KR101200625B1 - 생물여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 원수에 침지되고 내부에 유기물을 분해하는 미생물이 부착서식하여 원수를 여과하는 다공성여재, 다공성여재의 내부에 구비되고 외주면에는 다수의 집수공이 형성되어, 다공성여재를 통과하여 여과된 여과수가 집수공으로 유입되는 집수관, 집수관과 연결되어 집수관을 통하여 유입되는 여과수를 모으는 집수실 및 집수관으로 물을 고압분사하여 집수관과 다공성여재를 역세척하는 역세척수단을 포함하는 생물여과장치를 제공한다.

따라서, 다공성여재의 폐색을 방지할 수 있기 때문에, 호소에 적용할 경우 호소에서 홍수시 유입되는 탁질의 제거에 유용하여 호소의 수질개선에 크게 기여할 수 있으며, 폐색으로 인한 다공성여재의 교체 주기를 크게 늘릴 수 있고, 탁질 제거에 필요한 응집제와 이와 관련한 탁질제거 공정이 불필요하고 유지관리가 간단하여 경제적이고, 호소 또는 처리조 내에 직접 설치하는 경우 별도의 부지를 필요로 하지 않으며, 호소수질 개선뿐 아니라 정수공정의 전처리시설로도 사용할 수 있으며 하수처리장 방류수의 추가처리에도 적용할 수 있는 등 오염된 물 즉, 원수를 여과하는 곳이라면 어느 곳이든지 광범위하고 다양하게 적용할 수 있다.

Description

생물여과장치 {Bio-filtering apparatus}

본 발명은 생물여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생물여과장치의 폐색을 제거할 수 있는 생물여과장치에 관한 것이다.

국내에서는 강우가 짧은 기간에 집중되어 발생하는 수해의 방지 및 수자원의 효율적인 활용을 위해 크고 작은 많은 저수지를 건설하여 운영하고 있다. 그러나 많은 경우, 상기 저수지를 포함한 호소는 수질오염의 가능성이 있어, 그 수질을 보호하기 위해 여러 가지 노력을 기울이고 있다. 여기서 "호소"란 내륙의 와지(窪地)에 고여 있거나 완만하게 흐르는 수괴를 말하며, 일반적으로 호수라고도 부르는데, 보다 상세하게는 호수, 소택지, 연못 등을 포함한다.

구체적으로, 댐 상류에 상수원 보호구역과 상수원 수질보전 특별대책지역 등을 지정하여 운영하고 있으며, 많은 수의 하?폐수처리 시설을 건설하여 운영하고 있다. 이에 더하여, 수생식물 재배, 부유쓰레기 제거, 수중폭기시설 설치, 그리고 조류제거선의 운영 등을 통해 댐의 수질개선을 꾀하고 있다. 그러나 이와 같은 규제와 노력에도 불구하고 국내 대부분의 다목적댐의 수질은 2급수 또는 3급수에 불 과하여 이의 개선을 위한 추가적인 노력이 요구되는 실정이다(수자원공사, 다목적댐수질정보, 2005).

이 때문에, 최근 호소수 수질개선을 위해서 몇 가지 공법이 고안된 바 있으며, 이러한 호소수 수질개선 방안으로는 호소의 오염된 물을 호소 바깥으로 퍼내서 처리한 후 다시 호소에 유입시키는 방안(생물막을 이용한 호소수질정화장치, 국내실용등록 제0251919호), 보통의 폐수처리 원리를 적용한 소형의 이동식 수처리 설비를 운영하여 오염된 호소수를 처리하는 방안(이동식 수질정화장치, 국내특허등록 제0292426호)등이 있다. 그러나 첫 번째 방안은 시설을 위한 부지가 따로 필요하고 폭기와 역세척 등의 관리가 필요한 단점이 있으며, 두 번째 방안은 많은 양의 약품이 소요되고 슬러지가 발생할 뿐 아니라 그 운영에 전문 인력이 필요한 단점이 있다.

이러한 단점들을 보완하기 위해 "동력식 코코넛 활성탄 접촉산화부도를 이용한 호소수질 정화장치"(국내등록실용 제0394153호)가 고안되었는데, 이 공법은 부지가 따로 필요치 않고 오염된 호소수를 그 수면에서 바로 처리할 수 있으며, 화학약품이 필요치 않고 슬러지의 발생이 없으며 운전이 단순하여 유지관리가 쉬운 장점이 있다. 그러나 이 공법도 산기관의 상시 운영이 필요하고 공기를 이용한 잦은 역세척이 필요하며, 집수 및 배수 그리고 공기 공급을 위한 배관이 상당하여 장비고장과 관로의 막힘이 우려되는 등의 단점이 있어 이를 보완하는 새로운 공법의 개발이 요구된다.

한편, 모래를 채운 칼럼에 5~7mg/L의 메탄올 용액을 통과시키는 실험에서 메 탄올이 모래에 부착된 미생물에 의해 분해되는 현상을 연구하였으며, 메탄올을 분해하는 생물막은 칼럼(Column) 입구에서 약 50cm 깊이까지 형성되었고, 메탄올은 칼럼 입구 약 10cm에서 대부분 소모된다고 하였다(Taylor, S. W. and Jaffe, P. R., "Substrate and biomass transport in a porous medium," WaterResour.Res.,26(9),2181～2194(1990).).

그리고 각각 모래와 유리알을 채운 칼럼에 약 13mg-BOD/L로 오염된 하천수를 통과시켜 칼럼 깊이에 따른 미생물의 생장을 측정하였으며, 모래의 입경과 칼럼에서의 유속에 따라 약간 다르지만, 칼럼입구 약 50cm에서만 오염물을 분해하기 위한 미생물의 활동이 활발하다고 하였다(김승현, 손동빈, 안규홍, "하상여과 모형을 이용한 투수계수 감소현상 연구," 대한토목학회논문집 25권 4B호, pp301-308, 2005). 또한 홍수터 토양에 약 13mg-BOD/L로 오염된 하천수를 불포화 흐름으로 통과시킨 실험에서 BOD의 대부분이 토양의 표층 40cm에서 제거되고, 동시에 상당량의 질소도 동반 제거됨을 보고하였다(Chung, J.B., Kim, S.H., Jeong, B.R., and Lee, Y.D., "Removal of organic matter and nitrogen from river water in a model floodplain," Journal of Environmental Quality, 33, pp. 1017-1023, 2004). 김 등(2003)은 약 12mg-BOD/L로 처리된 도시하수 처리장의 방류수를 불포화 흐름으로 토양층을 통과시킨 실험에서 대부분의 BOD제거는 표층의 30cm에서 이루어진다고 하였다(김승현, 정종배, 하현수, Prasher, S.O., "불포화 사질토양을 이용한 도시하수의 3차처리," 한국환경농학회지, 22권, 2호, pp. 111-117, 2003).

현행 하수처리장 방류수의 법적 기준은 특정지역인 경우에도 BOD 10mg/L, COD 40mg/L, 부유물질 10mg/L 등이어서 여전히 높은 편이며, 하천이나 호소의 수질을 현재보다 개선하기 위해서는 방류수를 추가로 처리한 후 하천이나 호소에 방류할 필요가 있다. 이러한 하수처리장 방류수의 추가처리 또는 고도처리를 위한 공법으로 섬유여과를 이용한 공법이 있다.

상기 섬유여과공법은 국내특허등록 제0590628호의 "공극제어형 섬유여재 여과기"에서 나타난 바와 같이, 수직으로 세운 다공관에 여재인 섬유다발을 비틀어 감되 원수의 수질과 목표수질에 맞게 섬유다발을 적절하게 감아서 압착하고 여기에 원수를 여재의 바깥에서 안쪽으로 통과시킴으로써 원수에 포함된 부유성 오염물질을 주로 물리적인 기작에 의해 포획하여 제거한다. 이때, 제거된 오염물질의 축적에 의해 폐색이 심해지면 섬유다발을 풀어 느슨하게 한 후 산기관을 통해 기포를 공급하여 교란시킴으로써 섬유에 붙어있는 부유성 오염물질을 털어내어 세척한다. 이 방법은 소요 면적이 작아서 좁은 공간에 설치할 수 있고 여재의 압착정도에 따라 처리율을 조절할 수 있을 뿐 아니라 처리속도도 비교적 큰 장점이 있다.

또한, 이 공법의 한계를 개선하여 그 처리효율을 높이기 위한 공법이 다수 개시되었는데, "섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 일체화한 수처리장치"(국내특허등록 제0600567호)가 그 전형적인 예라 할 것이다. 이는 앞의 공법에서 섬유여과를 통과한 여과수를 침지식 분리막 모듈에 다시 통과시킴으로써 그 처리효율을 더욱 개선시킨 것이다.

그러나 상기한 섬유여과는 오염제거를 주로 물리적인 기작에만 의존하기 때문에 발생되는 슬러지의 양이 많고, 오염제거율을 높이기 위해 원수에 응집제나 분 말활성탄을 투입하기도 하므로 슬러지의 양이 더욱 많아질 수 있어, 이에 따르는 비용이 추가되는 단점이 있다. 이에 더하여 섬유여과는 용존성 물질이나 조류와 같이 크기가 매우 작은 물질의 제거는 거의 기대할 수 없는 단점도 있다. 즉, 섬유여과는 오염제거가 주로 물리적인 기작에 의존하므로 폐색이 잘 일어나고 따라서 역세를 하루에도 수회-수십회씩 해주어야 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 또한 역세하는 동안에는 처리가 중단되므로 전체 처리율이 감소하는 단점이 있다.

또한, 섬유여과공법으로 널리 사용되는 형태인 공극제어식 섬유여과는 여재인 섬유다발을 비틀거나 풀어주는 기계장치가 필요하고, 잦은 역세가 필요하므로 역세의 시기를 판단하기 위한 압력감지, 탁도감지 등을 위한 장치가 필요하며, 역세를 위한 공기 압축기, 응집제 혼합을 위한 교반기 등이 필요하여, 장치가 복잡해져서 관리가 어렵고 고장의 우려가 큰 단점이 있다. 또한, "섬유여과기 내에 침지식 분리막 모듈을 일체화한 수처리장치"(국내특허등록 제0600567호)처럼 섬유여과에 추가적인 수처리 장치를 추가하는 경우 기계장치는 더욱 복잡해지고, 따라서 그 유지관리 또한 어려워져, 이러한 복잡한 기계장치의 관리와 운영 및 약품투입 등을 위해서는 전문인력의 상주가 필요하는 등 이는 유지관리 비용을 높이는 또 다른 요인이 된다.

이에, 본 출원인은 상기한 단점들을 극복하기 위하여 도 1에 나타난 바와 같은, 국내특허등록 제0766334호(2008.9.30)의 "호소 수질개선을 위한 생물여과장치"를 출원한 바 있다.

도면을 참조하면, 상기 호소 수질개선을 위한 생물여과장치는, 다공매질이 가지는 이러한 오염제거특성을 이용하되 오염제거가 활발한 표층의 넓이를 극대화하고 오염제거에 별로 기여를 하지 않는 심층의 부피를 극소화하기 위한 기하학적 형상으로, 유공관으로 이루어진 집수관(20) 주위에 여재(10)를 원통형으로 감아서, 상기 여재(10)를 통과하여 여과된 여과수를 집수관(20)을 통하여 집수실(30)로 모이게 하여, 호소수질을 개선할 수 있음과 동시에 구조가 간단하고 운전이 용이한 생물여과장치를 제공한다. 즉, 상기한 호소 수질개선을 위한 생물여과장치는 여재(10)를 이루는 섬유를 압착하지 않고 공극율이 97% 정도에 이를 만큼 큰 부피를 가지도록 하여, 이 공극에 물리화학적 기작으로 오염물을 붙잡은 다음, 장기간 여재(10)에 체류시킴으로써 미생물에 의해 생분해가 일어나도록 하여 오염물의 양을 줄일 수 있다. 여기서, 미설명된 부호 40은 수중펌프이며, 50은 부력실을 나타낸다.

그러나 상기 생물여과장치는, 여름철의 홍수 유입 등에 의한 고탁도의 호소수에서는 여재(10)의 표층부에 형성되는 무기질 세립자에 의하여 폐색이 발생되어 이러한 폐색을 간헐적(약 2~3년에 한 번 정도)으로 제거할 필요가 있었으며, 홍수시 발생하는 탁질이나 하수처리장 방류수의 처리에 적용하는 경우에는 방류수에 포함된 비교적 생분해가 어려운 유기오염물들이나 생분해가 불가능한 탁질이 원통형 여재(10)의 표층부에 축적되어 공극이 과도하게 폐색되고 이로 인해 장치의 성능에 지장을 주게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기한 생물여과장치의 여재에 형성되는 폐색을 효과적으로 제거함으로써 장치성능을 향상시킬 수 있고, 유지관리가 편리한 생물여과장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 원수에 침지되고 내부에 유기물을 분해하는 미생물이 부착서식하여 상기 원수를 여과하는 다공성여재; 상기 다공성여재의 내부에 구비되고 외주면에는 다수의 집수공이 형성되어, 상기 다공성여재를 통과하여 여과된 여과수가 상기 집수공으로 유입되는 집수관; 상기 집수관과 연결되어 상기 집수관을 통하여 유입되는 상기 여과수가 모이는 집수실; 및 상기 집수관으로 물을 고압분사하여 상기 집수관 및/또는 상기 다공성여재를 역세척하는 역세척수단을 포함하는 생물여과장치를 제공한다.

상기 생물여과장치는, 상기 다공성여재의 내부에 삽입되는 주입관과, 상기 주입관으로 고압의 공기를 공급하는 압축펌프를 포함하는 에어써징수단을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 집수관 및 상기 다공성여재를 지지고정하는 지지부재를 더 포함하되, 상기 지지부재는, 관통홀을 통하여 상기 집수관이 관통설치되고, 상기 다공성여재의 양단부에 밀착되는 한 쌍의 지지플레이트와, 양단부가 상기 한 쌍의 지지플레이트에 각각 고정결합되고, 상기 다공성여재를 지지하는 복수개의 지지봉을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지지봉은, 외부로부터 고압의 공기가 공급되도록 관형상이고, 외주면에는 상기 고압의 공기가 배출되는 복수개의 에어홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 생물여과장치는, 상기 집수관의 외주면과 상기 다공성여재 사이에 공간부를 형성하기 위하여, 상기 집수관의 외주면을 따라 일정간격 이격되게 구비되는 격자망을 더 포함하며, 수두를 확인하기 위하여 일단부가 상기 다공성여재의 내부에 삽입되는 마노메터(manometer)를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 생물여과장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 역세척수단과 에어써징수단을 통하여 폐색을 방지할 수 있기 때문에, 호소에 적용할 경우 호소에서 홍수시 유입되는 탁질의 제거에 유용하여 호소의 수질개선에 크게 기여할 수 있으며, 폐색으로 인한 다공성여재의 교체 주기를 크게 늘릴 수 있어 경제적이다.

둘째, 탁질 제거에 필요한 응집제와 이와 관련한 탁질제거공정이 불필요하기 때문에 수처리공정의 경제성을 향상시키고 수처리공정을 보다 환경친화적으로 수행할 수 있다.

셋째, 호소수질 개선뿐 아니라 정수공정의 전처리시설로도 사용할 수 있으며, 하수처리장 방류수의 추가처리에도 적용할 수 있는 등 오염된 물 즉, 원수를 여과하는 곳이라면 어느 곳이든지 광범위하고 다양하게 적용할 수 있다.

넷째, 유지관리가 간단하고 호소 또는 처리조 내에 직접 설치할 수 있기 때 문에 별도의 부지를 필요로 하지 않으며, 호소나 처리조의 모양이나 조건에 따라 크기 및 방식을 조절할 수 있고 유지관리가 매우 쉬워 외딴 섬이나 벽지의 저수지 등 격고지에서의 수질개선사업에도 용이하게 활용가능하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 실시예에 따른 생물여과장치를 개략적으로 나타내는 구성도, 도 3은 도 2에 도시된 다공성여재 및 집수관이 조립된 상태의 조립사시도, 도 4는 도 3에 도시된 집수관과 격자망을 나타내기 위한 부분단면 사시도, 도 5는 도 4의 V-V에 따른 단면도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 생물여과장치는, 다공성여재(100)와, 집수관(200)과, 집수실(300)과, 역세척수단(400)과, 에어써징수단(500)을 포함한다.

상기 다공성(多孔性)여재(100)는, 내부에 유기물을 분해하는 미생물이 부착서식하고 있으며, 오염된 물 즉, 원수(4)에 침지되어 상기 원수(4)를 여과할 수 있다. 상기 다공성여재(100)는, 내부 표면적이 넓어 미생물이 부착하여 서식할 수 있는 재질이면 어느 것이나 사용가능하며, 이러한 재질의 예로는 섬유(토목섬유), 스펀지와 같은 발포체, 활성탄 등을 사용할 수 있다.

상기 다공성여재(100)의 재질에 따른 상기 집수관(200)에 대한 설치방법을 살펴보면, 상기 다공성여재(100)가 스펀지와 같은 재질인 경우에는, 판형상의 스펀지를 상기 집수관(200)을 감싸는 형태로 감는 방법을 적용할 수 있으며, 또는 원통형의 괴상 스펀지인 경우에는 상기 집수관(200)이 삽입될 수 있는 삽입홀을 형성하여 상기 집수관(200)을 삽입하는 방법을 적용할 수도 있다. 반면, 상기 다공성여재(100)가 입상 활성탄인 경우에는 섬유로 만든 포켓에 상기 입상 활성탄 넣고 집수관(200)의 외주면을 따라 설치할 수 있다. 상기 다공성여재(100)의 설치 두께는, 상기 다공성여재(100)가 원통형상일 경우 기하학적 특성상 중심부에 가까워질수록 유속이 빨라지므로 일반적인 컬럼(column) 형태의 반응기에서 측정한 데이터를 사용하여 설계할 때는 이를 감안하여 다공성여재(100)의 직경을 결정해야 한다. 여기서, 미설명된 부호 1은 원수저장조이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 집수관(200)은 상기 다공성여재(100)의 내부에 구비되고 외주면에는 다수의 집수공(集水孔;210)이 형성된 유공관(有孔管)으로서, 상기 다공성여재(100)를 통과하여 여과된 여과수(3)는 상기 집수공(210)으로 유입되어 내부로 흐른다. 여기서, 상기 집수관(200)은 상기 다공성여재(100)의 내부 어느 위치에 삽입 또는 위치해도 좋지만, 상기 다공성여재(100)가 외주면을 따라 둘러싸는 형태 또는 상기 다공성여재(100)의 중심부에 위치하는 것이 좋다. 한편, 상기 집수관(200)의 양단부에는 플랜지(220)를 설치하여, 상기 집수관(200) 다수를 연결할 수도 있다. 상기 집수관(200)의 재질은 내부식성 등이 강한 PVC(poly vinyl chloride)파이프를 적용할 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.

한편, 본 실시예에 따른 생물여과장치는, 상기 집수관(200)과, 상기 집수 관(200)의 외주면에 감싸여진 상기 다공성여재(100)를 지지고정하는 지지부재(600)를 더 포함한다.

상기 지지부재(600)는 한 쌍의 지지플레이트(611,612)와, 상기 지지플레이트(611,612)와 연결되는 복수개의 지지봉(620)을 포함한다. 상기 한 쌍의 지지플레이트(611,612) 각각에는 관통홀(611a)이 형성되어 상기 관통홀(611a)을 통하여 상기 집수관(200)이 관통설치되며, 상기 한 쌍의 지지플레이트(611,612) 각각의 내측면에는 상기 다공성여재(100)의 양단부가 밀착되어 상기 다공성여재(100)의 양단부가 외부와 차단되도록 한다. 이는, 상기 한 쌍의 지지플레이트(611,612)가 상기 다공성여재(100)의 양단부를 밀착시키지 않으면, 상기 집수관(200)으로 상기 다공성여재(100)를 통과한 여과수(3)만 유입되지 않고 상기 다공성여재(100)의 양단부 틈새로 상기 원수(4)가 흘러 들어가 상기 집수관(200)으로 직접 유입될 수 있기 때문이다.

이를 위하여, 상기 다공성여재(100)와 밀착하는 한쌍의 지지플레이트(611,612)의 내측면에는 상기 다공성여재(100)와의 기밀을 더욱 높이도록 상기 다공성여재(100)의 양단부를 파고들어 밀착될 수 있도록 돌출형성된 철형(凸形)의 동심원상의 기밀돌기(613)를 하나 또는 복수개 형성할 수 있다. 여기서, 상기 지지플레이트(611,612)의 재질은 폴리프로필렌(PP; polypropylene)으로 할 수 있다.

상기 복수개의 지지봉(620)은, 양단부가 상기 한 쌍의 지지플레이트(611,612)의 내측면에 고정되고, 상기 다공성여재(100)의 외주측면을 따라 밀착설치되어 상기 한쌍의 지지플레이트(611,612)를 안정감 있게 고정함과 동시에 상기 다공성여재(100)를 외부의 충격으로부터 보호지지할 수 있다. 또한, 상기 지지봉(620)은 상기 다공성여재(100)의 외주측면 또는 상기 다공성여재(100)의 중간 즉 내부에 위치하여 상기 다공성여재(100)를 안정적으로 보호지지할 수도 있다.

한편, 상기 지지봉(620)은, 속이 빈 관형상으로 적용하고 외주면에는 다수의 에어홀(621)을 형성한 다음, 상기 지지봉(620)으로 고압의 공기를 주입하여 상기 에어홀(621)로 상기 공기가 배출되도록 하여 상기 다공성여재(100)의 폐색을 제거 또는 방지할 수도 있으며, 바람직하게는 상기 다공성여재(100)의 내부에 위치하는 지지봉(620)을 관형상으로 적용하고 상기 에어홀(621)을 형성시키는 것이 좋다. 여기서, 상기 지지봉(620)으로 고압의 공기를 주입하기 위하여, 상기 지지봉(620)과 관통연결되는 공급관(미도시)과, 상기 공급관과 연결되어 상기 공급관 및 지지봉(620)으로 고압의 공기를 공급하는 고압펌프(미도시)를 구비할 수 있으며, 상기한 공급관과 고압펌프의 구성 및 설치위치 등은 상기 지지봉(620) 내로 고압의 공기를 공급하여 상기 에어홀(621)로 공기를 배출할 수 있는 상기한 목적을 달성할 수 있는 구성이라면 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.

한편, 상기 집수관(200)과 상기 다공성여재(100)사이에는 공간부(A)를 형성하기 위하여 상기 집수관(200)의 외주면으로부터 일정간격 이격되어 위치하도록 격자망(250)을 구비할 수 있다. 이는, 상기 다공성여재(100)가 집수관(200)에 밀착된 채 설치되면, 상기 다공성여재(100)를 통과한 여과수(3)는 상기 집수공(210)이 있는 방향으로만 흘러들어가기 때문에 상기 다공성여재(100)의 내부 중에 집수공(210)에서 먼 곳에는 원수(4)가 흐르지 않고 이에 따라 생물학적 분해 및 여과가 일어나지 않는 데드존(dead-zone)이 형성되기 때문이다. 따라서, 상기 집수관(200)과 상기 다공성여재(100) 사이에 공간부(A)를 형성할 수 있는 격자망(250)을 구비하여 상기 다공성여재(100)의 외측면과 내측면 사이의 압력차를 균일하게 형성하도록 하여 상기 데드존을 없앤다. 다시 말해, 본 실시예는 상기한 데드존을 최소화시키기 위하여 집수관(200)의 집수공(210)의 사이즈를 작게 하고 이를 골고루 분포하게 할 수도 있으나, 이는 집수관(200)에 작은 집수공(210)을 다수개 형성시키는 작업이 어려울 뿐만 아니라 집수공(210)의 넓이가 작으면 미생물 덩어리에 의하여 막힐 우려가 있기 때문에, 본 실시예에서는 집수관(200)의 집수공(210)의 크기를 크게 형성하고, 집수관(200) 둘레에 일정 거리 이격되게 동심원상으로 설치된 격자망(250)을 통하여 집수관(200)과 다공성여재(100) 사이에 공간부(A)를 형성함으로써, 상기 다공성여재(100)의 바깥쪽과 안쪽 사이의 압력차가 균일해지게 하여 데드존이 생기지 않도록 할 수 있다.

상기 집수실(300)은, 상기 집수관(200)과 연결되어 상기 집수관(200)을 통하여 유입되는 상기 여과수(3)가 모이는 곳이다. 여기서, 상기 집수실(300)에는 집수실(300)로 모인 상기 여과수(3)를 펌핑하여 외부로 용이하게 배출하기 위한 배출펌프(310)가 연결될 수 있다. 상기 배출펌프(310)는 집수실(300) 내부의 여과수(3)의 수중이나 집수실(300)의 상단 또는 외부의 육지상에 설치할 수 있으며, 상기 배출펌프(310)를 통하여 펌핑한 여과수(3)는 다시 호소로 방류하거나 상수원수로 사용할 수 있다. 이때, 상기 집수실(300)의 여과수(3)는 상기 배출펌프(310)를 통하여 외부에서 인위적으로 펌핑하여 배출되게 할 수 있지만, 원수(4)의 수면과 집수 실(300) 내의 여과수(3)의 수면의 높이차(수두차)에 의하여 상기 여과수(3)를 유동하게 할 수 있다.

한편, 상기 집수실(300)은 처리하고자하는 호소 또는 처리조(2)의 바닥에 고정시키거나 바닥부에서 일정높이 떠 있는 상태로 할 수 있는데, 바람직하게는 바닥부에서 일정높이 떠 있는 것이 좋다. 이는, 상기 호소 또는 처리조(2)의 처리액의 수위가 고정되어 있지 않고 변하기 때문이고, 또한 일반적으로 호소의 수온은 수면 쪽이 높기 때문에 이러한 높은 수온을 활용하기 위해서는 유기물 분해반응이 일어나는 다공성여재(100)가 너무 깊이 잠기는 것은 좋지 않기 때문이다.

이를 위하여, 본 실시예는, 집수실(300)의 외벽에 부력실을 장착하여, 집수실(300) 및 다공성여재(100)가 일정 깊이 이상 잠기지 않도록 할 수 있으며, 또한 이와 더불어 상기 다공성여재(100)와 집수관(200)에도 부력부재를 구비하여 일정 깊이 이상으로 잠기지 않도록 할 수 있다. 여기서, 상기 부력실의 세부구성은, 공간부가 형성된 몸체와 상기 공간부에 투입되어 상기 집수실(300)의 위치를 조절할 수 있는 상기 원수보다 밀도가 낮은 기체를 포함한 유체를 포함하는 구성 등 상기 집수실(300)이 바닥면에 대하여 뜰 수 있는 구성이라면 모두 가능하며, 상기 부력부재는 부이(buoy) 등을 적용할 수 있다.

한편, 상기 집수실(300)은, 상기 집수관(200)과 관통연결되어 상기 집수관(200)을 통하여 유입된 여과수(3)가 모일 수 있는 구조라면 모두 가능한데, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 집수관(200)이 연장되어 상기 연장된 부분을 집수실(300)로 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 상기 집수관(200) 및 다공성여 재(100)의 배치구조는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 집수관(200)을 수직으로 배치하거나, 도 1에 나타난 바와 같이 상기 집수관(200)을 수평으로 배치할 수도 있는 등 다양한 배치가 가능하다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 생물여과장치는, 원수(4)를 여과할 수 있는 미생물이 부착서식하는 다공성여재(100)를 통과하여 여과된 여과수(3)가 상기 집수관(200)의 집수공(210)을 통하여 집수관(200)으로 유입되면, 상기 집수관(200)과 연결된 집수실(300)로 상기 여과수(3)가 모이게 된다. 이때, 상기 집수실(300)에는 배출펌프(310)가 설치되어 상기 배출펌프(310)를 통하여 상기 여과수(3)를 외부로 배출한다.

상기 역세척수단(400)은, 상기 집수관(200) 및/또는 상기 다공성여재(100)의 폐색을 제거하기 위한 수단으로서, 상기 집수관(200)의 여과수(3)가 배출되는 출구(230)로 세척수(물)를 고압으로 주입함으로써 상기 다공성 여재의 표층부근에서 형성되는 폐색을 제거하는 역할을 한다. 상기 역세척수단(400)은, 상기 집수관(200)과 연결된 고압분사노즐(410)과, 공급관(420)을 통하여 상기 고압분사노즐(410)과 연결되어 상기 세척수를 고압으로 공급하는 세척수공급펌프(430)를 포함한다. 하지만, 이는 일실시예로서 상기 집수관(200)의 출구(230)로 세척수를 고압분사할 수 있는 구성이라면 모두 가능하며, 또한 상기 고압분사노즐(410)의 개수 및 설치위치와 상기 집수관(200)의 출구(230)와 결합되는 결합구조는 다양하게 적용가능하다.

한편, 본 실시예에서는 상기 역세척수단(400)으로 상기 집수관(200)으로 고 압의 세척수를 주입하는 경우를 실시예로 하였지만, 상기 세척수와 함께 공기방울이 혼입되도록 일정양의 에어를 함께 주입하여 상기 역세척수단(400)의 효율을 높일 수 있다.

상기 에어써징수단(500)은, 상기 다공성여재(100)의 폐색을 제거하는 역세척수단(400)과 더불어 상기 다공성여재(100)로 고압의 에어를 주입함으로써, 상기 다공성여재(100)에 발생된 폐색의 제거를 촉진시키는 역할을 한다. 상기 에어써징수단(500)은, 상기 다공성여재(100)의 내부에 삽입되는 주입관(510)과, 상기 주입관(510)으로 고압의 공기를 공급하는 압축펌프(520)를 포함한다. 여기서, 상기 주입관(510)과 압축펌프(520)의 구성에 대한 상세설명은 당업자에게는 일반적이므로 생략하기로 하고, 또한 본 실시예에서는 상기 에어써징수단(500)으로 주입관(510)과 압축펌프(520)를 예로 하였으나 이에 한정하지는 않으며, 상기 다공성여재(100) 내부로 고압의 공기를 공급할 수 있는 구성이라면 모두 가능하다.

즉, 본 실시예는 상기한 주입관(510)과 압축펌프(520)를 포함하는 에어써징수단(500)과 더불어, 전술한 지지봉(620)에도 고압의 공기를 공급하여 다공성여재의 폐색을 효과적으로 제거할 수 있다. 다시 말해, 본 실시예는 상기 에어써징수단(500)의 주입관(510)을 작업자가 원하는 위치에 다공성여재(100)의 내부에 삽입하여 고압의 공기를 주입하고, 또한 이와 더불어 상기 다공성여재(100)의 길이방향을 따라 내부 및/또는 외주측면에 설치된 지지봉(620)에도 고압의 공기를 공급함으로써, 상기 다공성여재(100)의 다양한 위치에 다양한 형식으로 고압의 공기를 주입, 상기 다공성여재(100)의 폐색을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 폐색 제거효과를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 에어써징수단(500)과 역세척수단(400)은, 상기 다공성여재(100)에 장착고정시키고 그 상태에서 폐색제거시기가 되면 폐색제거작업을 할 수도 있으며, 이와 달리 상기 에어써징수단(500)과 역세척수단(400)을 미리 장착시키지 않고 폐색시기가 되면 이때 상기 에어써징수단(500)과 역세척수단(400)을 상기 다공성여재(100)에 장착하여 폐색을 제거할 수도 있다.

이와 더불어, 본 실시예는, 상기 다공성여재(100)의 각 위치별로 수두를 확인하기 위하여 일단부가 상기 다공성여재(100)의 내부에 삽입되는 마노메터(manometer;700)를 더 구비할 수 있으며, 상기 마노메터(700)를 통하여 상기 다공성여재(100)의 각 위치별 폐색정도를 확인할 수 있다. 본 실시예는, 역세척의 시기를 결정하기 위한 특별한 계측설비나 장치는 필요치 않고 집수실(300)과 호소 또는 처리조(2)의 수위차가 일정한 값 이상으로 증가하면 폐색이 심해진 것으로 판단하고 상기 역세척수단(400)과 상기 에어써징수단(500)을 이용하여 역세척을 실시한다.

한편, 본 실시예에 따른 생물여과장치의 역세의 주기에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 우선, 본 실시예에 따른 다공성여재(100)와 집수관(200)의 경우, 직경 2m인 원통 단위 m당 보통 50m³/day의 처리율을 가진다(이선호, 김승현, "호소의 수질개선을 위한 원통형 여과장치의 평가," 대한환경공학회지, 30권, pp. 975-983, 2008; 이선호, 김승현, "호소수질개선을 위한 원통형 여과장치의 설계요소 연구," 대한환경공학회지, 31권, pp. 655-662, 2009). 이에, 원수(4)의 부유물질 농도가 10mg/L, 처리율을 100%라 하고 생분해를 무시하면, 축적되는 부유물질의 질량은 300일 동안 150kg이 된다. 이때, 상기 부유물질의 비중은 대략 1로 볼 수 있어서 150kg=150L로 볼 수 있다. 본 실시예에 따른 생물여과장치에서 다공성여재(100)의 직경은 2m이지만, 폐색이 주로 발생하는 부위는 대략 표층부 약 10cm 깊이로 제한되는데, 이러한 표층부 10cm 깊이에 대한 부피는 약 600L이고 공극폐색이 150L이므로 폐색율은 25%(150L/600L=25%)이다. 그렇지만, 본 실시예의 다공성여재(100)의 공극률은 대략 97%이고, 폐색된 후에도 70% 이상의 큰 공극률을 가지기 때문에, 상기 다공성여재(100)의 중심에서 표층방향으로 180cm의 깊이의 구간에는 폐색이 거의 발생하지 않아서 이러한 정도의 폐색 또는 공극율에서는 여재가 여전히 큰 투수성을 가질 뿐 아니라(Ives, K. J. 와 Pienvichitr, V., "Kinetics of the filtration of dilute suspension," Chem. Eng. Sci., 20, pp. 965～973, 1965) 300여일의 기간 동안 축적된 부유물질의 상당부분이 생분해 될 것이므로 폐색을 제거하기 위한 역세의 주기는 안전측으로 계산해도 1년에 1-2회 정도이다.

즉, 본 실시예에 따르면, 이러한 역세의 주기는 호소의 탁질제거시 2~3년/1회 또는, 하수처리장 방류수의 추가처리시 부유물질의 농도를 10mg/L로 간주하여 1년/1~2회가 될 정도로 종래의 섬유여재 여과기에 비하여 역세의 주기를 훨씬 길게 연장시킬 수 있다.

이하는 본 실시예에 따른 생물여과장치의 실험예를 나타낸다.

1. 실험장치

외경 10cm, 길이 40cm, 두께 3mm인 원형 PVC파이프를 집수관으로 하고, 상기 집수관의 일단부를 수평으로 놓인 두께 5mm, 직경 120cm인 원형 PP(폴리프로필렌)판의 지지플레이트의 중앙에 수직으로 밀착되게 세워 고정하고, PP판에서부터 12cm 구간에 걸쳐 1mm 넓이의 집수공(줄눈)을 약 2mm 간격으로 다수 형성하여 집수관의 개공율이 약20%가 되도록 형성하였다.

두께 5mm, 직경 120cm인 또 다른 PP 원판의 지지플레이트 중앙에 직경 10cm인 원형의 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀에 집수관을 관통삽입하여, 상기 한 쌍의 지지플레이트가 서로 평행하게 설치하였다. 이때 상기 한 쌍의 지지플레이트 사이의 간격은 12cm로 하였다.

상기 한쌍의 원판형의 지지플레이트 사이에 폭 12cm, 두께 약 1cm인 토목섬유를 감아서 그 직경이 80cm가 되도록 하였다. 원통형으로 감긴 상기 토목섬유의 외주면을 따라 양단부가 상기 한 쌍의 지지플레이트를 연결하는 제1지지봉을 8개 설치하여 한 쌍의 지지플레이트와 토목섬유가 동시에 고정되도록 하였다. 여기서, 상기 제1지지봉은 외경이 10mm이고 두께가 약 1mm인 속이 빈 스텐레스 파이프이고, 스텐레스 파이프에는 직경 2mm인 배출공을 3cm 간격으로 두 열로 형성하였다. 상기 제1지지봉들은 지지플레이트를 관통하여 비닐튜브와 연결되도록 하였으며, 물에 잠긴 후 외부에서 비닐튜브를 통해 공기를 주입할 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같이 제1지지봉을 설치한 후 상기 제1지지봉 바깥쪽으로 다시 토목섬유를 감아 최종 직경이 120cm가 되도록 하였다. 그런 다음, 상기한 배출공이 형성되어 있지 않은 스텐레스 재질의 제2지지봉을 상기 토목섬유의 외주면을 따라 설치하고 양단부가 한 쌍의 지지플레이트의 내측면에 고정되도록 16개를 설치하여 지지플레이트와 토목섬유를 고정하였다. 여기서, 상기 토목섬유는 폴리에스터 재질이고 토목섬유 올의 직경은 8.6μm, 설치 후 다공성여재의 공극율은 약 97%이다.

상기 집수관의 출구에는 분사노즐과 공급관을 연결하여 상기 분사노즐과 공급관을 통하여 수돗물을 고압분사하였다. 또한, 상기 다공성여재의 중간에는 한 쌍의 주입관 설치하고 상기 주입관으로 고압의 공기를 공급하였다.

한편, 상기 원통형의 다공성여재의 가장자리에서 중심 즉, 집수관 방향으로 11cm, 22cm, 33cm, 그리고 44cm 지점에 마노메터를 설치하여 수두측정에 이용하였다. 마노메터의 끝은 여재의 중간 깊이까지 삽입하였으며, 지지플레이트와 관통되는 부분은 기밀이 유지되도록 완전히 밀착시켜 누수를 방지하였다.

상기한 구성을 직경 150cm, 수심 18cm의 원통형 수조인 처리조에 넣고 바닥에 고정시킨 후 처리조를 원수로 채우고 다공성여재의 중앙부에 있는 집수관과 연결된 집수조에서 펌프를 이용하여 물을 양수함으로써 처리 원수가 다공성여재를 통해 여과되어 집수관으로 모여들도록 하였다. 상기 원수를 계속해서 공급하여 처리조의 수심은 항상 일정하게 유지하였고, 집수관의 수위는 처리조의 수위보다는 낮지만 다공성여재 보다는 항상 높도록 유지하여 다공성여재에 공기가 유입되지 않도록 하였다.

2. 실험장치의 운전

실험에 사용한 원수는 경북 경산시 소재 삼천지의 유입부에서 채취한 호소 침전물 2L를 수돗물 20L에 섞어 격렬하게 교반한 후 1시간 동안 실내에서 방치하여 얻은 상등액 10L를 수돗물 40L와 혼합하여 만들었고 이를 저수조에 넣어 실험에 사용하였다.

처리조에서의 수질 즉 다공성여재로 유입하는 원수의 수질은 표 1과 같다.

항목	pH	CODcr(mg/L)	탁도(NTU)
측정값	7.5 ~ 7.9	10.8 ~ 16.5	2.9 ~ 4.2

운전유량은 1.5L/min로 하였으며, 이러한 운전유량의 설정은 직경 2m인 다공성여재에서 단위 m당 50m³/day의 유량에 해당하는 체류시간을 가지는 유량이다.

운전을 시작한지 90일 후에 각 마노메터에서의 수두를 측정하고, 수돗물을 이용한 역세척수단을 이용하여 역세척을 수행하였다. 이때 집수관에 수돗물을 주입하여 그 수위를 40cm로 유지함으로써 수돗물이 다공성여재를 통해 집수관에서 처리조로 역류하도록 하였다. 역세척 지속시간은 60분이었고 역세척 후 수두분포를 측정하여 역세척 효과를 파악하였다.

물 역세척 후 10일간 운전을 지속하여 수두분포가 회복된 후 물과 에어써징을 병행한 역세척을 다시 수행하였다. 이를 위해서는 물 역세척과 같은 과정을 시작하면서 동시에 다공성여재 중간에 설치한 주입관으로 일정한 압력으로 공기를 분사하였다. 분사한 공기의 압력은 0.2kg/cm2이었고 역세척 지속시간은 60분 이었다. 이렇게 역세척을 실시한 후 각 마노메터에서의 수두를 측정하였다.

3. 결과

도 6은 도 2에 나타낸 생물여과장치의 실험결과를 나타낸 그래프로서, 도면을 참조하면, 실험장치의 운전이 지속됨에 따라 폐색이 발생하여 각 마노메터에서의 수두가 점차 하강하였다. 그러나 수두는 운전시간이 경과함에 따라 점차 안정되었고, 수두강하량도 크지 않아 운전을 시작한지 90일 후에 수두감소가 가장 큰 부위인 집수관에서도 4mm 정도에 불과하였다.

한편, 여과 깊이가 증가할수록(다공성여재의 중심부로 갈수록) 수두가 감소하였으며, 이는 여과수가 다공성여재를 통해 흐르는 과정에서 마찰에 의한 수두손실이 발생하기 때문이다.

원형의 다공성여재의 바깥쪽에서 폐색이 더 빨리 진행됨에도 불구하고(이선호, 김승현, "호소의 수질개선을 위한 원통형 여과장치의 평가," 대한환경공학회지 30권 10호, pp. 975-983, 2008년 10월; 이선호, 김승현, "호소수질 개선을 위한 원통형 여과장치의 설계요소 연구,"대한환경공학회지 31권 8호, pp. 655-662, 2009년 8월; 그림 2) 바깥쪽보다는 다공성여재의 안쪽에서 수두경사가 더 급하게 감소하며, 이는 다공성여재가 원형이어서 안쪽으로 갈수록 유속이 빨라지고 이에 따라 수두손실도 급속히 발생하기 때문으로 판단되었다.

또한, 물을 이용한 역세척수단 뿐만 아니라 공기를 주입하여 이루어진 에어써징수단을 병행한 경우에는 역세척의 효과가 상당히 큰 것을 알 수 있었으며, 특히 공기주입구 바깥쪽에서 역세척 효과가 두드러짐을 알 수 있었다. 한편, 역세척수단과 에어써징수단을 병행한 경우에는 공기주입이 용이하며 비교적 많은 양의 공기를 주입할 수 있었고, 이는 공기의 흐름으로 인한 교란을 일으킬 뿐 아니라 물의 흐름속도도 크게 함으로써 역세척의 효과를 증대시킬 수 있다.

이상의 실험으로부터 본 실시예에 따른 생물여과장치는, 다공성여재(100)에 형성된 폐색이 물로 인한 역세척과 에어써징을 병행한 후 상당한 정도로 제거됨을 확인할 수 있었고, 이러한 결과로 볼 때 본 실시예에 따른 생물여과장치는 호소수질개선뿐만 아니라 폐색이 상당히 클 것으로 예상되는 하수처리장 방류수의 추가처리에도 효과적으로 사용될 수 있음을 알 수 있다.

다시 말해, 본 실시예에 따른 생물여과장치는, 역세척수단(400)과 에어써징수단(500)을 통하여 폐색을 방지할 수 있기 때문에, 호소에 적용할 때 호소에서 홍수시 유입되는 탁질의 제거에 유용하게 사용될 수 있으며, 또한 호소의 수질개선에 크게 기여할 수 있다. 뿐만 아니라, 호소수나 하천수를 상수원수로 사용하는 경우에는, 탁질에 제거에 필요한 응집제와 이와 관련한 탁질제거공정이 불필요하기 때문에 정수처리공정의 경제성을 향상시키고 정수처리공정을 보다 환경친화적으로 할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 역세척 기능이 보강된 본 실시예의 생물여과장치는, 하수처리장 방류수의 추가처리에도 효율적으로 사용될 수 있으며, 미생물에 의한 분해로 인해 슬러지의 양을 크게 줄일 수 있으므로 추가처리의 경제성을 향상시킬 수 있으며, 유지관리가 간단하여 외딴 섬이나 벽지의 저수지 등 격고지에서의 수질개선사업에도 용이하게 활용가능하다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 생물여과장치는, 본 출원인이 출원한 바 있는 "호소 수질개선을 위한 생물여과장치"(특허 제0766334호)에서 문제화되었던 생물학적으로 분해가 되지 않는 오염물질로 인하여 발생하는 폐색을, 상기한 역세척수단(400)과 에어써징수단(500)을 적용함으로써 상기한 폐색을 방지할 뿐만 아니라 폐색으로 인한 다공성여재(100)의 교체 주기를 크게 늘릴 수 있다. 또한, 본 실시예는, 호소수질 개선뿐 아니라 하천수를 상수원수로 사용하는 경우 정수공정의 전처리시설로도 사용할 수 있으며, 하수처리장 방류수의 추가처리에도 적용할 수 있는 등 원수(4)를 여과하는 곳이라면 어느 곳이든지 광범위하고 다양한 분야에 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 생물여과장치는 호소 또는 처리조(2) 내에 직접 설치하기 때문에 별도의 부지를 필요로 하지 않으며 호소나 처리조의 모양이나 조건에 따라 크기 및 방식을 조절할 수 있으며, 부득이 호소 내에 설치하여 선박운행 등 호소의 다른 이용이 제한이 된다면 호소 부근의 부지에 저류지를 만들어 설치해도 되는 등 다양하게 실시가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 생물여과장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 실시예에 따른 생물여과장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시된 다공성여재 및 집수관이 조립된 상태의 조립사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 집수관과 격자망을 나타내기 위한 부분단면 사시도이다.

도 5는 도 4의 V-V에 따른 단면도이다.

도 6은 도 2에 나타낸 생물여과장치의 실험결과를 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >

100... 다공성여재 200... 집수관

210... 집수공 220... 플랜지

250... 격자망 300... 집수실

310... 배출펌프 400... 역세척수단

410... 분사노즐 420... 공급관

430... 공급펌프 500... 에어써징수단

510.. 주입관 520... 압축펌프

600... 지지부재 611,612... 지지플레이트

620... 지지봉 700... 마노메터

Claims (6)

1. 원수에 침지되고 내부에 유기물을 분해하는 미생물이 부착서식하여 상기 원수를 여과하는 다공성여재;

   상기 다공성여재의 내부에 구비되고 외주면에는 다수의 집수공이 형성되어, 상기 다공성여재를 통과하여 여과된 여과수가 상기 집수공으로 유입되는 집수관;

   상기 집수관과 연결되어 상기 집수관을 통하여 유입되는 상기 여과수가 모이는 집수실;

   상기 집수관으로 물을 고압분사하여 상기 집수관 및/또는 상기 다공성여재를 역세척하는 역세척수단; 및

   관통홀을 통하여 상기 집수관이 관통설치되고, 상기 다공성여재의 양단부에 밀착되는 한 쌍의 지지플레이트와, 외부로부터 고압의 공기가 공급되도록 관형상이고, 외주면에는 상기 고압의 공기가 배출되는 복수개의 에어홀이 형성되며 상기 다공성여재를 지지할 수 있도록 그 측면이 상기 다공성 여재의 외주면에 밀접한 상태에서 양단부가 상기 한 쌍의 지지플레이트에 각각 고정결합되는 복수개의 지지봉을 포함하여 상기 집수관 및 다공성여재를 지지 고정하는 지지부재를 포함하는 생물여과장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 다공성여재의 내부에 삽입되는 주입관과, 상기 주입관으로 고압의 공기를 공급하는 압축펌프를 포함하는 에어써징수단을 더 포함하는 생물여과장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 집수관의 외주면과 상기 다공성여재 사이에 공간부를 형성하기 위하여, 상기 집수관의 외주면을 따라 일정간격 이격되게 구비되는 격자망을 더 포함하는 생물여과장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   수두를 확인하기 위하여 일단부가 상기 다공성여재의 내부에 삽입되는 마노메터(Manometer)를 더 구비하는 생물여과장치.

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