KR20020024369A - 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천수질 정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인간의 생활에 따라 반드시 발생하는 오수 및 하수(이하 '하수'라 칭함)를 발생지에 가까운 하천에 무단 방류되는 것을 막고, 대체로 원격 지에 위치한 하수 종말 처리장까지의 관로 공사비를 절약할 수 있는 현장식 수질 정화 장치이며, 하천 변의 자연제방과 둔치를 이용하여 정화 장치를 설치하므로 대개의 경우 별도의 부지확보가 필요치 않으며, 식생을 이용한 생물학적 여과장치이므로 조경적인 면으로 수변 공원의 공간을 제공할 수 있어, 수질환경의 개선과 생활환경의 향상을 가져올 수 있는 이점이 있다.

또한, 오·폐수 및 하수 처리장에서 처리되어 방류되는 방류수를 자연 식생과 자연제방 및 둔치를 이용하여 한번 더 처리한 후, 조경 용수 등으로 재활용함으로써 한정적인 수자원을 효율적으로 재이용할 수 있고, 처리 후 직접 방류시 방류수역에서 문제가 되는 부영향화의 위험을 크게 줄일 수 있어 주변 수질 환경을 크게 개선시킬 수 있다.

Description

하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템{SYSTEM OF THE PURIFICATION RIVER WATER WITH BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION TYPE TO INSTALL ON ANY NATURAL RIVER BANKS AND WATER SIDES}

본 발명은 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 하수가 발생하는 지점에서 처리하여 그 처리수를 인근의 하천에 방류하되 오·폐수 및 하수 처리장 방류수를 자연 식생 및 자연제방과 둔치를 이용하여 한번 더 처리하며 재활용하는 수질 정화 장치로서, 본 발명은 되도록 기계나 전기에 의한 인위적 조작이 거의 없는 식물과일부 하등 동물에 의한 하수 또는 방류수의 유기물을 섭취하여 수질을 개선하고 그로 인해 생장하는 식생에 의한 경관 창출과 친수 공간의 확보로 조경 효과도 노린 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 하천 정화 기술은 하천 본류에 미생물을 위한 담체를 투입하여 직접 하천을 정화하는 방법과 하천변의 둔치를 이용하는 방법 등이 있었으나, 집중 호우시 처리 시설이 유실될 수 있는 치명적인 단점이 있을 뿐 아니라 넓은 수면적과 깊은 수심을 가져 실족할 위험 등으로 외부인의 접근을 금지하는 시설이 대부분이있다.

또한, 종래의 기술은 식생 이용의 특징으로 흙, 모래 등에 의한 연결 수로의 막힘을 방지하기 위하여 하향류 또는 표면 흐름형의 구조를 지니고 있어 슬러지에 의한 막힘 문제가 있고, 생하수를 이른 바 자연 정화 공법에 직접 적용함으로써 가장 큰 운전의 걸림돌인 여재가 막히는 문제가 있었다.

또한, 종래의 기술은 관리가 어렵다는 이유로 또는 운영비가 비싸다는 이유로 공기 주입 설비 즉, 폭기설비를 갖추지 않고 있는 경우도 많았다.

또한, 종래의 기술은 하수처리시설 및 오폐수처리시설을 거친 유출수를 경제적이고 효과적으로 재처리하는 것이 어려웠으며 여기에 재활용이라는 개념을 도입하는 데에도 어려움이 많았다.

본 발명의 목적은 기존의 기술보다 더 저렴하고, 더 효과적으로 수질 환경을개선함과 동시에 그 수단이 인간의 생활에서 기피의 대상 또는 혐오 시설이 되기도 하는 환경 오염 방지 시설을 사람들에게 친숙한 환경을 제공하고, 쾌적한 녹지 공간을 제공할 수 있는 시설의 완성에 있다.

아울러 본 발명은 기존의 수처리시설의 방류수를 재활용하여 재차 처리함과 동시에 유휴부지의 활용과 재생산을 도모하는 시설 개념의 구현에 있다.

이를 위하여 본 발명은 생활 환경 가까이에 위치할 수 있도록 바이오 필터를 이용한 냄새 방지 시설, 경관 창출을 위함과 동시에 오염물 제거가 가능한 식물의 식재, 각종 수변 식물 사이로 흐르는 정화된 맑은 물의 가시화 등으로 구현하고자 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1구현예인 하천 수질 정화 시스템의 전체 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 제 2구현예인 처리수 방류수를 처리원수로 하는 하천 수질 정화 시스템의 전체 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 제 1구현예인 하천 수질 정화 시스템을 이용한 수질 정화 방법을 예시하기 위한 블록 다이아 그램이다.

도 4는 본 발명에 따른 제 2구현예인 하천 수질 정화 시스템을 이용한 수질 정화 방법을 예시하기 위한 블록 다이아 그램이다.

도 5는 본 발명에 따른 하천 수질 정화 시스템의 설치 상태를 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명에 따른 하천 수질 정화 시스템의 다른 설치 상태를 나타낸 개략도이다.

도 7은 본 발명에 따른 하천 수질 정화 시스템을 하천변을 따라 양안에 설치한 상태를 나타낸 개략도이다.

도 8은 본 발명에 따른 하천 수질 정화 시스템을 통해서 배출되는 유출수를 이용하여 화훼단지를 조성한 상태를 나타낸 개략도이다.

도 9는 본 발명에 따른 하천 수질 정화 시스템의 운전 결과를 나타낸 그래프이다.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}

1 ---- 전처리 시설 2 ---- 기계 및 배관설비

3, 4, 5 ---- 생물 접촉 산화조 6 ---- 식생 담체 연과조

7 ---- 인공 습지 8 ---- 본체 여재층

9 ---- 돌망태 10 ---- 바이오 필터

12 ---- 펌프 13 ---- 유입수 펌프

14 ---- 슬러지 포트 15 ---- 하천

16 ---- 제방 17 ---- 화훼단지

종래의 하천 정화 기술은 하천 자체의 수질을 정화하기 위하여 하천내 구조물을 배치하여 홍수시 유실과 상류로부터의 협잡물 처리문제, 유기물의 정체로 인한 악취문제 들을 안고 있으나, 본 발명은 하천 수질 정화를 위한 간접 처리 시설로서 하천으로 유입되는 하수를 처리하는 것으로 오염물의 성상 변동이 심한 하수의 경우에 보다 유리한 처리시설로 작용한다.

현재 전국에 산재해 있는 하천 및 소하천은 그 유로와 수변 구조가 다르므로 기본적인 구성과 배치는 현장 여건에 따라 탄력적으로 적용할 수 있으며, 이러한 변수는 다음과 같다.

◇ 유입 하수의 수질 및 유량

◇ 사용 가능한 하천변 부지 및 제방의 위치 및 면적

◇ 현지 강우량을 포함한 기후조건

또한, 종래의 오·폐수 및 하수 처리장의 방류수는 그대로 인근 수역에 방류하고 있어 제한된 수자원이 효율적으로 이용되고 있지 못하고 있다. 그리고, 방류수의 경우 인근 수역에 방류될 경우 인근 수역의 유역 특성이 긴 체류 시간을 갖게 하는 특성이 있을 경우 부영양화를 야기하는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명을 오·폐수 및 하수 처리장의 방류수의 재활용 시설에 적용할 경우 수자원의 효율적인 이용과 환경적으로 안정한 친수 공간을 제공할 수 있으며, 직접 방류시 문제가 되는 부영향화에 크게 기여할 수 있다.

본 발명의 대표적인 구성인 제 1구현예로서 하수의 경우 본 처리에 앞서 전처리 또는 간이 처리를 거친 하수를 받아 상향류로 오염물질을 제거 처리하는 식생 식재 돌망태로 구성된 다단의 생물 접촉 산화조;

여기서 처리된 물을 하천에 주입하기 전에 재처리 효과와 더불어 경관 창출을 위해 거치는 사행흐름 형태의 수변식물을 이용한 식생 담체 여과조를 포함하는 조경공간; 및

퇴적된 슬러지를 재순환하거나 제거하는 목적으로 설치된 슬러지 포트로 이루어진 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성인 제 2구현예로서, 오·폐수 및 하수 처리장 방류수의 경우 방류수를 직접 받아 상향류로 오염물질을 제거, 처리하는 식생식재 돌망태로 구성된 다단의 생물 접촉 산화조;

여기서 처리된 물을 하천에 주입하기 전에 재처리 효과와 더불어 경관 창출을 위해 거치는 사행흐름 형태의 수변식물을 이용한 식생 담체 여과조를 포함하는 조경공간;

및 퇴적된 슬러지를 재순환하거나 제거하는 목적으로 설치된 슬러지 포트로 이루어진 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템임을 특징으로 한다.

본 발명의 상향류식 생물 접촉 산화조는 기존 하천의 제방을 이용하여 새로운 부지를 확보할 필요가 없으며, 통상적인 홍수위 보다 높은 위치에 있으므로 홍수시에도 시설을 유지할 수 있게 한다.

다단으로 구성된 생물 접촉 산화조의 1 단계 최상부에는 숯, 황토여재, 세라믹 여재 및 깬돌 등을 이용한 악취 제거용 필터로 하수내 악취 성분을 제거하게 된다. 2단계로 넘어가기 전 1 단계에서는 식생을 이용한 생물 여과조로서 하수내 유기물을 식재된 식생의 뿌리를 통해 흡수되며, 또한 일부는 수중 미생물에 의해 제거되고 다음 단계로 진행된다.

2단계와 3단계 산화조는 하부에 직경이 20 mm 이하의 자갈을 깔고, 상부엔 고마리와 미나리(겨울부터 이듬해 초봄)를 심은 돌망태를 두어 영양염류, 유기물 등을 1단계에서와 같은 원리로 제거하며, 하수를 생태적으로 복원해 내게 된다. 1단계 내지 3단계로 진행되는 과정은 동력이 필요 없는 자연 유하이며, 이때 소량이나마 수중에 산소를 주입하는 폭기 효과를 볼 수 있다. 이렇게 정화된 하수는 같은 자연 유하 방식으로 둔치에 설치된 식생 담체 여과조를 거쳐 인공 습지로 보내거나둔치하부의 여과조를 거쳐 하천으로 방류한다.

2단계 내지 3단계 산화조 하부에는 슬러지를 제거할 수 있는 슬러지 포트를 가지며, 여기에 재순환 펌프를 설치하여 과다 발생된 슬러지를 제거하는 역할과 단방향의 처리 흐름에서 부족해지기 쉬운 최초 처리 설비에서의 미생물 공급을 목적으로 사용한다.

둔치에 설치되는 식생 담체 여과조는 정수 식물을 위주로 이불형 돌망태에 식재해 직접 처리하여 수중에 남아 있는 오염 물질을 제거하며, 하수와 식물체와의 접촉 시간을 늘리는 효과와 넓은 식생대의 분포로 경관을 창출하기 위하여 흐름 자체를 사행화하여 처리한다.

위와 같은 과정에 의해 처리된 하수는 최종적으로 하천에 방류된다.

이하 본 발명을 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제 1구현예인 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템의 전체 개략도로서 하수를 본 설비에 유입하기 전에 처리하는 전처리 시설(1), 오·폐수 및 하수 처리장 방류수의 경우 방류수를 본 시설로 일정량씩 유입시키기 위한 저류 설비와 본 설비로 유입시키는 기계 및 배관설비(2), 생물 접촉 산화조(3,4,5), 식생담체여과조(6) 및 인공습지(도 1에 도시되어 있지 않으며, 도 6에서 부호 7로 나타냄)로 구성되어 있다.

본 발명의 시스템에서 시초인 가장 제방쪽, 즉 하천(15)에서 먼쪽에 설치된 체류 시간이 3시간인 1단계 생물 접촉 산화조(3)는 직경이 100 내지 200 mm의 폐콘크리트나 깬돌을 공극율 30 내지 40％로 채워진 본체 여재층(8)과 식생을 식재한돌망태(9) 그리고 숯, 황토여재, 세라믹 여재, 깬돌로 구성된 악취 제거용 바이오 필터(10)로 구성되어 있다. 생물 접촉 산화조의 각 하부에는 하수내 공기 주입을 위한 산기관(도1에 도시하지 않음)이 분포되어 있으며, 처리 과정 중에 간헐 또는 지속적으로 공기를 주입하여 미생물에 의한 유기물 제거를 활성화한다.

1단계를 통과한 하수는 직경이 50 mm의 폐콘크리트나 깬돌을 공극율 30 내지 40％로 채워진 본체 여재층(8)과 식생을 식재한 돌망태(9)로 구성되어 있는 체류 시간이 1.5시간인 2단계 생물 접촉 산화조(4)로 유입된다.

2 단계 통과한 하수는 직경이 50 mm의 폐콘크리트나 깬돌을 공극율 30 내지 40％로 채워진 본체 여재층과 식생을 식재한 돌망태로 구성되어 있는 체류 시간이 1.5시간인 3단계 생물 접촉 산화조(5)로 유입된다.

3단계까지 거친 하수는 미나리, 고마리, 갈대 또는 부들로 구성된 둔치 부분의 둔치 부분의 식생 담체 여과조(6)를 거치게 된다. 식생 여과조(6)의 수면적 부하율은 20 ㎡/㎡ㆍday이며, 체류 시간은 약 0.5 시간이다. 상기 식생은 미나리와 고마리로 계절에 따라 교호재배하며, 식재는 직경 25 mm 이하의 자갈층을 200 mm층으로 충진한 돌망태 사이에 끼워 식재한다.

식생 담체 여과조(6)는 오염물과 식물체와의 접촉시간을 최대로 하기 위하여 사행화 구조로 하며, 이 구간에서 오염물질이 제거된 하수 처리수는 최종 방류되기 전 인공 습지를 만들어 창포, 부들, 갯버들, 갈대 등을 식재하며, 내부에는 미꾸라지, 논고동 등을 살려 퇴적 물질 제어를 유도한다.

이 인공 습지는 지역 여건에 따라 설치하지 않을 수도 있으며, 설치할 경우부영양화나 강우시 범람에 유의해야 하며, 생태 체험 학습장으로 활용토록 한다. 인공 습지를 거친 처리수는 하천(15)으로 방류된다. 식생 담체 여과조(6)의 측면은 자연석 쌓기로 처리하여 경관성을 높인다.

한편으로, 각 생물 접촉 산화제에서 발생된 슬러지는 펌프(12)를 통하여 1단계 생물 접촉 산화조(3)로 반송되거나 폐기처분된다.

도 1과 동일한 시설에 대해서는 동일부호를 사용하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 제 2구현예인 하수처리장을 비롯한 각종 수처리시설의 방류수를 처리원수로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템의 전체 개략도로서 하수 처리의 경우 처리된 하수를 본 설비에 유입하기 전에 처리하는 전처리 시설(1), 오·폐수 및 하수 처리장 방류수의 경우 방류수를 본 시설로 일정량씩 유입시키기 위한 저류 설비와 본 설비로 유입시키는 기계 및 배관설비(2), 생물 접촉 산화조(3,4)로 구성되어진다.

본 발명의 시스템에서 시초인 제방쪽, 즉 하천(15)에서 먼쪽에 설치된 체류 시간이 3시간인 1단계 생물 접촉 산화조(3)는 직경이 100 내지 200 mm의 폐콘크리트나 깬돌을 공극율 30 내지 40％로 채워진 본체 여재층(8)과 식생을 식재한 돌망태(9) 그리고 숯, 황토여재, 세라믹 여재, 깬돌로 구성된 악취 제거용 바이오 필터(10)로 구성되어 있다. 생물 접촉 산화조의 각 하부에는 하수내 공기 주입을 위한 산기관(도2에 도시하지 않음)이 분포되어 있으며, 처리 과정 중에 간헐 또는 지속적으로 공기를 주입하여 미생물에 의한 유기물 제거를 활성화한다.

1단계를 통과한 하수는 직경이 50 mm의 폐콘크리트나 깬돌을 공극율 30 내지40％로 채워진 본체 여재층과 식생을 식재한 돌망태로 구성되어 있는 체류 시간이 1.5시간인 2단계 생물 접촉 산화조(4)로 유입된다.

2단계까지 거친 하수는 미나리, 고마리, 갈대 또는 부들로 구성된 둔치 부분의 식생 담체 여과조(6)를 거치게 된다. 식생 여과조(6)의 수면적 부하율은 20 ㎡/㎡ㆍday이며, 체류 시간은 약 0.5 시간이다. 상기 식생은 미나리와 고마리로 계절에 따라 교호재배하며, 식재는 직경 25 mm 이하의 자갈층을 200 mm층으로 충진한 돌망태 사이에 끼워 식재한다.

식생 담체 여과조(6)는 오염물과 식물체와의 접촉 시간을 최대로 하기 위하여 사행화 구조로 하며, 이 구간에서 오염물질이 제거된 하수 처리수는 최종 방류되기 전 인공 습지(도 6의 부호 7)를 만들어 창포, 부들, 갯버들, 갈대 등을 식재하며, 내부에는 미꾸라지, 논고동 등을 살려 퇴적 물질 제어를 유도한다.

이 인공 습지(7)는 지역 여건에 따라 설치하지 않을 수도 있으며, 설치할 경우 부영양화나 강우시 범람에 유의해야 하며, 생태 체험 학습장으로 활용토록 한다. 인공 습지를 거친 처리수는 하천(15)으로 방류된다.

한편으로, 각 생물 접촉 산화제에서 발생된 슬러지는 펌프(12)를 통하여 1단계 생물 접촉 산화조(3)로 반송되거나 폐기처분된다.

◇접촉 산화조의 용량 계산의 예

사용가능한 둔치의 길이가 50m, 폭 6m, 깊이 5m를 가정할 경우, 3단계 접촉산화조의 용량은 1,500 ㎥이며(1단계 750㎥, 2단계 400㎥, 3단계 350㎥), 이에 따른 처리 유량은 3,150 톤/일이다.

위 식에 따라 슬러지 포트(11 : 3개월에 1회 청소)용량은 약 150㎥ 이다. 그러므로 전체 용량은 1,500㎥ + 150㎥ = 1,650㎥이다.

도 3는 본 발명의 제 1구현예에 따른 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템을 이용한 수질 정화 방법을 예시하기 위한 블록 다이아 그램이다. 즉, 본 발명의 하수의 처리 방법에 의하면, 하수의 경우 본 발명의 설비에 유입되기 전에 하수를 처리하는 전처리 시설이 있으며, 오·폐수 및 하수 처리장의 방류수의 경우 별도의 전처리 시설이 없다. 전처리 시설을 통과한 하수 또는 오·폐수 및 하수 처리장 방류수가 유입되어 처리되는 1 ~ 3단계 생물 접촉 산화조, 최종적으로 하천에 유입되기 전에 최종적인 처리 역할을 수행하는 식생 담체 여과조와 인공습지로 나눌 수 있으며, 부대 시설로는 펌프가 있다.

도 4는 본 발명의 제 2구현예에 따른 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템을 이용한 수질 정화 방법을 예시하기 위한 블록 다이아 그램이다. 즉, 본 발명의 하수의 처리 방법에 의하면, 하수의 경우 본 발명의 설비에 유입되기 전에 하수를 처리하는 전처리 시설이 있으며, 오·폐수 및 하수 처리장의 방류수의 경우 별도의 전처리 시설이 없다. 전처리 시설을 통과한 하수 또는 오·폐수 및 하수 처리장 방류수가 유입되어 처리되는 1 ~ 2단계 생물접촉 산화조, 최종적으로 하천에 유입되기 전에 최종적인 처리 역할을 수행하는 식생 담체 여과조와 인공습지로 나눌 수 있으며, 부대 시설로는 펌프가 있다.

도 5는 통상적인 구성도로서, 제방(16)을 중심으로 거주지역 측에서 전처리된 하수를 제방 위로 공급하기 위하여 유입수 펌프(13)가 설치된 예를 나타내고 있다.

도 6는 기존의 하수 종말 처리장으로 이송되는 하수를 도중에 본 발명이 설치가능한 부지가 있을 경우 설치한 예를 나타내고 있다. 하수관거(19)에서 펌프(13)를 이용하여 하수를 양수하여 전처리설비(1)를 거친 후에 본 발명의 시스템(3, 4, 5)으로 유입되게 하여 처리한다.

도 7은 본 발명의 대규모 적용예를 나타내고 있으며, 하천변을 따라 양안에 본 발명의 시설을 설치한 것을 나타내고 있다.

도 8은 본 발명에 의해 정화된 유출수를 이용하여 화훼단지(17)를 조성한 예를 나타내고 있다.

도 9는 본 발명에 따른 하천 수질 정화 시스템의 운전 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 하수가 발생하는 곳, 인간의 생활 활동이나 산업 활동에 의해 부수적으로 발생하는 하수를 처리하는 장치임과 동시에 오·폐수 및 하수 처리장 방류수를 효과적으로 재활용하는 시설이므로 제한된 수자원을 경제적으로 재활용하는 시설이다.

본 발명은 숙련된 작업 인원과 상주 인력이 필요한 기계장치, 지속적인 물량확보와 처리 후 잔류 문제 그리고 보관과 취급의 문제를 안고 있는 화학약품, 고가의 초기 투자비와 고급 인력이 필요한 전자 제어 등의 인위적 작용에 의하지 않고 자연적인 방법, 즉 친환경적인 방법으로 오염물 제거를 달성하는 것이 주 목적이므로 처리된 하수는 수질이 회복되어 거의 자연 하천 생태계로 접근하여 하천에 방류하여도 환경공학적으로 문제가 거의 없는 것으로 작용한다.

본 발명의 효과는 수질 정화의 면으로는 하수가 발생된 지역에서 처리를 함으로써 대도시의 하수 종말 처리장과 같은 대규모의 시설이나 통상적으로 처리장 보다 공사비가 더 들어가는 차집관로 공사비를 절감할 수 있는 장점과 도시 하수 처리장과 같이 수량과 수질의 변동폭이 큰 제한된 오염원에서 발생하는 규칙적인 수량과 수질에 대한 안정성 등으로 운전 경비를 절감할 수 있다.

조경적인 면으로는 돌망태에 식재된 식물들과 둔치, 즉 인공 습지에 식재된 식물, 특히 개화식물, 그리고 물이 층층이 떨어지는 구조 등이 경관을 창출하여 하수 처리장에 대한 종래의 혐오시설이라는 인식을 바꿔줄 뿐 아니라 본래는 하천이었으나 오염으로 인하여 접근이 꺼려지던 대부분의 마을 인근에 흐르는 하수를 휴식공간으로 이용가능한 친숙한 환경으로 바꿀 수 있는 효과가 있다.

종래의 기술은 하천 본류에 미생물을 위한 담체를 투입하여 직접 하천을 정화하는 방법과 하천변의 둔치를 이용하는 방법 등이 있었으나, 본 발명은 하천변 제방을 이용하는 것이므로 우리나라의 기후 여건상 자주 발생하는 집중 호우시에도 홍수위 위에 처리 시설이 위치함으로 기존의 방법인 하천 본류에 적용하는 방법과둔치를 이용하는 방법의 치명적인 단점인 집중 호우시의 처리 시설의 유실을 방지할 수 있는 방법이다.

또한, 종래의 기술은 넓은 수면적과 깊은 수심을 가져 실족할 위험 등으로 외부인의 접근을 금지하는 시설이었지만, 본 발명에서는 같은 용량을 확보하기 위한 수조에 해당하는 장치가 깬돌 등으로 이루어진 돌망태로 채워 설치함으로써 사고의 우려를 없애 안전하며 돌망태에 식생을 식재하는 방법으로 조경 효과까지 노리는 시설이다.

종래의 기술은 식생 이용의 특징으로 흙, 모래 등에 의한 연결 수로의 막힘을 방지하기 위하여 하향류 또는 표면 흐름형의 구조를 지녔으나, 본 발명에서는 전처리를 통하여 입자상 물질은 대부분 제거하고 유입시키며, 각 생물 접촉 산화조 하부에는 슬러지 포트를 갖추고, 정기적으로 슬러지를 제거하여 막힘에 대한 문제를 해소할 수 있고, 식생의 뿌리 방향으로 상향류 시스템을 채택하여 보다 많은 유기물이 식생의 뿌리를 통해 제거되도록 한 발명이다.

또한, 종래의 기술은 생하수를 이른 바 자연 정화 공법에 직접 적용하여 여재가 막히는 경우가 가장 큰 운전의 걸림돌이었으나, 본 발명에서는 1 내지 2일 용량의 전처리조에서 침전 가능한 물질은 침전 제거되고 유입됨으로써 하수 중 협잡물에 의한 여재 폐쇄를 방지하였으며, 그 후의 공정에서 발생되는 슬러지들은 식물에 흡수되거나 수생 동물들에 흡수되어 그 발생량을 줄일 수 있으며, 만일 흐름에 지장을 줄 정도로 발생된 슬러지에 대해선 포트를 통해 최앞단의 처리 과정으로 재순환되거나 제거가 가능하도록 한 발명이다.

종래의 기술은 관리가 어렵다는 이유로 공기 주입 설비 즉, 폭기설비를 갖추지 않고 있는 경우가 많으나 본 발명에서는 하수의 경우 처리수의 흐름이 상향류식인 점을 이용하여 폭기시설을 설치하여 유입 하수량과 부하량, 그리고 생물 접촉산화조의 깊이에 따라 공기 주입량과 시기를 조절하여 유기물 부하에 따라 임의 조절 운전이 가능한 장치이다.

종래의 기술은 초기 투자비의 절약을 위하여 하천 유역의 하류 지점에 대규모 하수처리장을 설치하여 운영함으로써 유역하천의 건천화를 심화시켜 생활환경의 저해요소가 되었고 강우시에는 처리용량을 넘어서는 하수유입량으로 처리장운영에 부담을 주지만 본 발명의 시스템을 하수가 발생되는 주거 인근에서 처리하여 하천에 주입함으로써 하천의 건천화를 막고 하천의 수량을 유지하며 강우시 수량부하를 분산시키는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명은 적은 동력과 유지비로 하수를 발생 장소에서 가까운 하천의 제방과 둔치를 이용하여 자연 생태계에 가장 가까운 형태로 하천에 되돌리는 장점과 이로 인해 자라는 식생과 수서 동물에 의한 경관 창출로 휴식공간의 제공과 심미적 장소 제공이 가능한 이점이 있다.

재활용 방법이 마땅하지 않은 오·폐수 및 하수 처리장 방류수를 재활용하는 방안으로 지금까지는 처리시설의 세척수나 처리장 부지내 조경용수로 쓰는 등 소극적인 방법을 이용하였으나 본 발명에서는 환경 친화적인 방법으로 재활용함으로써 방류수의 직접적인 방류에 따른 주변 수역에 미치는 부담을 줄여줄 수 있고, 주변 지역의 경관과 연계한 생태공원을 조성할 수 있어 환경 교육장으로 활용할 수 있는장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (8)

1. 전처리 또는 간이 처리를 거친 하수 또는 오·폐수 및 하수 처리장 방류수를 직접 받아 상향류로 오염물질을 제거 처리하는 식생 식재 돌망태로 구성된 다단의 생물 접촉 산화조;

   여기서 처리된 물을 하천에 주입하기 전에 재처리 효과와 더불어 경관 창출을 위해 거치는 사행흐름 형태의 수변식물을 이용한 식생 담체 여과조를 포함하는 조경공간; 및

   퇴적된 슬러지를 재순환하거나 제거하는 목적으로 설치된 슬러지 포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물 접촉 산화식 하천 수질 정화 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 생물 접촉 산화조은 직경이 100 내지 200 mm인 폐콘크리트나 깬돌을 공극율 30 내지 40％로 채워진 본체 여재층 및 식생을 식재한 돌망태로 구성되어 있되 적어도 하나의 단은 그의 상부에 숯, 황토여재, 세라믹 여재 및 깬돌로 구성되어 있는 악취 성분 제거용 바이오 필터가 추가로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 생물 접촉 산화조는 적어도 하나의 단 하부에 직경이20 mm 이하인 자갈이 깔려 있고 상부에는 고마리 또는 미나리를 심은 돌망태가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 생물 접촉 산화조 하부에는 간헐 또는 지속적으로 공기를 주입하여 미생물에 의한 유기물 제거를 활성화시키기 위한 공기 주입용 산기관이 분포되어 있는 것을 특징으로하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 생물 접촉 여과조의 슬러지 포트에는 과다 발생된 슬러지를 제거하는 역할과 단방향의 처리흐름에서 부족해지기 쉬운 미생물 공급을 목적으로 사용되는 재순환 펌프가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.
6. 제 1항에 있어서, 식생 담체 여과조는 미나리, 고마리, 갈대 또는 부들로 구성되어 있는 둔치 부분이며, 이들은 직경이 25 mm 이하의 자갈층을 200 mm 층으로 충진한 돌망태 사이에 끼워서 식재되어 있는 것을 특징으로 하는 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.
7. 제 1항에 있어서, 식생 담체 여과조 다음에 추가로 오염 물질이 제거된 하수 처리수를 하천에 방류하기 전에 창포, 부들, 갯버들, 갈대 등을 식재하고 내부에는 미꾸라지, 논고동 등을 살려 퇴적 물질 제어를 유도하기 위하여 형성한 인공 습지를 설치하는 것을 특징으로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.
8. 제 1항에 있어서, 상기 시스템에 유입되는 처리원수를 기존 또는 신설 하수처리장을 포함하는 수처리 시설의 방류수로 하는 하천변 자연제방과 둔치를 이용한 생물접촉산화식 하천수질정화시스템.