KR100661978B1

KR100661978B1 - 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이하수종말처리장

Info

Publication number: KR100661978B1
Application number: KR1020050057985A
Authority: KR
Inventors: 양영록
Original assignee: 주식회사 피엔오 크린 엔지니어링
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2006-12-28

Abstract

본 발명은 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장에 관한 것으로, 본 발명에 따른 하수종말처리 방법은, 스크린(12)을 갖춘 집수조(11)에 의해 가정이나 공장 등에서 배출된 하수를 일정량 집수함과 동시에 하수에 포함된 고형물을 걸러내는 역할을 수행하는 하수집수단계(S1)와; 상기 집수조(11)에 집수된 하수를 펌핑수단(P1)을 통해 펌핑하여 슬러지조정기(13)에 보내서 하수 속에 포함된 슬러지와 물을 분리 처리하는 슬러지제거단계(S2)와; 상기 슬러지조정기(13)를 통해 걸러져 모아진 슬러지를 컨베이어 이송장치(14) 등을 통해 이동시켜 슬러지 탈수설비(15)를 이용하여 슬러지에 포함된 수분을 제거한 처리하는 탈수단계(S3)와; 상기 슬러지조정기(13)를 통해 슬러지와 분리된 하수를 여과조(16)로 공급받아 여과조(16) 상에 마련된 스크린필터(17)를 통해 미세 슬러지를 제거하는 여과단계(S4)와; 상기 여과조(16)에서 미세슬러지가 제거된 상태의 하수를 자연 여과기능을 갖는 여과사층(23,25,26), 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층(24)을 포함하는 정화조(20) 내에 펌핑수단(P2)으로 공급함으로써, 상기 정화조(20) 내에서 하수에 포함된 유기물 및 영양염류를 수처리재층(24)의 이탄에서 흡착하여 자연발생적인 미생물에 의해 생분해 함에 따라 하수를 정화하여 방류하게 되는 정화단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장에 의하면, 유기물의 효과적인 제거는 물론, 부영양화와 적조현상의 주요 원인물질이 되는 질소, 인등의 영양염류를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

하수종말처리, 활성슬러지법, 폭기조, 영양염류, 유기물, 미생물, 이탄, 정화조

Description

하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장{Method of Sewage Treatment And The Simple Sewage Treatment Plants Employing Thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 하수종말처리장의 하수처리 과정 중 수처리 과정을 보여주는 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 하수종말처리장의 하수처리 과정 중 오니처리 과정을 보여주는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 수행하는 간이 하수종말처리장의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 중 정화단계를 수행하는 정화조의 개략적인 외관 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 도 4에 도시된 정화조의 개략적인 내부구성을 보여주는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 정화조의 다른 실시예를 보여주는 내부 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 정화조를 구성하는 수처리재층에 적용되는 이탄의 실물을 보여주는 사진도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 집수조 12 : 스크린

13 : 슬러지조정기 14 : 컨베이어이송장치

15 : 슬러지 탈수설비 16 : 여과조

17 : 스크린필터 20 : 정화조

21 : 정화조본체 21a,21b : 층별케이스

22 : 하수저장공간층 23,25,26 : 제1,2,3여과사층

24 : 수처리재층 27 : 방류수배출구

28 : 메쉬망 29 : 뚜껑

30,31,32 : 유로가이드 33 : 공급파이프

34 : 수위감지장치 35 : 이동장치

본 발명은 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물이끼류의 일종으로 천연유기물질인 이탄(Sphagnum Peat Moss)을 수처리재로 적용한 정화조에 의해 하수를 정화하게 되는 정화단계를 포함하는 새로운 형태의 하수종말처리 방법을 제공함으로써, 유기물의 효과적인 제거는 물론, 부영양화와 적조현상의 주요 원인물질이 되는 질소, 인등의 영양염류를 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 한 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 현대 산업사회의 도시화로 인한 인구집중은 다량의 하수 발생을 초래하게 되었고, 이는 결국 주변 환경에 대한 오염 부하량의 증가 및 축적으로 환경 상태계에 심각한 영향을 주고 있는 실정이다.

특히, 가정생활이 윤택하게 됨에 따라 무심코 버리게 되는 음식 찌꺼기, 합성세제와 같은 생활하수와, 정화조의 급증 등으로 인한 수질오염이 극심해지고 있으며, 경제의 비약적인 성장으로 공장에서 유출되는 산업폐수가 수질오염을 가속화시켜 우리들의 생명을 위협하고 있는 실정이다.

이와 같이 날로 늘어나는 쓰레기, 오염 물질 등으로 환경 오염이 심각해짐은 물론, 수질오염이 가속화되고 있음에도 불구하고, 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있는 장소는 점점 없어지고, 그 처리가 어려워지고 있는 실정이다.

이처럼 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있는 장소는 점점 없어지는 이유로는 쓰레기 및 오염물질을 처리할 수 있는 시설이 내 지역에서만은 유치되어서는 안 된다는 지역이기주의에 기인하는 측면도 있다.

여기서, 하수란 생활에서 발생되는 배수의 총칭으로, 오수와 우수로 구분될 수 있다.

이때, 오수는 가정에서 발생되는 생활하수, 공장이나 사업장에서의 배수, 지하수 등이 집합된 것이며, 우수란 빗물이 도로 등의 배수로를 통하여 모여진 물을 말한다.

따라서, 하수의 특징은 질적으로 매우 복잡하고, 지역에 따라 다르며, 오수와 우수를 함께 집수하는 합류식인가 혹은 별도로 하는 분류식인가에 따라 그 특성이 변하게 된다.

또한, 처리구역의 지역적 특성, 규모, 인간의 생활양식, 공장의 조업방식과 시간대별, 요일별, 계절에 따라 양적, 질적으로 변화하게 된다.

이처럼 다양한 특성을 갖는 하수 중에 포함된 오염물질의 제거를 목적으로 하수처리가 이루어지게 된다.

특히, 하수처리를 통해 오물이나 더러워진 물을 깨끗이 하여 환경을 안전하게 회복시키기 위한 노력이 절대적으로 필요한 시점인 것이다.

여기서, 상기와 같은 하수 중에 포함된 오염물질의 제거를 목적으로 하는 하수처리는 그 처리방식에 따라 1차처리, 2차처리, 3차처리 및 고도처리 등으로 분류될 수 있다.

이때, 상기 1차처리는 하수 중에 부유하는 물질이나 침강성 물질을 물리적으로 제거하는 방법으로 스크리닝 시설과 침전시설 등이 이용되며 대개 하수처리장에서 최초침전지까지의 공정이 이에 해당한다.

그리고, 상기 2차처리에서는 화학적 처리와 생물학적처리 기술을 도입하여 생물학적처리가 쉽게될 수 있는 여건을 만들어 주거나 유기물을 처리한다.

또한, 상기 3차처리는 부영양화 원인물질인 질소(N)와 인(P)을 처리하는 기술로서 화학적 및 생물학적 처리기술이 도입되고 있다.

특히, 고도처리 기술은 처리수의 수질을 개선하기 위하여 물리, 화학, 생물학적 처리기술을 이용한다.

이러한 고도처리 목적은 청정지역의 공공수역 수질을 확보하거나 처리수를 재이용하기 위하여 도입되고 있다.

한편, 최근 정부나 각 지방자치제 하에서는 하수처리에 관련하여 각 지역에 다양한 형태의 하수종말처리장을 만들고 있다.

특히, 하수처리에 관련한 2003년 말 현재 행정구역내에 거주하는 인구를 기준으로, 공공 하수종말처리시설, 폐수 종말처리시설 및 마을하수도를 통해 처리되는 하수처리구역 내 하수처리인구로 나누어 산정한 하수도 보급율은 78.8% 이며, 전국에 가동중인 242개소, 시설용량은 20,884,745톤/일이고, 마을하수도는 878개소, 69,443톤/일인 것으로 조사된 바 있다.

상기와 같은 하수처리 시설을 통한 하수처리 과정은 크게 수처리 과정과 오니(Sludge)처리 과정으로 나누어진다.

여기서, 도 1에는 통상의 수처리 과정에 대해 도시되어 있고, 도 2에는 오니처리 과정이 도시되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 수처리 과정은 가정(1)→ 고형물제거단계(2)→ 펌핑단계(3)→ 최초침전단계(4)→ 폭기단계(5)→ 최종침전단계(6)→ 방류단계(7)의 순서로 이루어진다.

이때, 보통 도시 하수처리에는 생물학적 2차처리가 주로 채택되는데, 유입하수를 스크린에 의해 협잡물을 걸러내고, 고형물제거단계(2)인 침사지에서 입경 0.2 mm이상의 모래 또는 무기물을 침전시켜 제거한다.

즉, 상기 고형물제거단계(2)는 침사지를 통해 유입하수 등에 포함된 토사류, 협잡물 등을 사전에 제거하여 후속 수처리 공정과 슬러지처리 공정에서 야기될 수 있는 침사물의 퇴적에 의한 데드 스페이스(Dead Space)방지, 펌프시설의 마모에 의 한 고장 및 배관 폐쇄 방지 등에 그 목적이 있다.

상기 최초침전단계(4)는 유입된 하수 중의 부유물질(SS; Suspended Solid)을 제거하고, 부유물질(SS)에 의해 유발되는 생물학적 산소요구량(BOD; Biochemical Oxygen Demand)을 함께 제거함으로써, 후처리 공정부하를 줄이고 처리효율을 높이는 게 최초 침전의 목적이라 할 수 있다.

즉, 상기 최초침전단계(4)는 최초침전지 시설을 통해 부유성 고형물을 중력침전으로 제거하는 단계로서, 생물학적 처리공정의 부하감소, 후속처리시설의 시설용량의 감소 및 운전비용의 안정적 절감 등을 목적으로 하고 있는 것이다.

상기 폭기단계(5)는 호기성 미생물이 유입하수 중에 함유된 유기물을 흡착 분해하여 침강성이 좋은 플록(Floc)을 형성하여 최종침전지에서 오니와 처리수로 침강 분리되게 하는 데 그 목적이 있다.

즉, 상기 폭기단계(5)에서는 폭기조를 통해 최초침전단계(4)의 유출수를 미생물과 함께 폭기(Aeration)시킴으로써, 미생물의 대사작용에 의하여 유기물을 분해, 제거하는 단계인 것이다.

상기 최종침전단계(6)는 상기 폭기조의 유기물 제거 과정에서 생성된 활성슬러지와 처리수를 고액 분리함으로써, 깨끗한 방류수를 얻는 것에 그 목적이 있다.

이처럼 미생물과 하수는 최종침전단계(6)에서 최종침전지를 통해 고액 분리되어 상등수는 방류되며, 침전된 슬러지는 일부 상기 폭기조로 반송되어 미생물 농도를 유지하는 데 이용되고, 나머지는 슬러지 처리시설을 거쳐 처리되게 되는 것이다.

이러한 각 단계별 특징을 갖는 수처리 과정을 보다 구체적이고 순차적으로 설명하면, 우선, 각 가정(1) 등에서 버린 하수는 하수구를 통하여 하수처리장으로 오게 된다.

이때, 하수와 함께 온 흙, 모래, 각종 찌꺼기 등은 고형물제거단계(2)의 침사지에서 걸러진다.

즉, 상기 고형물제거단계(2)에서는 돌 조각, 모래 등 비중이 큰 물질은 침전시키고, 플라스틱병, 비닐 등 물에 뜨는 물질들은 스크린을 통해 걸러낸다.

특히, 대부분 하수처리장의 스크린 규격은 조목스크린 60~150㎜, 세목스크린 15~25㎜로 설치되어 있는 것으로 파악되고 있다.

이렇게 상기 고형물제거단계(2)에서는 유입하수 중에 포함되어 있는 쓰레기, 나무조각, 머리카락 등의 협잡물을 제거하여 후처리공정에서 배관 및 펌프기계를 보호하고 아울러 방류수역에 쓰레기 등이 유출되는 것을 방지하게 되는 것이다.

그리고, 상기 고형물제거단계(2)의 침사지에서 하수 중 고형물을 제거한 후 펌핑단계(3)를 수행하는 유입펌프장으로 보내게 된다.

이때, 상기 유입펌프장에는 최초침전단계(4)로 송수하기 위한 펌프시설을 갖추고 있는 바, 상기 펌핑단계(3)에서는 자연적으로 흘러 고형물제거단계(2)로 들어오는 하수의 다음 공정을 위한 수두(압력)를 얻기 위해서 펌프를 이용하여 유입된 하수를 높은 곳으로 펌핑하는 역할을 수행하게 된다.

즉, 상기 펌핑단계(3)에서는 대형펌프를 통해 하수를 퍼 올려 최초로 하수를 침전시키는 최초침전지 시설을 갖춘 최초침전단계(4)로 보내게 되는 것이다.

상기 최초침전단계(4)에서는 하수가 수 시간동안 체류하면서 하수중의 미세한 미립자를 침전시키는 역할을 수행하게 된다.

특히, 상기 최초침전단계(4)에서는 최초침전지가 마련되어 있고, 상기 최초침전지에서는 표면에 떠다니는 부유물 등을 스크래퍼를 이용하여 제거하게 된다.

상기한 역할을 수행하는 최초침전단계(4)는 유입부분과 침전부분, 슬러지 저장부분, 유출부분으로 나누어진다.

상기 유입부분에서는 하수의 유력을 분산시키며, 침전부분에서는 침전물을 침전시킨다.

이때, 침전된 침전물은 생오니(슬러지)라고 하며, 후술하는 오니처리 과정의 농축단계(8)에 보내어져 슬러지 처리공정을 거치게 된다.

그리고, 상기 최초침전단계(4)에서 침전 처리된 하수는 유출부분에서 폭기단계(4)로 보내져 생물학적 처리를 통해 처리되게 된다.

통상적으로 최초침전단계(4)에서는 하수가 약 2~3시간 정도 체류하면서 보통 생물학적 산소요구량(BOD)이 30% 정도 제거되며, 부유물질(SS)은 35%정도가 제거된다.

특히, 침전효율은 하수망의 형태, 하수의 생성기간, 침전 전의 분쇄정도에 따라서 좌우된다.

상기 최초침전단계(4)는 후속공정의 기능을 원활히 하기 위한 것이며, 체적된 슬러지를 적절하게 배출시키는 것이 수질관리상 매우 중요하다.

또한, 전술한 바와 같이 상기 폭기단계(5)에서는 폭기조를 통해 하수 중에 포함된 유기물질을 처리하는 역할을 하는 단계로서, 상기 폭기조에서는 많은 양의 공기를 공급하여 미생물(박테리아)을 증식시키게 된다.

보통 공기 중의 산소는 호기성 미생물을 빠르게 성장시키고, 증식된 미생물들은 하수에 있는 주 오염원인 유기물질을 산화, 분해시킨다.

이때, 하수 중의 산소와 유기물질이 많이 함유되어 있을수록 미생물은 번식을 잘하며 증식된 미생물은 유기물질을 분해시키고, 그 찌꺼기와 함께 가라앉게 되는 것이다.

그리고, 침전된 미생물 덩어리와 산화, 분해, 흡착된 덩어리들의 일부는 상기 폭기조로 이송되어(반송오니), 새로이 들어온 유기물질들을 산화, 분해하는데 이용되고, 나머지(잉여오니)는 슬러지 처리공정으로 보내져 처리되게 된다.

상기 최종침전단계(6)는 폭기단계(5)에서 처리한 하수를 최종적으로 침전처리 하는 단계로서, 상기 최종침전단계(6)는 최초침전단계(4)와 비슷하게 최종침전지 시설을 갖추고 있으나, 상기 최초침전단계(4)는 주로 현탁 고형물(SS)을 제거하는데 비해 최종침전단계(6)에서는 주로 생물학적 산소요구량(BOD)을 제거하게 된다.

즉, 상기 폭기단계(5)의 폭기조에서 유기물을 분해, 유기물(HOC)을 형성한 미생물군은 상기 최종침전단계(6)의 최종침전지에 들어와 가라앉게 된다.

이때, 미생물군이 잘 가라앉지 않으면, 처리수의 처리효율이 떨어지게 되기 때문에 상기 최종침전단계(6)에서는 이러한 미생물 덩어리를 잘 가라앉게 하고, 이를 다시 상기 폭기단계(5)의 폭기조로 보내 유기물의 산화, 분해에 이용하게 된다.

그리고, 상기 폭기단계(5)로 보내고 남은 슬러지(잉여오니)는 농축단계(8)로 보내어 슬러지 처리공정을 거치게 되며, 깨끗하게 처리된 상등수(맑은 물)만을 방류시키게 된다.

상기 방류단계(7)는 방류펌프장에 마련된 방류시설을 통해 하수를 처리한 후 처리수를 공공수역에 내보내는 최종단계이다.

통상 상기 방류단계(7)에서는 공공수역으로 방류하는 처리수중의 유해세균, 대장균등의 멸균과 냄새제거, 부식통제, 생물학적 산소요구량(BOD)을 제거하기 위하여 방류펌프장 내에 염소주입기와 혼합장치(접촉조와 방류거)로 구성된 소독설비를 갖추고 있다.

이처럼 상기 방류단계(7)에서는 하수를 살균하기 위해 충분한 량의 염소를 주입해서 15분 후 0.5㎎/ℓ정도의 잔류염소를 존재시킨 상태에서 방류하게 되는 바, 이는 정화와는 달리 100% 살균이 아니기 때문에 잔류염소가 방류수(처리수)에 존재하게 되면서 하천의 생태계에 악영향을 미친다는 보고가 있어 최근에는 염소에 의한 살균을 중단하고 있는 것이 보통이다.

이렇게 최종적으로 상기 방류단계(7)의 하수처리 과정을 거친 상등수는 생물학적 산소요구량(BOD) 20ppm, 부유물질(SS) 20ppm 이하로 방류된다.

특히 이때, 처리의 정도에 따라서 방류수의 수질이 다르고 계절, 시간 등에 따라서 방류수량에 변동이 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 오니(Sludge)처리 과정은 수처리 과정과 연계 분리되어 최초침전단계(4)→농축단계(8)→소화단계(9)→탈수단계(10) 순서 로 이루어진다.

즉, 상기 수처리 과정 중 상기 최초침전단계(4)에서 발생되어 가라앉은 오니(슬러지)들은 농축단계(8)로 보내지게 된다.

이처럼 하수가 고형물제거단계(2)의 침사지, 최초침전단계(4)의 최초침전지, 폭기단계(5)의 폭기조, 최종침전단계(6)의 최종침전지 등을 거치는 과정에서 슬러지가 발생하게 되는 바, 상기 슬러지는 농축단계(8)의 농축조로 보내지게 되는 것이다.

상기 농축단계(8)는 농축조를 통해 생오니(슬러지) 및 잉여오니(슬러지)를 고액 분리하여 농도를 높이고, 슬러지 부피를 감소시키는 단계로서, 상기 최초침전단계(4)의 생오니와, 최종침전단계(6)의 잉여오니를 중력에 의한 침전방식으로 농축시키게 된다.

상기 슬러지는 하수처리과정에서 나오는 필연적인 부산물이므로 하수처리장은 이러한 슬러지를 최소한으로 줄여야 하는 바, 상기 농축단계(8)의 농축조에서는 수분을 97 ~ 99.2% 까지 줄여주게 된다.

이때, 상기 슬러지 농축상황은 슬러지 처리시설의 전체 효과에 큰 영향이 있을 뿐만 아니라 분리액은 수처리 시설에도 영향을 미치기 때문에 충분한 관리가 요구된다.

그리고, 상기 농축단계(8)의 농축조에서 농축된 슬러지(오니)는 소화단계(9)의 소화조로 보내지게 된다.

상기 소화단계(9)는 농축단계(8)에서 농축시킨 슬러지를 소화조 내에서 화학 적인 처리를 하는 단계로서, 밀폐된 탱크(소화조) 속에서 슬러지를 가온하여 교반함으로써, 슬러지의 유기물이 분해되어 부산물과 메탄가스가 나오게 되는 역할을 수행하게 된다.

이러한 역할을 수행하는 상기 소화단계(9)에서는 미생물의 작용으로 유기물을 분해하여 슬러지를 처리할 수 있는 호기성 소화조, 혹은 혐기성 소화조를 갖추고 있다.

이때, 상기 호기성 소화조는 운전이 쉽고, 냄새가 거의 없으며, 처리수의 생물학적 산소요구량(BOD), 부유물질(SS) 농도가 낮다는 장점이 있다.

그리고, 상기 혐기성 소화조는 소규모인 경우에 동력시설이 필요 없고 연속처리를 할 수 있으며, 유지관리가 용이하고, 유용한 메탄가스(CH₄)를 얻을 수 있으며, 병원균이나 기생충란을 사멸시킬 수 있다는 장점이 있다.

즉, 상기 소화단계(9)에서 생성된 메탄가스는 자체적인 연료(발전기, 보일러)로 사용되어 자원 재활용에 도움을 준다.

이러한 염기성 소화조는 산소를 차단하여 슬러지를 처리하는 방법인 혐기성 소화방법을 주로 사용하는 바, 유기물의 함량을 줄여 사후에 2차 오염을 최소화하고 안정화시키는 역할을 하게 된다.

통상적으로 혐기성 하에서 유기물을 분해할 때, 혐기성 세균이나 미생물은 유기물중의 산소 및 아질산염, 질산염, 황산염 등 화합물중의 산소를 이용하고, 부산물로서 메탄, 황화수소, 탄산가스 등이 발생시키는 것이다.

또한 상기 염기성 소화조에서는 소화효율을 높이기 위하여 가온과 교반이 행해진다.

이와 같은 상기 염기성 소화조를 통한 슬러지의 혐기성 소화는 안정되고 처리하기 쉬운 슬러지를 만들게 됨은 물론, 슬러지 용량을 감소시키고 위생상 안전한 슬러지를 만들게 되며, 발생 소화가스는 연료로 이용할 수 있는 이점을 갖는 것이다.

이때, 상기 소화단계(9)의 소화조 내에서는 통상 슬러지를 30일 정도 체류시키게 되는 바, 그 과정에서 불필요한 박테리아를 사멸시키고 고형물질을 감소시키게 된다.

그리고, 상기 소화단계(9)의 소화과정에서 메탄가스가 생성되게 되고, 슬러지의 악취를 제거하게 된다.

물론, 상기 소화단계(9)의 소화조에서는 소화슬러지와 탈리액으로 분리시켜 각기 슬러지 탈수설비와 수처리시설로 보내게 된다.

이렇게 30일 이상 소화단계(9)의 소화조에 있던 슬러지는 탈수단계(10)로 보내어져서 수분을 완전 제거한 뒤 매립 처리되게 된다.

즉, 상기 탈수단계(10)에서는 슬러지의 수분을 제거하기 위한 가압여과기와 같은 슬러지 탈수설비를 갖추고 있다.

통상 하수처리결과 발생한 슬러지는 용적도 크고 수분도 많아 액상이기 때문에 그대로의 처분은 불가능에 가깝다.

따라서, 여과와 압축을 조합한 가압여과기와 같은 상기 슬러지 탈수설비를 이용하여 슬러지 함수율 80%이하 정도의 케익상으로 탈수하여 슬러지 용량을 적게함과 아울러, 반출, 운반 및 처분을 쉽게 하고 있는 것이다.

이때, 상기 탈수단계(10)에서는 슬러지에 응집약품을 투여하여 고형화를 촉진시키게 된다.

즉, 슬러지는 물과의 친화력이 강하기 때문에 직접 여과기에 공급하면 탈수효과가 지극히 나쁘게 되고, 이 때문에 적당한 약품(응집제)을 첨가하여 탈수성을 개선하게 되는 것이다.

보통 슬러지 콜로이드상 미립자의 표면은 (-)로 전기적으로 하전되어 서로 반발하고 있으나, 응집제(통상, 양이온의 폴리머(Polymer)를 사용한다)를 첨가하면 가수분해에 의하여 (+)로 하전하여 슬러지를 중화시키게 된다.

이때, 상기 슬러지를 고형화시키는 방법에는 자연건조, 진공여과, 원심분리 등이 있으나 대부분의 국내 하수처리사업소는 벨트프레스식 방법을 취하고 있다.

이렇게 상기 탈수단계(10)를 통해 생성된 고형의 슬러지는 오니케익이라고 하며, 매립장에 매립 처리하게 되는 것이다.

이상과 같은 처리 계통에 이용되는 생물학적 처리방식은 주로 폭기조의 형태와 운전방식 및 미생물의 상태에 따라서 침전성 생물법과 부착성 생물법으로 구분되며, 현재 사용되고 있는 생물학적 처리(Biological treatment)방식들은 표준활성 슬러지법(Activate sludge method), 산화구법(Oxidation ditch method), 살수 여상법(Trickling filter method), 회전 원판법(Rotated biological contactor) 등이 있다.

여기서, 상기 표준활성 슬러지법(Activate sludge method)은 하수처리 공법 중 가장 많이 사용되는 방법이다.

통상적으로 하수를 폭기(Aeration)하면, 하수 중의 유기물을 이용하여 호기성 미생물이 번식하여 응집성이 있는 플록(Folc)이 형성되게 된다.

이것을 "활성슬러지"라고 하는 데, 호기성 세균, 원생동물, 후생동물 및 무기, 유기의 비생물성 슬러지로서 구성되고 있다.

상기 활성슬러지법은 이러한 활성슬러지를 이용하여 하수를 처리하는 것을 말한다.

즉, 활성슬러지는 호기성 상태에서 하수와 혼합하면, 하수 중 유기물이 활성슬러지에 흡착되고, 슬러지를 이루고 있는 미생물에 의하여 산화 및 동화하여 분해, 액화, 가스화하며, 일부 활성슬러지로 전환하게 된다.

여기서, 상기 활성슬러지법은 1차침전지, 폭기조(활성슬러지조), 2차침전지, 슬러지 반송시설로 구성된 하수처리장에서 진행되게 된다.

이때, 하수는 1차침전지에서 고형물이 제거된 후 폭기조에서 용해성 유기물질이 활성슬러지에 의하여 세포질로 전환된다.

그리고, 상기 활성슬러지는 2차 침전지에서 고액 분리되어 상등수는 방류되고, 그 외에는 고도처리 된다.

특히, 분리된 활성슬러지 일부는 반송되고 나머지는 잉여슬러지로서 처리된다.

이와 같이 활성슬러지 공정에 의한 용해성 유기물질의 제거는 흡착(생물학적 응집), 물질대사, 고액분리의 3단계로 요약할 수 있다.

이때, 상기 흡착은 하수가 활성슬러지와 접촉하면 단시간(20~30분)에 많은 생물학적 산소요구량(BOD)이 제거되는 현상이며, 하수는 활성슬러지조 내를 흘러가는 동안에 몇 번이나 흡착을 반복하면서 정화되어 간다.

그리고, 흡착된 유기물은 미생물의 영양원으로 이용되는 것이나, 미생물의 증가에 필요한 에너지를 얻기 위해 흡착 유기물을 분해하는 것을 산화라 하고, 산화에 의하여 얻은 에너지를 이용하여 미생물의 새로운 세포를 합성하는 것을 동화라 한다.

또한, 표준활성 슬러지법에서는 유입수질, 처리조건에 따라 다르나, 생물학적 산소요구량(BOD) 제거의 35→40%는 산화에, 60→65%는 동화에 사용된다.

특히, 하수 중의 유기물이 감소되면, 미생물은 자기 세포물질을 산화하여 생활에 필요한 에너지를 얻는 데, 이것을 내생호흡이라 한다.

이와 같이 하수종말처리장에서 하수처리 과정 중 수처리 과정에 적용되는 생물학적 처리방식은 여러 가지가 있는 바, 전술한 바와 같이 통상 표준활성 슬러지법이 많이 사용되고 있다.

그러나, 종래 하수종말처리장에서 적용해 온 활성슬러지법에 의한 하수처리는 유기물 및 부유물질 제거에 효과적이라는 장점을 가지고 있었으나, 유기물 중 총 질소(T-N), 총 인(T-P) 등의 영양염류를 제거하는 데에는 어느 정도 한계성을 가지고 있다는 문제점이 있었다.

일반적으로 하수는 상기한 2차처리 과정을 거친 후에도 오염물질이 완전히 제거되는 것이 실제적으로 불가능하다.

즉, 상기 2차처리에 의해 하수를 처리한 후에도 여러 종류의 무기성 이온을 비롯한 유기물질, 영양염류 등이 방류수역으로 유출됨에 따라 방류수의 수질개선 효과가 그 다지 크지 않은 경우가 발생하고 있다는 문제점이 있었다.

특히, 상기 질소(T-N), 총 인(T-P)과 같은 영양염류 등이 방류수역으로 유출됨에 따른 대표적인 문제점으로는 부영양화와 적조현상을 들 수 있다.

부언하면, 하수의 질소(T-N), 총 인(T-P)과 같은 영양염류는 폐쇄성 수역에서 조류 및 수서식물의 성장을 촉진시켜 용존산소(DO)의 고갈로 인한 방류수역의 자정능력 저하를 초래하게 됨으로써, 부영양화와 적조현상이 나타나게 되는 것이다.

따라서, 궁극적인 수질개선을 위해서는 유기물에 포함되는 질소(T-N), 총 인(T-P) 같은 영양염류를 제거해야만 한다.

이를 위해 기존의 표준활성 슬러지법을 이용하는 하수처리시설의 경우에는 2차처리 공정에 덧붙여 3차처리 시설을 추가로 설치함으로써, 상기 2차처리 공정을 통해 탄소성 BOD 성분의 유기물을 효과적 제거한 다음, 부영양화 및 적조현상의 주요 원인물질이 되는 질소(N), 인(P)등의 영양염류를 3차 처리과정을 통해 효과적으로 제거하도록 하고 있는 것이다.

그러나, 상기와 같이 3차처리 시설을 추가적으로 더 설치하게 됨에 따라 건설비용 및 유지관리 비용 등의 여러 가지 경제적 측면에 추가적인 비용 부담이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 대략 200 ~ 400호 정도의 가구수를 갖는 마을의 간이 하수종말처리장의 경우, 하루에 대략 100톤(t) 정도의 하수를 처리할 수 있는 시설 규모를 갖추는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.

그런데, 상기 200 ~ 400호 정도의 가구수를 갖는 마을에서 간이 하수종말처리장을 건설함에 있어서, 표준활성 슬러지법에 의해 하루에 대략 100톤(t) 정도의 하수를 처리할 수 있는 시설 규모를 갖춘 하수종말처리장을 건설하면서 추가적으로 3차 처리시설까지 갖추기에는 경제적 부담이 매우 크다는 단점이 있었다.

즉, 표준활성 슬러지법을 이용하는 하수종말처리장의 경우에는 전술한 바와 같이 1차침전지, 폭기조(활성슬러지조), 2차침전지, 슬러지 반송시설 등을 기본적으로 갖추어야 하기 때문에, 설치부지의 확보, 건설비용 및 유지관리 비용 등의 경제성 측면을 고려할 때 그 효율성이 떨어질 뿐만 아니라 폭기조와 같은 다소 혐오감을 줄 수 있는 시설로 인해 주민친화형이 되지 못하여 배타적인 지역이기주의에 봉착할 우려가 높다는 단점을 갖고 있었다.

특히, 전술한 바와 같이 질소, 인과 같은 영양염류 제거를 위해 3차 처리시설까지 추가적으로 설치할 필요성이 대두되기 때문에 간이 하수종말처리장의 시설 규모가 상대적으로 커질 수밖에 없을 뿐만 아니라 경제성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 폭기조(활성슬러지조)를 통해 호기성 미생물을 번식시켜 유기물을 제거하는 표준활성 슬러지법을 이용하는 하수종말처리장의 경우, 처리수질은 미생물의 적절한 배양 조건에 따라 좌우되므로, 처리효율의 향상을 위해서는 폭기조 의 운영조건을 얼마나 효율적으로 개선할 수 있느냐가 매우 중요한 요소 중 하나로 작용하게 된다.

따라서, 실질적으로 시설을 유지관리하는 데 축적된 경험에 의한 많은 노하우를 필요로 하고, 이러한 노하우가 축적되지 않은 경우에는 그 유지관리가 어렵다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래 표준활성 슬러지법을 이용하는 하수종말처리장의 문제점을 개선한 새로운 형태의 하수종말처리 방법을 제공하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 물이끼류의 일종으로 천연유기물질인 이탄이 수처리재로 적용된 정화조에 의한 정화단계를 포함하는 새로운 형태의 하수종말처리 방법을 제공함으로써, 유기물의 효과적인 제거는 물론, 부영양화와 적조현상의 주요 원인물질이 되는 질소, 인등의 영양염류를 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 한 하수종말처리 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 종래 하수종말처리장에서 하수처리 과정에서 주로 사용하는 표준활성 슬러지법에 따른 폭기조를 이용하여 유기물을 제거하게 되는 폭기단계를 없애면서도 유기물은 물론 영양염류까지도 효과적으로 제거할 수 있는 정화조에 의한 새로운 형태의 하수종말처리 방법을 채용한 간이 하수종말처리장을 제공함으로써, 상기한 3차처리 공정을 위한 시설이 불필요하게 되고, 정화조 자체의 규모가 상대적으로 작아 설치부지 확보 측면에서 바람직하며, 처리시설에 대한 소규모의 유지관리 조직 및 유지관리 기술 습득이 용이함에 따른 유지관리의 용이성이 있으 며, 건설비용 및 유지관리 비용의 절감에 따른 탁월한 경제성을 갖게 되는 새로운 형태의 간이 하수종말처리장을 제공하는 데 그 목적이 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 상기 정화조에 적용되는 수처리재로 천연유기물질인 이탄을 사용하고 있기 때문에 수처리의 신뢰성이 높으면서도 자연압을 이용한 정화방법에 의한 에너지의 절약형이고, 폭기조와 같은 다소 혐오적인 시설을 없앰에 따른 주민친화형이며, 매우 친환경적이라는 장점을 갖는 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장을 제공할 수 있게 된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수종말처리 방법은, 스크린을 갖춘 집수조에 의해 하수에 포함된 고형물을 걸러내는 역할을 수행함과 동시에 하수를 일정량 집수하는 하수집수단계와; 상기 집수조에 집수된 하수를 펌핑수단을 통해 펌핑하여 슬러지조정기에 보내서 하수 속에 포함된 슬러지와 물을 분리 처리하는 슬러지제거단계와; 상기 슬러지조정기를 통해 걸러져 모아진 슬러지를 컨베이어 이송장치 등을 통해 이동시켜 슬러지 탈수설비를 이용하여 슬러지에 포함된 수분을 제거한 처리하는 탈수단계와; 상기 슬러지조정기를 통해 슬러지와 분리된 하수를 여과조로 공급받아 여과조 상에 마련된 스크린필터를 통해 미세 슬러지를 제거하는 여과단계와; 상기 여과조에서 미세슬러지가 제거된 상태의 하수를 자연 여과기능을 갖는 여과사층, 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층을 포함하는 정화조 내에 펌핑수단으로 공급함으로써, 상기 정화조 내에서 하수에 포함된 유기물 및 영양염류를 수처리재층의 이탄에서 흡착하 여 자연발생적인 미생물에 의해 생분해함에 따라 하수를 정화하여 방류하게 되는 정화단계를 포함하는 하수종말처리 방법을 제공함으로써 달성된다.

이때, 상기 탈수단계에서 슬러지 탈수설비를 통해 탈수되는 슬러지에서 배출된 수분(하수)은 한데 모아져서 상기 여과조로 이송되어 여과단계를 거치는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 정화단계의 정화조에서 수처리재층에 적층되는 물이끼류 이탄은, 북위 48°캐나다 엘버트 지역에서 생산 공급되는 물이끼류의 일종으로서, 독특한 섬유질 다공성 세포구조를 가지고 있어 이 섬유질 다공성 세포구조가 모세관 작용에 의해 자중 기준의 8.3~10배 가량의 강력한 흡착력을 가지고, 흡착한 물질을 캡슐화(Encapsulates)하여 4bar 이상의 외부압력에 의하지 않고는 재방출(non-leaching)하지 않으며, 자연 발생적인 미생물의 숙주 기능을 통해 흡착된 질소와 인과 같은 영양염류를 미생물이 자연상태로 생분해(biodegraded)시킬 수 있는 특성을 갖도록 연구 개발된 천연유기물질의 이탄을 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 상기와 같은 하수종말처리 방법이 적용되는 본 발명에 따른 간이 하수종말처리장은, 가정이나 공장 등에서 배출된 하수를 일정량 집수함과 동시에 하수에 포함된 고형물을 걸러내는 역할을 수행하는 스크린을 갖춘 집수조와; 상기 집수조에 집수된 하수를 펌핑수단을 통해 펌핑하여 하수 속에 포함된 슬러지와 물을 분리 처리하는 슬러지조정기와; 상기 슬러지조정기를 통해 걸러져 모아진 슬러지를 컨베이어 이송장치 등으로 이송받아 슬러지에 포함된 수분을 제거하는 슬러지 탈수설비와; 상기 슬러지조정기를 통해 슬러지와 분리된 하수를 공급받아 하수에 포함 된 미세 슬러지를 제거하는 스크린필터를 갖춘 여과조와; 상기 여과조 내의 하수를 펌핑수단을 통해 공급받아 하수에 포함된 유기물 및 영양염류를 흡착하여 자연발생적인 미생물에 의해 생분해 함에 따라 하수를 정화하여 방류시킬 수 있도록 자연낙하 방식으로 흘러내리는 하수에 대해 자연 여과기능을 갖는 여과사층 및 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층이 최저 3단의 층상구조를 갖고 배치된 정화조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명에 따른 간이 하수종말처리장에 사용되는 정화조는, 외관을 형성하는 정화조본체 내부를 일정 구역으로 구획한 다음, 그 내부의 일측 최상단에 상기 여과조로부터 공급되는 하수를 저장하여 자연 낙하방식을 통해 흘려보내는 하수저장공간층을 마련하고, 상기 하수저장공간층 바로 밑으로 순차적으로 여과사로 구성된 제1여과사층과, 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층과, 여과사로 구성된 제2여과사층을 최저 3단의 층상구조를 갖도록 배치하며, 상기 최저 3단의 층상구조를 갖도록 배치된 전방으로 여과사로만 단층 구성된 제3여과사층을 연속적으로 배치하면서 그 사이사이에 유속의 조절기능을 갖는 복수개의 유로가이드를 일정 간격을 두고 배치함과 아울러 상기 유로가이드의 전방인 상기 정화조본체의 외주면 일측에 방류수를 방류할 수 있는 방류수배출구가 마련된 구조를 갖는다.

이때, 상기 제1,2,3여과사층을 구성하는 여과사는, 규사(흔히, 모래), 알갱이 상태로 제조된 황토, 활성탄과 같은 자연 여과기능을 갖는 재질 중 적어도 어느 하나로서, 그 크기가 0.8~2㎜ 이내의 고른 규격을 갖는 알갱이 형태로 이루어진 것 이 바람직하다.

그리고, 상기 정화조본체 내에는 상기 여과조로부터 펌핑수단을 통해 공급되는 하수의 공급수위를 조절하기 위한 수위를 감지하는 수위감지장치가 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 정화조본체의 내부에 층상구조로 배치되는 제1여과사층과 수처리재층은 각각 층별로 모듈화시켜 상호 분리 가능한 층별케이스로 제작되고, 상기 각 층별케이스의 바닥면은 여과사나 수처리재가 빠져나갈 수 없는 상태의 메쉬망 구조로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 하수종말처리 방법에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 수행하는 간이 하수종말처리장의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 중 정화단계를 수행하는 정화조의 개략적인 외관 사시도 이며, 도 5는 본 발명에 따른 도 4에 도시된 정화조의 개략적인 내부구성을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 정화조의 다른 실시예를 보여주는 내부 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 정화조를 구성하는 수처리재층에 적용되는 이탄의 실물을 보여주는 사진도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하수종말처리 방법은 크게 하수집수단계(S1), 슬러지제거단계(S2), 탈수단계(S3), 여과단계(S4), 정화단계(S5)로 구분할 수 있다.

여기서, 상기 하수집수단계(S1)는 집수조(11)에 의해 가정이나 공장 등에서 배출된 하수를 일정량 집수하여 모아줌과 동시에 하수에 포함된 고형물을 걸러내는 역할을 수행함으로써, 후속처리 공정의 원활한 진행을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

다시 말해, 상기 하수집수단계(S1)는 가정이나 공장 등에서 배출된 하수가 하수구를 통해 집수조(11)로 집수된 후 하수와 함께 온 흙, 모래, 각종 찌꺼기 등의 고형물이 집수조(11)에서 1차적으로 걸러져 제거되게 되는 초기단계를 의미한다.

즉, 상기 집수조(11)에서는 돌 조각, 모래 등 비중이 큰 물질은 침전시키고, 플라스틱병, 비닐 등 물에 뜨는 물질들은 스크린(12)을 통해 걸러내게 된다.

이때, 상기 본 발명에 따른 집수조(11)는 대략 200 ~ 400호 정도의 가구수를 갖는 마을의 간이 하수종말처리장에 설치되는 시설 규모로서, 하루 최대 100t(톤)정도를 하수 처리할 수 있는 규모가 바람직하다고 할 때, 상기 집수조(11)는 하루 하수처리량의 대략 1/5 수준(20t 가량)의 집수 용량을 갖추는 것이 바람직하다.

특히, 상기 집수조(11)의 역할은, 마을 단위로 발생하는 하수가 항상 일정하게 발생하는 것이 아니라 매우 불규칙적으로 발생하게 됨은 물론, 그 발생량이 천차만별로 달라질 수밖에 없기 때문에, 상기 집수조(11)를 통해 일정한 수준으로 하수를 집수한 다음, 집수된 하수를 다음 공정으로 보냄으로써, 다음 공정을 원활하게 진행시킬 수 있도록 함에 있다.

이때, 상기에서 제시하고 있는 집수조(11)의 규격은 하나의 바람직한 실시예 로 제시된 것일 뿐, 상기 규격으로 제한하는 것은 아니며, 간이 하수종말처리장의 하루에 필요로 하는 하수처리 용량, 우기 및 건기와 같은 계절별 기후 조건, 평균적인 하수발생량 등 종합적인 현지 상황을 고려함으로써, 다양한 변수의 검토를 통해 적절한 규격으로 설계하게 됨은 자명하다.

그리고, 상기 집수조(11)에 설치되게 되는 상기 스크린(12) 규격은, 종래 하수종말처리장에서 사용하는 것과 마찬가지로, 조목스크린 60~150㎜, 세목스크린 15~25㎜로 설치하는 것이 바람직하다.

이처럼 상기 하수집수단계(S1)는 집수조(11)를 통해 유입하수 등에 포함된 토사류, 협잡물 등을 사전에 제거하여 후속 처리공정의 부하감소, 후속 처리시설의 시설용량의 감소 및 운전비용의 안정적 절감 등을 통해 처리효율을 높일 수 있는 수처리 공정을 제공하게 된다.

상기 집수조(11)에 집수되면서 하수집수단계(S1)를 거친 하수는 펌핑수단(P1)을 통해 펌핑되어 슬러지제거단계(S2)를 거치게 된다.

이때, 상기 펌핑수단(P1)으로는 스크류 타입의 펌프가 사용되는 것이 바람직하다.

이처럼 많은 종류의 펌프 중에서 스크류 타입의 펌프를 사용하는 이유는, 상기 집수조(11)에서 하수에 포함된 고형물이 침전 및 스크린(12)에 의해 1차적으로 제거되었지만, 아직도 하수에는 많은 슬러지가 포함되어 있기 때문에 슬러지 등에 의한 고장 위험이 상대적으로 적은 스크류 타입의 펌프를 사용하여 하수를 펌핑함으로써, 하수 펌핑 과정에서의 펌프 고장을 최소화시킬 수 있도록 하기 위함이다.

이렇게 상기 펌핑수단(P1)을 통해 펌핑된 하수는 슬러지제거단계(S2)를 거치게 되는 바, 상기 슬러지제거단계(S2)에서는 슬러지조정기(13)를 통해 하수 속에 포함된 슬러지와 물을 분리 처리하게 된다.

이때, 상기 슬러지조정기(13)는 회전하는 회전원통 속을 하수가 지나가면서 물은 회전원통의 외주면에 형성된 미세한 다수의 구멍을 통해 빠져나가고, 슬러지는 회전원통 속에 남은 상태로 지속적으로 모아져 측면으로 배출될 수 있는 구조를 갖춘 수처리 장치이다.

그리고, 이렇게 슬러지조정기(13)를 통해 걸러져 모아진 슬러지는 컨베이어 이송장치(14) 등을 통해 별도의 장소로 이동되어 슬러지 탈수설비(15)를 이용하여 탈수단계(S3)를 거쳐 매립 처리되게 된다.

이때, 상기 슬러지 탈수설비(15)로는 여과와 압축을 조합한 가압여과기, 우리 나라의 하수종말처리장에서 많이 사용되고 있는 벨트프레스와 같은 장치를 채용하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 슬러지를 탈수하여 매립하기 위한 슬러지 탈수설비(15) 자체는 통상의 하수종말처리장에서 반드시 필요로 하는 설비 중 하나이고, 슬러지를 고형화시키고 그 크기를 최소화하여 반출에 따른 운반 및 매립이 용이하도록 하는 기술이 이미 주지 관용되고 보편화되어 있다.

이에 본 발명에서의 슬러지 탈수과정 자체는 종래 보편화된 기술을 그대로 채용하여 사용하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 슬러지를 탈수하는 탈수단계(S3)의 구체적인 설비 및 구체적인 작업 과정에 대해서는 생략한다.

한편, 상기 슬러지조정기(13)를 통해 분리된 슬러지가 상기한 바와 같이 슬러지 탈수설비(15)로 이송되어 탈수단계(S3)를 거치게 될 때, 상기 슬러지조정기(13)에 의해 슬러지와 분리된 물(하수)은 그대로 여과조(16)로 보내져 여과단계(S4)를 거치게 된다.

이때, 상기 탈수단계(S3)에서 슬러지 탈수과정에서 발생하는 수분 역시 재차 모아져서 상기 여과조(16)로 보내지게 된다.

즉, 상기 여과조(16)를 통한 여과단계(S4)는 후술하는 정화조(20)에서 하수가 정화되기 전에 하수 속에 포함된 미세한 슬러지를 최대한 제거하여 정화조(20)에서의 정화 효율을 극대화시키기 위한 전 단계로서, 미세한 슬러지를 90~95% 정도까지 제거하는 단계이다.

이러한 여과단계(S4)는 상기 여과조(16) 상에 마련된 스크린필터(17)에 의해 수행되는 바, 상기 스크린필터(17)는 부직포 형태를 갖는 것으로 하수에 포함된 아주 미세한 슬러지까지 제거할 수 있는 기능을 갖는다.

이때, 상기 스크린필터(17)에 의해 걸러지는 슬러지는 그 자체가 미세할 뿐만 아니라 걸러지는 양 자체가 상대적으로 적기 때문에 스크린필터(17)의 청소 및 교체과정에서 한데 모아져서 자연건조 등을 통해 건조시킨 후 상기 탈수단계(S3)를 통해 고형화 된 슬러지들과 함께 매립 처리하게 된다.

그리고, 상기 여과조(16)는 집수조(11)에 비해 상대적으로 작은 규모로 형성되어 있으며, 상기 스크린필터(17)를 통해 미세한 슬러지를 여과한 상태로 하수를 모아서 다음 단계를 수행하기 위한 정화조(20) 내로 하수를 공급할 수 있는 수조역할을 하게 된다.

이와 같이 상기 여과조(16)에서 여과단계(S4)를 통해 미세 슬러지까지 제거된 하수는 본 발명의 하수처리 과정 중 최종 단계인 정화단계(S5)를 수행하기 위해 펌핑수단(P2)을 통해 펌핑되어 정화조(20)로 보내지게 된다.

여기서, 상기 정화조(20)는 본 발명에 따른 하수처리 방법을 수행하는 시설 중 가장 중요한 정화단계(S5)를 수행하는 시설로서, 상기 정화조(20)의 개략적인 구성이 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정화조(20)는 하수 내에 포함된 영양염류와 같은 유기물을 흡착하여 캡슐화 시킨 상태에서 자연 발생적인 미생물에 의해 유기물을 자연상태로 생분해 시킬 수 있는 천연유기물질로 이루어진 수처리재가 포함되는 구성을 갖는다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 정화조(20)는 외관을 형성하는 정화조본체(21) 내부를 일정 구역으로 구획한 다음, 그 내부의 일측 최 상단에 상기 여과조(16)로부터 공급되는 하수를 저장하여 자연 낙하방식을 통해 흘려보내는 하수저장공간층(22)을 마련하고, 상기 하수저장공간층(22) 바로 밑으로 순차적으로 여과사로 구성된 제1여과사층(23), 수처리재로 구성된 수처리재층(24), 여과사로 구성된 제2여과사층(25)을 최저 3단의 층상구조를 갖도록 배치하며, 상기 최저 3단의 층상구조를 갖도록 배치된 전방으로 여과사로만 단층 구성된 제3여과사층(26)을 연속적으로 배치함과 동시에 이곳에 유속의 조절 기능을 갖는 복수개의 유로가이드 (30,31,32)를 일정 간격을 두고 배치하는 구조를 갖는다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 정화조본체(21)는 측면에서 바라 볼 때 대략 니은자 형태를 띠는 형상구조를 가지고 있으며, 상기 정화조본체(21)의 각 상면은 개구된 구조를 갖는다.

또한, 상기 정화조본체(21)의 일측에는 정화조본체(21) 내부에서 정화된 방류수를 배출하는 방류수배출구(27)가 마련되어 있다.

이때, 상기 방류수배출구(27)의 설치위치는 상기 하수저장공간층(22)으로부터 제1여과사층(23)으로 스며들어 흘러내리는 하수가 상기 수처리재층(24)과 제2여과사층(25)을 지나면서 여과 및 정화된 후 다시 제3여과사층(26)을 거치는 과정에서 재차 자연 여과되면서 유속이 조절된 상태로 자연스럽게 배출되도록 구성된 정화조(20)의 유로 배치특성상 상기 정화조본체(21)의 최전방 쪽에 위치하는 것이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 정화조본체(21)의 개구된 상면은 개구된 상태 그대로 방치될 수 있으나, 별도의 뚜껑(29)을 통해 개폐 구조로 형성되는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.

한편, 상기 수처리재층(24)에 사용되는 수처리재로는 천연유기물질인 물이끼류 이탄(sphagnum peat moss)이 이용된다.

상기 물이끼류 이탄(sphagnum peat moss)은 그 종류가 대략 63종에 이르는 다양한 이탄(peat moss) 중 하나의 종류이다.

즉, 통상적으로 알려진 이탄(泥炭, PEAT MOSS)은 늪지대의 수생식물, 이끼, 갈대 등의 식물이 오랜 세월동안 고사를 거듭하여 일부 부식되어 쌓여진 것을 일컫는 것이며, 그 생성기와 부식도에 따라 부엽, 초탄, 이탄, 토탄이라 칭하고 있다.

이러한 통상의 이탄(泥炭, PEAT MOSS)은 이끼류나 갈대, 사초 등의 벼과식물 또는 소나무, 치자나무 등의 수목질의 유체가 분지에 두텁게 퇴적하여 물의 존재하에서 균류등의 생물화학적인 변화(부식화)를 받아 분해, 변질된 것으로, 신생대 4기층에서 나오는 완전히 탄화되지 못한 석탄의 일종으로 약 50%의 탄소를 함유한 한냉지, 고소(高所)한냉습지대 등에서 산출되는 물체로 알려져 있으며, 보습성, 보비성의 특성을 가지고 있어 주로 화훼작물의 배토지에 혼합 사용하거나, 유기질 비료의 재료, 흡착여과제의 혼합재료로 사용되는 등 여러 산업분야에서 응용되고 있는 천연유기물질로 알려져 있다.

특히, 통상의 이탄(peat moss)은 그 분포지역이 매우 다양하여 그 종류가 대략 63종에 이르며, 분포 지역별로 이탄에 함유하고 있는 성분 및 그 각 성분의 구성비들에 있어 다소 차이를 보이는 것으로 알려져 있다.

이와 같이 다양한 분포지역을 갖는 이탄(peat moss) 중 본 발명의 수처리재로 사용되는 이탄(sphagnum peat moss)은, 물이끼류의 일종인 천연유기물질로서, 북위 48°캐나다 엘버트 지역에서 생산 공급되는 것을 사용하고 있다.

즉, 본 발명에 적용되는 상기 이탄(sphagnum peat moss)은, 상기 캐나다의 엘버트 지역에서 수 천년 전 이 지역의 호수, 늪 등 한냉 습지에서 자생하던 물이끼류가 고사를 거듭하여 지표에 퇴적되어 생물학적, 화학적인 변화를 통해 생성된 천연유기물질인 것이다.

특히, 본 발명에 적용되는 이탄(sphagnum peat moss)은 독특한 섬유질 다공성 세포구조를 가지고 있는 바, 이 섬유질 다공성 세포구조가 모세관 작용에 의해 자중 기준의 8.3~10배 가량의 강력한 흡착력을 가지며, 흡착한 물질을 캡슐화(Encapsulates)하여 4bar 이상의 외부압력에 의하지 않고는 재방출(non-leaching)하지 않으면서 자연 발생적인 미생물에 의해 자연상태로 생분해(biodegraded)되는 기능을 갖도록 캐내다의 도날드 박사에 의해 물이끼 흡착제(Sphagnum Peat Moss Absorbent; 일명, Peat Sorb(상표명))로 연구 개발된 이탄을 사용하는 것이다.

이처럼 본 발명에 따른 정화조(20)는 상기한 이탄의 특성을 100% 활용할 수 있도록 정화조(20) 내에서 수처리재로 적용하고 있는 것으로, 단순히 이탄만으로 정화조(20)를 구성할 경우에는 미세슬러지 등이 수처리재층(24) 표면에 쌓이게 되면서 정화기능을 수행하기 어렵기 때문에 상기 수처리재층(24) 위에 자연 여과기능을 갖는 제1여과사층(23)을 두고 있는 것이다.

여기서, 상기 제1,2,3여과사층(23,25,26)에 사용되는 여과사는 일정한 크기를 갖는 규사(흔히, 모래), 일정한 크기의 알갱이 상태로 제조된 황토(흔히, 마사토라 불린다), 일정한 크기의 활성탄과 같은 자연 여과기능을 갖는 재질을 사용하게 된다.

물론, 상기 규사, 황토, 활성탄 외에도 자연 여과기능을 갖는 재질이라면 어떠한 것을 사용하더라도 무방하다.

다만, 상기 제1,2,3여과사층(23,25,26)에 사용되는 여과사는 그 크기가 0.8~2㎜이내의 고르고 일정한 알갱이 형태를 갖는 것이 바람직하다.

이처럼 여과사의 크기를 제한하는 이유는, 상기 제1,2,3여과사층(23,25,26)의 역할에 관계되는 것으로서, 상기 제1여과사층(23)은 상기 여과조(16)를 통해 여과되어 공급되는 하수 중 여과되지 못한 5% 미만의 미세슬러지 등을 다시 한번 걸러내는 자연 여과기능을 담당함과 동시에 유속을 조절하는 기능을 수행하기 때문이다.

또한, 상기 제2,3여과사층(25,26) 역시 상기 수처리재층(24)을 거쳐 정화된 방류수 내에 포함될 수 있는 미세슬러지를 재차 걸러내는 자연 여과기능을 담당함과 동시에 유속을 조절하는 기능을 수행하게 된다.

다시 말해, 상기 제1,2,3여과사층(23,25,26)에 사용되는 여과사의 크기가 0.8~2㎜ 범위를 벗어나 매우 작을 경우에는 여과사들 간의 공극이 매우 조밀하게 형성되게 된다.

따라서, 이와 같은 경우에는 상기 정화조본체(21) 내에 공급되어 흘러 내려가게 되는 하수의 유속이 너무 느려 정화조(20)에서 단위시간 당 처리할 수 있는 정화용량이 줄어 정화조(20) 자체의 실효성이 떨어짐이 확인되었다.

또한, 여과사의 크기가 0.8~2㎜ 범위를 벗어나 매우 큰 경우에는 여과사들 간의 공극이 상대적으로 크게 형성되게 된다.

따라서, 이러한 경우에는 상기 제1여과사층(23)에서 걸러져야 할 미세슬러지가 제대로 걸러지지 않고 그대로 통과하여 수처리재층(24) 상부 표면에 조금씩 쌓이게 되고, 이렇게 미세 슬러지가 수처리재층(24) 상부 표면에 조금씩 지속적으로 쌓일 경우, 결과적으로 상기 수처리재층(24)의 이탄을 통과해야 하는 하수가 수처 리재층(24)에 쌓인 미세슬러지로 인해 제대로 통과하지 못하게 되면서 정화기능 자체가 떨어지는 문제점이 확인되었다.

이처럼 상기 여과사의 크기에 의해 유속이 변화하게 됨은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 라면에 자명하게 알 수 있으나, 상기와 같은 여과사의 크기를 0.8~2㎜로 제한하는 것은 반복적인 실험을 통한 여러 번의 시행착오를 통해 방류량 및 정화 정도를 측정한 데이터 값에 따른 것이다.

즉, 전술한 바와 같은 확인된 결과를 통해 0.8~2㎜의 여과사를 사용하는 것이 가장 바람직한 크기임을 확인했기 때문이다.

특히, 상기 수처리재층(24)의 상단에 위치한 제1여과사층(23)은 미세 슬러지의 여과기능 및 유속을 조절하는 기능을 수행함과 아울러 비중 자체가 매우 가벼워 물위로 떠오를 우려가 있는 수처리재층(24) 내의 이탄을 눌러주는 기능을 갖고 있다.

그러나, 상기와 같은 제1여과사층(23)이 수처리재층(24)의 이탄을 자연스럽게 눌러 주는 과정에서 수처리재층(24)의 이탄이 과도하게 압축되는 경우, 수처리재층(24)에서의 정화 작용이 정상적으로 이루지지 않음을 확인할 수 있었다.

따라서, 상기 수처리재층(24)의 상단과 제1여과사층(23) 사이에는 여과사가 빠져 나오질 못할 정도의 메쉬 크기(대략 0.7㎜)를 갖는 별도의 메쉬망(28)을 설치함으로써, 상기 제1여과사층(23)에서 수처리재층(24)에 가해지는 압력을 상기 메쉬망(28)에서 지탱함에 따라 수처리재층(24)의 이탄이 압축되는 것을 방지하도록 하는 것이 구조적으로 바람직하다.

그리고, 상기한 바와 같이 수처리재층(24)의 상단에 적재되는 제1여과사층(23)의 여과사는 하수에 포함된 미세 슬러지 등을 걸러내어 자연 여과시켜 주는 기능을 수행하고 있기 때문에, 하수에 포함된 미세 슬러지의 함유량 많고 적음에 따라 약간의 차이가 있으나, 일정기간 사용 후 비 주기적으로 걷어내어 깨끗이 닦아서 청소해주거나 교체해 주어야 한다.

또한, 상기 정화조본체(21)의 전방에 위치한 제3여과사층(26)에서 여과사의 적재 높이는 방류수가 여과사 표면으로 노출되지 않을 정도의 적재 높이를 갖게 되는 바, 장시간 사용 후에는 상 하단의 여과사를 뒤집어 사용하는 것이 바람직하다.

물론, 상기 제2여과사층(25) 또한 일정기간 사용 후에는 깨끗이 닦아서 청소해주거나 교체해 주는 것이 바람직하다.

특히, 상기와 같은 본 발명의 정화조(20)에서 상기 수처리재층(24)의 이탄은 자중의 8.3~10배에 이르는 오염물질을 흡착 가능하기 때문에 하수의 오염물질 함유량에 따라 대략 8개월~1년 정도 정화 가능하고, 그 이후에는 이탄을 교체하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 정화조(20)에서 유속의 변화는 상기 여과사의 크기에 큰 영향을 받는 게 사실이지만, 이외에도 다양한 변수를 가지고 있다.

즉, 상기 정화조본체(21)에 공급되는 하수의 단위시간당 공급량 및 상기 정화조본체(21)의 내부에 마련된 유로가이드(30,31,32)와 같은 인위적인 구조물에 의해 유속의 변화를 가져오게 되는 것이다.

여기서, 상기 정화조(20)에서 유속 조절기능을 갖는 상기 유로가이드 (30,31,32)의 배치구조를 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정화조본체(21)의 바닥면과 일정간격을 두고 개구된 가이드공 형태를 갖는 유로가이드(30,32)와, 상기 정화조본체(21)의 바닥면에서 일정높이 형태로 돌출 형성된 가이드턱 형태를 갖는 유로가이드(31)로 구분된다.

이때, 상기 가이드공 형태를 갖는 유로가이드(30,32)는 정화조본체(21)의 바닥면을 따라 방류수의 자연스러운 흐름을 가이드 하게 되고, 상기 가이드턱 형태를 갖는 유로가이드(31)는 정화된 방류수가 가이드턱을 타고 넘어가 흘러갈 수 있도록 하여 유속을 적절하게 조절하는 기능을 갖는다.

이처럼 상기 유로가이드(30,31,32)는 자연스러운 방류수의 흐름을 유도하면서 유속을 적절하게 조절하여 빠른 유속으로 인한 여과사가 배출되는 물과 함께 빠져나가지 못하도록 하면서 충분한 시간을 갖고 방류되기 전에 최종적으로 자연스러운 여과기능을 수행할 수 있도록 보조하는 역할을 하는 것이다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예로 첨부된 도면에서는 상기 정화조본체(21)를 내부에서 제1여과사층(23), 수처리재층(24), 제2여과사층(25)의 순서로 3단 층을 구성하고 있는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

즉, 상기와 같은 여과사층, 수처리재층, 여과사층, 수처리재층, 여과사층의 순서에 의한 5단층 이상으로도 구성 가능하게 됨은 물론이다.

그러나, 상기와 같이 3단 이상의 다단층을 구성할 경우, 유속 변화에 따른 하수처리 용량 등을 고려해야 하는 등 설계 사양이 복잡해지게 됨은 물론, 경제성 측면에 바람직하지 못하고, 특히, 여과사나 수처리재의 청소 및 교체 작업이 필요 한 시점에서 보수 관리가 어렵다는 측면에서 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 보여주는 바와 같이 최저 3단층으로 구성하는 것이 현실적으로 가장 바람직한 것이다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정화조의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정화조본체(21)의 일측에 상기 여과조(16)로부터 하수를 공급받기 위한 공급파이프(33)가 구비되어 있는 바, 상기한 바와 같이 여과조(16)에서 펌핑수단(P2)에 의해 하수가 펌핑되어 하수가 공급파이프(33)를 통해 정화조본체(21)의 하수저장공간층(22)으로 보내지게 된다.

그런데, 상기 여과조(16)로부터 펌핑수단(P2)을 통해 지속적으로 정화조본체(21) 내로 하수가 공급될 때, 실질적으로 상기 여과조(16)에서 펌핑수단(P2)을 통해 공급되는 하수의 공급량이 정화과정을 거쳐 방류수배출구(27)를 통해 배출되는 양보다 상대적으로 많을 경우, 장시간 이 상태를 유지하게 되면, 정화조본체(21)의 하수저장공간층(22)에서 하수를 저장할 수 있는 용량을 초과하게 되면서 하수가 넘쳐나게 되는 문제점이 발생할 수밖에 없다.

따라서, 상기 정화조본체(21) 내에 공급 수용되는 하수의 수위가 일정 높이가 되면, 자동으로 여과조(16)에 연계된 펌핑수단(P2)의 구동을 멈출 필요가 있다.

이를 위해 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정화조본체(21) 내부 일측에 수위를 감지하여 설정된 일정한 수위를 유지할 수 있는 수위감지장치(34)를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 수위감지장치의 하나의 실시예로써, 도 5에는 플로우트 방식의 수 위감지장치(34)가 개략적으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 공지된 주지 관용의 수위를 감지할 수 있는 다양한 형태의 수위감지장치를 단순 설계 변경하여 채용할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 6에는 본 발명에 따른 정화조를 제작함에 있어서 하나의 바람직한 다른 실시예가 도시되어 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 정화조본체(21)는 그 내부에 제1여과사층(23)과 수처리재층(24)이 층상구조로 배치되어 있기 때문에 상기 각 층별로 모듈화시켜 상호 분리 가능한 구조로 제작될 수 있음을 보여주고 있다.

다시 말해, 상기 외관을 구성하는 정화조본체(21)를 모듈화 된 층별케이스(21a,21b)로 분리 제작한 다음, 조립 과정에서 각 층별케이스(21a,21b) 내에 여과사 혹은 수처리재를 채운 다음 각 위치에 맞게 각 층별케이스(21a,21b)를 순차적으로 적층 조립함으로써, 하나의 완성된 정화조본체(21)로 구성할 수 있는 것이다.

특히, 첨부도면에는 상기 제1여과사층(23)과 수처리재층(24)이 각각 하나의 층별케이스(21a,21b)로 분리된 상태가 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않고, 상기 각 층별케이스(21a,21b) 자체도 보다 더 세분화하여 모듈화 시킬 수 있다.

이는 각 층별케이스(21a,21b)에 여과사 및 수처리재인 이탄이 적재된 상태에서 조립되는 구조를 갖고 있기 때문에 상기와 같이 하나로 분리된 층별케이스(21a,21b)에 여과사가 이탄이 모두 적재될 경우에 그 자체 하중이 매우 무거워 조립작업 자체가 어려워 질 수 있다.

따라서, 필요에 따라 상기 층별케이스(21a,21b)를 좀 더 세분화하여 분리 제 작할 수 있는 것이다.

이처럼 상기 정화조본체(21)를 각 층별케이스(21a,21b)로 분리 제작하여 조립할 경우에는 각 층별케이스(21a,21b)의 바닥면은 여과사나 수처리재가 빠져나갈 수 없는 상태의 메쉬망 구조로 형성함으로써, 자연스럽게 하수가 아래쪽으로 흘러내려 갈 수 있도록 구성하게 됨은 물론이다.

또한, 상기와 같이 각 층별케이스(21a,21b)로 분리 제작하는 경우에는 착탈을 용이하게 하기 위해 각 층별케이스(21a,21b)의 측면에 슬라이드 개폐되는 이동장치(35)를 구비함으로써, 슬라이드 형태로 조립 제작한 후 필요에 따라 슬라이드 개폐할 수도 있다.

이때, 상기 이동장치(35)의 대표적인 예가 도 6에 도시된 바와 같은 가이드레일과 롤러의 작동관계를 통해 슬라이드 개폐되는 이동장치(35)를 들 수 있다.

이처럼 각 층별케이스(21a,21b)가 슬라이드 개폐가 가능한 구조를 취할 경우, 상기 각 층별케이스(21a,21b)에 위치한 여과사나 수처리재를 청소하거나 교체하고자 할 때 매우 용이하게 작업을 수행할 수 있는 장점을 갖는다.

이와 같은 여과사의 적재 및 교체작업의 용이성 측면을 고려할 경우, 상기 제2여과사층(25)과 제3여과사층(26)은 정화조본체(21)의 바닥면에 위치하면서 서로 연통되어 있는 관계로 모듈화가 불필요하다.

다시 말해, 상기 제2여과사층(25)은 상기 제1여과사층(23)과 수처리재층(24)의 층별케이스(21a,21b)를 조립하기 전에 여과사를 적재하거나, 사용 중에 여과사의 청소작업 및 교체작업이 필요한 경우에는 상기 제1여과사층(23)과 수처리재층 (24)을 분리한 후 실시하며 되기 때문에 작업의 어려움이 없다.

그리고, 상기 제3여과사층(26)은 상단면 자체가 개구되어 있기 때문에 필요에 따라 언제든지 상단 개구면을 통해 여과사의 적재 및 교체작업이 가능하다.

한편, 상기와 같은 각 층별케이스(21a,21b)가 분리 제작되어 슬라이드 개폐구조를 갖는 정화조본체(21)의 경우, 상기 층별케이스(21a,21b)를 조립 제작하여 완성된 하나의 정화조본체(21)를 제작한 후 각 층별케이스(21a,21b)로 인해 분리된 측면의 틈새는 도시되지 않은 별도의 패킹재를 이용하여 실링 작업을 실시함으로써, 하수가 정화되는 과정에서 측면의 틈새로 하수가 흘러내리지 않도록 예방해야 됨은 자명하다.

여기서, 마을의 간이 하수종말처리장에 실질적으로 적용되는 정화조(20)의 규격을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수처리재층(24)이 위치하게 되는 정화조본체(21)의 일측은 가로(L)×세로(B)×높이(H)가 200㎝×200㎝×300㎝의 규격으로 제작되고, 상기 여과사층(30)으로 구성된 정화조본체(10) 전방 쪽은 가로(l)×세로(b)×높이(h)는 200㎝×200㎝×200㎝ 규격으로 제작된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유로가이드(30,31,32)들은 대략 67㎝ 간격을 두고 일정하게 배치되고, 상기 유로가이드(30,32)에 형성된 각각 가이드공은 정화조본체(21)의 바닥면에서 대략 15㎝ 정도의 높이로 개구되게 형성되며, 상기 가이드턱 역할을 하는 유로가이드(31)의 높이는 정화조본체(21)의 바닥면에서 대략 25㎝정도로 돌출 형성되게 된다.

그리고, 상기 방류수배출구(27)는 정화조본체(21)의 바닥면에서 대략 20㎝ 정도의 높이에서 대략 60㎝×5㎝(가로×세로)의 크기로 개구되어 있다.

특히, 상기 하수수용공간층(22), 제1여과사층(23), 수처리재층(24), 제2여과사층(25)은 순차적으로 대략 5:10:8:7의 높이 비율을 갖고 배치된다.

즉, 먼저 상기 제2여과사층(25)은 정화조본체(21)의 바닥면에서 대략 70㎝높이로 여과사가 적재하게 되고, 그 위에 수처리재층(24)이 도 7에 도시된 바와 같은 이탄을 고른 메쉬로 걸러낸 다음 고르게 대략 80㎝ 높이로 적재하게 되며, 그 위에 다시 한번 상기 제1여과층(23)이 40㎝ 높이로 여과사를 순차적으로 적재하게 되는 것이다.

그리고, 남은 50㎝의 상부 공간에는 여과조(16)로부터 공급파이프(33)를 통해 하수를 공급 수용하게 되는 바, 이때, 상기 하수수용공간층(22) 내에서 하수의 수위를 자동으로 유지하기 위해 도 5에 도시된 바와 같은 플로우트(float) 방식의 수위감지장치(34)가 설치되는 것이다.

상기한 규격을 갖는 정화조(20)는 하루동안 지속적으로 가동했을 때 대략 50톤(t)정도의 하수를 정화할 수 있다.

따라서, 하루에 대략 100톤 정도의 하수를 정화할 수 있는 간이 하수정말처리장을 갖추고자 할 때에는 상기와 같은 규격을 갖는 정화조(20) 2개를 병행 설치하여 필요에 따라 동시 혹은 단독으로 가동하는 것이 바람직하다.

특히, 마을의 간이 하수정말처리장에서 2개의 정화조(20)를 설치하여 가동하게 되면, 그때 그때의 하수 유입량을 고려하여 정화조(20)를 동시 혹은 단독적인 형태로 선택 가동할 수 있음에 따른 관리 및 비용 절감의 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 정화조(20) 내의 여과사 청소 및 수처리재의 교체가 필요한 시기에도 순차적인 청소 및 교체가 가능하기 때문에 적어도 한 대의 정화조(20)는 가동할 수 있어 하수종말처리장의 작업중단 없이 지속적으로 하수를 처리할 수 있다는 장점을 갖는다.

한편, 상기에서 설명한 바와 같은 정화조(20)의 구성을 통해 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 중 최종단계인 정화단계(S5)를 수행하게 되는 바, 상기 여과조(16)에서 90~95% 수준까지 미세슬러지가 제거된 하수가 상기 정화조(20)의 하수수용공간층(22)으로 공급되게 되면, 하수가 제1여과사층(23)을 스며들면서 흘러 내려가게 된다.

그와 동시에 상기 제1여과사층(23)에서 하수에 포함된 미세슬러지를 최대한 자연 여과하게 되지만, 하수에 포함된 질소, 인과 같은 영양염류는 걸러내지 못하게 된다.

그러나, 이렇게 제1여과사층(23)을 지난 온 하수 중의 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류는 상기 수처리재층(24)의 적층된 이탄의 생물학적 특성에 따라 순식간에 흡착되어 캡슐화되게 된다.

그리고 이때, 상기 수처리재인 천연유기물질인 이탄은 미생물이 서식하는 숙주 기능을 갖기 때문에, 상기 이탄에 의해 흡착된 영양염류는 상기 이탄 내 서식하게 되는 자연발생적 미생물의 영양원으로 공급되어 자연적으로 생분해 됨으로써, 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류가 자연스럽게 제거되는 것이다.

이때, 정화초기에는 상기 수처리재층(24)의 이탄에서 오염물질을 흡착 정화하는 과정에서 이탄의 물이끼류 색깔이 방류수에 조금씩 배어 나오게 되나, 점차로 시간이 지나면서 물이끼류 색깔이 희석되어 나타나지 않게 됨에 따라 방류수가 아주 맑은 상태를 유지하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 하수종말처리 방법은 흙, 모래 및 토사와 같은 고형물 및 슬러지 등은 집수조(11), 여과조(16) 등을 거치는 동안 최대한 제거됨으로써, 부유물질(SS)과, 생물학적 산소요구량(BOD) 및 화학적 산소요구량(COD)에 관련된 유기물이 효과적으로 제거되고, 최종적으로 정화조(20)에서 영양염류인 질소(N), 인(P)등이 수처리재인 이탄에 의해 자연적으로 생분해되어 효과적으로 제거되게 된다.

따라서, 본 발명은 기존의 표준활성 슬러지법을 적용한 하수종말처리장의 폭기조와 같은 미생물을 배양하기 위한 혐오시설을 갖출 필요가 없을 뿐만 아니라 마을의 간이 하수종말처리장으로써 그 시설 규모를 종래에 비해 상대적으로 획기적으로 줄인 상태에서도 하수를 효과적으로 처리할 수 있는 장점을 갖는다.

특히, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 하수종말처리 방법의 핵심은 이탄을 수처리재로 사용하는 정화조(20)에 있기 때문에, 상기 정화조(20)의 규모를 어떻게 설계하느냐에 따라 마을의 간이 하수종말처리장은 물론, 대단위 하수종말처리장에도 적용 가능하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 하수종말처리 공법에 적용되는 정화조(20)에 의해 정화단계(S5)를 거쳐 하수 처리된 방류수(처리수)의 수질을 검사한 수질검사 성적서 와, 종래 하수종말처리시설에서 표준활성 슬러지법을 이용하여 하수 처리된 방류수(처리수)의 수질을 검사한 수질검사 성적서가 아래의 표 1, 표 2 및 표 3에 각각 나타나 있다.

여기서, 아래의 표 1에 나타난 수질검사 성적서는 포항시 하수종말처리장에서 하수(원수)를 채취한 다음, 표준활성 슬러지법과 고도처리를 실시하는 포항 하수종말처리장에서 방류되는 방류수의 수질상태와, 본 발명에 적용되는 정화조(20)를 통해 정화시킨 방류수의 수질상태를 각각 측정 분석한 것이다.

이때, 시료 채취일은 2005년 5월 23일 이며, 수온은 22.3~22.5℃ 정도였다.

측정항목	하수(원수)	포항하수처리장의 방류수	본 발명 정화조에 의한 방류수	배출허용기준(기타지역/특정지역)
COD	39.1 ㎎/ℓ	8.8 ㎎/ℓ	23.2 ㎎/ℓ	40/40 ㎎/ℓ이하
BOD	69.2 ㎎/ℓ	13.4 ㎎/ℓ	5.6 ㎎/ℓ	20/10 ㎎/ℓ이하
SS	34.0 ㎎/ℓ	2.8 ㎎/ℓ	4.6 ㎎/ℓ	20/10 ㎎/ℓ이하
T-N	19.188 ㎎/ℓ	11.832 ㎎/ℓ	2.257 ㎎/ℓ	60/20 ㎎/ℓ이하
T-P	1.855 ㎎/ℓ	0.603 ㎎/ℓ	0.190 ㎎/ℓ	8/2 ㎎/ℓ이하
총 대장균 군수	64000 개/㎖	2000 개/㎖	1069 개/㎖	3000 개/㎖이하

상기 표 1의 결과를 분석해 보면, 포항 하수종말처리장의 방류수와 본 발명에 따른 정화조(20)에 의한 방류수가 모든 측정항목에서 하수처리에 따른 배출허용기준에 대해 매우 만족할 만한 수준으로 충족시키고 있음을 알 수 있다.

그런데, 상기 포항 하수종말처리장의 경우에는 표준활성 슬러지법과 병행하여 고도처리를 실시한 상태에서 상기와 같은 수질검사 성적서를 받은 반면에, 본 발명의 경우에는 단지 정화조(20)에서 정화단계(S5)만을 거친 상태에서의 수질검사를 실시한 결과치로서, 상기한 슬러지제거단계(S2) 및 여과단계(S4) 등을 거칠 경우에 보다 더 유기물 및 부유물질에 관련된 화학적 산소요구량(COD), 생물학적 산소요구량(BOD), 부유물질(SS)의 수치를 낮출 수 있을 것으로 예상된다.

특히, 상기 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류의 제거 부분에 있어서, 본 발명에 따른 방류수에서 각각 2.257㎎/ℓ, 0.190㎎/ℓ만큼 검출되고, 포항 하수종말처리장에 의한 방류수에서 각각 11.832㎎/ℓ, 0.603㎎/ℓ만큼 검출되고 있음을 확인할 수 있다.

이는 질소(N), 인(P)과 같은 영양염류에 대한 포항의 하수종말처리장에서 고도처리한 방류수에 비해 본 발명에 따른 정화조(20) 내의 수처리재인 이탄을 이용하여 자연 정화한 방류수가 보다 우수하게 정화되고 있음을 나타내는 것이다.

따라서, 결과적으로 본 발명에 따른 하수종말처리 방법이 종래의 표준활성 슬러지법에 비해 상대적으로 우수한 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 간이 하수종말처리장은 기존의 표준활성 슬러지법을 채용한 하수종말처리장의 시설 규모와 비교할 때, 상대적으로 매우 작은 규모로 설치 가능한 장점을 가지고 있다.

이는 본 발명에 따른 간이 하수종말처리장이 설치부지 확보 측면에서 바람직하며, 시설 자체가 소규모로 설립 가능함에 따른 유지관리 조직을 줄일 수 있고, 건설비용 및 유지관리 비용의 절감에 따른 탁월한 경제성을 갖는다 할 수 있다.

또한, 상기 정화조(20)에 의한 정화방식 자체가 매우 단순한 구조를 가지고 있어 유지관리를 위한 기술 습득이 용이함에 따른 유지관리의 용이성을 가지고 있다 할 것이다.

한편, 아래의 표 2에 나타난 수질검사 성적서는 수산폐수를 대상으로 수처리 상태를 측정 분석한 것으로, 경상북도 포항시에 위치한 한성수산식품주식회사의 제품 생산과정에서 발생하고 있는 수산폐수를 채취하여 시험한 것이다.

이때, 상기 수산폐수를 채취하여 본 발명에 적용된 정화조(20)에 의해 정화하여 측정 분석하기 위한 시료 채취일은 2005년 4월 12일이고, 시험 의뢰기관은 포항시 건설환경사업소 위생하수처리과 수질 담당자이다.

측정항목	결과치
COD	5.7 ㎎/ℓ
BOD	2.0 ㎎/ℓ
SS	1.4 ㎎/ℓ
T-N	1.470 ㎎/ℓ
T-P	0.079 ㎎/ℓ
총 대장균 군수	2185 개/㎖

참고로, 아래의 표 3에 나타난 수질검사 성적서는 상기 한성수산식품주식회사의 하수종말처리시설에서 하수 처리된 방류수를 채취한 다음, 방류수가 수산폐수기준에 따른 배출허용기준을 초과하는지 여부를 확인하기 위해 한성수산식품주식회사에서 외부 시험기관에 별도 의뢰하여 측정 분석한 수질검사 성적서이다.

이때, 상기 한성수산식품주식회사에 설치된 하수종말처리시설에서는 표준활성 슬러지법을 이용하여 수산폐수를 처리하고 있으며, 표 3에 나타난 수질검사 성적서의 시료 채취일은 2004년 12월 28일이고, 외부 의뢰 시험기관은 포항시에 위치한 주식회사 경북환경이다.

측정항목	배출허용기준(수산폐수기준)	결과치
pH	5.8~8.6	7.2
COD	90 ㎎/ℓ이하	10.0 ㎎/ℓ
BOD	80 ㎎/ℓ이하	3.4 ㎎/ℓ
SS	80 ㎎/ℓ이하	8.0 ㎎/ℓ
n-H	30 ㎎/ℓ이하	4.3 ㎎/ℓ
T-N	60 ㎎/ℓ이하	43.517 ㎎/ℓ
T-P	8 ㎎/ℓ이하	3.644 ㎎/ℓ

이때, 상기 표 2 및 표 3에 나타난 각각의 수질검사 성적서를 상호 비교함에 있어서, 하수처리되기 전 원수(수산폐수)의 수질상태에 대해서는 파악할 수 없고, 이에 따라 각각 시료 채취일의 차이로 인해서 하수처리되기 전 원수(수산폐수)의 수질상태에 다소 차이가 있을 수 있기 때문에 상호 비교하는 것이 다소 적절하지 않을 수도 있다.

그러나, 한성수산식품주식회사의 제품 생산과정에서 발생하고 있는 원수(수산폐수) 자체의 수질은 동일한 제품 생산에 따른 일정한 작업 조건하에서 발생하는 것이라 어느 정도 일정한 수준의 수질상태를 유지하는 것으로 볼 때, 각각 시험채취일의 차이에서 오는 원수(수산폐수) 자체가 갖는 약간의 수질상태 차이에도 불구하고, 상기 표 2 및 표 3의 수질검사 성적서를 서로 비교하여 상대평가를 실시하더라도 큰 무리가 없다 할 것이다.

먼저, 상기와 같은 관점에서 상기 표 2 및 표 3의 수질검사 성적서에 나타난 결과를 절대평가 차원에서 살펴볼 때에는, 각각의 하수처리 방식에 따른 방류수 자체는 모두 수산폐수기준의 배출허용기준 이하로 유기물 및 영양염류를 포함하고 있기 때문에, 충분히 방류 가능한 정도의 수질상태로 수산폐수를 하수처리 가능함을 판단할 수 있다.

이는, 결과적으로 각각의 하수처리 방식에 의해 수산폐수를 처리하기 위한 하수종말처리시설로 모두 채택 가능함을 의미한다.

그러나, 상기 표 2 및 표 3에 나타난 결과치를 통해 상기 각각의 하수처리 방식 중에서 어느 것이 더 우수한 방식이냐의 측면에서 살펴 볼 때에는 본 발명에 따른 하수처리 방식이 종래 하수종말처리시설에서 표준활성 슬러지법으로 하수를 처리하는 방식에 비해 우수함을 알 수 있다.

즉, 서로 비교될 수 있는 측정항목만을 상대평가 차원에서 비교해 볼 때, 상기 유기물 및 부유물질에 관련된 화학적 산소요구량(COD), 생물학적 산소요구량(BOD), 부유물질(SS)에 있어서, 본 발명에 적용되는 정화조의 방류수에서 각각 5.7㎎/ℓ, 2.0㎎/ℓ, 1.4㎎/ℓ만큼 검출되고, 한성수산식품주식회사의 하수종말처리시설에 의한 방류수에서 각각 10.0㎎/ℓ, 3.4㎎/ℓ, 8.0㎎/ℓ만큼 검출되고 있음을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 유기물 및 부유물질을 처리하는 정도에 있어서, 본 발명에 따른 유기물 및 부유물질 처리 정도가 종래 표준활성 슬러지법으로 유기물 및 부유물질을 처리하는 정도에 비해 수치적으로 큰 차이는 없으나 상대적으로 좀 더 우수함을 알 수 있다.

특히, 본 발명의 경우에는 단지 정화조(20)에서 정화단계(S5)만을 거친 상태에서의 수질검사를 실시한 결과치로서, 상기한 슬러지제거단계(S2) 및 여과단계(S4) 등을 거칠 경우에 보다 더 유기물 및 부유물질에 관련된 화학적 산소요구량(COD), 생물학적 산소요구량(BOD), 부유물질(SS)의 수치를 낮출 수 있을 것으로 예상된다.

또한, 상기 영양염류에 관련된 총 질소(T-N), 총 인(T-P)등에 있어서, 본 발명에 따른 방류수에서 각각 1.470㎎/ℓ, 0.079㎎/ℓ만큼 검출되고, 한성수산식품주식회사의 하수종말처리시설에 의한 방류수에서 각각 43.517㎎/ℓ, 3.544㎎/ℓ만큼 검출되고 있음을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 영양염류를 처리하는 정도에 있어서, 본 발명에 따른 하수처리 방식이 종래 하수종말처리시설에서 표준활성 슬러지법으로 하수를 처리하는 방식에 비해 결과치에서 수치적으로 큰 차이를 보이면서 상대적으로 훨씬 우수함을 알 수 있다.

이처럼 본 발명에 따르면, 종래 하수종말처리장에서 실시하는 3차처리 혹은 고도처리 과정을 거치지 않더라도 상기 정화조(20)의 정화단계(S5)에서 총 질소(T-N), 총 인(T-P)과 같은 영양염류를 매우 효과적으로 제거하고 있음을 확인할 수 있다.

특히, 상기 표 3의 영양염류의 처리에 따른 결과치를 분석해 볼 때, 종래 기술에서 밝힌 바와 같이, 종래 표준활성 슬러지법에 의한 하수처리 시에 총 질소(T-N), 총 인(T-P) 등의 영양염류를 제거하는 데에는 어느 정도 한계성을 가지고 있음을 확인 할 수 있고, 방류수역에서 방류수에 포함된 영양염류에 의해 부영양화 및 적조현상이 발생할 수 있다는 측면에서 볼 때 개선의 여지를 가지고 있다 할 것이다.

이에 반해, 상대적으로 표 2에 나타난 수질검사 성적서에서 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 하수종말처리 방법은 질소(N), 인(P)을 많이 포함하고 있는 수산폐수에서도 탁월한 정화 능력을 보여주고 있어, 수산폐수가 방류되는 곳에서 본 발명에 따른 하수종말처리시설을 설치할 경우 매우 만족할 만한 결과를 얻을 수 있음을 의미한다 할 것이다.

특히, 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 및 하수종말처리 시설을 이용할 경우, 방류수역에서 방류수에 포함된 영양염류에 의해 부영양화 및 적조현상이 발생할 우려를 크게 줄일 수 있음을 의미한다.

이상 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 하수종말처리 방법에 의하면, 물이끼류의 일종으로 천연유기물질인 이탄이 수처리재로 적용된 정화조에 의한 정화단계를 포함하는 새로운 형태의 하수종말처리 방법을 제공함으로써, 기존의 하수종말처리장에서 표준활성 슬러지법을 이용하는 하수를 처리할 때에 비해 부영양화와 적조현상의 주요 원인물질이 되는 질소, 인등의 영양염류를 보다 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 천연유기물질인 이탄을 수처리재로 하는 정화조에 의한 새로운 형태의 하수종말처리 방법을 채용한 간이 하수종말처리장을 제공함으로써, 종래 하수종말처리장에서 하수처리 과정에서 주로 사용하는 활성슬러지법에 따른 폭기조를 이용하여 유기물을 제거하게 되는 폭기단계를 없앨 수 있을 뿐만 아니라 3차 처리공정 및 고도처리를 위한 시설을 갖추지 않고도 면서도 유기물은 물론, 영양염류까지도 효과적으로 제거할 수 있는 장점을 갖는다.

특히, 본 발명에 따른 간이 하수종말처리장은 정화조 자체의 규모가 상대적 으로 작아 설치부지 확보 측면에서 바람직하며, 처리시설에 대한 소규모의 유지관리 조직 및 유지관리 기술 습득이 용이함에 따른 유지관리의 용이성을 가지고 있으며, 건설비용 및 유지관리 비용의 절감에 따른 탁월한 경제성을 갖게 된다는 효과가 있다.

더불어, 본 발명에 따른 하수종말처리 방법 및 상기 방법을 채용한 간이 하수종말처리장은 상기 정화조에 적용되는 수처리재로 천연유기물질인 이탄을 사용하고 있기 때문에 수처리의 신뢰성이 높으면서도 자연압을 이용한 정화방법에 의한 에너지의 절약형이고, 폭기조와 같은 다소 혐오적인 시설을 없앰에 따른 주민친화형이며, 매우 친환경적이라는 장점을 갖는다.

Claims

스크린(12)을 갖춘 집수조(11)에 의해 가정이나 공장 등에서 배출된 하수를 일정량 집수함과 동시에 하수에 포함된 고형물을 걸러내는 역할을 수행하는 하수집수단계(S1)와;

상기 집수조(11)에 집수된 하수를 펌핑수단(P1)을 통해 펌핑하여 슬러지조정기(13)에 보내서 하수 속에 포함된 슬러지와 물을 분리 처리하는 슬러지제거단계(S2)와;

상기 슬러지조정기(13)를 통해 걸러져 모아진 슬러지를 컨베이어 이송장치(14)를 통해 이동시켜 슬러지 탈수설비(15)를 이용하여 슬러지에 포함된 수분을 제거한 처리하는 탈수단계(S3)와;

상기 슬러지조정기(13)를 통해 슬러지와 분리된 하수를 여과조(16)로 공급받아 여과조(16) 상에 마련된 스크린필터(17)를 통해 미세 슬러지를 제거하는 여과단계(S4)와;

상기 여과조(16)에서 미세슬러지가 제거된 상태의 하수를 자연 여과기능을 갖는 여과사층(23,25,26), 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층(24)을 포함하는 정화조(20) 내에 펌핑수단(P2)으로 공급함으로써, 상기 정화조(20) 내에서 하수에 포함된 유기물 및 영양염류를 수처리재층(24)의 이탄에서 흡착하여 자연발생적인 미생물에 의해 생분해 함에 따라 하수를 정화하여 방류하게 되는 정화단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수종말처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 탈수단계에서 슬러지 탈수설비를 통해 탈수되는 슬러지에서 배출된 수분(하수)은 한데 모아져서 상기 여과조로 이송되어 여과단계를 거치는 것을 특징으로 하는 하수종말처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정화단계의 정화조에서 수처리재층에 적층되는 물이끼류 이탄은,

북위 48°캐나다 엘버트 지역에서 생산 공급되는 물이끼류의 일종으로서, 독특한 섬유질 다공성 세포구조를 가지고 있어 이 섬유질 다공성 세포구조가 모세관 작용에 의해 자중 기준의 8.3~10배 가량의 강력한 흡착력을 가지고, 흡착한 물질을 캡슐화하여 4bar 이상의 외부압력에 의하지 않고는 재방출하지 않으며, 자연 발생적인 미생물의 숙주 기능을 통해 흡착된 질소와 인과 같은 영양염류를 미생물이 자연상태로 생분해 시킬 수 있는 특성을 갖도록 연구 개발된 천연유기물질의 이탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 하수종말처리 방법.
가정이나 공장 등에서 배출된 하수를 일정량 집수함과 동시에 하수에 포함된 고형물을 걸러내는 역할을 수행하는 스크린(12)을 갖춘 집수조(11)와;

상기 집수조(11)에 집수된 하수를 펌핑수단(P1)을 통해 펌핑하여 하수 속에 포함된 슬러지와 물을 분리 처리하는 슬러지조정기(13)와;

상기 슬러지조정기(13)를 통해 걸러져 모아진 슬러지를 컨베이어 이송장치(14)로 이송받아 슬러지에 포함된 수분을 제거하는 슬러지 탈수설비(15)와;

상기 슬러지조정기(13)를 통해 슬러지와 분리된 하수를 공급받아 하수에 포함된 미세 슬러지를 제거하는 스크린필터(17)를 갖춘 여과조(16)와;

상기 여과조(16) 내의 하수를 펌핑수단(P2)을 통해 공급받아 하수에 포함된 유기물 및 영양염류를 흡착하여 자연발생적인 미생물에 의해 생분해 함에 따라 하수를 정화하여 방류시킬 수 있도록 자연낙하 방식으로 흘러내리는 하수에 대해 자연 여과기능을 갖는 여과사층(23,25,26) 및 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층(24)이 최저 3단의 층상구조를 갖고 배치된 정화조(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.
제4항에 있어서,

상기 정화조는,

외관을 형성하는 정화조본체(21) 내부를 일정 구역으로 구획한 다음, 그 내부의 일측 최상단에 상기 여과조(16)로부터 공급되는 하수를 저장하여 자연 낙하방식을 통해 흘려보내는 하수저장공간층(22)이 마련되고,

상기 하수저장공간층(22) 바로 밑으로 순차적으로 여과사로 구성된 제1여과사층(23)과, 천연유기물질인 물이끼류 이탄을 적층하여 수처리재로 사용하는 수처리재층(24)과, 여과사로 구성된 제2여과사층(25)이 최저 3단의 층상구조를 갖도록 배치되며,

상기 최저 3단의 층상구조를 갖도록 배치된 전방으로 여과사로만 단층 구성된 제3여과사층(26)을 연속적으로 배치하면서 그 사이사이에 유속의 조절기능을 갖는 복수개의 유로가이드(30,31,32)를 일정 간격을 두고 배치함과 아울러 상기 유로가이드의 전방인 상기 정화조본체(21)의 외주면 일측에 방류수를 방류할 수 있는 방류수배출구(27)가 마련된 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 수처리재층(24)을 구성하는 물이끼류 이탄은, 북위 46°캐나다 엘버트 지역에서 생산 공급되는 물이끼류의 일종으로서, 독특한 섬유질 다공성 세포구조를 가지고 있어 이 섬유질 다공성 세포구조가 모세관 작용에 의해 자중 기준의 8.3~10배 가량의 강력한 흡착력을 가지고, 흡착한 물질을 캡슐화하여 4bar 이상의 외부압력에 의하지 않고는 재방출하지 않으며, 자연 발생적인 미생물의 숙주 기능을 통해 흡착된 질소와 인과 같은 영양염류를 미생물이 자연상태로 생분해 시킬 수 있는 특성을 갖도록 연구 개발된 천연유기물질의 이탄인 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 제1,2,3여과사층(23,25,26)을 구성하는 여과사는,

규사(흔히, 모래), 알갱이 상태로 제조된 황토, 활성탄과 같은 자연 여과기 능을 갖는 재질 중 적어도 어느 하나로서, 그 크기가 0.8~2㎜ 이내의 고른 규격을 갖는 알갱이 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.
제5항에 있어서,

상기 정화조본체(21) 내에는 상기 여과조(16)로부터 펌핑수단(P2)을 통해 공급되는 하수의 공급수위를 조절하기 위한 수위를 감지하는 수위감지장치(34)가 구비되는 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.
제5항에 있어서,

상기 정화조본체(21)의 내부에 층상구조로 배치되는 제1여과사층(23)과 수처리재층(24)은 각각 층별로 모듈화시켜 상호 분리 가능한 층별케이스(21a,21b)로 제작되고, 상기 각 층별케이스(21a,21b)의 바닥면은 여과사나 수처리재가 빠져나갈 수 없는 상태의 메쉬망 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.
제9항에 있어서,

상기 각 층별케이스(21a,21b)의 측면에 슬라이드 개폐 가능한 이동장치(35)가 구비되는 것을 특징으로 하는 간이 하수종말처리장.