KR100741019B1

KR100741019B1 - 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치및 이를 이용한 수처리방법

Info

Publication number: KR100741019B1
Application number: KR1020060058706A
Authority: KR
Inventors: 정순우; 한형근; 윤여진; 이재철; 오종민
Original assignee: 주식회사 에스디알앤디; 정순우; 한국토지공사
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-07-27

Abstract

본 발명은 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수변 등에 설치되어 유입되는 유입수의 에너지를 저감시키고 습지에 고르게 공급하는 유량분배조절조; 유량분배조절조를 통해 유입되는 유입수에 대해 습지식물을 이용하여 정화처리를 하는 습지식물과 상기 습지식물을 식재하는 식생부로 구성되는 습지; 상기 습지의 하부에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치되며, 상기 습지를 거치면서 정화 처리된 유입수를 어느 일측으로 흘려보낼 수 있도록 하는 유공관; 상기 습지를 적어도 하나 이상이 수직으로 관통하여 삽입되어 설치되며, 일측단이 상기 유공관의 상부와 일체적으로 결합되어 서로 연통되어 있으며, 일정한 수위 이상의 유입수가 습지로 유입되는 경우 유입된 유입수 중 일부를 바로 상기 유공관으로 흘려보낼 수 있도록 하여 습지의 수위를 조절하는 월류관; 상기 유공관의 어느 일측 하부에 설치되며, 상기 유공관의 어느 일측과 연결되어 상기 유공관을 통해 흘러내리는 유입수를 모아 저장하고, 상기 습지에 의한 정화처리를 거치면서 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전조; 상기 침전조와 연결되어 설치되며, 상기 침전조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛을 통하여 생물학적으로 정화처리를 하는 접촉산화조; 및 상기 유공관의 하부에 상기 접촉산화조와 연결되어 설치되며, 상기 접촉산화조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 여과재를 통해 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 최종적으 로 제거하는 여과조를 포함하여 구성되는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 습지병합형 수처리장치는, 수처리장치의 상부가 습지로 구성되어 생태적 기능을 수행하고 친환경적이며, 습지와 접촉산화여과설비를 수직적으로 병합하여 습지에 의한 물리적 정화기능과 접촉산화여과설비에 의한 생물학적 정화기능을 동시에 수행함으로써 기존의 수처리장치에 비해 짧은 시간에 높은 수질정화의 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 기존 설비와는 달리 물리적으로 안전하여 수량 또는 수위 변동폭이 크거나 토사유출이 빈번한 하천 수변이나 수로 등에서도 장치를 용이하고 안정적으로 유지할 수 있다는 장점이 있다.

습지, 수처리장치, 습지병합형 수처리장치

Description

습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법{WATER TREATMENT DEVICE AND METHOD BY USING A COMBINATION OF WETLAND AND CONTACT OXIDATION FILTRATION FACILITIES}

도 1은 본 발명에 따른 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치의 바람직한 구성의 일실시예를 전체적으로 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 습지병합형 수처리장치에 대한 바람직한 구성의 일실시예에 대한 평면도를 나타낸 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 유입수 100 : 유량분배조절조 200 : 습지

300 : 유공관 400 : 월류관 500 : 침전조

600 : 접촉산화조 700 : 여과조 800 : 우회수로

900 : 방류조절조 1000: 방류수

본 발명은 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치 및 이 를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수변 등에 설치되어 유입되는 유입수의 에너지를 저감시키고 습지에 고르게 공급하는 유량분배조절조; 상기 유량분배조절조와 연결되며, 유량분배조절조를 거쳐 유입되는 유입수를 습지식물을 이용하여 정화처리를 하는 습지식물과 식생부로 구성되는 습지; 상기 습지의 하부에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치되며, 유입된 유입수를 어느 일측으로 흘려보낼 수 있도록 하는 유공관; 상기 습지를 적어도 하나 이상이 수직으로 관통하여 삽입되어 설치되며, 일측단이 상기 유공관과 일체적으로 결합되어 서로 연통되어 있으며, 일정한 수위 이상의 유입수가 습지로 유입되는 경우 유입된 유입수 중 일부를 바로 상기 유공관으로 흘려보낼 수 있도록 하여 습지의 수위를 조절하는 월류관; 상기 유공관의 어느 일측 하부에 설치되며, 상기 유공관의 어느 일측과 연결되어 상기 유공관을 통해 흘러내리는 유입수를 모아 저장하고, 상기 습지에 의한 정화처리를 거치면서 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전조; 상기 침전조와 연결되어 설치되며, 상기 침전조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛을 통하여 생물학적으로 정화처리를 하는 접촉산화조; 및 상기 유공관의 하부에 상기 접촉산화조와 연결되어 설치되며, 상기 접촉산화조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 여과재를 통해 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 최종적으로 제거하는 여과조를 포함하여 구성되는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치 및 이를 이용한 수처리방법에 관한 것이다.

급격한 산업화와 도시화에 따른 인구증가 그리고 생활양식의 다양화, 화학약 품 사용의 증가, 육류 소비증가에 따른 축산규모의 증가 등으로 유기물과 영양염류(질소, 인)를 다량 함유한 오염된 물이 하천, 호소에 유입되어 수역의 생태계 균형을 파괴하고 있다. 특히, 하천의 경우 미처리된 점오염물질과 비점오염물질이 유입되어 오염이 계속되고 있으며, 특히 유량이 줄어드는 갈수기의 오염 수준은 매우 심각한 실정이다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 인공 습지나 접촉산화조로 오염된 하천수, 호소수 또는 초기우수를 유입시켜 처리하는 정화기술이 각광을 받고 있는데, 종래의 기술에 따른 하천 및 호소의 정화장치 중 접촉산화조를 이용한 장치는 침사지를 통과한 하천수 및 호소수를 다수의 미생물접촉재가 충진된 접촉산화조로 유입시켜 하천수 및 호소수 중에 포함된 부유물질 및 유기물질을 고농도 미생물에 의해 흡착 및 분해시켜 정화하는 방식을 취하고 있다. 그러나 유기물질과 부유물질의 농도가 높고 계절에 따라 수질변화가 극심한 우리나라 하천수, 호소수의 경우에는 미생물 접촉재 사이의 공극이 폐색되거나 미생물접촉재의 표면에 미생물이 과도하게 번식되므로 실질적인 유효 미생물의 접촉면적이 크게 감소되어 전체 산화처리조의 처리효율이 떨어지고, 경제적 부담도 매우 클 뿐만 아니라, 관리운영 또한 어렵다는 문제점이 있다. 또한 종래 기술에 따른 접촉산화조는 하부에 슬러지 포트를 설치하여 탈리된 부유물질과 슬러지를 침강 및 농축시켜 분리시키는 방식을 쓰고 있으나 드래프트 튜브를 통해 공급되는 공기에 의해 연속적으로 순환하는 수류가 형성되기 때문에 미세 부유물질이나 미세 슬러지는 침전되지 않고 방류수를 통해 그대로 유출되어 방류수의 수질이 떨어지는 문제점이 있다. 아울러 하천 혹은 호소변에 적용 시 생태학적으로 그리고 외관적으로 자연친화성이 떨어지는 문제점이 있었다. 특히 고농도의 오염수가 접촉산화조로 직접 유입시 미생물에 충격을 주어 미생물이 사멸되거나 활성도가 떨어져 처리효율이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 인공습지를 이용한 종래의 기술들은 처리효율이 낮고 기간이 경과함에 따라 처리효율이 떨어지며, 유지관리에 어려움이 많은 문제점이 있으며, 처리수량이 많은 경우 많은 소요부지가 필요하여 현실적으로 적용에 어려운 문제점이 있을 뿐만 아니라 수량 또는 수위의 변동폭이 크거나 토사유출이 빈번한 하천 수변이나 수로 등에서는 장치를 용이하고 안정적으로 유지하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명에 따르면, 정화설비의 상부가 습지로 구성되어 생태적 기능을 수행하고 친환경적이며, 습지와 접촉산화여과설비를 수직적으로 병합하여 물리적 정화기능과 생물학적 정화기능을 동시에 수행함으로써 기존의 수처리장치에 비해 짧은 시간에 높은 수질정화 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 고농도의 오염부하를 완화시켜 수처라 효율을 일정하게 유지시킬 수 있도록 하며, 방류시 접촉 산화 및 여과를 통해 방류되어 미세 부유물질이나 미세 슬러지의 방출이 없어 방류수의 수질악화를 예방할 수 있으며, 최종방류구에 유량제어장치를 설치하여 습지의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 함으로서, 건기와 우기시에도 수처리 효율을 최적으로 유지할 수 있다. 또한, 기존 설비와는 달리 물리적으로 안전하여 수량 또는 수위의 변동폭이 크거나 토사유출이 빈번한 하천 수변이나 수로 등에서도 장치를 용이하고 안정적으로 유지 할 수 있으며, 모든 설비가 이루어져 있어 유지관리가 용이한 장점이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치는 수변 등에 설치되어 유입되는 유입수의 에너지를 저감시키고 습지에 고르게 공급하는 유량분배조절조; 상기 유량분배조절조와 연결되며, 유량분배조절조를 거쳐 유입되는 유입수를 분해·흡착·침강 등을 통하여 정화 처리하는 습지식물과 상기 습지식물을 식재하는 식생부로 구성되는 습지; 상기 습지의 하부에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치되며, 상기 습지를 거치면서 정화 처리된 유입수를 어느 일측으로 흘려보낼 수 있도록 하는 유공관; 상기 습지를 적어도 하나 이상이 수직으로 관통하여 삽입되어 설치되며, 일측단이 상기 유공관과 일체적으로 결합되어 서로 연통되어 있으며, 일정한 수위 이상의 유입수가 습지로 유입되는 경우 유입된 유입수 중 일부를 바로 상기 유공관으로 흘려보낼 수 있도록 하여 습지의 수위를 조절하는 월류관; 상기 유공관의 어느 일측 하부에 설치되며, 상기 유공관의 어느 일측과 연결되어 상기 유공관을 통해 흘러내리는 유입수를 모아 저장하고, 상기 습지에 의한 정화처리를 거치면서 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전조; 상기 침전조와 연결되어 설치되며, 상기 침전조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛을 통하여 생물학적으로 정화하는 접촉산화조; 및 상기 유공관의 하부에 상기 접촉산화조와 연결되어 설치되며, 상기 접촉산화조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 여과재를 통해 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 최종적으 로 제거하는 여과조를 포함하여 구성된다. 이때, 상기한 습지에는 유입유량이 갑자기 증가하여 상기 월류관으로 습지의 수위 제어가 불가능할 경우 과도하게 유입되는 유입수를 우회하여 방류하는 우회수로를 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 침전조는 유입유량의 증가로 인해 습지에서 물리적 여과를 거치지 않고 상기 수위조절관을 통해 직접 유입된 물에 존재하는 용존 고형물을 물리적 방법으로 제거하는 스크린재를 내부에 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 접촉산화조의 내부에 설치되는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛은 본 발명의 발명자 등이 출원하여 등록받은 것으로 대한민국 실용신안등록 제0417037호로서, 접촉산화조에서 호기성 처리 및 혐기성 처리를 동시에 진행하게 되는데, 상기 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛은 외곽부에 위치한 다수개의 날개판과 날개판 형태의 변형을 방지하는 날개판 지지대로 이루어져 수류와 기포의 접촉이 용이하여 호기성 기능을 수행하는 호기성 기능 담체부와, 상기 호기성 기능 담체부의 안쪽에 위치하여 한쪽 면에 다수개의 수류 유통구와 다른 한쪽 면에 담체연결부와 연결할 수 있는 연결수단을 가지며 내부에 담체를 지지하고 유체의 흐름을 유도할 수 있는 지지대로 이루어져 수류의 접촉이 적어 혐기성 기능을 수행하는 혐기성 기능 담체부로 이루어진 기능성 담체와; 상기 혐기성 기능 담체부의 연결수단과 결합되도록 말단부에 결합수단이 있어 상기 기능성 담체를 다수 개 연결시키며, 내부에 수류가 흐를 수 있도록 구성된 관 형태로 이루어져진 기능성 담체연결수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치는 상기 월류관의 상부에 체결되어 상기 월류관을 덮으며, 말단부가 아래로 경사져 있으며, 하부가 개구되어 있는 덮개부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 월류관의 상부에 결합되는 덮개부는 월류관의 상부 단면에 가로질러 ―자 또는 ＋자 형태로 구성되는 지지대와 지지대의 중심부로부터 수직으로 형성되는 체결구와 상기 체결구와 대응되는 상기 덮개부의 내부에 형성되어 있는 체결홈을 이용하여 상기 월류관과 일체적으로 결합되는 것이 바람직하다.

상기 덮개부는 유량분배조절조를 통하지 않고 직접 습지로 유입되거나 기름 등과 같은 부유성 오염물질이 습지로 유입된 후에 습지를 통하여 먼저 정화처리를 거치지 않고 월류관을 통해 바로 유공관으로 유입되는 것을 막아줄 뿐만 아니라, 아울러 습지의 표면에 부유하는 오염물질 및 고형물질이 바로 월류관을 통해 유공관으로 유입됨으로 인해 발생할 수 있는 장치의 폐색을 방지하는 역할을 담당하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치는 여과조에 설치된 여과유공관을 통해 배출되는 유입수를 회전베어링밸브와 연결되어 회전이 가능한 방류조절관을 통해 방류함으로써, 방류되는 유량을 조절하는 방류조절조를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방류조절관은 결합된 회전베어링밸브에 의해 좌우로 일정한 각도로 회전이 가능하여 눕히거나 세울 수 있으며, 방류시에 유량을 조절하는 기능 이외에 습지의 수위를 조절하는 기 능도 함께 담당하게 된다. 따라서 건기에는 방류조절관을 세워 습지가 일정한 수위를 유지할 수 있도록 하고, 우기에는 방류조절관을 돌려 눕도록 회전시켜 빠른 방류를 유도하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치는 상기 접촉산화조의 내부에 설치되며, 상기 접촉산화조 내로 공기를 공급함과 아울러 상향류를 일으켜 상기 접촉산화조 내의 물을 환류시키는 산기장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 산기장치는 수처리장치의 외부에 있는 공기공급기를 통하여 공급되는 공기를 접촉산화조 내부로 공급하여 접촉산화조 내에서의 활성화를 높이는 기능을 담당하게 된다.

이러한 산기장치는 접촉산화조 내에서의 반응 환경에 따라 선택적으로 운용할 수 있는데, 접촉산화조 내에서 폭기반응이 필요한 경우에 상기 산기장치를 작동시켜 접촉산화조 내에 공기를 불어넣음과 동시에 접촉산화조 내의 물을 환류시킴으로써 미생물에 의한 생물학적 정화처리효율을 높일 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치는 상기 접촉산화조의 하단부에 설치되며, 상기 접촉산화조 내에서 침전되는 슬러지를 상기 접촉산화조의 외부로 배출시킬 수 있는 슬러지배출장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

미생물에 의한 생물학적 정화처리를 하게 되면 접촉산화조 내부에 폐슬러지 등이 발생하게 되는데 이를 접촉산화조 외부로 배출시켜야만 접촉산화조 내부의 수 처리 효율이 일정하게 유지되기 때문이다.

본 발명의 다른 일면인 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리방법은 유량분배조절조를 통해 수질정화장치로 유입되는 유입수의 에너지를 감소시키고 습지로 고르게 분배하는 유입수 분배조절단계; 습지로 분배된 유입수가 식생부에 식재되어 있는 습지식물과 습지의 미생물에 의해 분해·흡착·침강되어 종합적으로 정화되는 습지정화단계; 습지를 통과한 유입수가 습지의 하부에 횡으로 설치된 유공관으로 유입된 후에 유공관을 통하여 침전조로 흐르면서 모이는 유입저장단계; 침전조에 저장된 유입수에 포함되어 있는 습지에 의한 정화처리를 거치면서도 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전단계; 침전단계를 거친 유입수를 내부에 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛이 설치된 접촉산화조로 유입, 통과시키면서 생물학적으로 정화시키는 생물학적 정화단계; 및 접촉산화조에서 미처 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 여과재가 설치된 여과조를 통해 최종적으로 제거하는 최종정화단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로는 상기 유입수 분배조절단계는 습지병합형 수처리장치로 유입되는 유입수의 에너지를 저감시켜 습지의 수위를 일정하게 조절하여 정화효율을 일정하게 유지할 수 있으며, 아울러 유입되는 유입수의 양이 갑자기 증가함에 따라 습지에서의 정화효율이 일시적으로 저하되는 것을 방지하는 단계이기도 하다. 이러한 유입수 분배조절단계를 거친 물은 습지로 유입되어 습지정화단계를 거치게 된다.

상기 습지정화단계는 습지식물과 식생부로 구성된 습지에 의해 물이 1차적으로 정화되게 된다. 따라서 습지식물과 습지식물에 기생하여 살고 있는 미생물에 의 해 습지로 유입된 오염수의 오염물질이 분해, 흡착, 침강을 통하여 정화처리가 되며, 습지식물의 식생부로 침투하여 습지의 바닥에 횡으로 설치된 유공관으로 정화처리를 거치면서 유입되게 된다.

상기 유입저장단계는 습지식물 및 습지의 식생부에 의해 1차적으로 정화처리된 물이 습지의 바닥에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치된 유공관으로 유입된 후에 유공관을 통하여 유공관의 일측과 연결되어 있는 침전조로 저장되는 단계를 말한다. 따라서 유공관은 어느 일측으로 경사를 주지 않아도 유입되는 물의 수위차로 인해 침전조와 연결되어 있는 어느 일측으로 흐를 수 있도록 함이 바람직하며, 필요한 경우에는 경사를 주어 설치할 수 있도록 하여 용이하게 침전조로 유공관 내로 유입된 유입수가 흐르게 하여 저장할 수 있다.

상기 침전단계는 상기 습지를 통하여 1차적으로 정화처리되는 과정에서 미처 정화처리가 되지 않은 부유성 물질이나 고형 오염물질 등이 침전조를 통하여 침전되게 하여 추가적으로 물리적으로 정화처리를 하게 하는 단계이다. 특히 이러한 침전단계는 습지의 수위가 갑자기 증가하여 습지를 통하여 1차적으로 정화처리를 거치지 못하고 바로 월류관을 통해 유공관으로 유입된 후 침전조로 저장되는 경우에 특히 필요한 단계이다.

상기 생물학적 정화단계는 상기 습지에서의 습지정화단계와 침전조에서 침전단계를 거친 물을 유입시켜 호기성 미생물 또는 혐기성 미생물을 이용하여 물을 생물학적으로 정화처리하는 단계이다. 이 때 접촉산화조에는 호기성 반응과 혐기성 반응을 동시에 진행시킬 수 있도록 호기성 기능 및 혐기성 기능을 동시에 갖는 기 능성 담체유닛이 접촉산화조 내부에 설치되어 호기성 반응과 혐기성 반응을 동시에 하게 된다. 한편, 접촉산화조 내에서 호기성 반응이 더 필요한 경우에는 접촉산화조 내부에 설치되어 있는 산기장치를 이용하여 접촉산화조 내부에 공기를 추가로 공급하여 호기성 반응을 활성화시킬 수 있는데, 이러한 산기장치에 의하여 공기를 공급함으로써 접촉산화조 내부에 공기가 추가로 공급되는 것은 물론 전체적으로 접촉산화조 내부의 물을 환류시킴으로써 접촉산화조 내부의 효율을 증대시킬 수 있다. 한편, 접촉산화조 내부에 미생물에 의한 생물학적 처리 결과 발생한 슬러지가 일정 수준 이상 누적된 경우에는 이를 접촉산화조 하부에 설치된 슬러지배출장치에 의해 접촉산화조 외부로 배출시키는 것이 바람직하다.

상기 생물학적 정화단계를 거친 물은 최종적으로 여과조를 통한 최종정화단계를 거치게 되는데, 이러한 여과조를 통한 최종정화단계에서는 접촉산화조에서 미처 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 여과재가 설치된 여과조를 통과시키면서 추가적으로 정화처리하는 단계를 말한다. 상기 여과조에 설치되는 여과재는 접촉산화조에서 생물학적 처리단계를 거쳐 유입되는 물의 상태에 따라 필요한 여과재를 사용할 수 있는데, 모래, 자갈, 다공성 물질 등을 여과재로 이용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 습지병합형 수처리장치를 이용한 수처리방법은 수로로 방류되는 유량을 조절하기 위해서, 여과조를 통하여 최종적으로 미세슬러지와 부유물질을 제거하는 최종정화단계 이후에 방류조절조를 통해 수로로 방류되는 유량을 조절하는 유량조절단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 유량조절단계는 건기와 우기에 따라 유입되는 유입수의 양 이 달라지는 경우라 하더라도 계절에 관계없이 습지에 일정한 수위 이상의 물을 항상 유지시키기 위하여 필요한 단계로서 방류조절조에 설치되어 있는 방류조절관을 회전시켜 위치를 조정하여 적절하게 수로로 방류되는 유량을 조절함으로써 항상 일정하게 습지의 수위를 조절함은 물론 습지에 의한 정화효과를 일정하게 유지하는 기능도 함께 담당하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 습지병합형 수처리장치를 이용한 수처리방법은, 유입유량의 증가로 인해 유입수가 상기 월류관을 통해 유공관으로 직접 유입된 후에 침전조로 직접 배수되어 저장됨으로 인하여 습지에 의한 정화단계가 이루어지지 않은 경우, 상기 침전조로의 유입저장단계 이후에 상기 침전조의 내부에 설치되는 스크린재 등을 통해 물리적인 정화처리가 이루어지도록 하는 침전조에서의 물리적 정화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 병합형 수질정화장치와 수질정화방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 습지병합형 수처리장치는, 유입수(10)의 에너지를 감소시켜 습지(200)로 고르게 분배하는 유량분배조절조(100); 상기 유량분배조절조(100)와 연결되며, 습지식물(220)과 습지식물이 식생하는 식생부(230)으로 구성되어, 유량분배조절조(100)를 통해 유입되는 유입수를 분해·흡착·침강 등 의 과정을 통해 정화처리를 하는 기능을 하는 습지(200); 상기 습지(200)의 하부에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치되며, 상기 습지를 거치면서 정화처리된 유입수를 유입시켜 어느 일측으로 흘려보낼 수 있도록 하는 유공관(300); 상기 습지(200)를 적어도 하나 이상이 수직으로 관통하여 삽입되어 설치되며, 일측단이 상기 유공관(300)과 일체적으로 결합되어 서로 연통되어 있으며, 일정한 수위 이상의 유입수가 습지로 유입되는 경우 유입된 유입수 중 일부를 바로 상기 유공관(300)으로 흘려보낼 수 있도록 하여 습지의 수위를 조절하는 월류관(400); 상기 유공관(300)의 어느 일측 하부에 설치되며, 상기 유공관(300)의 어느 일측과 연결되어 상기 유공관(400)을 통해 흘러내리는 유입수를 모아 저장하고, 상기 습지에 의해 정화처리를 거치면서 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전조(500); 상기 침전조(500)와 연결되어 설치되며, 상기 침전조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛(650)을 통하여 생물학적으로 정화하는 접촉산화조(600); 및 상기 유공관(300)의 일측 하부에 상기 접촉산화조(600)와 연결되어 설치되며, 상기 접촉산화조(600)를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 여과재(710)를 통해 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 최종적으로 제거하고 여과된 유입수를 여과유공관(720)을 통해 방류조절조(900)로 전달하는 여과조(700); 여과조(700)의 일측 상단에 설치되고, 방류조절관(910), 회전베어링밸브(920), 방류구(930)로 구성되어 방류수(1000)의 유량을 조절하는 방류조절조(900)로 구성된다. 이 때 월류관(400)은 상부에 덮개부(450)와 체결되어 있으며, 접촉산화조(700)는 하나 이상의 접촉산화조 모듈을 연결하여 구성할 수도 있는 있 는데, 물이 접촉산화조 내부에 설치되어 있는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛(750)에 의해 충분한 시간을 가지고 정화처리를 거칠 수 있도록 접촉산화조 내부에서의 체류시간을 길게 하기 위하여 접촉산화조 사이에 물이 흐를 수 있는 연결통로는 상부와 하부로 지그재그의 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

구체적으로는 습지병합형 수처리장치의 상부에서 본 평면도를 나타낸 것으로서 유량분배조절조(100)로 유입된 유입수는 덮개부(450)가 체결된 월류관(400)이 횡으로 2열로 설치되어 있는 습지(200)를 거치면서 습지식물에 의해 정화처리가 된 이후에 본 도면에서는 점선으로 표현되어 있는 상기 습지(200)의 하부에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치되어 있는 유공관(300)을 통하여 습지병합형 수처리장치의 하부에 설치되어 있는 침전조 및 접촉산화조를 거치면서 정화처리가 된다. 침전조 및 접촉산화조를 거치면서 정화처리된 물은 이후 여과처리조(900)를 거치면서 여과처리가 된 이후에 수처리장치의 외부로 배출수(1000)로 배출된다. 한편, 우회수로(800)는 습지로 갑자기 많은 유량의 물이 유입되어 상기 습지(200)와 함께 구성되어 있는 월류관(400)으로도 습지의 수위제어가 불가능할 경우 유입수를 우회하여 방류하는 기능을 담당하게 된다.

한편, 상술한 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 함께 균등범위를 포함하여 판단되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 수처리장치의 상부가 습지로 구성되어 생태적 기능을 수행하고 친환경적이며, 습지와 접촉산화여과설비를 수직적으로 병합하여 물리적 정화기능과 생물학적 정화기능을 동시에 수행함으로써 기존의 정화장치에 비해 짧은 시간에 높은 수질정화 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 여과조를 추가적으로 설치하여 미세 부유물질이나 미세 슬러지를 제거함으로써 방류수의 수질이 더욱 향상되며, 최종 방류구에 유량 제어장치를 설치하여 상부 습지의 수위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 함으로써, 건기와 우기시에도 처리효율을 최적으로 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 기존 설비와는 달리 물리적으로 안전하여 수량 또는 수위 변동폭이 크거나 토사유출이 빈번한 하천의 수변이나 수로 등에서도 장치를 용이하고 안정적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.

Claims

수변 등에 설치되어 유입되는 유입수의 에너지를 저감시키고 습지에 고르게 공급하는 유량분배조절조;

상기 유량분배조절조와 연결되며, 유량분배조절조를 거쳐 유입되는 유입수를 분해·흡착·침강 등을 통하여 정화처리를 하는 습지식물과 상기 습지식물을 식재하는 식생부로 구성되는 습지;

상기 습지의 하부에 적어도 하나 이상이 횡으로 설치되며, 상기 습지를 거치면서 정화 처리된 유입수를 어느 일측으로 흘려보낼 수 있도록 하는 유공관;

상기 습지를 적어도 하나 이상이 수직으로 관통하여 삽입되어 설치되며, 일측단이 상기 유공관과 일체적으로 결합되어 서로 연통되어 있으며, 일정한 수위 이상의 유입수가 습지로 유입되는 경우 유입된 유입수 중 일부를 바로 상기 유공관으로 흘려보낼 수 있도록 하여 습지의 수위를 조절하는 월류관;

상기 유공관의 어느 일측 하부에 설치되며, 상기 유공관의 어느 일측과 연결되어 상기 유공관을 통해 흘러내리는 유입수를 모아 저장하고, 상기 습지에 의한 정화처리를 거치면서 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전조;

상기 침전조와 연결되어 설치되며, 상기 침전조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛을 통하여 생물학적으로 정화처리를 하는 접촉산화조; 및

상기 유공관의 하부에 상기 접촉산화조와 연결되어 설치되며, 상기 접촉산화 조를 거친 유입수를 유입시켜 내부에 설치되는 여과재를 통해 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 최종적으로 제거하는 여과조를 포함하여 구성되는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 습지는,

상기 월류관으로도 습지의 수위 제어가 불가능할 경우 유입수를 우회하여 방류하는 우회수로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛은,

외곽부에 위치한 다수개의 날개판과 날개판 형태의 변형을 방지하는 날개판 지지대로 이루어져 수류와 기포의 접촉이 용이하여 호기성 기능을 수행하는 호기성 기능 담체부와,

상기 호기성 기능 담체부의 안쪽에 위치하여 한쪽 면에 다수개의 수류 유통구와 다른 한쪽 면에 담체연결부와 연결할 수 있는 연결수단을 가지며 내부에 담체를 지지하고 유체의 흐름을 유도할 수 있는 지지대로 이루어져 수류의 접촉이 적어 혐기성 기능을 수행하는 혐기성 기능 담체부로 이루어진 기능성 담체와;

상기 혐기성 기능 담체부의 연결수단과 결합되도록 말단부에 결합수단이 있 어 상기 기능성 담체를 다수 개 연결시키며, 내부에 수류가 흐를 수 있도록 구성된 관 형태로 이루어져진 기능성 담체연결수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 월류관은,

상기 월류관의 상부에 체결되어 월류관을 덮으며, 말단부가 아래로 경사져 있고, 하부가 개구되어 있는 덮개부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 수처리장치는,

여과조의 유공관을 통해 배출되는 유입수를 회전베어링밸브와 연결되어 회전가능한 방류조절관을 통해 방류함으로써, 방류되는 유량을 조절하는 방류조절조를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접촉산화조는,

상기 접촉산화조의 내부에 설치되며, 상기 접촉산화조 내로 공기를 공급함과 아울러 상향류를 일으켜 상기 접촉산화조 내의 물을 환류시키는 산기장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 접촉산화조는,

상기 접촉산화조의 하단부에 설치되며, 상기 접촉산화조 내에서 침전되는 슬러지를 상기 접촉산화조의 외부로 배출시킬 수 있는 슬러지배출장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리장치.
유량분배조절조를 통해 수질정화장치로 유입되는 유입수의 에너지를 감소시키고 습지로 고르게 분배하는 유입수 분배조절단계;

습지로 분배된 유입수가 식생부에 식재되어 있는 습지식물과 습지의 미생물에 의해 분해·흡착·침강되어 종합적으로 정화되는 습지정화단계;

습지를 통과한 유입수가 습지의 하부에 횡으로 설치된 유공관으로 유입된 후에 유공관을 통하여 침전조로 흐르면서 모이는 유입저장단계;

침전조에 저장된 유입수에 포함되어 있는 습지에 의한 정화처리를 거치면서도 여과되지 않은 이물질을 침전시키는 침전단계;

침전단계를 거친 유입수를 내부에 혐기기능과 호기기능을 동시에 수행하는 기능성 담체유닛이 설치된 접촉산화조로 유입, 통과시키면서 생물학적으로 정화시키는 생물학적 정화단계; 및

접촉산화조에서 미처 여과되지 못한 미세 슬러지와 부유물질을 여과재가 설치된 여과조를 통해 최종적으로 제거하는 최종정화단계를 포함하여 구성되는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리방법.
제8항에 있어서,

상기 최종 정화단계이후에, 방류조절조를 통해 수로로 방류되는 유량을 조절하는 유량조절단계를 더 포함하여 구성되는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,

유입유량의 증가로 인해 유입수가 상기 월류관을 통해 유공관으로 직접 유입된 후에 침전조로 직접 배수되어 저장됨으로 인하여 습지에 의한 정화단계가 이루어지지 않은 경우, 상기 침전조로의 유입저장단계 이후에 상기 침전조의 내부에 설치되는 스크린재 등을 통해 물리적인 정화가 이루어지도록 하는 침전조에서의 물리적 정화단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습지와 접촉산화여과설비를 병합한 습지병합형 수처리방법.