KR101714025B1 - High efficient plant nutrient recycling system used for plant factory and plant factory using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템은, 재배용 베드로부터 수경재배에 사용된 후 배출되는 폐양액을 집수하여 저장하는 폐양액 탱크, 상기 폐양액 탱크로부터 공급되는 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛를 초과하는 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비한 제 1여과부와, 상기 제 1여과부를 통과한 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛이하의 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비한 제 2여과부를 포함하는 여과부, 상기 여과부를 통과한 폐양액에 포함된 미생물을 살균하여 정화된 양액을 생성하는 미생물 처리부, 상기 미생물 처리부를 통과하여 정화된 양액을 저장하는 양액 탱크, 상기 폐양액 탱크, 여과부, 미생물 처리부 및 양액 탱크를 제어할 수 있는 제어부, 상기 폐양액 탱크, 여과부, 미생물 처리부 및 양액 탱크를 배관연결하는 연결배관 및 상기 연결배관을 통해 상기 폐양액 및 양액을 순환시킬 수 있도록 상기 연결배관에 연결 설치된 순환펌프를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같은 구성으로, 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템은 폐양액에 포함된 부유물질을 95% 이상 제거할 수 있고 미생물을 99% 이상 제거할 수 있어 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템 식물공장에 도입하면 폐양액을 회수하여 이를 재사용함으로써, 폐양액의 배출을 막아 수계 및 토양 오염을 방지하고, 물과 비료 등의 사용을 줄여 작물의 생산 원가를 절감할 수 있다.A highly efficient nutrient solution recycling system for a plant plant according to the present invention is characterized by comprising a waste nutrient solution tank for collecting and storing pulp nutrients discharged from a cultivating bed after hydroponic cultivation, A first filtration unit having a filter capable of filtering suspended solids exceeding 1 mu m; and a filter capable of filtering suspended solids having a particle size of 1 mu m or less contained in the waste nutrient solution passed through the first filtration unit A microbial treatment section for sterilizing the microorganisms contained in the waste nutrient solution passed through the filtration section to produce a purified nutrient solution, a nutrient solution tank for storing the purified nutrient solution passing through the microbial treatment section, A control section capable of controlling the waste nutrient solution tank, the filtration section, the microbial treatment section and the nutrient solution tank, the waste nutrient solution tank, the filtration section, the microbial treatment section, And a circulation pump connected to the connection pipe to circulate the waste nutrient solution and the nutrient solution through the connection pipe and the connection pipe.
With the above construction, the highly efficient nutrient solution recycling system for a plant plant according to the present invention can remove at least 95% of the suspended substances contained in the waste nutrient solution and can remove at least 99% of the microorganisms, High efficiency nutrient recirculation system When introduced into a plant, it can recover the waste nutrient solution and reuse it, thereby preventing water and soil pollution by preventing the discharge of waste nutrient solution, and reducing the production cost of the crop by reducing the use of water and fertilizer.
Description
본 발명은 식물공장용 고효율 양액재순환시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a highly efficient nutrient solution recycling system for plant factories.
수경재배는 식물의 생육에 필요한 영양분을 녹인 양액만으로 식물을 재배하는 방법으로, 현재는 일반 작물뿐만 아니라 화훼 작물 또는 과수 등의 대형 작물도 수경재배 방법으로 재배되고 있다.Hydroponic cultivation is a method of cultivating plants with only nutrients dissolved in nutrients necessary for the growth of plants. Currently, not only ordinary crops but also large crops such as flower crops or fruit trees are grown by hydroponics.
이러한 수경재배는 식물의 생육에 요구되는 필수원소를 그 흡수 비율에 따라 적당한 농도로 용해시킨 양액을 이용하여 작물을 재배하는 방법으로서, 작물이 최적 생육 조건에서 성장할 수 있도록 양액 및 배지 조건을 인위적으로 정밀하게 조절하여 작물을 재배하는 과학적인 영농기술이며, 양액의 이온농도(Electrical Conductivity, EC)가 일정하게 유지되도록 조제되어, 작물이 놓이는 재배용 베드에 일정한 간격으로 공급된다.This hydroponic cultivation is a method of cultivating a crop using a nutrient solution in which essential elements required for plant growth are dissolved at an appropriate concentration according to the absorption rate. The nutrient solution and the culture conditions are artificially adjusted so that the crop can grow under optimal growing conditions It is a scientific farming technique that cultivates crops with precise control. It is prepared so that the ionic concentration (Electrical Conductivity, EC) of the nutrient solution is kept constant and supplied at regular intervals to the cultivation bed where the crops are placed.
또한, 최근에는 상기한 수경재배 방법을 이용하여 폐쇄공간 내에서 식물생장 환경조건을 인공적으로 조성하고 식물의 생장속도를 제어하여 식물을 대량으로 생산할 수 있는 식물공장에 대한 관심이 증가되고 있다.In recent years, there has been an increasing interest in a plant plant capable of mass production of plants by artificially cultivating plant growth environment conditions in a closed space using the above-described hydroponic cultivation method and controlling the growth rate of plants.
보다 상세하게는 이러한 식물공장은, 적층구조로 형성되어 단위면적당 재배면적이 넓고, 식물오염예방을 통한 고품질 무공해 작물의 생산이 가능하며, 대도시 내에 빌딩형 또는 공장형으로 설치되어 소비시장과 인접하기 때문에 유통비를 절감할 수 있고, LED 등의 인공 광원을 사용하여 실내에서 재배하기 때문에 사계절 식물을 수확할 수 있는 장점을 가질 뿐만 아니라, 자동화를 통한 연속재배를 통한 인건비 절감 효과 및 보온구조 설계로 냉난방비를 절감하는 등의 복합적인 장점을 가진다.More specifically, such a plant is formed in a laminated structure, has a large cultivation area per unit area, can produce high-quality pollution-free crops through prevention of plant pollution, and is installed in a building or a factory in a large city, In addition, it has the advantage of harvesting plants of all seasons because it can be cultivated indoors by using artificial light source such as LED, etc., and it is also possible to reduce labor costs by continuous cultivation through automation, And the like.
이에 따라, 현재 우리나라에서도 안정적인 식량확보와 고부가가치 작물 재배를 위해 수경재배 방법을 이용한 식물공장도입이 증대되고 있는 추세로서, 국내 식물공장 시장규모는 2012년 기준 103억원에서 2020년에는 1,968억원으로 증가될 것으로 예상되고, 식물공장시장의 성장과 더불어 양액처리 또는 양액 재순환 시장도 동반 성장될 것으로 예상되고 있다.As a result, the introduction of plant plants using hydroponic cultivation methods for securing stable food and cultivating high value crops in Korea has been increasing, and the market size of domestic plant factories has increased from 10.3 billion won in 2012 to 196.8 billion won in 2020 Along with the growth of the plant plant market, along with the nutrient recovery or nutrient recirculation market is expected to grow together.
그러나, 현재까지 양액을 이용한 수경재배 방법을 이용한 식물공장에서 사용된 폐양액은 토양 또는 수계로 별도의 처리 없이 방류되고 있는데, 상기한 양액은 식물이 필요로 하는 약 16가지의 무기 원소를 주성분으로 하여 구성되어 있으며, 그 중에서도 질소 및 인을 다량 함유한 폐양액이 처리 없이 방류될 경우 수계의 부영양화 등의 환경오염문제를 유발할 수 있는 문제점이 있다.However, the pulp nutrient solution used in the plant factory using the hydroponic culture method using the nutrient solution is discharged without any treatment to the soil or the water system. The nutrient solution described above contains about 16 kinds of inorganic elements as essential components Among them, when the waste nutrient solution containing a large amount of nitrogen and phosphorus is discharged without treatment, the problem of environmental pollution such as eutrophication of the water system may be caused.
특히, 우리나라의 경우 수경재배 면적이 최근 10년 사이에 급속하게 증가하였으나, 수경재배방식에 있어서는 양액 배출에 대한 규제가 없고, 순환식 수경재배시스템을 구축하기 위한 초기투자비용의 증가에 의한 경제적 부담 증가와, 작물별 순환식 수경재배용 양액의 미개발, 양액 재사용을 위한 양액 처리 및 관리기술 등 순환식 수경재배기술의 미확립으로 인해 폐양액을 재이용할 수 있도록 처리할 수 있는 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있다.In particular, in Korea, the hydroponic cultivation area has increased rapidly within the last 10 years. However, there is no regulation on the nutrient discharge in the hydroponic cultivation system, and the economic burden due to the increase in the initial investment cost for establishing the circulatory hydroponic cultivation system The development of a system capable of reusing pulp nutrient solution due to unrecognized circulating hydroponic cultivation technology such as undeveloped nutrient solution for circulating hydroponic cultivation by each crop and nutrient treatment and management technology for reusing nutrient solution is urgently required .
여기서, 상기한 바와 같은 폐양액을 재이용하는 기술에 관한 종래 기술의 예로는 한국등록특허공보 제10-1999-0048352호에 개시된 '한국형 양액 여과시스템'에 관한 기술 내용이 제시되어 있다.Here, as an example of the prior art related to the technology of reusing the waste nutrient solution as described above, the technical content of the Korean nutrient solution filtration system disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1999-0048352 is presented.
상기한 한국등록특허공보 제10-1999-0048352호에서는, 폐양액을 재이용하기 위해서 PVC 파이프에 여과매질로 자갈, 석영모래, 활성탄, 석영모래, 버미큘라이트, 자갈을 하부로부터 순서대로 충적하여 여과하는 방법에 관한 내용이 기술되어 있다.Korean Patent Registration No. 10-1999-0048352 discloses a method in which a PVC pipe is filled with gravel, quartz sand, activated carbon, quartz sand, vermiculite, and gravel in a sequential manner from the bottom in order to reuse waste liquid Is described.
그러나, 상기한 모래여과방식을 이용하여 폐양액을 여과하는 경우 목표효율에 따라 소요부지면적이 커질 수 있고, 차지하는 면적에 비해 이물질 및 병원균의 제거효율이 낮다는 문제점이 있다.However, when the pulp waste is filtered using the above sand filtration method, the required area can be increased according to the target efficiency, and the removal efficiency of foreign matter and pathogens is lower than the area occupied by the area.
또한, 사용된 양액 속에 미생물 병원균이 존재하게 되면 토경재배에 비하여 병원균의 확산이 빨라 양액탱크를 경유해서 재배용 베드 전체에 만연되기 쉽기 때문에 폐양액 속에 함유되는 부유물질과 미생물 병원균을 제거하고, 잔류하는 농약 성분들을 제거하는 것이 중요하며, 따라서 이를 보완할 수 있는 효과적인 폐양액 재순환기술에 관한 연구가 필요한 실정이다.In addition, when microbial pathogens are present in the nutrient solution used, the spread of the pathogens is faster than that of the soil cultivation. Therefore, the suspended microbial pathogens contained in the nutrient solution are removed from the nutrient solution through the nutrient solution tank, It is important to remove pesticide components, and therefore, there is a need for research on effective pulmonary fluid recirculation technology that can complement them.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐양액에 포함된 부유물질과 미생물 병원균을 효과적으로 제거해 폐양액을 재순환시켜 재활용함으로써 기존 폐쇄형 양액시스템을 이용한 수경재배 방법의 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 컴팩트한 구조를 가져 설치 공간의 제약이 대폭 감소된 식물공장용 양액 재순환 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to solve the problem of the hydroponic cultivation method using the existing closed nutrient solution system by effectively recycling the waste nutrient solution by recycling the floating nutrients and microbial pathogens contained in the nutrient solution. It is another object of the present invention to provide a nutrient solution recycling system for a plant plant, which has a compact structure and is greatly reduced in installation space.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 재배용 베드로부터 수경재배에 사용된 후 배출되는 폐양액을 집수하여 저장하는 폐양액 탱크, 상기 폐양액 탱크로부터 공급되는 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛를 초과하는 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비한 제 1여과부와, 상기 제 1여과부를 통과한 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛이하의 부유물질을 여과할 수 있는 정밀여과필터를 구비한 제 2여과부를 포함하는 여과부, 상기 여과부를 통과한 폐양액에 포함된 미생물을 살균하여 정화된 양액을 생성하는 미생물 처리부, 상기 미생물 처리부를 통과하여 정화된 양액을 저장하는 양액 탱크, 상기 폐양액 탱크, 상기 여과부, 상기 미생물 처리부 및 상기 양액 탱크를 제어할 수 있는 제어부, 상기 폐양액 탱크, 상기 여과부, 상기 미생물 처리부 및 상기 양액 탱크를 배관연결하는 연결배관 및 상기 연결배관을 통해 상기 폐양액 및 상기 양액을 순환시킬 수 있도록 상기 연결배관에 연결 설치된 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템을 제안한다.In order to accomplish the above-mentioned technical object, the present invention provides a waste liquid tank for collecting and storing pulp nutrient solution discharged from a cultivating bed after being used for hydroponic cultivation, a pulp nutrient solution tank having a particle size A first filtration unit having a filter capable of filtering suspended solids having a particle size of 1 占 퐉 or less and a filter capable of filtering suspended solids having a particle size of 1 占 퐉 or less; A microbial treatment section for sterilizing the microorganisms contained in the waste nutrient solution passed through the filtration section to produce a purified nutrient solution, a nutrient solution storage section for storing the purified nutrient solution passed through the microbial treatment section, Tank, the waste nutrient solution tank, the filtration unit, the microbial treatment unit and the control unit capable of controlling the nutrient solution tank, the waste nutrient solution tank, the filtration unit, And a circulation pump connected to the connection pipe to circulate the waste nutrient solution and the nutrient solution through the connection pipe. The plant nutrient recycling apparatus according to claim 1, System.
또한, 상기 제 1여과부는 백필터(bag filter)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The first filter may be a bag filter.
또한, 상기 제 2여과부는 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리술폰, 셀루로오즈아세테이트, 테프론, 알루미나, 지르코니아 및 타이타니아 중 선택되는 1종으로 이루어진 공경크기 1 ㎛이하의 정밀여과막(microfiltration membrane)을 포함하는 것을 특징으로 한다.The second filtration unit may be formed of a material selected from the group consisting of polyamide, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polysulfone, cellulosic acetate, teflon, alumina, zirconia, And a microfiltration membrane.
또한, 상기 제 1여과부 및 상기 제 2여과부는, 상기 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 세척할 수 있는 공기와 세척수 공급부 및 상기 세척수와 상기 부유물질을 배출할 수 있는 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The first filtration unit and the second filtration unit may further include an air and wash water supply unit capable of cleaning the filter capable of filtering the floating material and an outlet capable of discharging the wash water and the floating material .
또한, 상기 미생물 처리부는, 240 내지 280nm의 범위의 자외선을 조사하는 UV 조사기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The microorganism treatment section is characterized by comprising a UV irradiator for irradiating ultraviolet rays in the range of 240 to 280 nm.
또한, 상기 양액 탱크는, 내측면에 부착되어 상기 양액 탱크에 저장된 양액에 포함된 미네랄, pH, 이온성물질 및 용존산소의 농도를 감지할 수 있는 측정센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The nutrient solution tank may further include a measurement sensor attached to an inner surface of the nutrient solution tank and capable of sensing concentrations of minerals, pH, ionic substances, and dissolved oxygen contained in the nutrient solution stored in the nutrient solution tank .
또한, 상기 양액 탱크는, 일측면에 배관연결되어 상기 양액 탱크에 저장된 상기 양액에 미네랄, pH조절물질, 이온성물질, 산소 및 원수 등을 포함하는 원료물질을 주입할 수 있는 공급펌프를 구비한 원료공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The nutrient solution tank may further include a supply pump connected to one side of the nutrient solution tank and capable of injecting a raw material containing minerals, a pH control substance, an ionic substance, oxygen, and raw water into the nutrient solution tank And a raw material supply unit.
또한, 상기 양액 탱크는, 상기 양액 탱크에 저장된 상기 양액을 상기 제 1여과부로 이송할 수 있는 역세펌프를 구비한 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the nutrient solution tank further includes a piping having a backwash pump capable of transferring the nutrient solution stored in the nutrient solution tank to the first filtration unit.
또한, 상기 양액 탱크는, 상기 재배용 베드로 상기 양액을 공급할 수 있도록 일측면에 이송펌프를 구비한 주입배관이 연결 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the nutrient solution tank is characterized in that an infusion pipe having a transfer pump is connected to one side so as to supply the nutrient solution to the cultivation bed.
또한, 상기 제어부는, 상기 양액 탱크에 저장된 상기 양액에 상기 미네랄, 상기 pH조절물질, 상기 이온성물질, 상기 산소 및 상기 원수의 농도를 재배하고자 하는 식물에 따라 적정 농도로 각각 공급하도록 상기 원료공급부를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The control unit may control the concentration of the minerals, the pH-adjusting substance, the ionic substance, the oxygen, and the raw water in the nutrient solution tank so that the concentrations of the minerals, the pH- The control unit controls the control unit.
또한, 상기 연결배관은, 상기 폐양액 및 상기 양액의 순환을 개폐하기 위해 상기 연결배관의 사이에 설치되는 복수 개의 잠금밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The connection pipe may further include a plurality of lock valves installed between the connection pipes for opening and closing the circulation of the waste nutrient solution and the nutrient solution.
또한, 본 발명은 상기에 기재된 식물공장용 고효율 양액재순환시스템을 이용한 순환형 식물공장을 제안한다.
Further, the present invention proposes a circulating plant plant using the above-described highly efficient nutrient solution recycling system for plant factories.
본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템은, 막 여과 방법을 이용해 폐양액에 포함된 부유물질을 95% 이상 제거할 수 있고, 자외선을 이용한 살균방법으로 폐양액에 포함된 미생물을 99% 이상 제거할 수 있어 매우 효율적으로 폐양액 내 부유물질 및 미생물 제거할 수 있다.The highly efficient nutrient solution recycling system for a plant plant according to the present invention can remove at least 95% of the suspended substances contained in the pulp nutrient solution by using the membrane filtration method, and the microorganisms contained in the pulp nutrient solution by 99% or more It is possible to remove floating substances and microorganisms in the pulp nutrient solution very efficiently.
또한, 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템을 이용한 식물공장은 폐양액을 회수하여 이를 재사용함으로써, 폐양액의 배출을 막아 수계 및 토양 오염을 방지할 수 있으며, 물과 비료 등의 사용을 줄여 작물의 생산 원가를 절감할 수 있다.In addition, the plant plant using the highly efficient nutrient solution recycling system for the plant according to the present invention can recover the waste nutrient solution and reuse the waste nutrient solution to prevent the discharge of the waste nutrient solution, thereby preventing water and soil contamination. The production cost of the crop can be reduced.
그리고, 백필터(bag filter) 및 정밀여과막(microfiltration membrane)을 포함하는 부유물 여과부 및 UV 램프를 포함하는 미생물 처리부를 구비하는 컴팩트한 구조를 가져 설치 공간이 대폭 절약되기 때문에, 대도시 내에 빌딩형, 공장형으로 건축되는 식물공장에 적용이 가능하고, 이에 따라 생산 작물의 유통비를 크게 절감시킬 수 있다.
In addition, since the microfluidic treatment unit including the suspension filter unit including the bag filter and the microfiltration membrane and the microbial treatment unit including the UV lamp has a compact structure, the installation space is greatly saved. Therefore, It can be applied to plant factories that are built in a factory type, thereby greatly reducing the distribution cost of the produced crops.
도 1은 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 역세펌프를 구비한 역세펌프배관과 연결된 제 1여과부를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing a highly efficient nutrient solution recycling system for a plant plant according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a first filtering unit connected to a backwash pump pipe having a backwash pump according to the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템(100)을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a highly efficient nutrient
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템(100)은, 재배용 베드(200)로부터 수경재배에 사용된 후 배출되는 폐양액을 집수하여 저장하는 폐양액 탱크(110), 상기 폐양액 탱크(110)로부터 공급되는 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛를 초과하는 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비한 제 1여과부(121)와, 상기 제 1여과부(121)를 통과한 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛이하의 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비한 제 2여과부(125)를 포함하는 여과부(120), 상기 여과부(120)를 통과한 폐양액에 포함된 미생물을 살균하여 정화된 양액을 생성하는 미생물 처리부(130), 상기 미생물 처리부(130)를 통과하여 정화된 양액을 저장하는 양액 탱크(140), 상기 폐양액 탱크(110), 여과부(120), 미생물 처리부(130) 및 양액 탱크(140)를 제어할 수 있는 제어부(150), 상기 폐양액 탱크(110), 여과부(120), 미생물 처리부(130) 및 양액 탱크(140)를 배관연결하는 연결배관(160) 및 상기 연결배관(160)을 통해 상기 폐양액 및 양액을 순환시킬 수 있도록 상기 연결배관(160)에 연결 설치된 순환펌프(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
1, a highly efficient nutrient
여기서, 상기한 폐양액 탱크(110)는 재배용 베드(200)로부터 수경재배에 사용된 후 배출되는 폐양액을 집수하여 저장할 수 있다. Here, the waste
보다 상세하게는, 폐양액 탱크(110)는 재배용 베드(200)로 공급된 양액 중에서 작물이 흡수하고 남은 폐양액을 집수하여 저장한다. 이때, 폐양액은 재배용 베드(200)로부터 수경재배에 사용된 후 배출되는 양액 중 작물에 흡수되지 않고 재배용 베드(200)에서 배출된, 즉, 적어도 한번 이상 사용된 양액을 의미하는 것으로, 상기한 폐양액은 수경재배 과정 중에 다양한 형태 및 크기의 부유물질과 미생물을 포함하고 있다.
More specifically, the waste
다음, 여과부(120)는 상기한 폐양액 탱크(110)로부터 공급되는 폐양액에 포함된 부유물질을 여과하여 폐양액에서 부유물질을 제거하는 역할을 한다. Next, the
보다 상세하게는, 상기한 제 1여과부(121)는 입자 크기가 1 ㎛를 초과하는 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비하여 상기 폐양액에 포함된 입자크기 1 내지 1000 ㎛의 부유물질을 효율적으로 여과할 수 있도록 구성될 수 있다. More specifically, the
또한, 제 1여과부(121)는 후술할 양액 탱크(140)와 별도로 배관연결되며 상기 부유물질을 배출할 수 있는 배출구(123)를 더 포함하도록 구성하여, 제 1여과부(121)의 필터를 세척할 수 있도록 하여 잦은 필터 교환 없이 지속적으로 재사용할 수 있도록 구성된 백필터(bag filter)인 것이 바람직하다.
The
그리고, 제 2여과부(125)는, 상기 제 1여과부(121)를 통과한 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛이하의 부유물질을 여과할 수 있다.The
상기 제 2여과부(125)는 입자 크기가 1 ㎛이하의 부유물질을 여과할 수 있도록, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리술폰, 셀루로오즈아세테이트, 테프론, 알루미나, 지르코니아 및 타이타니아 중 선택되는 1종의 성분으로 이루어진 공경크기 1 ㎛이하의 정밀여과막(microfiltration membrane, MF)을 구비하여, 상기 폐양액에 포함된 부유물질을 정밀 여과할 수 있도록 구성될 수 있다.The
여기서, 상기한 제 2여과부(125)에 적합한 필터는 폐양액에 포함된 부유물질의 오염특성, 한계유속 및 여과저항 등의 인자를 고려하여 필터의 재질, 공경크기, 면적 및 공급되는 폐양액의 한계유속을 결정하여 채택될 수 있으며, 바람직하게는, 공경크기가 50 nm 내지 1 ㎛인 정밀여과막(microfiltration membrane, MF)을 사용할 수 있다.
The filter suitable for the
아울러, 상기 제 2여과부(125)는 상기 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 세척할 수 있는 공기와 세척수 공급부(127) 및 상기 세척수, 상기 부유물질을 배출할 수 있는 배출구(129)를 더 포함하도록 구성하여 제 2여과부(125)의 필터를 세척할 수 있도록 하여 잦은 필터 교환 없이 지속적으로 필터를 재사용할 수 있도록 구성할 수 있다.
The
한편, 미생물 처리부(130)는 상기 여과부(120)를 통과한 폐양액에 포함된 미생물을 살균하여 정화된 양액을 생성하는 UV 살균기를 포함하도록 구성하여 폐양액에 포함된 미생물을 살균하여 정화된 양액을 생성하도록 구성될 수 있다. The
더 상세하게는, 상기 UV 살균기는 예를 들면, 240 내지 280nm의 범위의 자외선을 조사하는 UV 램프를 포함하도록 구성하여 폐양액에 포함된 박테리아를 포함하는 미생물을 99% 이상 제거하도록 구성될 수 있으며, 상기 미생물 처리부는 제거하고자 하는 박테리아의 농도 및 종류에 따라 자외선 처리 시간을 조절할 수 있도록 제어부에 의해 상기 폐양액의 유속이 제어될 수 있다.More specifically, the UV sterilizer may be configured to include, for example, a UV lamp that irradiates ultraviolet light in the range of 240 to 280 nm to remove at least 99% of the microorganisms containing the bacteria contained in the waste nutrient solution , The flow rate of the pulp nutrient solution can be controlled by the control unit so that the ultraviolet treatment time can be controlled according to the concentration and type of the bacteria to be removed.
따라서, 상기한 바와 같은 여과부(120)와 미생물 처리부(130)의 구성을 통하여 부유물질 및 미생물이 제거된 폐양액을 양액으로 재사용할 수 있다.
Therefore, the waste nutrient solution from which suspended substances and microorganisms have been removed can be reused as a nutrient solution through the structure of the
또한, 양액 탱크(140)는 상기 미생물 처리부(130)를 통과하여 정화된 양액을 저장하는 역할을 한다. In addition, the
상기한 양액 탱크(140)는 일측면에 배관연결되어 상기 양액 탱크(140)에 저장된 양액에 원료물질을 주입할 수 있는 공급펌프(143)를 구비한 원료공급부(141)를 더 포함하여 구성될 수 있다.The
아울러, 상기 원료공급부(141)는 상기 양액 탱크(140)에 저장된 양액에 미네랄, pH조절물질, 이온성물질, 산소 및 원수 등을 포함하는 원료물질을 공급할 수 있도록 상기 제어부(150)에 의해 제어될 수 있다.The raw
보다 상세히 설명하면, 상기한 양액 탱크(140)에 저장되는 정화된 양액은 재순환되는 양액이므로, 양액에 포함된 미네랄, pH, 이온성물질 또는 용존산소의 농도가 수경재배에 재이용되기에 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 양액 탱크(140)는 내측면에 상기 양액 탱크(140)에 저장된 양액에 포함된 미네랄, pH, 이온성물질 또는 용존산소의 농도를 감지할 수 있는 측정센서(145)를 더 포함하여 구성할 수 있다.More specifically, since the purified nutrient solution stored in the
따라서, 양액 탱크(140)에 저장된 양액에 미네랄, pH, 이온성물질 또는 용존산소의 농도가 수경재배를 위해 필요한 농도에 적합하지 않다는 것을 측정센서(145)가 감지하면, 제어부(150)는 상기 양액 탱크(140)에 저장된 양액에 미네랄, pH조절물질, 이온성물질, 산소 및 원수 등을 포함하는 원료물질을 재배할 식물에 적합한 적정 농도로 각각 공급할 수 있도록 상기 원료공급부(141)를 제어하여, 특정 식물 또는 작물의 수경재배를 위한 필요 농도에 적합한 양액의 조성함량을 형성시킬 수 있다.
Accordingly, when the
한편, 상기 양액 탱크(140)는 상기 양액 탱크(140)에 저장된 양액을 상기 제 1여과부(121)로 이송할 수 있는 역세펌프(back washing pump)(146)를 구비한 역세펌프 배관(147)을 더 포함할 수 있다.The
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명에 따른 역세펌프(146)를 구비한 역세펌프배관(147)과 연결된 제 1여과부(121)를 나타내는 구성도이다.Referring to FIG. 2, FIG. 2 is a configuration diagram showing a
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1여과부(121)는 상기 양액 탱크(140)와 배관연결되어 있으며 역세펌프(146)를 구비한 역세펌프배관(147)을 더 포함하여, 제 1여과부(121)의 필터를 세척할 수 있도록 구성할 수 있다.2, the
보다 상세히 설명하면, 상기한 제 1여과부(121)는 역세펌프(146)를 구비한 역세펌프배관(147)을 별도로 설치하여 양액 탱크(140)에 저장된 양액을 이용하여 상기 제 1여과부(121)에 설치된 필터를 세정하기 위한 목적으로 사용될 수 있도록 구성할 수 있다. 이때, 설치된 필터를 세정하기 위해서는, 폐양액을 정화하기 위해 상기 폐양액 탱크(110)로부터 공급되는 폐양액 흐름과는 반대로 폐양액의 배출구에서 위쪽으로 통하게 하고, 필터에 부착된 부유물질을 떨어뜨릴 수 있도록 구성할 수 있다. 아울러, 세척할 수 있는 공기와 세척수 공급부(122) 및 상기 세척수, 상기 부유물질을 배출할 수 있는 배출구(123)를 더 포함하도록 구성하여 상기 제 1여과부(121)는 상기 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 세척할 수 있는 공기와 세척수 공급부(122)는 기존에 공지된 필터를 이용한 여과방식보다 효율이 좋고 잦은 필터 교환 없이 지속적으로 필터를 재사용 가능하도록 구성할 수 있다More specifically, the
한편, 폐양액 탱크(110), 여과부(120), 미생물 처리부(130) 및 양액 탱크(140)는 배관연결하는 복수 개의 관으로 이루어진 연결배관(160)을 통해 연결되어 있으며, 순환펌프(170)가 연결배관(160)의 일측면에 설치되어 있어 상기 연결배관(160)을 통해 상기 폐양액 및 양액을 순환시킬 수 있다. 또한, 상기 연결배관(160)은 폐양액 및 양액을 순환을 개폐할 수 있는 복수 개의 잠금밸브(161)를 포함하여 폐양액 및 양액을 순환을 제어할 수 있도록 구성할 수 있다.
The
또한, 정화된 양액은 상기 양액 탱크(140)의 일측면에 이송펌프(148)를 구비한 주입배관(149)을 통해 상기 재배용 베드(200)로 공급되어 수경재배에 재이용될 수 있다.
The purified nutrient solution may be supplied to the
한편, 상기 제어부(150)는 폐양액 탱크(110), 여과부(120), 미생물 처리부(130) 및 양액 탱크(140)의 전체적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.The
보다 상세히 설명하면, 상기 제어부는 연결배관(160)에 설치된 순환펌프(170) 및 연결배관(160)에 설치된 복수 개의 잠금밸브(161)를 제어할 수 있도록 구성되어, 폐양액 탱크(110)로부터 공급되는 폐양액의 유속을 제어하여 폐양액 탱크(110)의 폐양액의 저장량을 제어할 수 있다. The control unit is configured to control the
또한, 상기 제어부(150)는 여과부(120)에 의한 여과가 원활하게 이루어질 수 있도록 폐양액의 유속을 제어할 수 있으며, 아울러, 상기 여과부(120)가 세척과정에 있을 때 폐양액의 흐름을 개폐할 수 있도록 제어할 수 있으며, 세척 후 세척수 및 산소를 배출할 수 있는 배출구(123)(129)의 개폐를 제어할 수 있다. The
그리고, 상기 제어부(150)는 미생물 처리부(130)에서 미생물 병원균을 효과적으로 제거할 수 있도록 폐양액의 유속을 제어하여 미생물 병원균을 99% 이상 제거하도록 제어할 수 있다. The
게다가, 상기 제어부(150)는 상기 양액 탱크(140)의 일측면에 설치된 이송펌프(148)를 구비한 주입배관(149)의 개폐를 조절하여 재배용 베드(200)로 공급되는 양액의 공급을 제어하여 상기 양액 탱크(140)에 저장된 양액의 저장량을 제어할 수 있다. 아울러, 역세펌프(146)를 구비한 역세펌프배관(147)의 개폐를 제어 및 역세펌프의 구동을 제어하여 제 1여과부(121)로 양액이 이송되게 할 수 있다.In addition, the
이와 같이, 상기 제어부(150)에 의해 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템(100)의 전체적인 동작이 제어하도록 구성되어 폐양액을 효과적으로 재순환하여 수경재배에 이용되게 할 수 있다.
In this way, the
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템(100)은, 막 여과 방법을 이용한 여과부에 의해 폐양액에 포함된 부유물질을 95% 이상 제거할 수 있고, 240 내지 280 nm의 단파장 자외선을 이용한 미생물 처리부에 의해 폐양액에 포함된 미생물을 99% 이상 제거할 수 있으며, 원료공급부(141)에 의해 부족한 원료 물질을 공급받아 순환형 식물공장의 수경재배를 위한 목적으로 효율적으로 재이용될 수 있다.The highly efficient nutrient
또한, 제 1여과부(121)는 역세펌프(146)를 구비한 역세펌프배관(147)을 더 포함하며, 제 1여과부(121) 및 제 2여과부(125)는 공기와 세척수 공급부(122)(127)를 더 포함하도록 구성하여 상기 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 세척할 수 있어, 잦은 필터 교환 없이 지속적으로 필터를 재사용 가능하도록 구성되어 매우 경제적이다.The
아울러, 본 발명에 따른 식물공장용 고효율 양액재순환시스템(100)은 여과부(120) 및 미생물 처리부(130)를 구비하는 컴팩트한 구조를 가져 설치 공간이 대폭 절약되기 때문에, 대도시 내에 빌딩형, 공장형으로 건축되는 식물공장에 적용이 가능하고, 이에 따라 생산 작물의 유통비를 크게 절감시킬 수 있다.
In addition, since the highly efficient nutrient
양액재순환시스템(100) 폐양액 탱크(110)
여과부(120) 제 1여과부(121)
세척수 공급부(122) 배출구(123)
제 2여과부(125) 세척수 공급부(127)
배출구(129) 미생물 처리부(130)
양액 탱크(140) 원료공급부(141)
공급펌프(143) 측정센서(145)
역세펌프(146) 역세펌프 배관(147)
이송펌프(148) 주입배관(149)
제어부(150) 연결배관(160)
잠금밸브(161) 순환펌프(170)
재배용 베드(200)Nutrient solution recirculation system (100) Waste nutrient solution tank (110)
The
The discharge port (123) of the wash water supply unit (122)
The
(129) Microorganism treatment section (130)
The
Feeding pump (143) Measuring sensors (145)
Backwash Pump (146) Backwash Pump (147)
Feeding Pump (148) Feeding Pipe (149)
The
The
The cultivation bed (200)
Claims (12)
상기 폐양액 탱크로부터 공급되는 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛를 초과하는 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 구비한 제 1여과부와, 상기 제 1여과부를 통과한 폐양액에 포함된 입자 크기가 1 ㎛이하의 부유물질을 여과할 수 있는 정밀여과필터를 구비한 제 2여과부를 포함하는 여과부;
상기 여과부를 통과한 폐양액에 포함된 미생물을 살균하여 정화된 양액을 생성하는 미생물 처리부;
상기 미생물 처리부를 통과하여 정화된 양액을 저장하는 양액 탱크;
상기 폐양액 탱크, 상기 여과부, 상기 미생물 처리부 및 상기 양액 탱크를 제어할 수 있는 제어부;
상기 폐양액 탱크, 상기 여과부, 상기 미생물 처리부 및 상기 양액 탱크를 배관연결하는 연결배관; 및
상기 연결배관을 통해 상기 폐양액 및 상기 양액을 순환시킬 수 있도록 상기 연결배관에 연결 설치된 순환펌프를 포함하고,
상기 제 1여과부 및 상기 제 2여과부는,
상기 부유물질을 여과할 수 있는 필터를 세척할 수 있는 공기와 세척수 공급부; 및
상기 세척수와 상기 부유물질을 배출할 수 있는 배출구를 포함하며,
상기 양액 탱크는,
내측면에 부착되어 상기 양액 탱크에 저장된 양액에 포함된 미네랄, pH, 이온성물질 및 용존산소의 농도를 감지할 수 있는 측정센서를 포함하고,
상기 양액 탱크의 일측면에 배관연결되어 상기 양액 탱크에 저장된 상기 양액에 미네랄, pH조절물질, 이온성물질, 산소 및 원수를 포함하는 원료물질을 주입할 수 있는 공급펌프를 구비한 원료공급부; 및
상기 양액 탱크에 저장된 상기 양액을 상기 제 1여과부로 이송하여 상기 제 1여과부의 필터를 세척하도록 할 수 있는 역세펌프를 구비한 역세펌프 배관을 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 측정센서에서 측정된 상기 양액의 미네랄, pH, 이온성물질 및 용존산소의 농도가 재배하고자 하는 식물의 수경재배를 위한 필요 농도에 적합하지 않는 경우,
상기 원료공급부를 제어하여 상기 양액 탱크에 저장된 상기 양액에 상기 미네랄, 상기 pH조절물질, 상기 이온성물질, 상기 산소 및 상기 원수를 재배하고자 하는 식물에 따라 적정 농도로 각각 공급함으로써 수경재배 식물의 필요 농도에 적합한 양액의 조성함량을 형성시키는 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템.A waste liquid tank for collecting and storing waste liquid discharged from the cultivation bed after being used for hydroponics;
A first filtration unit having a filter capable of filtering a suspended matter having a particle size exceeding 1 mu m contained in the waste nutrient solution supplied from the waste nutrient solution tank; A filtration section including a second filtration section having a microfiltration filter capable of filtrating suspended solids having a size of 1 占 퐉 or less;
A microbial treatment unit for sterilizing the microorganisms contained in the waste nutrient solution passed through the filtration unit to produce a purified nutrient solution;
A nutrient solution tank for storing the purified nutrient solution through the microbial treatment unit;
A control section capable of controlling the waste nutrient solution tank, the filtration section, the microorganism treatment section, and the nutrient solution tank;
A connection pipe for piping the waste nursing fluid tank, the filtration section, the microorganism treatment section, and the nutrient solution tank; And
And a circulation pump connected to the connection pipe so as to circulate the waste nutrient solution and the nutrient solution through the connection pipe,
The first filtration unit and the second filtration unit,
An air and wash water supply unit capable of washing the filter capable of filtering the suspended material; And
And a discharge port through which the wash water and the suspended substance can be discharged,
In the nutrient solution tank,
And a measurement sensor attached to an inner surface of the nutrient solution tank and capable of sensing concentrations of minerals, pH, ionic substances and dissolved oxygen contained in the nutrient solution stored in the nutrient solution tank,
A raw material supply unit connected to one side of the nutrient solution tank and having a feed pump capable of injecting a raw material containing minerals, pH controlling substances, ionic substances, oxygen and raw water into the nutrient solution stored in the nutrient solution tank; And
Further comprising a backwash pump pipe having a backwash pump capable of transferring the nutrient solution stored in the nutrient solution tank to the first filtration unit to clean the filter of the first filtration unit,
Wherein,
If the concentration of the mineral, pH, ionic material and dissolved oxygen of the nutrient solution measured by the measurement sensor is not suitable for the required concentration for hydroponics of the plant to be cultivated,
The pH control material, the ionic material, the oxygen, and the raw water are supplied to the nutrient solution stored in the nutrient solution tank at an appropriate concentration according to the plant to be cultivated by controlling the raw material supply unit, Wherein the nutrient solution is added to the nutrient solution to form a nutrient solution.
상기 제 1여과부는 백필터(bag filter)로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템.The method according to claim 1,
Wherein the first filtration unit comprises a bag filter.
상기 제 2여과부는 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리술폰, 셀루로오즈아세테이트, 테프론, 알루미나, 지르코니아 및 타이타니아 중 선택되는 1종으로 이루어진 공경크기 1 ㎛이하의 정밀여과막(microfiltration membrane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템.The method according to claim 1,
Wherein the second filtration unit is a microfiltration membrane having a pore size of 1 μm or less and made of one selected from the group consisting of polyamide, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polysulfone, cellulose acetate, teflon, alumina, zirconia, microfiltration membrane) for a plant plant.
상기 미생물 처리부는,
240 내지 280nm의 범위의 자외선을 조사하는 UV 조사기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템.The method according to claim 1,
The microorganism treatment unit comprises:
And a UV irradiator for irradiating ultraviolet rays in the range of 240 to 280 nm.
상기 양액 탱크는,
상기 재배용 베드로 상기 양액을 공급할 수 있도록 일측면에 이송펌프를 구비한 주입배관이 연결 설치된 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템.The method according to claim 1,
In the nutrient solution tank,
And an infusion pipe having a feed pump is connected to one side of the cultivation bed to supply the nutrient solution to the cultivation bed.
상기 연결배관은,
상기 폐양액 및 상기 양액의 순환을 개폐하기 위해 상기 연결배관의 사이에 설치되는 복수 개의 잠금밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물공장용 고효율 양액재순환시스템.The method according to claim 1,
The connection piping includes:
Further comprising a plurality of lock valves installed between the connection pipes for opening and closing circulation of the waste nutrient solution and the nutrient solution.
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