KR20140117136A

KR20140117136A - 중수도(재사용)시스템 화장실

Info

Publication number: KR20140117136A
Application number: KR20130032148A
Authority: KR
Inventors: 양희찬; 이연봉; 권준혁; 이복희
Original assignee: 주식회사 엠오에스; 권준혁
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-10-07

Abstract

본 발명은 수세식 화장실 및 생활오수를 최상의 수질로 정화하여 수세식 화장실 변기 세정수로 재활용하는 중수도(재사용)시스템 화장실에 관한 것으로서 더욱상세하게는 .살균처리 과정에서 종래의 약품이나 오존을 이용한 방법이 있으나 본 발명에서는 방전 램프에 자외선 파장인 253.7와 오존 생성파장인 184.9를 동시 발생시켜 주면서 공기 중의 산소(O2)와 결합하여 광분해하는 과정에서 다량의 OH라디칼을 생성 산화처리에 관한 것이다.

Description

중수도(재사용)시스템 화장실{Wastewater Reclamation and Reusing System Restroom}

본 발명은 중수도(재사용) 시스템 화장실에 관한 것으로, 상세하게는 오수 정화조나 수세식 화장실에서 사용한 변기 세정오수를 최상의 수질로 정화하여 별도의 물 보충이나 화학약품 등 투입 없이 정화 처리한 오수를 수세식 화장실의 대변기와 소변기의 세정수 전량으로 재사용하는 친환경 중수도(재사용) 시스템을 수세식 화장실과 일체형으로 접목한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 중수도는 상수와 하수의 중간수로서 오수를 정화하여 정원수 및 기타 농업용수 등으로 재사용 한다.

상기와 같은 종래의 중수도 시스템은 특정한 용도로 사용하기 위한 최상의 수질을 요구한 것은 아니며 최상의 수질을 위한 기술적 해결 과제를 충족하지 못한 점과 유지 관리비용이 많아 그 실효성을 달성하지 못하는 실정으로, 정화의 방법에서 오염원을 분리하거나 수거하는 방식은 수시로 관리하는 운영의 어려움이 있으며, 특히 오염수를 정화하여 살균하는 비용이 과다한 어려움과 성수기와 비수기로 분리되어지는 관광지와 행사장 등 유입량의 굴곡이 심한 공중화장실의 경우 정화 처리의 효율적인 기술력이 절실한 상황이며, 오수를 정화하여 수세식 화장실의 변기 세정수로 재사용함은 인체의 피부에 민감하게 근접하여 사용하는 실정으로 실증적 정화처리의 기술이 필요하며 효율적인 살균 소독이 이루어져야하는 어려움으로 쉽게 적용되지 못한 것이다.

이와 같은 문제점은 종래의 오존 살균 소독 처리는 공정이 복잡하고 시설비가 과다하여 화장실 변기 세정수를 정화하여 수세식 변기의 세정수 전량으로 재사용하기 위한 경제성 비교 검토가 어려웠다.

그러나 본 발명에서는 고효율 정화처리 공정과 최종 정화 된 물을 재사용하기 위하여 수중에서 고도산화방법으로 살균 소독을 적용하였으며 대중적인 이용을 요하는 화장실의 관리 및 시설비가 경제적으로 구성되는 실용적인 중수도화장실의 실현을 가능하게 한 것이다.

결국 종래의 수세식 화장실 변기 세정수로 사용되는 물의 사용량을 줄이고 화장실 사용 시 발생하는 세정수를 고효율로 정화 소독 살균하여 중수도화장실의 변기 세정수로 전량 재사용하면서 오염원을 근본적으로 해결하였으며 오염이 원인 인 유기성 슬러지의 분해를 효율적으로 처리하기 위하여 미생물을 투입하여 대응력을 극대화하면서 오염을 방지하는 실용적이고 친환경적인 중수도(재사용) 화장실을 보급하기 위한 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수세식 화장실에서 발생하는 오수를 최상의 수질로 정화하여 중수도화장실 변기 세정수로 재사용하기 위한 것으로 오수에 포함한 오염원을 경제적으로 정화할 수 있는 설비의 구조와 정화 처리 과정의 효율적인 운영을 포함한 시설의 구조를 달성하여 화장실에서 발생하는 오염원을 분해 제거하고 그로 인한 오염을 방지하며 사용자에게 실용성 화장실을 제공하여 화장실 변기 세정수로 사용되는 물 사용량을 절약하고 자치 단체 및 관계 기관의 경제적 화장실 운용에 기여하고 국고를 절감할 수 있는 실용성 중수도화장실을 제공 보급하고자 한다. 특히, 공중 화장실은 독립적인 장소에 위치하며 정화조의 배출수 오염에 의한 불신과 주민들과의 민원마찰을 해결할 수 있는 친환경 중수도(재사용) 시스템과 상수도 및 하수관로의 설치가 어려운 외딴 장소에 친환경 중수도 화장실을 보급 설치하고자 한다.

상기의 문제를 해결하기 위하여 오수를 고효율 정화하여 오염을 방지하고 살균 소독하여 사용자에게 안전한 물과 쾌적한 화장실을 제공하며 화장실의 지붕은 필요시 빗물을 집수 할 수 있는 구조로 구성하여 물이 없는 곳에서도 물을 집수할 수 있게 하였으며 정화된 오수는 화장실 내부의 청소용수로도 사용할 수 있게 구성하여 오염원을 발생 장소에서 근원적으로 처리함은 물론 화장실의 설치가 필요함에도 장소의 기타 여건이 어려운 곳에 실용적인 중수도(재사용) 화장실 보급으로 화장실 문화를 개선하고자 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 주변 환경을 훼손하지 않고 환경을 보전하면서 신설되는 화장실은 이동식형으로서 설계되는 규모의 화장실과 중수도 시스템을 일체형으로 연결하는 간이형 화장실도 가능하게 되는 것으로 종래의 공중화장실을 기존의 저장조 또는 정화조를 이용하여 중수도(재사용) 시스템으로 개량 증설 할 수 있으며, 생물학적 방법으로 오폐수를 정화하는 과정에서 미생물을 투입하여 과다 사용과 정화처리를 효율적으로 안정화할 수 있는 대응력을 높이면서 고도산화공법을 적용한 살균 방법과; 중수도(재사용) 화장실 지붕은 빗물을 집수 할 수 있는 구조와 집수한 빗물을 별도의 용기에 저장 할 수 있는 집수가 가능한 지붕 구조와; 수세식 화장실 변기 세정수를 정화하여 저장하는 재사용수 저장조와; 화장실 변기 세정 밸브의 작동시 자동으로 세정수가 공급되는 자동 펌프라인과; 오폐수를 정화하는 과정에서 고정상으로 채워 오염원 유기성물질을 분산 체류하여 분해 제거하는 미생물접촉여재(미생물이 사는 집)와; 정화처리 과정에서 폭기 교반과 침전, 기타 침사조와 세척 탈리 및 반송을 분야별로 적용하는 배관 설비 라인을 포함하여 구성하는 중수도 시스템과 수세식 화장실을 일체형 또는 분리형으로 접목한 중수도 화장실 인 것이다.

본 발명에 의하면, 장소에 관계없이 쾌적한 친환경 중수도(재사용) 화장실을 설치 보급할 수 있으며 기존의 수세식 공중화장실은 저장조와 정화조를 개량하여 중수도(재사용) 시스템을 설치할 수 있다.

또한, 화장실에서 발생하는 오염원의 처리 해결로 인한 환경오염 방지와; 그로 인한 오염원의 2차수거 비용의 절감; 및 상. 하수도 관로 설치비의 절감과; 물 수급이 어려운 장소에도 설치가 가능한 설치 장소의 용이성; 또한 공중화장실의 사용량의 굴곡이 심한 장소에도 설비 규모를 절감하면서 미생물을 투입하여 정화의 대응력을 높인 경제성 등 재래식 및 정화조에서 수거하는 분뇨의 2차 처리비와 종말처리비를 줄일 수 있으며, 무엇보다도 기존의 수세식 변기의 1회 물 사용량이 13l로서 일/100회 경우 1300l/일, 39000l/월 정도의 사용량을 가정하면 전국적 화장실의 물 사용량은 천문학적 수량으로 중수도(재사용) 시스템 설치로 물의 절약과 오염원의 배출 저감의 엄청난 경제적 효과를 기대 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중수도(재사용) 시스템의 처리 공정을 도시한 흐름도.
도 2는 도 1의 요부 처리 공정 모식도.
도 3은 중수도 시스템과 수세식 화장실을 일체형으로 연결한 이동식형 중수도(재사용) 화장실.
도 4는 도 3의 중수도시스템의 요부 단면 구성도
도 5는 도 3의 지붕으로 빗물을 모을 수도 있는 구성도.
도 6은 도 5의 단면도
도 7은 폭기 침사조의 구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
177 : 화장실 계단 188 : 중수도시스템과 화장실 칸막이 벽체
200,200a : 중수도 시스템 211a : 유기물 분해조
221a : 혐기조 231a : 폭기 교반조
251a : 폭기 침사조 261a : 살균 소독조
271a : 재사용수 저장조 281a : 기전실
300 : 수세식 화장실 302a : 남자용 화장실
304a : 여자용 화장실 400 : 분뇨 및 오수 저장조
500,500a,b : 중수도 화장실 지붕 509 : 지붕 빗물 오버 배수구
533 : 지붕 빗물 집수기 555 : 빗물 이송구
600 : 폭기 침사조 610 : 유입 월류구
611 : 맨홀 612 : H관 월류구
623 : 미생물 여채층 647 : 미생물 여재층 보강 지지대
655 : 에어 폭기 교반 라인 657 : 에어 교반 관
666 : 침사조 677 : 침사층

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

첨부된 도면중 도 1은 본 발명에 따른 중수도(재사용) 시스템 공정을 도시한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 공정 모식도이며, 도 3은 중수도 시스템과 수세식 화장실을 일체형으로 연결한 중수도 화장실이며, 도 4는 도 3의 요부 단면 구성도이며, 도 5는 도 3의 지붕으로 빗물을 모을 수 있는 구성도이며 도 6은 도 5의 요부 단면 구성도이며 도 7은 폭기 침사조의 구성도이다.

도 1 및 도 2 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 중수도(재사용) 시스템은 수세식화장실에서 발생하는 오수를 고효율 정화하는 방법에 관한 것으로 발생한 오수를 침전 저장조에 저장하여 무기물 및 고분자를 분리한 후 유기물 분해조로 이송한다. 과정에서 생분뇨를 포함한 유기성 오염원을 속성 분해하기 위하여 미생물을 주기적으로 투입하면서 유기물 분해조에서 유기성 오염물질은 미생물 접촉여재에 체류시켜 바닥면에 다량의 슬러지 적체를 방지한다. 또한 호기성미생물과 혐기성 미생물을 공존 활성화할 수 있는 유기물 분해조의 공간 활용을 최적화하였으며 주기적으로 하단부의 적체 슬러지 유기물을 침전 저장조로 반송하는 설비도 구조하여 구성된다. 다음은 혐기조로 이송되어 하단부로 유입되어 분해가 이루어진 저분자들은 여재 층의 상단부로 부상하면서 미생물여재 층에 체류하게 되며 고분자는 혐기조 하단부에 체류하면서 지속적인 분해가 이루어진다. 또한, 혐기조의 하단부에 잔존하는 유기물도 주기적으로 침전저장조로 반송하여 오염원을 끝내 분해하여 제거하며 미생물접촉여재에 체류하는 저분자 유기성 오염원은 지속적인 분해가 이루어져 오염의 원인 물질을 제거하게 된다. 다음은 혐기조에서 처리수가 폭기조로 이송되고 폭기조 내부에 혐기와 호기성 미생물을 활성화하여 폭기조의 공간 이용을 최적으로 활용하면서 오염원의 분리에 따른 수질의 정화처리 효율이 극대화 된다. 사용량과 처리량에 따라 폭기조는 다단으로 설계가 이루어지며 폭기조에서 수질의 세부적인 정화처리가 이루어지게 된다. 다음은 폭기 침사조로 이송되어 잔존하는 미세한 오염원과 부유물질을 최종 분리하여 정화처리가 이루어지며 정화된 처리수는 살균 소독조로 이송되어 살균 소독하면 오수는 최상의 수질로 정화 된다. 최상의 수질로 정화한 처리수는 재사용을 위한 저장조에 저장하여 주기적으로 산소가 제공되어 혐기화를 방지하게 된다.

다음은 본 발병에서는 도 3 과 도 4에서 도시한바와 같이 중수도 시스템에서 고효율 정화처리에 필요한 공기량과 반송 기타의 설비에 의해 살균 소독한 처리수를 화장실의 수세식 변기에 자동펌프를 이용하여 제공하는 자동펌프 장치를 포함하는 기전실(281a)과; 중수도 시스템(200)과 수세식 화장실(300)을 지상에 노출하여 이동식형으로 설치가 가능하게 하는 일체형으로 구성하였으며; 외부의 온도에 민감한 생물학적 처리 방법의 노출형 중수도 시스템(200)은 외부를 우레탄재로 단열하고 외장재로 마감하게 되는 이동식 중수도 화장실(100)이 구성된다. 또한 기존의 고정식 공중 화장실에서는 기존의 저장조와 정화조를 중수도 시스템으로 개량할 수 있도록 구성되어 진다.

상기에서 구성한 이동식 중수도 화장실의 구체적인 처리 공정 구성의 단면도(200a)를 보면 수세식 화장실(300)의 내부에 일반적인 수세식 대변기와 수세식 소변기가 있는 남자용(302a)과; 수세식 대변기로 구성된 여자용(304a); 에서 발생하는 변기 세정수를 수세식 화장실(300)의 하단부에 구성된 부식하지 않는 재질의 FRP나 스텐래스로 제작할 수 있는 분뇨 및 오수 저장조(400); 가 있으며 저장된 오수는 유기물 분해조(211a)로 펌프 이송하게 된다. 유기물 분해조(211a)에 동절기 및 과다한 사용으로 인한 용량을 처리하고 슬러지를 빠르게 분해하기 위하여 주기적으로 미생물을 자동 투입할 수 있으며 전기분해장치를 설비하여 분해와 오수의 온도를 중온(24정도)으로 높이는 구조로 구성되며; 미생물의 활성 단계에서 유기물이 하부에 적체하지 않고 지속적인 분해의 활성화와 시스템의 작동 오류에 의한 오염원의 과다 적체시 탈리가 용이하고 유기물의 체류와 미생물의 안착을 용이하게 하였으며 수표면적이 넓은 미생물 접촉여재(미생물이 사는 집, 디자인 등록 30-0562356)를 채워 미생물의 안착 생식의 안정화를 극대화하는 혐기조(221a)에서; 미생물 접촉여재가 채워진 상태의 폭기교반조(304a)로 이송되어 미세 유기물을 분해하는 필터 역할을 포함하여 에어 라인으로 공기를 제공 폭기하면서 처리수와 접촉하여 오염원을 추가로 분해 제거하며 오염의 농도와 처리량 및 방류수질의 조건에 따라 처리 규모를 달리하고 다단의 단계로 구성하는 폭기교반조(231a)와; 유기물이 제거되고 수질이 정화된 상태에서 폭기 침사조(251a,600)로 이송된다. 특히, 도 7에서 도시한바와 같이 폭기 침사조(251a,600)에서는 폭기 교반조(231a)에서 유입하는 월류구(610)와 필요시 점검하는 점검 맨홀(611)이 구성되어 있고 정화처리가 진행된 수질에서 잔류하는 오염원을 재분리하여 처리하고 정화하는 미생물여재층(623)과 미생물여재층을 고정하는 미생물여재층 보강지지대(647)와; 하단부의 처리수를 교반하는 교반관(657)과 교반을 위한 에어라인(655)으로; 구성되어지며 폭기 교반한 처리수는 하단부에 침사층(677)으로 구성된 침사조(666)와; 미세한 부유물질까지도 분리된 침사조(666)의 처리수에 잔류하는 오염원을 최종 분리한 처리수는 H관 월류구(612)를 통하여 살균 소독조(261a)로 이송하며 이송된 처리수를 살균 소독하는 살균 소독조(261a)로; 구성되며 살균 소독한 정화수는 화장실의 수세식 변기 및 청소용 기타의 용도로 재사용하기 위하여 주기적으로 폭기되면서 저장하는 재사용수 저장조(271a);로 이루어진다.

또한, 도 3의 중수도 화장실의 지붕(500,500a,500b)은 필요시 빗물을 받아 모을 수 있는 빗물 집수가 가능한 구조(533); 집수한 빗물을 이송하는 이송구(555)로 구성되어지는 중수도 화장실 지붕(500);으로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 중수도(재사용) 화장실의 정화처리 과정을 개략적으로 설명하면, 도 1 및 도 2에서와 같이 수세식 화장실에서 발생하는 오수를 생물학적 처리 방법으로 정화하여 화장실의 변기 세정수로 재사용하는 방법의 중수도 화장실 구성으로서 도 3과 같이 이동식 중수도 화장실(100)과; 고정식 공중 화장실의 경우 중수도 시스템(200)을 콘크리트 구조로 제작할 수 있으며 FRP로 제작하여 별도로 매설할 수 있으며 공중 화장실과 접목 또는 기존 저장조와 정화조를 개량하여 중수도 화장실로 구성할 수 있다.

특히, 화장실의 건축 규모와 변기의 수량 및 장소에 따른 사용량에 따라 규모를 달리할 수 있으며 산악지 및 특수한 장소등 물 수급이 곤란한 지역을 대비하여 지붕을 이용하여 빗물을 집수할 수 있게 한 것도 특징이라 할 수 있다.

참고로, 중수도 시스템(200)은 소량의 에어 량으로 정화가 가능한 것이 특징이며 전력 수급이 어려운 곳을 대비하여 태양광 발전 및 하이브리드 발전기를 접목하면 산악지역에도 설치가 가능하게 하였다. 종래의 야쿠르트 용기를 미생물 접촉여재로 사용하는 기술보다 경사각이 있어 탈리가 용이하며 다단의 굴곡면으로 인한 미생물의 접촉 수표 면적이 월등하게 크고 사출 성형으로 인한 견고함과 다단의 구조로서 오염원인 유기물질이 쉽게 안착 된다. 특히 다단의 구조와 굴곡에 의하여 미세한 유기물의 분산 체류가 용이하며 각각의 처리조 전체 공간의 이용을 최적화하여 수질 정화의 효율을 극대화 할 수 있으며 수표면적과 미생물의 안착 용이성이 종래의 야쿠르트 용기 미생물 접촉여재에 비해 20%이상 높은 것도 특징이라 할 수 있다.

이와 같이 중수도화장실은 실질 사용량과 처리량은 중요한 계획 단계로서 장소에 따라 처리 시설과 설비를 달리할 수 있으며 외부 온도에 따른 온도에 영향을 받지 않게 단열은 중요한 공정으로서 미생물의 안정화를 이루어야 하며 방류 수질에 따라 폭기와 교반 시간을 달리하는 처리 과정을 다단으로 구성할 수 있으며 무엇보다도 수세식 화장실의 사용은 인체의 피부와 근접한 곳에서 사용함으로 살균 소독이 중요한 처리 공정으로서 종래의 살균 소독 처리 보다 간단하고 경제성 있는 방법을 접목하여 구성한 것이 효과적인 실용적 중수도(재사용)화장실이라 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 중수도(재사용) 화장실은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 그 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

수세식화장실의 변기 세정 오수를 저장하여 침전 저장하고 유기성 오염물질을 미생물에 의해 분해하는 유기물 분해조(211a)와; 오수 및 화장실 변기 세정수를 혐기조 상단부로 이송하여 오염원 유기물이 분산 체류하여 분해하는 혐기조(221a)와; 가수분해로 미세한 유기물을 호기성과 혐기성 방법으로 추가 분해 제거하여 정화하는 폭기 교반조(231a)와; 정화한 처리수의 부유물질을 분리하는 폭기 침사조(251a, 600)와; 살균 소독하는 살균 소독조(261a)와; 살균된 최상의 정화 처리수를 재사용하기 위한 재사용수 저장조(271a); 로 구성하여 정화하는 중수도 시스템(200).
제1항에 있어서, 상기 중수도 시스템(200)과 수세식 화장실(300)을 접목하여 외부에 일체형으로 노출하고 이동이 가능하게 구성한 이동식 중수도 시스템 화장실.
제2항에 있어서, 화장실의 지붕(500)에 빗물을 집수하여 물 수급이 어려운 지역에 설치하여 가동 운영할 수 있는 빗물 집수기(533)와; 집수한 빗물을 이송하는 이송구(555); 이송구(555)의 막힘 현상이나 빗물 오버로 인한 문제시 배출하는 배수구(509);를 특징으로 하여 구성한 중수도 시스템 화장실.
제1항에 있어서, 수세식화장실 오수를 정화한 처리수를 고도산화 방법으로 살균 소독하여 화장실 변기 세정수로 재사용하는 중수도시스템 화장실.