KR101217729B1 - 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템 - Google Patents

다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템에 관한 것으로서, 다양한 원수를 처리대상으로 하여 수요처에서 요구하는 활용목적에 따라 수처리하여 공급 및 분배가 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 중수도 시스템은, 하수고도 처리수와 빗물, 지하수, 강변여과수, 생태하천용수 등의 다중 수원을 공급하는 다중수원부(10)와; 상기 다중수원부(10)로 부터 공급되는 유입수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 유입수 모니터링부(40)와; 상기 유입수 모니터링부(40)를 통해 공급된 물의 정화처리가 이루어지되, 사용처에 따라 단계적으로 상이한 정화처리가 선택적으로 실시되는 수처리부(50)와; 상기 수처리부(50)에서 처리가 이루어진 후 배출되는 용수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 배출수 모니터링부(60)와; 상기 배출수 모니터링부(60)에서 모니터링이 이루어진 용수를 청소용수, 조경용수, 화장실용수, 소방용수, 열섬방지용수, 생태하천 유지용수 등의 수요처로 분배하기 위한 용수 분배부(70)와; 상기 다중수원부(10)와, 유입수 모니터링부(40), 수처리부(50), 배출수 모니터링부(60), 용수 분배부(70)를 무선으로 제어하는 중수도 제어부(30);를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.

Description

다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템{Ubiquitous-Based Wastewater Reclamation and Reusing System}
본 발명은 중수도 시스템에서 생산된 용수를 유비쿼터스 기반에서 관리하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 대체수자원을 선택적으로 또는 동시에 취수하기 위하여 수질 및 수량정보를 얻기 위한 실시간 측정 계측기가 구비되고 원수의 수질 및 수량정보에 따라 수처리 공정이 선택적으로 조절될 수 있도록 하기 위한 것이다.
일반적으로, 중수도란 한번 사용한 수돗물이나 빗물 등을 생활용수, 공업용수 등으로 재활용할 수 있도록 다시 처리하는 시설을 말한다.
최근 물기근현상과 지구온난화로 인하여 물사용에 대한 어려움을 전세계적으로 겪고 있는 실정으로, 물은 인간이 생활을 유지함에 있어서 반드시 필요한 자원으로써 현재 전 세계의 물 부족현상 및 오염으로 인하여 현실적으로 사용 가능한 수자원의 확보는 매우 어려운 상황이다.
특히, 우리나라는 연 강수량의 70%가 여름철에 집중되고 계절별. 지역별 편중 및 대부분 하천의 높은 하상계수에 의해 유량이 일시에 바다로 소실되기 때문에 수자원의 효율적 이요잉 어려운 실정으로 가뭄이 장기화될 경우 극심한 물부족 사태가 일어날 수 있다.
최근에는 물 부족 현상에 대비하여 효율적인 물의 관리와 대체수자원의 확보 및 활용방안이 요구되며, 그에 대한 대안으로서 하수 고도처리수, 빗물, 지하수, 강변여과수, 생태하천 및 호수용수 등과 같은 대체수자원을 효과적으로 정화하여 재이용하는 방법들이 다각적으로 검토되고 있다.
그중, 대표적인 방법으로는 기존의 하수처리수를 여과공정 또는 활성미생물에 의한 생물학적 처리공정으로 처리하여 중수도로 활용하는 방법, 빗물을 집수하여 효과적으로 처리하여 재사용하는 방법, 강변여과수를 처리하여 대체수자원으로 활용하는 방법 등의 많은 기술들이 고안되어 적용되고 있으나, 이러한 대부분의 기술들은 단일 수원에 대하여 중수도로 활용할 수 있는 방법들로써, 다양한 수원을 중수도로 활용하는 방법으로 적용하기에는 기술적 또는 효율적인 측면에서 문제점을 갖고 있고, 처리된 수질 및 수량에 대한 기준 없이 일률적인 중수도로 활용하는 한계를 갖고 있다.
또한, 수요처에서 다양하게 활용하고자 하는 재이용수에 대하여 요구되는 수질 및 수량 정보의 수급 없이 일정한 양과 질로 생산되어 어렵게 생산된 재이용수를 목적없이 제한된 용도로 활용하는 수준에 머무르고 있다.
따라서, 다양한 다중 대체수자원에 대하여 중수도로 활용할 목적으로, 원수를 선택적으로 또는 동시에 취수하고 수요처의 활용목적에 따라 수처리 방법을 선별하여 선택하여 실시간으로 보내줄 수 있는 유비쿼터스 분야를 접목한 기술을 필요로 하게 된다.
본 발명은 상기한 종래 중수도 활용에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 단일의 수원에 대하여 유입원수의 수질 및 수량과 수쵸어에서 요구하는 활용목적에 따른 수질 및 수량정보를 취득하여 중수처리 단위공정을 선택적으로 적용할 수 있는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템을 제공함으로서 재이용수의 합리적인 활용이 이루어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 하수고도 처리수와 빗물, 지하수, 강변여과수, 생태하천용수 등의 다중 수원을 공급하는 다중수원부와; 상기 다중수원부로 부터 공급되는 유입수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 유입수 모니터링부와; 상기 유입수 모니터링부를 통해 공급된 물의 물리적, 화학적 필터링 처리를 실시하는 수처리부와; 상기 수처리부에서 처리가 이루어진 후 배출되는 용수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 배출수 모니터링부와; 상기 배출수 모니터링부에서 모니터링이 이루어진 용수를 청소용수, 조경용수, 화장실용수, 소방용수, 열섬방지용수, 생태하천 유지용수 등의 수요처로 분배하기 위한 용수 분배부와; 상기 다중수원부와, 유입수 모니터링부, 수처리부, 배출수 모니터링부, 용수 분배부를 제어하는 중수도 제어부;를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 중수도 시스템은, 다양한 원수를 처리대상으로 하여 수요처에서 요구하는 활용목적에 따라 각기 차별적인 수처리가 이루어질 수 있도록 하여 선택적인 공급 및 분배가 이루어질 수 있게 된다.
특히, 6~7단계의 처리과정을 거치는 과정에서 활용 목적에 맞는 기준의 수질이 만족되어지면 선택적으로 수요처로 직접 배출이 이루어지게 됨으로 불필요한 수처리 비용을 절감할 수 있게 된다.
따라서, 안정적인 수량 확보가 가능하게 되고, 확보된 재이용수를 지속적으로 수요처로 공급함으로써 상수도 의존율을 낮춤과 함께 하수 발생량을 저감시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유비쿼터스 기반 중수도 시스템 개략 구성도.
도 2는 본 실시 예에서의 유입수 모니터링부 구성도.
도 3은 본 실시 예에서의 배출수 모니터링부 구성도.
도 4는 본 실시 예에서의 수처리부 상세 구성도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 기반 중수도 시스템 구조를 살펴보면, 하수고도 처리수와 빗물, 지하수, 강변여과수, 생태하천용수 등의 공급이 이루어지는 다중수원부(10)와, 다중수원부(10)로 부터 공급되는 유입수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 유입수 모니터링부(40)와, 유입수 모니터링부(40)를 통해 공급된 물의 정화처리가 이루어지되, 사용처에 따라 단계적으로 상이한 정화처리가 선택적으로 실시되는 수처리부(50)와, 수처리부(50)에서 처리가 이루어진 후 배출되는 용수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 배출수 모니터링부(60)와, 배출수 모니터링부(60)에서 모니터링이 이루어진 용수를 청소용수, 조경용수, 화장실용수, 열섬방지용수, 생태하천 유지용수 등의 수요처로 분배하기 위한 용수 분배부(70)와, 다중수원부(10)와, 유입수 모니터링부(40), 수처리부(50), 배출수 모니터링부(60), 용수 분배부(70)를 무선으로 제어하는 중수도 제어부(30)로 이루어짐을 도 1을 통해 알 수 있다.
그중, 중수도 제어부(30)에서는 수요처(20)로 부터 전달된 해당 용수 사용처에 합당한 수처리가 이루어질 수 있도록 수처리부(50)를 제어하게 된다.
또한, 유입수 모니터링부(40) 및 배출수 모니터링부(60)는 유입 및 배출되는 물의 수질을 측정하기 위한 수질측정센서(41,61)와, 유량을 측정하기 위한 유량측정센서(42,62)와, 영상을 전송하기 위한 카메라(43,63)가 구성되어 각각의 측정 데이타를 중수도 제어부(30)로 전송하는 기능을 수행하게 된다.
한편, 수처리부(50)는 유입되는 물의 물리적, 화학적, 생물학적 처리가 이루어지게 되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 단계적인 수처리가 이루어질 수 있도록 여러 단계로 이루어짐이 바람직하다.
즉, 도시된 바와 같이 수처리부(50)는 초기 유입되는 용수에 유입된 이물질을 걸러주기 위한 스크린이 설치된 1단계(51)와, 스크린을 거친 용수에 포함된 미세 이물질을 백 필터(Bag Filter)로 2차 걸러주게 되는 2단계(52)와, 백 필터를 거친 공급수에 미세 기포를 공급하여 용존공기 부상을 통해 미세한 이물질 제거가 이루어지는 3단계(53)와, 용존공기 부상 공정이 이루어진 공급수를 생물학적 처리 방법인 MBR(Membrane Bio-Reactor) 공정에 의해 처리가 이루어지는 4단계(54)와, 활성탄 공정 또는 역삼투 공정이 이루어지는 5단계(55,56)와, 최종적인 고도 처리기술인 염소 또는 오존을 이용한 소독살균이 이루어지는 6단계(57)로 순차적으로 구성되며, 상기 배출수 모니터링부(60)는 각 단계 사이에 구성되어 각각의 배출수의 수질에 따라 수요처에 적합하다고 판단되는 경우 제어부(30)의 제어에 따라 선택적으로 각 단계에서 용수 분배부(70)부로 직접 배출 가능하도록 구비된다.
그중, 5단계(55,56)는 활성탄 공정(55) 역삼투 공정(56)이 선택적으로 이루어지게 된다.
이와 같은 구조를 이루는 본 발명 유비쿼터스 기반 중수도 시스템의 가동에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.
국내에서는 중수도와 관련되어 용도에 따른 수질기준을 하기 표 1과 같은 내용의 하수처리수 용도별 재이용 수질 권고기준(안)에서 규정하고 있다.
구 분 화장실용수 살수용수 조경용수 세차,청소 용수
총대장균 군수 불검출/100mL
잔류염소(결합) 0.2mg/L 이상 0.2mg/L 이상 - 0.2mg/L 이상
외관 이용자가 불쾌감을 느끼지 아니할것
탁도(SS) 2 NTU 미만
BOD 10mg/L 미만
냄새 불쾌한 냄새가 나지 아니할것
pH 5.8~8.5
색도 20도 미만 20도 미만
COD 20mg/L 미만
이러한 기준에서는 주된 활용처를 수세식 화장실용수, 살수용수, 조경용수, 세차.청소용수 등으로 분류하고 가각ㄱ에 대하여 대장균 군수, 잔류염소, 외관, 탁도, 생물화학적 산소요구량, 냄새, pH, 색도, 화학적산소요구량에 대한 적합 수질기준을 제시하고 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 유비쿼터스 기반 중수도 시스템에서는 이들에 대한 기준을 준용하여 재이용수를 생산하고 용처에 맞도록 공급하게 된다.
이때, 빗물 또는 지하수는 하수고도처리수, 강변여과수 및 생태하천 용수보다는 수질이 양호하여 많은 수처리 단위공정을 거치지 않아도 양호한 재이용수로 활용이 가능하기 때문에 수처리부의 단위공정은 재조합되어야 한다.
또한, 하수고도처리수 및 강변여과수, 초기 강우시 발생하는 빗물의 경우는 기존 처리방법과 다양한 조건에 의하여 처리되고, 방류되어 수질이 변화될 수 있으므로 최종적으로 활용하고자 하는 재이용수의 수질을 기준으로 생산하기 위하여 실시간으로 수질 및 수량을 모니터링해야 한다.
즉, 다중수원부(10)로 부터 공급되는 재이용수는 유입수 모니터링부(40)에서 유입수질 및 수량의 측정이 이루어지고, 측정이 이루어진 유입수는 본 발명의 수처리부(50)를 경유하는 과정에서 정화처리가 이루어지게 되는데, 이때 제어부(30)에는 용수의 수요처(20)가 입력되어지게 된다.
따라서, 제어부(30) 에서는 수처리부(50)를 단계별로 정화처리가 진행하는 과정에서 각각의 배출수 모니터링부(60)에서 측정된 수질을 확인하여 해당 용수의 활용 목적에 맞는 수질 기준에 적합한 단계로 확인되면 더이상 정화처리 단계를 진행시키지 말고 바로 용수 분배부(70)로 배출하여 해당 수요처로 공급하게 되는 것이다.
특히, 본 실시 예에서는 수처리부(50)의 예시로서 6개의 단위공정 단계로 이루어져 있고, 각 단위공정을 통하여 5종류의 재이용수를 생산하는 구성이 나타내어져 있으나, 최종적으로 활용하고자 하는 목적에 따라 3개, 4개 또는 5개의 단위공정 단계만을 거치고도 해당 수요처에 활용이 가능한 재이용수를 생산할 수 있게 됨을 알 수 있다.
10 : 다중수원부 20 : 수요처
30 : 중수도 제어부 40 : 유입수 모니터링부
50 : 수처리부 60 : 배출수 모니터링부
70 : 용수 분배부

Claims (5)

  1. 하수고도 처리수와 빗물, 지하수, 강변여과수, 생태하천용수를 포함하는 다중 수원을 공급하는 다중수원부(10)와;
    상기 다중수원부(10)로 부터 공급되는 유입수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 유입수 모니터링부(40)와;
    상기 유입수 모니터링부(40)를 통해 공급된 물의 정화처리가 이루어지되, 사용처에 따라 단계적으로 상이한 정화처리가 선택적으로 실시되는 수처리부(50)와;
    상기 수처리부(50)에서 처리가 이루어진 후 배출되는 용수의 수질 및 유량측정이 이루어지는 배출수 모니터링부(60)와;
    상기 배출수 모니터링부(60)에서 모니터링이 이루어진 용수를 청소용수, 조경용수, 화장실용수, 소방용수, 열섬방지용수, 생태하천 유지용수를 포함하는 수요처로 분배하기 위한 용수 분배부(70)와;
    상기 다중수원부(10)와, 유입수 모니터링부(40), 수처리부(50), 배출수 모니터링부(60), 용수 분배부(70)를 무선으로 제어하는 중수도 제어부(30);
    를 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 하는 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입수 모니터링부(40) 및 배출수 모니터링부(60)는 유입 및 배출되는 물의 수질을 측정하기 위한 수질측정센서(41,61)와, 유량을 측정하기 위한 유량측정센서(42,62)와, 영상을 전송하기 위한 카메라(43,63)가 구성되어 각각의 측정 데이타를 중수도 제어부(30)로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수처리부(50)는 스크린으로 이루어지는 1단계(51)와, 백 필터로 이루어지는 2단계(52)와, 용존공기 부상으로 이루어지는 3단계(53)와, MBR로 이루어지는 4단계(54)와, 활성탄 또는 역삼투공정이 이루어지는 5단계(55,56)와, 염소 또는 오존 소독살균이 이루어지는 6단계(57)로 순차적으로 구성되며, 상기 배출수 모니터링부(60)는 각 단계 사이에 구성되어 각각의 배출수의 수질에 따라 수요처에 적합하다고 판단되는 경우 제어부(30)의 제어에 따라 선택적으로 각 단계에서 용수 분배부(70)부로 직접 배출 가능하도록 구비된 것을 특징하는 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 5단계(55,56)는 활성탄 공정(55) 역삼투 공정(56)이 선택적으로 이루어짐을 특징으로 하는 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중수도 제어부(30)에서는 수요처(20)로 부터 전달된 해당 용수 사용처에 합당한 수질기준으로 수처리가 이루어질 수 있도록 수처리부(50)를 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 대체수자원을 원수로 하는 유비쿼터스 기반의 중수도 시스템.
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