KR101221620B1 - 수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지에 관한 것이다. 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재는 나무재질의 본체판과 이에 도포된 미생물 담체층으로 구성되어 있기 때문에 이를 수처리 시설의 벽체 등에 사용할 경우 친환경 재료로서 미생물이 활발하게 배양될 수 있어 물리적 처리 작용과 생물학적 처리 작용에 의하여 비점오염물질을 보다 효과적으로 정화처리됨과 아울러 친환경적이며 생태보전이라는 목적에 부합할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지는 나무재질로 된 벽에 의하여 습지부와/또는 전처리조 및 집수정을 구성하고 습지부에는 식생토양을 충전하여 이에 초목류를 식재한 것이므로 물리적 처리와 생물학적 처리의 혼합적인 처리에 의하여 처리대상수를 처리함으로써 처리 효율을 극대화시키고, 오염물질의 재 오염을 방지할 수 있게 된다.

Description

수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지{Board for treating water and environment friendly artificial wetland in downtown area using microorganism using the same}

본 발명은 수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 친환경적인 재료를 사용하며, 미생물이 활발하게 배양될 수 있도록 함으로써 비점오염물질을 보다 효과적으로 정화처리함과 아울러 친환경적이며 생태보전이라는 목적에 부합할 수 있도록 함과 아울러 물리적 처리와 생물학적 처리의 혼합적인 처리에 의하여 처리대상수를 처리함으로써 처리 효율을 극대화시키고, 오염물질의 재 오염을 방지할 수 있도록 할 수 있도록 한 수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지에 관한 것이다.

일반적으로 도심지의 수처리를 위하여 비점오염물질 처리시설이 널리 사용되고 있으며, 비점오염물질 처리와 지하수의 확충 또는 환경보존 등을 위하여 침투도랑 또는 인공습지 등이 사용되고 있다.

종래의 수처리 시설로서는 물리적(희석, 침전, 여과) 작용에 의한 처리 시설과, 화학적(산화, 중화, 약품처리) 작용에 의한 처리 시설, 생물학적(분해, 소화, 산화) 작용에 의한 처리 시설이 있다.

물리적 처리 시설은 자갈, 모래, 활성탄, 분리막 등으로 희석, 침전으로 정화하는 것으로, 오염농도가 상대적으로 낮아지나 오염물질의 절대량은 변하지 않는다는 문제가 있으며, 침전될 경우 수질정화의 효과가 있는 것처럼 보이나 실질적으로는 외부환경에 따라 재 오염되는 문제점이 있다.

화학적 처리 시설은 PAC, NaOH, Polymer 등의 화학물질을 투입함으로써 처리대상수에 함유되어 있는 오염물질을 응집, 응결시켜 가라앉게 함으로써 제거하는 것으로, 일시적으로 100% 정화가 되나 일정 시간이 경과한 후 더욱 악화되며, 지속적인 약품 투입에 내성이 생겨 약품투입량을 증가시켜야 하고, 이에 따라 정화 비용이 증가되며, 수중함유 불순물이 대량으로 응집하여 부유하게 되고, 심각한 2차 오염이 발생하게 되는 문제점이 있다.

생물학적 수처리 시설은 미생물을 이용하여 처리대상수를 정화하는 것으로 미생물이 처리대상수에 용존되어 있는 탄소, 질소, 인 등의 오염성분을 정화하도록 하는 것으로, 정화활동을 위한 충분하나 수량 확보가 필요하며, 물리적, 화학적 방법에 비해 정화에 소요되는 시간이 길다는 문제점이 있다.

근래 자연정화방식으로 처리대상수를 정화하기 위한 인공습지가 개발되고 있다.

종래 인공습지는 유입되는 강우유출수 등의 처리대상수 중의 오염물질을 여과처리함과 아울러 인공적으로 습지를 조성함으로써 자연생태계를 보존할 수 있는 등 친환경적인 시설이다.

본 발명과 관련한 인공습지의 종래 기술로서는 등록특허 제0787149호에 개시되어 있는 바와 같이, 수생식물이 식재된 인공 식물섬이 부유하고 있는 것으로서, 오염수가 유입되어 저수되면서 물리적 침강작용에 의해 오염물질이 제거됨으로써 1차 정수된 후, 배출되는 생태 침강지(100); 바닥에 식생 토양(30)이 복토되어 있고, 그 위에 수생 식물(20)이 식재되어 있는 것으로서, 상기 생태 침강지(100)로부터 배출된 1차 정수된 물이 자유 유하의 방식으로 유입되어 식생 토양(30) 위를 흐름으로써 2차 정수된 후, 배출되는 지표 흐름 습지(200); 및, 수생 식물이 식재된 인공 식물섬(10)이 부유하고 있는 것으로서, 상기 지표 흐름 습지(200)로부터 배출된 2차 정수된 물이 자유 유하의 방식으로 유입되고, 부유하고 있는 수생 식물의 뿌리(40)에 의해 여과됨으로써 3차 정수된 후, 배출되는 생태 여과지(300);를 포함한 것이 알려져 있다.

그러나 등록특허의 인공습지는 침강지와 지표흐름습지, 생태여과지를 콘크리트 구조물로 구성하고 있기 때문에 생산과정에서 많은 양의 CO₂ 가스를 발생시키는 시멘트를 사용하는 것이기 때문에 실질적으로 비친환경적인 재료이며, 친환경적인 시설물이어야 할 침투도랑 등 바이오리텐션 시설을 콘크리트 구조물로 구성한다는 것은 그 시설의 목적을 다소 벗어나는 것이라고 볼 수 있다.

또한 등록특허의 인공습지는 처리대상수를 물리적 처리에 의하여 정화 처리하는 것으로 실질적으로 처리 효율이 저하되고, 오염물질의 재 오염이 발생하는 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 친환경적인 재료를 사용하며, 미생물이 활발하게 배양될 수 있도록 함으로써 물리적 처리 작용과 생물학적 처리 작용에 의하여 비점오염물질을 보다 효과적으로 정화처리함과 아울러 친환경적이며 생태보전이라는 목적에 부합할 수 있도록 한 수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 물리적 처리와 생물학적 처리의 혼합적인 처리에 의하여 처리대상수를 처리함으로써 처리 효율을 극대화시키고, 오염물질의 재 오염을 방지할 수 있도록 한 수처리 시설용 판재 및 미생물 이용한 친환경 도심지형 인공습지를 제공하려는 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 나무재질의 본체판; 상기 본체판의 양쪽 넓은 면 중 적어도 어느 한쪽 면에 도포된 미생물 담체층;을 포함하여 구성되는 수처리 시설용 판재를 제공한다.

상기 본체판은 통판재로 구성할 수 있다.

상기 본체판은 한 쌍의 수직부재와, 상기 한 쌍의 수직부재 사이를 연결하는 복수개의 수평부재로 구성할 수 있다.

상기 수직부재의 안쪽 면에 상하로 일정 간격을 두고 상기 수평부재의 개수에 대응하는 복개수의 형성된 끼움홈을 형성하고, 상기 수평부재의 양단에 상기 끼움홈에 끼워지는 끼움부를 형성할 수 있다.

상기 수직부재의 안쪽 면에 상하로 일정 간격을 두고 상기 수평부재의 개수에 대응하는 복개수의 결합편을 고정하고, 상기 수평부재의 양단을 상기 결합편에 결합할 수 있다.

상기 미생물 담체층은 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하고 바인더로 반죽하여 상기 본체판에 도포한 것이다.

또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 나무재질의 판재로 되는 제1 벽, 제2 벽, 양측벽에 의해 박스형으로 형성되어 그 내부에 충전되는 식생토양과, 상기 식생토양에 식재되는 초목류를 구비하여 유입되는 처리대상수를 물리적, 생물학적으로 처리하는 습지부를 포함하여 구성되는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지를 제공한다.

상기 습지부의 상류측에는 상기 제1 벽과, 상기 제1 벽에서 상류측으로 이격 배치되며 나무재질의 판재로 된 제3 벽과, 상기 제1 벽과 제3 벽의 양측 단부를 연결하며 나무재질의 판재된 된 양측벽에 의하여 박스형으로 형성되어 그 내부에 전처리 수단이 구비된 전처리조가 구비되고, 상기 습지부의 하류측에는 상기 제2 벽과, 상기 제2 벽에서 하류측으로 이격, 배치되며 나무재질의 판재로 된 제4 벽과, 상기 제2 벽과 제4 벽의 양측 단부를 연결하며 나무재질의 판재로 된 양측벽을 포함하는 집수정이 구비된다.

상기 제1 내지 제4 벽과 양측벽은 하단부를 원토양에 매설된 상태로 기립 설치되어 습지부, 전처리조 및 집수정이 별도의 바닥판을 설치하지 않고 원토양이 각각의 바닥을 형성하도록 구성된다.

상기 습지부와 전처리조 및 집수정을 구성하는 제1 내지 제4 벽과 양측벽은 각각 상기 수처리 시설용 판재 중에서 선택된 어느 하나로 구성된다.

상기 습지부의 제1 벽, 제2 벽 및 양측벽을 구성하는 수처리 시설용 판재는 미생물 담체층이 습지부의 내부를 향하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 습지부의 제1 벽에는 높이 차이를 두고 복수개의 습지부 유입부가 형성되며, 제2 벽에는 높이 차이를 두고 복수개의 처리수 유출구 및 월류공이 형성되고,

상기 제1 벽의 상단에 위치하는 습지부 유입부와 제2 벽의 상단에 위치하는 처리수 유출구 사이를 연결하며 상기 식생토양에 매설되는 유공관을 더 포함하여 구성된다.

상기 습지부의 식생토양에는 복수개의 처리대상수 유통공이 형성된 제어판이 매설된다.

상기 습지부의 식생토양 내에는 나무판에 복수개의 충전공을 형성하고 이에 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하여 반죽한 미생물 배양담체를 충전한 미생물 배양부재가 매설된다.

상기 전처리조의 일측벽에는 유입구가 구비되고, 상기 전처리조의 내부에 여재 카트리지를 설치하여 유입되는 처리대상수에 포함된 모래나 부유물질 등의 오염물질을 여과 처리하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 여재 카트리지는 카트리지 본체와, 상기 카트리지 본체의 내부에 충전되는 여재로 구성되며, 상기 여재 카트리지 본체는 상기 유입구에 대응하는 유입부와, 상기 유입구로 유입된 처리대상수를 하향유동시키는 제1 하향유동로와, 상기 제1 하향유동로를 따라 유동하는 처리대상수를 상향유동시키는 상향유동로 및 상향유동로를 따라 유동하는 처리대상수를 하향유동시키는 제2 하향유동로로 구성되고, 상기 상향유동로 내에 상기 여재가 충전된다.

본 발명에 의한 수처리 시설용 판재는 나무재질의 본체판과 이에 도포된 미생물 담체층으로 구성되어 있기 때문에 이를 수처리 시설의 벽체 등에 사용할 경우 친환경 재료로서 미생물이 활발하게 배양될 수 있어 물리적 처리 작용과 생물학적 처리 작용에 의하여 비점오염물질을 보다 효과적으로 정화처리됨과 아울러 친환경적이며 생태보전이라는 목적에 부합할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지는 나무재질로 된 벽에 의하여 습지부와/또는 전처리조 및 집수정을 구성하고 습지부에는 식생토양을 충전하여 이에 초목류를 식재한 것이므로 물리적 처리와 생물학적 처리의 혼합적인 처리에 의하여 처리대상수를 처리함으로써 처리 효율을 극대화시키고, 오염물질의 재 오염을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재의 제 1실시예를 보인 사시도 및 분해사시도,
도 2는 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재의 제 2실시예를 보인 사시도 및 분해사시도,
도 3은 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재의 제 3실시예를 보인 사시도 및 분해사시도,
도 4 내지 도 8은 본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 4는 평면도,
도 5는 도 4의 A-A선 단면도,
도 6은 전처리용 여재 카트리지의 사시도,
도 7의 (a)(b)(c)는 각각 전처리용 여재 카트리지의 평면도, B-B선 단면도, C-C선 단면도,
도 8은 미생물 배양부재의 정면도이다.

이하, 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재 및 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재의 바람직한 제 1실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 수처리 시설용 판재(100)는 나무재질의 본체판(110); 상기 본체판(110)의 양쪽 넓은 면 중 적어도 어느 한쪽 면에 도포된 미생물 담체층(120);을 포함하여 구성된다.

본 실시예에서는 상기 본체판(110)은 통판재로 구성하였다. 여기서 통판재는 목재의 수급 사정을 감안하여 볼 때 하나의 판재(100)로 수처리 시설의 처리조의 벽체를 구성할 수 없을 경우 여러 조각의 판재를 연결하여 벽체를 구성할 수 있다.

상기 미생물 담체층(120)은 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하고 바인더(접착제)로 반죽한 다음, 상기 본체판(110)에 도포하는 것에 의하여 형성할 수 있다. 상기 바인더(접착제)로서는 천연수지나 합성수지 등 물에 녹지 않는 바인더(접착제)를 사용하는 것이 바람직하며, 친환경 소재인 천연수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 미생물 담체층(120)은 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하고 고온고압하에서 판상으로 성형한 것을 상기 본체판(110)에 접착제로 접착하거나 못으로 고정할 수도 있다.

본 발명의 수처리 시설용 판재(100)를 벽체로 하여 수처리 시설을 설치하였을 때 상기 미생물 담체층(120)은 미생물을 배양할 수 있는 공간을 제공하게 되고, 여기서 배양되는 미생물에 의하여 처리대상수 중에 용존하고 있는 탄소, 질소, 인 등의 오염성분을 정화하는 생물학적 수처리 작용이 이루어지게 된다.

본 실시예에 따른 수처리 시설용 판재(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 일정한 단위 크기로 제작하고 복수개를 조립하여 수처리 시설의 벽체로 사용할 수 있으며, 또는 수처리 시설의 벽체의 크기에 맞춰 제작할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재의 바람직한 제 2실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 수처리 시설용 판재(200)를 구성하는 본체판(210)은 한 쌍의 수직부재(211)와, 상기 한 쌍의 수직부재(210) 사이를 연결하는 복수개의 수평부재(212)로 구성된다.

상기 한 쌍의 수직부재(211)와 복수개의 수평부재(212)의 양단을 결합하기 위하여 한 쌍의 수직부재(211)의 안쪽 면에 상하로 일정 간격을 두고 상기 수평부재(212)의 개수에 대응하는 복개수의 끼움홈(213)을 형성하고, 상기 수평부재(212)의 양단에 상기 끼움홈(213)에 끼워지는 끼움부(214)를 형성할 수 있다.

본 실시예에서 미생물 담체층(120)을 포함한 여타 구성은 상술한 제1 실시예에서와 동일하므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재의 바람직한 제3 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 수처리 시설용 판재(300)를 구성하는 본체판(310)은 한 쌍의 수직부재(311)와, 상기 한 쌍의 수직부재(311) 사이를 연결하는 복수개의 수평부재(312)로 구성된다.

상기 한 쌍의 수직부재(311)와 복수개의 수평부재(312)의 양단을 결합하기 위하여 상기 한 쌍의 수직부재(311)의 안쪽 면에 상하로 일정 간격을 두고 상기 수평부재(312)의 개수에 대응하는 복개수의 결합편(313)을 고정하고, 상기 수평부재(312)의 양단을 상기 결합편(313)에 결합한다.

본 실시예에서 미생물 담체층(120)을 포함한 여타 구성은 상술한 제1 실시예에서와 동일하므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지의 바람직한 실시예를 보인 것이다.

본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지는 나무재질의 판재로 되는 제1 벽(11), 제2 벽(12) 및 양측벽(13, 13)에 의하여 박스형으로 형성되어 그 내부에 충전되는 식생토양(15)과, 상기 식생토양(15)에 식재되는 초목류(V)를 구비하여 유입되는 처리대상수를 물리적, 생물학적으로 처리하는 습지부(10)를 포함한다.

상기 습지부(10)가 길게 설치되는 경우 상기 양측벽(13, 14)의 보강을 위하여 하나 또는 여러 개의 보강용 기둥을 설치할 수 있다.

상기 습지부(10)의 상류측과 하류측에는 각각 전처리조(20)와 집수정(30)을 포함할 수 있다.

상기 전처리조(20)는 상기 제1 벽(11)과, 상기 제1 벽(11)에서 상류측으로 이격 배치되며 나무재질의 판재로 된 제3 벽(21)과, 상기 제1 벽(11)과 제3 벽(21)의 양측 단부를 연결하며 나무재질의 판재된 된 양측벽(22, 23)에 의하여 박스형으로 형성되어 그 내부에 전처리 수단이 구비된다.

상기 집수정(30)은 상기 제2 벽(12)과, 상기 제2 벽(12)에서 하류측으로 이격, 배치되며 나무재질의 판재로 된 제4 벽(31)과, 상기 제2 벽(21)과 제4 벽(31)의 양측 단부를 연결하며 나무재질의 판재로 된 양측벽(32, 33)을 포함한다.

상기 습지부(10)와 전처리조(20) 및 집수정(30)을 구성하는 제1 내지 제4 벽(11, 12, 21, 31)과 양측벽(13, 14, 22, 23, 32, 33)은 각각 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재(100, 200, 300) 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

또한 수처리 시설용 판재(100, 200, 300)를 사용할 경우 미생물 담체층(120)이 전처리조(20), 습지부(10) 및 집수정(30)의 내부를 향하도록 하는 것이 바람직하다.

다만, 상기 전처리조(20)와 집수정(30)에는 미생물 담체층(120)이 없는 본체판(110, 210, 310)만으로 이루어진 판재를 사용할 수 있다.

상기 제1 내지 제4 벽(11, 12, 21, 31)과 양측벽(13, 14, 22, 23, 32, 33)은 하단부를 원토양(原土壤)(G)에 매설된 상태로 기립 설치되어 습지부(10), 전처리조(20) 및 집수정(30)이 별도의 바닥판을 설치하지 않고 원토양(G)이 각각의 바닥을 형성하도록 구성된다.

상기 제1 벽(11)에는 처리대상수가 상기 습지부(10)로 유입되도록 하기 위한 습지부 유입구가 구비된다. 상기 습지부 유입구는 하나만 구비할 수도 있으나, 상기 전처리조(20) 내의 수위에 따라 처리대상수를 선택적으로 제어할 수 있도록 하기 위하여 높이 차이를 두고 복수개(도면에서는 3개)의 습지부 유입구(11a, 11b, 11c)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제2 벽(12)에는 상기 습지부(10)에서 처리된 처리수가 상기 집수정(30)으로 유출되도록 하기 위한 처리수 유출구가 구비된다. 상기 처리수 유출구는 하나만 구비할 수도 있으나, 처리수의 선택적인 제어를 위하여 높이 차이를 두고 복수개(도면에서는 2개)의 처리수 유출구(12a, 12b)와 월류공(12c)을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 습지부(10) 내에 충전된 식생토양(15)에 식재되는 초목류(V)로서는 노랑꽃창포 등의 창포류, 애기부들 등의 부들류, 갈대, 쑥 등에서 선택할 수 있으며, 주위 환경에 따라 다른 종류의 초목류를 선택할 수도 있다.

상기 습지부(10) 내에는 상기 식생토양(15)만 충전할 수도 있으나, 도시예와 같이, 원토양(G) 위에 자갈 또는 잡석 등의 여재층(16)을 충전하고, 상기 여재층(16)의 상부에 상기 식생토양(15)을 충전하는 것이 바람직하다. 상기 여재층(16)은 상기 습지부 유입구(11a)에 대응하는 높이로 충전하는 것으로, 모래나 식생토양(15)보다 비교적 굵은 자갈이나 잡석으로 구성하는 것이 바람직하다. 이는 여재층(16)을 자갈이나 잡석 등 굵은 여재를 사용하는 경우 습지부 유입구(11a)를 통해 습지부(10)로 유입되는 처리대상수가 습지부(10)의 상류측에서 하류측으로 유동하기 쉬운 조건을 부여할 수 있기 때문이다.

또한 상기 초목류(V)는 식생토양(15)에 직접 식재할 수도 있으나, 식생토양(15)의 상층에 식생매트(미도시)를 깔고 이 식생매트에 상기 초목류(V)를 식재할 수도 있다.

상기 식생토양(15) 내에는 상기 습지부 유입구(11c)와 처리수 유출구(12b)를 연결하는 유공관(17)을 매설하는 것이 바람직하다. 상기 유공관(17)은 전처리조(20) 내의 처리대상수의 수위가 상단까지 상승하였을 때 처리대상수가 전처리조(20)를 범람하지 않고 습지부(10) 및 집수정(30)으로 유동하도록 하기 위한 것이다.

또한 상기 유공관(17)은 주벽에는 복수개의 통공(미도시)이 형성된 것으로, 전처리조(20)의 처리대상수가 유동하는 과정에서 통공을 통해 습지부(10)의 식생토양(15) 중으로 스며들게 된다.

한편, 상기 습지부(10)의 길이가 짧은 경우에는 습지부(10)가 제1 벽(11)과 제2 벽(12) 사이의 하나의 영역으로 형성되도록 할 수 있으나, 습지부(10)의 길이가 긴 경우에는 양측벽(13, 14)의 보강과 습지부(10) 내의 처리대상수의 유동을 제어하기 위한 제어판(18)을 설치하여 습지부(10)를 두 개 또는 여러 개의 영역으로 구획하는 것이 바람직하다.

상기 제어판(18)은 나무재질이나 우드칩 블록으로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 습지부(10) 내의 처리대상수가 상기 제어판(18)에 의하여 구획된 상류측 영역에서 하류측 영역으로 유통할 수 있도록 하기 위하여 상기 제어판(18)에는 처리대상수 유통공이 구비된다. 상기 처리대상수 유통공은 하나만 구비할 수도 있으나, 수위에 따라 처리대상수의 선택적인 처리를 위하여 높이 차이를 두고 복수개(도면에서는 3개)의 처리대상수 유통공(18a, 18b, 18c)을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 습지부(10)의 식생토양(15) 내에는 도 8에 도시한 바와 같은 미생물 배양부재(19)를 매설하는 것이 바람직하다.

상기 미생물 배양부재(19)는 나무판에 복수개의 충전공(19a)을 형성하고 이에 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하고 바인더(접착제)로 반죽한 미생물 배양담체(19b)를 충전한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전처리조(20)를 구성하는 일측벽(22)에는 유입구(24)가 구비된다. 본 실시예에서는 상기 유입구(24)를 일측벽(22)의 상단측에 구비하고, 상기 전처리조(20)의 내부 상부측에 여재 카트리지(25)를 설치하여 유입되는 처리대상수에 포함된 모래나 부유물질 등의 오염물질을 여과 처리하도록 구성한 예를 들고 있으나, 침사처리수단을 설치하여 유입되는 처리대상수에 포함된 모래나 부유물질 등의 오염물질을 침전 처리하도록 구성할 수도 있다.

상기 여재 카트리지(25)는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 카트리지 본체(26)와, 상기 카트리지 본체(26)의 내부에 충전되는 여재(27)를 포함한다.

상기 카트리지 본체(26)는 나무판, 스테인리스 강판이나 금속망으로 제작할 수 있으며, 여재(27)는 통상적인 모래, 자갈 또는 우드칩 등을 사용할 수 있다.

상기 여재 카트리지 본체(26)는 상기 유입구(24)에 대응하는 유입부(26a)와, 상기 유입부(26a)로 유입된 처리대상수를 하향유동시키는 제1 하향유동로(26b)와, 상기 제1 하향유동로(26b)를 따라 유동하는 처리대상수를 상향유동시키는 상향유동로(26c) 및 상향유동로(26c)를 따라 유동하는 처리대상수를 하향유동시키는 제2 하향유동로(26d)를 구비하며, 상기 상향유동로(26c) 내에 상기 여재(27)를 충전하는 것이 바람직하다.

상기 집수정(30)에는 처리수 배출구(34)가 구비된다. 상기 처리수 배출구(34)는 도시 예에서는 측벽(32)에 형성하였으나, 설치 여건에 따라 제3 벽(31) 또는 측벽(33)에 형성할 수도 있다.

상기 처리수 배출구(34)는 집수된 처리수를 방류수계로 방류하거나 재처리 시설로 이송할 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지의 작용을 설명한다.

본 발명에 의한 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지는 도심지에 설치되는 것으로, 도심지에서 강우시 발생하는 강우유출수는 상기 전처리조(20)의 일측벽(13)에 형성된 처리대상수 유입구(24)를 통해 전처리조(20) 내로 유입된다.

상기 전처리조(20)에 침사처리수단을 설치한 경우에는 상기 전처리조(20)로 유입된 처리대상수는 침사처리수단에 의하여 모래나 부유물질 등의 오염물질이 침전 및 여과 처리된 후 상기 습지부(10)로 유입된다.

상기 전처리조(20)에 상기 여재 카트리지(25)를 설치한 경우에는 전처리조(20)에 유입된 처리대상수는 여재 카트리지(25)에 의하여 모래나 부유물질 등의 오염물질이 여과 처리된 후 상기 습지부(10)로 유입된다.

전처리조(20)에서의 구체적인 여과 과정을 살펴보면, 상기 유입구(24)로 유입된 처리대상수는 유입부(26a)를 통해 카트리지 본체(26) 내로 유입되고, 제1 하향유동로(26b)와 상향유동로(26c) 및 제2 하향유동로(26d)를 따라 유동하게 되며, 이 과정에서 상기 상향유동로(26c)에 충전된 여재(27)에 의하여 여과 처리된다(도 6 및 도 7 참조).

상기 전처리조(20)에서 여과 처리된 처리대상수는 전처리조(20)의 하부 공간으로 유하(流下)하게 되고, 전처리조(20)의 바닥을 구성하는 원토양(G)을 통해 자연적인 여과 과정이 진행되면서 지하로 침투하게 된다.

상기 전처리조(20)의 하부 공간으로 유하한 처리대상수는 그 수위가 상승함에 따라 제1 벽(11)의 하단에 형성된 습지부 유입구(11a)를 통해 습지부(10)로 유입된다.

상기 습지부 유입구(11a)를 통해 습지부(10)로 유입된 처리대상수는 식생토양(15)만 충전한 경우에는 식생토양(15), 여재층(16)과 식생토양(15)을 충전한 경우에는 여재층(16)과 식생토양(15)에 스며들어 습지부(10)에 초목류(V)의 생장에 필요한 수분을 공급하게 됨과 아울러 식생토양(15)과 여재층(16)에 의하여 여과 처리됨과 아울러 습지부(10)의 상류측에서 하류측으로 유동하게 되며, 일부는 식생토양(15)과 여재층(16) 및 원토양(G)을 통해 지하로 침투된다.

상기 원토양(G) 상에 모래나 식생토양(15)에 비해 굵은 여재로 된 여재층(16)을 충전하고 그 위에 식생토양(15)을 충전한 경우에는 습지부(10)의 상류측에서 하류측을 향하는 처리대상수의 흐름이 식생토양(15)만 충전한 경우에 비하여 좀 더 빠르게 이루어지게 되는 바, 본 발명의 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지의 설치 여건에 따라 식생토양(15)만 충전하거나 여재층(16)과 식생토양(15)을 함께 충전할 수 있다.

한편, 상기 전처리조(20) 내의 처리대상수의 수위가 상승하여 제1 벽(11)의 중단에 이르게 되면, 처리대상수가 제1 벽(11)의 중단에 형성된 습지부 유입구(11b)를 통해 습지부(10)로 유입된다.

상기 습지부 유입구(11b)를 통해 습지부(10)로 유입된 처리대상수는 식생토양(15)에 스며들어 습지부(10)에 식재된 초목류(V)의 생장에 필요한 수분을 공급함과 아울러 여과처리되면서 유동하게 되고, 일부는 식생토양(15)과 여재층(16) 및 원토양(G)을 통해 지하로 침투된다.

상기 습지부(10) 내의 수위가 상승하여 제2 벽(12)에 형성된 처리수 유출구(12a)의 높이에 이르게 되면, 처리수 유출구(12a)를 통해 집수정(30)로 유출된다.

또한 상기 전처리조(20) 내의 처리대상수의 수위가 더 상승하여 제1 벽(11)의 상단에 이르게 되면, 처리대상수는 제1 벽(11)의 상단에 형성된 습지부 유입구(11c)를 통해 습지부(10)로 유입된다.

상기 습지부 유입구(11c)를 통해 유입되는 처리대상수는 습지부 유입구(11c)와 제2 벽(12)에 형성된 처리수 유출구(12b)를 연결하고 있는 유공관(17)로 유입된다. 상기 유공관(17)로 유입된 처리대상수는 유공관(17)을 따라 집수정(30) 측으로 유동됨과 아울러 그 주벽에 형성된 복수개의 통공을 통과하면서 여과처리된 후 식생토양(15) 측으로 스며들게 된다. 여기서 식생토양(15)로 스며든 처리대상수는 상술한 바와 같은 여과처리 과정과 지하 침투 과정을 거치게 된다.

상기 처리수 유출구(12a, 12b)를 통해 유출된 처리수는 상기 집수정(30)에 집수됨과 아울러 일부는 집수정(30)의 바닥을 이루는 원토양(G)을 통해 지하로 침투된다.

상기 습지부(10)와 전처리조(20) 및 집수정(30)을 구성하는 제1 내지 제4 벽(11, 12, 21, 31)과 양측벽(13, 14, 22, 24, 32, 33)들은 나무재질의 판재로 구성되어 있기 때문에 종래 콘크리트 구조물로 된 습지부에 비하여 친환경적이며 전세계적으로 지향하고 있는 녹생성장에 적합한 시설을 제공하게 된다.

또한 상기 습지부(10), 전처리조(20) 및 집수정(30)을 나무재질의 판재로 구성함으로써 종래 콘크리트 구조물로 구성하는 것에 비하여 제작이 신속, 간편하게 되어 시설비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

한편, 상기 습지부(10)에는 미생물이 서생하면서 처리대상수 중에 용존되어 있는 탄소, 질소, 인 등의 성분을 섭취 및 제거하는 소위 생물학적 수처리 작용을 하게 되는 바, 상기 습지부(10)를 구성하는 제1 벽(11)과 제2 벽(12) 및 양측벽(13, 14)을 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재, 즉 나무재질의 본체판(110, 210, 310)과 미생물 담체층(120)로 구성된 수처리 시설용 판재(100, 200, 300)를 사용함과 아울러 미생물 담체층(120)이 습지부(10)의 안쪽을 향하도록 설치한 경우에는 습지부(10) 내에 서생하는 미생물이 미생물 담체층(120)에서 배양되어 습지부(10) 내의 미생물을 증식하는 효과를 주게 되며, 이에 따라 생물학적 수처리 작용이 더욱 활발하게 이루어지게 되어 습지부(10)에서의 정화 효과가 더욱 상승하게 된다.

또한 상기 전처리조(20)를 구성하는 제3 벽(21)과 제1 벽(11) 및 양측벽(22, 23)과 상기 집수정(30)을 구성하는 제2 벽(12)과 제4 벽(31) 및 양측벽(32, 33)도 본 발명에 의한 수처리 시설용 판재(100, 200, 300)로 구성하고, 미생물 담체층(120)이 전처리조(20)와 집수정(30)의 안쪽을 향하도록 할 수도 있다. 다만, 전처리조(20)는 유입되는 처리대상수로부터 모래나 부유물질 등의 오염물질을 침전 처리 또는 여과처리하는 것이고, 집수정(30)은 습지부(10)에서 처리된 처리수를 집수하여 방류하는 것이므로 상기 미생물 담체층(120)을 가지는 판재를 사용하지 않고 단지 본체판(110, 210, 310)만으로 구성할 수 있다.

상기 습지부(10)의 식생토양(15) 내에는 도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이 나무판에 복수개의 충전공(19a)을 형성하고 이에 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하고 바인더로 반죽한 미생물 배양담체(19b)를 충전한 미생물 배양부재(19)가 매설되어 있으므로 미생물의 더욱 활발하게 증식될 수 있으며, 이에 따라 생물학적 수처리 효과가 더욱 상승된다.

또한 상기 습지부(10)를 높이 차이를 두고 복수개(도면에서는 3개)의 처리대상수 유통공(18a, 18b, 18c)이 구비된 제어판(18)에 의하여 두 개 또는 여러 개의 영역으로 구획함으로써 처리대상수의 유동을 효율적으로 제어할 수 있어 결과적으로 처리대상수의 정화에 효과적으로 된다.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

10 : 습지부 11, 12, 21, 31 : 제1 내지 제4 벽
13, 14, 22, 23, 32, 33 : 양측벽 20 : 전처리조
15 : 식생토양 16 : 여재층
17 : 유공관 18 : 제어판
19 : 미생물 배양부재 20 : 전처리조
25 : 여재 카트리지 30 : 집수정

Claims (16)

1. 나무재질의 판재로 되는 제1 벽(11), 제2 벽(12), 양측벽(13, 14)에 의해 박스형으로 형성되어 그 내부에 충전되는 식생토양(15)과, 상기 식생토양(15)에 식재되는 초목류(V)를 구비하여 유입되는 처리대상수를 물리적, 생물학적으로 처리하는 습지부(10)를 포함하여 구성되며,
   상기 습지부(10)의 상류측에는 상기 제1 벽(11)과, 상기 제1 벽(11)에서 상류측으로 이격 배치되며 나무재질의 판재로 된 제3 벽(21)과, 상기 제1 벽(11)과 제3 벽(21)의 양측 단부를 연결하며 나무재질의 판재된 된 양측벽(22, 23)에 의하여 박스형으로 형성되어 그 내부에 전처리 수단이 구비된 전처리조(20)가 구비되고,
   상기 습지부(10)의 하류측에는 상기 제2 벽(12)과, 상기 제2 벽(12)에서 하류측으로 이격, 배치되며 나무재질의 판재로 된 제4 벽(31)과, 상기 제2 벽(21)과 제4 벽(31)의 양측 단부를 연결하며 나무재질의 판재로 된 양측벽(32, 33)을 포함하는 집수정(30)이 구비되며,
   상기 전처리조(20)의 일측벽(22)에는 유입구(24)가 구비되고, 상기 전처리조(20)의 내부에 여재 카트리지(25)를 설치하여 유입되는 처리대상수에 포함된 모래나 부유물질 등의 오염물질을 여과처리하도록 구성한 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 내지 제4 벽(11, 12, 21, 31)과 양측벽(13, 14, 22, 23, 32, 33)은 하단부를 원토양(G)에 매설된 상태로 기립 설치되어 습지부(10), 전처리조(20) 및 집수정(30)이 별도의 바닥판을 설치하지 않고 원토양(G)이 각각의 바닥을 형성하도록 구성됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
3. 제1항에 있어서,
   상기 습지부(10)와 전처리조(20) 및 집수정(30)을 구성하는 제1 내지 제4 벽(11, 12, 21, 31)과 양측벽(13, 14, 22, 23, 32, 33)은 수처리 시설용 판재(100, 200, 300)로 구성되며, 상기 수처리 시설용 판재(100, 200, 300) 중에서 선택된 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
4. 제3항에 있어서,
   상기 습지부(10)의 제1 벽(11), 제2 벽(12) 및 양측벽(13, 14)을 구성하는 수처리 시설용 판재(100, 200, 300)는 미생물 담체층(120)이 습지부(10)의 내부를 향하도록 설치됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
5. 제1항에 있어서,
   상기 습지부(10)의 제1 벽(11)에는 높이 차이를 두고 복수개의 습지부 유입부(11a, 11b, 11c)가 형성되며, 제2 벽에는 높이 차이를 두고 복수개의 처리수 유출구(12a, 12b) 및 월류공(12c)이 형성되고,
   상기 제1 벽(11)의 상단에 위치하는 습지부 유입부(11c)와 제2 벽(12)의 상단에 위치하는 처리수 유출구(12b) 사이를 연결하며 상기 식생토양(15)에 매설되는 유공관(17)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
6. 제1항에 있어서,
   상기 습지부(10)의 식생토양(15)에는 복수개의 처리대상수 유통공(18a, 18b, 18c)이 형성된 제어판(18)이 매설됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
7. 제1항에 있어서,
   상기 습지부(10)의 식생토양(15) 내에는 나무판에 복수개의 충전공(19a)을 형성하고 이에 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하여 반죽한 미생물 배양담체(19b)를 충전한 미생물 배양부재(19)가 매설됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
8. 제1항에 있어서,
   상기 여재 카트리지(25)는 카트리지 본체(26)와, 상기 카트리지 본체(26)의 내부에 충전되는 여재(27)로 구성되며,
   상기 여재 카트리지 본체(26)는 상기 유입구(24)에 대응하는 유입부(26a)와, 상기 유입부(26a)로 유입된 처리대상수를 하향유동시키는 제1 하향유동로(26b)와, 상기 제1 하향유동로(26b)를 따라 유동하는 처리대상수를 상향유동시키는 상향유동로(26c) 및 상향유동로(26c)를 따라 유동하는 처리대상수를 하향유동시키는 제2 하향유동로(26d)로 구성되고, 상기 상향유동로(26c) 내에 상기 여재(27)가 충전됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
9. 제3항에 있어서,
   상기 수처리 시설용 판재는
   나무재질의 본체판; 상기 본체판의 양쪽 넓은 면 중 적어도 어느 한쪽 면에 도포된 미생물 담체층;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
10. 제9항에 있어서,
    상기 미생물 담체층은 톱밥, 우드칩, 왕겨 중 1종 이상을 혼합하고 바인더로 반죽하여 상기 본체판에 도포한 것임을 특징으로 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
11. 제9항에 있어서,
    상기 본체판은 통판재로 구성됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
12. 제9항에 있어서,
    상기 본체판은 한 쌍의 수직부재와, 상기 한 쌍의 수직부재 사이를 연결하는 복수개의 수평부재로 구성됨을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
13. 제12항에 있어서,
    상기 수직부재의 안쪽 면에 상하로 일정 간격을 두고 상기 수평부재의 개수에 대응하는 복개수의 형성된 끼움홈을 형성하고, 상기 수평부재의 양단에 상기 끼움홈에 끼워지는 끼움부를 형성한 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
14. 제12항에 있어서,
    상기 수직부재의 안쪽 면에 상하로 일정 간격을 두고 상기 수평부재의 개수에 대응하는 복개수의 결합편을 고정하고, 상기 수평부재의 양단을 상기 결합편에 결합한 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 친환경 도심지형 인공습지.
    
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