KR101236175B1 - 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템 - Google Patents

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조주식
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임병진
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서동철
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Abstract

본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 하수가 저장되는 집수조, 상기 집수조에 저장된 하수를 펌핑하여 배출하는 급수펌프부, 상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태와 혐기성 상태에서 자연정화한 후 배출하는 수처리부, 상기 수처리부에서 배출되는 하수의 수질을 검출하는 수질센서부, 상기 수처리부에서 배출되는 하수를 외부로 방류하거나 상기 수처리부로 재유입시키는 배수부, 및 상기 수질센서부에서 검출한 하수의 수질이 미리 설정된 설정수질을 만족시키는지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 배수부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 인공습지를 경유한 하수가 미리 설정한 설정수질을 만족시키지 못하는 경우 하수를 상기 인공습지에 재공급하여 재정화과정을 거치도록 구성되기 때문에 하수 처리효율을 제고할 수 있다는 장점이 있다.

Description

재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템{A Sewage Disposal System using Constructed Wetlands with Repurification function}
본 발명은 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 호기성조와 혐기성조를 포함하는 인공습지 하수처리시스템에 있어서 인공습지를 경유한 하수의 최종 방류수질이 설정수질을 만족시키지 못하는 경우 하수를 상기 인공습지에 재공급함으로써 하수 처리효율을 제고할 수 있고, 처리대상인 하수를 별도의 집수조에 저장한 후 급수펌프를 이용하여 인공습지의 수위상태에 따라 상기 저장된 하수가 인공습지에 적절하게 공급될 수 있도록 구성함으로써 종래 자연유하식 하수처리시스템에서 장애요소로 작용하던 인공습지의 위치 선정문제와 인공습지의 범람에 의한 불안정한 하수처리 효율문제를 효과적으로 해결할 수 있는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 다량의 생활하수가 발생하는 도시지역에서는 기계식 공법인 활성슬러지법 등을 이용하는 하수종말처리장을 설치하여, 하수를 수질처리한 다음에 하천이나 바다로 방류하게 된다.
그러나, 농어촌지역의 경우 대부분 하수관거가 제대로 설치되어 있지 않거나 보급률이 매우 낮을 뿐만 아니라, 상술한 기계식 공법들의 경우 유지관리를 위해서 전문기술인력과 많은 설치비 및 유지관리비가 소요되기 때문에 별도의 수질처리를 거치지 않고 하수가 그대로 하천이나 바다로 방류되는 문제점이 있었다.
따라서, 상술한 바와 같은 농어촌의 특수한 환경을 감안하여 설치비 및 유지관리비용이 저렴하고 지역의 환경에 잘 적응할 수 있으며, 처리공정이 간단하고, 목표로 하는 방류수질을 충족시킬 수 있는 하수처리공법의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
이를 위하여, 최근에는 자연친화형 하수처리공법의 일환으로서 인공습지를 이용한 식물 및 생물학적 하수처리시스템이 개발되고 있는데, 이러한 인공습지를 이용한 하수처리시스템에 관한 상세한 내용은 하기 [문헌1]과 [문헌2]에 개시되어 있다.
그러나, 상기 [문헌1]과 [문헌2]에 개시된 인공습지를 이용한 하수처리시스템의 경우에도 호기성조와 혐기성조와 같은 인공습지를 경유하는 하수의 흐름이 상기 인공습지들의 높이차를 이용한 자연유하식으로 이루어지기 때문에 인공습지의 시공시 하수의 원활한 흐름을 확보하기 위해서는 부득이 적정 높이차가 유지되는 위치에 필요한 인공습지들을 배치하여야 하고, 이로 인하여 꼭 필요한 장소에 하수처리시스템을 설치할 수 없게 되거나 설치를 하는 경우에도 불필요하게 과도한 면적이 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래 기술에 따른 인공습지를 이용한 하수처리시스템의 경우 농어촌의 특성상 처리조(즉, 호기성조와 혐기성조)에 유입되는 하수 유량이 큰 폭으로 변동되기 때문에 예기치 못한 처리조의 범람 등으로 인하여 목표로 하는 방류수질에 대한 안정적인 하수 처리효율을 확보하기 곤란한 문제점이 있었다.
나아가, 상기 종래 기술에 따른 인공습지를 이용한 하수처리시스템의 경우 혐기조를 경유한 폐수가 최종적으로 방류되도록 구성되는 것이 일반적이기 때문에 방류시 하천 등의 일시적인 용존산소량 부족으로 인하여 어류나 미생물 등 수생 생태계에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 여름철 부영양화로 인한 녹조발생시 더욱 가중된다.
또한, 상기 종래 기술에 따른 인공습지를 이용한 하수처리시스템의 경우 최종 방류수질에 대한 점검이 이루어지지 않는 구성이기 때문에 오염도가 높은 하수가 유입될 경우 방류에 적정한 수질로 미처 처리되지 못한 상태로 방류됨으로써 하수처리시스템의 하수 처리효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
[문헌 1] 한국공개특허 제2004-0005099호(2004. 1. 16. 공개)
[문헌 2] 한국공개특허 제2004-0005100호(2004. 1. 16. 공개)
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 인공습지를 경유한 하수의 최종 방류수질이 설정수질을 만족시키지 못하는 경우 하수를 상기 인공습지에 재공급하여 인공습지에 의한 재정화과정을 거치도록 함으로써 하수 처리효율을 제고할 수 있는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 발생되는 하수를 자연유하식 대신에 별도의 집수조에 저장한 후 급수펌프를 이용하여 이를 인공습지에 공급하도록 구성함으로써 하수의 원활한 흐름을 확보하기 위한 인공습지의 위치선정이 필요한 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 인공습지의 수위에 따라 상기 급수펌프에 의하여 공급되는 하수의 유량을 변화시킴으로써 인공습지의 예기치 못한 범람으로 인하여 목표 방류수질에 대한 하수 처리효율이 불안정해지는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 혐기성조를 경유한 하수의 용존산소량을 증가시킬 수 있도록 상기 인공습지를 구성함으로써 최종 방류되는 하수의 용존산소량 부족으로 인하여 수생 생태계를 위협하는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양에너지, 풍력, 또는 수력과 같은 신재생에너지를 이용한 발전장치에 의하여 상기 하수처리시스템의 구동에 필요한 전원이 공급되도록 구성함으로써 화석 에너지의 사용과 시설 관리인력의 배치가 전혀 필요없는 제로 에너지/무인 시스템으로 작동가능한 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 하수가 저장되는 집수조, 상기 집수조에 저장된 하수를 펌핑하여 배출하는 급수펌프부, 상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태와 혐기성 상태에서 자연정화한 후 배출하는 수처리부, 상기 수처리부에서 배출되는 하수의 수질을 검출하는 수질센서부, 상기 수처리부에서 배출되는 하수를 외부로 방류하거나 상기 수처리부로 재유입시키는 배수부, 및 상기 수질센서부에서 검출한 하수의 수질이 미리 설정된 설정수질을 만족시키는지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 배수부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배수부는, 상기 수처리부에서 배출된 하수를 외부로 배출하는 방류관, 상기 수처리부에서 배출된 하수를 수처리부로 재유입시키는 재급수관, 상기 수처리부에서 배출된 하수를 상기 방류관과 재급수관 중 어느 하나로 안내하는 배수밸브부를 포함하여 구성되고, 상기 제어부는 수질센서부에서 검출한 하수의 수질이 상기 설정수질을 만족시키는 경우이면 상기 수처리부에서 배출된 하수를 상기 방류관으로 안내하고, 그렇지 않은 경우이면 상기 재급수관으로 안내하도록 상기 배수밸브부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배수부는 재급수관의 중도에 설치된 재급수펌프부를 더 포함하고, 상기 제어부는 수처리부에서 배출된 하수를 재급수관으로 안내하도록 상기 배수밸브부를 제어하는 경우 상기 재급수펌프부를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수처리부는 상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태에서 자연정화하는 호기성조, 상기 호기성조에서 배출된 하수를 유입하여 혐기성 상태에서 자연정화하는 혐기성조, 및 상기 혐기성조에서 배출된 하수를 유입하여 상기 하수의 용존산소량을 증가시킨 후 배출하는 연못조를 포함하여 구성되되, 상기 수질센서부는 연못조의 일측에 설치되고, 상기 방류관은 연못조의 하수를 외부로 배출하도록 일측 단부가 상기 연못조에 연결되고, 상기 재급수관은 방류관의 중도에서 분기되어 상기 연못조의 하수를 상기 호기성조, 혐기성조 또는 연못조 중 어느 하나로 재유입시키도록 설치되며, 상기 배수밸브부는 방류관과 재급수관이 분기되는 위치에 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 호기성조와 혐기성조는 각각 내부에 자갈과 모래가 적층된 상태에서 수생식물이 식생되고, 상기 연못조에는 유입된 하수에 산소를 공급하기 위한 분수장치부와 기포발생부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 호기성조에는 외부 공기를 호기성조의 내부에 유입시키기 위한 급기장치부가 더 설치되되, 상기 급기장치부는 입구가 외부로 개방되도록 호기성조의 내부에서 상기 자갈과 모래에 매설된 통기관과 상기 통기관의 입구측에 설치되어 외기를 상기 통기관 내부로 유동시키는 급기팬을 포함하여 구성되고, 상기 통기관의 외면에는 상기 외기를 호기성조 내부에 공급하는 복수의 급기공이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 호기성조에서 배출된 하수를 펌핑하여 상기 혐기성조로 유입시키는 제1배수펌프, 상기 혐기성조에서 배출된 하수를 펌핑하여 상기 연못조로 유입시키는 제2배수펌프 또는 상기 연못조에서 배출된 하수를 펌핑하여 상기 방류관을 통해 외부로 배출하는 제3배수펌프 중 적어도 어느 하나를 구비하는 배수펌프부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 호기성조와 혐기성조 중 적어도 어느 하나에는 유입된 하수의 수위를 검지하기 위한 수위센서부가 더 구비되고, 상기 제어부는 수위센서부의 출력을 판단하여, 상기 호기성조와 혐기성조 중 적어도 어느 하나의 수위가 미리 설정된 수위 이상일 경우 상기 급수펌프부를 정지시키거나 급수펌프부에서 배출되는 하수의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 한다.
또한, 원격지에 위치한 외부 관리센터와 통신가능한 송수신부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 하수처리시스템을 구성하는 장치 중 적어도 어느 하나가 고장일 경우 고장인 장치에 관한 정보인 고장코드를 상기 송수신부를 통해 외부 관리센터로 송신하고 나머지 장치들의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 태양에너지, 풍력 또는 수력 중 적어도 어느 하나를 이용하여 전기를 생성하고, 이를 상기 하수처리시스템을 구성하는 장치의 구동전원으로 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 인공습지를 경유한 하수가 미리 설정한 설정수질을 만족시키지 못하는 경우 하수를 상기 인공습지에 재공급하여 재정화과정을 거치도록 구성되기 때문에 하수 처리효율을 제고할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 종래의 자연유하식 대신에 집수조에 일단 저장된 하수를 급수펌프를 이용하여 인공습지에 공급할 수 있도록 구성되기 때문에 인공습지의 위치선정시 원활한 하수의 흐름을 위한 높이차를 고려할 필요가 없으며, 이러한 장점으로 인하여 하수처리시스템을 필요한 장소에 필요한 면적으로 설치할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 혐기성조와 연못조의 수위상태에 따라 제어부가 급수펌프부에서 배출되는 하수의 유량을 제어할 수 있도록 구성되기 때문에 인공습지의 처리용량 초과로 인한 예기치 못한 범람을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인하여 목표 방류수질에 대한 하수 처리효율을 안정적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 혐기성조를 경유한 하수가 분수장치와 기포발생부가 구비된 연못조를 경유하도록 구성됨으로써 최종 배출되는 하수의 용존산소량이 부족하게 되는 현상을 방지할 수 있기 때문에 하수 방류에 따른 수생 생태계의 위협을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 급기팬부와 통기관을 이용하여 상기 호기성조의 내부에 외부 공기가 원활하게 공급될 수 있도록 구성함으로써 하수의 처리효율을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 신재생에너지를 이용하여 하수처리시스템의 구동에 필요한 전원을 공급하는 방식이기 때문에 화석 연료의 사용 및 관리 인력의 배치가 불필요하여 친환경/저비용의 무인 시스템으로 유지가 가능하다는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 전체 구성을 개략적으로 설명하기 위한 단면도,
도2는 도1에 도시한 호기성조와 혐기성조의 내부 구성을 설명하기 위한 평면도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 동작 구성을 나타낸 블럭도, 및
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 전체 구성을 개략적으로 설명하기 위한 단면도이고, 도2는 도1에 도시한 호기성조와 혐기성조의 내부 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
또한, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 동작 구성을 나타낸 블럭도이며, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 발생되는 하수가 저장되는 집수조(10), 상기 집수조(10)에 저장된 하수를 외부로 펌핑하는 급수펌프부(13), 상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태 또는 혐기성 상태 중 적어도 어느 하나의 상태에서 자연정화한 후 배출하는 수처리부(20,30,40), 상기 수처리부에서 배출되는 하수의 수질을 검출하는 수질센서부(60), 및 상기 수처리부에서 배출되는 하수를 외부로 배출하거나 상기 수처리부로 재유입시키는 배수부(44,45,46,47,48)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 수처리부는 상기 급수펌프부(13)에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태에서 자연정화하는 호기성조(20), 상기 호기성조(20)에서 배출된 하수를 유입하여 혐기성 상태에서 자연정화하는 혐기성조(30), 및 상기 혐기성조(30)에서 배출된 하수를 유입하여 상기 하수의 용존산소량을 증가시키는 연못조(40)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 집수조(10), 호기성조(20), 혐기성조(30), 및 연못조(40)는 각각 미처리된 하수가 지하로 스며들어 토양 및 수질을 오염시키는 것을 방지하기 위하여 차수막(M)을 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 집수조(10)는 하수 유입관(11)을 통하여 유입된 하수가 내부에 저장되는데, 저장된 하수는 하수 배출관(12)을 통하여 급수펌프부(13)에 의하여 외부로 배출된다.
또한, 상기 급수펌프부(13)는 통상의 펌프 등을 이용하여 바람직하게 구성될 수 있는데, 필요에 따라서는 펌핑 유량을 조절할 수 있는 펌프로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 "급수펌프부(13)"라 함은 펌프뿐만 아니라 후술하는 제어부(100)의 제어신호에 따라 펌프의 동작여부 및/또는 펌핑유량 등을 제어하는 펌프구동부를 포함하는 개념이며, 상기 펌프구동부는 필요에 따라 펌프의 동작상태(예를 들어, 고장상태 등)를 제어부(100)에 피드백할 수 있도록 구성된다.
또한, 이와 같은 사항은 본 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용되는 "송수신부", "제1수위센서부", "제2수위센서부", "분수펌프부", "급기팬부", "기포발생부"에도 동일하게 적용되며, 이하 각 경우에 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 호기성조(20)의 바닥에는 소정의 높이로 자갈(P)이 채워지고 자갈(P)의 위쪽에는 소정의 높이로 모래(S)가 채워지는데, 상기 모래(S)의 상부에는 수생식물(21)이 식생된다.
또한, 상기 호기성조(20)의 바닥에 채우는 자갈(P)은 입경이 대략 10∼20㎜ 정도 범위에서 선별하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 자갈(P)의 적층 높이는 대략 15∼30㎝ 정도 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 호기성조(20)의 자갈(P) 위에 채우는 모래(S)는 입경이 대략 2∼5㎜ 정도 범위에서 선별하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 모래의 적층 높이는 대략 60∼100㎝ 정도 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 호기성조(20)의 모래(S) 상부에 식생하는 수생식물(21)은 모래(S) 속으로 산소를 공급할 수 있는 통기조직을 갖는 갈대 등이 주로 적용 가능하다.
또한, 상기 호기성조(20)의 내부에는 외부 공기를 호기성조(20)의 내부에 유입시키기 위한 급기장치부(22,25)가 더 설치되는데, 상기 급기장치부(22,25)는 공기유입구가 외부로 개방되도록 상기 자갈(P)과 모래(S)에 매설된 통기관(22)과 상기 통기관(22)의 공기유입구측에 설치되어 외기를 상기 통기관(22) 내부로 유동시키는 급기팬부(25)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 통기관(22)은 일예로서 호기성조(20)의 중간 높이부분에 격자형상으로 배열 연결되도록 설치되어 후술하는 방식으로 제2통기관(22b) 및 연결관(22c)을 통해 외부로부터 유입된 공기를 상기 호기성조(20)로 공급하는 제1통기관(22a)과, 상기 호기성조(20)의 바닥부분(즉, 제1통기관의 하부)에 격자형상으로 배열 연결되어 설치되고 공기유입구가 외부로 노출되도록 형성된 제2통기관(22b), 및 상기 격자형상의 제1통기관(22a)과 제2통기관(22b)을 서로 연통시키는 복수의 연결관(22c)을 포함하여 이루어진다.
이 경우 상기 급기팬부(25)는 제2통기관(22b)의 공기유입구측에 설치되어 외기를 통기관(22)의 내부로 강제 유동시킴으로써 호기성조(20)의 내부로 공기(구체적으로는 산소)가 보다 용이하게 공급될 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예에서는 상기 제2통기관(22b)의 공기유입구가 혐기성조(30) 방향으로 노출됨으로써 후술하는 바와 같이 제2통기관(22b)의 상부를 통해서는 외부 공기가 유입되고 제2통기관(22b)의 하부를 통해서는 상기 호기성조(20)에서 자연정화된 하수(W)가 혐기성조(30)로 배출되도록 구성하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 상기 자연정화된 하수(W)는 호기성조(20)에 별도로 설치된 배관을 통하여 혐기성조(30)로 배출되도록 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 제2통기관(22b)의 경우 외부로 노출된 공기유입구가 1개인 경우를 일예로서 도시하였으나 필요에 따라서는 복수의 공기유입구를 구비하도록 구성될 수도 있다.
다만, 하수가 호기성조(20)를 경유하는 시간이 길수록 하수처리효과가 증가하는 것을 고려할 때, 상기 공기유입구가 과도하게 많을 경우 하수처리효과에 문제가 발생될 수 있으므로 처리조의 규모에 따라 1개 또는 1개 이상의 적정 개수로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 통기관(22)의 외면에는 다수의 작은 급기공(미도시)이 형성되는 것이 바람직한데, 상기 급기공을 통하여 통기관(22) 내부의 공기(산소)가 자갈(P)이나 모래(S) 속으로 공급되고, 자갈(P)이나 모래(S)쪽에서 수처리된 하수(W)가 상기 통기관(22)으로 유입된다.
이 경우, 상기 통기관(22)에는 급기공이 모래나 슬러지 등에 의하여 막히는 것을 방지하기 위하여 미세한 조직의 망을 설치하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 연결관(22c)은 도2에 도시한 바와 같이 제1통기관(22a) 및 제2통기관(22b)이 격자형상으로 서로 겹치는 지점에 형성되는 것이 바람직한데, 상기와 같이 연결관(22c)을 설치하는 것에 의하여 제1통기관(22a) 및 제2통기관(22b)의 공기가 고르게 유통되어 호기성조(20)의 내부 전체에 걸쳐서 고르게 공기(구체적으로는 산소)가 공급될 수 있다.
또한, 상기 급기공을 통하여 제1통기관(22a)으로 유입되는 하수는 연결관(22c)을 통하여 제2통기관(22b)으로 모아져서 제2통기관(22b)의 공기유입구(구체적으로는 하부)를 통하여 혐기성조(30) 방향으로 배출된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 급기팬부(25)와 통기관(22)을 이용하여 상기 호기성조(20)의 내부에 외부 공기가 원활하게 공급될 수 있도록 구성함으로써 하수의 처리효율을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이때, 본 발명의 상기 호기성조(20)에 유입되는 하수는 급수펌프부(13)의 구동에 의하여 공급되는 것이기 때문에 종래의 자연유하식 하수시스템과 달리 호기성조(20)가 굳이 하수 배출지(미도시) 또는 집수조(10) 보다 낮은 위치에 설치될 필요성이 없기 때문에 인공습지를 설치하기 위한 위치선정이 매우 자유로워지는 장점이 있다.
한편, 상기 혐기성조(30)의 바닥에는 소정의 높이로 자갈(P)이 채워지고 자갈(P)의 위쪽에는 소정의 높이로 모래(S)가 채워지는데, 상기 모래(S)의 상부에는 수생식물(31)이 식생된다.
또한, 상기 혐기성조(30)의 바닥에 채우는 자갈(P)은 입경이 대략 10∼20㎜ 정도 범위에서 선별하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 자갈(P)의 적층 높이는 대략 15∼30㎝ 정도 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 혐기성조(30)의 자갈(P) 위에 채우는 모래(S)는 입경이 대략 0.1∼5㎜ 정도 범위에서 선별하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 모래의 적층 높이는 대략 100∼150㎝ 정도 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 혐기성조(30)에 채우는 모래(S)는 굴패각 등이 함유된 바다모래를 사용하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 굴패각에 함유된 CaCO3 성분이 인을 흡착하여 인공습지의 수명을 연장시키기 때문이다.
또한, 상기 혐기성조(30)의 모래(S) 상부에 식생하는 수생식물(31)은 수중에서 식생이 가능한 부들, 줄, 연 등이 주로 적용 가능하며, 모래(S) 상부가 항상 하수로 채워져 산소 공급을 차단함으로써 혐기성 상태를 유지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 도2에 도시한 바와 같이 혐기성조(30)의 내부에는 하수의 흐름을 안내하도록 지그재그 형상의 안내벽(32)이 더 설치될 수 있는데, 이는 유입된 하수가 상기 지그재그 경로를 경유하면서 높은 혐기성 상태에서 탈질 및 탈인처리 되도록 하기 위한 것이다.
또한, 상기 혐기성조(30)의 하부에는 자연정화 처리된 하수를 후술하는 연못조(40)로 배출하는 배출관(34)이 형성되어 있으며, 상부 일측에는 유입된 하수의 수위를 감지하기 위한 제1수위센서부(37)가 설치된다.
또한, 본 실시예에서는 상기 혐기성조(30)가 호기성조(20) 보다 낮게 위치하도록 구성되어 호기성조(20)를 경유한 하수가 별도의 동력 없이 혐기성조(30)에 공급되는 경우를 일예로서 설명하고 있으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 전술한 호기성조(20)와 마찬가지로 별도의 배수펌프(미도시)를 이용하여 상기 호기성조(20)의 제2통기관(22b)을 통해 배출되는 하수의 공급이 이루어지도록 구성함으로써 설치 위치를 자유롭게 선정할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 연못조(40)는 하수시스템의 미관을 수려하게 하는 환경적인 기능을 수행할 뿐만 아니라 혐기성조(30)를 경유한 하수의 용존산소량을 증가시켜 최종적으로 하천 등에 배출하기 위한 것으로서, 수중에서 기포(B)를 발생시키는 기포발생부(41)와 분수배관(42)을 통해 물줄기를 분사하는 분수펌프부(43)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 기포발생부(41)는 외기를 이용하여 기포(B)를 발생시킬 수도 있으나, 필요에 따라서는 외부에서 공급되는 산소를 이용하여 상기 기포(B)를 발생시키도록 구성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 혐기성조(30)를 경유한 하수가 분수장치(즉, 분수배관 및 분수펌프부)와 기포발생부(41)가 구비된 연못조(40)를 경유하도록 구성됨으로써 최종 배출되는 하수의 용존산소량이 부족하게 되는 현상을 방지할 수 있기 때문에 하수 방류에 따른 수생 생태계의 위협을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 연못조(40)의 바닥에는 소정 높이로 자갈(P)이 적층될 수도 있으며, 이와 같이 용존산소량이 증가된 하수는 최종적으로 방류관(44)을 통하여 하천 등에 방류된다.
또한, 본 실시예에서는 상기 배출관(34)이 혐기성조(30)의 하부에서 배출되는 하수(W)가 별도의 동력없이 연못조(40)의 상부로 공급될 수 있도록 대략 지그재그 형상으로 구성되는데, 이 경우 하수 배출이 용이할 수 있도록 상기 배출관(34)의 배출구(즉, 연못조의 상부에 연결되는 부분)는 혐기성조(30)의 수위보다 낮게 설치되어야 한다.
이를 위해서 본 실시예에서는 상기 배출관(34)의 배출구가 고정 형상으로 구성되어 그 높이가 혐기성조(30)의 수위보다 낮게 위치하도록 구성하였으나 이에 한정되지 아니하며, 상기 혐기성조(30)의 현재 수위에 따라 상기 배출관(34)의 배출구 높이가 변화되도록(즉, 승강가능하도록) 구성될 수도 있다.
또한, 본 실시예의 변형예로서 상기 연못조(40)는 호기성조(20) 및 혐기성조(30) 보다 낮게 위치하도록 구성되어 호기성조(20) 및 혐기성조(30)를 순차적으로 경유한 하수가 별도의 동력 없이 연못조(40)에 공급되도록 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시예의 다른 변형예로서 필요에 따라서는 전술한 호기성조(20) 및 혐기성조(30)와 마찬가지로 별도의 배수펌프(미도시)를 이용하여 혐기성조(30)의 배출관(34)을 통해 배출되는 하수의 공급이 이루어지도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 상기 연못조(40)의 상부 일측에는 유입된 하수의 수위를 감지하기 위한 제2수위센서부(49)가 설치될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 상기 수질센서부(60)는 연못조(40)의 일측에 설치되는데, 상기 수질센서부(60)는 공지된 어느 하나의 방식에 의하여 하수의 수질(즉, 오염도, 용존산소량 등)을 검출하게 된다.
또한, 본 실시예에서 상기 배수부는 상기 연못조(40)에서 배출된 하수를 외부로 배출하도록 일측 단부가 상기 연못조(40)에 연결된 방류관(44), 상기 방류관(44)의 중도에서 분기되어 상기 연못조(40)의 하수를 상기 호기성조(20)로 재유입시키도록 설치되는 재급수관(45), 상기 방류관(44)과 재급수관(45)이 분기되는 위치에 설치되어 연못조(40)에서 배출된 하수를 상기 방류관(44)과 재급수관(45) 중 어느 하나로 안내하는 배수밸브부(46), 상기 재급수관(45)의 중도에 설치된 재급수펌프부(47) 및 상기 재급수관(47)의 중도에 설치되어 재급수되는 하수의 역류를 방지하는 체크밸브(48)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 배수밸브부(46)는 후술하는 바와 같이 제어부(100)에 의해 동작이 제어될 수 있도록 전자밸브 등으로 바람직하게 구성될 수 있으며, 연못조(40)에서 배출되는 하수의 흐름을 방류관(44) 또는 재급수관(45) 중 어느 하나로 선택적으로 안내할 수 있도록 삼방밸브 등으로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 재급수관(45)이 하수를 상기 호기성조(20)로 재유입시키는 경우를 일예로서 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 상기 재급수관(45)은 연못조(40)의 수질에 따라 배출되는 하수를 호기성조(20), 혐기성조(30) 또는 연못조(40) 중 어느 하나에 재유입시키도록 구성될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 배수부(44,45,46,47,48)가 수처리부(20,30,40) 전체에 걸쳐 설치된 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 호기성조(20)와 혐기성조(30) 중 적어도 어느 하나에 설치되거나 수처리부(20,30,40) 각각에 설치될 수 있음은 물론이다.
다만, 이 경우 본 실시예에서 설명한 배수부의 구성이 이에 대응되도록 변형되어야 하는데, 일예로서 상기 배수부가 혐기성조(30)에 설치되는 경우 상기 수질센서부(60)는 혐기성조(30)의 일측에 설치되고, 상기 배출관(34)이 방류관으로서 기능하며, 상기 재급수관(45)은 배출관(34)의 중도에서 분기되어 혐기성조(30)에서 배출되는 하수를 호기성조(20) 또는 혐기성조(30) 중 어느 하나로 재유입시키도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 기타 다른 경우에 대한 배수부 및 수질센서부의 구성은 당업자의 입장에서 충분히 변형가능하다고 예상되는 것이기 때문에 이하 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예에서는 상기 수처리부에 연못조(40)가 포함되는 경우를 일예로서 설명하나 필요에 따라서는 상기 연못조(40)를 생략할 수도 있으며, 본 실시예에서 설명하고 있는 전체적인 구성은 동일한 기능을 수행하는 범위내에서는 여러 가지 다른 방식으로 변형 적용이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 전술한 바와 같이 급수펌프부(13), 분수펌프부(43), 재급수펌프부(47), 배수밸브부(46), 급기팬부(25), 기포발생부(41) 등의 구동을 위한 전원을 필요로 하게 되는데, 본 발명에서는 이를 위하여 신재생에너지를 이용한 전원공급부(50)를 더 포함할 수 있다.
상기 전원공급부(50)는 태양광을 이용하여 발전을 하는 태양전지모듈(51), 상기 발전된 전기를 충전하기 위한 충전모듈(52), 및 상기 발전 또는 충전된 전기를 하수처리시스템의 각 부하에 공급하는 전원공급선(53)을 포함하여 구성된다.
본 실시예에서는 일예로서 태양광을 이용하여 발전이 이루어지는 경우를 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 태양광, 태양열, 풍력, 또는 수력 등 신재생에너지 중 적어도 어느 하나를 이용하여 발전이 이루어지도록 구성할 수도 있고, 나아가 상용전원이 공급되는 지역인 경우에는 상용전원을 이용하여 전술한 시스템 부하들이 구동되도록 구성할 수도 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 태양에너지, 풍력, 수력과 같은 신재생에너지를 이용하여 하수처리시스템의 구동에 필요한 전원을 공급하는 방식이기 때문에 화석 연료의 사용 및 관리 인력의 배치가 불필요하여 친환경/저비용의 무인 시스템으로 유지가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 상기 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 일측(본 실시예의 경우에는 일예로서 전원공급부의 일측)에는 하수처리시스템의 구동조건을 입력하는 입력부, 전술한 각종 장치들을 제어하기 위한 제어부, 및 외부와의 통신을 위한 송수신부 등을 내부에 수용하는 제어반(C)이 더 설치될 수 있다.
다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 하수처리과정을 설명한다.
먼저, 상기 급수펌프부(13)의 동작에 의하여 집수조(10)에 저장된 하수가 호기성조(20)로 유입되면, 하수는 모래(S)층 속으로 스며들어 아래쪽으로 흐르게 되고, 모래(S)와 자갈(S)층을 순차적으로 통과하면서 하수에 포함된 슬러지가 걸러지게 된다.
이때, 걸러진 슬러지는 수생식물(21)의 뿌리와 모래(S), 자갈(P) 사이에서 번식하는 미생물에 의해 분해되기 시작하는데, 이 경우 모래(S)에 식생된 수생식물(21)의 뿌리를 통하여 산소가 공급될 뿐만 아니라 상기 통기관(22)을 통해서도 외기가 강제로 공급되기 때문에 미생물이 번식하기에 충분한 산소가 항상 공급되어 슬러지의 분해작용이 활발하게 이루어질 수 있다.
상기와 같이 슬러지가 걸러진 하수는 전술한 바와 같이 급기공(미도시)을 통하여 통기관(22)으로 유입되어 상기 혐기성조(30)로 배출된다.
이때, 상기 모래(S)와 자갈(P)을 통과하는 하수는 천천히 진행되므로 통기관(22)으로 유입되는 하수의 양은 많지 않으며, 따라서 상기한 제2통기관(22b)의 위쪽 일부는 항상 빈 공간으로 유지되기 때문에 이 공간을 통하여 급기팬부(25)에 의하여 유입된 외부 공기가 호기성조(20) 내부로 용이하게 공급될 수 있다.
즉, 상기 제2통기관(22b)의 경우 호기성조(20)를 경유한 하수가 혐기성조(30)로 배출됨과 동시에(제2통기관의 하부 영역), 급기팬부(25)에 의하여 외부의 공기를 유입시켜(제2통기관의 상부 영역) 급기공을 통해 호기성조(20)의 내부로 유입되도록 하는 작용이 함께 이루어진다.
상기와 같은 방식에 의하여 호기성조(20)의 내부에 전체적으로 고르게 산소가 충분하게 공급되므로 미생물이 왕성하게 생육하면서 거의 모든 유기물을 분해하여 처리한다.
상기한 과정에서 처리되지 않은 일부 유기물(슬러지)은 모래(S)와 자갈(P)에 의한 흡착, 여과, 침전 및 수생식물(21)로의 흡수 등에 의하여 호기성조(20)에서 하수가 1차 처리된다.
이때, 상기 집수조(10)로부터 호기성조(20)로 유입되는 하수에는 많은 유기물과 미생물에 의해 용존산소(DO)가 소비되어 거의 존재하지 않지만, 상기와 같이 호기성조(20)를 통과하면 다시 충분한 산소공급에 의하여 산화되고 용존산소의 농도가 급격히 증가하며, NH4-N의 경우에는 미생물의 질산화과정에 의하여 대부분 NO3-N으로 전환된다.
이와 같이 호기성조(20)를 통과한 하수는 대부분의 오염물질은 제거되지만, 질소와 인의 경우에는 적은 양 일부만 미생물, 수생식물(21), 모래(S) 및 자갈(P)에 의해 처리된다.
상기와 같이 호기성조(20)를 통과한 하수가 제2통기관(22b)의 공기유입구를 통하여 혐기성조(30)로 유입되면, 상기 혐기성조(30)에서는 안내벽(32)에 의하여 하수의 흐름이 지그재그로 안내되므로 체류시간이 최대한 길어진다.
이때, 상기 혐기성조(30)의 내부에서는 질산화된 1차 처리수를 혐기성 조건으로 용존산소(DO)를 충분히 감소시키고 미생물에 의해 탈질/탈인, 모래(S)와 자갈(S)에 의한 흡착, 여과, 침전, 및 수생식물(31)에 의한 유기물의 일부 흡수 등이 이루어져 2차 처리되어 잔여 유기물 및 무기물 등의 오염물질이 제거된다.
이와 같이, 상기 혐기성조(30)를 경유한 하수는 용존산소량이 매우 낮은 상태로 연못조(40)로 유입되는데, 상기 연못조(40)를 경유하는 과정에서 전술한 바와 같이 분수장치(즉, 분수배관 및 분수펌프부)와 기포발생부(41)에 의하여 용존산소량이 크게 증가된 상태로 변환되어 하천 등에 최종 방류된다.
다만, 이 경우 상기 수질센서부(60)에서 검지한 연못조(40)의 수질이 미리 설정한 방류 수질을 만족시키지 못한 경우에는 후술하는 바와 같이 하수의 수질상태에 따라 상기 재급수관(45)을 통하여 호기성조(20), 혐기성조(30) 또는 연못조(40) 중 어느 하나로 재유입시켜(본 실시예의 경우에는 설명의 편의를 위하여 일예로서 호기성조로 재유입되는 경우를 설명함) 재정화과정을 거치도록 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 최종 방류되는 하수의 수질을 항상 방류에 적정한 수준으로 유지함으로써 하수처리시스템의 하수 처리효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다음으로, 도3을 이용하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 동작구성을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 입력부(110)는 사용자 등이 하수처리시스템의 동작에 관한 각종 장치의 설정값(예를 들어, 펌프부의 출력, 급기팬부의 RPM, 수위센서부의 임계수위, 방류의 적정 수질 등)을 입력하기 위한 것으로서 키패드 또는 터치패널 등과 같은 통상의 입력장치를 이용하여 바람직하게 구성될 수 있으며, 필요에 따라서는 상기 입력사항 또는 하수처리시스템의 동작상태를 외부로 표시하기 위한 표시장치가 더 구비될 수 있다.
또한, 송수신부(120)는 원격지에 위치한 외부 관리센터에 각종 데이터를 송신하거나 외부 관리센터가 송신한 데이터를 수신하기 위한 것으로서, 공지된 무선 통신방식 또는 유선 통신방식 중 어느 하나를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.
이때, 상기 원격지에 위치한 외부 관리센터라 함은 하수처리시스템을 유지/관리하는 관할 관청에 설치된 모니터링 시스템 또는 전산서버 등이 될 수 있으며, 필요에 따라서는 관리자가 이동 중에 하수처리시스템의 유지/관리 업무를 수행할 수 있는 휴대용 단말기로 구성될 수도 있다.
또한, 제어부(100)는 상기 입력부(110)를 통해 입력된 설정값에 따라 상기 제1,2수위센서부(37,49), 수질센서부(60), 급수펌프부(13), 분수펌프부(43), 재급수펌프부(47), 배수밸브부(46), 급기팬부(24), 및 기포발생부(41)의 운전변수를 설정하고, 상기 제1,2수위센서부(37,49) 및 수질센서부(60)의 출력에 따라 상기 장치들의 동작을 제어하게 된다.
또한, 상기 제어부(100)는 하수처리시스템의 운전 중에 상기 장치들의 운전상태를 점검하고 이들 중 고장인 장치가 있는 경우에는 이와 관련된 고장코드를 상기 송수신부(120)를 통해 외부 관리센터로 전송함으로써 신속한 유지/보수가 이루어질 수 있도록 한다.
이때, 상기 고장코드라 함은 고장인 장치의 종류, 고장상태(원인), 고장발생시간 등과 같이 관리자가 원격지에서 고장인 장치에 관한 제반정보를 확인할 수 있도록 유무선 통신으로 송신할 수 있는 정보 데이터를 의미한다.
또한, 상기 제어부(100)는 관리자가 입력부(110) 대신에 외부 관제센터의 송수신부(미도시)를 통하여 원격지에서 하수처리시스템의 각 장치들에 대한 설정값을 설정하거나 변경하는 정보를 상기 송수신부(120)에 전송할 경우 수신된 정보에 따라 해당 장치들의 운전변수를 설정하거나 변경하는 기능도 수행할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 경우 완전 무인 시스템으로 운영되는 경우에도 관리자가 기상조건, 계절조건, 또는 해당 지역에서 발생한 여러 가지 환경변수에 효과적으로 대응할 수 있도록 하수처리시스템을 구성하는 각종 장치들의 운전변수를 설정하거나 변경할 수 있기 때문에 예외적인 상황이 발생되는 경우에도 안정적인 하수처리효율을 항상 유지할 수 있다는 장점이 있다.
마지막으로, 도4를 이용하여 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템의 동작제어를 상세히 설명하기로 한다.
상기 입력부(110) 또는 송수신부(120)를 통하여 하수처리시스템을 구성하는 각종 장치들에 대한 설정값이 입력되면 상기 제어부(100)는 입력된 설정값에 따라 해당 장치들의 운전변수를 설정한 후(S10), 전체 하수처리시스템을 구동하게 된다(S20).
상기 S20 단계가 완료되면, 상기 제어부(100)는 수질센서부(60)를 이용하여 상기 연못조(40)의 수질을 검지하고(S22), 검지된 하수의 수질이 미리 설정된 수질기준인 설정기준을 만족하는지 여부를 판단한다(S24).
상기 S24 단계의 판단결과 설정기준을 만족하는 경우이면 제어부(100)는 방류관(44)으로 상기 배수밸브부(46)를 개방하여 연못조(40)의 하수가 외부로 방류되도록 하는데(S26), 이 경우 상기 제어부(100)는 재급수펌프부(47)를 중지상태로 유지한다(S27).
반면에, 상기 S24 단계의 판단결과 설정기준을 만족하지 못하는 경우이면 상기 제어부(100)는 재급수관(45)으로 상기 배수밸브부(46)를 개방하여 연못조(40)의 하수가 호기성조(20)로 재유입되도록 함으로써 하수가 재정화과정을 거치도록 하는데(S28), 이 경우 상기 제어부(100)는 재급수펌프부(47)를 구동상태로 유지한다(S29).
또한, 상기 S27 단계 또는 S29 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 제1수위센서부(37)와 제2수위센서부(49)를 이용하여 상기 혐기성조(30)의 수위(L1)와 연못조(40)의 수위를 각각 검지하게 된다(S30).
또한, 상기 제어부(100)는 상기 S30 단계의 검지결과 L1과 L2 중 적어도 어느 하나가 각각의 설정수위 이상인지 여부를 판단하고(S40), 모두 설정수위 이하인 경우이면 급수펌프부(13)의 구동을 유지하여 집수조(10)의 하수가 호기성조(20)에 계속 공급될 수 있도록 한다(S50).
반면에, 상기 S40 단계의 판단결과 L1과 L2 중 적어도 어느 하나가 설정수위 이상인 경우이면 상기 제어부(100)는 급수펌프부(13)의 구동을 중지시켜 집수조(10)의 하수가 호기성조(20)에 더 이상 공급되지 않도록 한다(S45).
이때, 상기 설정수위라 함은 각각 혐기성조(30)와 연못조(40)의 예기치 못한 범람을 방지하기 위한 최대 수위를 의미하는 것으로서, 상기 S45 단계의 구성에 의하여 본 발명에 따른 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템은 혐기성조(30)와 연못조(40) 중 적어도 어느 하나가 최대 수위 이상일 경우 집수조(10)로부터의 하수 공급을 중단하여 인공습지의 범람에 의하여 하수 처리효율이 불안정해지는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 혐기성조(30)와 연못조(40) 모두에 수위센서부가 설치된 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 어느 하나에만 설치될 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 실시예에서는 상기 S45 단계에서 급수펌프부(13)를 중지시키는 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 현재 수위에 따라 급수펌프부(13)에서 배출되는 하수의 유량을 감소시키도록 구성할 수도 있다.
이때, 상기 하수의 유량을 감소시키는 방식으로는 상기 제어부(100)가 급수펌프부(13)의 출력을 제어하는 방법으로 구성되거나 상기 하수 배출관(12)의 중도에 별도로 설치된 개폐밸브(일예로서, 전자밸브 등)(미도시)의 개도를 제어하는 방법 등으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 S45 단계 또는 S50 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 하수처리시스템을 구성하는 장치들 중 고장인 장치가 있는지 여부를 판단하고(S60), 고장인 장치가 있는 경우이면 송수신부(120)를 통하여 이와 관련된 고장코드를 외부 관제센터에 송신하고 전체 하수처리시스템의 작동을 중지시킨 후 제어를 종료한다(S70,S80).
반면에, 상기 S60 단계의 판단결과 고장인 장치가 없는 경우이면 상기 제어부(100)는 입력부(110) 또는 송수신부(120)를 통하여 하수처리시스템의 동작을 중지시키는 신호가 입력되었는지 여부를 판단하고(S65), 입력되지 않은 경우이면 S30 단계 이하를 수행하고 입력된 경우이면 S80 단계를 수행하게 된다.
10 : 집수조 13 : 급수펌프부
20 : 호기성조 22 : 급기장치부
25 : 급기팬부 30 : 혐기성조
37 : 제1수위센서부 40 : 연못조
45 : 재급수관 46 : 배수밸브부
47 : 재급수펌프부 49 : 제2수위센서부
50 : 전원공급부 60 : 수질센서부

Claims (11)

  1. 하수가 저장되는 집수조;
    상기 집수조에 저장된 하수를 펌핑하여 배출하는 급수펌프부;
    상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태 또는 혐기성 상태 중 적어도 어느 하나의 상태에서 자연정화한 후 배출하는 수처리부;
    상기 수처리부에서 배출되는 하수의 수질을 검출하는 수질센서부;
    상기 수처리부에서 배출되는 하수를 외부로 배출하거나 상기 수처리부로 재유입시키는 배수부; 및
    상기 수질센서부에서 검출한 하수의 수질이 미리 설정된 설정수질을 만족시키는지 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 배수부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배수부는, 상기 수처리부에서 배출된 하수를 외부로 배출하는 방류관, 상기 수처리부에서 배출된 하수를 수처리부로 재유입시키는 재급수관, 상기 수처리부에서 배출된 하수를 상기 방류관과 재급수관 중 어느 하나로 안내하는 배수밸브부를 포함하여 구성되고,
    상기 제어부는 수질센서부에서 검출한 하수의 수질이 상기 설정수질을 만족시키는 경우이면 상기 수처리부에서 배출된 하수를 상기 방류관으로 안내하고, 그렇지 않은 경우이면 상기 재급수관으로 안내하도록 상기 배수밸브부를 제어하는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배수부는 재급수관의 중도에 설치된 재급수펌프부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 수처리부에서 배출된 하수를 재급수관으로 안내하도록 상기 배수밸브부를 제어하는 경우 상기 재급수펌프부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수처리부는 상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태에서 자연정화하는 호기성조와, 상기 호기성조에서 배출된 하수를 유입하여 혐기성 상태에서 자연정화하는 혐기성조를 포함하여 구성되되,
    상기 수질센서부는 혐기성조의 일측에 설치되고, 상기 방류관은 혐기성조의 하수를 외부로 배출하도록 일측 단부가 상기 혐기성조에 연결되고, 상기 재급수관은 방류관의 중도에서 분기되어 상기 혐기성조의 하수를 상기 호기성조 또는 혐기성조 중 어느 하나로 재유입시키도록 설치되며, 상기 배수밸브부는 방류관과 재급수관이 분기되는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수처리부는 상기 급수펌프부에서 배출된 하수를 유입하여 호기성 상태에서 자연정화하는 호기성조, 상기 호기성조에서 배출된 하수를 유입하여 혐기성 상태에서 자연정화하는 혐기성조, 및 상기 혐기성조에서 배출된 하수를 유입하여 상기 하수의 용존산소량을 증가시킨 후 배출하는 연못조를 포함하여 구성되되,
    상기 수질센서부는 연못조의 일측에 설치되고, 상기 방류관은 연못조의 하수를 외부로 배출하도록 일측 단부가 상기 연못조에 연결되고, 상기 재급수관은 방류관의 중도에서 분기되어 상기 연못조의 하수를 상기 호기성조, 혐기성조 또는 연못조 중 어느 하나로 재유입시키도록 설치되며, 상기 배수밸브부는 방류관과 재급수관이 분기되는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 호기성조와 혐기성조는 각각 내부에 자갈과 모래가 적층된 상태에서 수생식물이 식생되고,
    상기 연못조에는 유입된 하수에 산소를 공급하기 위한 분수장치부와 기포발생부가 구비된 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 호기성조에는 외부 공기를 호기성조의 내부에 유입시키기 위한 급기장치부가 더 설치되되,
    상기 급기장치부는, 공기유입구가 외부로 개방되도록 호기성조의 내부에서 상기 자갈과 모래에 매설된 통기관과 상기 통기관의 공기유입구측에 설치되어 외기를 상기 통기관 내부로 유동시키는 급기팬을 포함하여 구성되고, 상기 통기관의 외면에는 상기 외기를 호기성조 내부에 공급하는 복수의 급기공이 형성된 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 호기성조에서 배출된 하수를 펌핑하여 상기 혐기성조로 유입시키는 제1배수펌프, 상기 혐기성조에서 배출된 하수를 펌핑하여 상기 연못조로 유입시키는 제2배수펌프 또는 상기 연못조에서 배출된 하수를 펌핑하여 상기 방류관을 통해 외부로 배출하는 제3배수펌프 중 적어도 어느 하나를 구비하는 배수펌프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 혐기성조와 연못조 중 적어도 어느 하나에는 유입된 하수의 수위를 검지하기 위한 수위센서부가 더 구비되고,
    상기 제어부는 수위센서부의 출력을 판단하여, 상기 혐기성조와 연못조 중 적어도 어느 하나의 수위가 미리 설정된 수위 이상일 경우 상기 급수펌프부를 정지시키거나 급수펌프부에서 배출되는 하수의 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    원격지에 위치한 외부 관리센터와 통신가능한 송수신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 하수처리시스템을 구성하는 장치 중 적어도 어느 하나가 고장일 경우, 고장인 장치에 관한 정보인 고장코드를 상기 송수신부를 통해 외부 관리센터로 송신하고 나머지 장치들의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    태양에너지, 풍력 또는 수력 중 적어도 어느 하나를 이용하여 전기를 생성하고, 이를 상기 하수처리시스템을 구성하는 장치의 구동전원으로 공급하는 전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재정화기능을 구비한 인공습지 하수처리시스템.
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