 하수가 유입되는 반응조와, 상기 반응조로 유입된 세척수 및 하수를 살균 및 소독하는 마이크로버블 오존 발생장치와, 살균 및 소독된 처리수를 저장하는 처리수조와, 상기 처리수조에 저장된 처리수를 화장실 용수로 공급하는 용수공급펌프를 포함한다. 이 중에서 상기 마이크로버블 오존 발생장치는, 외부에서 유입된 공기를 정화하는 에어필터와, 상기 에어필터에서 정화된 공기를 공급하는 에어펌프와, 상기 에어펌프를 통해 유입된 공기에 자외선을 조사하여 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 세척수 및 하수에 혼합시키는 기액혼합펌프와, 상기 오존과 상기 세척수 및 상기 하수의 혼합 효과를 극대화하기 위한 라인믹서로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은 상수(上水)의 소비량을 줄이고 하수(下水)의 발생량을 감소시켜 경비절감의 효과를 얻을 수 있고, 지하수의 고갈 및 생활용수의 증가에 따른 물 부족 현상에 대해 능동적으로 대처할 수 있다. 특히, 재활용된 화장실 용수에는 오존이 함유되어 화장실 내의 악취제거, 살균 및 소독 효과가 있으며, 외부로 배출되는 세척수 및 하수에 포함된 유지성분을 제거하여 환경오염을 방지할 수 있다.
화장실, 중수도, 마이크로버블 오존 발생장치, 유지 분해 장치
Description
본 발명은 화장실의 중수도 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 화장실의 세면대에서 사용된 세척수 및 하수에 포함된 유지를 분해함과 동시에 중수도 수질기준에 적합하도록 처리하여 화장실 용수로 재활용하는 화장실의 중수도 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 중수도(中水道)는 한 번 사용한 수돗물(이하, 상수라 함)을 화장실용수, 에어컨의 냉각용수, 청소용수, 세차용수, 살수용수, 조경용수(연못, 분수 등), 소방용수 등과 같은 생활용수와 공업용수 등으로 재활용할 수 있도록 다시 처리하는 시설이다. 이러한 중수도는 상수(上水)의 소비량을 줄이고 하수(下水)의 발생량을 감소시켜 수질보전의 효과를 얻을 수 있고, 상수의 공급량이 감소함에 따라 댐의 건설수요를 줄일 수 있으며, 갈수기에 물 부족으로 인한 어려움을 덜 수 있다.
우리나라에서는 1991년 수도법에 중수도 제도를 신설하여 물을 다량으로 사 용하는 시설물에 설치를 권장하고 있으며, 특히 1994년부터는 조세감면규제법에 의거, 중수도 설치자에 대해서는 조세감면을 받을 수 있게 하고 있는 실정이다.
한편, 중수도 시스템에서 하수를 재활용하기 위한 처리기술로는 분리막법, 활성탄 흡착법, 전기투석법, 생물막 활용기술 및 고급산화법 등이 있으며, 이를 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 분리막법은 압력차를 이용하여 하수에 포함된 현탁성 물질과 미생물을 여과 및 분리하거나 용존성 물질을 제거하는 분리정제 기술이다. 이러한 분리막법은 현탁성 물질을 확실하게 제거할 수 있고, 응집제 없이도 분리정제가 가능하며, 자동화가 용이할 뿐만 아니라 설치가 용이한 장점이 있다. 그러나 색, 냄새, 맛 등과 관계된 용해성 물질을 제거하기 위해서 반드시 재래식처리방법과 조합하여야만 하고, 분리막의 오염을 방지하기 위하여 약품세정이 요구되며, 분리막의 수명이 짧아 유지보수에 많은 비용이 소요된다. 또한, 고농도의 농축수가 발생하므로 이를 처리하기 위한 시설이 추가적으로 요구되는 단점이 있다.
상기 활성탄 흡착법은 활성탄의 흡착작용을 이용하여 유기물을 제거하는 방법으로, 생물학적 또는 화학적 방법에 의해 1차적으로 처리된 하수의 유기물을 제거하는 방법이다. 이러한 활성탄 흡착법은 흡착력이 뛰어나 고도정수처리 공정에 도입하여 사용하고 있으나, 활성탄에 의한 오염물질의 제거율이 시간이 경과함에 따라 급격히 저하되는 단점이 있다.
상기 전기투석법(Electro-dialysis Method)은 수중의 이온만을 선택적으로 통과시키고 물은 통과시키지 않는 이온교환막의 성질을 이용하여 염류를 제거하거 나 농축하는 기술로, 무기염류를 제거하는 데에는 매우 효과적이지만 부유물질이나 용해성 유기물 등을 제거하기 위해서는 응집침전, 여과, 활성탄 흡착 등과 같은 전처리 공정이 요구된다.
상기 생물막 활용기술(Micro Biological Reactor)은 생물막을 이용하여 미생물집단이 서식할 수 있도록 함으로써 용존 상태의 오염물질을 산화, 분해하는 기술로, 일본, 캐나다, 호주 등에서 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 일본에서는 빌딩 내 중수도 설비와 소규모 하수처리장 및 분뇨처리장에 적용하고 있다.
상기 고급산화법(Advanced Oxidation Process; AOP)은 OH라디칼이라는 물질을 생성하여 유기물 및 독성물질을 산화 처리하는 기술로 최근 하수처리에 널리 사용되고 있는 기술이다. 이러한 고급산화법은 기존의 산화제인 염소, 이산화염소, 과망간산칼륨 등 보다 강력한 산화력을 갖고 있어 경제적이고 효율적인 반면, 산화제가 수중에 잔존하거나 다른 물질과 화학적 반응을 일으켜 2차 오염을 유발하는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 화장실의 세면대에서 사용된 세척수 및 하수를 중수도 수질기준에 적합하도록 처리하여 화장실 용수로 재활용하는 화장실의 중수도 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 세척수 및 하수의 처리 시 오존을 이용하되 초미세기포 상태로 세척수 및 하수에 용존시킴으로써 접촉시간 및 접촉효율을 극대화할 수 있는 화장실의 중수도 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은, 세면대에서 사용된 세척수 및 하수가 유입되는 반응조와, 상기 반응조로 유입된 세척수 및 하수를 살균 및 소독하는 마이크로버블 오존 발생장치와, 살균 및 소독된 처리수를 저장하는 처리수조와, 상기 처리수조에 저장된 처리수를 필요에 따라 화장실 용수로 배출하는 용수공급펌프를 포함하여 구성된다.
상술한 구성 중 상기 마이크로버블 오존 발생장치는, 외부에서 유입된 공기를 정화하는 에어필터와, 상기 에어필터에서 정화된 공기를 공급하는 에어펌프와, 상기 에어펌프를 통해 유입된 공기에 자외선을 조사하여 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 세척수 및 하수에 혼합시키는 기액혼합펌프와, 상기 오존과 상기 세척수 및 상기 하수의 혼합 효과를 극대화하기 위한 라인믹서로 구성된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은 세면대에서 사용된 세척수 및 하수를 화장실 용수로 재활용함으로써 상수(上水)의 소비량을 줄이고 하수(下水)의 발생량을 감소시켜 경비절감의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 지하수의 고갈 및 생활용수의 증가에 따른 물 부족 현상에 대해 능동적으로 대처할 수 있으며, 화장실의 관리 시 경비를 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 세척수 및 하수의 처리 시 오존을 이용하되 초미세기포 상태로 세척수 및 하수에 용존시킴으로써 접촉시간 및 접촉효율을 극대화하여 중수도 수질기준에 적합하도록 세척수 및 하수를 처리할 수 있다. 특히, 재활용된 화장실 용수에는 오존이 함유되어 화장실 내의 악취제거, 살균 및 소독 효과가 있으며, 외부로 배출되는 세척수 및 하수에 포함된 유지성분을 제거하여 환경오염을 방지할 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은, 세면대(100)에서 사용된 세척수 및 하수가 유입되는 반응조(200)와, 상기 반응조(200)로 유입된 세척수 및 하수를 중수도 수질기준에 적합하도록 처리하는 마이크로버블 오존 발생장치(300)와, 중수도 수질기준에 적합하도록 처리된 처리수를 저장하는 처리수조(400)와, 상기 처리수조(400)의 처리수를 필요에 따라 화장실 용수로 배출하는 용수공급펌프(500)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은 상술한 바와 같이 마이크로버블 오존 발생장치(300)를 이용하여 세면대(100)에서 사용된 세척수 및 하수를 중수도 수질기준에 적합하도록 처리함으로써 화장실 용수로 재활용할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은, 상기 세면대(100)에서 사용된 세척수 및 하수 중 일부를 외부로 배출하기 전 상기 세척수 및 하수에 포함된 유지를 분해하는 유지 분해 장치(600)를 더 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템은 상수(上水)의 소비량을 줄이고 하수(下水)의 발생량을 감소시켜 경비절감의 효과를 얻을 수 있고, 지하수의 고갈 및 생활용수의 증가에 따른 물 부족 현상에 대해 능동적으로 대처할 수 있다. 특히, 재활용된 화장실 용수에는 오존이 함유되어 화장실 내의 악취제거, 살균 및 소독 효과가 있으며, 외부로 배출되는 세척수 및 하수에 포함된 유지성분을 제거하여 환경오염을 방지할 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템의 마이크로버블 오존 발생장치와 유지 분해 장치에 대해 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템 중 마이크로버블 오존 발생장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로버블 오존 발생장치(300)는, 외부로부터 유입되는 공기를 정화하는 에어필터(310)와, 상기 에어필터(310)에서 정화된 공기를 후술할 오존발생기(330)로 공급하는 에어펌프(320)와, 상기 에어펌프(320) 로부터 유입되는 공기를 이용하여 오존을 발생시키는 오존발생기(330)와, 상기 오존발생기(330)에서 발생된 오존을 세척수 및 하수에 혼합시키는 기액혼합펌프(340)와, 상기 오존과 세척수 및 하수의 혼합 효과를 극대화하기 위한 라인믹서(350)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 오존발생기(330)는 그 내부에 자외선램프(미도시)가 마련되어, 상기 에어펌프(320)를 통해 유입된 공기에 자외선을 조사함으로써 오존을 발생시킨다.
참고로, 오존(O3)은 상압, 실온의 환경에서 특유한 냄새가 있는 미청색(微靑色)의 기체로 존재하는 산소(O2)의 동소체 물질로서, 산소에 비하여 1.5배의 밀도와 12.5배의 용해도를 가지는 물질이다. 이러한 오존은 난 분해성 물질을 산화시켜 생분해성 물질로 전환시켜 주는 강력한 살균, 소독, 탈색, 탈취 효과를 가지고 있으며, 특히 오존의 순간적인 살균력은 불소(F) 다음으로 높아 염소의 7-8배나 되기 때문에 근래에 들어 날로 심각해지는 환경오염으로 인한 오수 및 폐수처리 분야나 상수 처리 및 수자원의 살균 등의 분야에 이용이 점차 증대되고 있다.
한편, 오존을 발생시키는 방법에는, 산소를 포함하는 원료기체를 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge)인 무성방전을 일으켜 오존을 발생시키는 방법, 물을 전기 분해하여 오존을 발생시키는 방법, 산소를 포함하는 원료기체를 자외선으로 조사하여 오존을 생산하는 방법 등이 있다.
이 중에서 자외선을 이용하는 방법은 산소를 포함하는 원료 기체에 자외선을 조사하여 오존을 발생하는 광화학적 방법이다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 산소 를 포함하는 원료기체에 자외선램프 등을 이용하여 자외선을 조사함으로써 산소 분자를 해리시켜 활성화시키고 활성화 된 산소를 결합하여 오존을 발생시키는 방법으로, 본 발명의 마이크로버블 오존 발생장치(300)와 유지 분해 장치(400)에 포함된 오존발생기(330,430)가 이에 속한다.
상술한 바와 같이 구성된 마이크로버블 오존 발생장치(300)는 상기 에어필터(310)와 에어펌프(320)를 이용하여 외부로부터 공기를 유입 및 정화하고, 정화된 공기를 고압으로 압축하여 이송하며, 상기 오존발생기(330)를 이용하여 고압의 공기에 자외선을 조사함으로써 오존을 발생시킨다.
상기 오존발생기(330)에서 발생된 오존은 상기 기액혼합펌프(340)로 주입되어 세척수 및 하수에 용존되는데, 이때 용존되는 오존은 초미세기포(마이크로버블) 상태로 용존되므로 오존과 세척수 및 하수 사이의 접촉시간 및 접촉효율을 극대화할 수 있다. 따라서 세척수 및 하수의 살균 및 소독 효과를 향상시킬 수 있으며, 상기 마이크로버블 오존 발생장치(300)만으로도 세척수 및 하수를 중수도 수질기준에 적합하도록 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템의 유지 분해 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유지 분해 장치(600)는, 외부로부터 유입되는 공기를 정화하는 에어필터(610)와, 상기 에어필터(610)에서 정화된 공기를 후술할 오존발생기(630)로 공급하는 에어펌프(620)와, 상기 에어펌프(620)로부터 유입되는 공기를 이용하여 오존을 발생시키는 오존발생기(630)와, 상기 오존발생 기(630)의 토출관(640)에 마련되어 처리수가 역류하거나 이물질이 유입되는 것을 방지하는 체크밸브(650)와, 상기 토출관(640)의 압력을 측정하는 압력센서(660)와, 상기 오존발생기(630)에서 발생된 오존량과 상기 토출관(640)의 압력에 따라 에어펌프(620), 오존발생기(630) 및 체크밸브(650)의 작동을 제어하는 제어부(670)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 토출관(640)의 선단에는 상기 오존발생기(630)에서 발생된 오존을 배출하는 배출호스(680)가 마련되고, 상기 배출호스(680)의 선단에 마련되어 오존을 분산시키기 위한 산기수단(690)이 마련된다.
상술한 바와 같이 구성된 유지 분해 장치(600)는 상기 에어필터(610)와 에어펌프(620)를 이용하여 외부로부터 공기를 유입 및 정화하고, 정화된 공기를 고압으로 압축하여 이송하며, 상기 오존발생기(630)를 이용하여 고압의 공기에 자외선을 조사함으로써 오존을 발생시킨다. 이렇게 발생된 오존은 상기 토출관(640), 배출호스(680) 및 산기수단(690)을 통해 배출된다.
이때, 상기 유지 분해 장치(600)의 제어부(670)는 상기 오존발생기(630)에서 발생된 오존량과 상기 토출관(640)의 압력에 따라 에어펌프(620), 오존발생기(630) 및 체크밸브(650)의 작동을 제어한다.
상술한 과정을 거쳐 배출되는 오존은 산기수단(690)을 통해 미세 기포로 분해되는바, 처리수와의 접촉시간 및 접촉효율이 증가하고, 이에 따라 호기성세균이 활성화되어 유지가 분해 처리된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화장실의 중수도 시스템의 구성을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템의 마이크로버블 오존 발생장치를 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 화장실의 중수도 시스템의 유지 분해 장치를 개략적으로 도시한 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 세면대 200: 반응조
300: 마이크로버블 오존 발생장치 400: 처리수조
500: 용수공급펌프 600: 유지 분해 장치
Claims (8)
- 세면대에서 사용된 세척수 및 하수가 유입되는 반응조;외부에서 유입된 공기를 정화하는 에어필터와, 상기 에어필터에서 정화된 공기를 공급하는 에어펌프와, 상기 에어펌프를 통해 유입된 공기에 자외선을 조사하여 오존을 발생시키는 오존발생기와, 상기 오존발생기에서 발생된 오존을 세척수 및 하수에 혼합시키는 기액혼합펌프와, 상기 오존과 상기 세척수 및 상기 하수의 혼합 효과를 극대화하기 위한 라인믹서로 구성되고, 상기 반응조로 유입된 상기 세척수 및 상기 하수를 살균 및 소독하는 마이크로버블 오존 발생장치;살균 및 소독된 처리수를 저장하는 처리수조; 및상기 처리수조에 저장된 처리수를 화장실 용수로 공급하는 용수공급펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 화장실의 중수도 시스템.
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