KR20160104841A

KR20160104841A - 표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지 및 이에 사용되는 미디어 모듈

Info

Publication number: KR20160104841A
Application number: KR1020150027529A
Authority: KR
Inventors: 김이형; 최지연; 홍정선; 나유미
Original assignee: 공주대학교 산학협력단; (주) 보원건설산업
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-06

Abstract

본 발명은 수처리를 위한 인공습지로서, 보다 구체적으로는 표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지가 결합된 것을 특징으로 하는 표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 하이브리드 인공습지에 적용될 수 있는 미디어 모듈에 관한 것이다.
본 발명은, 수처리를 위한 인공습지로서, 표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지가 결합된 것을 특징으로 하는 표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지를 개시하여, 인공습지를 신속하고 간편하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 표면흐름형 인공습지에서는 표면흐름형 인공습지 모듈에 부착된 미생물과 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물과 부엽식물에 의하여 자연정화가 이루어지고, 침윤수직흐름형 인공습지에서는 식재포트에 식재된 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물와 하층여재, 중층여재, 상층여재 및 유출단여재에 의하여 자연정화가 이루어지게 되어 분산 하, 폐수의 처리에 적합한 습지를 조성할 수 있게 된다.

Description

표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지 및 이에 사용되는 미디어 모듈{HYBRID ARTIFICIAL WETLAND}

본 발명은 수처리를 위한 인공습지로서, 보다 구체적으로는 표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지가 결합된 것을 특징으로 하는 표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 하이브리드 인공습지에 적용될 수 있는 미디어 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 상기 표면흐름형 인공습지는 자연습지와 유사하게 개방 수면을 특징으로 하며, 상기 침윤흐름형 인공습지는 하부층에 하부층이 토양과 자갈 등으로 구성된 층이고, 하부층으로 물이 흐르고 식생이 뿌리를 내린 것을 특징으로 한다. 다만, 본 발명은 이와 같은 일반적 개념에 국한되지 않고 다양한 필터 미디어나 식생이 적용되는 인공습지에 관한 것이다.

수질을 오염시키는 오염원으로서는 점오염원(Point Pollution Source)과 비점오염원(Non-point Pollution Source)이 있으며, 이러한 오염원으로부터 유출된 오ㆍ폐수를 처리하기 위하여 여과형 처리시설과 생물학적 처리시설 등 다양한 처리시설이 사용되어 왔다.

그러나 이러한 종래의 처리시설은 콘크리트 구조물 등 다양한 구조물로 구성된 기계적 시설로서 부유물질과 유기물, 그리고 인과 질소를 제거하는 데에 중점을 두고 개발되어 왔다.

한편, 1971년 람사르에서 열린 국제회의에서 채택되어 1975년 12월에 발효된 '불새서식지로서 특히 국제적으로 중요한 습지에 대한 협약'(람사르 협약)에 의하여 습지의 중요성이 널리 인식되어 습지의 보존과 활용에 대하여 다각도로 연구가 진행되고 있으며, 그 일환으로서 인공습지를 조성하여 수질을 정화하는 기술이 도입되어 널리 활용되고 있다.

경제적이고 환경 및 생태적으로 지속 가능한 분산 하수처리 시스템을 개발하기 위하여 여러 가지 시도가 있었으며, 이중에서도 인공습지는 설계와 운영 측면에서 다양성을 가지고 있어 그 관심이 놓아지고 있다. 인구밀도가 낮은 지역에 있어서는 중, 소규모 하수처리시설로서 인공습지의 적용을 신뢰할만하고 현실적인 방안으로 고려되기도 한다.

인공습지를 이용한 수질정화기술은 종래의 기계적 처리시설이 단순히 오ㆍ폐수로부터 오염물질을 제거, 처리하는 데에 그치고 있는 것에 반하여, 자연환경 개선 및 생태계 복원 등을 위해 중요한 의미를 가진다.

즉, 습지는 생태적 기능, 수질정화 기능, 경계적 기능, 문화적 기능, 수리적 기능 및 기후조절 기능 등 다양한 기능을 가지는바, 인공습지를 이용한 수질정화기술은 단기적으로는 수질정화 기능을 수행하게 될 것이지만 장기적으로는 자연적인 습지 조성과 이로 인한 자연환경 개선과 생태계 복원 등 중요한 기능을 수행하게 될 것이다.

인공습지는 자연정화 능력이 있는 토양, 식물 또는 미생물 등을 이용하여 오염된 환경을 개선할 수 있도록 인공적으로 조성되는 습지로서 종래의 기계적인 수처리시설에 비하여 에너지 소모가 적고 유지관리가 용이하며 소요경비가 낮고 2차 오염의 우려가 적은 장점이 있다. 또한 인공습지는 자연정화 기능은 물론 수리적 기능을 가지고 있기 때문에 우리나라와 같이 집중호우가 많은 지역에서는 집중호우시 담수호 역할을 하게 되어 수해를 줄여 주게 된다. 인공습지는 얕은 습지(Shallow Wetland), 이중목적 얕은 습지(ED, Shallow Wetland), 연못/습지 시스템(Pond/Wetland System), 소규모 습지(Pocket Wetland) 등으로 구분되며, 수문학적 특성에 따라서 표면흐름형 인공습지(Free Water Surface Wetland; FWS)와 침윤흐름형 인공습지(Subsurface Flow Wetland)로 구분되고, 침윤흐름형 인공습지는 물의 흐름에 따라 수평흐름식(Horizontal Flow; HF) 인공습지와 수직흐름식(Vertical Flow; VF) 인공습지로 구분된다.

침윤흐름형 인공습지의 경우 에너지 소비량과 하수처리비용이 아주 낮은데, 에너지 소비는 일반 하수처리시스템과 비교할 때 15%에 불과하고, 375리터를 처리할 때의 비용은 소규모 하수처리에 많이 쓰이는 SBR(Sequencing Batch Reactor)과 비교할 때 1/4에 불과하다는 자료가 있다.

종래의 인공습지를 이용한 오ㆍ폐수 처리시설은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 질소와 인과 같은 영양염류 제거가 주목적이기 때문에 도시 비점오염원에 포함되어 있는 중금속 및 입자상 물질 등의 제어에 어려움이 있다.

둘째, 도시 비점오염원의 경우 중금속은 입자상 및 용존성이 약 절반씩 포함되어 있으나, 종래의 인공습지를 이용한 오ㆍ폐수 처리시설은 입자상 및 용존성 중금속을 동시에 제거하기에 어려움이 있다.

셋째, 자유흐름 인공습지, 수평지하흐름 인공습지, 수직지하흐름 인공습지 중 어느 하나, 특히 수직지하흐름 인공습지를 주로 포함하여 구성하고 있기 때문에 다양한 인공습지의 조합을 이루어내지 못하여 만족할만한 오염물질 제거효율을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 오염물질의 유입이 안정적일 경우에는 어느 정도 효과를 발휘하지만 비점오염물질이 가진 충격 오염부하(Pulse Input of Pollution)에 능동적으로 대응하지 못하는 문제점이 있다.

넷째, 안정적인 유량에 대해서는 능동적으로 대응할 수 있지만 비점오염원이 가진 순간적 대용량을 처리하지 못하는 문제점이 있다.

국내의 인공습지는 2000년 이후 비점오염물질 저감을 위해 표면흐름형 인공습지를 적용한 예가 대부분으로 인공습지를 이용한 하ㆍ폐수 처리에 대한 연구와 적용은 아직 초기단계에 있다.

이와 관련된 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-1233638호(2013.02.08. 등록) "물이끼와 습지식물을 이용한 온실가스 저감용 인공습지 조성공법 및 이를 통해 형성되는 인공습지"가 있다(선행기술1). 웅덩이를 조성하고 웅덩이 내에 방수층을 형성하는 것으로서 모듈화되지 않은 구성의 한계를 가지고 있다. 즉, 물이끼와 습지식물을 이용한 온실가스 저감용 인공습지 조성공법 및 이를 통해 형성되는 인공습지는 유지 관리에 어려움이 있을 뿐만 아니라 공정 자체가 모두 현장에서 시공하는 것이어서 신속하게 간편한 시공을 할 수 없는 제한이 있다.

또한, 종래 인공습지와 관련한 선행기술로서 본 발명자에 의한 대한민국 등록특허 제10-1268382호(2013.05.22. 등록) "연안 및 자연습지 보호를 위한 하이브리드 인공습지"가 있다(선행기술2).

상기 선행기술1은 전처리 시설부와; 상기 전처리 시설부에 연결되는 폰드형 자유흐름 인공습지를 포함하는 폰드형 자유흐름 인공습지 설치부와; 상기 폰드형 자유흐름 인공습지 설치부에 연결되는 수로와, 상기 수로의 주변에 구비되는 자연흐름 인공습지를 포함하는 수로형 자연흐름 인공습지 설치부와; 상기 수로형 자연흐름 인공습지 설치부의 수로에 연결되며 수평지하흐름 인공습지와 수직지하흐름 인공습지를 구비하는 혼합형 지하흐름 인공습지 설치부와; 상기 혼합형 지하흐름 인공습지 설치부에 연결, 설치되며, 폰드형 자연흐름 인공습지를 포함하는 폰드형 자연흐름 인공습지 설치부를 포함하여 이루어지고, 상기 폰드형 자유흐름 인공습지의 수심은 0.3m로 유지되도록 하고, 상기 수로는 현지의 지반을 굴착하여 물이 흐를 수 있도록 구성하며, 상기 폰드형 자유흐름 인공습지와, 상기 자연흐름 인공습지 및 상기 폰드형 자연흐름 인공습지는 그 바닥에 여재 겸 식재층으로서 모래층이 구비되며, 상기 모래층에 식재되는 수생정수식물을 포함하고, 상기 수평지하흐름 인공습지는 그 바닥에 구비되는 모래층과, 그 가장자리에 구비되는 자갈층 및, 상기 모래층에 식재되는 수생정수식물을 포함하며, 상기 수직지하흐름 인공습지는 그 바닥에 구비되는 모래층과, 상기 모래층의 하층에 구비되는 자갈층 및, 상기 모래층에 식재되는 수생정수식물을 포함하고, 상기 수평지하흐름 인공습지와 수직지하흐름 인공습지는 오ㅇ폐수의 유입과 유출이 효율적으로 이루어지도록 오ㅇ폐수가 유입되는 유입관과 유출관을 더 포함하여 구성된다.

이로써 상기 수로 주위에 자유흐름 인공습지가 조성되고, 연안역 주변에 넓은 면적의 습지를 조성할 수 있으며, 자연 환경을 보존하고 생태계를 복원할 수 있으며, 질소와 인과 같은 영양염류 및 도시 비점오염원에 포함되어 있는 중금속 및 입자상 물질을 효과적으로 처리할 수 있고, 다양한 습지의 기능에 의한 오ㆍ폐 처리성능을 얻을 수 있음과 아울러 주변 환경조건과 조화를 이루어 미적인 경관 향상시킬 수 있으며, 비점오염원이 가진 충격 오염부하에 능동적으로 대응할 수 있고, 넓은 면적의 자연학습장을 조성하거나 도시하수처리 후 2차 처리를 위한 습지의 형태로 활용할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기 선행기술2는 전처리 시설부, 폰드형 자유흐름 인공습지 설치부, 수로, 수로형 자연흐름 인공습지 설치부, 수평지하흐름 인공습지와 수직지하흐름 인공습지를 구비하는 혼합형 지하흐름 인공습지 설치부, 폰드형 자유흐름 인공습지 설치부를 구성함에 있어서, 현지의 지반을 굴착하여 지반 자체에 의하여 경계가 형성되도록 하는 것으로서 경계를 이루는 지반이 붕괴되는 등 경계가 확장되거나 각 설치부와 수로의 경계가 없어지게 되는 등 변형을 일으킬 수 있는 것이어서 연안 및 자연습지 보호를 목적으로 하는 인공습지로서는 적합하다고 할 것이나, 도심이나 한정된 범위 내에 설치하여야 하는 인공습지에는 적용할 수 없는 제약이 뒤따른다.

또한 종래 인공습지와 관련한 선행기술로서 대한민국 특허 등록 제10-1105272호 (2012.01.05. 등록) "녹지 생태축 연결 및 비점요염원 제거를 위한 도로용 소규모 인공습지"가 있다(선행기술3).

상기 선행기술2의 녹지 생태축 연결 및 비점오염원 제거를 위한 도로용 소규모 인공습지는 도로 일측에 설치되어 도로면의 유수가 모여 유입되며 유입된 유수가 유출될 수 있도록 측벽의 일부가 개방되어 형성된 습지유입부와 설계수량 이상의 유수가 유입할 때에는 바이패스할 수 있도록 측벽의 일부가 낮게 형성된 바이패스 월류부가 형성된 침강부; 상기 침강부의 습지유입부에 개방된 일단이 연결되고 도로변을 따라 도로측벽과 습지월류벽이 형성되며 타단에 마감벽이 형성되어 내부에 상기 유수의 일정량을 저장하는 채널 형태의 습지부; 상기 습지유입부에 설치되며 상기 유수의 오염원을 제거할 수 있고 상기 침강부와 상기 습지부를 구획하는 여과벽; 및 상기 바이패스 월류부와 상기 습지월류벽에 접하여 채널 형태로 부설되는 바이패스 수로를 포함하여 구성되며, 상기 여과벽은 교체 사용이 가능하도록 일정 형태를 이루는 격자형 프레임 내부에 크기가 작은 우드칩이 담겨져 형성되는 우드칩팩으로 이루어지고, 상기 습지부 내부에는 외부로 노출되는 식생층을 포함하고, 상기 습지월류벽은 내부의 유수가 월류하여 상기 바이패스 수로로 유입되도록 높이가 낮게 형성된 월류벽을 구비하며, 침강부에는 자갈층과 모래층이 적층되고, 식생층은 식생매트로 구성되며, 식생매트의 하부에 자갈층이 적층되고, 바이패스 수로에 자갈층이 적층된 것이다.

상기 선행기술은 녹지 생태축을 연결하기 위하여 도로의 일측에 설치되는 것이나, 표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지의 결합된 형태를 찾아볼 수 없고, 모듈화의 정도가 없거나 낮아 설치 및 유지 관리 등에 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명자는 국내에서는 적용사례를 찾아보기 어렵지만 전 세계적으로 많이 이용되고 있는 침윤흐름형 인공습지를 활용한 하ㆍ폐수 처리 사례를 감안하여 분산 하ㆍ폐수 처리시스템을 연구하여 왔으며, 인공습지를 조성 작업을 매우 간편하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 인공습지용 모듈과, 이를 이용하여 조성되는 분산 하ㆍ폐수 처리에 적합한 모듈화 하이브리드 인공습지를 개발하게 되었다.

대한민국 등록특허 제10-1233638호(2013.02.08. 등록) "물이끼와 습지식물을 이용한 온실가스 저감용 인공습지 조성공법 및 이를 통해 형성되는 인공습지" 대한민국 등록특허 제10-1268382호(2013.05.22. 등록) "연안 및 자연습지 보호를 위한 하이브리드 인공습지" 대한민국 특허 등록 제10-1105272호(2012.01.05. 등록) "녹지 생태축 연결 및 비점요염원 제거를 위한 도로용 소규모 인공습지"

따라서 본 발명의 목적은 인공습지이되 신속한 시공이 가능한 하우징을 포함하는 표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지를 결합형태를 제공하고자 한다.

또한, 조성 작업을 매우 간편하고 신속하게 수행할 수 있도록 하는 인공습지용 모듈과, 인공습지용 모듈에 의하여 조성되어 분산 하ㆍ폐수 처리에 적합하도록 한 모듈화된 하이브리드 인공습지를 제공하려는 것이다.

또한, 유지 관리가 용이하도록 하기 위한 인공습지 관련 구성을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 수처리를 위한 인공습지로서, 표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지가 결합된 것을 특징으로 하는 표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지를 개시한다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지는, 상류측 벽의 상단부에 유입구가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구가 형성된 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에서 유입수를 여과하는 여재와; 상기 여재를 통과한 후 여과된 처리수를 배출하기 위한 바이패스 유로와; 상기 바이패스 유로에 적층되는 유출단여재를 포함하여 구성되는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지는, 상하로 관통되는 복수개의 통수공이 형성된 받침판과; 상기 받침판의 외주면에 하단 내주면이 밀착되며 상단이 개방되고 상류측 벽의 상단부에 유입구가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구가 형성된 케이싱을 더 포함하고, 상기 여재는 상기 케이싱의 내부에서 받침판의 상면에 적층되는 하층여재와; 상기 케이싱의 내부에서 상기 하층여재의 상부에 적층되는 중층여재와; 상기 케이싱의 내부에서 상기 중층여재의 상부에 적층되는 상층여재인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 바이패스 유로는 상기 하층여재의 하류측 상면과 중층여재와 상층여재의 하류측 단면 및 케이싱 사이에 형성되고, 상기 바이패스 유로에 적층되는 유출단여재와; 상기 중층여재와 상층여재의 하류측 단면과 유출단여재의 상류측 단면 사이에 삽입되어 하단이 하층여재의 상면에 안착되고 상단이 상층여재와 유출단여재의 상단보다 높게 연장되는 월류벽을 포함하여 구성되는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 하층여재는 쇄석이고, 상기 중층여재는 굵은모래이며, 상기 상층여재는 가는모래이고, 상기 유출단여재는 쇄석임을 특징으로 할 수 있다.

상기 하층여재는 하층여재망에 담아서 하층여재팩으로 구성되며, 상기 중층여재는 중층여재망에 담아서 중층여재팩으로 구성되고, 상기 상층여재는 상층여재망에 담아서 상층여재팩으로 구성되며, 상기 유출단여재는 유출단여재망에 담아서 유출단여재팩으로 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 하층여재망, 중층여재망, 상층여재망 및 유출단여재망은 코이어 망 또는 쥬트 망으로 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈은 상기 상층여재에 매설되어 식물이 식재되는 식생토양이 충전되는 식재포트를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 식재포트는 상기 상층여재에 매설되어 상단부가 상층여재의 상면에서 돌출되며, 상기 상층여재에 매설된 부분에는 복수개의 통수공이 형성됨을 특징으로 할 수 있다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 습지조성공간의 상류측 벽 하단에 하, 폐수가 유입되는 유입관이 매설되고, 습지조성공간의 바닥에 상, 하로 이격 배치되는 상, 하부 연결판과, 상기 상, 하부 연결판에 상, 하단이 결합되며 미생물이 부착되는 복수개의 주름관을 포함하는 미디어 조립체를 포함하여 구성되는 표면흐름형 인공습지 모듈이 정착되며, 상기 주름관에는 미생물이 부착되고 수련, 물배추, 연꽃 등과 같은 부유식물과 부엽식물이 이식 또는 파종되는 표면흐름형 인공습지와; 습지조성공간의 하류측 벽 상단에 유출관이 매설되고, 습지조성공간의 바닥에 상하로 관통되는 복수개의 통수공이 형성된 받침판과, 상기 받침판의 외주면에 하단 내주면이 밀착되며 상단이 개방되고 상류측 벽의 상단부에 유입구가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구가 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에서 받침판의 상면에 적층되는 하층여재와, 상기 케이싱의 내부에서 상기 하층여재의 상부에 적층되는 중층여재와, 상기 케이싱의 내부에서 상기 중층여재의 상부에 적층되는 상층여재와, 상기 하층여재의 하류측 상면과 중층여재와 상층여재의 하류측 단면 및 케이싱 사이에 형성되는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로에 적층되는 유출단여재와, 상기 중층여재와 상층여재의 하류측 단면과 유출단여재의 상류측 단면 사이에 삽입되어 하단이 하층여재의 상면에 안착되고 상단이 상층여재와 유출단여재의 상단보다 높게 연장되는 월류벽을 포함하여 구성되는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈이 안착되며, 상기 식재포트에는 갈대, 줄과 같은 부유식물과 정수식물이 식재 또는 파종되는 침윤수직흐름형 인공습지를 포함하여 구성되는 표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지를 개시한다.

상기 표면흐름형 인공습지와 상기 침윤수직흐름형 인공습지는 교호로 배치됨을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상기 침윤수직흐름형 인공습지의 상류측 벽의 상단부 유입구는 상기 표면흐름형 인공습지 수표면보다 아래에 위치하여, 상기 표면흐름형 인공습지의 부유물이 침윤수직흐름형 인공습지로 이동하지 않도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 , 본 발명은 상, 하로 이격 배치되는 상, 하부 연결판과, 상기 상, 하부 연결판에 상, 하단이 결합되며 미생물이 부착되는 복수개의 주름관을 포함하는 미디어 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공습지용 미디어 모듈을 제공한다.

상기 주름관은 내, 외주면이 모두 주름이 형성된 것이고, 상기 상, 하부 연결판과 복수개의 상기 주름관은, 상기 상, 하부 연결판에 상기 복수개의 주름관의 개수에 대응하는 결합공을 형성하고, 주름관의 상, 하단에 결합부를 형성하여 상기 결합공에 상기 복수개의 주름관의 결합부를 각각 삽입하는 것에 의하여 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 미디어 조립체 상부에 걸이가 형성되고, 상기 걸이에는 부표를 연결되어, 유지관리를 위해 크레인으로 상기 미디어 조립체를 들어올려 미디어 조립체 내부의 쌓여 있는 접착성 미생물 플럭을 제거하고 다시 표면흐름형 인공습지에 넣을 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 인공습지용 모듈 및 이를 이용한 모듈화 하이브리드 인공습지에 의하면 표면흐름형 인공습지 모듈과 침윤수직흐름형 인공습지 모듈을 조합하여 모듈화 하이브리드 인공습지를 신속하고 간편하게 조성할 수 있을 뿐만 아니라 표면흐름형 인공습지에서는 표면흐름형 인공습지 모듈에 부착된 미생물과 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물과 부엽식물에 의하여 자연정화가 이루어지고, 침윤수직흐름형 인공습지에서는 식재포트에 식재된 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물와 하층여재, 중층여재, 상층여재 및 유출단여재에 의하여 자연정화가 이루어지게 되어 분산 하, 폐수의 처리에 적합한 습지를 조성할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 6는 본 발명에 의한 일 실시 예인 모듈화 하이브리드 인공습지의 바람직한 실시예를 보이기 위하여 본 일 실시 예의 조성 과정을 보인 것으로,
도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시 예의 종단면도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예의 작용을 보인 종단면도,
도 6은 본 발명에 의한 일 실시 예의 조성 예를 보인 종단면도,
도 7은 본 발명에 의한 일 실시 예를 보인 평면도이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 인공습지용 모듈의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 1은 표면흐름형 인공습지 모듈의 사시도,
도 2는 표면흐름형 인공습지 모듈의 분해 사시도,
도 3은 침윤수직흐름형 인공습지 모듈의 사시도,
도 4는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈의 분해 사시도,
도 5는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈의 종단면도,

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

이하, 상술한 표면흐름형 인공습지 모듈(100)과 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 이용한 모듈화 하이브리드 인공습지에 대하여 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예의 종단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인공습지가 조성하기 전 단계를 보인 도면이다.

본 실시예에 따른 모듈화 하이브리드 인공습지는, 표면흐름형 인공습지 모듈(100)을 이용한 표면흐름형 인공습지(Free Water Surface Wetland ; FWS)(300)와, 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 이용한 침윤수직흐름형 인공습지(Subsurface Vertical Flow Wetland ; SVFW)(400)를 조합하여 분산 하ㆍ폐수 처리에 적합하도록 구성된다.

본 실시예에 따른 모듈화 하이브리드 인공습지를 조성함에 있어서는 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 인공습지를 조성하고자 하는 장소의 지반을 굴착하여 습지조성공간(S)을 형성하고, 습지조성공간(S)의 상류측 벽에 하, 폐수 유입관(Pi)을 매설하며, 습지조성공간(S)의 하류측 벽에 정화수 유출관(Po)을 매설한다.

상기 표면흐름형 인공습지 모듈(100)을 습지조성공간(S)의 상류측 바닥에 정착시키고, 상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 습지조성공간(S)의 하류측 바닥에 정착시킨다.

이때, 상기 표면흐름형 인공습지 모듈(100)은 표면흐름형 인공습지(300)의 길이에 따라 복수개를 배열하고, 하부 연결판(112)의 하면에 돌출 형성된 정착돌기(120)를 습지조성공간(S)의 바닥에 박아 표면흐름형 인공습지 모듈(100)을 정착시킬 수 있다. 또한 상기 표면흐름형 인공습지 모듈(100)을 구성하는 주름관(113)에는 하, 폐수의 오염물질을 분해할 수 있는 미생물을 부착시킬 수 있다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 습지조성공간(S)의 하류측에 안착시킨다. 이때, 상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)의 받침판(210)에 형성된 받침대(212)는 습지조성공간(S)의 바닥에 안착되게 하여 받침판(210)의 하면과 습지조성공간(S)의 바닥 사이에 간극이 형성되도록 하거나 받침대(212)를 습지조성공간(S)의 바닥에 매설되게 하여 받침판(210)의 하면이 습지조성공간(S)의 바닥에 밀착되도록 할 수 있다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)의 식재포트(290)에는 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물을 식재하거나 파종할 수 있다.

이로써 표면흐름형 인공습지(300)와 침윤수직흐름형 인공습지(400)를 조성하기 위한 준비가 완료된다.

도 3 및 도 6은 본 발명에 의한 일 실시 예의 작용을 보인 개념도이다. 이로써 본 발명의 수처리 과정을 설명한다.

하, 폐수 유입관(Pi)을 통해 습지조성공간(S)의 상류측에 하, 폐수가 유입되면, 표면흐름형 인공습지 모듈(100)의 주변에 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물과 부엽식물이 식생할 수 있도록 이식하거나 파종한다.

습지조성공간(S)으로 유입된 하, 폐수의 수위가 상승하면, 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)의 케이싱(220) 상류측 상단에 형성된 유입구(221)를 통해 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)로 유입된다.

이로써 표면흐름형 인공습지 모듈(100)에 미리 부착한 미생물 또는 하, 폐수의 유입에 따라 주름관에 자연적으로 부착되는 미생물이 생장 및 번식하게 되고, 표면흐름형 인공습지 모듈(100)의 주변에 이식 또는 파종한 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물과 부엽식물이 생장하여 표면흐름형 인공습지(300)가 조성되며, 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)의 식재포트(290)의 식생토양(292)에 식재 또는 파종된 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물이 생장하면서 침윤수직흐름형 인공습지(400)가 조성된다.

표면흐름형 인공습지(300)에 유입된 하, 폐수는 표면흐름형 인공습지 모듈(100)의 주름관에 부착한 미생물의 섭생에 의하여 하, 폐수 중의 유기물이 제거되고, 표면흐름형 인공습지(300)에 이식 또는 파종된 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물은 하, 폐수로부터 수분과 양분을 제공받아 활발하게 생장하면서 하, 폐수 중의 오염물질을 제거하게 되며, 결과적으로 표면흐름형 인공습지(300)에서는 하, 폐수 중의 영양염류를 제거하게 된다.

상기 표면흐름형 인공습지 모듈(100)에는 미생물을 미리 부착하거나 미생물이 자연적으로 부착될 수 있다. 상기 표면흐름형 인공습지 모듈(100)에는 주름관이 형성되고, 상기 주름관은 외주면과 내주면이 모두 파형으로 형성되어 있어 미생물이 부착할 수 있는 면적이 넓으므로 보다 많은 미생물이 부착하여 활발하게 생장 및 번식할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

침윤수직흐름형 인공습지(400)에 설치된 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)의 케이싱(220)의 상류측 상단에 형성된 유입구를 통해 유입된 하, 폐수의 일부는 식재포트(290)에 형성된 복수개의 통수공을 통해 식재포트(290) 내부로 유입되어 식재포트(290)에 충전된 식생토양에 식재된 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물은 하, 폐수로부터 생장에 필요한 수분과 양분을 공급받아 활발하게 생장하면서 하, 폐수 중의 오염물질을 제거하게 된다.

또한 침윤수직흐름형 인공습지(400)의 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)로 유입된 하, 폐수는 상층여재와 접촉하면서 여과 처리되고, 하향 유동하여 그 하부에 적층된 중층여재와 하층여재를 하향 통과하면서 다시 여과 처리된다.

상술한 바와 같이, 표면흐름형 인공습지(300)에서는 주름관에 부착한 미생물이 활발하게 생장 및 번식하고 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물과 부엽식물이 생장하면서 하, 폐수로부터 영양염류를 제거하게 되며, 침윤수직흐름형 인공습지에서는 식재포트(290)에 식재된 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물이 생장하면서 하, 폐수로부터 영양염류를 제거함과 아울러 상층여재, 중층여재 및 하층여재가 하, 폐수로부터 흡착성 입자상 오염물질을 정화하게 되어 하, 폐수의 처리에 적합한 모듈화 하이브리드 인공습지가 조성된다.

또한 표면흐름형 인공습지(300)에서 생장하는 수련, 물배추, 연꽃 등 부유식물 및 부엽식물과 침윤수직흐름형 인공습지(400)에서 생장하는 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물은 수층에 산소를 공급하게 되어 생물학적 산소요구량(Biological Oxygen Demand; BOD)과 화학적 산소요구량(Chemical Oxygen Demand; COD)을 충족시키게 된다.

한편, 침윤수직흐름형 인공습지(400)에서는 상층여재, 중층여재 및 하층여재를 통해 여과 처리되어 정화된 정화수의 수위가 상승하게 되면, 하층여재의 하류측 상면과 상층여재와 중층여재의 하류측 단면 및 케이싱 사이에 형성된 바이패스 유로(260)를 따라 상향 유동하게 되고, 이 과정에서 바이패스 유로(260)에 적층된 유출단여재(270)에 의하여 다시 한 번 여과 처리된다.

침윤수직흐름형 인공습지(400)의 수위가 케이싱의 하류측 벽 상단부에 형성된 유출구에 이르게 되면, 바이패스 유로(260)를 따라 상향 유동하는 정화수가 유출구를 통해 유출된다. 유출구를 통해 유출된 정화수는 방류수계로 방류할 수 있다.

한편, 식재포트(290)에 충전된 식생토양을 굵은모래로 구성함으로써, 유입구로 유입되어 통수공을 통해 유입된 하, 폐수가 식재포트(290)에 식재된 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물에 수분과 양분을 제공하면서도 신속하게 투과하여 침윤수직흐름형 인공습지(400) 내의 투과속도가 안정적으로 유지되도록 할 수 있다.

한편, 침윤수직흐름형 인공습지(400) 내의 수위가 상승하게 되면, 이에 따라 하층여재의 하류측 상면과 상층여재와 중층여재의 하류측 단면 및 케이싱 사이에 형성된 바이패스 유로(260)를 따라 상향 유동하게 되고, 바이패스 유로(260)에 적층된 유출단여재에 의하여 다시 한 번 여과 처리된 후 유출공을 통하여 바이패스된다.

이와 같이 유출공을 통한 바이패스가 발생하면, 식생토양을 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물과 함께 식재포트(290)에서 빼내어 세척하여 다시 식재포트(290)에 충전하거나 교체하고 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물을 식재함으로써 침윤수직흐름형 인공습지(400) 내의 유동속도를 안정화시킬 수 있다.

한편, 호우 등에 의하여 하, 폐수와 함께 많은 양의 강우유출수가 유입되어 침윤수직흐름형 인공습지 수위가 월류벽(280)의 상면보다 높게 상승하면, 월류벽을 통해 월류하여 방류된다.

또한 상기 하층여재, 중층여재, 상층여재 및 유출단여재를 단순히 여재만으로 구성하지 않고, 각각 하층여재망, 중층여재망, 상층여재망 및 유출단여재망에 담아서 하층여재팩(231), 중층여재팩(241), 상층여재팩(251) 및 유출단여재팩(271)으로 구성하는 경우, 제작, 운반 및 인공습지 조성 초기에 하층여재(230), 중층여재(240), 상층여재(250) 및 유출단여재(270)가 서로 섞이지 않고 정해진 위치로 유지되는 효과가 있게 된다.

또한 하층여재망, 중층여재망, 상층여재망 및 유출단여재망을 코이어 망 또는 쥬트 망으로 구성하는 경우, 하층여재망, 중층여재망, 상층여재망 및 유출단여재망을 구성하는 코이어 망과 쥬트 망이 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물의 생장에 필요한 유기질 비료로서 사용되어 갈대, 줄 등의 부유식물과 정수식물의 생장이 활발하게 이루어지게 되는 효과가 있게 된다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예로서, 복수개의 모듈에 의하여 인공습지가 조성된 상태를 보인 도면이다.

도시예에서는 하나의 표면흐름형 인공습지 모듈(100)과 하나의 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 조합하여 표면흐름형 인공습지(300)와 침윤수직흐름형 인공습지(400)를 가지는 모듈화 하이브리드 인공습지를 조성한 예에 대하여 설명하였으나, 도 7에 도시한 바와 같이, 인공습지 조성 영역에 따라 복수개의 표면흐름형 인공습지 모듈(100)과 복수개의 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 조합하여 모듈화 하이브리드 인공습지를 조성할 수 있다.

또한 도 7에서는 표면흐름형 인공습지 모듈(100)에 의한 표면흐름형 인공습지(300)와 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)에 의한 침윤수직흐름형 인공습지(400)를 교호로 설치한 예를 보이고 있으나, 복수개의 표면흐름형 인공습지 모듈(100)을 연속적으로 설치하고, 복수개의 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 연속적으로 설치하여 표면흐름형 인공습지(300)와 침윤수직흐름형 인공습지(400)를 조성할 수도 있다.

또한 인공습지 조성 영역이 좁은 경우에는 평면에서 볼 때, 표면흐름형 인공습지 모듈(100)과 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 일렬로 배치할 수 있으나, 인공습지 조성 영역이 넓은 경우에는 도 8에 도시한 바와 같이, 복수개의 표면흐름형 인공습지 모듈(100)과 복수개의 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 복수 열로 배치하여 넓은 영역에 모듈화 하이브리드 인공습지를 조성할 수 있다.

이하, 도 9 내지 도 13으로 각각의 인공습지용 모듈의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 실시예에 따른 인공습지용 모듈은 도 9 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 표면흐름형 인공습지 모듈(Free Water Surface Wetland Module; FWSM)(100)과, 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(Subsurface Vertical Flow Wetland Module; SVFWM)(200)을 포함한다.

상기 표면흐름형 인공습지 모듈(100)은 상, 하로 이격 배치되는 상, 하부 연결판(111, 112)과, 상기 상, 하부 연결판(111, 112)에 상, 하단이 결합되는 복수개의 주름관(113)을 포함하는 미디어 조립체를 포함하여 구성된다.

상기 미디어 조립체를 구성하는 상, 하부 연결판(111, 112)과 주름관(113)은 합성수지 재질로 형성된다.

상기 상, 하부 연결판(111, 112)과 복수개의 주름관(113)은 상, 하부 연결판(111, 112)에 상기 복수개의 주름관(113)의 개수에 대응하는 결합공(114, 115)을 형성하고, 주름관(113)의 상, 하단에 결합부(116, 117)를 형성하여 상기 결합공(114, 115)에 상기 복수개의 주름관(113)의 결합부(116, 117)를 각각 삽입하는 것에 의하여 결합할 수 있다.

상기 주름관(113)의 결합부(116, 117)는 상, 하부 연결판(111, 112)의 결합공(114, 115)에 억지끼움식으로 압입하는 것에 의하여 결합할 수 있으나, 보다 견고한 결합을 위하여 초음파 융착하는 것이 바람직하다.

상기 주름관(113)은 미생물의 부착 면적을 최대화하기 위하여 관벽의 내, 외주면이 모두 파형으로 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 상, 하 연결판(111, 112)에는 상, 하 연결판(111, 112) 사이와 복수개의 주름관(113) 사이로 하, 폐수가 유동할 수 있도록 복수개의 통수공(118, 119)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 하부 연결판(112)의 하면에는 습지를 조성하기 위한 지반에 정착하기 위한 복수개의 정착돌기(120)가 돌출 형성된다.

상기 정착돌기(120)는 습지 조성 지반에 쉽게 박아 넣을 수 있도록 하기 위하여 하단이 첨예(尖銳)한 형태로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 미디어 조립체는 표면흐름형 인공습지를 조성하였을 때 하부 연결판(112)이 습지바닥에서 상방으로 이격되고, 상부 연결판(111)이 습지상단에서 하방으로 이격된 위치에 놓이도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 미디어 조립체 상부에 걸이를 만들고 부표(B)를 연결하여 둔다. 향후 유지관리를 위해 크레인으로 미디어 조립체를 들어 올려 미디어 조립체 내부의 쌓여 있는 접착성 미생물 플럭을 제거하고 다시 표면흐름형 인공습지에 넣는 것으로 유지관리를 할 수 있는 것이다. 또한, 상기 미디어 조립체 하부와 하중물(W, 예를 들면 '무거운 바위')를 연결하여 미디어 조립체가 수중에 머무를 수 있도록 하는 것도 바람직하다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)은 상하로 관통되는 복수개의 통수공(211)이 형성된 받침판(210)과; 상기 받침판(210)의 외주면에 하단 내주면이 밀착되며 상단이 개방되고 상류측 벽의 상단부에 유입구(221)가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구(222)가 형성된 케이싱(220)과; 상기 케이싱(220)의 내부에서 받침판(210)의 상면에 적층되는 하층여재(230)와; 상기 케이싱(220)의 내부에서 상기 하층여재(230)의 상부에 적층되는 중층여재(240)와; 상기 케이싱(220)의 내부에서 상기 중층여재(240)의 상부에 적층되는 상층여재(250)와; 상기 하층여재(230)의 하류측 상면과 중층여재(240)와 상층여재(250)의 하류측 단면 및 케이싱(220) 사이에 형성되는 바이패스 유로(260)와; 상기 바이패스 유로(260)에 적층되는 유출단여재(270)와; 상기 중층여재(240)와 상층여재(250)의 하류측 단면과 유출단여재(270)의 상류측 단면 사이에 삽입되어 하단이 하층여재(230)의 상면에 안착되고 상단이 상층여재(250)와 유출단여재(270)의 상단보다 높게 연장되는 월류벽(280);을 포함하여 구성된다.

상기 침윤수직흐름형 인공습지의 상류측 벽의 상단부 유입구(201)는 상기 표면흐름형 인공습지 수표면보다 아래에 위치하여, 상기 표면흐름형 인공습지의 부유물이 침윤수직흐름형 인공습지로 이동하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 유입구(201)가 상기 표면흐름형 인공습지 수표면보다 10cm아래에 위치토록하는 것이 바람직한 것이다.

상기 받침판(210)은 하면에 복수개의 받침대(212)를 돌출 형성하여 침윤수직흐름형 인공습지를 조성하였을 때 받침판(210)의 하면과 습지바닥 사이에 간극이 형성되도록 하거나 받침대(212)가 습지바닥에 매설되어 받침판(210)의 하면이 습지바닥에 밀착되도록 할 수 있다.

상기 받침판(210)는 하층여재(230), 중층여재(240), 상층여재(250), 유출단여재(270) 및 월류벽(280)의 중량을 지탱하는 것으로, 스테인리스 강철 재질 또는 합성수지 재질로 성형할 수 있으며, 스테인리스 강철로 성형하는 경우에는 스테인리스 강판을 프레스 가공하여 통수공(211)과 받침대(212)가 형성되도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 제작, 보관 및 운반함에 있어서 하층여재(230), 중층여재(240), 상층여재(250), 유출단여재(270) 및 월류벽(280)이 받침판(210)과 케이싱(220) 내에 설치되므로 흐트러지지 않게 된다.

상기 케이싱(220)은 스테인리스 강판이나 합성수지로 형성할 수 있다.

상기 받침판(210)과 케이싱(220)은 별도로 제작하여 결합하거나 일체로 제작할 수 있다.

상기 하층여재(230)로서는 쇄석을 사용하며, 입경이 1~2cm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 중층여재(240)로서는 굵은모래를 사용하며, 입경이 5~6mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 상층여재(250)는 가는모래를 사용하며, 입경이 1~2mm의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유출단여재(270)로서는 쇄석을 사용하며, 입경이 1~2cm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 유출단여재(270)로는 코코넛매트를 이용할 수도 있다. 코코넛매트는 코코넛망에 우드칩 또는 코코넛칩을 넣어 만들 수 있다.

상기 하층여재(230)와 중층여재(240)와 상층여재(250) 및 유출단여재(270)는 각각 쇄석, 굵은모래, 가는모래 및 쇄석을 그대로 적층할 수 있으나, 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)의 제작과 보관 및 운반 시 여재들이 흐트러지는 것을 방지하기 위하여 각각 하층여재망(232), 중층여재망(242), 상층여재망(252) 및 유출단여재망(272)에 담아서 하층여재팩(231), 중층여재팩(241), 상층여재팩(251) 및 유출단여재팩(271)을 만들어 적층하는 것이 바람직하다.

상기 하층여재망(232), 중층여재망(242), 상층여재망(252) 및 유출단여재망(272)은 철망이나 합성수지망으로 구성할 수도 있으나, 코이어 망(coir net) 또는 쥬트 망(jute net; 황마 망)을 사용하는 것이 바람직하다.

코이어 망과 쥬트 망은 식물의 뿌리 활착과 녹화를 촉진시키며 일정 기간 후 자연부식되어 유기질의 비료역할을 하며, 천연섬유의 특성상 경량성과 보수성이 뛰어나 시공이 간편하고 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 경량화할 수 있게 된다.

상기 월류벽(280)은 스테인리스 강판이나 합성수지 판재를 사용할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)은 상기 상층여재팩(250)에 매설되어 식물이 식재되는 식재포트(290)를 더 포함한다.

상기 식재포드(290)는 상단이 개방된 통 모양으로 형성되며, 하부 일부가 상기 상층여재(250)에 매설되고 상단 일부가 상층여재(250)의 상면에서 돌출되도록 설치할 수 있다.

상기 식재포트(290)의 주벽에는 복수개의 통수공(291)이 형성된다. 상기 통수공(291)은 식재포트(290)의 주벽 중 상층여재팩(250)에 매설되는 부분에 형성하는 것이 바람직하다.

상기 식재포트(290) 내에는 식생토양(292)을 충전하고, 식생토양(292)에 갈대, 줄 등과 같은 부유식물이나 정수식물을 식재한다.

상기 식생토양(292)으로는 일반적인 식생토양을 사용할 수 있으나 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200) 내에 유입되어 하향유동하는 하, 폐수의 투과속도 저하를 방지하여 안정된 투과속도가 유지되도록 하기 위하여 굵은모래를 사용하는 것이 바람직하다.

본 실시에에 따른 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 제작함에 있어서는 받침판(210)을 공장 바닥에 내려놓고 케이싱(220)을 하단 내주면이 받침판(210)의 외주면에 밀착되도록 결합한 다음, 받침판(210) 위에 하층여재(230), 중층여재(240) 및 상층여재(250)를 순차 적층하고, 하층여재팩(230)의 하류측 상면과 중층여재팩(240)과 상층여재팩(250)의 하류측 단면 및 케이싱(220) 사이에 형성되는 바이패스 유로(260)에 유출단여재(270)를 적층하며, 중층여재(240)와 상층여재(250)의 하류측 단부와 유출단여재(270) 사이에 월류벽(280)을 삽입하는 것에 의하여 하나의 모듈로서 제작할 수 있다.

이때, 하층여재(230), 중층여재(240), 상층여재(250) 및 유출단여재(270)를 단순히 여재만으로 구성하지 않고, 각각 하층여재망(232), 중층여재망(242), 상층여재망(252) 및 유출단여재망(272)에 담아서 하층여재팩(231), 중층여재팩(241), 상층여재팩(251) 및 유출단여재팩(271)을 구성하여 적층하는 것에 의하여 침윤수직흐름형 인공습지 모듈(200)을 보다 손쉽게 제작할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 표면흐름형 인공습지 모듈
111, 112 : 상, 하부 연결판
113 : 주름관
114 , 115 : 결합공
116, 117 : 결합부
118, 119 : 통수공
120 : 정착돌기
B: 부표
W: 하중물
200 : 침윤수직흐름형 인공습지 모듈
201 : 유입구
210 : 받침판
211 : 통수공
212 : 받침대
220 : 케이싱
221 : 유입구
222 : 유출구
230 : 하층여재
231 : 하층여재팩
232 : 하층여재망
240 : 중층여재
241 : 중층여재팩
242 : 중층여재망
250 : 상층여재
251 : 상층여재팩
252 : 유출단여재망
260 : 바이패스 유로
270 : 유출단여재
271 : 유출단여재팩
272 : 유출단여재망
280 : 월류벽
290 : 식재포트
291 : 통수공
292 : 식생토양
300 : 표면흐름형 인공습지
400 : 침윤수직흐름형 인공습지
Pi : 유입관
Po : 유출관

Claims

수처리를 위한 인공습지로서,
표면흐름형 인공습지와 침윤수직흐름형 인공습지가 결합되며,
상기 인공습지와 상기 침윤수직흐름형 인공습지는 인공 케이싱에 의하여 설치되고,
상기 표면흐름형 인공습지에는 미디어모듈이 배치되고,
상기 침윤수직흐름형 인공습지에는 바이패스부가 형성되되,
상기 표면흐름형 인공습지를 통하여 처리대상수가 1차로 처리된 후,
상기 처리대상수가 상기 침윤수직흐름형 인공습지에 의하여 2차로 수처리되는 것을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제1 항에 있어서,
상기 침윤수직흐름형 인공습지는,
상류측 벽의 상단부에 유입구가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구가 형성된 케이싱과; 상기 케이싱의 내부에서 유입수를 여과하는 여재와; 상기 여재를 통과한 후 여과된 처리수를 배출하기 위한 바이패스 유로와; 상기 바이패스 유로에 적층되는 유출단여재를 포함하여 구성되는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제2 항에 있어서,
상기 침윤수직흐름형 인공습지는,
상하로 관통되는 복수개의 통수공이 형성된 받침판과; 상기 받침판의 외주면에 하단 내주면이 밀착되며 상단이 개방되고 상류측 벽의 상단부에 유입구가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구가 형성된 케이싱을 더 포함하고,
상기 여재는 상기 케이싱의 내부에서 받침판의 상면에 적층되는 하층여재와; 상기 케이싱의 내부에서 상기 하층여재의 상부에 적층되는 중층여재와; 상기 케이싱의 내부에서 상기 중층여재의 상부에 적층되는 상층여재인 것을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제3 항에 있어서,
상기 바이패스 유로는 상기 하층여재의 하류측 상면과 중층여재와 상층여재의 하류측 단면 및 케이싱 사이에 형성되고,
상기 바이패스 유로에 적층되는 유출단여재와; 상기 중층여재와 상층여재의 하류측 단면과 유출단여재의 상류측 단면 사이에 삽입되어 하단이 하층여재의 상면에 안착되고 상단이 상층여재와 유출단여재의 상단보다 높게 연장되는 월류벽을 포함하여 구성되는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제3 항에 있어서,
상기 하층여재는 쇄석이고, 상기 중층여재는 굵은모래이며, 상기 상층여재는 가는모래이고, 상기 유출단여재는 쇄석임을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제3 항에 있어서,
상기 하층여재는 하층여재망에 담아서 하층여재팩으로 구성되며, 상기 중층여재는 중층여재망에 담아서 중층여재팩으로 구성되고, 상기 상층여재는 상층여재망에 담아서 상층여재팩으로 구성되며, 상기 유출단여재는 유출단여재망에 담아서 유출단여재팩으로 구성됨을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제6 항에 있어서,
상기 하층여재망, 중층여재망, 상층여재망 및 유출단여재망은 코이어 망 또는 쥬트 망으로 구성됨을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제3 항에 있어서,
상기 침윤수직흐름형 인공습지 모듈은 상기 상층여재에 매설되어 식물이 식재되는 식생토양이 충전되는 식재포트를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제8 항에 있어서,
상기 식재포트는 상기 상층여재에 매설되어 상단부가 상층여재의 상면에서 돌출되며, 상기 상층여재에 매설된 부분에는 복수개의 통수공이 형성됨을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
습지조성공간의 상류측 벽 하단에 하, 폐수가 유입되는 유입관이 매설되고, 습지조성공간의 바닥에 상, 하로 이격 배치되는 상, 하부 연결판과, 상기 상, 하부 연결판에 상, 하단이 결합되며 미생물이 부착되는 복수개의 주름관을 포함하는 미디어 조립체를 포함하여 구성되는 표면흐름형 인공습지 모듈이 정착되며, 상기 주름관에는 미생물이 부착되고 수련, 물배추, 연꽃 등과 같은 부유식물과 부엽식물이 이식 또는 파종되는 표면흐름형 인공습지와;
습지조성공간의 하류측 벽 상단에 유출관이 매설되고, 습지조성공간의 바닥에 상하로 관통되는 복수개의 통수공이 형성된 받침판과, 상기 받침판의 외주면에 하단 내주면이 밀착되며 상단이 개방되고 상류측 벽의 상단부에 유입구가 형성되며 하류측 벽 상단부에 유출구가 형성된 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에서 받침판의 상면에 적층되는 하층여재와, 상기 케이싱의 내부에서 상기 하층여재의 상부에 적층되는 중층여재와, 상기 케이싱의 내부에서 상기 중층여재의 상부에 적층되는 상층여재와, 상기 하층여재의 하류측 상면과 중층여재와 상층여재의 하류측 단면 및 케이싱 사이에 형성되는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로에 적층되는 유출단여재와, 상기 중층여재와 상층여재의 하류측 단면과 유출단여재의 상류측 단면 사이에 삽입되어 하단이 하층여재의 상면에 안착되고 상단이 상층여재와 유출단여재의 상단보다 높게 연장되는 월류벽을 포함하여 구성되는 침윤수직흐름형 인공습지 모듈이 안착되며, 상기 식재포트에는 갈대, 줄과 같은 부유식물과 정수식물이 식재 또는 파종되는 침윤수직흐름형 인공습지를 포함하여 구성되며,
상기 표면흐름형 인공습지와 상기 침윤수직흐름형 인공습지는 교호로 배치됨을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제2 항에 있어서,
상기 침윤수직흐름형 인공습지의 상류측 벽의 상단부 유입구는 상기 표면흐름형 인공습지 수표면보다 아래에 위치하여, 상기 표면흐름형 인공습지의 부유물이 침윤수직흐름형 인공습지로 이동하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는
표면흐름 및 침윤수직흐름 하이브리드 인공습지
제1 항 또는 제10 항에 의한 인공습지에 적용되는 인공습지용 미디어 모듈로서,
상, 하로 이격 배치되는 상, 하부 연결판과, 상기 상, 하부 연결판에 상, 하단이 결합되며 미생물이 부착되는 복수개의 주름관을 포함하는 미디어 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는
인공습지용 미디어 모듈
제12 항에 있어서,
상기 주름관은 내, 외주면이 모두 주름이 형성된 것이고,
상기 상, 하부 연결판과 복수개의 상기 주름관은,
상기 상, 하부 연결판에 상기 복수개의 주름관의 개수에 대응하는 결합공을 형성하고, 주름관의 상, 하단에 결합부를 형성하여 상기 결합공에 상기 복수개의 주름관의 결합부를 각각 삽입하는 것에 의하여 결합되는 것을 특징으로 하는
인공습지용 미디어 모듈
제12 항에 있어서,
상기 미디어 조립체 상부에 걸이가 형성되고,
상기 걸이에는 부표를 연결되어,
유지관리를 위해 크레인으로 상기 미디어 조립체를 들어올려 미디어 조립체 내부의 쌓여 있는 접착성 미생물 플럭을 제거하고 다시 표면흐름형 인공습지에 넣을 수 있는 것을 특징으로 하는
인공습지용 미디어 모듈