KR20030017732A

KR20030017732A - 습지를 이용한 정수처리시스템

Info

Publication number: KR20030017732A
Application number: KR1020010050720A
Authority: KR
Inventors: 노임숙
Original assignee: 노임숙
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-03-04

Abstract

본 발명은 호수, 저수지 또는, 연못 등의 물을 정화하는 정수처리시스템에 있어서, 습지를 구성하여 자연정화의 효과를 얻을 수 있고, 생태계 안정을 기대할 수 있는 환경친화적인 습지를 이용한 정수처리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 다량의 물을 수용하고 있는 저수지(60)에 설치되어 저수지(60)로 유입되는 오폐수(11)를 정화하여 오염원의 유입을 차단하는 정수처리시스템에 있어서, 오폐수(11)를 저장하며 오폐수를 교반하여 기포를 발생시키는 다수 개의 폭기장치(20)를 구비한 집수장(10)과, 집수장(10)에서 배출된 오폐수(11)와 저수지(60)에 흡입한 물을 혼합하는 혼합조(30) 및, 혼합조(30)에서 배출되는 물의 진행방향에 위치하는 습지(40)를 포함하며, 습지(40)에 식생하는 식물에 의해 정화된 오폐수(11)를 저수지(60)로 유입하는 정수처리시스템이 제공된다.

양호하게는 혼합조(30)로 흡입되는 저수지(60)의 물은 저수지(60)에 서식하는 수초지(50)를 통과하여 흡입되며, 습지(40)에는 갈대군락(41)과 미나리군락(42) 및 수초군락(43)이 형성된다.

Description

습지를 이용한 정수처리시스템{Clean water system with swampy land}

본 발명은 호수, 저수지 및, 연못 등에 수용된 오염원을 제거하여 수질을 개선하는 정수처리시스템에 관한 것이며, 특히, 습지를 구성하여 가정이나 산업현장에서 배출되는 오폐수 및 생활용수를 자연 정화하며, 생태계 안정을 기대할 수 있는 환경친화적인 습지를 이용한 정수처리시스템에 관한 것이다.

산업문명이 발달하면서 수질오염이 심각해지고 있다. 이런 수질오염을 예방및 정화하기 위해 다양한 연구 및 그에 따른 많은 투자비용이 소요되고 있다. 특히, 가정의 생활하수 및 산업현장에서 배출되는 오폐수에 의해 강, 하천, 호수, 및, 저수지의 수질이 심각하게 오염되고 있으며, 이런 수질오염을 막기 위해 다양한 정수처리시스템이 연구 개발되고 있다.

이런 종래의 생활하수 및 오폐수 정수처리시스템에서는 물에 함유된 유기물질만을 제거하여 수질을 개선하였다. 그러나, 이런 종래의 생활하수 및 오폐수 정수처리시스템은 정체 수역에서 부영양화를 일으키는 질소, 인 등의 제거가 이루어지지 않는다. 특히, 호수나 저수지와 같은 넓은 지역에서 발생하는 비점오염원은 거의 정화처리되지 않고 있다.

그리고, 하천 또는 강과 같이 유수지역에서는 국부적으로 정수처리시스템을 설치하여 수질을 개선한다. 이는 하천이나 강의 막대한 유량에 대한 일부분만을 국부적으로 정화하는 것으로서, 아직도 많은 하천이 생활폐수 및 오폐수로 인해 오염되어 생활환경의 악화, 생태계의 파괴, 용수사용의 장애 등의 문제점이 발생하고 있다.

한편, 환경오염원은 점오염원과 비점오염원으로 구분되는데, 수질오염을 예방하기 위해서는 우선적으로 점오염원과 비점오염원을 파악하여야 하고, 오염원의 크기 및 양에 따라 적합한 정수처리시스템을 설치하고 정수처리하여야 한다.

그러나, 이런 정수처리시스템의 설치와 이들 시설의 적절한 운영관리가 수반되어야 하나, 그러기 위해서는 많은 비용이 소요되고 전문적인 운영 관리의 기술이 필요하다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제공된 것으로서, 호수나 저수지에 저장된 물이 습지를 통과하도록 유도하여 호수나 저수지에 오염원을 정화하는 습지를 이용한 정수처리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 습지를 이용한 정수처리시스템의 개략도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10 : 집수장 11 : 오폐수

20 : 폭기장치 30 : 혼합조

40 : 습지 50 : 수초지

60 ; 저수지

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 다량의 물을 수용하고 있는 저수지에 설치되어 저수지로 유입되는 오폐수를 정화하여 오염원의 유입을 차단하는 정수처리시스템에 있어서, 상기 오폐수를 저장하며 상기 오폐수를 교반하여 기포를 발생시키는 다수 개의 폭기장치를 구비한 집수장과, 상기 집수장에서 배출된 오폐수와 상기 저수지에 흡입한 물을 혼합하는 혼합조 및, 상기 혼합조에서 배출되는 물의 진행방향에 위치하는 습지를 포함하며, 상기 습지에 식생하는 식물에 의해 정화된 오폐수를 상기 저수지로 유입하는 정수처리시스템이 제공된다.

양호하게는 상기 혼합조로 흡입되는 상기 저수지의 물은 상기 저수지에 서식하는 수초지를 통과하여 흡입된다.

좀 더 양호하게는 상기 습지에는 갈대군락과 미나리군락 및 수초군락이 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 저수지로 유입되는 오폐수를 습지로 유도하여 정화하는 정수방법에 있어서, 오폐수를 저장하고 교반 및 산소를 용해하는 단계와, 교반 및 산소 용해된 오폐수와 저수지로부터 유입된 물을 혼합하는 단계와, 혼합된 오폐수를 습지로 유도하여 습지에 식생하는 식물에 의해 정화하는 단계 및, 정화된 오폐수를 저수지로 배출하고 저수지의 물을 오폐수와 혼합하기 위해 흡입하는 단계를 포함하며, 흡입된 저수지의 물이 교반 및 산소 용해된 오폐수와 혼합된 후에 정화단계를 거쳐 저수지로 배출되는 정수방법이 제공된다.

양호하게는 상기 흡입단계에서는 상기 저수지의 물이 저수지에 식생하는 수초지를 통과하여 흡입되는 것이 바람직하다.

아래에서, 본 발명에 따른 습지를 이용한 정수처리시스템의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

습지란, 일정기간 동안 얕은 물에 잠겨 있는 지반으로서, 수중 생태계와 육상 생태계가 접하는 지점에 위치하여 다양한 생물이 식생하고, 식물 플랑크톤, 부착 조류, 미소동물, 곤충 등이 서식하기에 적합한 장소를 제공한다.

이런 습지의 생물밀집도는 육상의 생물밀집도 보다 높으며, 생물의 증식속도도 훨씬 빠르다. 이와 같이, 생물의 증식속도 및 밀집도가 높다는 것은 그 만큼 수중에 있던 오염물질을 분해하는 미생물 및 오염물질이 부착되는 매질로서 이용되는 식물의 줄기 및 뿌리 등이 많다는 것을 의미하며, 이런 미생물 및 식물의 줄기 및 뿌리는 자연 정화기능을 수행한다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 습지를 이용한 정수처리시스템의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가정이나 산업현장 등으로부터 배출되는오폐수(11)를 저장하는 집수장(10)과, 집수장(10)의 오폐수(11)와 저수지(60)로부터 끌어들인 물을 혼합하는 혼합조(30)와, 혼합조(30)로부터 배출되는 용수를 자연정화하는 습지(40) 및, 상기 집수장(10) 내에 설치되어 산소용해 및 오폐수(11)를 교반하는 다수의 폭기(曝氣)장치(20)들을 포함한다.

한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 정수처리시스템의 습지(40)는 크게 3종류의 식물이 식생할 수 있도록 터전을 제공하는데, 3종류의 식물은 갈대와 미나리 및 수초이다. 혼합조(30)에서 배출되는 혼합용수는 갈대밭(41)을 지나서 미나리밭(42)으로 진행하고, 수초밭(43)을 지나 저수지(60)로 유입된다.

그리고, 저수지(60)의 가장자리에는 수초지(50)가 형성되고 수초지(50)의 안쪽부위에서 저수지(60)의 물을 흡입하여 혼합조(30)로 공급한다. 따라서, 저수지(60)의 중심에 위치한 물은 저수지(60)의 가장자리에 위치한 수초지(50)를 통과하여 혼합조(30)로 유입된다.

한편, 폭기장치(20)들은 1단 폭기장치(21)와 2단 폭기장치(22)로 구분하며, 1단 폭기장치(21)는 전체 폭기장치(20)에 있어 약10~40%의 폭기를 수행한다. 1단 폭기장치(21)를 이용하여 1차 폭기를 수행하는 과정에서 메탄올, 에탄올, 글루코오스, 아세테이트, 메탄 등과 같은 외부 탄소원이 공급되어 탈질화를 효과적으로 유도하며, 이런 1단 폭기장치(21)에서 공급하는 산소공급량은 2단 폭기장치(22)에서 공급하는 산소공급량에 대한 30~50vol%이다. 한편, 오폐수(11)가 저장된 집수장(10)에 침전된 침전 슬러지층은 혐기성 상태로서, 호기성 상태로 전환하기 위해서는 어느 정도의 시간이 소요된다.

이와 같이, 오폐수(11)는 1단 폭기장치(21)에 의해 바로 호기성 상태로 전환되지 않는데, 이런 혐기성 상태에서 공급되는 외부 탄소원은 호기성 상태에서 공급되는 외부 탄소원보다 훨씬 활발하게 탈질화를 촉진시킨다.

이런 1단 폭기장치(21)에 공급되는 외부 탄소원의 농도는 COD(화학적 산소 요구량)로 환산하였을 때에 약 100내지 200mg/L의 범위를 갖는다.

한편, 2단 폭기장치(22)에서는 외부 탄소원의 공급이 중단되며, 산소 공급장치(도면에 도시안됨)를 가동하여 2단 폭기장치(22)를 통해 산소를 공급한다. 이렇게 공급되는 산소에 의해 집수장(10) 내의 상태는 무산소/혐기성 상태에서 호기성 상태로 전환된다. 집수장(10) 내의 상태가 호기성 상태로 변함에 따라 집수장(10)에서 혼합조로 오폐수(11)를 방출하는 동안에 침전 슬러지층 내에 함유된 오르소-포스페이트 형태의 인은 폴리포스페이트 형태의 인으로 변하고 이는 미생물들에 의해 섭취되어 제거된다.

또한, 2단 폭기장치(22)에서 공급하는 산소에 의해 교반이 이루어지면서 질소가 제거된다.

이와 같이, 호기성 상태에서 2단 폭기장치(22)를 통해 공급된 산소는 집수장 내에 서식하는 미생물들의 유기물 산화과정을 통해 COD(화학적 산소 요구량) 및 BOD(생화학적 산소 요구량)가 감소되고, NH₃-N의 제거가 활발히 이루어지면서 NO₂-N 및 NO₃-N이 생성된다. 이렇게 생성된 아질산 및 질산은 다시 1단 폭기장치(21)에서 제거된다.

이와 같이, 다수 개의 폭기장치(20)에 의해 정화된 용수는 습지(40)로 진입된다.

습지(40)는 갈대밭(41)과 미나리밭(42) 및 수초밭(43)을 포함하며, 용수에 포함된 오염물질은 갈대, 미나리, 수초의 줄기 및 뿌리에 부착된 미생물에 의해 분해되고, 식물의 줄기와 뿌리는 미생물의 부착 매질로 이용된다. 또한, 식물 뿌리의 통기조직을 통해 전달되는 산소는 미생물의 분해활동을 촉진하여 질산화와 탈질화 작용을 유도한다.

이런 습지(40)에 용수가 체류하는 시간은 약 1~2일정도이며, 1~2정도 체류하는 동안에 정화된 용수는 저수지(60)로 유입된다.

한편, 저수지(60)의 가장자리에는 수초지(50)가 형성된다. 그리고 호스(32)의 선단부는 수초지(50) 안쪽에 침지되고, 후단부는 혼합조(30)에 연결된다. 그리고, 저수지(60)에 저장된 물은 펌핑에 의해 수초지(50)를 통과하여 호스(32)를 통해 혼합조(30)로 유입되는데, 이때, 저수지(60)의 물이 수초지(50)를 통과하면서 앞에서 설명한 습지에 생식하는 식물과 같은 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이, 혼합조(30)로 유입된 저수지(60)의 물은 폭기장치(20)에 의해 정화된 오폐수와 혼합되어 다시 습지(40)로 유입되어 정화된다.

한편, 이런 습지(40)에는 물이 1~2일 정도 체류함에 따라 각종 곤충들이 서식할 수 있으며, 이런 곤충 및 환경에 의해 안정적인 생태계를 유지할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 습지를 이용한 정수처리시스템은오폐수를 다수 개의 폭기장치와 습지를 이용하여 정화함으로써, 환경 친화적이며, 습지에 사는 동식물의 적합한 서식환경을 조성하여 안정적인 생태계를 유지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 습지를 이용한 정수처리시스템은 습지를 이용하여 정수하기 때문에, 다른 정수시스템에 비해 유지관리비가 저렴하며, 또한, 자연 정화에 의해 정화되기 때문에 운영관리의 기술이 필요치 않다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 습지를 이용한 정수처리시스템에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

다량의 물을 수용하고 있는 저수지에 설치되어 저수지로 유입되는 오폐수를 정화하여 오염원의 유입을 차단하는 정수처리시스템에 있어서,

상기 오폐수를 저장하며 상기 오폐수를 교반하여 기포를 발생시키는 다수 개의 폭기장치를 구비한 집수장과,

상기 집수장에서 배출된 오폐수와 상기 저수지에 흡입한 물을 혼합하는 혼합조 및,

상기 혼합조에서 배출되는 물의 진행방향에 위치하는 습지를 포함하며,

상기 습지에 식생하는 식물에 의해 정화된 오폐수를 상기 저수지로 유입하는 것을 특징으로 하는 정수처리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 혼합조로 흡입되는 상기 저수지의 물은 상기 저수지에 서식하는 수초지를 통과하여 흡입되는 것을 특징으로 하는 정수처리시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 습지에는 갈대군락과 미나리군락 및 수초군락이 형성된 것을 특징으로 하는 정수처리시스템.
저수지로 유입되는 오폐수를 습지로 유도하여 정화하는 정수방법에 있어서,

오폐수를 저장하고 교반 및 산소를 용해하는 단계와,

교반 및 산소 용해된 오폐수와 저수지로부터 유입된 물을 혼합하는 단계와,

혼합된 오폐수를 습지로 유도하여 습지에 식생하는 식물에 의해 정화하는 단계 및,

정화된 오폐수를 저수지로 배출하고 저수지의 물을 오폐수와 혼합하기 위해 흡입하는 단계를 포함하며,

흡입된 저수지의 물이 교반 및 산소 용해된 오폐수와 혼합된 후에 정화단계를 거쳐 저수지로 배출되는 것을 특징으로 하는 정수방법.
제 4 항에 있어서,

상기 흡입단계에서는 상기 저수지의 물이 저수지에 식생하는 수초지를 통과하여 흡입되는 것을 특징으로 하는 정수방법.