KR20200129418A - 순환식 양액 재이용 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 순환식 양액 재이용 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 재배지에서 배출되는 배액을 정화한 후 재활용할 수 있는 순환식 양액 재이용 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 순환식 양액 재이용 시스템에 있어서, 재배지에서 배출되는 배액이 저장되는 배액저장조; 상기 배액저장조에 저장된 배액을 흡인하여 배액공급라인을 통해 압송하는 압송펌프; 상기 압송펌프에 의해 압송되어 유입되는 배액의 여과과정이 수행되도록 처리제가 내장된 탁도처리조; 상기 배액공급라인에 접속되고 배액을 상기 탁도처리조를 향해 압송하여 역세척과정을 수행하는 역세척장치; 상기 탁도처리조로부터 배출되는 배액의 살균과정이 수행되도록 배치된 배액살균모듈; 및 상기 배액살균모듈을 경유한 후 정화양액배출라인을 통해 배출되는 정화양액이 저장되도록 배치된 정화양액저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 순환식 양액 재이용 시스템에 있어서, 재배지에서 배출되는 배액이 저장되는 배액저장조; 상기 배액저장조에 저장된 배액을 흡인하여 배액공급라인을 통해 압송하는 압송펌프; 상기 압송펌프에 의해 압송되어 유입되는 배액의 여과과정이 수행되도록 처리제가 내장된 탁도처리조; 상기 배액공급라인에 접속되고 배액을 상기 탁도처리조를 향해 압송하여 역세척과정을 수행하는 역세척장치; 상기 탁도처리조로부터 배출되는 배액의 살균과정이 수행되도록 배치된 배액살균모듈; 및 상기 배액살균모듈을 경유한 후 정화양액배출라인을 통해 배출되는 정화양액이 저장되도록 배치된 정화양액저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 순환식 양액 재이용 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 재배지에서 배출되는 배액을 정화한 후 재활용할 수 있는 순환식 양액 재이용 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 농작물 재배는 노지에서 재배하는 것이 일반적이었으나, 이상기온에 따른 불확실성을 줄이고, 소비자들의 연중 수요를 충족하기 위한 방안으로 시설원예산업이 점차 확대되고 있다.
시설원예는 유리온실이나 비닐하우스 등의 온실 내부에 구성한 배지프레임에 올려진 배지에 작물을 식재하고, 양액을 공급함과 동시에 작물의 재배에 이상적인 온도, 습도, 등의 조건을 유지하도록 환경을 관리하면서 재배과정을 수행한다.
그리고, 시설원예는 주로 양액을 이용하여 식물을 재배하게 되는데, 양액을 식물로 이동시키기 위하여 상토, 암면, 피트모스, 질석, 코코피트 등 고형 배지에 식물을 심고, 배지에 양액을 공급하여 식물을 재배하는 방법을 이용하고 있다.
양액은 물에 비료 등을 녹인 용액으로서, 재배구역의 배지로 공급되어 재배에 이용된 후 대략 30% 이상이 배액으로 방류하게 된다.
이와 같이 식물의 성장에 필요한 양액이 배액으로 방류됨에 따라 양액의 소모량 증가로 영농비용의 상승을 초래하고, 배액에는 질소 및 인 성분을 다량 함유하고 있으므로 방류시 심각한 수질 오염을 초래하는 단점이 있다.
이에 양액을 이용한 시설원예 분야에서는 폐양액으로 방류되는 배액을 재활용할 수 있는 양액 재이용 시스템이 절실히 요구되고 있는 실정에 있다.
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 재배지에서 배출되는 배액을 정화한 후 재활용할 수 있도록 한 순환식 양액 재이용 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 구조가 간결, 단순하면서도 배액을 이용하여 역세척과정을 수행할 수 있도록 한 순환식 양액 재이용 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 재배지에서 이용되는 배지의 종류나 배액의 조건에 따라 선택적으로 정화과정을 수행할 수 있도록 한 순환식 양액 재이용 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 배액살균모듈의 세정을 효과적으로 수행할 수 있도록 함으로써 양액 정화과정을 효과적으로 수행할 수 있도록 한 순환식 양액 재이용 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 순환식 양액 재이용 시스템에 있어서, 재배지에서 배출되는 배액이 저장되는 배액저장조; 상기 배액저장조에 저장된 배액을 흡인하여 배액공급라인을 통해 압송하는 압송펌프; 상기 압송펌프에 의해 압송되어 유입되는 배액의 여과과정이 수행되도록 처리제가 내장된 탁도처리조; 상기 배액공급라인에 접속되고 배액을 상기 탁도처리조를 향해 압송하여 역세척과정을 수행하는 역세척장치; 상기 탁도처리조로부터 배출되는 배액의 살균과정이 수행되도록 배치된 배액살균모듈; 및 상기 배액살균모듈을 경유한 후 정화양액배출라인을 통해 배출되는 정화양액이 저장되도록 배치된 정화양액저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 상기 탁도처리조를 경유한 배액이 유동되는 여과양액배출라인이 접속되고 배액에 포함된 유기물 제거과정을 수행하여 유기물제거양액배출라인을 통해 배출하는 유기물처리조를 더 포함하고, 상기 유기물 제거과정을 선택적으로 수행할 수 있도록 상기 탁도처리조를 경유한 배액을 상기 유기물처리조를 경유하지 않고 상기 배액살균모듈로 공급하도록 마련된 선택배관부를 포함할 수 있다.
상기 선택배관부는, 상기 여과양액배출라인과 상기 유기물제거양액배출라인 사이에 연결되는 선택배관라인; 상기 선택배관라인에 설치되어 배액의 유동을 단속하는 처리선택제어밸브; 상기 선택배관라인으로 배액이 유동되도록 상기 여과양액배출라인에 설치된 제1 차단밸브; 및 상기 유기물처리조로 배액이 유입되지 않도록 상기 유기물제거양액배출라인에 설치되는 제2 차단밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 역세척장치는, 상기 배액공급라인에 연결되어 상기 탁도처리조로 배액을 공급하는 제1 역세척수공급라인; 상기 배액저장조와 상기 탁도처리조 사이에 연결되고 상기 탁도처리조로 공급되어 역세척에 이용된 배액이 회수되는 제1 역세척수회수라인; 상기 제1 역세척수공급라인에 연결되어 상기 유기물처리조로 배액을 공급하는 제2 역세척수공급라인; 상기 유기물처리조와 상기 제1 역체척수회수라인에 연결되고 상기 유기물처리조로 공급되어 역세척에 이용된 배액이 회수되는 제2 역세척수회수라인; 및 상기 탁도처리조 및 상기 유기물처리조의 역세척시에 배액을 상기 제1 역세척수공급라인 및 제2 역세척수공급라인으로 공급하고 역세척에 이용된 배액이 회수되도록 개폐동작을 수행하는 역세척제어밸브부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 역세척수공급라인은 상기 배액공급라인과 상기 여과양액배출라인 사이에 연결되고, 상기 제2 역세척수공급라인은 상기 제1 역세척수공급라인과 상기 유기물제거양액배출라인 사이에 연결되게 구성될 수 있다.
상기 역세척제어밸브부는, 상기 배액공급라인에 설치되어 상기 탁도처리조의 역세척시에 배액을 상기 제1 역세척수공급라인으로 공급하고 역세척에 이용된 배액이 상기 배액저장조로 회수되도록 개폐되는 제1 역세척제어밸브부; 상기 여과양액배출라인 및 상기 제1 역세척수공급라인에 설치되어 상기 탁도처리조의 역세척시에 상기 제1 역세척수공급라인으로 유동되는 배액이 상기 탁도처리조로 공급되도록 개폐되는 제2 역세척제어밸브부; 상기 유기물처리조의 역세척에 이용된 배액이 상기 제2 역세척수회수라인를 경유하여 상기 배액저장조로 회수되도록 개폐되는 제3 역세척제어밸브부; 및 상기 유기물처리조의 역세척시에 상기 제2 역세척수공급라인으로 유동되는 배액이 상기 유기물처리조로 공급되도록 개폐되는 제4 역세척제어밸브부를 포함할 수 있다.
상기 제1 역세척제어밸브부는 상기 제1 역세척수공급라인과의 접속 분기점을 지난 상기 배액공급라인에 접속되고 상기 제1 역세척수회수라인이 접속되는 제1 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성될 수 있다.
상기 제2 역세척제어밸브부는 상기 여과양액배출라인과 상기 제1 역세척수공급라인의 접속부위에 접속되는 제2 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성될 수 있다.
상기 제3 역세척제어밸브부는 상기 제2 역세척제어밸브부에 접한 상기 여과양액배출라인에 상기 제2 역세척수회수라인과 연결되게 접속되는 제3 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성될 수 있다.
상기 제4 역세척제어밸브부는 상기 유기물처리조와 접한 상기 유기물제거양액배출라인에 설치되어 상기 제2 역세척수공급라인에 접속되는 제4 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 상기 압송펌프 및 상기 역세척제어밸브부의 구동을 제어하는 제어부; 및 상기 배액공급라인에 설치되는 유량계를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 유량계로부터 인가되는 신호를 기초로 역세척시에 상기 탁도처리조 및 상기 유기물처리조 내에서 이동되는 배액의 선속도를 산출하는 선속도산출부을 구비하고, 상기 선속도산출부로부터 계산된 선속도와 기 설정된 선속도를 비교하여 기 설정된 선속도로 배액이 이동되도록 상기 압송펌프의 구동을 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 상기 압송펌프의 구동시간과, 배액의 정화과정을 수행하도록 하는 정화모드 및 배액을 이용하여 역세척과정을 수행하도록 하는 역세척모드를 입력하는 입력부를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 입력부의 신호에 따라 상기 압송펌프 및 상기 역세척제어밸브부의 구동을 제어할 수 있다.
상기 배액살균모듈은, 상기 유기물제거양액배출라인에 연결되는 UV 램프살균기 및 UVC LED살균기 중 적어도 하나 이상이 설치될 수 있다.
이때, 상기 UV 램프살균기는 배액이 이동되는 살균관로에 UV램프가 구비된 구조로 형성되고, 상기 UV 램프살균기에 형성되는 스케일의 제거를 위한 스케일제거부가 구비될 수 있다.
상기 스케일제거부는, 상기 살균관로로 세정제를 공급하기 위해 상기 유기물제거양액배출라인에 접속되는 세정제공급부; 상기 정화양액배출라인에 일단이 접속되고 타단이 상기 압송펌프 전단의 상기 배액공급라인에 접속되어 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 제1 세정제순환라인; 상기 압송펌프 후단의 상기 배액공급라인에 일단이 접속되고 타단이 상기 유기물제거양액배출라인에 접속되어 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 제2 세정제순환라인; 및 스케일 제거과정의 수행시에 세정제를 포함하는 배액이 제1 세정제순환라인 및 제2 세정제순환라인으로 순환되는 유로를 형성하도록 개폐되는 세정제순환제어밸브부를 포함할 수 있다.
상기 세정제순환제어밸브부는, 상기 배액살균모듈을 경유한 세정제를 포함하는 배액이 상기 제1 세정제순환라인으로 유동되도록 상기 정화양액배출라인과 상기 제1 세정제순환라인의 접속 부위에 설치되는 제1 세정제제어밸브; 상기 제1 세정제순환라인과 상기 배액공급라인과의 접속부위 앞쪽에 해당되는 상기 배액공급라인에 설치되는 제2 세정제제어밸브; 상기 제1 세정제순환라인과 상기 배액공급라인의 접속부위에 근접한 상기 제1 세정제순환라인에 설치되는 제3 세정제제어밸브; 상기 제2 세정제순환라인과 상기 배액공급라인의 접속부위에 설치되는 제4 세정제제어밸브; 및 상기 제2 세정제순환라인의 접속부위 앞쪽에 해당되는 상기 유기물제거양액배출라인에 접속되는 제5 세정제제어밸브를 포함할 수 있다.
상기 스케일제거부는, 상기 제1 세정제순환라인에 접속되고 상기 배액저장조를 향하여 배치되는 제1 분기라인과 배출조로 향하여 배치되는 제2 분기라인을 구비한 드레인라인; 상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인의 분기부에 설치되어 세정제를 포함하는 배액의 흐름방향을 제어하는 드레인방향제어용 쓰리웨이밸브; 및 상기 드레인라인으로의 세정제를 포함하는 배액 유입을 단속하는 제6 세정제제어밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템에 의하면, 재배지에서 배출되는 배액을 정화한 후 재활용할 수 있으므로 양액의 소요량을 줄일 수 있어서 영농비용을 절감할 수 있고, 질소 및 인 등의 성분을 다량 함유하고 있는 배액을 방류하지 않음에 따라 수질 오염을 방지할 수 있는 있다.
본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템에 의하면, 정화의 대상이 되는 배액을 이용하여 탁도처리조 및 유기물처리조의 역세척과정을 수행하므로 역세척을 위한 별도의 세척수가 요구되지 않아서 정화원가를 절감할 수 있고, 종래와 같이 역세척에 이용된 폐수를 정화할 필요가 없으므로 운전비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 역세척장치는 탁도처리조 및 유기물처리조에 밸브와 간단한 배관을 추가하는 방식으로 간결, 단순하게 구현할 수 있어서 종래 통상의 수처리장치에서 적용되는 복잡한 장치(예컨대, 역세척 펌프, 역세척수 저장조, 공기압축기, 각종 밸브 등)들을 갖추지 않아도 되므로 설치면적의 감소효과, 설비비 및 운전비용의 절감효과, 고장의 요소가 적어서 유지보수비용의 절감효과, 및 휴지시간의 단축효과를 발휘하는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템에 의하면, 재배지에서 이용되는 배지의 종류나 배액의 조건에 따라 탁도처리조 및 유기물처리조에 의한 처리과정을 선택할 수 있어서 정화 부하를 줄임으로써 신속하게 정화과정을 수행할 수 있고, 정화비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템에 의하면, 배액살균모듈에 형성된 스케일을 제거하여 살균효율을 향상시킴으로써 배액의 정화작용을 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 기술적 사상을 설명하기 위한 개략적인 구성도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도,
도3a 및 도3b는 도2의 부분 확대도로서, 도3a는 배액의 정화과정 부분을 확대하여 나타낸 것이고, 도3b는 배액의 살균과정 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 역세척 방법을 설명하기 위한 순서도,
도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정 및 역세척과정을 설명하기 위한 도면,
도7은 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정에서 유기물처리조에 의한 처리를 생략한 예를 설명하기 위한 도면,
도8은 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정에서 배액살균모듈의 스케일 제거과정을 설명하기 위한 도면이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도,
도3a 및 도3b는 도2의 부분 확대도로서, 도3a는 배액의 정화과정 부분을 확대하여 나타낸 것이고, 도3b는 배액의 살균과정 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템을 설명하기 위한 블럭도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 역세척 방법을 설명하기 위한 순서도,
도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정 및 역세척과정을 설명하기 위한 도면,
도7은 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정에서 유기물처리조에 의한 처리를 생략한 예를 설명하기 위한 도면,
도8은 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정에서 배액살균모듈의 스케일 제거과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도8에 의거하여 상세히 설명하되, 도1 내지 도8에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.
한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 순환식 양액 재이용 시스템에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 기술적 사상을 설명하기 위한 개략적인 구성도, 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 전체 구성을 나타낸 구성도, 도3a 및 도3b는 도2의 부분 확대도로서, 도3a는 배액의 정화과정 부분을 확대하여 나타낸 것이고, 도3b는 배액의 살균과정 부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 양액을 이용한 시설원예의 재배지(h)에서 사용후 배액으로 방류되는 배액을 정화하여 재활용할 수 있도록 구성한 것으로서, 배액저장조(1), 압송펌프(2), 탁도처리조(3), 유기물처리조(4), 역세척장치(5), 배액살균모듈(6), 정화양액저장조(7), 및 정화양액공급부(8)가 구비되어 있다.
배액저장조(1)는 재배지(h)에서 배출되는 배액이 저장되는 용기나 탱크로 구성될 수 있는 것으로서, 배액저장조의 상측 부분에 배액의 유입을 위한 유입라인이 접속되어 있고, 청소나 유지보수를 위한 배수라인(12)이 설치되어 설치되어 있다.
압송펌프(2)는 배액저장조(1)에 저장된 배액을 흡인하여 배액공급라인(22)을 통해 압송하는 펌프로서 정화양액저장조(7) 방향으로만 배액을 공급할 수 있는 일방향 펌프로 구성될 수도 있지만, 본 실시예에서는 정화양액저장조 방향인 정방향 뿐만 아니라 역방향인 배액저장조(1) 방향으로도 펌핑작용을 수행할 수 있는 정.역구동 펌프로 구성되어 있다.
그리고 압송펌프(2)는 내부에 임펠러가 내장된 펌프몸체와, 임펠러를 회전시키는 모터를 구비한 통상의 펌프로 구성되되, 모터는 펌핑 유량을 증감할 수 있도록 인버터 모터로 구성되어 있다.
탁도처리조(3)는 압송펌프(2)에 의해 압송되어 유입되는 배액의 여과과정이 수행되도록 처리제로서 여과제가 내장되어 정화과정을 수행하는 용기나 탱크로 구성되는 것으로서 탁도 여과장치(MMF: Multi Media Filter)로 구성되어 있다. 여기서, 여과제로는 모래가 충진되어 여과층(33)을 형성하도록 되어 있다.
그리고, 탁도처리조(3)에는 유입되는 배액에 포함된 고형 이물질을 걸러내는 스크린이나 필터와 같은 이물질여과부재(미도시)가 설치되어 있다.
유기물처리조(4)는 탁도처리조(3)를 경유한 배액에 포함된 유기물 등을 제거하기 위해 용기나 탱크로 구성된 것으로서 활성탄과 같은 흡착제에 의해 처리층(43)이 형성된 활성탄 처리조(ACF:Activated Carbon Filter)로 구성되어 있다.
여기서, 흡착제는 유입수의 유입시 정화작용을 수행할 수 있도록 활성탄을 펠릿 형태로 형성한 알갱이를 대표적으로 적용할 수 있지만, 활성탄 외에도 제올라이트, 규조토, 실리카겔 등을 혼합할 수도 있다.
그리고, 유기물처리조(4)는 탁도처리조(3)를 경유한 배액이 유동되는 여과양액배출라인(32)이 접속되고 배액에 포함된 유기물 제거과정을 수행하여 유기물제거양액배출라인(42)을 통해 배출하도록 되어 있다.
한편, 탁도처리조(3)와 유기물처리조(4)에는 유기물 제거과정을 선택적으로 수행할 수 있도록 선택배관부(44)가 구비되어 있다.
선택배관부(44)는 탁도처리조(3)를 경유한 배액이 유기물처리조(4)를 경유하지 않고 배액살균모듈(6)로 직접 공급하기 위해 마련된 것으로서, 통상 식물이 재배되는 배지가 유기물을 포함하는 코코피트 배지일 경우 탁도처리조(3)와 유기물처리조(4)를 모두 경유하면서 정화과정을 수행하지만, 식물이 재배되는 배지가 유기물을 포함하지 않는 암면 배지일 경우는 상대적으로 유기물의 함량이 낮으므로 유기물처리조(4)에 의한 처리를 생략하여 정화 부하를 줄임으로써 신속하게 정화과정이 수행되도록 한다.
그리고, 선택배관부(44)는 여과양액배출라인(32)과 유기물제거양액배출라인(42) 사이에 연결되는 선택배관라인(441), 선택배관라인(441)에 설치되어 배액의 유동을 단속하는 처리선택제어밸브(442), 선택배관라인(441)으로 배액이 유동되도록 여과양액배출라인(32)에 설치된 제1 차단밸브(443), 유기물처리조(4)로 배액이 유입되지 않도록 유기물제거양액배출라인(42)에 설치되는 제2 차단밸브(444)가 구비되어 있다.
여기서, 처리선택제어밸브(442), 제1 및 제2 차단밸브(443,444)는 유체의 유동방향이 2개소인 투웨이밸브로 구성되어 있다.
한편, 역세척장치(5)는 배액공급라인(22)에 접속되고 배액을 탁도처리조(3) 및 유기물처리보(4)를 향해 압송하여 역세척과정을 수행하는 구성요소로서, 제1 역세척수공급라인(51), 제1 역세척수회수라인(52), 제2 역세척수공급라인(53), 제2 역세척수회수라인(54), 및 역세척제어밸브부(55)가 구비되어 있다.
제1 역세척수공급라인(51)은 역세척시에 배액저장조(1)의 배액을 탁과처리조(3)의 하측 부분으로 공급하기 위한 배관으로서 배액공급라인(22)과 여과양액배출라인(32) 사이에 연결되어 있다.
제1 역세척수회수라인(52)은 역세척시에 탁도처리조(3)로 공급되어 역세척에 이용된 배액이 회수되는 배관으로서 배액저장조(1)와 탁도처리조(3) 사이에 연결되어 이다.
제2 역세척수공급라인(53)은 역세척시에 배액저장조(1)의 배액을 유기물처리조(4)의 하측 부분으로 공급하기 위한 배관으로서 제1 역세척수공급라인(51)과 유기물제거양액배출라인(42) 사이에 연결되어 있다.
제2 역세척수회수라인(54)은 역세척시에 유기물처리조(4)로 공급되어 역세척에 이용된 배액이 회수되는 배관으로서 유기물처리조(4)와 제1 역체척수회수라인(52) 사이에 연결되어 있다.
역세척제어밸브부(55)는 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)의 역세척시에 배액을 제1 역세척수공급라인(51) 및 제2 역세척수공급라인(53)으로 공급하고 역세척에 이용된 배액이 제1 미 제2 역세척수회수라인(52,54)을 경유하여 회수되도록 개폐동작을 수행하는 구성요소로서, 제1 내지 제4 역세척제어밸브부(551,552,553,554)로 구성되어 있다.
제1 역세척제어밸브부(551)는 배액공급라인(22)에 설치되어 탁도처리조(3)의 역세척시에 배액을 제1 역세척수공급라인(51)으로 공급하고 역세척에 이용된 배액이 배액저장조(1)로 회수되도록 하기 위해 개폐되는 밸브로서, 제1 역세척수공급라인(51)과의 접속 분기점을 지난 배액공급라인(22)에 접속되고 제1 역세척수회수라인(52)이 접속되는 제1 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되어 있다.
제2 역세척제어밸브부(552)는 여과양액배출라인(32) 및 제1 역세척수공급라인(51)에 설치되어 탁도처리조(3)의 역세척시에 제1 역세척수공급라인(51)으로 유동되는 배액이 탁도처리조(3)로 공급되도록 개폐되는 밸브로서, 여과양액배출라인(32)과 제1 역세척수공급라인(51)의 접속부위에 접속되는 제2 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되어 있다.
제3 역세척제어밸브부(553)는 유기물처리조(4)의 역세척에 이용된 배액이 제2 역세척수회수라인(54) 및 제1 역세척수회수라인(52)를 경유하여 배액저장조(1)로 회수되도록 개폐되는 밸브로서, 제2 역세척제어밸브부(552)에 접한 여과양액배출라인(32)에 제2 역세척수회수라인(54)과 연결되게 접속되는 제3 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되어 있다.
제4 역세척제어밸브부(554)는 유기물처리조(4)의 역세척시에 제2 역세척수공급라인(53)으로 유동되는 배액이 유기물처리조(4)로 공급되도록 개폐되는 밸브로서, 유기물처리조(4)와 접한 유기물제거양액배출라인(42)에 설치되어 제2 역세척수공급라인(53)이 접속되는 제4 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되어 있다.
여기서, 제1 내지 제4 역세척제어밸브부(551,552,553,554)는 유체의 이동통로가 3개로 구성된 밸브몸체의 내부에 배치된 개폐부재(미도시)가 구비된 것으로서, 배액의 정화과정의 수행시에 배액이 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4) 방향으로 유동되도록 하고 역세척과정의 수행시에 배액이 제1 및 제2 역세척수공급라인(51,53)으로 유동된 후 제1 및 제2 역세척수회수라인(52,54)으로 유동되도록 흐름을 제어하게 된다.
그리고, 제1 내지 제4 역세척수제어용 쓰리웨이밸브(551,552,553,554)는 수조작 핸들에 의해 개폐부재를 작동시키는 수동밸브로도 구성할 수 있지만, 전기신호의 인가시에 개폐부재의 개폐작동을 자동적으로 수행할 수 있도록 작동용 액츄에이터가 구비된 자동 쓰리웨이밸브(three-way valve)로 구성되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 배액의 유량을 측정함으로써 역세척시 탁도처리조(3) 또는 유기물처리조(4) 내부에서 유동되는 배액의 선속도의 계산이 가능하도록 유량계(92)가 구성되어 있다.
유량계(91)는 탁도처리조(3) 또는 유기물처리조(4)로부터 유출되는 유량의 측정이 가능하도록 제1 역세척수회수라인(52) 또는 제2 역세척수회수라인(54) 등에 설치될 수 있지만 본 실시예에서는 역세척에 이용되는 배액의 유량을 측정할 수 있도록 배액공급라인(22)에 설치되어 있다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도4를 참조하면, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 압송펌프(2) 및 역세척제어밸브부(55)의 구동을 제어하는 제어부(91), 입력신호를 입력하는 입력부(93), 압송펌프(2) 및 역세척제어밸브부(55) 등의 구동상태를 표시하는 디스플레이부(94), 메모리부(95) 등이 구비되어 있다.
제어부(91)는 입력부(93)의 신호에 따라 압송펌프(2) 및 역세척제어밸브부(55)의 구동을 제어하고, 유량계(92)로부터 인가되는 신호를 기초로 역세척시에 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)의 하측에서 상측으로 이동하는 배액의 선속도를 계산, 산출하는 선속도산출부(96)을 구비한 것으로서, 이 선속도산출부(96)로부터 계산된 선속도와 기 설정된 선속도를 비교하여 기 설정된 선속도로 배액이 이동되도록 압송펌프(2)의 구동을 제어한다.
그리고, 입력부(93)는 압송펌프(2)의 구동시간과, 배액의 정화과정을 수행하는 정화모드 및 배액을 이용하여 역세척과정을 수행하는 역세척모드 등을 입력할 수 있도록 버튼, 터치패널 등으로 구성되어 있다.
한편, 배액살균모듈(6)은 탁도처리조(3)로부터 배출된 후 유입되는 배액의 살균과정이 수행되도록 배치되는 구성요소로서, 이 배액살균모듈(6)로부터 배출되는 정화양액은 정화양액배출라인(66)을 통해 정화양액저장조(7)로 이동된 후 저장된다.
그리고, 배액살균모듈(6)은 유기물제거양액배출라인(42)에 연결되는 UV 램프살균기(61) 및 UVC LED살균기(62) 중 적어도 하나만 설치할 수도 있지만, 본 실시예에서는 UV 램프살균기(61) 및 UVC LED살균기(62)가 모두 배치된 병렬구조로 되어 있다.
UV 램프살균기(61) 및 UVC LED살균기(62)는 병렬로 배치되는 살균라인(63)에 설치된 것으로서, 독립적으로 사용할 수 있도록 각 살균라인(63)의 유입부 및 배출부에 살균라인선택밸브(64)가 설치되어 있다.
UV 램프살균기(61)는 배액이 이동되는 살균관로(미도시)에 UV램프가 구비된 구조로 형성된 것으로서, 100 내지 280nm 파장의 UVC 광을 방출하는 UV램프의 외부에 보호용 석영관이 배치된 공지의 배관용 UV 램프살균기를 선택, 설치하는 것이므로 세부 구성을 대한 설명을 생략한다.
UVC LED살균기(62)는 배액이 이동되는 살균관로(미도시)에 UVC LED모듈이 구비된 구조로 형성된 것으로서, 100 내지 280nm 파장의 UVC 광을 방출하는 UVC LED모듈이 내장된 공지의 배관용 UV LED살균기를 선택, 설치하는 것이므로 세부 구성을 대한 설명을 생략한다.
그리고, UV 램프살균기(61)는 UVC LED살균기(62)에 비해 가격이 10% 정도로 저렴하고 살균효율이 우수하지만 작동시에 열이 방출되면서 쉽게 스케일이 형성되므로 스케일의 제거를 위한 스케일제거부(65)가 구비되어 있다.
상기 스케일제거부(65)는 살균관로로 세정제를 공급하기 위해 유기물제거양액배출라인(42)에 접속되는 세정제공급부(651)와, 이 세정제공급부(651)로부터 공급되는 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 세정순환배관부(652)가 구비되어 있다.
세정제공급부(651)는 질산 40 부피퍼센트와 물 60 부피퍼센트로 혼합된 세정제가 수용된 세정제용기(6511)와, 이 세정제용기(6511)의 세정제를 펌핑하는 세정제펌프(6512)로 구성되어 있다.
세정순환배관부(652)는 배액살균모듈(6)를 경유하여 정화양액배출라인(66)에 일단이 접속되고 타단이 압송펌프(2)의 전단의 배액공급라인(22)에 접속되어 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 제1 세정제순환라인(6521), 압송펌프(2) 후단의 배액공급라인(22)에 일단이 접속되고 타단이 유기물제거양액배출라인(42)에 접속되어 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 제2 세정제순환라인(6522), 및 스케일 제거과정의 수행시에 세정제를 포함하는 배액이 제1 세정제순환라인(6521) 및 제2 세정제순환라인(6522)으로 순환되는 유로를 형성하도록 개폐되는 세정제순환제어밸브부(653)로 구성되어 있다.
상기 세정제순환제어밸브부(653)는 제1 내지 제5 세정제제어밸브(6531,6532,6533,6534,6535)로 구성되어 있다.
제1 세정제제어밸브(6531)는 배액살균모듈(6)을 경유한 세정제를 포함하는 배액이 제1 세정제순환라인(6521)으로 유동되도록 정화양액배출라인(66)과 제1 세정제순환라인(6521)의 접속 부위에 설치되는 쓰리웨이밸브로 구성되어 있다.
제2 세정제제어밸브(6532)는 제1 세정제순환라인(6521)과 배액공급라인(22)의 접속부위의 앞쪽에 해당되는 배액공급라인(22)의 접속부위에 설치되는 투웨이밸브로 구성되어 있다.
제3 세정제제어밸브(6533)는 제1 세정제순환라인(6521)과 배액공급라인(22)의 접속부위에 근접한 제1 세정제순환라인(6521)에 설치되는 투웨이밸브로 구성되어 있다.
제4 세정제제어밸브(6534)는 제2 세정제순환라인(6522)과 배액공급라인(22)의 접속부위에 설치되는 쓰리웨이밸브로 구성되어 있다.
제5 세정제제어밸브(6535)는 제2 세정제순환라인(6522)의 접속부위 앞쪽에 해당되는 유기물제거양액배출라인(42)에 접속되는 투웨이밸브로 구성되어 있다.
아울러, 세정순환배관부(652)는 제1 세정제순환라인(6521)에 접속되고 배액저장조(1)를 향하여 배치되는 제1 분기라인(6541)과 배출조(655)로 향하여 배치되는 제2 분기라인(6543)으로 이루어진 드레인라인(654)이 구비되어 있다. 그리고, 제1 분기라인(6541)과 제2 분기라인(6542)의 분기부에는 세정제를 포함하는 배액의 흐름방향을 제어하는 드레인방향제어용 쓰리웨이밸브(656)가 설치되어 있고, 제1 세정제순환라인(6521)과 드레인라인(654)의 분기점과 접한 위치에는 드레인라인(654)으로의 세정제를 포함하는 배액 유입을 단속하는 제6 세정제제어밸브(657)이 설치되어 있다.
한편, 정화양액저장조(7)는 배액살균모듈(6)을 경유한 후 정화양액배출라인(66)을 통해 배출되는 정화양액이 저장되도록 배치된 구성요소로서, 용기나 탱크로 구성되고, 재배지(h)로 정화양액을 공급하는 재배양액공급라인(72,도1 참조)이 접속되어 있다.
정화양액공급부(8)는 전술한 각 정화과정을 거쳐 정화된 후 정화양액저장조(7)에 수용된 정화양액을 재배지로 공급하기 위한 재배양액공급라인에 설치되는 구성요소로서, 재배지의 규모, 양액 공급방식, 양액공급량에 맞는 수두를 갖는 공급펌프로 구성되어 있다.
그리고, 재배양액공급라인(72)에는 재활용되는 정화양액 뿐만 아니라 신규한 양액을 추가로 공급하는 신규 양액공급부(97)가 접속될 수 있다.
한편, 도3a의 미설명부호 98은 배액이 유동되는 배관상에 설치되어 보조적으로 이물질제거 작용 수행하는 스트레이너이고, 미설명부호 99는 유량을 측정하기 위한 레벨 게이지이다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 작용을 설명한다.
먼저, 도1 내지 도3b, 도6a를 참조하여 재배지(h)에 배출되는 배액이 순환식 양액 재이용 시스템을 거치면서 정화되어 재배지에서 재이용되는 과정을 간략하게 설명한다.
재배지(h)에서 사용후 배출되는 배액은 회수라인(h2)를 통해 배액저장조(1)로 유입되어 저장되고, 저장된 배액은 압송펌프(2)의 펌핑작용에 의해 탁도처리조(3)로 유입된다.
탁도처리조(3)로 유입된 배액은 모래가 충진되어 형성된 여과층(33)을 경유하면서 고형물(SS) 등이 여과된 후 여과양액배출라인(32)을 통해 배출되어 유기물처리조(4)로 유입된다.
유기물처리조(4)로 유입된 배액은 활성탄에 의해 형성된 처리층(43)을 통과하면서 유기물 등이 제거된 후 유기물제거양액배출라인(42)으로 배출되어 배액살균모듈(6)로 유입된다.
배액살균모듈(6)로 유입된 배액은 UV 램프살균기(61)를 통과하면서 살균과정이 수행된 후 정화양액배출라인(66)을 통해 정화양액저장조(7)에 저장된다.
이와 같이 정화양액저장조(7)에 수용된 정화양액은 정화양액공급부(8)의 작동에 따라 재배지(h)으로 공급되어 식물의 재배에 재이용 된다.
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 역세척 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도6a 및 도6b는 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정 및 역세척과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도6a는 배액 정화과정의 수행시 배액의 흐름방향을 나타낸 것이고, 도6b는 역세척과정의 수행시 배액의 흐름방향을 나타낸 것이다. 그리고, 도6a 및 도6b에서 각 라인의 표기 중 굵은 실선 또는 파선으로 표시한 것은 유체(배액)의 흐름경로를 나타낸 것이고, 역세척제어밸브부(55)에서 해칭한 부분은 개폐부재의 작동에 따라 유로가 차단된 상태를 나타낸 것이며 해칭하지 않은 부분은 유로가 개방된 상태를 표현한 것이다.
도5 내지 도6b를 참조하면, 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 전술한 바와 같이 배액의 정화과정을 일정한 시간동안 수행하게 되면 탁도처리조(3)의 여과층(33) 또는 유기물처리조(4)의 처리층(43)에 이물질이 흡착되어 적절한 정화과정을 수행할 수 없게 된다. 예컨대, 탁도처리조(3)의 여과층(33)에 이물질이 누적되어 배출되는 배액의 탁도가 높을 경우 배액살균모듈(6)에서 UVC 광선을 조사하더라도 투과가 어려워 살균작용을 수행할 수 없으므로 바이러스 등과 같은 미생물을 제거할 수 없는 시점에 도달된다.
이에 따라 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 탁도처리조(3) 또는 유기물처리조(4)의 탁도 등을 측정하여 정화수준이 희망하는 정도에 미치지 못할 경우 탁도처리조(3) 또는 유기물처리조(4)의 하측 부분으로 역세척수를 공급하여 역세척과정을 수행한다.
이러한 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)의 역세척과정은 역세척제어밸브부(55)의 제어를 통해 개별적으로 수행할 수도 있지만, 이하에서는 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)의 역세척이 동시에 수행되는 예를 기준으로 설명한다.
그리고, 역세척 방법은 역세척신호의 입력 유무를 판단하는 제1 단계(s1), 압송펌프(2) 및 역세척제어밸브부(55)를 역세척과정이 수행되도록 구동시키는 제2 단계(s2), 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)의 내부에서 이동하는 배액의 선속도를 계산하여 산출하는 제3 단계(s3), 산출된 선속도가 기 설정된 선속도인지 여부를 판단하고 기 설정된 선속도가 되도록 압송펌프(2)의 구동을 제어하는 제4 단계(s4), 및 압송펌프(2)의 구동시간이 기 설정된 시간에 도달되면 역세척과정을 중단하는 제5 단계(s5)를 순차적으로 진행하면서 수행한다.
제1 단계(s1)는 역세척신호의 입력 유무를 판단하여 역세척과정의 수행여부를 결정하는 판단단계이다. 여기서, 역세척신호는 사용자가 입력부(93)를 통해 역세척모드의 수행을 위해 입력한 입력신호나, 탁도감지센서와 같은 탁도감지수단(미도시)으로부터 감지된 신호에 따라 산출된 여과수의 탁도가 일정 범위 이상으로 오염된 경우 제어부의 제어하에 자동적으로 입력되는 입력신호를 의미한다.
제2 단계(s2)는 제1 단계(s1)에서 역세척신호가 입력된 경우 제어부(91)의 제어하에 압송펌프(2) 및 역세척제어밸브부(55)를 역세척과정이 수행되도록 구동시키는 단계로서, 제어부의 제어하에 도6b에 도시된 바와 같이 제1 내지 제4 역세척제어밸브부(551,552,553,554)의 개폐동작이 수행되어 굵은 실선으로 표시된 방향으로 역세척수가 유동되도록 제어하게 되면 배액은 제1 역세척수공급라인(51), 제1 역세척수회수라인(52), 제2 역세척수공급라인(53), 제2 역세척수회수라인(54)에 표시된 화살표 방향으로 유동되면서 역세척수의 공급 및 회수과정이 수행된다.
그리고, 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)로 유입된 배액은 역세척수로서 여과층(33) 및 처리층(43)으로 고압 분출되면서 모래 및 활성탄 펠릿을 세척하게 되고, 세척과정에서 역류하는 배액은 제1 및 제2 역세척수회수라인(52,54)을 경유하여 배액저장조(1)로 회수되는데, 이때 박리된 이물질이 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)에 구비된 이물질여과부재에 걸러질 경우 분리, 제거할 수 있고, 부유물이 있을 경우 이를 제거한다.
제3 단계(s3)는 제2 단계(s2)에서 유량계(92)로부터 인가되는 신호를 기초로 역세척시에 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4) 내부 하측에서 상측으로 유동하는 배액의 선속도를 계산하여 산출하는 단계로서, 선속도는 주지된 바와 같이 유량계에 의해 얻어지는 유량을 탁도처리조(3) 및 유기물처리조(4)의 단면적으로 나누어 구할 수 있다.
제4 단계(s4)는 제3 단계(s3)에서 산출된 선속도가 기 설정된 선속도인지 여부를 판단하고, 아닐 경우 기 설정된 선속도가 되도록 압송펌프(2)의 구동을 제어하는 단계로서, 즉 산출된 선속도가 기 설정된 선속도보다 작은 경우 제어부(91)는 압송펌프(2)의 펌핑 유량이 증가되도록 구동을 제어하고, 선속도가 기 설정된 선속도보다 클 경우 펌핑 유량이 작아지도록 압송펌프의 구동을 제어한다.
본 실시예에서 설정 선속도는 2.0㎥/㎡/hr 이상으로 설정할 수 있다. 이러한 선속도의 임계 수치는 암면 배지에서 배출된 것으로 고형물(ss)이 50mg/L 이하인 배액의 여과과정을 수행한 후 역세척을 시행한 실험을 통해 얻을 수 있었다.
전술한 바와 같은 선속도 2.0㎥/㎡/hr 이상으로 후술되는 시간 동안 역세척과정을 수행한 후 여과과정을 시행한 결과 고형물(SS)의 제거율이 현저히 높게 나타남을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 이에 선속도 2.0㎥/㎡/hr 이상이라면 특별히 수치에 제한 없이 선택하여 역세척을 시행할 수 있지만 선속도의 증가는 역세척 유량의 증가를 동반하므로 다량의 배액을 역세척에 이용할 경우 추후 여과과정의 부하 증가나 전기에너지의 낭비 등이 발생되는 점을 고려하여 2.5㎥/㎡/hr 전후의 선속도가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
제5 단계(s5)는 제4 단계(s4)에서 산출된 선속도가 기 설정된 선속도와 일치도록 한 후 압송펌프(2)의 구동시간이 기 설정된 시간인지 여부를 판단하는 단계(s51)와, 이러한 판단 단계(s51)를 수행한 후 압송펌프의 구동시간이 설정된 시간보다 짧은 경우 지속적으로 압송펌프의 구동을 유지하고 설정 시간에 도달되면 역세척과정을 중단하는 단계(s52)로 이루어져 있다.
여기서 설정 역세척 시간은 2분 이상으로 설정한다. 이러한 역세척 시간의 임계 수치(2min)는 암면 배지에 식재된 식물의 재배에 이용된 배액(고형물(ss)이 50mg/L 이하)의 정화과정을 수행한 후 역세척을 시행한 실험을 통해 얻을 수 있었다.
보다 구체적으로 설명하면 전술한 바와 같이 2.5㎥/㎡/hr의 선속도로 2분 동안 역세척과정을 수행한 후 여과과정을 시행한 결과 고형물(SS)의 제거율이 95% 이상으로 나타남을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 그리고 역세척 시간은 2분 이상이라면 특별한 제한 없이 선택하여 시행할 수 있지만 역세척 시간의 증가는 역세척 유량의 증가를 동반하여 추후 여과과정의 부하 증가나 전기에너지의 낭비 등을 초래하므로 2분 정도로 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 전술한 바와 같이 배액에 의한 역세척과정이 완료되면, 배액의 흐름이 도6a에 도시된 바와 같이 이루어지도록 제어부의 제어하에 압송펌프(2) 및 역세척제어밸브부(55)를 작동시켜 정화과정을 자동적으로 수행할 수 있다.
도7은 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정에서 유기물처리조에 의한 처리를 생략한 예를 설명하기 위한 도면으로서, 각 라인의 표기 중 굵은 실선으로 표시한 것은 유체(배액)의 흐름경로를 나타낸 것이고, 밸브의 해칭한 부분은 개폐부재의 작동에 따라 유로가 차단된 상태를 나타낸 것이며 해칭하지 않은 부분은 유로가 개방된 상태를 표현한 것이다.
본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 배액의 상태에 따라 유기물처리조(4)에 의한 유기물 제거과정을 선택적으로 생략할 수 있다.
예컨대, 식물이 재배되는 배지 중 암면 배지는 유기물을 포함하는 코코피트 배지와는 달리 배액에 포함된 유기물의 함량이 낮으므로 도7에 도시된 바와 같이 처리선택제어밸브(442)를 개방하고, 제1 및 제2 차단밸브(443,444)를 차단하게 되면 배액이 선택배관라인(441)을 통해 바이패스 되므로 유기물처리조(4)를 거치지 않고 배액살균모듈(6)로 유입되어 살균과정을 수행된다.
도8은 본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 정화과정에서 배액살균모듈의 스케일 제거과정을 설명하기 위한 도면으로서, 각 라인의 표기 중 굵은 실선으로 표시한 것은 세정제를 포함하는 배액의 흐름경로를 나타낸 것이고, 밸브의 해칭한 부분은 개폐부재의 작동에 따라 유로가 차단된 상태를 나타낸 것이며 해칭하지 않은 부분은 유로가 개방된 상태를 표현한 것이다.
본 발명에 따른 순환식 양액 재이용 시스템은 배액살균모듈(6)의 배액이 이동되는 UV 램프살균기(61) 및 UVC LED살균기(62)나 살균라인(63) 등에 스케일이 형성되면 UVC 광의 투과가 어려워 살균효율이 저하되고, 배액의 이동이 원활하지 않으므로 이를 제거할 필요가 있는 경우 스케일제거부(65)에 의한 세정작업을 수행할 수 있다.
이러한 세정작업은 도8에 도시된 바와 같이 세정제용기(6511)의 세정제가 살균라인(63)으로 공급되도록 세정제펌프(6512)를 작동시키는 한편 제1 및 제2 세정제순환라인(6521,6522)을 따라 세정제를 포함하는 배액이 굵은 실선으로 표시된 방향으로 순환되도록 제1 내지 제5 세정제제어밸브(6531,6532,6533,6534,6535) 및 제6 세정제제어밸브(657)를 개폐시킨 다음 압송펌프(2)를 작동시키게 되면 세정제를 포함하는 배액이 순환되면서 배액살균모듈(6) 등에 형성된 스케일의 제거작용을 수행한다.
이러한 스케일 제거과정이 완료되면, 드레인라인(654)을 통해 회수되도록 드레인방향제어용 쓰리웨이밸브(656) 및 제6 세정제제어밸브(657)를 개폐시키게 되는데, 세정제로서 질산이 사용될 경우 배출조(655)로 회수하여 별도로 처리할 수 있도록 드레인방향제어용 쓰리웨이밸브(656)의 개폐방향을 제어하여 제2 분기라인(6542)으로 세정제가 이동되도록 한다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 순환식 양액 재이용 시스템의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1:배액저장조 2:압송펌프
22:배액공급라인 3:탁도처리조
32:여과양액배출라인 4:유기물처리조
42:유기물제거양액배출라인 5:역세척장치
51:제1 역세척수공급라인 52:제1 역세척수회수라인
53:제2 역세척수공급라인 54:제2 역세척수회수라인
55:역세척제어밸브부 6:배액살균모듈
61:UV 램프살균기 62:UVC LED살균기
63:살균라인 7:정화양액저장조
8:정화양액공급부 91:제어부
92:유량계 93:입력부
22:배액공급라인 3:탁도처리조
32:여과양액배출라인 4:유기물처리조
42:유기물제거양액배출라인 5:역세척장치
51:제1 역세척수공급라인 52:제1 역세척수회수라인
53:제2 역세척수공급라인 54:제2 역세척수회수라인
55:역세척제어밸브부 6:배액살균모듈
61:UV 램프살균기 62:UVC LED살균기
63:살균라인 7:정화양액저장조
8:정화양액공급부 91:제어부
92:유량계 93:입력부
Claims (13)
- 순환식 양액 재이용 시스템에 있어서,
재배지에서 배출되는 배액이 저장되는 배액저장조;
상기 배액저장조에 저장된 배액을 흡인하여 배액공급라인을 통해 압송하는 압송펌프;
상기 압송펌프에 의해 압송되어 유입되는 배액의 여과과정이 수행되도록 처리제가 내장된 탁도처리조;
상기 배액공급라인에 접속되고 배액을 상기 탁도처리조를 향해 압송하여 역세척과정을 수행하는 역세척장치;
상기 탁도처리조로부터 배출되는 배액의 살균과정이 수행되도록 배치된 배액살균모듈; 및
상기 배액살균모듈을 경유한 후 정화양액배출라인을 통해 배출되는 정화양액이 저장되도록 배치된 정화양액저장조를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 탁도처리조를 경유한 배액이 유동되는 여과양액배출라인이 접속되고 배액에 포함된 유기물 제거과정을 수행하여 유기물제거양액배출라인을 통해 배출하는 유기물처리조를 더 포함하고,
상기 유기물 제거과정을 선택적으로 수행할 수 있도록 상기 탁도처리조를 경유한 배액을 상기 유기물처리조를 경유하지 않고 상기 배액살균모듈로 공급하도록 마련된 선택배관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 선택배관부는,
상기 여과양액배출라인과 상기 유기물제거양액배출라인 사이에 연결되는 선택배관라인;
상기 선택배관라인에 설치되어 배액의 유동을 단속하는 처리선택제어밸브;
상기 선택배관라인으로 배액이 유동되도록 상기 여과양액배출라인에 설치된 제1 차단밸브; 및
상기 유기물처리조로 배액이 유입되지 않도록 상기 유기물제거양액배출라인에 설치되는 제2 차단밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 역세척장치는,
상기 배액공급라인에 연결되어 상기 탁도처리조로 배액을 공급하는 제1 역세척수공급라인;
상기 배액저장조와 상기 탁도처리조 사이에 연결되고 상기 탁도처리조로 공급되어 역세척에 이용된 배액이 회수되는 제1 역세척수회수라인;
상기 제1 역세척수공급라인에 연결되어 상기 유기물처리조로 배액을 공급하는 제2 역세척수공급라인;
상기 유기물처리조와 상기 제1 역체척수회수라인에 연결되고 상기 유기물처리조로 공급되어 역세척에 이용된 배액이 회수되는 제2 역세척수회수라인; 및
상기 탁도처리조 및 상기 유기물처리조의 역세척시에 배액을 상기 제1 역세척수공급라인 및 제2 역세척수공급라인으로 공급하고 역세척에 이용된 배액이 회수되도록 개폐동작을 수행하는 역세척제어밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템
- 제4항에 있어서,
상기 제1 역세척수공급라인은 상기 배액공급라인과 상기 여과양액배출라인 사이에 연결되고, 상기 제2 역세척수공급라인은 상기 제1 역세척수공급라인과 상기 유기물제거양액배출라인 사이에 연결되게 구성되며,
상기 역세척제어밸브부는, 상기 배액공급라인에 설치되어 상기 탁도처리조의 역세척시에 배액을 상기 제1 역세척수공급라인으로 공급하고 역세척에 이용된 배액이 상기 배액저장조로 회수되도록 개폐되는 제1 역세척제어밸브부;
상기 여과양액배출라인 및 상기 제1 역세척수공급라인에 설치되어 상기 탁도처리조의 역세척시에 상기 제1 역세척수공급라인으로 유동되는 배액이 상기 탁도처리조로 공급되도록 개폐되는 제2 역세척제어밸브부;
상기 유기물처리조의 역세척에 이용된 배액이 상기 제2 역세척수회수라인를 경유하여 상기 배액저장조로 회수되도록 개폐되는 제3 역세척제어밸브부; 및
상기 유기물처리조의 역세척시에 상기 제2 역세척수공급라인으로 유동되는 배액이 상기 유기물처리조로 공급되도록 개폐되는 제4 역세척제어밸브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 역세척제어밸브부는 상기 제1 역세척수공급라인과의 접속 분기점을 지난 상기 배액공급라인에 접속되고 상기 제1 역세척수회수라인이 접속되는 제1 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되고,
상기 제2 역세척제어밸브부는 상기 여과양액배출라인과 상기 제1 역세척수공급라인의 접속부위에 접속되는 제2 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되며,
상기 제3 역세척제어밸브부는 상기 제2 역세척제어밸브부에 접한 상기 여과양액배출라인에 상기 제2 역세척수회수라인과 연결되게 접속되는 제3 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성되고,
상기 제4 역세척제어밸브부는 상기 유기물처리조와 접한 상기 유기물제거양액배출라인에 설치되어 상기 제2 역세척수공급라인에 접속되는 제4 역세척수제어용 쓰리웨이밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 압송펌프 및 상기 역세척제어밸브부의 구동을 제어하는 제어부; 및
상기 배액공급라인에 설치되는 유량계를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 유량계로부터 인가되는 신호를 기초로 역세척시에 상기 탁도처리조 및 상기 유기물처리조 내에서 이동되는 배액의 선속도를 산출하는 선속도산출부을 구비하고, 상기 선속도산출부로부터 계산된 선속도와 기 설정된 선속도를 비교하여 기 설정된 선속도로 배액이 이동되도록 상기 압송펌프의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 압송펌프의 구동시간과, 배액의 정화과정을 수행하도록 하는 정화모드 및 배액을 이용하여 역세척과정을 수행하도록 하는 역세척모드를 입력하는 입력부를 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 입력부의 신호에 따라 상기 압송펌프 및 상기 역세척제어밸브부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 배액살균모듈은, 상기 유기물제거양액배출라인에 연결되는 UV 램프살균기 및 UVC LED살균기 중 적어도 하나 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 UV 램프살균기는 배액이 이동되는 살균관로에 UV램프가 구비된 구조로 형성되고,
상기 UV 램프살균기에 형성되는 스케일의 제거를 위한 스케일제거부가 구비된 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 스케일제거부는,
상기 살균관로로 세정제를 공급하기 위해 상기 유기물제거양액배출라인에 접속되는 세정제공급부;
상기 정화양액배출라인에 일단이 접속되고 타단이 상기 압송펌프 전단의 상기 배액공급라인에 접속되어 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 제1 세정제순환라인;
상기 압송펌프 후단의 상기 배액공급라인에 일단이 접속되고 타단이 상기 유기물제거양액배출라인에 접속되어 세정제를 포함하는 배액이 순환되는 제2 세정제순환라인; 및
스케일 제거과정의 수행시에 세정제를 포함하는 배액이 제1 세정제순환라인 및 제2 세정제순환라인으로 순환되는 유로를 형성하도록 개폐되는 세정제순환제어밸브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제11항에 있어서,
상기 세정제순환제어밸브부는,
상기 배액살균모듈을 경유한 세정제를 포함하는 배액이 상기 제1 세정제순환라인으로 유동되도록 상기 정화양액배출라인과 상기 제1 세정제순환라인의 접속 부위에 설치되는 제1 세정제제어밸브;
상기 제1 세정제순환라인과 상기 배액공급라인과의 접속부위 앞쪽에 해당되는 상기 배액공급라인에 설치되는 제2 세정제제어밸브;
상기 제1 세정제순환라인과 상기 배액공급라인의 접속부위에 근접한 상기 제1 세정제순환라인에 설치되는 제3 세정제제어밸브;
상기 제2 세정제순환라인과 상기 배액공급라인의 접속부위에 설치되는 제4 세정제제어밸브; 및
상기 제2 세정제순환라인의 접속부위 앞쪽에 해당되는 상기 유기물제거양액배출라인에 접속되는 제5 세정제제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
- 제12항에 있어서,
상기 제1 세정제순환라인에 접속되고 상기 배액저장조를 향하여 배치되는 제1 분기라인과 배출조로 향하여 배치되는 제2 분기라인을 구비한 드레인라인;
상기 제1 분기라인과 상기 제2 분기라인의 분기부에 설치되어 세정제를 포함하는 배액의 흐름방향을 제어하는 드레인방향제어용 쓰리웨이밸브; 및
상기 드레인라인으로의 세정제를 포함하는 배액 유입을 단속하는 제6 세정제제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환식 양액 재이용 시스템.
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