KR101951294B1 - 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오염수 정화를 위한 자연하수처리 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 인공습지 및 인공연못을 이용하여 자연적으로 오염수를 정화하는 것이 가능한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템이다.
본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템은, 하수구의 배출구로부터 하수가 유입되며, 상기 하수에 포함된 부유물과 모래를 분리하는 오물제거조; 상기 오물제거조로부터 오물이 제거된 하수가 내측에 히터에 포함된 제3 드럼의 내부로 유입되며, 고열을 통하여 하수를 살균하는 살균조; 상기 살균조로부터 살균수가 유입되는 저류지; 상기 저류지로부터 오염 고형물이 분리된 상등수가 유입되며, 상기 상등수의 오염물을 침전 및 분해하는 제1 습지; 상기 제1 습지에서 1차 정화수가 유입되며, 개방수면을 제공하여 상기 1차 정화수에 산소를 공급하는 제1 연못; 상기 제1 연못에서 2차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제2 습지; 상기 제2 습지에서 3차 정화수가 유입되며, 제1 연못과 동일한 작용을 하는 제2 연못; 상기 제2 연못에서 4차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제3 습지; 상기 제3 습지에서 정화처리를 거친 최종정화수를 유출구로 유출시키는 침전지;를 포함한다.
본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템은, 하수구의 배출구로부터 하수가 유입되며, 상기 하수에 포함된 부유물과 모래를 분리하는 오물제거조; 상기 오물제거조로부터 오물이 제거된 하수가 내측에 히터에 포함된 제3 드럼의 내부로 유입되며, 고열을 통하여 하수를 살균하는 살균조; 상기 살균조로부터 살균수가 유입되는 저류지; 상기 저류지로부터 오염 고형물이 분리된 상등수가 유입되며, 상기 상등수의 오염물을 침전 및 분해하는 제1 습지; 상기 제1 습지에서 1차 정화수가 유입되며, 개방수면을 제공하여 상기 1차 정화수에 산소를 공급하는 제1 연못; 상기 제1 연못에서 2차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제2 습지; 상기 제2 습지에서 3차 정화수가 유입되며, 제1 연못과 동일한 작용을 하는 제2 연못; 상기 제2 연못에서 4차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제3 습지; 상기 제3 습지에서 정화처리를 거친 최종정화수를 유출구로 유출시키는 침전지;를 포함한다.
Description
본 발명은 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 인공습지 및 인공연못을 이용하여 자연적으로 오염수를 정화하는 것이 가능한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템이다.
습지는 자연습지, 복원습지, 조성습지, 인공습지(constructed wetland)로 구분하였다. 이 중에서 오염물질을 처리하는 주로 이용되는 습지처리시스템은 자연습지와 인공습지이며, 인공습지는 자유수면형습지와 지하흐름형 습지로 크게 구분된다. 자유수면형과 지하흐름형 인공습지는 자연습지의 처리시스템을 모방하나 자연습지와 달리 거의 모든 장소에서 조성이 가능하다.
자유수면형 습지의 셀(cell)은 연못이나 수로 형태로 조성되는데 토양층이나 기타 식물이 자랄 수 있는 여재를 갖추고 있으며 일반적으로 차수처리가 되며, 처리대상 유입수는 토양층 표면을 얕은 수심을 유지하며 흐른다.
반면 지하흐름형 습지의 셀은 식물이 자랄 수 있고 자갈, 모래 또는 기타 여재층을 갖추고 있으며 차수처리가 반드시 필요하다. 지하흐름형 습지에서의 수위는 자갈 등의 식재기반층 표면 아래로 유지된다.
지하흐름형 습지는 토지요구도가 낮고 해충 문제가 적지만 강우시 비점오염을 처리하기에는 높은 비용으로 인해 부적합하다. 자유수면형 습지는 시공비가 저렴하고 폐색현상이 거의 없어 대부분의 대상지에서 적용하기에 적합하다. 두 경우 모두 고형물질이 습지시스템으로의 유입되는 것을 저감하기 위한 전처리과정이 필요하다. 또한, 토지요구도와 비용측면에서 자유수면형 습지는 농촌지역에 적용하기에 보다 적합하다.
국내 농촌유역에 적용성이 높으며 점오염원과 비점오염원을 동시에 처리할 수 있는 자유수면형 인공습지 시스템은 습지의 구성요소와 깊이, 면적, 배치방식에 따라 크게 저습지형, 연못습지형, 확장저류형습지의 3가지로 나누어진다. 저습지형에서는 대부분의 유량이 습지에서 저류되며 깊은 곳은 저류지와 침전지만으로 구성된다. 저습지형은 야생동식물의 훌륭한 서식처를 제공하나 다른 유형에 비해 부지 소요면적이 넓고 지속적인 유량공급이 필요하다. 연못습지형은 가장 깊이가 깊으며 연못이 처리 용량의 절반을 차지한다. 저습지형에 비해 야생동식물 서식처로서의 가치는 떨어지나 다단계처리로 인해 부지요구도는 낮다. 확장저류형 습지는 저습지형을 변형시킨 것으로 평상시 수위이상으로 물을 저류할 수 있어 기본적인 침전 및 생물학적 처리기능 외에 장기적인 저류, 유속저감, 홍수방지 등의 효과를 가진다.
이렇듯 습지를 이용한 기존 시스템에서는 식생이 밀식되어 있어 있는 셀을 병렬 또는 직렬로 배치하는 단순한 시스템을 형성하고 있다. 최근에 들어서는 연못과 식생 이 있는 습지를 적절하게 혼합배치하여 시스템을 구성하는 방식이 도입되고 있으나, 기존 시스템들은 수처리 중심으로 설계 및 시공이 되어 야생동식물의 서식처 제공과 환경교육, 경관적인 측면을 소홀히 하였다는 단점이 있다.
이에 따라 전술한 단점을 해소하기 위한 다양한 기술들이 공개되었으나, 이들 방식들은 모두 복잡한 기계 장치를 사용하여야 할 뿐 아니라, 공간의 효율성을 간과하여 기능만을 위주로 하였기 때문에 생태학적 특면을 고려하기 어렵고 경관상 문제가 있었으며, 점 및 비점 오염원 모두를 처리하기에 부적합하여 실제로 구현되기에 무리가 있다는 문제점이 있었다.
앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기계장치의 사용없이, 경관을 고려하여 설계하였으며 공간의 효율성을 최대한 살린 오염수 정화를 위한 자연하수처리 시스템을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 하수구의 배출구로부터 하수가 유입되며, 상기 하수에 포함된 부유물과 모래를 분리하는 오물제거조; 상기 오물제거조로부터 오물이 제거된 하수가 내측에 히터에 포함된 제3 드럼의 내부로 유입되며, 고열을 통하여 하수를 살균하는 살균조; 상기 살균조로부터 살균수가 유입되는 저류지; 상기 저류지로부터 오염 고형물이 분리된 상등수가 유입되며, 상기 상등수의 오염물을 침전 및 분해하는 제1 습지; 상기 제1 습지에서 1차 정화수가 유입되며, 개방수면을 제공하여 상기 1차 정화수에 산소를 공급하는 제1 연못; 상기 제1 연못에서 2차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제2 습지; 상기 제2 습지에서 3차 정화수가 유입되며, 제1 연못과 동일한 작용을 하는 제2 연못; 상기 제2 연못에서 4차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제3 습지; 상기 제3 습지에서 정화처리를 거친 최종정화수를 유출구로 유출시키는 침전지;를 포함한다.
상기 오물제거조는, 하수구의 배출구 하측에 배치되고 축회전을 하여 하수로부터 부유물을 거르는 제1 드럼과, 상기 제1 드럼보다 하측에 형성되며 상기 제1 드럼으로부터 걸러지는 부유물이 저장되는 부유물축적실과, 부유물이 상기 제1 드럼에서 부유물축적실로 미끄러져 이동될 수 있도록 상기 제1 드럼의 하측에 비스듬하게 마련되며 부유물과 함께 걸러진 하수와 모래가 통과되도록 다수의 관통공이 형성된 부유물낙하판과, 상기 제1 드럼의 일측면과 맞닿게 배치되되 평행하게 축회전을 하여 하수로부터 오물의 흙과 모래를 거르는 제2 드럼과, 상기 제2 드럼보다 하측에 형성되며 상기 제2 드럼으로부터 걸러지는 모래가 저장되는 모래축적실과, 부유물이 상기 제1 드럼에서 부유물축적실로 미끄러져 이동될 수 있도록 상기 제1 드럼의 하측에 비스듬하게 마련되는 모래낙하판과, 부유물과 모래가 걸러진 하수가 상기 살균조로 배출되도록 마련되는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 드럼과 상기 제2 드럼은 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 다수개 마련되는 거름망을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 살균조는, 상기 배출관으로부터 유입되는 하수를 유입하기 위하여 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 하수 유입홈 및 각각의 상기 하수 유입홈 내부로 가열용 히터가 마련되는 제3 드럼과, 상기 제3 드럼으로부터 살균을 위하여 가열된 하수가 유입되며, 하수의 발생하는 열이 저수지에 유입되기 전까지 냉각되도록 지그재그 형태로 형성되는 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3 드럼은 상기 제1 드럼의 회전으로부터 동력을 전달받아 상기 제1 드럼의 회전방향과 반대로 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2,3 습지 및 상기 제1,2 연못은 S자 형태를 반복하는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2,3 습지 및 상기 제1,2 연못은 정화작용을 위한 수질정화용 식물을 식재하는 것을 특징으로 한다.
상기 침전지와 상기 저류지는 상기 제1,2 연못보다 깊은 수심으로 형성되며, 상기 제1,2,3 습지는 상기 제1,2 연못보다 얕은 수심으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 시공 및 유지관리가 용이하며 태양에너지와 오염물 내의 유기물에 포함된 에너지가 정화작용의 주요 에너지원으로 별도의 정화물질의 공급이 필요하지 않아, 경제적이며 유지관리가 용이하면서도 높은 처리효율이 제공되는 이점이 있다.
둘째, 습지의 복합적인 생태 기작은 독성이 있는 유기복합물과 금속물질을 생물학적으로 안정된 화합물로 전환할 수 있으므로, 도시의 하수, 산업폐수, 강우시 비점오염원 및 중금속 등 다양한 오염물질의 처리가 가능한 이점이 있다.
셋째, 생태적, 경관적으로 주변환경과 조화되는 공간으로 다양한 생물의 서식공간이 형성됨으로써, 지역주민과 방문객을 위한 생태환경 교육공간 및 휴게 공간을 제공되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조와 살균조의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조와 살균조를 다른 방향에서 도시하는 단면도와 정면도이고,
도 3은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조를 정면에서 개념적으로 도시하는 예시도이고,
도 4는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 살균조를 개념적으로 도시하는 단면도이고,
도 5는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 살균조를 개념적으로 도시하는 정면도이고,
도 6은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 제1 드럼과 제3 드럼의 기어 결합관계를 나타낸 개념도이고,
도 7은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 냉각관의 평면도이고,
도 8은 본 발명에서 오물제거조와 살균조를 제외한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 평면도이며,
도 9는 본 발명에서 오물제거조와 살균조를 제외한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 수제 배석형 시스템의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조와 살균조를 다른 방향에서 도시하는 단면도와 정면도이고,
도 3은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조를 정면에서 개념적으로 도시하는 예시도이고,
도 4는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 살균조를 개념적으로 도시하는 단면도이고,
도 5는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 살균조를 개념적으로 도시하는 정면도이고,
도 6은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 제1 드럼과 제3 드럼의 기어 결합관계를 나타낸 개념도이고,
도 7은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 냉각관의 평면도이고,
도 8은 본 발명에서 오물제거조와 살균조를 제외한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 평면도이며,
도 9는 본 발명에서 오물제거조와 살균조를 제외한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 수제 배석형 시스템의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 오염수 제거를 위한 자연 하수 처리시스템을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조와 살균조의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조와 살균조를 다른 방향에서 도시하는 단면도와 정면도이고, 도 3은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 오물제거조를 정면에서 개념적으로 도시하는 예시도이고, 도 4는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 살균조를 개념적으로 도시하는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 살균조를 개념적으로 도시하는 정면도이고, 도 6은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 제1 드럼과 제3 드럼의 기어 결합관계를 나타낸 개념도이고, 도 7은 본 발명의 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 냉각관의 평면도이고, 도 8은 본 발명에서 오물제거조와 살균조를 제외한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 평면도이며, 도 9는 본 발명에서 오물제거조와 살균조를 제외한 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템의 수제 배석형 시스템의 단면도이다.
도 1 내지 도 9에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 오염수 제거를 위한 자연 하수처리 시스템은 오물제거조(100), 살균조(200), 저류지(300), 제1 습지(400), 제1 연못(500), 제2 습지(600), 제2 연못(700), 제3 습지(800) 및 침전지(900)를 포함하여 이루어진다.
오물제거조(100)는 하수구의 배출구로부터 다양한 용도로 사용된 이후의 생활하수에 우수나 맨홀 사이로 버려진 오물이 포함된 하수가 처음으로 유입된다.
이때, 오물제거조(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바처럼, 제1 드럼(110), 부유물축적실(120), 부유물낙하판(130), 제2 드럼(140), 모래축적실(150), 모래낙하판(160) 및 배출관(180)을 포함하여 하수에 포함된 부유물과 모래 등의 오물을 하수로부터 분리한다.
우선 제1 드럼(110)은 하수구의 배출구 하측에 배치되고 축회전을 하여 하수로부터 부유물을 거르게 된다. 그리고 부유물축적실(120)은 제1 드럼(110)보다 하측에 형성되며 제1 드럼(110)으로부터 걸러지는 부유물이 저장되는데, 이때 제1 드럼(110)과 부유물축적실(120) 사이에는 부유물이 제1 드럼(110)에서 부유물축적실(120)로 미끄러져 이동될 수 있도록 상기 제1 드럼(110)의 하측에 비스듬하게 마련되며 부유물과 함께 걸러진 하수와 모래가 통과되도록 다수의 관통공이 형성된 부유물낙하판(130)이 마련된다.
다음으로, 제2 드럼(140)은 제1 드럼(110)의 일측면과 맞닿게 배치되되 평행하게 축회전을 하여 하수로부터 오물의 흙과 모래를 거르게 된다. 그리고 모래축적실(150)은 제2 드럼(140)보다 하측에 형성되며 제2 드럼(140)으로부터 걸러지는 모래가 저장되데, 이때 제2 드럼(140)과 모래축적실(150) 사이에는 모래가 제2 드럼(140)에서 모래축적실(150)로 미끄러져 이동될 수 있도록 제2 드럼(140)의 하측에 비스듬하게 마련되는 모래낙하판(160)이 마련된다.
이때, 제1 드럼(110)과 제2 드럼(140)은 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 다수개 마련되는 거름망(170)을 더 포함함으로써, 거름망(170) 사이로 모래 또는 부유물과 함께 퍼올려진 하수가 하측으로 빠져나가도록 할 수 있다.
이외에도 오물제거조(100)에는, 부유물과 모래가 걸러진 하수가 살균조(200)로 배출되도록 마련되는 배출관(180)이 마지막 구성요소로 이루어진다. 이때, 배출관(180)의 유입구는 제2 드럼(140)으로부터 다 걸러지지 못한 모래 또는 자갈 등이 하수와 함께 살균조(200)로 들어가는 것을 최대한 방지하도록 모래낙하판(160)의 가장 높은 위치에 인접하도록 위치하는 것이 바람직하다.
다음으로, 살균조(200)는 오물제거조(100)로부터 오물이 제거된 하수가 유입되며, 고열을 통하여 하수의 포함된 유해균을 제거한다.
이를 위하여 살균조(200)는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바처럼, 상기 배출관(180)으로부터 유입되는 하수를 유입하기 위하여 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 하수 유입홈(211) 및 각각의 상기 하수 유입홈(211) 내부로 가열용 히터(212)가 마련되는 제3 드럼(210)과, 제3 드럼(210)으로부터 살균을 위하여 가열된 하수가 유입되며, 하수의 발생하는 열이 저수지에 유입되기 전까지 냉각되도록 지그재그 형태로 형성되는 냉각관(230)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이때 제3 드럼(210)은 제1 드럼(110)의 회전으로부터 동력을 전달받아 제1 드럼(110)의 회전방향과 반대로 회전한다. 이를 위하여 도 3 및 도 5에 도시된 바처럼, 제1 드럼(110)과 제3 드럼(210)의 측면부에 인접하게 동력전달을 위한 기어가 배치되고, 각 기어의 둘레면을 따라 기어체인이 연결되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 드럼(110)이 하수의 낙하로 인한 회전이 이루어질 경우, 제1 드럼(110)의 측면에 배치된 기어가 제1 드럼(110)을 따라 회전하고, 기어의 둘레면에 연결된 기어체인을 통해 제3 드럼(210)의 측면에 배치된 기어가 회전하면 제3 드럼(210)도 함께 회전하게 되는 것이다.
물론 제3 드럼(210)의 회전은 제1 드럼(110)의 회전과 다르게 매우 천천히 이루어져야 하므로, 제3 드럼(210)에 측면에 배치된 기어는 제1 드럼(110)의 측면에 배치된 기어의 2배 이상 지름을 가지는 것이 적합하다고 할 수 있다.
이때, 전술한 경우처럼 제3 드럼(210)은 히터(212)의 열효율을 위하여 제1 드럼(110)과 다른 방향으로 회전을 해야 한다. 이를 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 드럼(210)에 측면에 배치된 기어와 제1 드럼(110)에 측면에 배치된 기어사이에는 역회전용 기어가 마련되도록 하되, 역회전용 기어가 제3 기어와 맞닿아 회전하도록 배치되어야 하는 것이 바람직하다. 전술한 경우 이외에도, 기어체인을 '8'자로 배치하여 역회전을 진행시킬 수 있음은 물론이다.
또한, 제3 드럼(210)의 지면으로 둘러쌓이지 않은 외부에는 외부로부터의 빗물이나 바람을 통하여 하수가 제3 드럼(210)에서 가열될 동안 온도가 하강하는 것을 막아줄 냉각방지막(220)이 더 설치된다. 이때 냉각방지막(220)은 태양광을 그대로 투과할 수 있는 강화유리 재질로 이루어지되 오목한 렌즈의 형태에 가까운 형태를 가져 히터(212) 뿐 아니라 태양광을 이용하여 제3 드럼(210) 내부의 하수가 가열되는 효율을 더 높이도록 할 수 있다.
여기서, 도면에는 냉각방지막(220)이 제3 드럼(210) 외부를 모두 덮지 않은 것으로 도시되었으나, 살균의 효율을 위해서는 오물제거조(100)의 배출관(180)과 제3 드럼(210) 외부를 전체적으로 감싸는 형태를 취하는 것이 더욱 바람직한 형태라고 할 수 있다.
이외에도 도면에는 도시되지 않았지만 냉각관(230)의 상측으로 태양전지로 이루어진 덮개를 배치함으로써 태양으로부터 받은 태양열로 각각의 가열용 히터(212)를 가동시킬 수 있다. 덧붙여서, 히터(212)는 우천 시 또는 야간에 태양전지로부터 전력을 전달받지 못할 경우가 있을 수 있으므로, 제3 드럼(210)의 내부에는 별도의 전력전달체가 마련되는 것을 전제로 한다.
도 8에 도시된 바와 같이 살균조(200)로부터 배출된 하수는 저류지(300), 제1 습지(400), 제1 연못(500), 제2 습지(600), 제2 연못(700), 제3 습지(800) 및 침전지(900)로 이동하며 최종적으로 정화가 완료된다.
우선, 저류지(300)는 유입구로 오물제거조(100)와 살균조(200)에서 각각 모래, 자갈 또는 캔, 플라스틱 등의 생활쓰레기를 포함하는 부유물이 제거되고 고열을 통한 살균작용을 거친 하수가 유입되는 곳이다. 저류지(300)의 원명은 침강저류지로, 습지에 유입되기 전의 전처리시설이라 서술할 수 있다.
저류지(300)는 자연중력 침전을 통해 고액을 분리하여 상등수가 방류되도록 하며, 이때 제거대상이 되는 오염물질은 주로 입자성 고형물질이다. 또한 강우시 초기 유출수 등 오염부하가 많은 유입수를 일시 저류하여 유속의 저하 및 일정시간 유입수가 체류되도록 함으로써, 오염수의 정화체계가 무너지는 것을 방지한다. 이때, 저류지(300)의 수심은 1~1.6m 가 바람직하며, 면적은 전체 습지 표면적의 5~15%가 적당하다.
제1 습지(400)는 저류지(300)로부터 오염 고형물이 분리된 상등수가 유입되며, 상기 상등수의 오염물을 침전 및 분해한다. 구체적으로, 습지란 기본적으로 수심이 얕게 형성되는데, 구체적으로 정수식물이 높은 밀도로 생육할 수 있도록 0.3~0.5m 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통하여 수처리 기능을 수행하게 되며 생화학적 산소요구량, 부유물질, 금속물질, 병원균, 복합유기물, 암모니아화 작용이 이곳에서 발생하게 된다.
제1 연못(500)은 제1 습지(400)에서 1차 정화수가 유입되며, 개방수면을 제공하여 상기 1차 정화수에 산소를 공급한다. 연못은 침수식물과 부수식물이 주로 생육하고, 수심은 0.7m~1m가 적합하며, 습지에 이어 추가적으로 생화학적 산소요구량을 개선한다. 이를 통하여 질산화 및 인산염을 제거할 뿐 아니라, 조류 등의 광합성으로 산소를 공급하는 동시에 침수식물에 의해 산소절달이 가능하여 1차 정화수의 악취 및 해충 발생을 방지하는 기능을 한다.
제2 습지(600)는 상기 제1 연못(500)에서 2차로 정화수가 유입되며, 제1 습지(400)와 동일한 작용을 한다. 때문에, 제2 습지(600) 및 제2 습지(600)에서 추가로 형성되는 습지는 제1 습지(400)에서 전술한 기능을 따라 식생 및 미생물에 의한 오염물의 변화 즉 침전, 흡수, 분해, 탈질화가 이루어진다.
또한, 제2 습지(600) 및 추가로 형성되는 습지는 폭이 일정하고 바닥이 평평한 구조를 가져 유입수가 균일하게 흐를 수 있도록 해야 한다. 또한 습지에서 식물의 생육이 가능하도록 양질사토로 식재기반토를 사용하는 것이 바람직하며, 습지의 정화수가 유입되는 부분과 유출되는 부분에 둑을 설치하여 일정하게 유량과 수위를 조정할 수 있다.
제2 연못(700)은 제2 습지(600)에서 3차 정화수가 유입되며, 제1 연못(500)과 동일한 작용을 한다. 때문에, 제2 연못(700) 및 제2 연못(700)에서 추가로 형성되는 연못은 제1 연못(500)에서 전술한 기능을 따라, 원활한 산소공급을 통하여 암모니아를 질산염으로 변형시키고 인을 침전시킨다.
또한, 어류와 조류 등이 생식하기 적합한 서식처를 제공함으로써 해충발생을 방지하는 것 이외에도 시각적으로 즐거움을 충족시킬 수 있는 경관을 제공하며, 자체적으로 유량조정 및 정화수의 체류시간을 증대할 수 있는 등의 다양한 이점을 제공한다.
제3 습지(800)는 상기 제2 연못(700)에서 4차로 정화수가 유입되며, 제1 습지(400)와 동일한 작용을 하며, 제3 습지(800)의 구성과 기능은 제1 습지(400)와 제2 습지(600)에서 이미 자세히 서술하였으므로, 더이상의 자세한 설명은 생략하도록 한다.
침전지(900)는 상기 제3 습지(800)에서 정화처리를 거친 최종정화수를 유출구로 유출시킨다. 구체적으로 제3 습지(800) 또는 제3 습지(800)에서 추가로 형성되는 마지막 습지를 지나 정화되는 물은 침전지(900)로 유출된다. 침전지(900)에서는 부유물이 재부유되는 것을 방지하며, 추가산소를 최종정화수에 제공한다. 침전지(900)의 수심은 1m 이상으로 형성되는 것이 바람직하며, 침전지(900)의 말단에도 제1,2 습지(400, 600)와 마찬가지로 전체적인 체류시간을 조정하는 것이 가능하도록 둑을 설치할 수 있다.
제1,2,3 습지(400, 600, 800) 및 제1,2 연못(500, 700)은 S자 형태를 반복하는 형태로 이루어진다. 이는 본 발명의 자연 하수처리 시스템을 조성하고자 하는 대상 부지를 효율적으로 이용할 수 있는 형태이며, 구체적으로 대상 부지의 폭이나 길이, 굴곡 및 경사도를 고려하여 침전지(900), 습지, 연못 및 저류지(300)를 적당한 위치와 형태로 조성 할 수 있다.
제1,2,3 습지(400, 600, 800) 및 제1,2 연못(500, 700)은 정화작용을 위한 수질정화용 식물을 식재한다. 이때 식재할 식물의 종류로는 우리나라의 기후 및 환경을 고려해야 하며, 또한 처리의 효율과 관리의 용이성을 따져 갈대, 애기부들, 줄, 달뿌리풀, 미나리 등이 적합하다.
이때 달뿌리풀과 미나리는 생육 가능한 수심이 얕기 때문에 다단계 식으로 하수처리 시스템을 적용할 경우 수심이 얕은 곳에 배치되도록 하는 것이 바람직하며, 수심이 깊은 곳에는 70cm까지 생육이 가능한 애기부들 등의 수종을 배치하는 것이 바람직하다. 이외에도 수질정화에 적합한 식물들은 다양하나 본 발명에서는 전술한 식물들로 한정하도록 한다.
또한, 수질정화용 식물 이외에도 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼 연못 또는 습지의 얕은 수심에서도 높은 생존력을 가지고 서식할 수 있는 물고기를 서식하도록 하여, 모기 유충과 같은 해충의 발생을 것을 방지할 수 있다.
이때, 도 9에서 도시되었으며 각 구성요소의 설명에서 이미 전술하였듯이, 침전지(900)와 저류지(300)는 상기 제1,2 연못(500, 700)보다 깊은 수심으로 형성된다. 저류지(300)와 침전지(900)는 전술한 기능에 더하여 강우가 발생할 경우에도 평상시와의 수위차에서 크게 달라지지 않도록 하기 위하여, 수심은 물론 긴 길이와 폭을 갖도록 형성되는 것이 중요하다.
반대로 제1,2,3 습지(400, 600, 800)는 상기 제1,2 연못(500, 700)보다 얕은 수심으로 형성된다. 습지와 연못을 비교할 경우, 습지는 생화학적 산소요구량과 부유물질량의 개선 및 각종 유해한 병원균의 제거에 가장 효율적인 기능을 수행하는 반면, 연못은 암모니아를 질산염으로 변형시키고 인을 침전시키는 것에 주된 기능을 수행한다.
또한 연못에서는 원활한 산소공급으로 질산화가 촉진되어 수질을 향상시켜야 하며, 어류, 조류 등의 생물들이 서식하기 위한 일정량의 공간이 필요하기 때문에 수질정화용 식재의 생존에 더욱 용이한 습지에 비하여 깊은 수심을 형성 및 유지할 필요가 있는 것이다.
전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 오물제거조
110 : 제1 드럼
120 : 부유물축적실
130 : 부유물낙하판
140 : 제2 드럼
150 : 모래축적실
160 : 모래낙하판
170 : 거름망
180 : 배출관
200 : 살균조
210 : 제3 드럼
211 : 하수 유입홈
212 : 히터
220 : 냉각방지막
230 : 냉각관
300 : 저류지
400 : 제1 습지
500 : 제1 연못
600 : 제2 습지
700 : 제2 연못
800 : 제3 습지
900 : 침전지
110 : 제1 드럼
120 : 부유물축적실
130 : 부유물낙하판
140 : 제2 드럼
150 : 모래축적실
160 : 모래낙하판
170 : 거름망
180 : 배출관
200 : 살균조
210 : 제3 드럼
211 : 하수 유입홈
212 : 히터
220 : 냉각방지막
230 : 냉각관
300 : 저류지
400 : 제1 습지
500 : 제1 연못
600 : 제2 습지
700 : 제2 연못
800 : 제3 습지
900 : 침전지
Claims (8)
- 삭제
- 하수구의 배출구로부터 하수가 유입되며, 상기 하수에 포함된 부유물과 모래를 분리하는 오물제거조;
상기 오물제거조로부터 오물이 제거된 하수가 내측에 히터가 포함된 제3 드럼의 내부로 유입되며, 고열을 통하여 하수를 살균하는 살균조;
상기 살균조로부터 살균수가 유입되는 저류지;
상기 저류지로부터 오염 고형물이 분리된 상등수가 유입되며, 상기 상등수의 오염물을 침전 및 분해하는 제1 습지;
상기 제1 습지에서 1차 정화수가 유입되며, 개방수면을 제공하여 상기 1차 정화수에 산소를 공급하는 제1 연못;
상기 제1 연못에서 2차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제2 습지;
상기 제2 습지에서 3차 정화수가 유입되며, 제1 연못과 동일한 작용을 하는 제2 연못;
상기 제2 연못에서 4차로 정화수가 유입되며, 제1 습지와 동일한 작용을 하는 제3 습지; 및
상기 제3 습지에서 정화처리를 거친 최종정화수를 유출구로 유출시키는 침전지;를 포함하며,
상기 오물제거조는,
하수구의 배출구 하측에 배치되고 축회전을 하여 하수로부터 부유물을 거르는 제1 드럼과,
상기 제1 드럼보다 하측에 형성되며 상기 제1 드럼으로부터 걸러지는 부유물이 저장되는 부유물축적실과,
부유물이 상기 제1 드럼에서 부유물축적실로 미끄러져 이동될 수 있도록 상기 제1 드럼의 하측에 비스듬하게 마련되며 부유물과 함께 걸러진 하수와 모래가 통과되도록 다수의 관통공이 형성된 부유물낙하판과,
상기 제1 드럼의 일측면과 맞닿게 배치되되 평행하게 축회전을 하여 하수로부터 오물의 흙과 모래를 거르는 제2 드럼과,
상기 제2 드럼보다 하측에 형성되며 상기 제2 드럼으로부터 걸러지는 모래가 저장되는 모래축적실과,
부유물이 상기 제1 드럼에서 부유물축적실로 미끄러져 이동될 수 있도록 상기 제1 드럼의 하측에 비스듬하게 마련되는 모래낙하판과,
부유물과 모래가 걸러진 하수가 상기 살균조로 배출되도록 마련되는 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1 드럼과 상기 제2 드럼은 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 다수개 마련되는 거름망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 살균조는,
상기 배출관으로부터 유입되는 하수를 유입하기 위하여 둘레방향을 따라 일정한 간격으로 다수개 형성되는 하수 유입홈 및 각각의 상기 하수 유입홈 내부로 가열용 히터가 마련되는 제3 드럼과,
상기 제3 드럼으로부터 살균을 위하여 가열된 하수가 유입되며, 하수의 발생하는 열이 저수지에 유입되기 전까지 냉각되도록 지그재그 형태로 형성되는 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 제3 드럼은 상기 제1 드럼의 회전으로부터 동력을 전달받아 상기 제1 드럼의 회전방향과 반대로 회전되는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수 처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1,2,3 습지 및 상기 제1,2 연못은 S자 형태를 반복하는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1,2,3 습지 및 상기 제1,2 연못은 정화작용을 위한 수질정화용 식물을 식재하는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 침전지와 상기 저류지는 상기 제1,2 연못보다 깊은 수심으로 형성되며, 상기 제1,2,3 습지는 상기 제1,2 연못보다 얕은 수심으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오염수 정화를 위한 자연 하수처리 시스템.
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