KR20090086181A - 수질, 생물다양성, 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수 오수 빗물폐수 기타 오염된 수자원 등을 생태적인 먹이사슬이 형성되도록 조성하는 인공습지로써 수질의 개선과 동시에 대기질 생태계 기후까지 함께 회복시키는 복합기능을 겸할 수 있도록 조성하는 정화방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공지의 물리 화학 생물학적 처리에 의한 기본공정과 수생초목이 식재된 완속사여과지를 포함하여 1개 이상 다수의 단계로 조성되는 인공습지 및 어도와 생태통로가 조성되는 연결습지를 포함하는 습지공정과 필요시 기본공정의 폐열과 주변의 자연열에너지를 활용할 수 있는 온실로써 구성되거나 용도 기후 용량 등에 따라서 기존시설이나 정화대상에 습지공정을 추가하거나 습지공정만으로 구성하여서도 다양한 물 환경 기초시설에 적용하여 수질회복 및 수자원을 확보하면서 생물다양성과 기후까지 함께 회복되게 하는 정화방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 종래까지는 수질회복기능만을 주목표로 건설되고 운영되었던 각종의 물 환경 기초시설에서 수질회복효과 외에 훼손된 녹지 대기질 생물다양성 기후까지 함께 회복되게 하는 복합기능을 수행하는 환경기초시설을 조성할 수 있다.

인공습지, 먹이사슬, 생물다양성, 물환경 기초시설, 천연칼슘소재, 부엽식물, 침수식물, 습지서식 수초, 습지수목(樹木), 덩굴식물, 외부식재구, 습지물층, 습지서식동물, 어도밸브, 어도형 유출관, 생태통로, 연결습지, 생태창문, 가지뻗기창, 수초관리장치, 대피습지, 빗물이용조

Description

수질, 생물다양성, 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치{A purgation system and equipment of the waste water using the marshes for the quality of water and the biodiversity and the climate to be recovered together}

도1은 본 발명의 수질 생태계 대기 기후가 함께 회복되도록 하수 등을 정화하는 방법 및 원리를 설명하기 위한 대표적인 장치의 개략적인 종단면도 이다.

도2는 도1에서 각 단계별로 이루어지는 공정 및 공정을 구성하는 방법과 정화되는 원리를 설명하기 위한 단계별 공정의 횡단면도이다.

도3은 도1과 도2의 정화장치가 배치되는 한 예를 보여주는 평면도 이다.

도3-1은 도3에서 맨홀(42)의 수직단면 및 맨홀에 구성되는 어도밸브(43)와 어도관(45)을 도시한 개략적인 단면도이다.

도3-2는 도3-1에서 어도밸브(43)의 정면을 도시한 것이다.

도4, 도4-1, 도4-2는 도1과 도3에서 물정화용 초목(62,64)을 뿌리(63)는 여과층(54)으로 뻗어 내리고 가지나 줄기는 시설(81,50)밖으로 크게 자랄 수 있도록 시설(81,50)밖에 식재할 수 있는 방법을 도시한 외부식재구(59,60,61)의 개략적인 단면도이다.

도4-3은 도1에서 습지수목(62)을 온실(80)안에 식재하고 가지는 밖으로 뻗어 크게 자랄 수 있게 하는 가지뻗기창(83)의 개략적인 정면도이다.

도5는 도1에서 기본공정(10)에 적용될 수 있는 다양한 생물학적 처리 방식 중에서 공지의 산화구 방식을 도2에 도시한 기본공정(10)과 같이 운전수위가 자동으로 가변되게 하는 등 개량하여 적용한 일 예를 보여주는 평면도이다.

도5-1은 도5에서 미생물반응조(17)의 수류분할벽(17-2)에 부설되는 가이드판(17-3)을 보여주는 개략적인 정면도이다.

도5-2는 도5-1의 평면도이다.

도6은 도1에서 1차습지(30)와 2차습지(31)는 기본공정(10)의 내부에 구성되고 3차습지(50)와 연결습지(70)는 기본공정(10)의 양측에 보다 낮은 수위가 되도록 일체형으로 같은 평면에 구성되어 유입된 물이 전 공정에서 자연 흐름이 되도록 배치될 수 있는 또 다른 구성방법의 일예를 도시한 개략적인 종단면도 이다.

도6-1은 도6을 원형으로 구성한 일예의 개략적인 평면도이다.

도6-2는 도6-1의 가운데부분을 좌우로 절개한 개략적인 측단면도이다.

도7은 도1에서 습지공정(30,31,50,70)만을 정화장치로 따로 조성하여 이용하는 일 예를 설명하기 위한 종단면도이다.

도7-1은 도7에서 물이 유입되고 정화되는 흐름방향이 도7의 반대로 이루어지는 빗물 등을 정화하는 장치를 보여주는 종단면도이다.

도7-2는 도7-1의 장치에 가뭄시 습지서식 어패류 등이 피신하는 대피습지(95) 등이 더 구성된 정화장치를 보여주는 평면도이다.

도7-3은 도7-2의 중앙부를 좌우로 절단한 횡단면도이다.

도7-4는 도7-2를 원형으로 구성한 일예의 평면도이다.

도7-5는 도7내지 7-4의 습지공정을 다양한 차수막(100)으로 방수하여 지반에 직접 조성할 수 있는 일 예의 개략적인 단면도이다.

도8은 기존시설의 상부에 도7과 같은 습지공정이 조성되는 예의 개략적인 단면도이다.

도8-1은 기존시설이나 각종 저수·저류지의 인근에 도7과 같은 습지공정을 조성하는 예의 개략적인 단면도이다.

도8-2는 기존시설이나 각종 저수·저류지의 인근에 1차습지(30)와 2차습지(31)와 연결습지(70)만 추가로 조성되는 예의 개략적인 단면도이다.

도8-3은 기존시설이나 각종 저수·저류지의 인근에 3차습지(50)와 연결습지(70)만 조성되는 예의 개략적인 단면도이다.

도9는 도6의 장치를 기계장치와 온실의 구성없이 또한 도7의 장치를 온실의 구성없이 비점오염폐수를 정화하기 위한 저류지나 수자원이 오염된 각종의 저수·저류지(91)등에 연결하여 동력사용없이 물을 정화시키는 일예를 도시한 개략적인 공정도이다.

도10은 건물이나 시설단지 또는 전력과 상수도가 보급되지 않는 오지나 낙도마을 등에서 도7-1에서 도7-4와 같은 정화방법 및 장치로 건물 지붕에서 받아 모은 빗물을 정화하여 태양광이나 풍력등을 이용 직접 생산할 수 있는 전력으로 건기까지 장시간에 걸쳐 순환 정화시키면서 자외선램프를 켜서 지속 살균되게 하고 하천과 우물 등이 모두 마르는 건기에 양수펌프를 작동시켜 생활용수를 자급하는 비상 용 자가수도시설로 이용하며 도9와 같은 공동 저수, 저류지(91)와 연계하여 마을단위 규모의 자연정화공동우물로 사용할 수 있으며, 동 정화습지(70,50-1)에 서식하는 각종의 수서동물도 대피습지(95)로 피신할 수 있어서 강우시에 다시나와 생물종을 유지하며 개체수를 증가시켜 주변의 생태계를 함께 유지시킬 수 있는 이용방법의 한 예를 도시한 개략적인 공정도이다.

도11은 도1내지 도9에 표시된 각 어도형유출관(71)을 도10의 방법 외에 조성할 수 있는 또 다른 방법의 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명*

10: 본 발명의 기본처리시스템(약칭: 기본공정) 11: 유입관

12: 고액분리조 13:├자 이송관 14: 유량조정조

15,28: 이송펌프 28-1: 이용펌프

15-1: 염소(Cl)중화제 자동주입장치 16: 미세스크린장치

17: 미생물반응조 17-1: 수류회전벽 17-2: 수류분할벽

17-3: 가이드 판 17-4: 가이드깔대기 18: 산기기

19: 송풍기 20: 수류회전기 21: 연결관

21-1: 3차습지간 연결관 22: 침전조

23: 월류장치 24: 보조침전지 25: 오니반송관

25-1: 오니펌프 26: 밸브 26-1: 전동밸브

27: 펌핑조 27-1: 빗물이용조 29: 이송관

29-1: 바이패스관 30: 1차습지 31: 2차습지

32: 벽 33: 다공벽 34: 천연칼슘소재

35: 부엽식물 35-1: 부엽식물받이 36: 침수식물

37: 하부이송관 37-1: 상부유출관 38: 상부이송관

38-1: 하부유출관 39: 드레인관 40: 관리통로

41: 출입계단 41-1: 출입교 42: 맨홀

43: 어도밸브 43-1: 가이드홀 44: 밸브가이드

45: 어도관 46: 밸브패킹 47: 샤프트

48: 스프링 49: 볼트너트 50: 3차습지

50-1: 하향류습지 51: 분배층 52: 다공박스

53: 사리층 54: 여과층 55: 습지물층

56: 습지서식동물 57: 노랑꽃창포 58: 습지서식수초

[59: 화단형 60: 굴뚝형 61: 배관형]: 외부식재구

62: 습지수목 63: 식물뿌리 64: 덩굴식물

65: 뿌리내림방지망 66: 유공관 70: 연결습지

71: 어도형유출관 71-1: 습지수 반송관 72: 수계

73: 생태통로 74: 지반선 80: 온실

81: 온실벽 82: 생태창문 83: 가지뻗기창

83-1: 패킹고정판 83-2: 패킹 83-3: 구멍

84-4: 탄성줄 84: 환기장치 85: 수초관리장치

86: CCTV카메라 87: 오니흡입관 90: 타방식의 기본공정

91: 각종저수·저류지 92: 건물 93: 건물지붕

94: 빗물도랑 95: 대피습지 95-1: 격리망

96: 대피구 97: 배기구 98: 방수형맨홀

99: 자외선램프 100: 차수막 101: 태양광발전기

102: 풍력발전기

산업화 이후 물의 수요는 증가하고 있으나 수질은 오염되고 기후변화 등 여러 원인으로 수자원의 부족현상이 지구촌 곳곳에서 나타나고 자연습지가 훼손되거나 농약등의 사용으로 논습지의 생태계도 파괴되어 생태학적 자정영역을 담당했던 생물종들이 감소되거나 멸종위기에 이르고 있다. 또한 녹지도 점차 감소되고 온실가스는 증가하여 지구의 평균기온이 빠르게 상승하여 범지구적 차원의 대책을 필요로 하고 있다.

이에 부족한 수자원은 하수 폐수 오수 빗물 등을 고도 정화하여 재이용하는 방안이 현실적인 대안이므로 각종의 기술적 방법으로 하·폐수 등을 고도처리하고 있으나 이러한 물 환경 기초시설의 대부분은 최근까지도 수질만을 회복시키는 것을 목표로 조성되고 운영돼 왔다. 고도처리기술중 수초 등 식물을 이용하는 자연고도정화방법도 출시되었으나 동일 출원인의 출시기술을 포함하여 유사방식의 식물이용정화기법들도 물의 고도처리효과만을 주목표로 연구 개발되고 조성되어서 다양한 생물종이 어우러져 환경을 자정시켜왔던 생태계를 함께 회복시켜서 그 먹이사슬을 통하여 정화력이 수계와 뭍으로 확장되고 지속되게 하는 차상위단계로 발전되지 못하였다.

본 발명은 출원인 중 동일 출원인에 의해 국내특허로 출원 등록된 특허 제10-0232361호 및 이후 미국특허 호주특허 터키특허 중국특허로 출원 등록된 수생식물을 이용한 오폐수 자연정화시스템을 개량하고 뒤이어 국내특허로 출원 등록된 특허 제 10-0818912호 수생초목을 이용한 오수의 자연고도정화장치를 개량하고 또한 유사방식으로 국내외에 출시된 기술들을 개량하고 진보시킨 수질 및 생태적 자정인자를 동시 회복시키기 위한 물 환경 기초시설에 관한 것으로, 크게는 기본처리공정인 물리 화학 생물학적 공정을 개량하였고 식물이용공정을 습지의 생태적 먹이사슬이 형성되고 자연 생태계와도 연결되는 습지공정으로 개량하였고 습지공정만 이용할 수 있는 비점오염저감시설 하·폐수이용 재처리시설 빗물이용 정화시설 등에서도 수질의 고도정화기능성 외에 생태계 회복기능과 탄산가스도 재고정하는 등 복합기능이 병행될 수 있게 개량하므로서 물환경기초시설에서 당면한 환경현안들을 함께 해결하는 환경기초시설로 조성 될 수 있도록 진보시킨 것이다.

본 발명은 비교적 작은 시설면적에서 하수 등을 자연고도정화하면서 생태적 먹이사슬이 형성되는 습지환경을 조성하기 위하여 1차 물리적 화학적 생물학적 등의 방법으로 오염물질을 빠르고 안정적으로 전 처리한 다음 단계적으로 습지생태계의 먹이사슬이 형성되도록 습지서식 식물과 어패류를 함께 이용하는 습지공정을 조성하고 각 단계로 수서동물들이 출입할 수 있게 물의 이송관을 어도구배로 조성하 며 수계와 뭍으로 양방향 모두 출입이 가능하도록 연결습지를 조성하여 습지공정을 기초로 수질오염성분을 먹이원으로 하는 생태적 먹이사슬의 연결고리가 맹금류 포유류 등 최상위 포식자까지 이어지고 지속될 수 있게 하므로서 수질의 정화목적과 생태계의 복원효과 및 생태인자들이 물질순환식 정화활동에 모두 참여할 수 있게 하는 물 환경 기초시설로 고안된 것이다.

본 발명은 또한 정화효과 및 습지생태계의 기초환경조성에 적합하고 탄산가스를 식물체로 고정하며 장기간 누적시켜서 재생에너지 등 자원화 할 수 있는 각종의 습지식물을 사용하고 일부 식물은 그 성장 및 광합성 영역이 조성당시의 시설면적보다 점차 확장될 수 있게 고안된 것이다.

이 분야의 종래기술은 식물이 물에서 질소와 인을 흡수하는 정화효과에 착안하여 각종 수생식물이 질소와 인을 잘 흡수할 수 있는 다양한 방법들이 출시되었고 그 결과 질소 인 등의 정화효과는 있으나 수생식물이 식재된 습지위에 유입되는 물의 오염도가 높거나 습지물층위까지 자갈이나 황토볼 등을 채워 넣거나 부력체를 띄우고 그 위에 수초를 심거나 식재하는 수초의 종류가 수서동물의 먹이원에 적합하지 않거나 산란이나 피신 먹이활동 등에 적합하지 않은 수초로서 식재하는 방법으로 이용 되어서 수생식물을 식재한 곳에서 다양한 어패류와 수서곤충 등이 함께 서식하지 못하거나 서식할 수 있도록 조성되는 경우에도 오염성분이 기초생태인자의 먹이 및 영양원이 되게 하거나 그 먹이사슬이 단계적으로 형성되게 하거나 수계와 뭍으로 이어지도록 양방향으로 출입할 수 있는 내외의 습지환경이 조성되지는 못하였다.

또한 이용하는 식물의 종류가 대부분 1년 내지 2년마다 묵은 잎이 고사하여 재분해되는 습지서식 수초류에 한정되어 광합성의 결과로 고정되는 탄산가스가 단기간에 다시 탄산가스로 돌아가게 되거나 동일 출원인에 의해 새로이 출시되어 이용되고 있는 버드나무 등 각종 서식가능한 수목종류도 온실내에 식재되는 하·폐수 처리시설에서는 온실의 높이 이상으로 크게 키울 수 없고 온실밖에까지 광합성영역을 넓히려면 매년 초겨울 창문 밖으로 자란 가지를 잘라주고 창문을 닫는 번거로운 문제와 온실 및 주변의 환경이 외부에서 개구리 두꺼비 곤충 새 등의 접근과 온실내 출입이 어려워 나뭇잎을 먹고사는 나비 나방 등의 애벌레가 발생하여도 생태계의 먹이사슬에 의한 자연 제거 내지 적정 개체수로 유지되기 어려웠다.

본 발명은 상기한 나방 등의 애벌레까지도 물의 오염성분이 최종 물밖으로 이동될 수 있게 하는 생태적 자정인자의 하나이므로 이들을 포함하는 각종의 습지서식동물들이 상위 포식자에게 지속적인 먹이공급원이 되도록 습지공정과 그 주변을 생태적 먹이사슬의 기초가 단계적으로 형성되는데 적합한 습지식물로서 구성하고 단계별로 식재하는 식물의 종류와 식재방법을 개량하고 외부에서 동물들이 출입하고 접근하기 용이하도록 개량하였고 물정화용초목이 시설 밖으로 자라며 탄산가스를 수십 년간 장기간에 걸쳐 재고정 누적 할 수 있게 하므로서 탄소고정에 따른 기후회복효과 및 가용한 재생에너지원 등 자원재로서 활용가치가 향상되도록 개량 진보시킨 것이다.

상기와 같이 진보된 기술은 하·폐수 처리시설의 개량에 국한하지 않고 하·폐수의 재이용을 위한 정화시설 비점오염원 저감시설 빗물이용 정화시설 오염된 농 ·공업용수의 재처리시설 등에 적용되어서도 수질 외에 환경구성요소 전반을 함께 회복시키는 본 발명의 동시효과를 낼수 있도록 개량한 것이다.

또한 물리 생물학적 처리공정도 종래에는 없던 염소성분중화제 자동주입장치가 추가되어서 유입수에 락스 등 잔류성이 큰 염소(Cl)계열 살균성분이 유입되어도 생물학공정의 미생물이 폐사하는 운전장해를 예방할 수 있게 개량하였고 혐기 무산소 호기 등으로 공정이 구획된 방식보다 수류의 회전속도조절로서 각 공정의 반응시간조절이 가능하여 운전조작이 보다 용이한 산화구방식을 보다 더 운전조작이 용이해지도록 운전수위가자동가변되는 방식으로 개량하고 회전부에는 수류속도 미세 조절장치를 추가하며 침전조에 보조침전조를 더 구성하여 노쇠오니보다 비중이 무거운 활성오니가 우선적으로 자동 분리되고 자동 반송되게 개량하였으며 미생물반응조로 연속 반송되어 이용되던 활성오니가 수명을 다하여 침전조에서 부상하는 노쇠오니는 1차습지에서 차상위 포식자인 물달팽이 및 습지서식 동물성프랑크톤 민물새우 등의 먹이원이 되게 하여 저감하므로서 잉여오니로서 인발하여 농축 탈수 소각 매립되는 후속처리 부하를 경감할 수 있게 개량하였다.

또한 처리수에 미량만 있어도 수계에서 재오염 원인이 되는 인(P)을 보다 고도로 정화하는 방법으로 종래에는 수산화칼슘 황산알루미늄 등 가공된 화학약품을 투입하여 인과 반응시켜서 인산칼슘 인산알루미늄 등의 침전물을 인발 농축 탈수하는 등의 방안으로 처리되고 있으나 본 발명은 굴 껍데기 조개껍데기 계란껍데기 등 천연칼슘성분을 가진 자연소재를 식물과 어패류가 서식할 수 있게 하면서 1차습지와 2차습지 3차습지에도 충진 하고 생물학적 질산화반응 등의 부산물로 생성되는 수소이온과 반응하여 칼슘이온이 용출되게 하고 용출된 칼슘이온이 인(P)과 결합하여 자연 저감되게 하므로서 각 습지공정(30,31,50)에서도 인제거 반응이 식물에 의한 흡수작용과 함께 이루어지게 개량한 것이다.

종래까지는 하·폐수의 처리시설 비점오염원의 저감시설 재이용을 위한 하·폐수의 재처리시설 빗물이용정화시설 등의 물 환경 기초시설들이 수질만을 보다 맑게 처리하기 위한 목적과 방법으로 건설되고 운영되어 왔으나, 본 발명은 상기한 각종의 시설에서 수질의 고도정화효과 외에 녹지와 생물다양성 및 자연계의 자정능력을 회복시키며 대기질을 개선시키고 물정화수목으로 탄산가스를 재고정 누적시키며 태양에너지로 자연정화하여 인위적인 고도처리공정의 동력소비를 줄이고 생태적 먹이사슬로 잉여오니량도 저감시키며 고도공정의 소재를 자연소재로써 조성하여 인위적 소비재 등을 줄이는 방법으로 온실가스의 간접배출량도 저감하게 하므로서 기후회복효과까지 병행되는 물 환경 기초시설의 정화방법 및 정화장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또 토지의 이용경제성과 시설의 건설 운영비용 경제성 등을 고려하여 하·폐수 처리시설 등의 기본적 처리공정을 지하화하고 그 상부평면을 습지형 정화공정으로 모두 활용될 수 있게 조성하고 단계적으로 먹이사슬이 형성되게 조성하며 버드나무 갈대 등 정화공정에 식재하는 일부초목은 습지공정에 그늘을 만들지 않으면서 시설물 밖으로 크게 지속성장할 수 있게 하므로서 습지공정에는 다양한 동식물이 서식할 수 있고 광합성 면적이 증가되는 만큼 수질의 정화력이 증가되고 탄소의 재고정 및 누적량이 증대되고 습지공정과 먹이사슬로 이어지는 외부 동물들의 접근성이 향상되는 등 도시지역에서도 거점습지의 영역이 형성될 수 있는 물 환경 기초시설의 정화방법 및 정화장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 습지환경과 더불어 형성되는 생물다양성이 고갈되고 회복되기 어려운 도시지역과 농약을 사용하는 농촌지역과 건기에는 하천과 저수지 우물물까지 마르는 산간오지나 도서지역 등에서 우기에 빗물을 모아 습지서식동물의 종자를 생존 유지시켜서 강우기에 다시 개체수가 증가되게 하므로서 주변의 생태계와 자정력이 유지될 수 있게 하며 급수 비상시 빗물을 생활용수 수준으로 반복순환여과하여 자가급수시설로서 활용하는 정화방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 기본적 처리공정에 이용되는 다양한 생물학적 처리방식을 질소 인이 함께 처리되며 침전조(22)에서 미생물 반응조(17)로 반송되는 오니가 노쇠한 오니보다 활성도가 크고 비중이 큰 오니를 우선 분리하여 자연 반송되게 하며 유입부하량이 변하여도 수위가 자동으로 가변하며 이와 연계하여 회전 수류의 속도도 자동가변되어 혐기 무산소 호기성 존의 반응체류시간이 자동조절운전 될 수 있게 하고 곡선부를 안팎으로 흐르는 수류의 유량과 속도를 균등하게 미세 조절할 수 있고 염소(Cl)계열의 살균소독제가 유입되는 경우에도 미생물이 폐사하지 않도록 처리장에서 대처할 수 있는 염소(Cl)중화제 자동주입장치를 유입공정에 추가하는 등 기본처리공정의 운영이 보다 용이하고 안정적으로 유지될 수 있게 개량하므로서 이어지는 습지공정 및 습지공정을 통하여 먹이사슬이 형성되는 동식물에게 서식안정성이 유지되는 정화방법 및 정화장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또 겨울철 기온이 추운지역에서 기본공정의 폐열이나 자연열에너지를 온실로 보온하여 습지공정에 서식하는 동식물이 먹이활동 및 광합성을 지속하게 하면서 하기에는 습지공정내외로 서식동물의 출입이 용이하며 정화식물이 여과층에 뿌리를 내리고 영양분을 섭취하게 하고 가지나 줄기는 온실 밖으로 크게 성장되게 하는 온실장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또 운영관리상 원격관리가 필요한 경우 CCTV 카메라와 수초관리장치가 추가구성되어 외부에서도 정화시설을 관찰하며 무인으로 수초를 걷어내고 베어내는 관리방법의 정화장치도 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적들 외에도 본 발명의 장치는 단계적 습지공정을 다양하게 구성하여 다양한 운영방법으로 다양한 용도에 이용할 수 있고 또한 다양한 소재와 형태로 제작 시공될 수 있으며 패키지타입은 경량골재를 사용할 수 있으며 염분폐수에는 염생식물을 식재하는 등 활용성을 크게 하는 목적들이 이하 본 발명의 구성 및 상세한 설명으로 모두 달성될 수 있다.

상기한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 하기와 같이 도1 내지 도11의 예시도면을 인용하여 상세히 설명하는 본 발명의 구성 및 작용과 원리들을 바탕으로 모두 이루어 질 수 있다.

본 발명의 습지를 이용하여 수질 생물다양성 기후까지 회복시키는 하수 등의 정화방법 및 장치는 도1 내지 도5-2에서 보듯이 크게는 물리 생물학적방식을 기본으로 하여 통상 병렬라인으로 조성되는 기본처리공정(10)과 생태학적 먹이사슬의 기초가 형성되는 1차습지(30) 및 2차습지(31)공정과 먹이사슬의 차상위단계가 형성되고 외부생태계와 연결될 수 있으며 완속사여과에 의한 고도정화기능 및 물정화용 식재초목이 시설물 밖으로 크게 자라면서 탄산가스를 고정하여 장기간 누적시키며 연결습지(70) 및 그 주변에 습지환경영역을 확장해주며 병렬로 조성되는 3차습지(50)공정과 3차습지에 접하여 시설밖에 조성되어 내부습지(30,31,50)를 수계(72)와 뭍으로 연결되게 하는 연결습지(70)까지 단계적으로 이루어지는 습지공정과 겨울이 추운지역에서 공정내 폐열이나 자연열을 활용할 수 있게 하는 온실(80)과 원격관리가 필요한 경우에 CCTV카메라(86) 및 수초관리장치(85)등 원격관리 시스템이 포함되어 구성된다.

하수 등이 유입되어 1차 유기물질을 빠르게 분해시키며 질소와 인을 생물학적 원리로 함께 제거되게 하기위한 기본처리공정(10)은 유입부로부터 고액분리조(12) 유량조정조(14) 미생물반응조(17) 침전조(22) 펌핑조(27)의 순으로 구성된다. 고액분리조(12)는 하부에 한 개 이상 다수의 보조침전지(24)가 구성되어 침강물질의 인발을 용이하게 하며 유입부의 반대편에서 배관으로 연결하여 다음공정인 유량조정조(14)로 이송되는 배관은 ├자형의 관으로 관의 상단이 수면위로 항상 노출되게 조성하므로 부상물질은 월류되지 않고 배관의 하부로 물만 유입되어 이송된다. 유량조정조(14)는 고액분리조에서 유입된 물에 잔류하는 고형물질을 미세스크린장치(16)로 2차 분리하여 생물학적 처리부하를 줄여주며 유입 수에 잔류성이 큰 염소(Cl)계 살균성분이 유입될 때 즉시 반응하여 살균력을 중화시켜주는 티오황산나트 륨(Na ₂ S ₂ O ₃·5H ₂O)을 투여할 수 있는 염소중화제 자동주입장치(15-1)가 구성되며 일반적인 자동운전장치의 하나인 수위감지센서(미도시)에 의해 작동되는 이송펌프(15)가 구성된다. 불필요한 전력과 중화약품이 낭비되지 않도록 미세스크린장치(16)의 구동장치와 염소중화제 자동주입장치(15-1)는 이송펌프(15)가 작동 시 연계하여 작동하고 정지시 함께 정지되도록 전기적 연동시스템으로 구성된다. 본 발명의 미생물반응조(17)와 침전조(22)는 유입량에 따라 가변수위로 자동운영되는 방식으로서 가변수위에 따른 용적량만큼 유량의 조절기능을 겸하므로 유량조정조(14)를 그만큼 작은 용적으로 구성할 수 있는 효과로 작용한다.

미생물반응조(17)는 유기물질의 분해와 질소 인 성분이 함께 제거되며 운영관리기법이 단순하고 용이한 공지의 산화구방식의 반응조로서 단일반응조에서 무한궤도로 수류회전벽(17-1)을 회전하는 수류의 일부구간에서 산소를 공급하고 수류를 회전시켜서 호기성존에서는 유기물질이 호기성미생물에 의해 영양원으로서 소화 분해되고 질산화미생물에 의해 암모니아성질소가 질산성질소로 산화되고 진행되는 수류에서 용존산소가 점차 소비되면서 무산소존과 혐기성 존으로 상황이 변화되어 탈질화미생물에 의해 질산성질소가 질소가스로 탈질되며 유기물질의 일부가 탈질미생물의 탄소영양원으로 저감되는 원리를 이용하는 방식이다. 산화구방식은 통상 수면부에서 회전축으로 구동하며 한쪽방향으로 물을 쳐서 기액접촉으로 산소를 용해시키고 회전수류가 발생되게 하는 방식이 주로 사용되므로 산화구가 깊으면 깊은 저부의 수류속도가 상부 표층의 수류속도 보다 낮아져 오니가 회전되지 못하고 저부 에 쌓이는 문제로 인하여 수심을 깊게 구성하기 어려웠으나 본 발명에서는 송풍기(19)에 연결된 산기기(18)와 수류회전기(20)를 반응조(17)의 하단부에 분사구가 각각 수류의 회전방향을 향하도록 장착하여 저부수류의 속도가 상부수류의 속도보다 빠르게 하므로서 오니의 누적현상이 예방되어 산화구식 반응조의 깊이를 보다 깊게 조성할 수 있게 된다.

또한 반응조(17)의 좌우양측 곡선부는 수류회전벽(17-1)끝단에서 가까울수록 먼 쪽의 수류보다 흐름속도가 낮아져 오니가 누적되는 현상을 예방하도록 조성되는 종래의 수류분할벽(17-2)에 안팎의 수류량 및 수류속도를 보다 균등해지도록 정말 조절할 수 있는 가이드판(17-3)이 더 구성되고 관리통로(40)에서 조절할 수 있게 하므로서 관리자가 유입수상태 운전수위 오니농도 등 운전환경의 변화에 맞춰 회전수류의 분할을 미세하게 조절 할 수 있게 하였으며 침전조(22)의 보조침전지(24)와 연결된 오니반송관(25) 및 조절밸브(26)를 이용하여 활송오니의 반송이 자동으로 이루어지고 필요시 반송량 조절도 밸브(26)의 조작만으로 용이하게 이루어지게 하였고 또한 침전조(22)의 월류장치(20)와 미생물반응조(17)와 침전조(22)의 구획벽에 저수위보다 낮게 구성되는 연결관(21)에 의해 반응조(17)와 침전조(22)의 수위가 유입량 변화에 따라 자동으로 연계가변되게 하므로서 미생물반응조(17)의 호기성존 무산소존 혐기성존의 반응체류시간도 가변수위에 비례하여 자동조절되게 하였으며 수류회전기(20)의 회전속도를 전기적으로 가변수위에 따라 수위가 높아질수록 빠르게 작동되고 낮아질수록 느리게 작동되게 하므로서 수위변화에 따라 수류의 회전속도를 일정한 수준에서 자동으로 유지되게 하였으며 산소를 공급하는 송풍기 (19)는 호기성존에 구성되는 용존산소감지센서(미도시)와 혐기성존의 산화환원전위센서와 연계하여 자동으로 작동과 정지가 전기적으로 연동되게 하므로서 본 발명의 산화구식 미생물반응조(17)는 유입량과 유입농도의 부하변동에도 자동으로 대응 운전될 수 있는 것이다.

따라서 상기와 같이 개량 보완된 본 발명의 산화구식 미생물반응조(17)는 후속 습지공정에서 이루어지는 정화특성상 요구되는 기본공정에서의 안정적인 수질의 유지와 이송량을 24시간 고르게 분배 이송하는 요건을 종래의 방식들보다 효과적으로 충족할 수 있게 된다.

침전조(22)는 각 미생물반응조(17)에서 물이 이송되는 연결관(21)과 한 개 이상 다수의 보조침전지(24)와 보조침전지(24)의 하단부에서 미생물반응조(17)로 연결되고 중간에서 오니펌프(25-1)와도 연결되고 조절밸브(26)가 구성되는 오니반송관(25)과 펌핑조(27)로 이송관(21)이 연결되고 조절밸브(26)가 구성되는 월류장치(23)와 송풍기(19)와 연결되는 한 개 이상의 산기기(18)로 구성된다.

미생물반응조(17)와의 연결관(21)은 가변저수위보다 낮게 양쪽지(17,22)사이의 벽에 조성되며 배관으로 연결되어 각 보조침전지(24)의 호퍼 중간부위에서 이송된 물이 유출되게 구성되어 비중이 무거운 활성오니는 보조침전지(24)호퍼하단으로 침강하게 되고 비중이 가벼운 노쇠한 오니는 상승수류를 따라 월류장치(23)가 있는 침전조(22)중앙으로 이동하다 수류속도가 낮은 곳에서 일부오니는 다시 침강하고 더 가벼운 오니는 물위로 부상하게 된다. 운전초기에는 밸브(26)을 닫아두고 보조침전지(24)의 호퍼부분에 물보다 비중이 큰 활성오니가 일정높이로 누적되면 밸브 (26)를 열어 조절하므로서 오니반송관(25)을 통하여 미생물반응조(17)로 이동되므로 반응조(17)에는 비중이 크고 활성이 큰 오니가 자연 반송되므로 노쇠오니까지 함께 반송하는 종래의 방식보다 미생물의 운전농도는 낮은 편이나 반응속도는 빠른 효과로 나타나며 필요시 조절밸브(26)로 반송량을 조절할 수 있고 인발펌프(25-1)는 시운전초기 등 오니전량을 강제반송하거나 일정주기로 농축공정으로 이송시키거나 외부반출시 운영하게 된다. 비중이 가벼워 침전조(22)의 중앙부위로 넘어오는 노쇠오니가 수면위에 떠올라 쌓일 때 저수위부근에 설치되는 산기기(18)에 의해 요동하는 수류를 따라 월류장치(23)로 물과 함께 이송되어 펌핑조(27)로 유출된다.

종래의 침전조는 오니를 최대한 물과 분리하여 반응조로 반송하면서 일부를 연속인발하여 탈수시키는 방식이라서 반응조의 미생물농도가 높고 잉여오니량도 많았으나 본 발명의 침전조는 활성오니만 우선 분리하여 반응조(17)로 자동 반송되게 하고 수명을 다하여 노쇠한 오니는 후속 습지공정에서 수서동물의 먹이원으로 활용되면서 자연감량되도록 물과 함께 월류시키며 필요시 산기기로 월류장치(23)주변의 수면을 포기하여 수면위에 누적되지 않게 한다.

월류장치(23)는 웨어수로에 이송관이 연결된 것으로 웨어수로와 연결되는 배관 입구에 게이트식 조절장치(미도시)나 연결된 배관에 조절밸브(미도시)가 구성되며 펌핑조(27)쪽 유출부에도 조절밸브(26)가 구성되어 1일유입량이 가급적 24시간에 걸쳐 고르게 분배이송되도록 조절하므로서 조절된 유출량보다 유입량이 많은 시간대에는 운전수위가 자동으로 상승하며 유출량보다 적은량이 유입되거나 유입되지 않은 시간대에는 운전수위가 자동으로 낮아지며 미생물반응조(17)와의 연결관(21) 을 통하여 미생물반응조(17)의 수위도 침전조(22)의 수위를 따라 함께 가변하게 된다.

본 발명의 펌핑조(27)는 도1에서와 같이 습지공정이 기본공정(10)의 상부에 조성되는 경우 도2와 같이 기본처리공정의 처리수를 받아 1차습지(30)에 양수시키는 조로서 도6과 같이 기본처리공정 내부에 1차습지(30)와 2차습지(31)가 구성되고 3차습지(50)는 앞의 공정보다 수위가 낮게 평면배치로서 구성되는 경우에는 전 공정의 물흐름이 자연유하로 이루어지므로 생략되는 조이다. 상기 펌핑조(27)는 양수용 이송펌프(28)가 수위센서(미도시)와 연계하여 바이패스관(29-1)으로 조절하는 이송량만큼의 물을 이송관(29)을 통하여 1차습지(30)로 이송해주며 침전조(22)에서 월류한 노쇠오니가 수면위로 떠올라 누적않고 물과 함께 1차습지(30)로 이송되도록 포기해주는 산기기(18)가 구성되어 필요시 운영하게 된다.

위와 같이 구성되고 작용하므로서 하·폐수 등 오염도가 높은 물은 빠른시간에 식물로 정화할 수 있는 수준으로 유기물질이 분해되고 질소성분이 일부는 탈질되고 일부는 식물이 바로 흡수할 수 있는 질산성 질소형태로 산화되며 자동분리된 활성도가 큰 미생물이 이용되고 노쇠오니는 월류되어 습지서식동물의 먹이원으로 활용되며 감량되게 하여 농축 탈수되는 잉여오니량이 자연 저감되는 방식의 기본처리시스템이다.

또한 기본처리공정의 유입부(12)와 미생물반응조(17)에는 습지수반송관(71-1)을 통하여 본 발명의 습지공정(30,31,50,70)을 모두 거치며 식물에 의해 용존산소농도가 높고 동물성프랑크톤 등 습지에 서식하는 고등미생물이 포함된 최종처리 수 일부를 각각 반송해주는 방식으로 유입부의 악취를 예방 저감시키며 종래의 산화구등 각종 반응조(17)의 이용미생물보다 오니일령이 길고 소화분해력이 큰 고등미생물을 연속 식종할수 있어서 반응조에서도 노쇠미생물이 고등미생물에 포식되므로 잉여오니량이 적어지고 난분해성물질은 분해율이 향상되는 효과로 작용하게 된다.

상기와 같이 기본적처리과정을 거쳐서 어느정도 맑아진 물이 유입되어 자연고도정화되는 습지공정은 크게는 1차습지(30)와 2차습지(31)와 3차습지(50)와 연결습지(70)로 이어지는 단계로 구성되며, 1차습지와 2차습지와 3차습지는 기본처리공정(10)의 상부평면 전체에 구성되고 연결습지는 3차습지의 구조물 외벽과 지반에 접하여 외곽에 구성된다.

1차습지와 2차습지는 기본처리공정(10)의 운영관리에 필요한 관리통로(40)위의 평면을 이용하여 구성되며 구획벽(32)으로 한지이상 다수로 구성할수 있으며 수위는 저속으로 자연흐름이 유지되는 같은 수위로 이루어진다. 1차습지(30)는 바닥을 한쪽으로 경사지게 조성하고 조(30)전체를 계획수면아래로 대략 15cm내외까지 천연칼슘소재(34)인 굴·조개·계란껍데기 등을 채우거나 조(30)의 일부구간을 나누어 작은 어패류는 출입할 수 있는 다수의 구멍이 고르게 뚫린 다공벽(33)을 양측으로 구성하여 그 사이에 채우고 평면 전체의 물 층에는 물상추 브레옥잠등의 부엽식물(35)을 식재하여 증식되었을 때 습지 또는 수초가 서식하는 하천에서 채수한 약간의 물과 물달팽이와 새우를 산소를 공급하며 운반하고 식종하여 구성한다. 공기로 호흡하는 물달팽이는 물에 뜬 부엽식물(35)의 수면부 잎에 붙어 수면에 뜨는 죽은 미생물을 포식하면서 대량증식하며 아가미로 호흡하는 새우는 수면부에서는 죽은 미생물을 물속에서는 아직 살아있는 노쇠오니를 포식하며 증식되고 동물성프랑크톤도 물속에 잔류하는 각종의 유기물질을 먹이로 하며 대량 증식하고 다시 새우나 물고기에게 먹이로 포식된다. 이들은 또한 후속공정(31)이나 외부에서 출입하는 상위 포식자들에게 먹이로 포식된다.

부엽식물(35)은 1차처리수에 잔류하는 질소 인 성분과 1차습지에 서식하는 어패류의 배설물에서 필요한 영양원을 취하고 공기에서 탄산가스를 흡수하여 빠르게 증식하며 서식하는 어패류에게 산란처 및 은신처를 제공해주고 광합성의 부산물로 방출하는 산소를 물속에는 뿌리로 공기에는 잎으로 방출하여 습지의 생태적 기초를 유지되게 한다.

이와 같은 원리로 물의 오염성분인 유기물질이 기본처리공정(10)에서 탄산가스와 질소가스로 분해되고 노쇠오니와 잔류영양물질로 전환되었다가 1차습지에서 어패류 및 식물체로 전환되는 생태적 물질순환과정이 이루어져서 물에서 유기물질과 잔류영양물질과 노쇠오니도 순차적으로 제거되면서 물은 맑아지고 생태적 먹이사슬의 기초가 형성되며 공기 중의 탄산가스가 저감되고 물과 공기에서 산소의 농도가 유지되는 단계로 진행되는 것이다.

한편 인(P)성분은 동식물체를 구성하는 성분비율이 낮아서 미생물의 생체에 흡수시켜 인발 탈수하는 방식이나 식물체로 흡수고정시키는 방식으로도 극미량까지 용이하게 제거하기는 어려우므로 통상 칼슘이나 알루미늄 철성분 등의 화학약품을 투여하여 인과 결합시켜서 침전물로 인발제거 하는 방법을 병행하고 있으나 이들 화학약품은 가공과정 사용과정 폐기물처리 과정마다 탄산가스를 간접 배출하는 요인이 되고 관련시설의 설치운영관리에 비용을 증가시키는 요인이 되므로 본 발명에서는 1차습지(30)공정내에 천연칼슘소재(34)를 충진 하고 기본처리공정(10)에서 질산화반응에 의해 생성되는 수소이온 및 탄산가스의 용해로 생성되는 탄산의 수소이온에 의해 칼슘이온이 자연 용출되고 유기물질에서 분해 분리된 인(P)과 결합하여 침전 제거되는 원리로 인(P)성분의 고도처리를 위한 천연칼슘소재(34)의 활용방법으로서 상기한 화학약품을 사용하는 인위적인 설비와 동력 인력 비용 등이 모두 절감될 수 있으며 CO ₂의 간접배출량도 극소화 할 수 있게 된다. 위와 같은 천연칼슘소재를 활용하는 인제거 공정을 본 발명에서는 필요정도에 따라 2차습지(31)와 3차습지(50)의 사리층(53)과 맨홀(42)내부 하단에도 더 조성할 수 있어서 인위적인 화학약품사용방식을 대체할 수 있게 한 것이다.

2차습지(31)는 1차습지(30)에서 물이 이송되는 연결관(21)과 일부구간을 다공벽(33)으로 구획하여 천연칼슘소재(34)가 1차습지와 같은 높이로 충진되고 나머지구간은 바닥에 대략 15cm내외로 사리층(53)이 조성되고 사리층에는 말즘 검정말 붕어마름 나사말 미나리마름 솔잎가래 등의 침수식물(36)과 개구리밥 생이가래 마름 어리연 수련 등의 부엽식물(35)이 함께 식재되며 새우 송사리 미꾸라지 붕어 우렁이 등의 어패류와 잠자리수채 물방개 물방개수채 게이재비 물자라 물장군 등의 수서곤충도 함께 식종되어 구성된다. 따라서 2차습지(31)도 1차습지(30)와 같이 침수식물(36)과 부엽식물(35)이 성장에 필요한 질소와 인을 흡수하고 탄산가스를 흡 수하여 광합성을 하며 부산물인 산소를 침수식물은 물속으로 방출하여 용존산소를 높여주고 부엽식물은 뿌리주변과 공기로 방출한다. 2차습지는 1차습지보다 물이 다소 더 맑아지고 침수식물(36)이 물속환경을 숲과 같이 만들어주므로 어패류에게 은신처와 산란서식처가 되고 먹이원도 되며 1차습지에서 증식한 동물성프랑크톤 새우등 먹이원이 유입되므로 보다 다양한 어패류가 서식할 수 있는 습지환경이 조성되어 성장과 개체수가 증가하게 되고 이들을 먹이로 하는 수서곤충 등이 서식 가능한 환경이 조성된다. 또한 1차습지와의 연결관(21)을 통하여 1차습지로 이동하여 부엽식물이나 구조물벽의 수면부위에 붙어 서식하는 물달팽이를 포식하므로 이들의 개체수를 조절하는 역할을 하며 1차습지보다 차상위단계의 생태적 멀이사슬이 형성된다.

상기한 자연형 습지에서도 식물산소와 질산화미생물이 존재하므로 어패류의 배설물에서 암모니아성 질소가 질산성질소 형태로 전환되므로 수소이온이 생성되고 수중미생물과 어패류의 호흡으로 인하여 생성되는 탄산에 의해 상기한 1차습지와 같이 천연칼슘소재(34)에서 칼슘이온이 용출되고 인(P)과 결합 침전되어 인성분을 제거하게 된다. 부엽식물은 주로 하기를 주성장기로 하나 침수식물은 하기와 동기를 모두 서식하거나 말즘과 같이 초겨울부터 봄까지를 생육기간으로 하면서 같은 서식지에서 하기수초와 교대 서식하므로 2차습지는 서식하는 어패류에게 보다 안정적인 서식환경을 제공할 수 있게 된다. 따라서 2차습지(31)는 1차습지보다 서식하는 어패류의 종류와 개체수가 증가되고 생태적인 차상위 먹이사슬이 형성되며 이들 중 날개가 있거나 성체가 되면 날 수 있는 수서곤충들은 성장단계와 계절에 따라 물밖으로 이동하게 되고 서식하는 어패류는 수서곤충을 피하거나 다른 환경을 찾아 후속 습지공정으로 이동하거나 외부에서 접근하는 조류 등의 포식자에게 먹이가 되어 최종 물밖으로 이동하므로 물은 더 맑아지고 습지의 생태적 기반을 형성하게 된다.

3차습지(50)는 관리통로(40)를 중심으로 좌우에 병렬로 배치되며 각각 하부에서 상부로 분배층(51) 다공박스(52) 사리층(53) 여과층(54) 습지물층(55)으로 구성되고 여과층(54)의 외벽체 중간에서 외벽체를 관통하며 그 개구부가 밖으로 향하고 외벽체의 높이와 같거나 다소 높게 노출되며 다양한 형태와 소재로 조성될 수 있는 외부식재구(59,60,61)가 더 구성되고 바닥에는 필요시 침전물을 압축공기로 부유시키고 오니펌프(25-1)로 흡입할 수 있는 유공관(66)이 일정한 간격으로 배치되어 구성되며 하부의 분배층(51)에서 상부의 습지물층(55)을 관통하여 그 높이를 1,2차습지(30,31)의 높이만큼 조성하는 다수의 맨홀(42)과 맨홀에서 3차습지로 연결되는 어도관(45) 및 어도밸브(43)와 2차습지(31)에서 맨홀(42)이나 습지물층(55)으로 분기되어 각각 물을 이송시킬 수 있고 완만한 어도구배로 조성되며 각각 분기부분에 수동식밸브(26)나 또는 전동밸브(26-1)가 조성되는 하부이송관(37) 및 상부이송관(38)과 3차습지(50)의 습지물층(55)과 외부에 조성되는 연결습지(70)사이의 벽체에 조성되는 다수의 연결관(21)과 좌우의 습지물층(55)을 서로 연결해주는 3차습지간 연결관(21-1) 및 전동밸브(26-1)와 좌우 3차습지의 각 분배층(51)에서 각 연결습지(70)로 연결되는 각각의 하부유출관(38-1)과 이에 각각 연결되는 전동밸브(26-1)와 하부유출관(38-1)에서 분기되고 전자밸브(26-1)을 거쳐 연결되는 이용펌 프(28-1)로 구성되고, 여과층(54)상부에는 노랑꽃창포(57)와 각종의 습지서식수초(58)와 습지수목(62)이 식재되고 습지물층(55)에는 2차습지(31)에 식종되는 각종의 어패류 및 수서곤충이 더 식종되고 개구리 두꺼비 맹꽁이의 각 산란기에 채종된 알이 추가 식종하고 외부식재구(59,60,61)에는 여과층(54)의 모래를 입구까지 채우고 습지수목(62)과 덩굴식물(64)을 각각 또는 함께 식재하며 덩굴식물이 식재되는 경우 주변으로 성장 가능한 구간까지 바닥에서 일정높이로 뿌리내림방지망(65)을 더 조성하여 구성된다.

2차습지(31)에서 습지의 생태적 기초환경을 형성되게 하면서 더 맑아진 물은 평소 이송관(37)을 통하여 각 3차습지의 맨홀(42)로 각각 유입되며 유입수류가 맨홀안에 구성된 접시형태의 어도밸브(43)를 밀어서 어도밸브(43)가 어도관(45)의 입구를 막게 되고 맨홀(42)내부의 수위를 상승시키며 일정한 수위로 유지되는 습지물층(55)보다 점차 수두압이 커지므로 물이 하부로 이동하여 분배층(51)에서 다공박스(52)와 사리층(53)과 여과층(54)을 거쳐 습지물층(55)까지 상향류로 이동되며 식재된 각종의 식물뿌리(63)와 역류하며 난분해성물질이 여과층(54)의 미세모래입자의 표면에 부착 서식하는 미생물에게 영양원으로서 분해되고 식재된 식물은 물에 잔류하는 질소와 인을 흡수하여 성장하므로 물은 더욱 맑게 되고 습지물층(55)에는 1,2차습지보다 맑은 수계에 서식할 수 있는 동식물이 서식할 수 있고 식종한 양서류의 알도 부화되고 부화된 올챙이는 고사수초가 분해된 유기물이나 죽은 미생물 등 각종의 물속 유기물을 먹고 석장하며 점차 개구리밥 등 연하고 작은 부엽식물도 먹이원으로 하여 물을 맑아지게 하며 어린새끼로 성장하여 이소하는 습지환경이 조 성된다.

이처럼 습지공정에서 부화하여 이소한 양서류는 번식기의 성체가 되면 귀소본능에 의해 부화된 습지공정을 번식지로 찾아오게 되므로 습지공정은 점차 자연습지의 생태적 기능을 스스로 회복하는 단계로 복원될 수 있게 된다.

이송관(37)에서 맨홀(42)로 물이 유입되지 않는 시간대에는 맨홀(42)의 수위가 점차 낮아져 습지물층(55)과 같아지고 어도밸브(43)의 안쪽 수압과 바깥쪽 수압이 같아져서 작동시의 마찰력을 미세하게 초과하도록 탄성을 조절한 스프링(48)이 서서히 샤프트(47)를 후진시켜서 어도관(45)의 맨홀쪽 입구를 막았던 어도밸브(43)가 열리게 되며 이 상황을 이용하여 2차습지(31)에서 맨홀(42)로 유입된 수서동물이 습지물층(55)으로 이동할 수 있고 습지물층(55)의 수서동물은 맨홀(42)안으로 들어와 분배층(51)을 통하여 3차습지(50)의 하부 전 구간(51, 52, 53)에서 먹이 활동을 할 수 있어서 노쇠오니 등 침전물질을 먹이로 저감시키고 난분해성물질은 유공관(66)으로 밀려들어가 쌓이게 하여 인발작업을 용이하게 해주며 물이 유입되는 시간대에는 이송관(37)을 통하여 2차습지(31)로도 이동할 수 있으며 연결관(21)을 통하여 1차습지(30)까지도 먹이활동을 할 수 있게 된다.

이 같은 원리로 1차습지에서 노쇠오니 등을 먹이로 하는 물달팽이와 새우 동물성프랑크톤 등 몇몇 종류가 과다하게 증식하여 용존산소나 먹이원의 부족으로 일시에 폐사하는 현상이 예방되며 적정한 개체수를 유지되게 하여 먹이사슬을 통하여 물질이 이동되는 현상을 지속되게 할 수 있다.

한편 정화식물로서 습지물층(55)과 여과층(54)에 식재되는 버드나무 망그로 브나무 등 수목류는 뿌리를 깊게 내리는 다년생관목으로 가지와 잎을 넓게 확장하여 많은 산소를 여과층 및 습지공정에 방출하고 비례하여 많은 량의 질소와 인을 흡수하며 탄산가스를 재고정하여 장기간 입목에 누적시키므로 묵은 잎이 수년 내에 재분해되는 수초류에 비하여 온실가스의 저감효과 및 수목의 경제적 이용가치가 높아진다. 이들 정화용 수목은 버드나무나 망그로브나무에 국한하지 않으며 물층보다 높게 군데군데에 작은 돌무덤을 쌓고 심거나 여과층에 유공관을 꼽고 자갈을 채운 상태로 심거나 여과층의 군데군데에 고정시킨 수경재배판이나 각종의 부력체에 심는 등 다양한 방법으로 물정화기능성 외에 경제성이 더 있는 수목들도 식재하여 서식하게 할 수 있으며 수목보다 단기간 내에 줄기를 멀리까지 뻗으며 광합성 면적을 확장시켜서 정화력을 증대되게 하는 갈대나 갯갈대 등의 갈대종류와 등나무류 인동초 등의 덩굴식물을 함께 식재하면 수목류가 충분히 성장되는 기간까지 조성초기부터 식물정화력을 크게 할 수 있다. 덩굴식물은 대부분 줄기가 땅에 닿으면 마디에서 새로운 뿌리를 내리고 새뿌리를 내린 곳에서 영양분을 흡수하며 점차 본 뿌리로부터 독립하므로 바닥에 마디뿌리가 닿지 않을 만큼의 높이에 피복된 철망이나 부식에 강한 끈망이나 대나무 등을 이어 엮어서 만드는 등 다양한 소재로써 뿌리내림방지망(65)을 조성하여 여과층(54)에 내린 본 뿌리에서 보다 많은 영양물질을 흡수하게 할 수 있다.

또한, 병렬로 조성되는 3차습지(50)는 어느 하나를 상기와 같은 방법으로 상향류 여과방식으로 운영하고 다른 하나를 하향류 여과방식으로 운영할 수 있어서 용도에 따라 물의 수질을 더욱 맑아지게 할 수 있다. 즉, 양쪽의 습지물층(55)을 연결하는 3차습지간 연결관(21-1)의 밸브(26, 26-1)을 열고 하향류로 운영하려는 습지의 분배층(51)으로 물이 유입되는 밸브(26, 26-1)을 닫고 같은 분배층(51)에서 연결되는 하부유출관(38-1)의 유출부쪽 밸브(26, 26-1)을 닫고 이용펌프(28-1)에 연결된 밸브(26, 26-1)을 열고 이용펌프(28-1)를 작동하면 상향류 운영습지(50)의 분배층(51)으로 유입된 물이 상향류로 정화되고 습지물층(55)에서 연결관(21-1)을 통하여 하향류 운영습지(50-1)의 습지물층(55)으로 이동되며 하향류 운영습지(50-1)를 상부에서 하부로 이동하며 고도정화되어 이용펌프(28-1)로 사용장소에 이송되며 나머지 물은 연결습지(110)로 유출된다. 이하 3차습지(50, 50-1)가 도시된 각 예시도에서도 상기와 같은 방법으로 어느 한쪽을 또는 필요시 양쪽(50,50-1) 모두를 하향류습지(50-1)로 운영할 수 있으며, 전동밸브(26-1)와 전기적 구성에 따라서 자동운영이 가능하다.

본 발명의 하향류습지(50-1)는 서식하는 수서동물의 작용으로 이물질이 여과층(54) 표면에 과다하게 누적되지 않으므로 보다 맑은 물과 많은 물량을 처리하는데 효과적이다. 또한, 상기한 3차습지를 상향류로 장기간 운영하여 분배층(51)에 누적되는 이물질은 도2와 같이 분배층 바닥에 조성된 다수의 유공관에 송풍기(19)와 연결된 배관의 밸브(미도시)를 열어서 이물질을 부상시키고 오니펌프(25-1)과 연결된 배관의 밸브(미도시)를 열어서 펌프(25-1)로 강제흡입하는 방법으로 용이하게 제거할 수 있고 상기한 바닥청소시를 포함하며 필요한 경우 병렬로 조성되는 3차습지 모두를 유입 유출 밸브의 조작으로 하향류로 운전할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 처리대상과 지역의 기후에 따라 폐열 등을 이용하는 온실이 더 설치되므로 이 경우에는 상기한 수목류나 덩굴식물이 온실 폭 이나 높이 이상으로 크게 자라기 어려우므로 온실 및 시설물 밖에서 식재하여 크게 성장시키며 뿌리는 여과층(54)에 내릴 수 있게 하는 외부식재구(59,60,61)가 식재식물의 종류나 주변여건에 따라 다양하게 더 구성되어서 상기한 각종의 습지수목(62)이나 덩굴식물(64)을 각각 또는 혼용하여 식재하므로서 온실이나 시설면적에 제약받지 않고 가지와 줄기를 크고 넓게 뻗으며 자랄 수 있게 된다. 이들의 가지와 줄기는 여과층(54)에서 영양물질을 흡수 저감하는 효과 외에 시설외부에서 동물들의 접근을 용이하게 하는 습지환경을 조성 해주어 본 발명의 생태적 먹이사슬이 보다 용이하게 주변생태계와 이어지게 하는 효과도 작용되게 한다.

이와 같이 가지와 줄기를 크고 넓게 뻗으며 자라는 상기한 수목류와 덩굴식물들이 3차습지(50)의 습지물층(55)평면을 모두 잎으로 덮어 그늘을 만들게 되면 습지물층(55)에 식재된 다른 습지서식수초류(58)는 서식하기 어렵고 어패류와 수서곤충의 서식여건도 나빠지므로 상기한 외부식재구에 식재하는 방법 외에 온실벽(81)의 상단에 가지뻗기창(83)을 통하여 온실내에 식재되는 수목류의 가지를 외부로 뻗어 자라게 하고 가지뻗기창(83)을 온실하단에도 생태창문(82)의 바로 위나 옆에 조성하여 습지수목이나 덩굴식물의 줄기를 시설 밖으로 자라게 할 수 있다.

따라서 습지물층(55)에는 온실의 평면적 만큼 햇빛이 들 수 있게 되며 각종의 습지서식수초(58)가 서식할 수 있게 된다.

3차습지(50)에 식재하는 수초류 중 하나인 노랑꽃창포(57)는 더위와 추위에 강한 특성과 여러 가닥의 가는 뿌리를 1m이상 깊게 뻗어 내리며 병해충에도 강하고 연중 성장 및 증식속도가 빠른 만큼 물정화력도 우수하다. 그러나 잎줄기에 질긴 섬유가 있어서 수서동물이 먹이원으로 하기 어렵고 잎은 매끄럽고 물 층에는 뿌리를 뻗지 않아서 어패류의 산란서식환경에는 적합하지 않으며 포기를 이루는 잎이 무성하여 습지와 더불어 사는 양서류의 출입도 어려우므로 이들을 전체면적에 식재하지 아니하고 군데군데 간격을 두어 심거나 내벽쪽에 한두줄만 식재하여 동절기에 여층의 혐기화를 예방하고 나머지 면적에는 2차습지(31)에 식재되는 각종의 말풀류와 물옥잠 개구리밥 등 물고기 우렁이 올챙이 등 수서 동물들에게 먹이원이 되고 은신처와 산란처로서 보다 적합한 습지서식수초(58)를 함께 식재하므로서 3차습지(50)에 서식하는 수서동물의 종류를 더 다양하게 하고 개체수를 증가시키는 환경을 조성해주며 외부로부터 양서류도 출입하며 산란지로 이용할 수 있는 습지환경을 조성해주게 된다.

이들 습지서식 수초는 매년 묵은 잎과 구근의 일부가 고사하여 재분해되면서 물을 재오염시키거나 정화효율을 저하시킬 수 있어서 종래의 방식에서는 물층위로 자갈층이나 소성한 황토볼 등 인위적인 경량골재를 더 구성하여 고사하는 잎이 물에 직접 닿지 않게 하는 방법이 요구되었으나 본 발명의 습지공정에는 자연의 습지에서처럼 서식하는 각종의 수서동물이 수초의 재분해에 따른 수질오염성분도 재분해되는 시기에 맞춰 번식과 성장에 필요한 영양분으로 취하여 물에서 제거하고 먹이사슬을 통하여 물밖으로 이동시키는 작용과 가지뻗기창(83)과 외부식재구(59,60,61)를 조성하여 정화용 수목과 덩굴식물은 낙엽과 고사체를 시설 밖의 토양층 등 주변으로 확산되게 하므로서 정화습지의 재오염현상이 가중되지 않는 효과로 작용된다.

연결습지(70)는 3차습지(50)의 외벽과 접하는 전구간의 지반에 접하여 종단면이 자연형농수로 형태로 조성되고 3차습지(50)로부터 물이 유입되고 수서동물이 양방향으로 출입할 수 있는 다수의 연결관(21)과 수계(72)와 완만한 경사로 연결되는 어도형유출관(71)과 뭍과 완만한 경사로 연결되는 생태통로(73)와 수로 및 수변에 다양한 습지서식수초(58)가 식재되고 일정한 간격으로 다양한 소재 및 모양으로 조성될 수 있는 외부식재구(59,60,61)가 노출되고 생태통로(73)의 지반상부에 뿌리내림방지망(65)이 구성된다. 연결습지(70)의 중심부 수심은 길이 방향으로 구간구간을 10～15cm의 얕은 수심과 20～25cm의 중간수심과 30～40cm의 다소 깊은 수심이 포함되도록 다양하게 조성하며 뭍으로 이어지는 지반을 완만한 사면으로 조성하고 각종의 습지서식수초(58)를 식재하여 구성된다.

수계와 연결하는 어도형유출관(71)은 부지와 주변지형을 고려하여 한쪽방향으로 길게 배치하는 어도구배를 만들 수 없는 경우에도 도11과 같이 시설물의 외곽을 나사식으로 감아 돌게 외벽에 고정하여 구성하거나 한쪽 외벽에 지그재그 식으로 고정하여 구성하거나 도10과 같이 지표면에 지그재그식 수로를 구성할수 있으며 인접한 수계의 바닥경사도가 큰 경우는 유출관(71)을 하류쪽이 아닌 상류 쪽으로 연결하므로서 어도형유출관(71)의 조성구간거리를 하류 쪽에 비하여 짧게 조성할 수 있다.

3차습지(50)에서 각 연결관(21)을 통하여 연결습지(70)로 나온 물은 어도형유출관(71)의 입구 쪽에서 먼 곳일수록 체류시간이 길어져서 고인물의 습지와 같은 서식환경을 제공하고 유출관(71)의 입구에 가까울수록 물의 흐름이 조금씩 빨라져 자연형 농수로와 같은 느린 속도의 흐름이 형성되므로 다양한 어패류와 수서곤충과 양서류도 연결습지(70)와 3차습지를 오가며 산란 증식할 수 있는 서식환경이 조성되며 수변수초와 갈대등 식물덩굴과 버드나무가지 등이 조성해주고 점차 확장 시켜주는 습지형태의 주변환경으로 인하여 습지공정의 수서동물과 주변의 곤충 등을 먹이로 하는 조류 파충류 맹금류 포유류 등이 접근성과 먹이활동환경이 용이해지는 효과로 작용한다. 습지공정(30,31,50,70)내 서식동물들은 이들의 먹이활동을 피하여 습지공정의 각 단계로 피신하거나 수계(72)와 생태통로(73)로 탈출하게 되고 수계(72)에 서식하는 어패류도 포식자를 피하거나 수계에 흙탕물이 흐르고 유속과 수위가 크게 상승하는 우기에는 유속이 낮고 맑은 물을 찾아 피신하게 되며 평소 자연수계보다 많은 먹이원이 지속 유출되는 어도형유출관(71)을 따라서 먹이활동을 하는 등 역으로 습지공정(70,50,31,30)까지 거슬러 올라올 수 있어서 본 발명의 습지공정은 수계와 단절된 습지에서 보다 더 다양한 종류의 수서동물이 서식하게 되며 그 결과로 물을 오염시키는 각종의 성분들이 먹이사슬을 통하여 주변의 자연생태계를 복원시키는 지속적인 영양공급원이 되는 현상으로 폭넓게 작용될 수 있는 것이다.

상기한 습지공정(30,31,50,70)에 식재되는 정화식물들은 하·폐수의 종류가 수산물이나 김치 장류 등을 생산하는 공장과 그와 같은 생산단지가 조성된 농공단지나 마을공동작업장 등에서 염분의 농도가 높아서 민물에 서식하는 상기한 초목들이 서식할 수 없는 경우에도 염분의 농도에 따라서 해수와 민물이 섞이는 곳이나 해수가 들고 나는 염습지에 서식하는 망그로브나무 갯갈대 잘피 칠면초 파래 톳 거머리 말 등 다양한 염생초목을 식재하므로서 상기한 단계적 작용에 의해 생태적 염습지가 형성되어 먹이사슬로 이어지는 원리로써 상기한 민물에서의 복합효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명에 의한 온실(80)은 3차습지(50)의 외벽체 위에 3차습지와 양측의 출입계단까지 모두 덮을 수 있도록 투명한 소재의 유리나 폴리카보네이트 필름이나 비닐로도 씌워지며 골격은 아연도금된 철재류나 스테인레스 소재로 조성되며 벽체에는 수목을 식재하는 일정한 간격마다 가지뻗기창(83)이 구성되고 하단에는 전 구간에 또는 일부구간마다 어두운 색상지로 코팅하고 나머지 투명창 부분은 모두 여닫이 또는 미닫이 방식의 생태창문(82)이 구성되며 지붕에는 뜨거운 열기를 배출하고 내부공기를 순환시키는 환기장치(84)가 구성되며 필요시 원격제어용 CCTV카메라(86)와 수초관리장치(85)가 더 포함되어 구성되고 이 같은 원격제어 및 수초관리설비는 온실없이 조성되는 본 발명의 장치에도 시설규모와 관리방식등을 고려하여 시설 상부에 트러스구조물을 조성하여 장착하거나 시설바닥에 레일을 조성하고 레일을 따라 움직이게 할 수 있는 이동장치가 있는 로봇형 장비로서 더 구성될 수 있는 것이다.

가지뻗기창(83)은 3차습지(50)내에 식재되는 버드나무 등 정화수목의 가지를 온실 밖으로 뻗게 하여 크고 넓게 키울 수 있도록 유리나 아크릴이나 판목 등의 소재로 두 개의 창을 미닫이로 제작하고 맞닿는 한가운데에 직경이 30～40cm크기의 구멍을 내고 그 위에 처음 식재하여 겨울이 되기 전 굵어질 만큼의 작은 구멍을 낸 두꺼운 고무판에 나무가 굵어지면서 틈이 벌어지도록 대각선 방향을 절개하여 테두리를 접착제나 작은 나사못으로 고정시키고 바람에 가지가 흔들려 창틈이 벌어져도 즉시 닫히도록 각각 닫히는 방향의 기둥과 창틀사이에 고무줄이나 스프링을 걸어서 구성한다. 따라서 온실내에 식재된 수목이 천정에 닿을 만큼 자랐을 때 가지뻗기창을 양측으로 열고 창문의 구멍(83-3)으로 나무의 본줄기를 휘어 창밖으로 내고 상하위치를 잡아 벽체의 못(미도시)에 끈으로 매어두고 키우면 줄기가 굵어지고 휘어진 형태로 굳어지며 겨울에 창문을 닫으면 고무판 패킹(83-2)과 밀착되고 바람에 가지가 흔들려도 창문이 따라 움직이므로 찬 공기의 유입을 막아준다.

하기에는 고무줄 스프링 등 탄성줄(83-4)의 한쪽 걸고리를 풀어두거나 탄성줄이 없는 창문을 열어둔다.

생태창문(82)은 3차습지(50)와 연결습지(70)사이를 산란이나 먹이활동으로 출입하는 양서류 파충류 조류 등의 원활한 출입을 위하여 조성되며 온도센서와 풍속계와 자동개폐기를 연계하여 자동으로 초겨울에 닫히고 봄에 열리며 강풍이 불 때 닫히고 바람이 잘 때 열리게 할 수 있으며 이 같은 장치는 환기를 위한 다른창문 및 벤치레타와 출입문도 자동으로 개폐되게 구성할 수 있는 것이다.

상기와 같은 온실은 겨울이 추운 지역에서 기본공정(10)에서 발생하는 미생물 산화열 기계가동열 전기적저항열 등의 폐열과 지반의 지열 태양의 복사열 등을 온실로 보온하여 미생물반응조(17)와 각 습지공정(30,31,50)의 미생물과 서식어패류에게 먹이활동을 지속하게 해주며 식재된 정화식물에게 생육기간이 연장되게 해주고 내한성수초류도 광합성 활동이 증대되게 해 주므로서 동절기에도 미생물반응 조(17)와 각 습지공정(30,31,50) 및 여과층(54)이 저온장해가 예방되고 혐기화되지 않으며 호기성상태를 유지할 수 있도록 작용한다.

따라서 겨울철에 노지에서 물이 어는 정도로 추운 지역에서 비교적 유입수의 오염농도가 높은 하수나 폐수 등을 정화시키는 경우 상기한 온실(80)이 본 발명의 정화공정(10,30,31,50,70)에 포함되어 하나의 장치로서 구성되고 겨울이 춥지 않은 지역이거나 대용량의 도시하수 등 유입수온이 높고 하수량이 보유하는 잠열량이 매우 커서 습지공정의 물이 얼지 않고 내한성수초인 노랑꽃창포가 광합성지속하며 서식할 수 있고 동절기 수초인 말즘이 물속에서 활발한 광합성을 지속할 수 있는 여건에서는 온실(80)을 구성하지 않은 나머지공정(10,30,31,50,70)으로 구성되는 본 발명의 정화장치로서 여층이 썩지 않는 호기성 상태의 유지수준에서 겨울을 나고 하기에 본 발명의 동시효과를 얻을 수 있으며 또한 강우기에 주로 정화대상 폐수가 발생하는 비점오염원 저감시설이나 빗물이용 정화시설 등 비교적 오염도가 낮은 물을 정화하는 경우에도 온실(80)이 없는 본 발명의 습지공정(30,31,50,70)으로 구성되는 정화장치로서 본 발명의 동시효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 습지공정(30,31)에 식재되는 부엽식물(35)은 하기에 성장 및 증식속도가 매우 빠르고 수평방향으로만 확장될 수 있어서 과밀식상태가 되면서 정화력이 둔화되고 과밀착된 부분이 재분해되어 주기적으로 걷어내는 관리가 필요하므로 무인으로 관리되어야 하는 경우 1차습지(30)의 외벽 위로 밀려나온 부엽수초가 3차습지(50,50-1)에 빠지지 않고 일정장소로 미끄러지게 하는 슬라이딩 철망이나 낙엽처럼 건조되게 하는 그릴선반 등을 외벽에 부착하여 이용하는 무동력방식인 부엽식 물받이(35-1)나 또는 1차습지(30)의 수면부위에 조성하고 감속모터로 구동되는 와이어콘베이어(미도시)나 처리시설을 외부에서 관찰할 수 있는 CCTV카메라(86)와 수초관리장치(85)를 추가구성하여 원격으로 무인관리 할 수 있다. 부엽수초류는 단순한 집게장치를 상하좌우로 작동되게 하는 호이스트설비에 장착하고 집게손을 작동할 수 있는 소용량의 공기압축기 또는 오일펌프를 호이스트에 함께 장착하고 전기적인 원격관리시스텝을 구성하면 과밀식된 부엽수초를 걷어서 일정한 장소로 이동시킬 수 있으며 년1회 묵은잎줄기를 베어주는 정수수초류도 자동으로 벼를 베어 수확하는 농기계의 벼 자르는 장치를 집게손 장치에 추가하므로서 인력 없이 관리되게 구성할수 있으며 이동장치는 온실의 골격에 장착하거나 온실이 없는 시설에서는 레일을 따라 바퀴로 이동하는 로봇장치를 원격제어로 작동하여 수초를 걷고 베는 작업을 무인으로 관리할 수 있다. 이와 같은 무인관리를 위한 원격관리장치는 대상시설의 용도 용량 설치지역 관리주체의 관리방법 제거한 수초류의 활용방법 시설예산 그린잡창출효과 등에 따라 필요시에 농업 기계산업 등 이미 널리 이용되고 있는 관련장치들이 선택적으로 추가구성 될 수 있는 부대시설 들이다.

상기한 본 발명의 정화방법 및 단위공정을 구성하는 각 장치들은 지반 지질 지형 지하수의 수위 토지가격 시설용량 전력사정 관리성 등을 고려하여 도6의 배치방법과 같이 1차습지(30)와 2차습지(31)공정을 기본공정(10)의 내부에 구획벽체나 보조기둥에 받쳐지게 하여 구성하고 운전수위는 기본공정(10)의 수위보다 낮아서 자연흐름으로 운영되게 조성하고 3차습지(50)는 기본공정의 양측에 가급적 바닥을 같게 하고 외벽의 높이는 여과층(54)을 통과할 수 있는 수두압이 형성되도록 2차습 지(31)보다 대략 1m내외로 낮게 조성하여 구성될 수 있으며 이 경우 기본공정(10)에 유입된 물은 최종 유출시까지 자연흐름으로 운영되므로 도1에서 펌핑조(27) 및 양수펌프(28)가 생략되는 이점이 있고 시설부지와 온실의 면적은 도1의 방식보다 증가되는 단점이 있으나 같은 정화원리 및 작용으로 본 발명의 동시효과를 얻을 수 있다.

즉 기본공정(10)을 거친 물은 침전조(22)의 월류장치(23)에서 조절하는 양만큼 1차습지(30)로 이송되고 1차습지(30)와 수평으로 이어지는 2차습지(31)로부터 물이 유출되는 이송관(37,38)의 입구높이는 가변수위로 설정한 하한선에 위치하고 각각 이송량을 조절하거나 개폐할 수 있는 밸브로서 조절하는 량만큼 유출되므로 하수 등이 기본공정(10)으로 유입되고 유입되지 않는 시간대에 따라 기본공정(10)부터 2차습지(31)까지의 공정이 가변수위로 자동운영 된다. 따라서 수위가 함께 가변되는 1차습지(30) 및 2차습지(31)에서 도1에서와 같이 구성되고 식재되는 식물중 부엽식물(35)은 가변수위를 따라 상하로 움직이나 항상 같은 부위를 수면과 접하게 되므로 공기호흡을 하는 물달팽이에게 안정적으로 먹이활동을 지속할 수 있는 서식환경을 제공해주게 된다.

또한 상기한 본 발명의 습지공정(30,31,50,70)은 정화할 대상과 용도 수질 등에 따라서 도7과 같이 조성되는 습지공정만 기존시설(90)등에 추가하거나 각종의 저수 저류지(91)에 연계시켜서 이용하는 방법으로서 그 조성위치를 도8과 같이하여 기존시설의 상부에 하거나 도8-1과 같이 옆이나 인근에도 조성할 수 있으며 도8, 도8-1, 도8-2, 도9와 같이하여 4단계의 습지공정(30,31,50,70)을 모두 구성하여 이 용하거나 시설용량 정화수준 및 목표 정화목적 가용부지 등에 따라서 도8-2, 도8-3과 같이하여 이용하는 습지공정(30,31,70)이나 습지공정(50,70)의 구성방법으로도 하·폐수 등에서 기존처리수의 고도처리 및 처리수 재이용을 위한 정화장치나 비점오염원저감시설이나 고도정화를 요하는 각종의 저수지나 저류지 농공업용수 수산용수 등의 정화목적에도 적용될 수 있으며 수질개선외 생물다양성회복 등 본 발명의 동시효과를 얻을 수 있게 된다.

또한 산간오지 마을이나 낙도마을 소규모공장등 하·폐수의 처리물량이 하루 10m³내외로 소량씩 발생하는 경우에는 기본공정(10)을 생략하고 1차습지(30)와 2차습지(31)의 천연칼슘소재(34)충진층 하부에 소형의 송풍기(19)와 연결되는 산기기(18)만 추가하는 습지공정(30,31,50,70)만으로도 유기물질의 신속한 분해와 유기물질 및 노쇠미생물이 먹이사슬로 이어지게 하는 본 발명의 동시효과를 얻을 수 있게 된다.

한편 상기한 습지공정(30,31,50,70)을 일부장치만 보완 구성하여 빗물정화에 이용하는 방법 및 장치로서 도7-1과 같이 빗물이 연결습지(70)로 유입되어 이물질이 침전되고 수초에 걸러져서 연결관(21)으로 유입되고 3차습지(50)의 물층습지(55)로 유입되어 여과층(54) 사리층(53) 다공박스(52)를 하향류로 통과하여 분배층(51)을 따라 빗물이용조(27-1)에 모이고 자외선램프(99)로 살균된 것을 이용펌프(28-1)로 이용하거나 연결습지(70)에 양수하여 반복순환여과 하는 방법으로서 처리수질을 더 맑아지게 운영하여 이용할 수 있다.

가뭄시 하천과 저수지 지하수까지 마르는 산간오지나 낙도마을 등에서는 사람의 생활용수와 함께 습지와 하천의 수서동물조차 생존을 유지할 물이 없어서 점차 개체수가 줄고 생태계가 빈약해지며 생태학적 자정기능도 저하된다. 상대적으로 상수도가 보급되는 도시에서는 지반이 대부분 불투수층으로 덮여서 빗물이 지반에 침투되지 못하고 습지생물의 서식환경이 없거나 빈약하여 생물종이 다양한 습지와 하천의 생태적환경이 형성되지 못한다. 따라서 상기한 도7-1의 빗물정화이용시설에서 생태인자의 생존유지기능을 추가하여 도7-2와 같이 대피습지(95)를 더 조성하고 가뭄으로 물이 점차 줄어들 땐 수서동물들이 연결습지(70)와 물층습지(55)에서 대피습지(95)로 피신할 수 있게 한다. 대피습지(95)는 내부 중간위치에 다공박스(52)를 고정하고 그 위에 사리층(53)을 채우고 사리층(53)과 외부식재구(59,60,61)에 버드나무 등 습지수목(62)을 식재하여 사리층(53)에 식물뿌리(63)를 내리게 조성하므로서 습지수목이 뿌리를 통하여 대피습지(95)의 물에 공급하는 산소로 대피한 수서동물들이 호흡하며 건기동안 생존을 유지하게 할 수 있다. 생존한 수서동물들은 우기에 습지공정까지 물이차면 다시 나와 산란 및 증식할 수 있으므로 산간오지나 낙도마을 도시지역에서도 빗물을 이용한 생태계의 회복효과와 양질의 수자원을 함께 얻을 수 있으며 식재된 수목은 수년간 지속성장하며 고정한 탄산가스를 누적시켜서 새로운 자원으로 활용될 수 있게 하며 정화습지에서 먹이활동을 하는 포식자들에게 은신처가 되어 접근성이 개선되므로 이 같은 장치들이 곳곳에 설치되는 도시에서는 상호 연계작용에 의해 먹이사슬이 형성되어 생물다양성이 회복되는 효과로 이어지게 된다.

한편, 완속사여과지를 상기한 하향류로 운영하는 경우 이물질이 여과지의 표층에 가라앉아 쌓여서 공극이 막히므로 여과속도가 점차 느려지고 처리수질도 저하될 수 있어서 건기에 표층의 물이 모두 마르면 표층에 가라앉았던 이물질이 흙처럼 갈라지고 말랐을 때 매년 주기적으로 깨끗이 걷어 내거나 표층의 모래를 새것으로 교체해주어야 오랜 기간 효과적으로 이용될 수 있으므로 본 발명의 빗물정화시설에서는 위와 같은 인위적 관리요인을 습지공정(50,70)에 식종하는 물고기와 수서곤충 등의 작용으로서 상기한 인위적인 관리횟수와 번거로움을 줄일 수 있다. 즉, 습지공정(50,70)에 식종된 어패류는 상부에 물이 있는 기간에는 물층위로 나와서 먹이활동을 하므로 피신과 포식활동이 지속됨에 다라 수없이 물층을 휘젓고 다니므로 빗물과 함께 유입된 이물질은 여층위에 계속 침전된 상태로 있지 못하고 물에 떠다니다가 대피구(96)를 통하여 대피습지(95)로 이동하여 격리망(95-1)저부에 쌓이게 되고 재부상이 예방된다. 따라서 여과지의 표층모래와 물층의 물은 점차 맑아지며 표층의 공극막힘현상이 예방되고 완화되는 효과로 작용하므로 본 발명의 빗물정화 이용시설은 수년을 주기로 대피습지(95)하부의 이물질을 흡입관(87)을 이용하여 차량으로 인발하는 등의 용이한 관리로서 하향류식 여과지의 장점은 이용되고 단점은 해소할 수 있게 한 것이다.

한편, 상기한 빗물정화이용시설을 포함하는 본 발명의 정화장치는 그 시공 및 제작형태를 도1, 도3, 도5, 도6, 도7, 도7-1, 도7-2, 도7-3과 같이 사각육면체로 하거나 도6-1, 도6-2, 도7-4와 같이 평단면을 원형으로 할 수 있으며 용량에 따라 시공성 운반성이 용이하도록 패키지타입의 일체형으로 조성할 수 있으며 패키지 타입의 경우에는 사리층(53)과 여과층(54)에 충진하는 소재를 자연산의 자갈 모래대신 무게가 가벼운 경석 화산석 등 천연경량골재나 점토 혈암 석탄슬러그 등을 소성하여 발포시킨 각종의 인공경량골재로써 충진하여 구성하게 된다. 이 같은 가공된 소재를 사용하는 경우에도 여과지의 최상부는 10cm내외의 두께를 자연산 모래로 충진하므로서 물고기의 활동으로 가벼운 인공소재가 유실되는것과 이물질이 공극을 폐쇄하는 것을 예방할 수 있게 구성된다.

상기한 방법과 원리로 이루어지는 빗물이용정화시설은 전력이 수급되지 않는 산간오지나 낙도 등에서 도10과 같이 설치되어 자가전력을 생산할 수 있는 소용량의 태양광발전기(101)나 풍력발전기(102)를 각각 또는 함께 이용하여 주야로 전력을 생산하여 축전하고 살균용 자외선램프(99)와 이용펌프(28-1)를 작동시켜 연속살균 및 연속순환여과 하므로서 양질의 생활용수를 자급하면서 주변의 생태계를 회복 유지시키는 용도로 이용될 수 있으며 물이 부족한 지역뿐 아니라 수량은 많으나 수질이 나쁜 지역에서도 상기한 방법으로 보다 안전한 생활용수를 확보하는 용도로 이용될 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 양질의 물을 필요로 하는 세계 곳곳의 수요자가 상기한 본 발명의 시공방법으로 자가 급수시설을 조성하는 경우 전문가의 도움이나 큰 비용지불없이 도7-5와 같이 조성한 지반에 차수막(100)등 다양한 소재로써 방수하고 주변의 자갈 모래 등을 활용하고 습지식물과 어패류 등을 식종하여 용이하게 조성하고 이용할 수 있는 방식인 것이다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 몇몇 실시예에 관련하여 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 포함되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명은 종래까지 각종의 기술적 방법과 장치로써 수질만을 더 맑게 하기위한 목적에 목표를 두고 연구되고 건설 운영되어온 하·폐수의 처리 비점오염원의 정화 하수재처리 빗물이용정화 등 각종의 물환경기초시설들을 본 발명에 의한 정화방법 및 장치로써 수질과 대기질 녹지와 생물다양성 및 생태학적 자정능력과 기후를 함께 회복시킬수 있으며 대체수자원을 확보할 수 있는 기능까지 병행되게 하는 다목적의 물환경기초시설로 조성되게 할 수 있어서, 그동안 수질의 회복과제를 해결하고자 대기 녹지 및 생태계 기후 등 다른 분야에는 환격적 부하를 증가시켰던 해결방식에서 본 발명에서와 같이 다른 분야에까지 회복력을 갖게 할 수 있으며 수질의 오염성분들이 생물다양성을 회복시키고 그 생존을 지속되게 할 수 있는 영양공급원이 되며 사람에게는 재생에너지 공급원이 되게 하는 순환원리를 확산시켜 관련분야의 기술적 사상이 진보 발전되는 효과로 이어질 것이며 나아가 지구촌이 지혜를 모아 함께 해결해야하는 환경현안들을 보다 효과적이고 신속히 해결하는데 있어 유익한 기술적 대안이 될 것이다.

Claims (8)

1. 하수 등의 오염된 물을 대체수자원이 되도록 맑게 함에 있어서 오염물질을 식물로써 고도정화 할 수 있는 수준으로 신속하게 전처리하기 위한 다양한 물리 화학 및 생물학적 방법으로 이루어지며 조성한 후 지하로 매설되는 기본처리시스템(10); 및

   상기 기본처리시스템(10)의 관리통로(40)상부를 슬라브한 평면에 1개 이상으로 구획되고 전 구간에 또는 일부구간에 천연칼숨소재(34)로 상단부에 얕은 물층이 남겨지도록 채워지고 물층에 부엽식물(35)과 증식으로 밀려나온 부엽식물(35)이 미끄러지고 자연건조되게 하는 부엽식물받이(35-1)와 물달팽이가 서식할 수 있도록 조성되는 1차습지(30)와 1차습지에서 연결관(21)을 통하여 물이 유입되고 1차습지(30)의 옆에 일체형으로 조성되며 한 개의 구간 이상 천연칼슘소재(34)를 채울 수 있도록 구획되는 다공벽(33)구간과 나머지 구간은 침수식물(36)이 식재될 수 있도록 바닥에 조성되는 사리층(53)과 각종 어패류와 수서곤충이 서식하며 부엽수초도 함께 서식할 수 있는 물층으로 조성되는 2차습지(31)와 상기 기본처리시스템(10)의 상부평면중 관리통로(40)를 제외한 나머지평면을 슬라브하고 그위 양측에 병렬로 배치되며 외벽체를 상기 1,2차습지(30,31)의 바닥면의 높이로 조성하고 하부에서 상부로 분배층(51) 다공박스(52) 사리층(53) 여과층(54) 습지물층(55)이 조성되며 여과층(54)중간높이의 외벽체에 각종의 습지수목(62)과 덩굴식물(64)을 시설 밖에서 식재할 수 있는 다양한 종류의 외부식재구(59,60,61)가 조성되고 2차습지(31)로 부터 분배층(51)이나 습지물층(55)으로도 물이 유입되며 어패류 수서곤충이 양방향으로 출입할 수 있도록 완만한 구배로 연결되는 이송관(37,38)과 물이 상부로 유입시 하향류습지(50-1)로 운영되어 각 분배층(51)에서 물이 유출되는 하부유출관(38-1)과 이에 연결되는 이용펌프(28-1)와 좌우의 습지물층(55)을 연결해주는 연결관(21-1)과 각각의 이송관(37, 38, 37-1, 38-1) 및 연결관(21-1)을 수동 또는 자동으로 개폐해주는 밸브(26, 26-1)로 조성되는 3차습지(50)와 좌우 3차습지의 외벽에 접하는 지반에 얕은 자연형 농수로 같은 형태로 조성되며 3차습지에서 물이 유입되어 양쪽습지의 수서동물이 양방향으로 출입할 수 있도록 외벽체의 수면아래에 조성되는 다수의 연결관(21)과 수서동물이 수계(72)와도 양방향으로 출입할 수 있도록 완경사로 조성되는 어도형유출관(71)과 습지와 더불어 뭍에서 살아가는 양서류 파충류 등의 동물이 3차습지(50)까지도 접근할 수 있도록 지반을 성토하여 완경사로 조성하는 생태통로(73)와 수로와 수변부에도 각종의 습지식물(57,58)이 식재되도록 조성되는 연결습지(70)를 포함하는 단계로 이루어지는 습지공정(30,31,50,70); 및

   기후나 용도 용량 등에 따라 선택적으로 상기 기본처리시스템(10) 및 습지공정(30,31,50)의 외벽체 위로 씌워지도록 조성하여 기본처리시스템에서 발생하는 폐열과 주변의 지열 및 태양열중 하나 이상을 이용하여 미생물의 활동온도 유지와 습지공정에 서식하는 어패류의 먹이활동지속 및 정화식물의 광합성기간을 연장해주며 양서류 조류 등 동물의 출입이 용이하도록 하단부에 조성하는 생태창문(82)과 상단부나 하단부에서도 습지물층(55)에 식재된 수목(62)이 가지나 본줄기를 외부로 뻗어 크게 자랄 수 있도록 조성되는 가지뻗기창(83)과 열기를 배출하는 환기장치(84) 로 구성되는 온실(80); 및

   시설의 규모 설치지역 운영방법 등에 따라 외지에서 정화장치 및 습지상태를 관찰할 수 있는 CCTV카메라(86)와 수초를 걷어 내거나 베어낼수 있는 수초관리장치(86)가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
2. 제 1항에 있어서, 기본처리시스템(10)은 유입부로부터 크게는 고액분리조(12) 유량조정조(14) 미생물반응조(17) 침전조(22) 펌핑조(27)의 공정 순으로 구성되는 것과

   상기 고액분리조(12)는 하부에 침전물이 모이고 인발을 용이하게 하는 한 개 이상 다수의 보조침전지(24)와 다음 공정으로 부상물질과 침전물질이 넘어가지 않게 하는 ├자이송관(13)과 유입부에 악취예방용 용존산소를 공급하고 반응조(17)에는 습지서식 생물의 종자를 연속 식종할 수 있는 습지수반송관(71-1)으로 구성되는 것과,

   상기 유량조정조(14)는 이송펌프(15)와 이에 전기적으로 연계작동하는 염소(Cl)중화제 자동주입장치(15-1) 및 미세스크린장치(16)와 산기기(18)로 구성되는 것과,

   상기 미생물반응조(17)는 통상 병렬로 구성되고 공지의 산화구방식을 기본원리로 하는 미생물반응조로서 이에 수류분할벽(17-2)의 물유입쪽에 수직으로 장착되어 수류분할벽(17-2)안팎으로 흐르는 물의 량 및 유속을 보다 미세하게 조절할 수 있는 가이드판(17-3)이 더 구성되며 수중에 공기를 공급하는 송풍기(19) 및 산기기(18)와 물을 회전시키는 수류회전기(20)와 침전조(22)내의 보조침전지(24)의 바닥과 연결되고 관리통로(40)에서 조작할 수 있는 조절용 밸브(26)가 있으며 그 끝단이 수류회전기(20)의 흡입부쪽에 근접하여 노출되어 활성오니를 자동반송시켜주는 오니반송관(25)과 침전조(22)와 구획되는 벽체의 중간하단부를 관통하여 침전조의 월류장치(23)와 연계하여 침전조의 가변수위에 따라 반응조의 수위도 자동으로 가변되게 하는 연결관(21)으로 구성되는 것과,

   상기 침전조(22)는 통로(40)의 양측 하부 바닥에 병렬로 벽의 높이가 가변수위의 하한선보다 낮고 내벽은 4면이 경사지게 하나이상 다수로 조성되는 보조침전지(24)와 오니가 침강분리된 상등수가 조절하는 일정량으로 유출되도록 조절밸브(26)로 이루어지는 월류장치(23)와 침전오니를 외부로 반출하거나 강제반송시킬수 있는 오니펌프(25-1)로 구성되는 것과,

   상기 펌핑조(27)는 습지공정이 기본처리공정(10)의 상부에 조성되는 경우에 더 조성되며 수위센서와 연계작동하는 양수용 펌프(28)와 이송관(29)과 이송량을 조절할 수 있는 바이패스관(29-1)으로 각각의 공정이 구성되는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
3. 제 1항에 있어서, 기본처리공정(10)을 거친 물이 고도수준으로 자연정화되면서 생물다양성과 대기질과 기후까지 함께 회복될 수 있도록 각각의 습지공정을 조성하는 방법 및 단계적으로 이루어지게 하는 방법으로서 1차습지(30)는 천연칼슘소 재가 수면에서 대략 15cm아래까지 충진되고 물층에 물상추 부레옥잠 등의 잎이 크고 여러겹인 부엽식물과 패류인 물달팽이가 식종되므로 공기호흡을 하는 물달팽이가 부엽수초잎 사이마다 붙어서 전 구간에 증식되고 동물성프랑크톤이 생성되어 부상하는 노쇠오니는 주로 물달팽이가 먹이로 하고 수중의 오니는 동물성프랑크톤이 먹이로 하여 저감시키고 부엽수초는 광합성을 하며 물에서 질소와 인을 흡수하고 대기에서 탄산가스를 흡수하며 산소를 뿌리와 잎으로 방출하고 물에 잔류하는 무기인은 패각류 등의 충진층을 거치며 수소이온과 반응하여 용출되는 칼슘성분과 결합하여 침전되는 원리로 물은 더 맑아지고 대기질이 개선되며 탄산가스가 저감되고 수계환경에서 상위포식자의 먹이원이 되는 동물성프랑크톤 물달팽이 등 먹이사슬의 생태적 기초가 형성되는 단계이며,

   2차습지(31)는 일부구간을 나누어 천연칼슘소재가 충진되고 나머지구간에는 좀개구리밥 등 잎이 작은 종류의 부엽식물과 말즘을 포함하는 각종의 말풀류 등 침수식물이 식재되고 새우 송사리 미꾸라지 붕어 우렁이 등의 어패류와 각종의 수서곤충이 함께 식종되므로 1차습지에서 넘어오는 잔류유기물질 노쇠오니 동물성프랑크톤 등은 새우 송사리 미꾸라지 등이 포식하고 이들은 붕어 등 보다 큰 어류가 포식하면서 서로 침수식물과 부엽식물에 몸을 숨기거나 산란증식하며 이들을 다시 수서곤충이 포식하며 산란증식하여 물밖으로 이동하고 식재된 식물은 질소와 인과 탄산가스를 흡수하고 어패류에게 산소를 공급하고 은신처 및 산란처가 되며 우렁이는 식재된 식물을 먹고 산란증식하여 어류 수서곤충 조류의 먹이가 되어 물밖으로 이동되는 원리로서 물은 더 맑아지고 대기질이 개선되며 탄산가스가 저감되고 생태적 먹이사슬의 차상위단계가 형성되는 단계이며

   3차습지(50)는 수돗물을 정수하는 완속사여과지를 기본으로하여 조성하고 상부물층에 각종의 습지초목이 식재되며 2차습지 보다 다양한 종류의 각종 수서동물이 식종되고 물은 하부(51)로 유입되어 상부(55)로 완속여과되는 상향류 방식으로서 수중에 잔류하는 난분해성유기물질을 여과층의 모래입자에 부착 서식하는 미생물이 추가 분해시키고 물에 남게 되는 질소 인 성분은 식재된 식물에게 영양으로 흡수되는 원리로 최상층부의 습지물층(55)은 더 맑아지며 상기 2차습지(31)와 3차습지의 상부(55)와 하부(51)로도 연결되는 어도구배의 이송관(37,38)과 연결습지(70)와도 다수의 연결관(21)을 통하여 양방향으로 출입하므로 서식하는 수서동물의 종이 다양해지고 지속적으로 영양물질을 공급받는 습지내 상하전구간을 서식지로 삼아 활발한 먹이활동 및 생물다양성 복원기능이 지속되며 여과층(54)의 외벽체를 관통하여 조성되는 외부식재구(59,60,61)와 온실의 상단이나 하단에도 조성되는 가지뻗기창(83)을 통하여 정화식물로 식재하는 버드나무 등의 수목류와 갈대 등의 덩굴식물이 뿌리는 여과층(54)으로 뻗어 내리고 가지나 줄기는 온실(80)밖으로 크게 자랄 수 있게 하는 방법으로 넓어지는 광합성면적에 비례하여 수질의 정화력과 대기질의 회복력과 탄산가스의 누적고정량과 생태적습지환경 복원영역을 모두 증대되게 하는 단계이며,

   연결습지(70)는 3차습지(50)의 외벽체와 지반에 접하여 단면을 자연형 농수로습지처럼 조성하며 3차습지(50)와 통하는 다수의 연결관(21)이 조성되고 수계(72)와도 지그재그식 수로이거나 필요시 배출관을 구조물(10,50)의 외벽에 나선형 모양으로 감아 돌게 고정하는 방법으로 어도형유출관(71)을 조성하고 뭍과 연결되는 지반을 완만한 경사지로 성토하여 조성하고 다양한 습지서식수초(58) 및 풀들이 자라게 하여 생태통로(73)가 되게 하며 온실(80)의 양측 하단부는 습지주변 서식동물의 출입이 용이하도록 투명소재의 전 구간 또는 일정한 간격마다 불투명한 색지로 코팅하고 나머지 투명소재구간에 여닫을 수 있는 생태창문(82)을 조성하는 방법으로서 여러 종류의 어패류 수서곤충 및 메뚜기 잠자리 등 수변곤충도 서식하게 되며 개구리 두꺼비 맹꽁이 등의 양서류도 출입하면서 먹이활동 및 산란 부화할 수 있는 서식환경이 조성되므로 이들을 먹이로 하는 파충류 조류 맹금류 너구리 오소리 수달 등 포유류까지도 먹이사슬로 이어져 수질의 오염성분이 지속적으로 물밖으로 이동되면서 주변의 생태계를 회복시키는 에너지공급원이 되게 하는 원리 및 상기한 각 단계가 순차적으로 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
4. 제 1항에 있어서, 용도나 부지여건 등에 따라 습지공정을 조합하여 이용하는 방법으로서 1차습지(30)와 2차습지(31)는 기본처리시스템(10)의 내부에 구성하고 3차습지(50) 및 연결습지(70)를 기본처리시스템(10)의 좌우에 일체형으로 조성할 수 있는 것과,

   기본처리공정(10)을 동력기계장치(15,15-1,16,19,20)의 구성없이 저류 및 보조침전용으로 하고 습지공정(30,31)이 내장되고 물이 자연 유하되는 방식으로 구성하는 방법으로 비점오염저감시설의 용도에 적용할 수 있는 것과 기본처리공정(10) 없이 습지공정만으로 조성되는 습지(30,31,50,70)공정이나 습지(30,31,70)공정이나 습지(50,70)공정만의 조성방법으로도 하수이용 재처리시설 비점오염저감시설 오염하천수나 저수지 인공연못 등에 적용되어 오염된 물을 고도로 자연정화하면서 본 발명의 환경인자 동시회복효과가 병행되게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
5. 제 4항에 있어서, 건물 시설단지 또는 상수도가 보급되지 않는 오지나 낙도마을 등에서 습지만으로 조성되는 습지공정(30,31,50,70)을 역방향의 하향류습지(50-1)로 운영하여 빗물정화에 이용하는 방법으로서 수서동물의 대피습지(95)와 대피관(96)과 살균용 자외선램프와 재순환이용펌프(28-1)등을 더 구성하여 자외선램프(99)로 처리수를 살균하고 펌프(28-1)로 반복 순환정화 시키는 방법으로 마실 수 있는 양질의 수자원을 확보할 수 있는 것과,

   가뭄이 지속되어 하천과 저수지 지하수까지 마르는 경우에도 단지 내 수서동물이 대피습지(95)로 피신하여 습지수목(62)이 식물뿌리(63)로 공급하는 산소로 생존하며 생물종을 유지하고 강우시 다시 나와 개체수를 증식하게 하므로서 생태계보존 및 이를 통한 생태적 자정활동이 지속될 수 있게 하는 것과,

   전력이 공급되지 않는 곳이나 필요한 곳에서 자외선램프 및 양수 펌프의 작동에 필요한 전력을 소용량의 태양광발전장치나 풍력발전장치로써 자체 생산하여 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
6. 제 1항에 있어서, 본 정화장치를 구성하는 각 공정(10,30,31,50,59,60)의 구조체는 장치의 용량 용도 지역의 지형 기후 등에 따라 기능성 안전성 시공성 내구성 경제성 관리성 등을 모두 고려하여 그 소재를 철근콘크리트나 플라스틱류 금속소재 등을 각각 또는 혼용하여 사용할 수 있는 것과 습지공정(30,31,50,70)은 사면이 무너지지 않는 경사로 지반을 파서 만들고 차수막이나 토목섬유 또는 이들을 혼용하거나 각 공정을 부분적으로 상기한 소재들과 함께 사용하는 방법으로도 조성할 수 있는 것과 사용하는 소재의 종류 용량 용도 지형 등에 따라 그 형태와 모형을 원통형이거나 타원형 또는 각형인 육면체로 제작 시공할 수 있으며 운반시공이 용이하도록 경량골재를 사용하는 패키지 타입으로도 제작 및 시공될 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
7. 제 1항과 제 3항에 있어서, 습지공정(30, 31, 50, 70)에 식재되는 식물이 수산물이나 김치를 가공하는 공장 등 염분이 높은 폐수를 정화하는 처리시설에서는 민물습지에 서식하는 종류의 정화용 식물대신 망그로우브나무 갯갈대 잘피 칠면초 등 염생식물을 정화식물로 식재하므로써 짠물에서도 본 발명의 정화방법 및 장치가 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치
8. 제 1항과 제 3항과 제 4항과 제 5항과 제 6항과 제 7항에 있어서, 병렬로 조성되는 3차습지(50)의 운영방식이 평소 양쪽 모두를 상향류 여과로 운영하는 방식에서 어느 한쪽을 상향류 여과방식으로 운영하고 그 처리수를 다른쪽에서 하향류 여과방식으로 한번 더 고도정화되도록 운영할 수 있는 것과 빗물정화 등 필요시에 양쪽의 3차습지 모두를 하향류 여과방식으로도 운영할 수 있는 것과 상기의 하향류 여과습지(50-1)는 동 습지에 서식하는 어패류 수서곤충 등 수서동물들을 이용하여 이물질이 누적되지 않게 하는 효과로 작용하도록 하는 것을 특징으로 하는 수질 생물다양성 기후까지 회복되도록 습지를 이용한 하수 등의 정화방법 및 장치

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