KR101346604B1 - 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치 - Google Patents

무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치 Download PDF

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Abstract

무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치가 개시된다. 이 생물막 수처리 장치는, 유입수를 저장하는 저장조, 내부로 유입되는 물에 혼합된 오염물질을 침전시키는 침전조, 상기 저장조에 저장된 물 또는 상기 침전조 내의 물을 펌핑하여 유입시켜, 이로부터 오염물질을 침전시키는 유입조, 그리고 여과 및 역세부를 포함한다. 여과 및 역세부는 상기 유입조로부터 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물으로 수처리되게 하는 여재층과, 상기 여재층 내에서 하단(bottom-end)이 상기 여재층의 하단보다 높게 위치하고 상부가 밀폐되고 하부가 개방되게 형성된 제1 배수관과, 상기 제1 배수관 내에 삽입되고 상하부가 개방되고 하부가 상기 침전조로 연결되는 제2 배수관과, 상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위한 제3 배수관과, 상기 여재층의 하부에서 상기 여재층을 지지하고 상기 여재층을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망과, 상기 지지망과 바닥 사이에서 상기 지지망을 지지하고 상기 지지망을 통해 하부로 배출되는 물을 상기 제1 배수관 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재를 갖는다.

Description

무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치{BIO-FILM WATER TREATMENT APPARATUS CAPABLE OF BACK WASHING WITHOUT POWER}
본 발명은 무동력 역세(back washing) 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 초기 우수, 하수, 중수 또는 하수처리수 등의 유입수를 처리함에 있어서, 자연친화적이면서도 비용효과적인 처리 방식을 통해 유입수로부터 질소·인 등을 제거하고, 유기물을 분해하여 안정적인 수질 확보에 기여할 수 있는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하수 처리는 유입하수를 1차 침전지에서 침전시킨 후, 혐기조, 무산소조, 호기조로 구성되는 미생물 반응조에서 미생물을 이용하여 처리한 후, 다시 2차 침전지에서 침전 방류하는 방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 처리 과정에서, 생긴 침전물을 슬러지(sludge)(또는 '오니'라고도 함)라고 하며, 침전된 슬러지는 방출되어 별도의 처리 공정을 거치게 된다.
한편, 하수 처리 흐름에서 최종적으로 배출되는 유출수에는 유량에 비해 질소나 인의 농도가 높아서 생태 환경을 저해하는 주요 원인으로 작용하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 다 방면에서 연구되어 왔으며, 그 일 예가 대한민국 등록특허 제10-0783789호(2007년 12월 03일자 등록)에 개시되어 있다. 상기 문헌은, 하수처리시 탈질 효율을 향상시켜 유출수에 질소가 함유되어 수계의 환경을 저해하는 것을 방지하는 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법을 개시하고 있으며, 이 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법은, 하수를 유입시켜 침전시키는 1차 침전조와, 상기 1차 침전조의 유출수를 미생물을 이용하여 질산화시키는 호기조를 포함하는 미생물 반응조와, 상기 미생물 반응조의 미생물 슬러지를 침전시키는 2차 침전조와, 상기 2차 침전조의 유출수가 수용되며, 내부의 담체를 통해 탈질하는 탈질 반응조 및 상기 탈질 반응조의 유출수에 포함된 부유물을 내부의 여재를 통해 제거하며 상기 유출수의 잔존 질산염을 제거하는 탈질 여과조로 이루어져, 하수처리시 최종 유출수의 질소함유량을 저감시켜 수계의 생태환경에 악영향을 미치는 것을 예방함으로써 안정적인 유출 수질을 확보하기 위한 것이다.
그러나, 이와 같은 방식의 하수처리방법은, 혐기조, 무산소조 및 호기조로 별도로 구별하여 질소, 인을 제거하고 있고, 미생물 반응조의 미생물 슬러지를 침전시키는 2차 침전지를 별도로 구비하고 있어, 그 처리 과정이 복잡하고 처리 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 식생을 전혀 고려하지 않은 처리 방식이라는 점에서 문제가 있다. 또한, 여재의 폐색을 해결하기 위한 방안이 개시되어있지 않다.
따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있도록, 자연친화적이면서도 비용효과적인 처리 방식이 절실하다.
대한민국 등록특허 제10-0783789호(2007.12.03. 등록)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초기 우수, 하수, 중수 또는 하수처리수 등의 유입수를 처리함에 있어서, 자연친화적이면서도 비용효과적인 처리 방식을 통해 유입수로부터 질소·인 등을 제거하고, 유기물을 분해하여 안정적인 수질 확보에 기여할 수 있는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 유입수를 저장하는 저장조와, 내부로 유입되는 물에 혼합된 오염물질을 침전시키는 침전조와, 상기 저장조에 저장된 물 또는 상기 침전조 내의 물을 펌핑하여 유입시켜, 이로부터 오염물질을 침전시키는 유입조, 그리고, 상기 유입조로부터 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물으로 수처리되게 하는 여재층과, 상기 여재층 내에서 하단(bottom-end)이 상기 여재층의 하단보다 높게 위치하고 상부가 밀폐되고 하부가 개방되게 형성된 제1 배수관과, 상기 제1 배수관 내에 삽입되고 상하부가 개방되고 하부가 상기 침전조로 연결되는 제2 배수관과, 상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위한 제3 배수관과, 상기 여재층의 하부에서 상기 여재층을 지지하고 상기 여재층을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망과, 상기 지지망과 바닥 사이에서 상기 지지망을 지지하고 상기 지지망을 통해 하부로 배출되는 물을 상기 제1 배수관 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재를 갖는, 여과 및 역세부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에서, 상기 여재층의 하부로부터 수위가 점차 높아져 상기 제2 배수관의 상단보다 높아지는 경우, 상기 제1 배수관의 내부 영역이면서 상기 제2 배수관의 외부 영역으로 유입되는 물은, 상기 여재층 내의 수위가 상기 제1 배수관의 하단과 동일하게 될 때까지 상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 유출되어, 이러한 상향류와 하향류가 반복됨으로써 여재의 폐색현상을 방지하게 된다.
일 실시예에 따라, 상기 유입조는, 상기 저장조로부터 유입되는 물 또는 상기 침전조로부터 유입되는 물로부터 오염물질이 침전되어 침전 슬러지를 생산하도록 경사가 형성되는, 바닥부와, 서로 마주하는 두 개의 측벽에서부터 중앙으로 뻗어나와 소정의 간격으로 교대로(alternately) 위치하되, 중앙이 낮은 경사를 갖도록 형성되는, 경사판을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 침전조는, 그 내부로 유입되는 물로부터 오염물질이 침전되어 침전 슬러지가 생산되도록 경사가 형성되는 바닥부와, 서로 마주하는 두 개의 측벽에서부터 중앙으로 뻗어나와 소정의 간격으로 교대로(alternately) 위치하되, 중앙이 낮은 경사를 갖도록 형성되는, 경사판을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 여과 및 역세부는, 상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 물을 유출하는 동안에도 수위가 계속 높아지는 경우, 상기 침전조로 물을 더 유출시켜 수위를 조절하기 위해, 상기 제2 배수관의 상단(top-end)보다 낮은 위치에서부터 나와 상기 침전조로 이어지는 역세 배수관을 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 상기 침전조 내에서 오염물질이 침전된 이후 월류하는 물에 잔존하는 오염물질을 최종적으로 침전시키는 최종 처리수조와, 상기 최종 처리수조에서의 침전 이후 물을 소독하기 위한 소독조를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제3 배수관은, 상기 여재층 방향으로 소정의 간격으로 형성되어 상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위한 복수 개의 배출구를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에서, 상기 유입조로부터 상기 제3 배수관을 통해 상기 여재층의 상측에서 물이 공급되는 경우, 물과 함께 유입되는 오염물질은 상기 여과 및 역세부에서 여과 및 역세 과정을 거쳐 처리된 후 상기 제2 배수관을 통해 상기 침전조로 배출되며, 상기 여과 과정은 상기 여재층의 상부에서 하부로의 물의 흐름에 따라 오염물질이 상기 여재층의 상부에서 하부로 이동하는 과정이고, 상기 역세 과정은 상기 여재층의 하부에서 상부로의 물의 흐름에 따라 오염 물질이 상기 여재층의 하부에서 상부로 이동하는 과정이고, 상기 여과 및 역세 과정에서 상기 여과 및 역세부는, 상기 여과 과정에서 상기 여재층의 상부에서 하부로 이동한 오염물질을 상기 여재층 내에서 호기성 미생물로 처리한 후, 상기 호기성 미생물의 하부에 존재하는 혐기성 미생물로 처리하고, 상기 혐기성 미생물로의 처리 후, 상기 역세 과정에서 상향류에 따라 이동한 오염물질을 상기 혐기성 미생물의 상부에 존재하는 호기성 미생물로 처리한다.
일 실시예에 따라, 상기 여재층 내에는 상기 여재층의 상부에 식재되는 식물의 뿌리가 존재하며, 상기 여재층으로 유입되는 물 내의 질소 또는 인은 상기 식물의 뿌리로 흡수되어 상기 식물의 영양 물질로 이용된다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 유입수를 저장하는 저장조와, 내부에 저장된 물에 혼합된 오염물질을 침전시키는 침전조와, 상기 저장조에 저장된 물 또는 상기 침전조 내의 물을 펌핑하여 유입시켜, 이로부터 오염물질을 침전시키는 유입조와, 상기 유입조로부터 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물으로 수처리되게 하는 여재층과, 상기 여재층 내에서 하단(bottom-end)이 상기 여재층의 하단보다 높게 위치하고 상부가 밀폐되고 하부가 개방되게 형성된 제1 배수관과, 상기 제1 배수관 내에 삽입되고 상하부가 개방되고 하부가 상기 침전조로 연결되는 제2 배수관과, 상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위해 상기 여재층 방향으로 소정의 간격으로 형성된 복수 개의 배출구를 갖는 제3 배수관과, 상기 여재층의 하부에서 상기 여재층을 지지하고 상기 여재층을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망과, 상기 지지망과 바닥 사이에서 상기 지지망을 지지하고 상기 지지망을 통해 하부로 배출되는 물을 상기 제1 배수관 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재와, 상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 물을 유출하는 동안에도 수위가 계속 높아지는 경우, 상기 침전조로 물을 더 유출시켜 수위를 조절하기 위해, 상기 제2 배수관의 상단(top-end)보다 낮은 위치에서부터 나와 상기 침전조로 이어지는 역세 배수관을 포함한다.
그리하여, 본 발명은 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치를 제공함으로써, 초기 우수, 하수, 중수 또는 하수처리수 등의 유입수를 처리함에 있어서, 자연친화적이면서도 비용효과적인 처리 방식을 통해 유입수로부터 질소·인 등을 제거하고, 유기물을 분해하여 안정적인 수질 확보에 기여할 수 있는 효과를 갖는다. 뿐만 아니라, 본 발명의 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 공기 공급 또는 역세를 위해 별도의 송풍기나 산기시설과 같은 설비가 필요없어 처리 비용 및 에너지를 절감할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 호기·혐기 반복 접촉을 통해 질소·인을 효율적으로 제거할 수 있고, 여재와 식물의 뿌리에 부착 증식하는 미생물에 의해 유기물질을 효과적으로 분해할 수 있으며, 하향류와 상향류의 반복에 의해 오염물질에 의한 여재의 폐색을 효과적으로 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는 상부층과 하부층의 비교적 간단한 구조로 구현된 일체형 처리 장치이다.
또한, 본 발명의 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에 있어서는, 2차 침전지가 불필요하고, 밀폐형으로 냄새나 해충을 차단할 수 있으며, 건축물로 부터 유출되는 중수 처리시 실내 공간의 조경 공간으로 활용하여 친환경 건축물을 구현할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치의 단면도이고,
도 2는 도 1에 대응하는 생물막 수처리 장치의 다른 일면의 단면도이고,
도 3은 도 1의 생물막 수처리 장치의 상부층 사시도이고,
도 4는 도 3에 대응하는 생물막 수처리 장치의 다른 관점의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치의 여과 및 역세 과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치의 전체 과정을 단계로 구분하여 설명하기 위한 블록도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명하도록 한다. 첨부된 도면들 및 이에 관한 설명은 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 본 발명에 관하여 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 간략화되고 예시된 것이므로, 도면들 및 이에 관한 설명이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 이해하여서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 대응하는 생물막 수처리 장치의 다른 면의 단면도이고, 도 3은 도 1에 대응하는 생물막 수처리 장치의 사시도이며, 도 4는 도 3에 대응하는 생물막 수처리 장치의 다른 관점의 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 유입수를 저장하는 저장조(110), 내부로 유입되는 물에 혼합된 오염물질을 침전시키는 침전조(140), 저장조(110)에 저장된 물 또는 침전조(140) 내의 물을 펌핑하여 유입시켜(펌핑관 114, 124를 통해), 이로부터 오염물질을 침전시키는 유입조(120), 및 여과 및 역세부(130)를 포함한다.
여과 및 역세부(130)는 구체적으로, 유입조(120)로부터 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물로 수처리되게 하는 여재층(131)과, 여재층(131) 내에서 하단(bottom-end)(1322)이 여재층(131)의 하단보다 높게 위치하고 상부(1321)가 밀폐되고 하부(1322)가 개방되게 형성된 제1 배수관(132)과, 제1 배수관(132) 내에 삽입되고 상하부가 개방되고 하부가 침전조(140)로 연결되는 제2 배수관(133)과, 유입조(120)로부터 여재층(131)으로 물을 공급하기 위한 제3 배수관(134)과, 여재층(131)의 하부에서 여재층(131)을 지지하고 여재층(131)을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망(135)과, 지지망(135)과 바닥(139) 사이에서 지지망(135)을 지지하고 지지망(135)을 통해 하부로 배출되는 물을 제1 배수관(132) 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재(136)를 갖는다. 제1 배수관(132)은 여재층(131) 내에 대체로 수직으로 관입되어 지지벽(138)에 의해 고정된다. 여기서, 지지벽(138)이 바닥(139)까지 연장되어 고정되는 경우, 지지벽(138)에는 지지망(135)을 통해 하부로 배출되는 물을 제1 배수관(132) 측으로 공급하기 위한 통로는 형성되어있어야 한다.
본 명세서 내에서 '유입수(inflow)' 라는 용어는 포괄적인 의미로 사용된다. 즉, 어떤 처리조나 배수관 내로 유입되는 물을 포괄적으로 의미하는 것으로 사용된다. 예를 들어, 유입수는 초기 우수, 하수, 중수(예컨대, 건물로부터 유출되는 구정물), 또는 하수의 생물학적 처리 후 재이용을 위한 하수처리수 등일 수 있다. 또한, 본 명세서 내에서 단지 '물' 또는 '유입수'라고만 기술되어 있으나, 여기서의 '물' 또는 '유입수'는 오염물질(조대물질, 유기물질, 입자성 오염물질, 부유물질(SS), 중금속, 질소, 인 등)이 함유 또는 혼합된 물을 의미하는 것으로 기술되었다.
유입수를 저장하는 저장조(110)는 전술한 바와 같이, 초기 우수, 하수, 중수 또는 하수처리수 등의 유입수를 유입시켜(화살표 a1), 이로부터 오염물질을 침전시킨다. 저장조(110)의 바닥(116)은 오염물질이 용이하게 응집되어 침전 슬러지를 생산하여 용이하게 외부로 배출해 낼 수 있도록 경사진 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 침전되는 오염물질은, 예를 들어, 조대 물질 또는 비교적 고 비중의 입자이다. 따라서, 이와 같은 고 비중의 입자는 1차적으로 유입조(120) 이전 단계에서 저장조(110)에서 1차적으로 침전된다. 저장조(110)의 바닥(116) 상에 침전된 슬러지는 외부에 설치된 석션 펌프(suction pump)(미도시)를 통해 외부로 배출된다(화살표 a2). 저장조(110) 내에는 유입조(120) 내로 물을 펌핑할 수 있도록 저장조 펌프(112)가 마련된다.
유입조(120)는 저장조(110) 또는 침전조(140)로부터 물을 펌핑하여 유입시켜 이로부터 바닥(126)에 오염물질을 침전시켜 슬러지를 생산해 낸다. 침전 슬러지는 비교적 고 비중의 오염물질이다. 침전 슬러지는 석션 펌프(미도시)를 통해 외부로 배출된다. 유입조(120)는 저장조(110)로부터 유입되는 물(114를 통해) 또는 침전조(140)로부터 유입되는 물(124를 통해)로부터 오염물질을 침전시켜 침전 슬러지가 생산되기에 유리하도록 바닥부(126)가 경사지게 형성된다. 또한, 유입조(120)는 침전된 오염물질 또는 침전 중에 있는 오염물질이 상 방향으로 역행하지 않도록 경사지게 배치된 경사판(128)을 포함한다. 경사판(128)은 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 마주하는 유입조(120)의 두 개의 측벽(1201, 1202)을 따라 길게 형성되어 있으며(도 3의 참조부호 128 참조), 이 두 개의 측벽(1201, 1202)에서부터 중앙으로 뻗어나와 소정의 간격으로 교대로(alternately) 배치되며, 그 중앙이 주변보다 낮도록 경사지게 설치된다. 이러한 구조를 통해, 경사판(128)은 아래로 들어간 오염물질이 다시 위로 상승하지 않도록 할 수 있다. 유입조(120)의 바닥부(126)에 침전된 슬러지는 외부에 설치된 석션 펌프(미도시)를 통해 외부로 배출될 수 있다(화살표 a3 참조).
침전조(140)는 제2 배수관(133)의 내부를 통해 유입(도 2의 화살표 a8 참조)되어 침전조(140) 내부로 유입되는 물과 함께 존재하는 오염물질을 침전시킨다. 그뿐만 아니라, 침전조(140)는 역세 배수관(137)으로부터 월류수를 더 공급받을 수 있다. 즉, 후술하는 바와 같이, 여과 및 역세부(130)의 작용에 의해 월류하는 경우, 그 월류수가 역세 배수관(137)을 통해 침전조(140) 내로 유입된다. 따라서, 침전조(140)는 제2 배수관(133)의 내부를 통해 유입되는 물과 역세 배수관(137)으로부터 유입되는 월류수로부터 오염물질을 침전시키는 부분이다. 침전조(140)는 산소가 거의 없는 상태에서 침전 반응이 이루어지므로, 다르게는 무산소조로 일컬어질 수 있다. 침전조(140)는 그 내부로 유입되는 물로부터 오염물질이 침전되어 그로부터 침전 슬러지가 생산되기에 유리하도록 바닥부(146)가 경사지게 형성된다. 따라서, 침전조(140)의 경사진 바닥부(146)의 구조로 인해, 침전 슬러지의 응집이 잘 이루어질 수 있다. 또한, 침전조(140)는 전술한 유입조(120)의 구조와 유사하게 침전된 오염물질 또는 침전 중에 있는 오염물질이 상 방향으로 역행하지 않도록 경사판(148)을 포함한다. 경사판(148)은, 서로 마주하는 침전조(140)의 두 개의 측벽(1401, 1402)을 따라 길게 형성되어 있으며, 이 두 개의 측벽(1401, 1402)에서부터 중앙으로 뻗어나와 소정의 간격으로 교대로 배치되며, 중앙이 주변보다 낮도록 경사지게 형성된다. 이러한 구조를 통해, 경사판(148)은 침전한 슬러지가 다시 위로 부상하지 않도록 할 수 있다. 침전조(140)의 바닥부(146)에 침전된 슬러지는 외부에 설치된 석션 펌프(미도시)를 통해 외부로 배출될 수 있다(화살표 a4 참조). 또한, 침전조(140) 내에는 유입조(120) 내로 침전조(140) 내의 물을 펌핑할 수 있도록 침전조 펌프(122)가 마련된다. 전술한 저장조 펌프(112)와 이 침전조 펌프(122)는 서로 번갈아가며 동작한다. 이에 관하여는 전체적인 동작 설명에서 함께 구체적으로 기술될 것이다.
여과 및 역세부(130)에서, 여재층(131)은 유입조(120) 측에서 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물로 수처리하는 부분이다. 여재층(131) 재료로서는, 예를 들어, 마사토 또는 제올라이트 등이 사용될 수 있다. 또한, 여재층(131)은 입자 크기에 따라 수직으로 적층될 수 있다(예를 들어, 하부는 큰 입자로 구성하고 상부는 작은 입자로 구성할 수 있음). 여재층(131)에서는 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 여과 및 역세 과정이 수행되는데, 이 여재층(131) 내에서 하향류와 상향류의 반복적인 흐름에 따라 호기성 미생물 및 혐기성 미생물의 작용에 의해, 오염물질 내에 포함된 암모니아성 질소(NH3-N)가 질산화 과정에 의해 질산성 질소(NO3-N)로 되고, 이후 아질산성 질소(NO2-N)로 된 후, 최종적으로 N2로 되는 탈질화 과정이 이루어질 수 있다. 대체로 오염물질 내의 질소 성분은 호기성 미생물에 의해 질산화되고, 혐기성 미생물에 탈질화된다.
제1 배수관(132) 및 제2 배수관(133)은 서로 결합된 상태로 여재층(131) 내에 관입되는데, 제1 배수관(132)의 상부(1321)는 밀폐되고 하부(1322)는 개방되도록 형성되는 반면, 제2 배수관(133)의 상부 및 하부는 개방되어 침전조(140) 내로 물을 유입시킬 수 있다. 제1 배수관(132)은 그 하단(bottom-end)(1322)이 여재층의 하단(참조부호 135 참조)보다 높게 위치한다. 도 1에 도시된 예에서는 하단의 높이가 대체로 L5 라인과 유사하도록 설치되어 있다. 제2 배수관(133)은 제1 배수관(132) 내에 삽입되며, 그 상단의 높이는 제1 배수관(132)의 상단(1321) 내부보다 낮다. 이하에서는, 제1 배수관(132)과 제2 배수관(133)의 이러한 결합 구조를 간단히 배수관 결합구조로 일컫는다.
제1 배수관(132) 내에 제2 배수관(133)이 삽입되어 있는 구조, 즉 배수관 결합 구조를 통한 처리 과정을 살펴보면, 일단 여재층(131)의 하부에서부터 수위가 점차 높아지는 경우, 배수관 결합구조 내부, 즉 제1 배수관(132)의 내부 영역이면서 제2 배수관(133)의 외부 영역의 수위도 동일하게 높아진다. 계속해서 수위가 높아지다가, 수위가 제2 배수관(133)의 상단보다 높아지는 경우, 제1 배수관(132)의 내부 영역이면서 제2 배수관(133)의 외부 영역으로 유입되는 물은 제2 배수관(133)의 내부를 통해 침전조(140)로 유출되기 시작하고, 이러한 제2 배수관(133)에서부터 침전조(140)로의 유출은 여재층(131) 내의 수위가 제1 배수관(132)의 하단과 대체로 동일하게 될 때까지(즉, 수위가 L5로 될 때까지) 계속된다. 배수관 결합구조의 내부 압력과 관련하여 침전조(140) 측으로 물이 유출되는 과정을 간단히 살펴보면, 먼저 제2 배수관(133)의 상단보다 수위가 높아지는 시점에 제2 배수관(133)의 내부 영역을 통해(도 2의 화살표 a8) 물이 침전조(140) 측으로 일부 유출되고, 이와 동시에 제2 배수관(133)과 제1 배수관(132) 사이의 영역의 압력은 낮아지게 되고, 그 결과 그 낮아진 압력 하의 제2 배수관(133)과 제1 배수관(132) 사이의 영역으로 계속해서 물이 유입되어(도 2의 화살표 a6, a7) 그 영역으로 채워지게 되는데, 이러한 과정은 여재층(131) 내의 수위가 제1 배수관(132)의 하단과 대체로 동일하게 될 때까지(즉, 수위가 L5로 될 때까지) 계속된다.
제3 배수관(134)은 여재층(131)의 상부에서 유입조(120)로부터 여재층(131)으로 물을 공급하는 부분이다. 제3 배수관(134)은 여재층(131) 방향으로 소정의 간격으로 형성되어 유입조(120)로부터 월류된 물을 여재층(131)으로 공급할 수 있도록 하기 위한 복수 개의 배출구(1341)를 포함한다. 앞서 간단히 언급한 바와 같이, 제3 배수관(134)으로 월류하는 물은 저장조 펌프(112) 및 침전조 펌프(122) 중 어느 하나에 의해 펌핑되어 유입조(120) 내에서 비교적 고비중 입자를 침전에 의해 제거한 이후의 물이다.
여재층(131)의 하부에는, 여재층(131)을 지지하고 여재층(131)을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망(135)이 더 구비된다. 또한, 지지망(135)과 여과 및 역세부(130)의 바닥(139) 사이에서 지지망(135)을 지지하고 지지망(135)의 공극들 사이로 나오는 물을 제1 배수관(132) 측, 즉, 배수관 결합구조 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재(136)를 갖는다. 지지망(135)의 공극들의 크기는 지지망(135)에 의해 지지되는 여과층(131)의 입자의 크기보다 작을 것이 요구되고, 지지부재(136)는 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 예를 들어, 단면적이 삼각형이고 폭이 좁으면서 긴 삼각 기둥 형상의 복수 개의 로드(rod)들이 소정 간격으로 길게 배열되어 지지망(135)을 아래에서 지지하면서 지지망(135)의 공극들 사이로 나오는 물을 배수관 결합구조 측으로 공급(도 2의 화살표 a6 및 a7 참조)하도록 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2의 지지부재(136)의 형상은 예시된 것에 불과하므로, 이러한 삼각기둥 형상의 로드들로 한정되는 것은 아니다.
더 나아가, 상기 여과 및 역세부(130)는 제2 배수관(133)의 내부를 통해 침전조(140)로 물을 유출하는 동안에도 계속해서 수위가 높아지는 경우, 침전조(140)로 물을 더 유출시켜 여재층(131) 내의 수위를 조절하기 위한 역세 배수관(137)을 더 포함한다. 역세 배수관(137)은 제2 배수관(133)의 상단(top-end)보다 낮은 위치에서부터 나와 침전조(140)로 이어지도록 설치되어, 월류수를 침전조(140) 측으로 유입시킨다. 이 때 월류수에는 역세에 의해 유출되는 오염물질이나 미생물 덩어리들이 포함되어 있을 수 있다. 도 1에서 L1은 제2 배수관(133)의 상단의 높이이고, L2는 역세 배수관(137)의 설치 높이로서, L2는 L1보다 낮게 위치하도록 한다. 여과 및 역세부(130) 측으로 유입되는 수량이 적은 경우에는, 배수관 결합구조(132, 133)에 의해서만 배출되고, 배수관 결합구조(132, 133)의 배출 용량을 초과하여 수위가 계속 증가하는 경우, 배수관 결합구조에 의한 배출과 함께 역세 배수관(137)을 통한 배출도 병행된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 침전조(140) 이후의 수처리를 위해, 최종 처리수조(150) 및 소독조(160)를 더 포함할 수 있다. 최종 처리수조(150)에서는 침전조(140) 내에서 오염물질이 침전된 후 월류하는 물에 잔존하는 오염물질을 최종적으로 침전시키며, 소독조(160)는 최종 처리수조(150)에서의 침전 이후 물을 소독하기 위한 부분이다. 여기서, 소독조(160)에 염소 같은 소독약품을 주입하기 위한 소독약품 주입구가 별도로 마련될 수 있다. 소독조(160) 내에는 소독 처리된 물을 외부로 배출(화살표 a5 참조)하여 사용할 수 있도록 소독조 펌프(162)가 마련될 수 있다. 최종 처리수조(150)에서 소독조(160)로 물이 월류할 수 있도록 최종 처리수조(150)와 침전조(140) 사이의 벽 높이(L3)보다 최종처리수조(150)와 소독조(160) 사이의 벽 높이(L4)가 더 낮도록 설치된다.
이와 같이, 본 발명의 생물막 수처리 장치는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 저장조(110), 유입조(120), 그리고 여과 및 역세부(130)를 포함하는 상부층과, 침전조(140), 최종 처리수조(150) 및 소독조(160)를 포함하는 하부층으로 구분될 수 있는 일체형의 간단한 처리 장치로 구현될 수 있으며, 공기 공급 또는 역세를 위한 별도의 송풍기, 산기시설 등의 설비가 필요없어 비용면에서도 유리하고 에너지 절감 효과를 누릴 수 있다.
이하에서는 도 5를 도 1 내지 도 4와 함께 참조하여, 본 발명에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치의 여과 및 역세 과정을 설명하도록 한다.
여과 및 역세부(130)로 물과 함께 유입되는 오염물질은 물의 흐름(하향류)에 따라 여재층(131)으로 침투한다. 여과 과정은 물이 위에서 아래로 흐르는 하향류에 따라 진행된다. 즉, 여과 과정은 여재층(131)의 상측에서 제3 배수관(134)의 배출구(1341)를 통해 물이 공급되는 경우, 물에 혼합된 오염물질, 예컨대, 유기물질, 미립자, 부유물질 및 중금속 등이 하향류에 따라 여재층(131)의 여재에 의해 여과·흡착되거나 유기물질이 여재층에 존재하는 생물막에 의해 분해되는 과정이다(도 1의 참조부호 ff 참조).
이와는 반대로, 계속해서 유입되는 유입수에 의해 여재층(131)의 하부에서부터 상부로의 상향류에 따라 진행되는 과정은 역세(back washing) 과정이다(도 1의 참조부호 bw 참조). 즉, 역세 과정은 여재층(131)의 하부에서 상부로의 물의 흐름에 따라 여재층(131) 내의 오염물질, 즉, 여재층(131) 내에서 여재층 사이에 흡착되어 여재층의 공극을 폐색하는 오염물질 또는 미생물 덩어리가 다시 여재층(131)의 상부로 이동하는 과정이다. 다시 말해, 이렇게 물의 흐름이 상향류와 하향류를 반복하여 흐름으로써 여재 사이의 공극이 폐색되는 것을 방지한다. 여기서, 여재층(131)의 상부는 여재층(131) 중 대체로 제1 배수관(132)의 하단보다 높은 부분으로서 비교적 산소가 많이 존재하는 호기상임에 비해(도 1의 참조부호 ae), 여재층(131)의 하부는 여재층(131) 중 대체로 제1 배수관(132)의 하단보다 낮은 부분으로서 혐기상이다(도 1의 참조부호 an). 본 명세서 내에서 '대체로 제1 배수관(132)의 높이'로 기술한 것은, 실제로 물의 기본적인 성질(표면 장력에서 기인한 성질 등)을 고려할 때, 제2 배수관(133)에 의한 침전조(140)로의 배출시 제1 배수관(132)의 하단과 정확히 일치하는 수위까지 배출되지는 않으므로, 이 점을 고려한 것이다.
여과 및 역세 과정에서 상기 여과 및 역세부(130)는, 여과 과정에서 여재층의 상부에서 하부로 이동한 오염물질을 여재층(131) 내에서 호기성 미생물(aerobe, ae)로 처리한 후, 호기성 미생물의 하부에 존재하는 혐기성 미생물(anaerobe, an)로 처리하고, 혐기성 미생물로 처리한 후, 역세 과정에서 상향류(bw)에 따라 이동한 오염물질을 혐기성 미생물의 상부에 존재하는 호기성 미생물로 처리한다. 호기성 미생물에 의한 오염물질의 처리(S51) 과정에서 오염물질은 질산화된다. 그런 다음, 질산화 과정을 거친 오염물질은 하향류(ff)에 따라 아래로 이동하여 혐기상에 놓이게 된다. 여기서, 질산화 과정을 거친 오염물질은 혐기성 미생물에 의해 탈질화된다(S52). 하지만, 질산화 과정 및 탈질화 과정을 거치더라도 오염물질에서 완전히 질소가 제거된 상태는 아니다. 따라서, 그 상태의 오염물질은 역세 과정에서 상향류에 따라 위로 이동하여 다시 호기상에 놓이게 된다(S53). 여기서, 오염물질은 다시 질산화 과정을 거치게 되고, 이후 다시 하향류에 따라 혐기상으로 이동하여 혐기성 미생물에 의해 탈질화된다(S54). 이후, 물은 탈질화된 오염물질과 함께 제2 배수관(133)의 내부를 통해 무산소조 즉, 침전조(140)로 배출된다(S55). 다시 침전조(140) 내의 물을 유입조(120)로 펌핑함으로써 상기 과정이 반복될 수 있다. 여기서, 여과 과정과 역세 과정, 즉 상향류 및 하향류에 따라 여재층(131) 내의 호기성 미생물 및 혐기성 미생물에 의한 반복적인 처리 과정은 효과적인 탈질화를 위해 수차례 반복될 수 있다.
나아가, 여재층(131)의 상부에는 예를 들어, 꽃창포, 갈대 등과 같은 뿌리 발달 식물이 더 식재될 수 있다. 식재된 뿌리 발달 식물의 뿌리는 여재층(131) 내에서, 여재층(131)으로 유입되는 물에 혼합된 질소 또는 인을 흡수하도록 하여, 뿌리 발달 식물의 영양 물질로 이용될 수 있도록 할 수 있다. 뿌리 발달 식물이 채용되는 경우, 수중 오염물질 중 특히 질소, 인, 중금속 등을 식물의 뿌리에서 흡착 및 흡수하고, 식물의 뿌리에서 증식하는 미생물에 의해 오염물질(예컨대, 유기물질)을 분해할 수 있다. 또한 식물의 뿌리가 여재 사이에 성장하여 여재의 기능을 더욱 강화하고 여재의 폐색을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치의 전체 과정을 단계로 구분하여 설명하기 위한 블록도로서, 도 6을 도 1 내지 도 4와 함께 참조하여, 생물막 수처리 장치의 전체적인 처리 과정 및 효과를 설명하면 이하와 같다.
먼저, 저장조 펌프(112) 및 침전조 펌프(122) 중 어느 하나에 의해 펌핑된 물이 유입조(120) 내로 유입된다. 즉, 저장조(110)로부터 유입조(120)로 물을 공급하지 않을 경우 침전조(140) 내의 물을 침전조 펌프(122)로 펌핑하여 순환시킨다. 유입된 물은 유입조(120) 내에서 침전 과정을 거치는데, 여기서 비교적 고 비중의 오염물질이 침전되고(S61), 여기서 바닥에 응집된 침전 슬러지는 별도의 석션 펌프를 통해 외부로 배출된다. 그런 다음, 계속해서 유입조(120) 내의 수위가 높아져서 월류하여 제3 배수관(134)을 통해 여과 및 역세부(130) 측으로 오염물질이 포함된 물이 공급된다. 물이 공급되는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 여재층(131)에서 생물막 여과가 이루어지는데, 먼저 호기성 미생물에 의해 질산화가 진행되고(S62), 하향류에 따라 아래로 이동하여 혐기성 미생물에 의해 탈질화가 이루어진다(S63). 앞서 언급한 바와 같이, S62와 S63 과정은 수위가 높아지는 경우, 즉 상향류에 따라 S63 과정 이후 S62 과정 및 S63 과정이 반복되어 탈질 효율이 더욱 높아질 수 있다. 계속해서, 탈질 과정을 거친 이후 오염물질을 함유한 물은 제2 배수관(133)을 통해 침전조(140)로 유입된다. 물론, 전술한 바와 같이, 침전조(140)로 유입되는 물에는, 여재층(131) 내의 수위가 계속 상승하여 역세 배수관(137)을 통해 배출된 물도 있다. 이러한 침전조(140) 내의 물은 무산소조인 침전조(140) 내에서 침전 과정을 거친다(S64). 한편, 침전조(140)에서는 계속해서 침전조 펌프(122)를 작동시켜 유입조(120) 내로 침전조(140) 내의 물을 펌핑할 수 있고, 여과 및 역세 과정을 포함하여 생물막 여과(S62, S63) 및 침전조(140)로부터의 펌핑을 통한 내부 순환 싸이클을 통해, 질소, 인을 포함하는 각종 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있다. 최종적으로, 오염물질이 제거된 유입수는 최종 처리수조(150)와 소독조(160)을 거쳐 방류된다(S65). 한편, 물속의 인은 혐기조건하에서는 수중으로 배출되지만, 호기조건하에서는 호기성 미생물이 인을 섭취하고 있거나 인을 섭취한 미생물이 슬러지화되어 외부로 방출되게 된다.
이와 같이 하여, 물이 여재층(131) 내의 여재를 통과하는 도중에, 여재의 표면에 부착 증식하는 호기성 미생물로 각종 유기물을 분해할 수 있으며, SS(Suspended Solids)를 포착할 수 있고, 질소를 효율적으로 제거할 수 있으며, 침전조(140) 내에서 인을 포함하는 침전 슬러지를 응집시켜 외부로 효과적으로 배출해 낼 수 있다. 더 나아가, 여재층(131)의 상부에 뿌리 발달 식물이 더 식재될 수 있고, 뿌리 발달 식물이 식재되는 경우, 수중 오염물질 중 특히 질소, 인, 중금속 등이 식물의 뿌리에서 흡착 및 흡수될 수 있고, 식물의 뿌리에서 증식하는 미생물에 의해 오염물질이 분해될 수 있다.
이상에서 설명된, 본 발명의 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치 구성을 통해, 유입수로부터 질소 ·인 등의 영양염류를 제거하고, 유기물을 분해하고, 탁도 제거를 통해 안정적인 수질을 확보할 수 있다. 또한, 오염물질을 식물의 영양물질로서 활용할 수 있으며, 별도의 동력을 도입하지 않고서 부착 미생물의 생물막을 통해 오염물질을 분해할 수 있으며, 하향류 및 상향류의 반복적인 작용으로 인해 여과층 내의 막힘 현상을 방지할 수 있으며, 식생 여과층 내의 접촉으로 효율이 대폭 향상된 안정적인 운영 시스템을 확보할 수 있다.
본 발명의 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치는, 특히 합류식 하수도의 월류수(CSOs, Combined Sewer Overflows) 처리, 하수처리수의 재처리, 중수 처리, 소규모의 하수 처리 시설에 적용될 수 있다.
110 : 저장조 120 : 유입조
130 : 여과 및 역세부 140 : 침전조
150 : 최종 처리수조 160 : 소독조
131 : 여재층 132 : 제1 배수관
133 : 제2 배수관 134 : 제3 배수관
135 : 지지망 136 : 지지부재
137 : 역세 배수관 138 : 지지벽

Claims (10)

  1. 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에 있어서,
    유입수를 저장하는 저장조;
    내부로 유입되는 물에 혼합된 오염물질을 침전시키는 침전조;
    상기 저장조에 저장된 물 또는 상기 침전조 내의 물을 펌핑하여 유입시켜, 이로부터 오염물질을 침전시키는 유입조; 및
    상기 유입조로부터 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물로 수처리되게 하는 여재층과, 상기 여재층 내에서 하단(bottom-end)이 상기 여재층의 하단보다 높게 위치하고 상부가 밀폐되고 하부가 개방되게 형성된 제1 배수관과, 상기 제1 배수관 내에 삽입되고 상하부가 개방되고 하부가 상기 침전조로 연결되는 제2 배수관과, 상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위한 제3 배수관과, 상기 여재층의 하부에서 상기 여재층을 지지하고 상기 여재층을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망과, 상기 지지망과 바닥 사이에서 상기 지지망을 지지하고 상기 지지망을 통해 하부로 배출되는 물을 상기 제1 배수관 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재를 갖는, 여과 및 역세부를 포함하되,
    상기 여재층의 하부로부터 수위가 점차 높아져 상기 제2 배수관의 상단보다 높아지는 경우, 상기 제1 배수관의 내부 영역이면서 상기 제2 배수관의 외부 영역으로 유입되는 물은, 상기 여재층 내의 수위가 상기 제1 배수관의 하단과 동일하게 될 때까지 상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 유출되어, 이러한 상향류와 하향류가 반복됨으로써 여재의 폐색현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유입조는,
    상기 저장조로부터 유입되는 물 또는 상기 침전조로부터 유입되는 물로부터 오염물질이 침전되어 침전 슬러지를 생산하도록 경사가 형성되는, 바닥부; 및
    서로 마주하는 두 개의 측벽에서부터 중앙으로 뻗어나와 소정의 간격으로 교대로(alternately) 위치하되, 중앙이 낮은 경사를 갖도록 형성되는, 경사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 침전조는,
    상기 침전조 내부로 유입되는 물로부터 오염물질이 침전되어 침전 슬러지가 생산되도록 경사가 형성되는 바닥부; 및
    서로 마주하는 두 개의 측벽에서부터 중앙으로 뻗어나와 소정의 간격으로 교대로(alternately) 위치하되, 중앙이 낮은 경사를 갖도록 형성되는, 경사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 여과 및 역세부는,
    상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 물을 유출하는 동안에도 수위가 계속 높아지는 경우, 상기 침전조로 물을 더 유출시켜 수위를 조절하기 위해, 상기 제2 배수관의 상단(top-end)보다 낮은 위치에서부터 나와 상기 침전조로 이어지는 역세 배수관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 침전조 내에서 오염물질이 침전된 후 월류하는 물에 잔존하는 오염물질을 최종적으로 침전시키는 최종 처리수조; 및
    상기 최종 처리수조에서의 침전 이후 물을 소독하기 위한 소독조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 배수관은,
    상기 여재층 방향으로 소정의 간격으로 형성되어 상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위한 복수 개의 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입조로부터 상기 제3 배수관을 통해 상기 여재층의 상측에서 물이 공급되는 경우, 물과 함께 유입되는 오염물질은 상기 여과 및 역세부에서 여과 및 역세 과정을 거쳐 처리된 후 상기 제2 배수관을 통해 상기 침전조로 배출되며,
    상기 여과 과정은 상기 여재층의 상부에서 하부로의 물의 흐름에 따라 오염물질이 상기 여재층의 상부에서 하부로 이동하는 과정이고, 상기 역세 과정은 상기 여재층의 하부에서 상부로의 물의 흐름에 따라 오염 물질이 상기 여재층의 하부에서 상부로 이동하는 과정이고,
    상기 여과 및 역세 과정에서 상기 여과 및 역세부는,
    상기 여과 과정에서 상기 여재층의 상부에서 하부로 이동한 오염물질을 상기 여재층 내에서 호기성 미생물로 처리한 후, 상기 호기성 미생물의 하부에 존재하는 혐기성 미생물로 처리하고, 상기 혐기성 미생물로의 처리 후, 상기 역세 과정에서 상향류에 따라 이동한 오염물질을 상기 혐기성 미생물의 상부에 존재하는 호기성 미생물로 처리하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 여재층 내에는 상기 여재층의 상부에 식재되는 식물의 뿌리가 존재하며, 상기 여재층으로 유입되는 물과 함께 존재하는 질소 또는 인은 상기 식물의 뿌리로 흡수되어 상기 식물의 영양 물질로 이용되는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
  10. 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치에 있어서,
    유입수를 저장하는 저장조;
    내부에 저장된 물에 혼합된 오염물질을 침전시키는 침전조;
    상기 저장조에 저장된 물 또는 상기 침전조 내의 물을 펌핑하여 유입시켜, 이로부터 오염물질을 침전시키는 유입조;
    상기 유입조로부터 유입되는 물을 여과 및 역세 과정을 통해 호기성 미생물 및 혐기성 미생물로 수처리되게 하는 여재층;
    상기 여재층 내에서 하단(bottom-end)이 상기 여재층의 하단보다 높게 위치하고 상부가 밀폐되고 하부가 개방되게 형성된 제1 배수관;
    상기 제1 배수관 내에 삽입되고 상하부가 개방되고 하부가 상기 침전조로 연결되는 제2 배수관;
    상기 유입조로부터 상기 여재층으로 물을 공급하기 위해 상기 여재층 방향으로 소정의 간격으로 형성된 복수 개의 배출구를 갖는 제3 배수관;
    상기 여재층의 하부에서 상기 여재층을 지지하고 상기 여재층을 통과하는 물을 하부로 배출하기 위한 지지망;
    상기 지지망과 바닥 사이에서 상기 지지망을 지지하고 상기 지지망을 통해 하부로 배출되는 물을 상기 제1 배수관 측으로 공급하기 위한 공간을 형성하는 지지부재; 및
    상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 물을 유출하는 동안에도 수위가 계속 높아지는 경우, 상기 침전조로 물을 더 유출시켜 수위를 조절하기 위해, 상기 제2 배수관의 상단(top-end)보다 낮은 위치에서부터 나와 상기 침전조로 이어지는 역세 배수관;을 포함하되,
    상기 여재층의 하부로부터 수위가 점차 높아져 상기 제2 배수관의 상단보다 높아지는 경우, 상기 제1 배수관의 내부 영역이면서 상기 제2 배수관의 외부 영역으로 유입되는 물은, 상기 여재층 내의 수위가 상기 제1 배수관의 하단과 동일하게 될 때까지 상기 제2 배수관의 내부를 통해 상기 침전조로 유출되어, 이러한 상향류와 하향류가 반복됨으로써 여재의 폐색현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 무동력 역세 기능을 갖는 생물막 수처리 장치.
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