KR102435678B1 - 그레이 워터 처리 시스템 및 그레이 워터 처리 방법． - Google Patents

Abstract

본 발명은 그레이 워터 처리 시스템에 있어서,
- 그레이 워터 공급 수로를 통해 그레이 워터를 받도록 구성되고 오버플로우를 포함하는 제1 탱크;
- 그레이 워터를 저장하도록 구성된 제2 탱크; 및
- 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에서 그레이 워터를 적어도 전달하도록 구성된 적어도 하나의 전달 수로; 및
- 부유하는 오염물이 상기 오버플로우를 넘어갈 수 있게 상기 제1 탱크의 수위를 상기 오버플로우에 충분히 가깝게 유지하는 제어
를 포함하는 그레이 워터 처리 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 그레이 워터 처리 방법에 있어서,
- 그레이 워터 처리 시스템의 제1 탱크에 그레이 워터를 받는 단계;
- 상기 그레이 워터 처리 시스템의 상기 제1 탱크 및 제2 탱크 사이에서 적어도 하나의 전달 수로를 통해 그레이 워터를 전달하는 단계; 및
- 부유하는 오염물이 오버플로우를 넘어갈 수 있게 상기 제1 탱크의 수위를 오버플로우에 충분히 가깝게 제어하는 단계
를 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

그레이　워터 처리　시스템　및　그레이　워터　처리　방법．

본 발명은 그레이 워터(grey water) 처리(treatment) 시스템과 그레이 워터 처리 방법에 관한 것이다.

유럽 표준 12056-1은 그레이 워터를 낮은 오염도(pollution level)의, 샤워, 목욕, 세면대, 세탁기에서 생성된 것과 같은 배설물이 없고 사용용수(service water)를 준비하는데 사용할 수 있는 폐수(wastewater)로 정의한다. 대조적으로, 부엌에서 나오는 폐수는 그것이 함유한 높은 정도의 지방과 음식물 쓰레기로 인해 포함되지 않는다.

영국 표준 BS8525는 그레이 워터를 배설물과 소변을 제외한 가정용 폐수로 정의한다.

독일 빗물 수확 및 용수 이용 협회(German Association for Rainwater Harvesting and Water Utilisation)에 따르면, 그레이 워터는 샤워기, 욕조, 싱크대, 주방, 식기 세척기, 세탁 튜브(laundry tube), 세탁기의 물을 포함한다. 그것은 보통 비누, 샴푸, 치약, 음식찌꺼기, 식용유, 세제, 머리카락을 포함한다. 그레이 워터는 가정에서 나오는 전체 폐수 중 부피 면에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 일반적으로 가정용 폐수의 50~80%는 그레이 워터이다.

위에 정의된 그레이 워터 외에, 본 발명은 비누 잔류물(soap residues)을 포함한 세차장의 물과 같이 가볍게 오염된 물에도 적용될 수 있다.

폐수 정화 공장(wastewater purification plants)에서 상당한 노력과 많은 비용을 들여 처리되는 주수(mains water) 대신에, 덜 깨끗한 비음용(non-potable) 그레이 워터가 화장실 물을 내리는 것(flushing the toilet)과 같은 일부 용도에 사용될 수 있다. 따라서 수집된 그레이 워터의 사용을 예상할 수 있다. 이러한 물의 절약은 더 나아가 하수 시스템(sewage system)에 대한 스트레스의 비례적인 감소를 가져온다. 그러나 그레이 워터에서의 오염물질의 양은 양 및/또는 유형에 따라 크게 변할 수 있고, 이는 악취와 같은 불쾌감을 일으킬 수 있다.

출원인의 EP-A1-1 943 391가 가장 가까운 선행 기술로 고려되며, 독립항의 전제부에 의하면 그레이 워터 시스템을 개시한다. 이 선행 기술 시스템은 그레이 워터 공급 수로(grey water supply conduit)를 통해 그레이 워터를 받도록 구성된 제1 탱크를 포함한다. 상기 제1 탱크에 저장된 상기 그레이 워터는 상기 제1 탱크로부터 전달 수로(transfer conduit)를 사용해 제2 탱크로 전달되고, 물과 상기 물에 존재하는 오염물 간의 밀도나 비중 차이에 기초한 분리 원리가 적용된다. 물의 밀도보다 낮은 밀도를 갖는, 예를 들어 비누 잔류물과 같은 오염물은 물에 뜨고 이로 인해 상기 제1 탱크의 수위까지 이동할 것이다. 반면, 비교적으로 무거운, 예를 들어 모래 잔류물과 같은 오염물은 가라앉고 상기 제1 탱크의 바닥에 자리할 것이다. 가벼운 오염물은 뜨고 무거운 오염물은 가라앉기 때문에, 가장 깨끗한 물은 대체로 상기 제1 탱크의 중심부에 위치할 것이다. 유럽특허 A1-1 943 391은 비교적 깨끗한 그레이 워터를 상기 제1 탱크의 중심부에서 저장 탱크로 전달하는 아이디어에 기초하고 있다. 상기 시스템은 오염물을 배출하기 위해, 그리고 그레이 워터가 상기 시스템에 너무 오래 저장되는 경우 일어날 수 있는 악취의 발생을 방지하기 위해 주기적으로 배수(drain)된다.

그레이 워터 내의 오염물의 양은 크게 다를 수 있다. 실제로, EP-A1-1 943 391의 상기 그레이 워터 시스템 은 주기적으로 배수되었어야 했다. 이 선행 기술 시스템은 두가지 방법으로 오염물을 배출했다. 첫째로, 물보다 무거워서 가라앉는 먼지를 제거하기 위한 가장 낮은 지점에서의 제거(purge), 그리고 둘째로 부유하는 오염물(floating contaminants)을 제거하기 위한 들어오는(incoming) 물의 일시적 오버플로우(overflow). 상기 시스템에서의 오염물의 각 배출은 그레이 워터의 배출을 가져오고, 이로 인해 상기 시스템의 효율성에 부정적인 영향을 미친다. 결국, 상기 그레이 워터 시스템이 그레이 워터를 화장실과 같은 물 사용자에게 공급하기 전에 첫 새로운 그레이 워터가 수집되어야 한다. 게다가, 유럽특허 A1-1 943 391의 청소 방법은 제한된 시간 동안만 활성화되었다. 그레이 워터의 공급 후, 무거운 오염물이 가라앉도록 시간이 좀 필요했고, 또한 일부 오염물만이 오버플로우 쪽으로 점차 부유할 뿐이었다. 상기 그레이 워터 시스템이 평형 상태에 도달하자 마자, 그레이 워터의 처리는 중단되었다.

KR 101 710 155는 폐수를 처리하기 위한 부유 시스템(floatation system)을 개시하여 공해(public waters) 상의 수질을 보존한다. 이는 그레이 워터 처리에 주목하기보다, 각각 공업용수(industrial water)와 블랙워터(black water)로 알려진, 공장이나 도시에서 배출된 폐수에 관한 것이다. 금속 표면처리에 사용된 후 철강 공장에서 배출된 기름칠 된 폐수(oiled wastewater), 산업단지로부터 발생한 산성/알칼리성 폐수, 농장에서 배출된 축산폐수(livestock wastewater)를 포함하는 상기 폐수에 포함된 독성 또는 유해물질의 정화(purification)나 복구(recovery)와 관련이 있다. 처리된 물이 충분히 깨끗하지 않으면, 펌프(pump), 스윙 장치(swing unit), 가스액 분리기(gas-liquid separator) 그리고 마이크로 버블 발생기(micro-bubble generator)를 연달아 포함하는 재순환 라인(recirculation line)에서 제2 탱크로부터 다시 제1 탱크로 재순환(recirculate)할 수 있다. 브러시(brush)가 있는 끝없는 컨베이어(conveyor)를 포함하는 폐기물(sludge) 운반 장치가 부유하는 오염물(floating contaminants)을 상기 제1 탱크의 표면으로부터 밀어낸다.

국제 특허 출원 WO-A1-2012/118453 A1은 예를 들어 화장실 변기의 물내림과 같은 재사용의 목적으로 그레이 워터를 처리하기 위한 간단한 시스템을 개시한다. 폐수에 존재하는 유기물의 제거를 위한 집약적인 생물학적 과정이 적용된다.

또한 국제 특허 출원 WO-A1-2011/093700은 추가적인 선행기술로 인정된다.

본 발명의 목적은 선행 기술에 비해 개선된 그레이 워터 처리 시스템과 그레이 워터 처리 방법을 제공하는 것이며, 상기한 문제점 중 적어도 하나는 제거된다.

위에서 설명한 그러한 목적 및/또는 기타 유익성 또는 창의적 효과는 첨부된 독립 시스템 청구항과 첨부된 독립 방법 청구항의 특징의 집합(assembly)에 의해 본 개시에 따라 달성된다.
본 발명의 제1항에 따른 그레이 워터 처리 시스템은:
-그레이 워터 공급 수로를 통해 그레이 워터를 받도록 구성되고 그를 통해 부유하는 오염물이 하수구로 배출가능한 오버플로우를 포함하는 제1 탱크;
-그레이 워터를 저장하도록 구성된 제2 탱크;
-상기 제2 탱크는 닫혀 있고 상기 제2 탱크의 수위 이상의 용량의 가스를 받도록 구성된; 및
-제1 탱크와 제2 탱크 사이에서 그레이 워터를 적어도 전달하도록 구성된 적어도 하나의 전달 수로; 및
-상기 제2 탱크 수위 이상의 상기 용량의 가스를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 펌프; 및
-상기 적어도 하나의 펌프를 제어하여 상기 수위 이상의 상기 용량의 가스를 유입하고 상기 제2 탱크의 수위를 상기 용량의 가스로 상기 수위를 아래로 누름으로써 제2 탱크로부터 제1 탱크로 물을 전달하게 하고, 이로 인해 제1 탱크의 수위가 상승하고 부유하는 오염물이 오버플로우를 넘어갈 수 있게 상기 제1 탱크의 상기 수위를 오버플로우에 충분히 가깝게 유지하도록 구성된 제어.

를 포함한다.

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그러한 제어(control)는 아래에 설명된 바와 같이 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 선행 기술 문서 EP-A1-1 943 391, KR 101 710 155, WO-A1-2012/118453 A1 및 WO-A1-2011/093700는 그러한 제어를 개시하지 않는다.

가장 가까운 선행 기술 EP-A1-1 943 391에서는, 충전 밸브(filling valve)의 개방을 통해 상기 제2 탱크의 기압(air pressure)이 외부 기압(ambient air pressure)까지 감소한다. 상기 제2 탱크에서의 물과 공기 간의 힘의 평형은 이에 의해 교란되고(disturbed), 물은 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로 전달될 것이다. 상기 제1 탱크의 수위는 이로 인해 떨어질 것이고, 상기 제2 탱크의 수위는 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크의 수위가 같은 수준에 도달할 때까지 상승할 것이다. 따라서 가장 가까운 선행 기술에서, 상기 제어는 상기 제1 탱크의 수위를 낮아지게 하고, 상기 제1 탱크의 수위를 상기 오버플로우(overflow)에 충분히 가깝게 유지하여 부유하는 오염물이 상기 오버플로우를 넘어갈(pass over) 수 있도록 구성된 제어를 개시하지 않는다.

또한 KR 101 710 155, WO-A1-2012/118453 A1 그리고 WO-A1-2011/093700는 상기 제1 탱크의 수위를 상기 오버플로우에 충분히 가깝게 유지하여 부유하는 오염물이 상기 오버플로우를 넘어갈 수 있도록 구성된 제어 장치를 개시하지 않는다. 예를 들어, KR 101 710 155는 오버플로우가 없으며, 부유하는 오염물을 상기 제1 탱크의 표면에서 밀어내는 브러시가 있는 끝없는 컨베이어(conveyor)를 포함하는 폐기물 운반 장치(sludge conveying unit)를 적용한다.

바람직한 실시예에 따르면, 그레이 워터 처리 시스템은 제1 탱크와 제2 탱크 사이에서 그레이 워터의 교류(reciprocation)를 야기하도록 구성된 적어도 하나의 펌프를 더 포함한다. 이러한 펌프는 부유하는 오염물이 오버플로우를 넘어가도록(pass over) 오버플로우에 충분히 근접하여 상기 제1 탱크의 수위를 유지하도록 구성된 제어의 실시예일 수 있다. 예를 들어, 펌프는 제2 탱크로부터 제1 탱크로 물을 펌핑(pump)하여 제1 탱크의 수위를 상승시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 탱크의 수위는 부유하는 오염물이 오버플로우, 즉 오버플로우에 의해 형성된 경계(edge)를 넘어가게 하기 위해 오버플로우에 충분히 가깝게 유지될 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 탱크와 제2 탱크 사이에 다수의 전달 수로, 예를 들어 제1 탱크에서 제2 탱크로 그레이 워터를 전달하도록 구성된 제1 전달 수로, 제2 탱크에서 다시 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하도록 구성된 제2 전달 수로가 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 펌프가 제1 탱크로부터 제2 탱크로 역류할 수 있는 것보다 더 높은 속도로 펌프가 제2 탱크로부터 제1 탱크로 물을 전달하는 경우, 상기 제어는 제1 탱크의 수위를 상승시킬 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 제2 탱크는 폐쇄되어 상기 제2 탱크의 수위 이상의 용량의 가스를 수용하도록 구성되고, 상기 제어는 상기 제2 탱크의 수위를 제어함으로써 상기 제1 탱크의 수위를 제어하기 위해 상기 용량의 가스를 제어하도록 구성된다. 이는 부유하는 오염물이 오버플로우를 넘어갈 수 있도록 상기 제1 탱크의 수위를 오버플로우에 충분히 가깝게 유지하도록 구성된 제어의 추가적인 실시예이다. 보다 구체적으로, 상기 제어는 제2 탱크의 수위를 선택적으로 아래로 내리고 그레이 워터를 제2 탱크에서 제1 탱크로 전달하여 제1 탱크의 수위를 제어하기 위해 상기 용량의 가스를 제어하도록 구성된다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어는 적어도 하나의 펌프를 제어하도록 구성되고, 상기 펌프는 상기 제2 탱크의 수위 이상의 상기 용량의 가스를 공급하도록 추가로 구성된다.

또한, 그레이 워터 처리 시스템 자체의 그레이 워터의 양이, 부유하는 오염물을 오버플로우를 넘어가도록 하기 위해 상기 제1 탱크의 수위를 오버플로우에 충분히 가깝게 유지하기 불충분한 경우에는, 신선한 주수(mains water)의 공급을 추가함으로써 제1 탱크의 수위를 훨씬 상승시킬 수 있는 제어가능한 주수 공급원(mains water supply)에 의해 더 추가적인 제어가 구현될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 그레이 워터 처리 시스템은 오버플로우 주변에 배치된 디플렉터(deflector)를 더 포함하며, 상기 디플렉터는 부유하는 오염물을 오버플로우 쪽으로 편향(deflect)하도록 구성된다. 제1 탱크가 실질적으로 관형인 단면(tubular cross section)을 포함하는 경우, 디플렉터는 바람직하게는 적어도 부분적으로 원뿔의 바닥이 위를 향하는 원뿔 형상이다. 디플렉터는 잘린 원뿔(truncated cone)의 형상을 가질 수 있고, 그레이 워터 공급 수로는 바람직하게는 디플렉터를 통과하고 디플렉터로부터 제1 탱크 내로 아래쪽으로 연장된다.

다른 측면에 따르면, 본 발명에 따른 그레이 워터 처리 시스템은:

- 그레이 워터 공급 수로를 통해 그레이 워터를 받도록 구성된 제1 탱크;

- 그레이 워터를 저장하도록 구성된 제2 탱크;

- 그레이 워터를 제1 탱크에서 제2 탱크로 전달하도록 구성된 제1 전달 수로;

- 제2 탱크로부터 다시 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하도록 구성된 제2 전달 수로; 및

- 제1 탱크로부터 제2 탱크로 및 그 반대로의 그레이 워터의 순환을 일으키도록 구성된 적어도 하나의 펌프

를 포함한다.

제1 탱크에서 제2 탱크로 그리고 그 반대로 그레이 워터를 순환시킴으로써, 시스템 내의 모든 그레이 워터, 즉 제1 탱크와 제2 탱크 모두에 담긴 그레이 워터가 계속해서 반복적으로 존재하고 제1 탱크에서 처리되는 것이 보장된다. 제1 탱크에서 방금 받은 그레이 워터에 비해 비교적으로 깨끗한 제2 탱크의 그레이 워터는 정기적으로 제1 탱크로 다시 전달되고 제1 탱크 내의 그레이 워터와 혼합된다. 이러한 방식으로 제1 탱크에 새로 유입된(introduced) 그레이 워터는 제2 탱크에서 온 비교적 깨끗한 물과 혼합된다. 또한, 제2 탱크로부터 다시 전달된 그레이 워터와 새로 유입된 그레이 워터의 혼합물은 상기 물에 존재하는 오염물과 물의 밀도 또는 비중 차이에 기초한 분리 원리(separating principle)를 사용하여 제1 탱크에서 처리된다. 시스템의 모든 그레이 워터는 반복해서 재처리되기(re-treated) 때문에, 주기적 배수 및 그레이 워터 처리 시스템 탱크의 오버플로우에 대한 필요성이 상당히 줄어든다. 이러한 방식으로, 그레이 워터 처리 시스템의 효율이 개선된다.

본 발명에 따른 그레이 워터 시스템은 원하는 수질을 얻기 위해 필요한 어떤 시간 주기로도 그레이 워터를 처리할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 그레이 워터 처리 시스템을 사용하여 얻을 수 있는 그레이 워터의 수질은 EP-A1-1 943 391에 기재된 그레이 워터 시스템과 같은 선행 기술 그레이 워터 시스템에 비해 상당히 개선된다. 특히 수질은 부유 고형물(suspended solids)과 상기 물의 혼탁도(turbidity)에 의해 측정된다.

또 다른 측면(aspect)에 따르면, 본 발명에 따른 그레이 워터 시스템은,

- 그레이 워터 공급 수로(grey water supply conduit)를 통해 그레이 워터를 받도록 구성된 제1 탱크

- 그레이 워터를 저장하도록 구성된 제2 탱크

- 제1 탱크로부터 제2 탱크로 그레이 워터를 적어도 전달하도록 구성된 제1 전달 수로.

- 상기 제2 탱크는 처리 장치를 포함하는

를 포함한다.

또한, 제2 탱크가 처리 장치를 포함하는 경우, 시스템 내의 모든 그레이 워터는 반복해서 처리될 수 있다.　 제1 탱크에서, 그레이 워터는 물과 상기 물에 존재하는 오염물 사이의 밀도와 비중 차이에 기초한 분리 원리를 사용하여 처리된다. 　제2 탱크의 처리 장치는 제2 탱크 내의 그레이 워터를 처리한다.　 또한, 그레이 워터 처리 시스템의 탱크의 주기적 배수의 필요성이 상당히 감소하므로 그레이 워터 처리 시스템의 효율성이 개선된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 처리 장치는 제1 전달 수로를 포함하고, 제1 탱크와 제2 탱크 사이에서 그레이 워터를 교류(reciprocate)하도록 구성된다. 제1 탱크와 제2 탱크 사이에서 그레이 워터를 교류함으로써, 제1 탱크에 새로이 받아진 그레이 워터는 제2 탱크로부터 온 비교적으로 깨끗한 그레이 워터와 혼합된다. 또한, 혼합물은 상기 제1 탱크에서, 물과 상기 물에 존재하는 오염물 사이의 밀도와 비중 차이에 기초한 분리 원리를 사용한 처리에 노출된다.

다른 바람직한 실시예에 따르면, 그레이 워터 처리 시스템은 제1 탱크와 제2 탱크 사이에서의 그레이 워터의 교류를 일으키도록 구성된 적어도 하나의 펌프를 포함한다.

또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 처리 장치는 제2 탱크로부터 다시 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하도록 구성된 제2 전달 수로를 더 포함하고, 상기 처리 장치는 제1 탱크와 제2 탱크 사이에서 제1 전달 수로와 제2 전달 수로를 통해 그레이 워터를 순환하도록 구성된다. 　순환은 보다 연속적인 공정(process)을 가능하게 하기 때문에 바람직한 교류(reciprocating)의 일종으로 간주된다. 또한, 제1 탱크에서 제2 탱크로 그레이 워터를 전달하기 위한 제1 전달 수로 및 제2 탱크에서 다시 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하기 위한 제2 전달 수로를 사용함으로써 설계 최적화(design optimization)를 가능하게 한다. 한편, 사용상, 제1 및 제2 전달 수로의 제1 탱크로의 연결은 수직 오프셋(vertically offset)일 수 있다. 다른 한편으로는, 제2 탱크에서, 제1 전달 수로의 배출구와 제2 전달 수로의 유입구는 서로 수평 오프셋으로(horizontally offset) 배치될 수 있다. 이들 바람직한 설계의 이점은 이하 도면 설명에서 설명될 것이다.

더욱 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 펌프는 산소 펌프이다.　 산소 펌프는 바람직하게는 제2 전달 수로가 제1 탱크로 들어가는(debouches) 레벨(level) 주변에 배치된 노즐로 유체 연결(fluid connection)된다. 바람직하게는, 노즐은 기포(air bubbles)의 형성을 일으키도록 구성되며, 이는 도면 기재에서 설명될 몇 가지 장점을 갖는다.

본 발명은 추가적으로， 그레이 워터를 처리하는 방법에 있어서,

- 그레이 워터 처리 시스템의 제1 탱크에 그레이 워터를 받는 단계;

- 그레이 워터를 상기 그레이 워터 처리 시스템의 제1 탱크와 제2 탱크 사이의 적어도 하나의 전달 수로를 통해 그레이 워터를 전달하는 단계; 및

- 부유하는 오염물을 오버플로우를 넘어가게 하기 위해 상기 제1 탱크의 수위를 상기 제1 탱크의 오버플로우에 충분히 가깝게 제어하는 단계;

를 포함하는　그레이　워터　처리　방법에　관한　것이다.

바람직한 실시예에 따르면, 제2 탱크는 닫히고 상기 제1 탱크에서 수위를 제어하는 단계는 제2 탱크로부터 다시 제1 탱크로의 전달을 일으키기 위해 상기 제2 탱크의 수위 이상의 용량의 가스를 유입하는 단계를 포함한다.

또 다른 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 방법은 디플렉터(deflector)를 갖는 상기 부유하는 오염물을 오버플로우 쪽으로 편향하는(deflecting) 단계를 더 포함한다.

본 발명은 추가적으로, 그레이 워터를 처리하는 방법에 있어서,

- 그레이 워터 처리 시스템의 제1 탱크에서 그레이 워터를 받는 단계.

- 상기 그레이 워터 처리 시스템의 제1 탱크로부터 제2 탱크로 제1 전달 수로를 통해 그레이 워터를 전달하는 단계.

- 그레이　워터를　상기　제２　탱크로부터　다시　상기　제１　탱크로　전달하는　단계；　및

- 상기　제１　탱크와　상기　제２　탱크　사이에서　그레이　워터를　교류하는　단계

를 포함하는 그레이 워터 처리 방법에　관한　것일　수　있다.

바람직한　실시예에　따르면，　상기 제2 탱크로부터 다시 상기 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하는 단계는　상기 그레이 워터를 상기 그레이 워터 처리 시스템의 제2 전달 수로를 통해 전달하는 단계를 포함하고,　상기 방법은　상기 그레이 워터를 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로 그리고 그 반대로 (vice versa) 순환하는 단계를 더 포함한다．
본　발명은　추가적으로，　그레이 워터를 처리하는 방법에　있어서，
-그레이　워터　처리　시스템의　제１　탱크에　그레이　워터를　받는　단계
-상기　제１　탱크로부터　상기　그레이　워터　시스템의　제２　탱크로　제１　전달　수로를　통해　그레이　워터를　전달하는　단계；
-상기 제2 탱크는 닫혀 있고 상기 제2 탱크 수위 이상의 용량의 가스를 받도록 구성되는,
-상기 제2 탱크 수위 이상의 용량의 가스를 유입하고, 이로 인해 상기 제2 탱크의 수위를 아래로 누르고 제2 탱크로부터 다시 제1 탱크로의 그레이 워터의 전달을 일으키며, 이로 인해 부유하는 오염물이 오버플로우를 넘어갈 수 있게 제1 탱크의 수위가 상기 제1 탱크의 오버플로우에 충분히 가깝게 상승을 일으키는 단계를 포함하는 상기 제1 탱크 수위를 조절하는 단계;
를　포함하는　그레이 워터를 처리하는 방법에　관한　것일　수　있다．

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바람직한　실시예에　따르면, 상기　방법은　제１　탱크와　제２　탱크　사이에　상기　그레이　워터를　교류하는　단계를　더　포함한다．

다른　바람직한　실시예에　따르면，　상기　방법은　제２　탱크로부터　다시　제１　탱크로　제２　전달　수로를　통해　그레이　워터를　전달하는　단계와，　제１　탱크로부터　제２　탱크로　그리고　그　반대로(vice versa) 순환하는　단계를　더　포함한다.

더　바람직한　실시예는　종속항의　주제이다.

본원에 기재되어 있음.

본　명세서에서　기재되고　도시된　다양한　측면들　및　특징들은　가능하다면　개별적으로　적용될　수　있다．　　이　개별적인　측면들，　특히　첨부된　종속항에　기재된　측면들　및　특징들은　분할　특허　출원의　대상이　될　수　있다．
이하　설명에서，　본　발명의　바람직한　실시예는 도면을　참조해　더　설명된다．
도 1 내지 도 6은 그레이 워터 처리 시스템을 적용하는 연속적인 단계와 상기 본 발명에 따른 방법의 개략도를 도시한다.
도 7 및 도 8은 두 연속적인 단계의 물 공급 센서의 개략도를 도시한다.
도 9 및 도 10은 대안적인 실시예에 따른 두 연속적인 단계의 물 공급 센서를 도시한다.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 그레이 워터 시스템(1)의 정면도, 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 14 및 도 15는 디플렉터 및 우회 수로(bypass conduit)를 구현하는 구성 요소를 도시한다.

도면은 그레이 워터 공급 수로(3)를 통해 그레이 워터를 받도록 구성된 제1 탱크(2) 및 그레이 워터를 저장하도록 구성된 제2 탱크(4)를 포함하는 그레이 워터 처리 시스템(1)을 도시한다. 제1 전달 수로(5)는 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로 그레이 워터를 전달하도록 구성된다.

도시된 실시예에서, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 상기 그레이 워터 처리 시스템(1)은 그레이 워터를 제2 탱크(4)로부터 제1 탱크(2)로 다시 전달하도록 구성된 제2 전달 수로(6) 및, 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로, 그리고 그 반대로의 그레이 워터의 순환을 일으키도록 구성된 적어도 하나의 펌프(7)를 포함한다.

제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로 그리고 그 반대로 그레이 워터를 순환함으로써, 상기 그레이 워터 처리 시스템(1) 내의 모든 그레이 워터, 즉 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 모두에 담긴 그레이 워터가 계속해서 반복적으로 존재하고 제1 탱크(2)에서 처리되는 것이 보장된다. 제1 탱크(2)에서 방금 받은 그레이 워터에 비해 비교적으로 깨끗한 제2 탱크(4)의 그레이 워터는 정기적으로 제1 탱크(2)로 다시 전달되고 제1 탱크(2) 내의 그레이 워터와 혼합된다. 이러한 방식으로 제1 탱크(2)에 새로 유입된(introduced) 그레이 워터는 제2 탱크(4)에서 온 비교적 깨끗한 물과 혼합된다. 또한, 제2 탱크(4)로부터 다시 전달된 그레이 워터와 새로 유입된 그레이 워터의 혼합물은 상기 물에 존재하는 오염물과 물의 밀도 또는 비중 차이에 기초한 분리 원리를 사용하여 제1 탱크(2)에서 처리된다. 가벼운 오염물은 뜨고(“부유”) 무거운 오염물은 가라앉기(“침전”) 때문에, 가장 깨끗한 물은 대체로 제1 탱크(2)의 중심부에 위치할 것이다. 제1 전달 수로(5)의 연결(connection)을 대체로 깨끗한 그레이 워터가 있는 이 중심부 또는 그 주변에 배치함으로써, 비교적 깨끗한 그레이 워터는 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로 전달될 수 있다.

그레이 워터 처리 시스템(1)의 모든 그레이 워터는 반복해서 재처리되기 때문에, 그레이 워터 처리 시스템(1)의 탱크(2,4)의 주기적 배수에 대한 필요성이 상당히 줄어든다. 이러한 방식으로, 그레이 워터 처리 시스템의 효율이 개선된다.

도시된 실시예에서, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 제1 전달 수로(5)는 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로 그레이 워터를 적어도 전달하도록 구성되며, 상기 제2 탱크(4)는 처리 장치를 포함한다. 상기 처리 장치는 바람직하게는 제1 전달 수로(5)를 포함하고, 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 사이에 그레이 워터를 교류하도록 구성된다.

제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 사이에서 그레이 워터를 교류함으로써, 제1 탱크(2)에 새로이 받아진 그레이 워터는 제2 탱크(4)로부터 온 비교적으로 깨끗한 그레이 워터와 혼합된다. 또한, 이 혼합물은 상기 제1 탱크(2)에서, 물과 상기 물에 존재하는 오염물 사이의 밀도와 비중 차이에 기초한 분리 원리를 사용한 처리에 노출된다.

도시된 실시예에서, 그레이 워터 처리 시스템(1)은 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 사이에서 그레이 워터의 교류를 일으키도록 구성된 적어도 하나의 펌프(7)를 포함한다.

당업자라면 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 사이의 단일(single) 전달 수로가 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 사이에서 그레이 워터를 교류하기에 충분하다는 것을 이해할 것이지만, 처리 장치는 바람직하게는 제2 탱크(4)로부터 다시 제1 탱크(2)로 그레이 워터를 전달하도록 구성된 제2 전달 수로(6)를 더 포함한다. 2개의 전달 수로 (5,6)를 갖는 처리 장치는 제1 전달 수로(5) 및 제2 전달 수로(6)를 통해 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 사이에서 그레이 워터를 순환하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 비추어, 순환하는 것은 교류하는 것(reciprocating) 속(genus)의 종(species)로 간주된다. 순환하는 것은 더 연속적인 공정을 허용하기 때문에 교류하는 것보다 순환하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 제1 전달 수로(5)에서 제1 탱크(2)로의 연결은 바람직하게는 제1 탱크(2)의 중심부 또는 그 주변에 배치되는데, 이 중심부가 일반적으로 비교적 깨끗한 그레이 워터를 수용하기 때문이다. 그레이 워터는 제1 탱크(2)로부터 제1 전달 수로(5)를 통해 제2 탱크(4)로 흐른다. 제2 전달 수로(6)는 제2 탱크(4)로부터 다시 제1 탱크(2)로 그레이 워터를 전달하는데 사용된다.

제1 전달 수로(5)와 제2 전달 수로(6)를 포함하는 그레이 워터 처리 시스템(1)은 또한 추가적인 설계 최적화를 고려한다. 바람직하게는, 사용상에 있어서, 제1 및 제2 전달 수로 (5,6)의 제1 탱크(2)로의 연결은 수직 오프셋이다. 이러한 방식으로, 제2 전달 수로(6)의 제1 탱크(2)로의 연결(9)은 제1 전달 수로(5)의 제1 탱크(2)로의 연결(8)보다 낮은 레벨(level)에 배치될 수 있다.

제1 전달 수로(5)의 제1 탱크(2)로의 연결(8)은 제1 전달 수로(5)의 유입구(inlet)이고, 제2 전달 수로(6)의 제1 탱크(2)로의 연결(9)은 제2 전달 수로(6)의 배출구(outlet)이다.

도면에 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 그레이 워터 처리 시스템(1)은 후술하는 바와 같이 바람직하게는 다목적으로 사용되는 펌프(7)를 포함한다. 펌프(7)는 노즐(11)이 있는 수로(10)를 통해 유체 연결(fluid connection)된 산소 펌프이다. 노즐(11)은 제2 전달 수로(6)가 제1 탱크(2)로 들어가는(debouches) 레벨(level), 즉 연결(9)과 제2 전달 수로(6)의 배출구 주변에 배치된다. 펌프(7)는, 주변 공기 또한 산소를 포함하기 때문에 주변 공기를 시스템 내로 펌핑(pump)하는 펌프로 구현될 수 있다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 노즐(11)은 기포(air bubble)의 형성을 일으키도록 구성되며, 이는 몇 가지 장점을 갖는다.

- 기포는 상향 유동(upward flow)을 일으킬 수 있고 결과적으로 제1 전달 수로(5)를 통해 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로의 그레이 워터의 전달을 일으킬 수 있다. (도 4)

- 기포는 물과 상기 물에 존재하는 오염물 간의 밀도 또는 비중 차이에 기초한 분리 원리(“부유”와 “침전”의 원리)를 다양한 방법으로 개선시킬 수 있다.

- 기포는 상향 유동을 일으킨다.

- 일부 오염물은 상향 이동하는 기포에 결합하는 경향이 있다. (“용존 공기 부상(dissolved air flotation)”의 원리)

- 그레이 워터는 일반적으로 비누와 샴푸를 포함하기 때문에 기포가 거품(foam)의 형성을 일으킬 수 있다. (“거품 분류”의 원리) (도 4 및 도 6 참조); 및

- 기포는 산소를 포함하므로 그레이 워터의 산소도(oxygen level)를 증가시킨다. 상기 증가된 산소도는 혐기성 박테리아(anaerobic bacteria)보다 바람직한 호기성 박테리아(aerobic bacteria )의 성장을 촉진한다.

상기 언급된 시너지 효과(synergistic effects)를 제공하는 산소 펌프로서 구현된 펌프(7)는 매우 에너지 효율적인 그레이 워터 처리 시스템(1)을 가져온다. 실제 실험은, 시간당 20와트 미만의 그레이 워터 처리 시스템(1)의 총 전력 소비가 달성될 수 있음을 보여주었다.

더욱 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2 탱크(4)의 처리 장치는 화학 반응기(12), 바람직하게는 생물 반응기(13)를 포함한다. 이러한 생물 반응기(13)는 혐기성 박테리아보다 선호되는 호기성 박테리아에 기초할 수 있다. 산소 펌프(7)를 사용하여 그레이 워터에 추가적인 산소를 유입함으로써, 호기성 박테리아의 성장이 촉진되고 상기 생물 반응기(13)의 효율이 향상될 수 있다. 또한, 호기성 박테리아는 혐기성 박테리아의 희생으로 성장하고 생존할 것이다. 결과적으로, 예를 들어 악취의 주요 원인인 혐기성 박테리아의 양이 감소된다.

제2 탱크(4)에서, 제1 수로(5)의 배출구(14)와 제2 수로(6)의 유입구(16)은 서로 수평 오프셋이다. 이러한 방식으로 제2 탱크(4) 내의 모든 그레이 워터가 순환에 관여되도록 보장된다.

제1 수로(5)의 배출구(14)와 제2 수로(6)의 유입구(16)가 화학 반응기(12) 또는 생물 반응기(13)로부터 서로 멀리 떨어져 있다면, 그레이 워터는 상기 화학 반응기(12) 또는 생물 반응기(13)를 통해 순환된다. 산소 펌프(7)가 순환 흐름을 일으키는데 사용되면, 산소가 있는 기포는 화학 반응기(12) 또는 생물 반응기(13)를 통과하거나 지나가는 그레이 워터의 산소도를 증가시킬 것이다. 이러한 방식으로, 호기성 박테리아의 성장이 촉진될 수 있다.

물과 상기 물에 존재하는 오염물의 밀도 또는 비중 차이에 기초한 분리 원리로부터 최적의 이익을 얻기 위해, 제1 탱크(2)는 바람직하게는 완전히 채워진다. 제1 탱크(2)는 부유하는 오염물이 우회 수로(bypass conduit)(18)를 통과하여 (도시되지 않은) 하수구로 배출될 수 있도록 하는 오버플로우(17)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 탱크(2)의 수위는 부유하는 오염물이 오버플로우(17), 즉 오버플로우(17)에 의해 형성된 경계를 넘어가게 하기 위해 오버플로우(17)에 충분히 가깝게 유지된다.

도시된 실시예에서, 제2 탱크(4)는 닫혀 있고 상기 제2 탱크(4)의 수위 이상의 용량의 가스를 수용하도록 구성된다. 상기 제2 탱크(4)의 수위 이상의 용량의 가스를 유입함으로써, 수위가 아래 방향으로 밀착되고 제2 탱크(4)로부터 다시 제1 탱크(2)로의 그레이 워터의 전달이 일어난다(도 3). 이러한 방식으로, 제1 탱크(2)의 수위는 부유하는 오염물이 오버플로우(17)의 경계를 넘어갈 수 있는 레벨로 상승될 수 있다. 제1 탱크(2)의 수위가 정확하게 제어될 수 있으므로, 그레이 워터 처리 시스템(1)은 주로 오버플로우(17)의 경계를 넘어가도록 거품을 일으키도록 설정될 수 있고, 그레이 워터의 유출(spilling)이 최소한으로 감소될 수 있다. 거품(“거품 분류”의 원리)은 또한 상기 경계를 넘어 부유하는 오염물(“부유”의 원리)을 운반한다. 또한, 기포에 결합된 부유 입자(“용존 공기 부상”의 원리)는 오버플로우(17)의 경계를 따라 운반될 수 있고, (도시되지 않은) 하수구로 배출되도록 우회 수로(18)로 들어가는 배출지(discharge location)(43)를 향해 경사진 바닥(sloping bottom)(42)에 의해 인도될 수 있다.

압력 센서(31) 및 압력 수로(19)를 사용하여, 상기 제1 탱크(1)의 수위가 검출될 수 있다.

대안적으로 (도시되지 않은) 추가 펌프가 제2 탱크(4)와 관련하여 배치될 수 있지만, 이미 존재하는 펌프(7) 또한 바람직하게는 제2 탱크(4)의 수위 이상의 용량의 가스를 제공하도록 구성된다. 펌프(7)는 추가 수로(20)로 제2 탱크(4)에 연결될 수 있다.

제1 탱크(2) 및 제2 탱크(4)에서의 그레이 워터의 처리로 충분히 깨끗해진 그레이 워터가 된 후, 처리된 그레이 워터는 제3 탱크(21)에 저장될 수 있다. 제3 탱크(21)는 처리된 그레이 워터를 저장하도록 구성되고, 저장된 처리된 그레이 워터를 (도시되지 않은) 화장실과 같은 물 사용자에게 배출할 배출물(discharge)을 포함한다. 그러나, 당업자는 이러한 제3 탱크가 없는 것을 고려할 수 있으며, 이 경우 제1 탱크(2) 및/또는 제2 탱크(4)의 그레이 워터는 물 사용자에게 직접 전달된다.

제1 탱크(2)의 비교적 깨끗한 중심부에 또한 연결된 제3 전달 수로(23)를 사용하여, 그레이 워터는 제1 탱크(2)로부터 제3 탱크(21)로 전달될 수 있다. 바람직하게는, 그레이 워터 처리 시스템(1)이 제3 탱크(21)(도 6)에 저장된 처리된 그레이 워터를 적어도 주기적으로 처리하도록 구성된 추가적인 처리 장치(24)를 더 포함한다. 추가 펌프(30)는 바람직하게는 UV 필터(25)인 추가 처리 장치를 통해 제3 탱크(21) 내에서 그레이 워터의 순환 흐름을 일으키기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 그레이 워터 처리 방법은 이제 도 1 내지 도 6에 도시된 연속적인 동작 단계를 사용해 더 설명된다.

제1 단계는 그레이 워터 처리 시스템(1)의 제1 탱크(2)에 그레이 워터를 받는 것이다. 그레이 워터 공급 수로(3)를 통해 흐르는 그레이 워터는 유동 센서(26)로 감지될 수 있다. 밸브(27)는 닫혀 있는 제2 탱크(2)로부터 제2 탱크(4) 수위 이상의 가스가 빠져나올 수 있도록 개방 상태에 있다. 이러한 방식으로, 들어오는 그레이 워터는 제1 탱크(2)와 제2 탱크(4) 모두를 채울 것이다 (도 1).

새로운 그레이 워터의 공급이 일단 중단되면(도 2), 밸브(27)가 잠기고 밸브(28)이 열린다. 펌프(7)를 사용하여, 제2 탱크(4)의 수위 이상의 용량의 가스가 유입된다. 제2 탱크(4)의 수위는 상기 가스에 의해 아래로 밀착되고, 제2 탱크(4)로부터 다시 제1 탱크(2)로의 그레이 워터의 전달이 일어난다(도 3). 펌프(7)은 제1 탱크(2)의 수위가 오버플로우(17)에 도달할 때까지 제2 탱크(4)의 수위 이상의 가스를 유입한다. 이러한 방식으로, 제2 탱크(4)의 수위는 내려가고 제1 탱크(2)의 수위는 올라가며 부유하는 오염물을 오버플로우(17)를 넘어가게 하기 위해 오버플로우(17)에 충분히 가까워질 수 있다. 압력 센서(31) 및 압력 수로(19)를 사용하여, 상기 제1 탱크(1)의 수위가 검출된다. 연속적인 공정 동안, 제어(35)는 부유 오염물이 오버플로우(17)를 넘어갈 수 있도록 상기 제1 탱크의 수위를 오버플로우(17)에 충분히 가깝게 유지한다.

이제 밸브(28)이 잠기고 밸브(29)가 열린다. 펌프(7)는 수로(10)를 통해 산소가 있는 공기를 노즐(11)로 펌핑하는데 사용되고, 이로 인해 기포가 노즐(11)을 빠져나가도록 한다. 기포는 몇 가지 기술적 효과를 갖는다. 도 4는 어떻게 기포가 상향 흐름을 일으키고 결과적으로 제1 전달 수로(5)를 통해 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로의 그레이 워터의 전달을 일으키는지를 도시한다. 밸브(27)는 여전히 닫혀 있고, 순환이 일어난다. 제1 탱크(2)의 수위가 떨어지고 이것이 압력 센서(31)에 의해 검출되면, 밸브(28)이 펌프(7)를 이용하여 제2 탱크(4)의 수위 이상의 가스를 유입하기 위해 잠시 개방될 수 있다. 이러한 방식으로 제1 탱크(1)의 레벨은 오버플로우(17) 또는 그 주변에, 즉 부유하는 오염물이 오버플로우(17)를 넘어갈 수 있게 오버플로우(17)에 충분히 가깝게 유지된다.

상기 방법은 제2 전달 수로(6)를 통해 제2 탱크(4)로부터 다시 제1 탱크(2)로 그레이 워터를 전달하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로 그리고 그 반대로 그레이 워터를 순환하는 단계를 더 포함한다(도 4). 순환으로 인해, 제1 탱크(2) 및 제2 탱크(4) 모두의 그레이 워터는 주기적으로 제1 탱크(2)를 통과하고, 여기에서 물과 상기 물에 존재하는 오염물 간의 밀도 또는 비중 차이에 기초한, 이미 논의된 분리 원리로 처리된다.

상기 방법은 제1 탱크(2) 안으로 기포를 유입하는 단계를 포함하고(도 4), 기포는 다음 중 하나 이상을 일으킨다.

- 제1 전달 수로(5)를 통해 제1 탱크(2)로부터 제2 탱크(4)로의 그레이 워터의 전달;

- 그레이 워터에서의 거품의 형성; 및

- 그레이 워터의 산소도의 증가

이 분리 원리는 또한 한편으로는 기포에 의해 일어난 상향 흐름, 다른 한편으로는 일부 오염물의 상향 이동하는 기포에 결합하는 경향에 의해 개선된다. 또한 그레이 워터가 일반적으로 비누와 샴푸를 포함하기 때문에 거품 형성을 일으킬 수 있다.

도시된 실시예에서, 디플렉터(41)는 오버플로우 주변에 배치되고, 디플렉터(41)는 부유하는 오염물을 오버플로우(17)쪽으로 편향하도록(deflect) 구성된다. 이러한 방식으로, 디플렉터(41)는 부유하는 오염물이 오버플로우(17), 즉 오버플로우(17)에 의해 형성된 경계를 넘어가는 것을 용이하게 한다.

제1 탱크(2)가 실질적으로 관형인 단면(tubular cross section)을 포함하는 경우, 디플렉터(41)는 바람직하게는 적어도 부분적으로 원뿔형(cone) 또는 깔때기(funnel) 형이고, 상기 원뿔의 바닥은 위를 향한다. 이러한 방식으로, 디플렉터(41)는 그 둘레를 따라 오버플로우(17)로부터 일정한 거리에 배치될 수 있다. 당업자는 상이한 형상을 갖는 오버플로우(17)에 대해서는 디플렉터(41)의 다른 형상이 더 적합할 수 있다고 이해할 것이다. 예를 들어 오버플로우의 정사각형 형상의 둘레에 있어서 최적화된 디플렉터는 실질적으로 피라미드 형상을 포함할 수 있다.

도시된 바람직한 실시예에서, 디플렉터(41)는 잘린 원뿔(truncated cone)의 형상을 가지고, 그레이 워터 공급 수로(3)는 실질적으로 상기 디플렉터(41)의 중앙 개구(central opening)(44)를 중심으로 통과하며, 디플렉터(41)로부터 아래쪽으로 제1 탱크(2) 내로 연장된다. 상기 디플렉터로부터 제1 탱크(2)로의 그레이 워터 공급 수로(3)의 연장은 그레이 워터 공급 수로(3)를 통과하는 부유하는 오염물 또는 거품의 변화를 감소시킨다.

본 발명에 따르면, 제어(35)는 제1 탱크(2)의 수위를 오버플로우(17)에 충분히 가깝게 유지하여, 부유하는 오염물을 오버플로우(17), 다시 말하면 오버플로우(17)에 의해 형성된 경계를 넘어가게 한다. 보다 구체적으로, 부유하는 오염물은 제1 탱크(2)에서 상승하고 디플렉터(41)에 의해 오버플로우(17) 쪽으로 편향될 것이다(도 4 및 도 6).

당업자라면, 한편으로는 디플렉터(41)가 부유하는 오염물과 특히 거품을 편향하기에 충분히 가깝고, 반면 다른 한편으로는 거품이 쉽게 오버플로우(17)를 넘어갈 수 있게 거리 d가 충분히 크도록, 오버플로우(17)와 디플렉터(41) 간의 거리를 선택할 것이다. 테스트(test) 동안, 오버플로우(17)와 디플렉터(41) 사이의 거리 d는 0.5 내지 2cm, 바람직하게는 약 1cm인 것이 효과적인 것으로 입증되었다.

부유 오염물 및 거품, 때때로 약간의 그레이 워터가 오버플로우(17)를 넘어가면, 경사진 바닥(sloping bottom)(42)에 의해 경사진 바닥(42)의 최저 지점 또는 그 주변에 배치된 배출지(discharge location)(43)를 향해 인도될 수 있다. 이 배출지(43)로부터, 부유하는 오염물과 거품은 (도시되지 않은) 하수구로 배출되도록 우회 수로(18)로 들어간다.

기포는 또한 산소를 포함하고 따라서 그레이 워터의 산소도를 증가시킨다. 증가된 산소도는 혐기성 박테리아보다 선호되는 호기성 박테리아의 성장을 촉진한다.

상기 방법은 또한 제2 탱크(4)의 상기 그레이 워터를 화학 반응기(12), 바람직하게는 생물 반응기(13)로 처리하는 단계를 포함한다. 이러한 생물 반응기(13)의 효과 또한 증가된 산소도로 인해 개선될 수 있다.

제1 탱크(2) 및 제2 탱크(4)에서의 처리는 원하는 수질에 도달하기에 충분한 설정 시간 동안 계속된다. 제1 탱크(2) 및 제2 탱크(4)에서의 그레이 워터의 처리로 충분히 깨끗해진 그레이 워터가 생성된 후, 처리된 그레이 워터는 제3 탱크(21)에 저장될 수 있다(도 5). 따라서 상기 방법은 처리된 그레이 워터를 상기 그레이 워터 처리 시스템(1)의 제3 탱크(21)에 저장하는 단계를 포함할 수 있다(도 5). 바람직하게는, 물은 제1 탱크(2)로부터 제3 탱크(21)로 추가적인 처리 장치(24), 바람직하게는 UV 광원(UV-light source)을 갖는 UV 필터(25)를 통해 전달된다. 제3 전달 수로(23)는 3방향 밸브(three-way valve)(32)에 연결되어, 추가 처리 장치(24)를 통해 제1 탱크(2)로부터 물을 보낸다. 처리된 그레이 워터의 제1 탱크(2)로부터 제3 탱크(21)로의 전달 중에, 제1 전달 수로(5)의 선택적인 밸브(34)는 잠기는 것이 바람직하다.

상기 방법은 바람직하게는 제3 탱크(21)에 저장된 처리된 그레이 워터를 주기적으로 처리하는 추가적인 단계를 포함하며, 이는 흐름이 분리되면 제1 탱크(2) 및 제2 탱크(4)에서의 다른 그레이 워터 처리 공정과 동시에 일어날 수 있다(도 6).

도 7 내지 도 10은 그레이 워터 처리 시스템(1)의 유동 센서(26)의 실시예를 도시한다. 유동 센서(26)는 제1 측정 위치(38)과 제2 측정 위치(39) 사이의 압력 차를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서를 포함한다. 측정 위치(38 및 39)는 그레이 워터 공급 수로(3) 내부에 서로에 대해 수직 오프셋으로 배치되어 있다. 동작에 있어서, 유동 센서(26)는 그레이 워터 공급 수로(3) 내부에 서로에 대해 수직 오프셋으로 배치된 제1 측정 위치(38)과 제2 측정 위치(39) 사이의 압력 차이를 측정한다.

바람직하게는, 유동 센서(26)는 상기 그레이 워터 공급 수로(3)의 하강부(37) 근처에 배치된다. 하강부(37)는 U 또는 V 형상의 굴곡부를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 U 형상의 굴곡부는 사이펀(siphon)으로 기능할 수 있고, 악취 잠금 장치(odor lock)를 제공할 수 있다.

단일 압력 센서가 제1 측정 위치(38)과 제2 측정 위치(39) 사이의 압력 차이를 측정할 수 있지만, 유동 센서(26)가 상기 그레이 워터 공급 수로 내에 서로에 대해 수직 오프셋으로 배치된 제1 압력 센서 및 제2 압력 센서를 포함한다면 개선된 정확도가 얻어질 수 있다. 각 압력 센서는 각 측정 위치(38, 39)에서 압력을 측정한다.

도 7은 그레이 워터 공급 수로(3)를 통한 그레이 워터의 공급이 없는 휴지 상태(rest state)를 도시한다. 유동 센서(26)의 제1 측정 위치(38)과 제2 측정 위치(39) 둘 다 그레이 워터 공급 수로(3)의 하강부(37)의 수위 위에 배치된다. 결과적으로, 두 측정 위치(38,39)에서 동일한 주변 기압이 측정된다. 따라서, 휴지 상태에서 p38=p39 이다.

도 8에서, 그레이 워터 공급 수로(3)를 통해 그레이 워터의 공급이 있다. 제1 측정 위치(38)은 제2 측정 위치(39)보다 낮은 레벨에서 수직으로 배치되기 때문에, 제1 측정 위치(38)에서 측정된 압력이 제2 측정 위치(39)에서 측정된 압력보다 높다. 따라서, 그레이 워터 공급 수로(3)를 통한 그레이 워터의 공급 동안에는 p38>p39이다.

유동 센서(26)의 압력 센서 / 제어기(40)는 두 측정 위치(38,39)에서 측정된 압력 레벨 사이의 압력 차이를 모니터링(monitor) 한다. 유동 센서(26)의 제어기(40)는 그레이 워터 처리 시스템(1)의 제어(35)와 통신할 수 있다.

위에 기재된 바와 같이 유동 센서(26)는 그레이 워터에 존재하는 오염물에 민감하지 않기 때문에 그레이 워터의 공급을 검출하는 데 특히 적합하다. 종래 유동 센서와 달리, 상기 유동 센서(26)는 막힘(clogging)에 취약하지 않다.

당업자는 2개의 수직 오프셋 측정 위치를 갖는 유동 센서(26)가 또한 실질적으로 직선인 그레이 워터 공급 수로(3)에 배치될 수 있음을 이해할 것이다(도 9 및 도 10).

다른 (도시되지 않은) 실시예에 따르면, 유동 센서(26)는 측정 위치(38 및 39)가 굴곡부의 상류에 위치될 것이라는 차이와 함께 도 8과 같이 구현된다. 기본적으로, 이는 역류 방향(inverse flow direction)의 도 8이다. 이 경우, 그레이 워터의 흐름은 측정 위치(38,39)에서 압력을 받게(under pressure) 될 것이다. 이 압력 하에서의 차이가 다시 그레이 워터의 흐름의 지표가 된다. 그러나, 이 압력으로 인해, 유동 센서(26)는 도 7, 도 8의 실시예에서 보다 막힘에 덜 취약할 것이다. 결국, 압력 하에 있으면 그레이 워터에 존재하는 입자를 측정 위치(38,39)로 밀어 넣는 대신에, 측정 위치(38,39)로부터 멀어지게 할 것이다.

수로 내부에서 서로에 대해 수직 오프셋으로 배치된 제1 측정 위치(38)와 제2 측정 위치(39) 사이의 압력 차이를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서를 포함하는 유동 센서(26)는, 반드시 본 발명에 따른 그레이 워터 처리 시스템과 함께 적용되는 것에만 제한되는 것은 아니다. 이러한 유동 센서(26)는 흐름의 존재가 모니터링되는 다양한 수로에서 적용을 찾을 수 있다.

독립항에 의해 정의된 다양한 측면은 서로 조합하여 또는 독립적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 부유하는 오염물이 오버플로우(17)를 넘어갈 수 있도록 오버플로우(17)에 충분히 가깝게 제1 탱크(2)의 수위를 유지하도록 구성된 제어(35)는 위에 기재된 바와 같이 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어(35)는 제2 탱크(4)의 수위 이상의 용량의 가스를 제어하도록 펌프를 제어할 수 있고, 그렇게 함으로써 제2 탱크(4)의 수위를 선택적으로 아래로 밀어내고 제2 탱크(4)로부터 제1 탱크(2)로 그레이 워터를 전달하여 제1 탱크(2)의 수위를 제어할 수 있다. 대안적으로, 제어(35)는 제2 탱크(4)로부터 제1 탱크(2)로 물을 펌핑하여 제1 탱크(2) 수위의 상승을 일으키도록 구성된 (도시되지 않은) 펌프로서 구현될 수 있다. 또한, 제어부(35)는 (도시되지 않은) 주수 공급(mains water supply)을 통해 주수의 공급을 제어할 수 있다. 당업자는 제어(35)가 부유하는 오염물이 오버플로우(17)를 넘어갈 수 있도록 제1 탱크(2)의 수위를 오버플로우(17)에 충분히 가깝게 유지하기 위해 상기 언급된 방법들 중 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 그레이 워터 시스템(1)의 개략적인 설계(layout)를 도시하지만, 도 11 내지 도 13은 이 그레이 워터 시스템(1)의 바람직한 실제 실시예의 정면도, 평면도 및 측면도를 도시한다. 이 실제 실시예에서, 제1 탱크(2)는 제2 탱크(4)에 대해 실질적으로 중앙에 배치되며, 이는 최적의 순환 및 개선된 세정 옵션(cleaning option)을 얻는 데 유리하다. 제2 탱크(4)가 제1 탱크(2)를 부분적으로 둘러싸는 경우, 제1 수로(5)의 배출구(14)와 제2 수로(6)의 유입구(16)를, 서로 다른 방향, 예를 들어 제1 탱크(2)로부터 반대 방향으로 연장되는 비교적 짧은 수로로, 서로 수평 오프셋으로 배치하는 것이 가능하다. 수평 오프셋은 제2 탱크(4)의 모든 그레이 워터가 순환에 관여되는 것을 보장한다.

도 14 및 도 15는 디플렉터(41)와 우회 수로(18)를 구현하는 일체형 구성요소(integral component)를 도시한다.

위에 기재된 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 예를 들어, 개략도는 별도의 탱크를 도시한다. 그러나 당업자는 상기 탱크가 챔버(chamber), 즉 더 큰 탱크 내의 서브 탱크일 수 있음을 이해할 것이다.

첨부된 청구 범위에서 언급된 특징들이 참조 부호 뒤에 오는 경우, 그러한 부호는 청구 범위의 명료성을 향상하기 위한 목적으로만 포함되며 청구 범위를 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 다음의 청구 범위에 의해서만 규정된다.

Claims (32)

1. 그레이 워터(grey water) 처리 시스템에 있어서,
   - 그레이 워터 공급 수로(supply conduit)를 통해 그레이 워터를 받도록 구성되고, 이를 통해 부유하는 오염물이 하수구로 배출될 수 있는 오버플로우(overflow)를 포함하는 제1 탱크
   - 그레이 워터를 저장하도록 구성된 제2 탱크;
   - 상기 제2 탱크는 닫혀 있고 상기 제2 탱크의 수위 이상의 용량의 가스를 받도록 구성되는; 및
   - 상기 제1 탱크와 상기 제2탱크 간 그레이 워터를 적어도 전달하도록 구성된 적어도 하나의 전달 수로(transfer conduit);
   를 포함하고,
   - 상기 제2 탱크의 수위 이상의 상기 용량의 가스를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 펌프(7); 및
   - 상기 적어도 하나의 펌프(7)를 제어하여 상기 수위를 넘는 상기 용량의 가스를 유입하고 상기 제2 탱크의 수위를 상기 용량의 가스로 상기 수위를 아래로 누름으로써 제2 탱크로부터 제1 탱크로 물을 전달하게 하고, 이로 인해 제1 탱크의 수위가 상승하고 부유하는 오염물이 오버플로우를 넘어갈 수 있게 상기 제1 탱크의 상기 수위를 오버플로우에 충분히 가깝게 유지하도록 구성된 제어;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   그레이 워터(grey water) 처리 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 펌프(pump)(7)는 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 간 그레이 워터의 교류(reciprocation)를 일으키도록 구성된,
   그레이 워터 처리 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 오버플로우에 배치된 디플렉터(deflector)를 더 포함하고,
   상기 디플렉터는 부유하는 오염물을 상기 오버플로우 쪽으로 편향하도록(deflect) 구성된,
   그레이 워터 처리 시스템.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   - 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로 그레이 워터를 전달하도록 구성된 제1 전달 수로; 및
   - 상기 제2 탱크로부터 다시 상기 제1 탱크로 전달하도록 구성된 제2 전달 수로
   를 포함하는 그레이 워터 처리 시스템.
   
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 펌프(7)가 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로, 그리고 그 반대로의 순환(circulation)을 일으키도록 구성된
   그레이 워터 처리 시스템.
   
   
6. 제4항에 있어서,
   사용에 있어서,
   - 상기 제1 전달 수로 및 상기 제2 전달 수로의 상기 제1 탱크로의 연결은 수직 오프셋이고,
   - 상기 제2 전달 수로의 상기 제1 탱크로의 연결은 상기 제1 전달 수로의 상기 제1 탱크로의 연결보다 낮은 레벨(level)에 배치된,
   그레이 워터 처리 시스템.
   
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   적어도 하나의 펌프(7)가 산소 펌프인,
   그레이 워터 처리 시스템
   
   
8. 제4항에 있어서,
   적어도 하나의 펌프(7)가 산소 펌프이고,
   상기 산소 펌프가 상기 제2 전달 수로가 상기 제1 탱크로 들어가는(debouches) 레벨(level)에 배치된 노즐로, 상기 산소 펌프가 상기 노즐을 통해 상기 제1 탱크의 기포의 형성을 일으키는데 추가적으로 사용되도록 하기 위해 유체 연결되는
   그레이 워터 처리 시스템.
   
   
9. 제4항에 있어서,
   상기 제2 탱크가 처리장치를 포함하는,
   그레이 워터 시스템.
   
   
10. 제4항에 있어서,
    상기 제2 탱크에서 상기 제1 전달 수로의 배출구와 상기 제2 전달 수로의 유입구가 서로 수평 오프셋(horizontally offset)이 되는,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 탱크에서 상기 제1 전달 수로의 배출구와 상기 제2 전달 수로의 유입구가 서로 수평 오프셋(horizontally offset)이 되고,
    상기 제1 전달 수로의 배출구와 상기 제2 전달 수로의 유입구가 상기 처리 장치로부터 서로 멀리 떨어져 있는,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
    
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제3 전달 수로를 통해 상기 제1 탱크로 연결되는 제3 탱크를 더 포함하고,
    상기 제3 탱크는 처리된 그레이 워터를 저장하도록 구성되고, 저장된 처리된 그레이 워터를 물 사용자에게 배출할 배출물(discharge)을 포함하는
    그레이 워터 처리 시스템.
    
    
13. 제12항에 있어서,
    추가적인 처리 장치를 더 포함하고,
    상기 처리 장치는 상기 제3 탱크에 저장된 상기 처리된 그레이 워터를 적어도 주기적으로 처리하도록 구성된,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
    
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하나의 유동 센서(flow sensor)를 더 포함하고,
    상기 유동 센서는 적어도 하나의 압력센서를 포함하고,
    상기 압력 센서는 제1 측정 위치와 제2 측정 위치 사이의 압력 차이를 측정하도록 구성되되, 상기 제1 측정 위치와 제2 측정 위치는 상기 그레이 워터 공급 수로 내에 서로 수직 오프셋으로 배치된,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 유동 센서가 상기 그레이 워터 공급 수로의 하강부(lowered portion)에 배치된,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 하강부가 U 또는 V 형상의 굴곡부를 포함하는,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
17. 제14항에 있어서,
    상기 그레이 워터 공급 수로에서 서로 수직 오프셋으로 배치된 제1 압력 센서와 제2 압력 센서를 포함하는,
    그레이 워터 처리 시스템.
    
    
    
18. 제1항 또는 제2항에 따른그레이 워터 처리 시스템으로 그레이 워터를 처리하는 방법에 있어서,
    - 그레이 워터 처리 시스템의 제1 탱크에서 그레이 워터를 받는 단계.
    - 상기 그레이 워터 처리 시스템의 상기 제1 탱크와 제2 탱크 간에 적어도 하나의 전달 수로를 통해 그레이 워터를 전달하는 단계; 및
    - 상기 제2 탱크는 닫혀 있고 상기 제2 탱크 수위 이상의 용량의 가스를 받도록 구성된,
    를 포함하고,
    - 상기 제2 탱크 수위 이상의 용량의 가스를 펌핑하는(pumping) 단계를 포함하여, 이로 인해 상기 제2 탱크의 수위를 아래로 누르고 상기 제2 탱크로부터 다시 상기 제1 탱크로의 그레이 워터의 전달을 일으키고, 이로 인해 상기 제1 탱크의 오버플로우에 충분히 가깝게 상기 제1 탱크의 수위의 상승을 일으켜 부유하는 오염물(floating contaminants)이 상기 오버플로우를 넘어갈 수 있게하는, 상기 제1 탱크의 수위를 제어하는 단계
    를 특징으로 하는 그레이 워터 처리 방법.
    
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 부유하는 오염물을 디플렉터(deflector)로 상기 오버플로우 쪽으로 편향(deflect)하는 단계를 더 포함하는
    그레이 워터 처리 방법.
    
20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 탱크로부터 다시 상기 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하는 단계는 상기 그레이 워터를 상기 그레이 워터 처리 시스템의 제2 전달 수로를 통해 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 상기 그레이 워터를 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로 그리고 그 반대로 (vice versa) 순환하는 단계를 더 포함하는
    그레이 워터 처리 방법.
    
    
21. 제18항에 있어서,
    - 제1 전달 수로를 통해 제1 탱크로부터 제2 탱크로 그레이 워터를 전달하는 단계
    - 제2 전달 수로를 통해 상기 제2 탱크로부터 다시 상기 제1 탱크로 그레이 워터를 전달하는 단계; 및
    - 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로 그리고 그 반대로 상기 그레이 워터를 순환하는 단계
    를 포함하는 그레이 워터 처리 방법.
    
    
22. 제18항에 있어서,
    기포를 상기 제1 탱크 안으로 유입(introduce)하는 단계를 포함하는
    그레이 워터 처리 방법.
    
23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로 그리고 그 반대로 그레이 워터를 순환하는 단계처럼 상기 기포가 상기 제1 전달 수로를 통해 상기 제1 탱크로부터 상기 제2 탱크로의 그레이 워터의 전달을 일으키는,
    그레이 워터 처리 방법.
    
    
24. 제22항에 있어서,
    상기 기포가 상기 그레이 워터 내에 거품(foam)의 형성을 일으키는,
    그레이 워터 처리 방법.
    
    
25. 제22항에 있어서,
    상기 기포가 산소를 포함하고 상기 그레이 워터의 산소 레벨(level)을 증가시키는,
    그레이 워터 처리 방법.
    
    
26. 제18항에 있어서,
    상기 제2 탱크의 상기 그레이 워터를 화학 반응기로 처리하는 단계를 포함하는,
    그레이 워터 처리 방법.
    
    
27. 제18항에 있어서,
    처리된 그레이 워터를 상기 제1 탱크로부터 제3 탱크로 전달하고, 상기 처리된 그레이 워터를 상기 그레이 워터 처리 시스템의 상기 제3 탱크 내에 저장하는 단계를 포함하되, 상기 제3 탱크에 저장된 상기 처리된 그레이 워터를 주기적으로 처리하는 추가적인 단계를 더 포함하는,
    그레이 워터 처리 방법.
    
    
28. 제18항에 있어서,
    제1 측정 위치와 제2 측정 위치 간의 압력 차이를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    이들은 상기 그레이 워터 공급 수로 내에 서로 수직 오프셋으로 배치된,
    그레이 워터 처리 방법.
    
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