KR102535009B1 - 농업 용수처리 시스템 및 용수처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 실시예들에 따른 발명은 유입된 용수에 수질정화 처리를 가하고, 상기 처리된 용수를 내보내는 용수처리부와 상기 용수처리부의 수질정화 처리 가동 여부에 기초하여, 상기 용수처리부에 보존액을 공급하는 보존액공급부 및 상기 용수처리부에 대한 상기 용수의 유입유출 및 상기 보존액공급부에 대한 상기 보존액의 유입유출을 제어하는 제어부를 포함하는 용수처리 시스템에 관한 것이다. 또한, 실시예들에 따른 용수처리 시스템을 이용한 용수처리 방법이다. 본 실시예들에 따른 용수처리 시스템 및 용수처리 방법은 대규모의 용수를 처리하고, 공급하며, 계절 또는 기타 조건에 따라 처리량의 변화가 급격한 환경에서 효율적인 용수처리가 가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 농업 용수처리 시스템 및 용수처리 방법에 관한 것으로서, 대규모의 용수를 처리하여 공급 가능한 용수처리 기술에 관한 것이다.
수자원은 인간의 삶을 영위하기 위한 필수적인 자원으로서, 수자원의 효율적 이용 및 배출 처리는 수자원의 지속 가능한 사용을 위해 인간 사회가 꾸준히 노력해온 과제이다. 수자원은 농업과 밀접한 관계가 있고, 농업에서 수자원을 활용하기 위한 다양한 기술들이 제시되어 왔다. 근래에는, IT기술 발전의 영향으로, 농업에 IT 기술을 적용한 스마트팜 기술이 다양하게 제안되고 있으며, 이러한 스마트팜 기술과 관련되어 용수의 공급 및 처리에 관한 기술들도 함께 제안되고 있다.
이와 관련된 종래기술로서, 공개특허 제10-2019-0131919호(“스마트팜용 에너지 자립형 물 공급 시스템”)는 하천에 유동하는 물을 정화하여 스마트팜에 용수를 공급하기 위한 물 공급 시스템을 제안한다. 또한, 등록특허 제10-2223211호(“양액 재활용 여과장치”)는 대규모 스마트팜에 적용 가능한 양액 여과장치를 제안한다. 등록특허 제10-2160939호(“UF 공정 및 RO 공정을 이용한 수처리 시스템”)는 용수의 수질을 정화하기 위한 수처리 시스템을 제안하고, 공개특허 제10-2018-0128330호(“스마트팜테크 서비스를 위한 유용미생물 셀프 자동 공급 시스템”)는 스마트팜테크 서비스를 위한 미생물 자동 공급 시스템을 제안하고 있다.
이와 같이, 스마트팜 관련 기술 또는 농업 용수 공급에 관한 기술이 제안되고 있으나, 스마트팜은 계절, 양육 작물의 특성 등 가동 환경에 따라 다변화된 운용이 이뤄질 필요성이 있다. 특히, 대규모 스마트팜의 경우 작물의 특성과 계절에 따라 스마트팜에 요구되는 용수량의 변화량이 크고, 용수 처리 과정의 변화가 필요하다. 따라서, 이러한 환경 변화에 따라 용수 공급에 운용의 편의를 개선하는 스마트팜 용수 공급 기술의 필요성이 있다.
본 발명은 다양한 환경에 따라 가변적인 운용이 용이한 농업 용수처리 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 용수처리 시스템 및 용수처리 방법에 관한 것으로서, 유입된 용수에 수질정화 처리를 가하고, 상기 처리된 용수를 내보내는 용수처리부와, 상기 용수처리부의 수질정화 처리 가동 여부에 기초하여, 상기 용수처리부에 보존액을 공급하는 보존액공급부와, 상기 용수처리부에 대한 상기 용수의 유입유출 및 상기 보존액공급부에 대한 상기 보존액의 유입유출을 제어하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 용수처리부는 상호 병렬 연결된 적어도 하나 이상의 처리조를 포함하고, 상기 보존액공급부는 상기 용수처리부의 복수의 처리조 중 적어도 하나 이상의 처리조에 보존액을 공급한다.
또한, 바람직하게는, 상기 용수처리부는 제1 용수처리부와 제2 용수처리부를 포함하고, 상기 제1 용수처리부는 제1 수질정화 방법에 따라 상기 유입된 용수를 수질정화 처리하고, 상기 제2 용수처리부는 제2 수질정화 방법에 따라 상기 유입된 용수를 수질정화 처리하며, 상기 제1 용수처리부와 상기 제2 용수처리부는 직렬로 연결된다.
또한, 바람직하게는, 상기 용수처리부는, 복수의 처리조에 대하여 용수 또는 보존액의 유입과 유출을 제어하기 위한 밸브를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 보존액공급부는 제1 보존액공급부와 제2 보존액공급부를 포함하고, 상기 제1 보존액공급부는 상기 제1 용수처리부에 제1 보존액을 공급하며, 상기 제2 보존액공급부는 상기 제2 용수처리부에 제2 보존액을 공급하고, 상기 제1 보존액과 상기 제2 보존액은 주성분이 다르다.
또한, 바람직하게는, 상기 보존액은, 차아염소산 또는 중아황산나트륨 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 시스템은, 폐양액순환부를 더 포함하고, 상기 폐양액순환부는, 폐양액을 저장하는 폐양액저장조와, 상기 폐양액저장조에서 처리된 양액을 저장하는 양액저장조를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 상기 보존액공급부는 상기 폐양액순환부에 보존액을 공급할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 시스템은, 하수처리부를 더 포함하고, 상기 하수처리부는 수질정화 처리된 용수를 상기 용수처리부로 공급할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 시스템은, 빗물저장조를 더 포함하고, 상기 빗물저장조는, 유입된 빗물을 저장하고, 상기 저장된 빗물을 상기 용수처리부로 공급할 수 있다.
한편, 상기 시스템을 이용한 용수처리 방법으로서, 용수처리 방법은, 용수처리부의 처리조의 현재 가동 여부를 확인하는 제1 단계와, 상기 처리조의 가동 계획에 대응하여 상기 처리조의 유입 밸브를 제어하는 제2 단계와, 상기 처리조의 가동 계획에 대응하여 보존액공급부에서 상기 처리조에 보존액을 주입하는 제3 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제3 단계는, 상기 처리조의 수질을 확인 결과에 대응하여 상기 보존액의 주입을 중단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 환경 변화에 따라 용수 처리량 또는 공급량의 원활한 조절이 가능하다. 병렬 연결된 처리조의 운용으로 대규모 용수의 빠른 처리가 가능하고, 용수 공급량의 변화에 따라 자동적으로 처리조의 가동 중단 및 처리조의 보존 처리가 가능하다. 또한, 수질정화 방법에 따른 보존액의 사용으로 처리조를 장기간 안정적으로 보존하며, 시스템의 안전적인 운용이 가능하다. 또한, 보존액은 소독을 목적으로 활용 가능하므로, 다양한 공정에 연계하여 활용될 수 있다. 즉, 보존액의 다목적 사용으로 시스템의 운용 범위 확장 및 효율성을 증대하였다. 또한, 하수처리 방류수 재이용으로 용수 공급량 확보 및 효율적인 용수 이용이 가능하므로, 자원사용 효율을 극대화한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템의 일부분을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템의 일부분을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 용수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도6은 본 발명의 실시예들에 따른 용수처리 방법을 개략적으로 설명하기 위해 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 실시예들에 따른 용수처리 방법을 개략적으로 설명하기 위해 도시한 것이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템의 일부분을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템의 일부분을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 용수처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도6은 본 발명의 실시예들에 따른 용수처리 방법을 개략적으로 설명하기 위해 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 실시예들에 따른 용수처리 방법을 개략적으로 설명하기 위해 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명 하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함 되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템(100)을 개략적으로 도시한 블록도이다. 용수처리 시스템(100)은 용수처리부(110,120) 및 보존액공급부(130)를 포함한다. 용수처리부는 시스템에 유입된 용수(10)에 수질정화 처리를 수행하고, 보존액공급부(130)는 용수처리부(110,120)에 해당하는 처리조(112,114,122,124)에 보존액을 공급할 수 있다. 또한, 용수처리 시스템(100)은 제어부(미도시)를 더 포함하고, 제어부는 용수처리부에 대한 용수(10) 또는 보존액의 유입유출 및 보존액공급부(130)에 대한 보존액의 유입유출을 제어할 수 있다. 제어부(미도시)는 소프트웨어 또는 하드웨어 중 어느 하나로 구성되거나, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 구성되어 시스템에 유입된 용수와 보존액의 흐름 및 처리조들의 가동 상태를 제어할 수 있다.
용수처리부는 제1 용수처리부(110)와 제2 용수처리부(120)를 포함할 수 있다. 제1 용수처리부(110)와 제2 용수처리부(120)는 서로 다른 방식으로 수질을 정화할 수 있다. 예를들어, 제1 용수처리부(110)는 모래여과 방식 또는 Ultrafiltration 방식으로 유입된 용수(10)의 수질을 정화할 수 있고, 제2 용수처리부(120)는 역삼투 방식(Reverse Osmosis)으로 유입된 용수(10)의 수질을 정화할 수 있다. 또한, 제1 용수처리부(110)와 제2 용수처리부(120)는 직렬로 연결될 수 있다. 따라서, 유입된 용수(10)가 제1 용수처리부(110)와 제2 용수처리부(120)를 지나면서 각각의 수질정화 방식에 의해 여러 번 수질정화 처리될 수 있다. 이와 유사한 방식으로, 제N 용수처리부가 추가되어 직렬로 연결될 수 있다. 이때, 제N 용수처리부는 다른 용수처리부와 수질정화 방식이 같거나 다를 수 있다.
한편, 제1 용수처리부(110)는 복수의 처리조를 포함할 수 있다. 예를들어, 제1 용수처리부(110)는 제1 처리조(112)와 제2 처리조(114)를 포함할 수 있다. 제1 처리조(112)와 제2 처리조(114)는 병렬로 연결된다. 따라서, 제1 용수처리부(110)로 유입된 용수는 각 처리조로 나누어진 뒤 수질정화 처리될 수 있다. 또한, 각 처리조의 전단 및/또는 후단에는 각 처리조로 유입되는 용수 또는 보존액의 유입과 유출을 제어하는 밸브가 설치될 수 있다. 따라서, 밸브의 개방과 폐쇄를 조절함으로써 용수가 유입되는 처리조의 수를 조절할 수 있다. 밸브의 개방과 폐쇄는 제어부에 의하여 자동으로 제어될 수 있다. 또한, 제1 용수처리부(110)에 포함되는 처리조의 수는 유입되는 용수의 양과 가동 환경 변화에 따른 처리 용량의 차이 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
마찬가지로, 제2 용수처리부(120)는 복수의 처리조를 포함할 수 있다. 예를들어, 제2 용수처리부(120)는 제1 처리조(122)와 제2 처리조(124)를 포함할 수 있다. 제1 처리조(122)와 제2 처리조(124)는 병렬로 연결된다. 따라서, 제2 용수처리부(120)로 유입된 용수는 각 처리조로 나누어진 뒤 수질정화 처리될 수 있다. 또한, 각 처리조의 전단 및/또는 후단에는 각 처리조로 유입되는 용수 또는 보존액의 유입과 유출을 제어하는 밸브가 설치될 수 있다. 따라서, 밸브의 개방과 폐쇄를 조절함으로써 용수가 유입되는 처리조의 수를 조절할 수 있다. 밸브의 개방과 폐쇄는 제어부에 의하여 자동으로 제어될 수 있다. 또한, 제2 용수처리부(120)에 포함되는 처리조의 수는 유입되는 용수의 양과 가동 환경 변화에 따른 처리 용량의 차이 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
시스템(100)이 제N 용수처리부를 포함하는 경우, 제N 용수처리부에 대하여 전술한 제1 용수처리부 및 제2 용수처리부에 대한 내용이 적용될 수 있다.
보존액공급부(130)는 용수처리부의 처리조에 보존액을 공급하는 구성이다. 즉, 보존액공급부(130)는 용수처리부의 복수의 처리조 중 적어도 하나 이상의 처리조에 보존액을 공급할 수 있다. 용수처리부의 처리조들은 용수처리부의 수질정화 방식에 따라 수질정화 처리 동작이 수행되는 것이 일반적이다. 그러나, 유입되는 용수량이 적은 경우 모든 처리조를 가동할 필요가 없으므로, 복수의 처리조들 중 전부 또는 일부는 가동하지 않을 수 있다. 따라서, 보존액공급부(130)는 가동하지 않는 처리조에 대하여 보존액을 공급하여 처리조를 보존 처리하고, 처리조 내부의 수질정화용 막(membrane) 등의 손상을 방지할 수 있다.
수질정화 처리에 사용되는 막을 가동하지 않고 방치할 경우, 미생물이 증식되어 막의 폐색과 손상이초래될 수 있다(Fouling). 특정 원인에 의하여 시스템(100)에 유입되는 용수량이 급격히 적어진 경우, 시스템(100)은 처리조를 비가동 상태로 전환하여 가동하는 처리조의 수를 줄이고, 비가동 처리조에 보존액을 주입하여 비가동 처리조를 보존 처리할 수 있다.
한편, 보존액공급부(130)는 제1 보존액공급부(132)와 제2 보존액공급부(134)를 포함할 수 있다. 제1 보존액공급부(132)는 제1 용수처리부(110)에 제1 보존액을 공급하며, 상기 제2 보존액공급부(134)는 제2 용수처리부(120)에 제2 보존액을 공급할 수 있다. 상세하게는, 보존액공급부(130)는 용수처리부에 포함된 처리조에 보존액을 공급할 수 있다.
제1 용수처리부(110)와 제2 용수처리부(120)는 수질정화 처리 방식이 다를 수 있다. 따라서, 제1 용수처리부(110)와 제2 용수처리부(120)는 각각 처리조에 포함된 수질정화 구성이 다를 수 있으므로, 처리조의 보존에 필요한 보존액의 종류가 서로 다를 수 있다. 따라서, 보존액공급부(130)는 제1 용수처리부(110)의 처리조 보존에 적합한 제1 보존액을 공급하는 제1 보존액공급부(132) 및 제2 용수처리부(120)의 처리조 보존에 적합한 제2 보존액을 공급하는 제2 보존액공급부(132)를 포함할 수 있다. 유사한 방식으로, 제N 용수처리부가 존재하는 경우, 보존액공급부는 제N 보존액공급부를 포함할 수 있고, 제N 보존액공급부는 제N 용수처리부의 처리조 보존에 적절한 제N 보존액을 취급할 수 있다.
한편, 제1 보존액은 차아염소산나트륨(Electro-Chlorination)이고, 제2 보존액은 중아황산나트륨(SBS: Sodium Bisulfite)일 수 있다. 용수처리부에서 수행하는 수질정화 처리 방법에 따라 보존액으로 사용되는 성분의 종류를 다양할 수 있다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 처리조를 보존하기 위해 다른 종류의 보존액을 적절하게 선택할 수 있으며, 공지된 기술의 사용이 가능할 수 있다.
보존액공급부(130)에서 보존액을 처리조에 공급할 때, 제어부(미도시)에 의하여 관련된 밸브의 동작들이 제어될 수 있다. 즉, 제어부는 보존액공급부(130)와 처리조를 연결하는 배관 라인이 개방되도록 관련 밸브를 개방하고, 유입수가 보존 대상 처리조에 유입되지 않도록 관련 밸브를 폐쇄할 수 있다. 이러한 동작 방식은 유저에 의해 수동 조작되거나, 시스템의 판단에 의하여 자동으로 수행될 수 있다.
한편, 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템(100)의 일부분을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도2를 참조하면, 시스템(100)은 폐양액순환부(140)를 더 포함할 수 있다. 또한, 폐양액순환부(140)는 폐양액저장조(142)와 양액저장조(144)를 포함할 수 있다. 폐양액저장조(142)는 스마트팜(50)에서 배출되는 폐양액을 저장하는 구성이고, 양액저장조(144)는 처리된 폐양액을 저장하여 스마트팜(50)으로 보내는 구성이다. 즉, 폐양액순환부(140)는 스마트팜(50)에서 사용되는 양액을 순환 공급, 처리하는 구성이다.
시스템(100)은 처리 용량이 가변적인 환경 어디에서나 적용이 가능하고, 그러한 장점으로서 스마트팜(50)에 적용이 용이하다. 농작물을 자동으로 재배/양육하는 스마트팜의 경우, 기본적으로 많은 용수처리량을 요구하면서, 계절 및 작물의 종류에 따라 필요한 용수 처리량이 매우 가변적인 조건에 있다. 따라서, 시스템(100)은 스마트팜(50)에 연계되어 활용될 수 있으며, 이 경우 시스템(100) 폐양액순환부(140)를 포함하여 더욱 적합한 형태로 스마트팜(50)과 연결될 수 있다.
또한, 시스템(100)의 보존액공급부(130)는 폐양액순환부(140)로 보존액을 공급할 수 있다. 보다 상세하게는, 보존액공급부(130)는 양액저장조(144) 또는 폐양액저장조(142)에 보존액을 공급할 수 있다. 폐양액순환부(140)에 공급되는 보존액은 양액의 처리 방식에 따라 적절한 것이 선택될 수 있다. 보존액은 소독 목적으로 활용될 수 있고, 폐양액을 소독하기 위해 폐양액순환부(140)에 공급될 수 있다. 소독이 이루어진 폐양액은 다시 스마트팜(50)으로 공급될 수 있다. 전술한 차아염소산나트륨(Electro-Chlorination)의 경우, 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 즉, 보존액공급부(130)는 폐양액순환부(140)의 적절한 지점에 보존액을 공급하여 폐양액을 소독할 수 있고, 보존액을 공급하는 지점은 양액저장조(144) 또는 폐양액저장조(142) 중 어느 하나에 한정되지 않는다. 폐양액순환부(140)에 포함된 저장조 또는 배관 라인 등 소독 목적에 적절한 지점에 보존액이 공급될 수 있다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템(100)의 일부분을 개략적으로 도시한 블록도이다. 구체적으로, 하수처리부(150)를 나타내는 블록도이다.
시스템(100)은 하수처리부(150)를 더 포함하고, 하수처리부(150)는 수질정화 처리된 용수를 시스템(100)의 용수처리부(110, 120)로 공급할 수 있다. 하수처리부(150)는 정화처리를 통해 수질 개선된 폐수를 다시 활용함으로써 수자원을 효율적으로 사용하기 위한 구성이다. 스마트팜(50)에서 배출되는 폐수는 곧바로 자연으로 방류되는 것이 아니라, 하수처리장(152)으로 유입되어 처리된다. 따라서, 폐수의 수질은 다소 개선되며, 시스템(100)은 개선된 상태의 폐수를 다시 활용할 수 있다. 하수처리부(150)는 하수처리장(152)과 슬러지처리부(154)로 구성된다.
하수처리장(152)은 통상의 하수처리장이고, 슬러지처리부(154)는 하수처리장에서 발생된 슬러지를 처리하는 구성이다. 하수처리장(152)으로부터 용수처리부로 연결되는 배관 라인은 수질계측기(미도시)가 설치되어 용수의 수질을 계측할 수 있고, 수질 조건에 따라 계폐 가능한 밸브(미도시) 설치될 수 있다.
또한, 하수처리부(150)에서 용수처리부로 연결되는 배관 라인에 대하여 보존액이 공급될 수 있다. 즉, 보존액공급부(130)는 보존액을 하수처리부(150)에서 용수처리부로 연결되는 배관 라인에 공급할 수 있다. 보존액은 소독 목적으로 활용될 수 있고, 하수처리장으로부터 회수된 용수를 소독하기 위해 공급될 수 있다. 소독이 이루어진 용수는 용수처리부로 공급될 수 있다. 보존액에 포함된 차아염소산나트륨(Electro-Chlorination)의 경우, 용수 소독 목적으로 사용될 수 있다. 즉, 보존액공급부(130)는 용수처리부로 향하는 배관 라인의 적절한 지점에 보존액을 공급하여 하수처리된 용수를 소독할 수 있다. 도5를 참조하면, 하수처리부(350)에서 용수처리부(310) 전단으로 향하는 배관 라인과 보존액공급부(330)에서 보존액을 공급하는 배관 라인이 연결된 것이 도시된다.
한편, 제2 용수처리부(120)에서 유출되는 용수는 수질계측기(40)를 통해 수질이 측정될 수 있고, 하수처리장(152)으로 보내질 수 있다. 제1 실시예에 따른 제2 용수처리부(120)는 역삼투 방식의 수질정화 방식을 사용하며, 역삼투 방식에 의해 발생하는 폐수를 하수처리장(152)으로 보내거나, 수질 조건(예를들어, TDS 1,000mg/l 기준)에 따라 곧바로 방류할 수 있다. 즉, 용수처리부의 수질정화 방식에 따라 발생 가능한 폐수는 수질 계측 결과에 대응하여 직접 방류하거나 하수처리장(152)으로 방류할 수 있다. 이러한 일련의 제어 동작은 제어부(미도시)에 의하여 제어될 수 있다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용수처리 시스템(200)을 개략적으로 도시한 블록도이다. 전술한 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템(100)과 대응하는 구성을 가지므로 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다. 한편, 시스템(200)은 전처리부(260), 빗물저장조(270)를 더 포함할 수 있다.
전처리부(260)는 시스템(200)에 유입된 용수를 처리하기 위한 전처리를 수행하는 구성이다. 전처리부(260)는 다양한 방법의 수질정화 방식이 도입될 수 있다. 일례로, 전처리부(260)는 시스템(200)에 유입되는 유입수에 대하여 공기부상 전처리 방식의 수질정화 방법을 수행할 수 있다. 한편, 보존액공급부(230)는 전처리부(260)의 전단에 보존액을 공급할 수 있다. 이는 유입된 용수(10)가 전처리부(260)로 도달하기 전에 소독하기 위한 목적일 수 있다. 이처럼, 보존액공급부(230)는 처리조의 보존 목적뿐만 아니라, 용수의 소독, 기타 다양한 목적으로 다른 구성과 연계되어 활용될 수 있다.
빗물저장조(270)는 유입된 빗물을 저장하고, 저장된 빗물을 유입 용수로 활용할 수 있다. 빗물저장조(270)에 의하여 시스템(200)에 유입된 용수는 전처리부(260), 제1 용수처리부(210) 및 제2 용수처리부(220)를 거쳐 수자원이 필요한 곳에 공급될 수 있다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 용수처리 시스템(300)을 개략적으로 도시한 블록도이다. 시스템(300)은 전술한 구성들을 전체적으로 조합하여 도시한 것이다.
즉, 시스템(300)은 용수처리부(310, 320), 보존액공급부(330), 폐양액순환부(340), 하수처리부(350) 및 전처리부(360)로 구성될 수 있다. 용수처리부(310, 320)는 유입된 용수(10)에 수질정화 처리를 하여 물이 필요한 장소에 공급하고, 보존액공급부(330)는 용수처리부(310, 320)의 처리조 비가동 시 보존액으로 처리조를 보존 처리할 수 있다. 또한, 폐양액순환부(340)는 스마트팜(50) 시스템에 연결되어 스마트팜(50)으로부터 폐양액을 전달받고, 양액으로 처리하여 저장하며, 다시 스마트팜(50)으로 양액을 되돌려 보낸다. 보존액공급부(330)는 폐양액순환부(340)에 보존액을 공급하여, 폐양액에 대하여 소독 처리를 할 수 있다. 하수처리부(350)는 폐수 처리 후 수질 개선된 용수를 시스템(300)에 되돌려 보낼 수 있고, 이때 용수는 보존액공급부(330)로부터 공급된 보존액에 의해 소독될 수 있다.
도6 내지 도7은 본 발명의 실시예들에 따른 용수처리 방법을 개략적으로 설명하기 위해 도시한 것이다. 용수처리 방법은 실시예들에 따른 용수처리 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 전술한 제1 내지 제3 실시예에 따른 용수처리 시스템에 의하여 본 발명의 실시예들에 따른 용수처리 방법(이하, '용수처리 방법'이라고 함)이 수행될 수 있다.
용수처리 방법은 시스템에서 처리하는 용수량의 가변에 따라 용수처리부의 처리조 보존 처리에 대한 것이다. 스마트팜의 경우, 계절 변화 또는 양육 작물의 변경 등으로 인한 요인으로 필요한 물의 양이 시기에 따라 크게 다를 수 있다. 따라서, 용수처리 시스템은 용수를 처리하기 위해 가동하는 처리조 수를 유연하게 변경 가능하다. 또한, 처리조를 사용하지 않는 상태일 때, 처리조의 손상을 방지하기 위해 적절한 보존 처리가 수행된다.
용수처리 방법은 처리 용량의 가변에 따라 처리조의 보존 처리를 수행하는 방법에 관한 것이다. 먼저 처리조의 수질정화 처리 가동을 중단하려고 할 때, 용수처리 방법은 용수처리부의 처리조의 현재 가동 여부를 확인한다. 처리조가 가동 상태가 아닌 경우(NO), 그 상태를 그대로 유지해야 하므로 추가 동작이 수행되지 않고 종료된다. 처리조가 가동 상태인 경우(YES), 해당 처리조의 전단밸브를 폐쇄하여 용수가 해당 처리조로 유입되는 것을 방지한다. 그 다음, 보존액공급부에서 해당 처리조에 보존액을 공급하여 해당 처리조를 보존 처리한다. 이때, 해당 처리조에 보존액을 공급하면서 해당 처리조 내부의 수질을 측정할 수 있고, 수질 측정 결과 값에 기반하여 보존액의 주입 동작을 중단할 수 있다. 또한, 수질 측정 결과 값에 기반하여 보존액을 해당 처리조에 지속 주입하고 해당 처리조의 후단밸브를 폐쇄하여 처리조를 보존 처리할 수 있다.
도7을 참조하면, 처리조를 다시 가동 상태로 되돌리려고 할 때, 용수처리 방법을 동작을 도시한다. 먼저, 용수처리 방법은 용수처리부의 처리조의 현재 가동 여부를 확인 한다. 해당 처리조가 이미 가동 중인 경우(YES), 가동 상태를 유지할 것이므로 추가 동작이 수행되지 않고 종료된다. 처리조가 가동하지 않는 상태인 경우(NO), 해당 처리조의 전단 및 후단 밸브를 개방하여 해당 처리조가 수질정화 처리를 수행하게 할 수 있다.
도6 내지 도7에서 도시한 수행 동작을 종합하면, 용수처리 방법은 먼저 처리조의 현재 가동 여부를 확인하고, 해당 처리조의 가동 계획(가동 또는 중단)에 대응하여 해당 처리조에 대한 유입 또는 유출 밸브를 제어한다. 그리고, 해당 처리조를 가동하려고 하는 경우, 보존액공급부에서 해당 처리조에 보존액을 주입할 수 있다. 이때, 보존액을 주입하는 단계에서, 처리조의 수질측정 결과에 대응하여 보존액의 주입을 제어할 수 있다.
전술한 용수처리 방법의 동작을 설명하기 위해 사용된 용어는 용수처리 시스템을 설명하기 위해 사용된 용어와 가급적 동일한 의미로 사용된 것으로 이해할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.
10: 유입되는 용수
20: 저장조
30: 공급되는 용수
40: 수질계측기
50: 스마트팜
100: 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템
200: 제2 실시예에 따른 용수처리 시스템
300: 제3 실시예예 따른 용수처리 시스템
110, 210, 310: 제1 용수처리부
112: 제1 처리조
114: 제2 처리조
120, 220, 320: 제2 용수처리부
122: 제2 용수처리부의 제1 처리조
124: 제2 용수처리부의 제2 처리조
130, 230, 330: 보존액공급부
132, 232: 제1 보존액공급부
134, 234: 제2 보존액공급부
140, 340: 폐양액순환부
142: 폐양액저장조
144: 양액저장조
150, 350: 하수처리부
152: 하수처리장
154: 슬러지처리
260, 360: 전처리부
270, 370: 빗물저장조
20: 저장조
30: 공급되는 용수
40: 수질계측기
50: 스마트팜
100: 제1 실시예에 따른 용수처리 시스템
200: 제2 실시예에 따른 용수처리 시스템
300: 제3 실시예예 따른 용수처리 시스템
110, 210, 310: 제1 용수처리부
112: 제1 처리조
114: 제2 처리조
120, 220, 320: 제2 용수처리부
122: 제2 용수처리부의 제1 처리조
124: 제2 용수처리부의 제2 처리조
130, 230, 330: 보존액공급부
132, 232: 제1 보존액공급부
134, 234: 제2 보존액공급부
140, 340: 폐양액순환부
142: 폐양액저장조
144: 양액저장조
150, 350: 하수처리부
152: 하수처리장
154: 슬러지처리
260, 360: 전처리부
270, 370: 빗물저장조
Claims (12)
- 유입된 용수에 수질정화 처리를 가하고, 상기 처리된 용수를 내보내는 용수처리부;
상기 용수처리부의 수질정화 처리 가동 여부에 기초하여, 상기 용수처리부에 보존액을 공급하는 보존액공급부;
상기 용수처리부에 대한 상기 용수의 유입유출 및 상기 보존액공급부에 대한 상기 보존액의 유입유출을 제어하는 제어부;
작물 재배로 발생된 폐양액을 저장하는 폐양액저장조;
상기 폐양액저장조에서 처리된 양액을 저장하는 양액저장조;
작물 재배로 발생하는 폐수의 수질을 개선하여 상기 용수처리부에 공급하는 하수처리부; 및
빗물을 모아 저장하고 상기 용수처리부로 공급하는 빗물저장조를 포함하고,
상기 용수처리부는 직렬로 복수개가 연결되며,
상기 용수처리부는 상호 병렬 연결된 적어도 하나 이상의 처리조를 포함하고,
상기 보존액공급부는 적어도 하나 이상의 처리조에 보존액을 공급하며,
상기 보존액공급부는 제1 용수처리부에 차아염소산나트륨을 공급하고, 제2 용수처리부에 중아황산나트륨을 공급하며,
상기 보존액공급부는 상기 차아염소산나트륨을 상기 폐양액저장조 또는 상기 양액저장조에 공급하고,
상기 제2 용수처리부는 역삼투 방식의 수질정화 방법을 사용하며, 상기 제2 용수처리부는 상기 역삼투 방식에 의해 발생하는 폐수를 특정한 수질 조건에 기초하여 상기 하수처리부 또는 외부로 방류하는,
농업 용수처리 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1의 시스템을 이용한 용수처리 방법으로서,
용수처리부의 처리조의 현재 가동 여부를 확인하는 제1 단계;
상기 처리조의 가동 계획에 대응하여 상기 처리조의 유입 밸브를 제어하는 제2 단계;
상기 처리조의 가동 계획에 대응하여 보존액공급부에서 상기 처리조에 보존액을 주입하는 제3 단계;를 포함하는,
용수처리 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 제3 단계는,
상기 처리조의 수질을 확인 결과에 대응하여 상기 보존액의 주입을 중단하는 단계를 포함하는,
용수처리 방법.
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|---|---|---|---|
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| KR1020210121914A KR102535009B1 (ko) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 농업 용수처리 시스템 및 용수처리 방법 |
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| KR20230039060A KR20230039060A (ko) | 2023-03-21 |
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|---|---|---|---|
| KR1020210121914A KR102535009B1 (ko) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 농업 용수처리 시스템 및 용수처리 방법 |
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Family Cites Families (2)
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| KR101797212B1 (ko) * | 2015-11-10 | 2017-11-13 | 금오공과대학교 산학협력단 | 폐양액 재순환 시스템 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |