KR100408940B1 - 자연정화식 맨홀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연적인 방법을 통해 오염물질이 포함된 우수 및 오수관로의 퇴적물을 효율적으로 제거하고, 환경친화적인 방법으로 유기물과 탄화수소와 같은 오염물질을 제거할 수 있도록 한 자연정화식 맨홀을 제공함에 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 일정크기의 원통형으로 이루어져 지면에 매설되는 맨홀 외통(1), 강우시 각종 오염물질이 포함된 우수를 맨홀 외통(1)의 내측으로 유입되도록 하는 유입관로(2), 유입관로(2)의 끝단에 구비되어 유입수에 회전류를 발생시키는 회전류 발생부(3), 맨홀 외통(1)의 내측 중심부에 설치되어 오염물질이 제거된 상태의 우수가 일방향으로 회전되는 맨홀 내통(4), 맨홀 내통(4)의 내측 중심부에 설치되어 유입관로(2)로부터 유입된 유입수의 부유물질과 침전가능한 물질을 수거하는 오물수거망(5), 부유물질과 침전가능한 물질이 제거된 상태의 맨홀 내통(4)의 우수를 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 상부측으로 분배하는 분배관(6), 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 충진되어 미생물이 고정되는 미생물 고정화용 충진재(7), 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 하부측에 구비되어 미생물에 의해 정화된 우수를 배출시키는 배출관(8), 맨홀 내통(4)의 상부를 덮는 맨홀 뚜껑(9), 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 형성되어 분배관(6)을 통해 분배된 우수의 흐름을 분리하는 분리격막(10) 및 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이를 연결하여 맨홀 내통(4)이 지지되도록 하는 지지체(11)를 포함하여 이루어진다.

Description

자연정화식 맨홀{Meshed Manhole combined biofilm process}

본 발명은 회전류를 이용한 오물의 분리와 자연정화법을 이용하여 오염물을 제거할 수 있는 자연정화식 맨홀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로변이나 배출관로에 포함된 부유물질, 토사 및 기타 오물이 강우시나 오수발생시에 하수관로에 퇴적되거나 처리장으로 유입되는 것을 방지하고, 용존되어있는 유기물과 탄화수소등의 오염물질을 효율적으로 정화할 수 있는 맨홀에 관한 것이다.

일반적으로 맨홀은 관거의 접합과 관로내의 과도한 유속발생을 방지하고 부유물질을 침전 및 퇴적시키기 위하여 설치된다. 그러나 이러한 기존의 맨홀은 구조상 효율적인 오물의 제거가 용이하지 않으며, 유입수에 포함된 오물과 오염물질을 제거할 수 있는 기능이 미미하다. 따라서 도시지역이나 도로변에서 강우초기에 발생하는 우수내에 포함된 오염물질이 제거 되지않아 하천에 유입시 많은 수생동물의 폐사가 빈번하게 발생되고 있다. 특히 도시지역의 초기강우시 하천으로 유입되는 우수는 많은 오염물질과 독성물질을 포함하여 중랑천 하류에 수 많은 어류의 폐사를 빈번하게 발생시키곤 한다.

이를 해결하기 위하여 각종 정화법에 대한 제안 이 있으나, 많은 처리비용과 설치비용 및 효율등의 문제가 많아 현재 아무런 대책이 없는 상태이다.

따라서, 효과적으로 오물과 오염물을 제거하면서도 관거내의 흐름을 유지하고 환경을 정화할 수 있는 새로운 개념의 자연정화식 맨홀의 도입이 시급한 실정이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 자연적인 방법을 통해 오염물질이 포함된 우수 및 오수관로의 퇴적물을 효율적으로 제거하고, 환경친화적인 방법으로 유기물과 탄화수소와 같은 오염물질을 제거할 수 있도록 한 자연정화식 맨홀을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명의 요부인 자연정화식 맨홀을 나타내는 도면.

도 2 는 본 발명의 원리를 나타내는 흐름과 평면을 나타내는 도면.

도 3 은 본 발명의 요부인 오물수거망의 구조를 나타내는 도면.

도 4 는 본발명의 요부인 분배관과 유출관을 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 맨홀 외통 2. 유입관로

3. 회전류 발생부 4. 맨홀 내통

5. 오물수거망 6. 분배관

7. 미생물 고정화용 충진재 8. 배출관

9. 맨홀 뚜껑 10. 분리격막

11. 지지체

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉. 본 발명에 따른 자연정화식 맨홀은 지면의 일측에 매설되는 원통형의 맨홀 외통(1); 맨홀 외통(1)의 외측으로부터 내부로 수평하게 설치되어 강우시 부유물질, 오물 및 오염물이 포함된 유입수가 유입되어는 유입관로(2); 맨홀 외통(1)의 내측에 위치된 유입관로(2)의 끝단에 형성되어 맨홀 외통(1)의 내부로 유입되는 유입수에 회전류를 발생시키는 나선형의 회전류 발생부(3); 맨홀 외통(1)의 중심부에 설치되어지되 유입관로(2)를 통해 회전류가 발생되어 유입된 회전 유입수의 속도 차이를 발생시켜 내부를 일방향으로 회전되도록 하는 원통형의 맨홀 내통(4); 맨홀 내통(4)의 내부 중심에 설치되어 유입관로(2)의 회전류 발생부(3)가 연결되어지되 유입관로(2)를 통해 유입된 회전 유입수의 부유물질과 침전가능한 물질을 수거하는 오물수거망(5); 오물수거망(5)에 의해 회전 유입수의 부유물질과 침전가능한 물질이 수거된 우수를 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 상부측으로 분배하는 분배관(6); 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 충진되어 미생물이 서식할 수 있도록 고정시키는 담체, 자갈, 모래, 실트로 이루어진 미생물 고정화용 충진재(7); 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 하부측으로부터 맨홀 외통(1)의 외측으로 연장 구비되어 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에서 미생물에 의해 정화된 우수를 배출시키는 배출관(8); 맨홀 내통(4)의 상부를 덮는 맨홀 뚜껑(9); 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 형성되어 분배관(6)을 통해 분배된 우수의 흐름을 분리하는 분리격막(10); 및 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이를 연결하여 맨홀 내통(4)이 지지되도록 하는 지지체(11)를 포함하여 이루어진다.전술한 바와 같은 자연정화식 맨홀의 구성에서 분배관(6)과 분리격막(10)의 주변에 충진된 미생물 고정화용 충진재(7)의 크기는 배출관(8)의 주변에 충진된 미생물 고정화용 충진재(7)의 크기에 비해 입자가 더 큰 것을 충진하여 분배관(6)과 분리격막(10)의 주변에 우수의 흐름을 양호하게 함이 적당하다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 자연정화식 맨홀을 첨부된 도면을 참조하여 아래와 같이 상세하게 설명한다.

도 1 은 자연정화식 맨홀의 전체적인 개요를 나타내는 단면도, 도 2 는 맨홀 내의 유속흐름과 격막을 나타낸는 자연정화식 맨홀의 평면도, 도 3 은 본 발명의 요부인 그물망의 상세도, 도 4 는 분배관과 유출관을 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자연정화식 맨홀은 강우시 각종 오염물질이 포함된 우수를 유입시켜 오염물질을 제거한 후 미생물에 의한 자연정화을 통해 우수를 정화하여 방류수계로 방류할 수 있도록 한 기술이다.전술한 바와 같은 기술을 구성하기 위한 기술적인 구성은 일정크기의 원통형으로 이루어져 지면에 매설되는 맨홀 외통(1), 강우시 각종 오염물질이 포함된 우수를 맨홀 외통(1)의 내측으로 유입되도록 하는 유입관로(2), 유입관로(2)의 끝단에 구비되어 유입수에 회전류를 발생시키는 회전류 발생부(3), 맨홀 외통(1)의 내측 중심부에 설치되어 오염물질이 제거된 상태의 우수가 일방향으로 회전되는 맨홀 내통(4), 맨홀 내통(4)의 내측 중심부에 설치되어 유입관로(2)로부터 유입된 유입수의 부유물질과 침전가능한 물질을 수거하는 오물수거망(5), 부유물질과 침전가능한 물질이 제거된 상태의 맨홀 내통(4)의 우수를 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 상부측으로 분배하는 분배관(6), 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 충진되어 미생물이 고정되는 미생물 고정화용 충진재(7), 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 하부측에 구비되어 미생물에 의해 정화된 우수를 배출시키는 배출관(8), 맨홀 내통(4)의 상부를 덮는 맨홀 뚜껑(9), 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 형성되어 분배관(6)을 통해 분배된 우수의 흐름을 분리하는 분리격막(10) 및 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이를 연결하여 맨홀 내통(4)이 지지되도록 하는 지지체(11)를 포함하여 이루어진다.전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 자연정화식 맨홀은 자연정화 과정을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 가우가 발생되면 각종 오염물질이 포함된 우수는 유입관로(2)를 통해 맨홀 내통(4) 내부의 오물수거망(5)의 내부로 유입된다. 이때, 유입관로(2)를 통해 유입되어 오물수거망(5)으로 유출되는 우수는 유입관로(2) 끝단의 회전류 발생부(3)에 의해 나선형으로 회전이 발생되면서 오물수거망(5)의 내부로 낙하된다.전술한 바와 같이 오물수거망(5)의 내부로 유입된 우수는 오물수거망(5)에 의해 부유물질이나 침전이 되는 물질 등이 걸러지게 되고, 부유물질이나 침전이 되는 물질 등이 걸러진 상태의 우수는 그 흐름대로 맨홀 내통(4)의 내부를 일방향으로 회전하면서 흐르게 된다.한편, 전술한 바와 같이 부유물질이나 침전이 되는 물질 등이 걸러지는 과정에서 맨홀 내통(4) 내부의 수위가 오르게 되면 우수는 분배관(6)을 통해 맨홀 외통(1)의 내측과 맨홀 내통(4)의 외측 사이의 공간으로 배출된다.전술한 바와 같이 분배관(6)을 통해 맨홀 외통(1)의 내측과 맨홀 내통(4)의 외측 사이의 공간으로 배출된 우수는 맨홀 외통(1)의 내측과 맨홀 내통(4)의 외측 사이의 공간에 충진된 담체, 자갈, 모래, 실트로 이루어진 미생물 고정화용 충진재(7)의 상부로부터 하부로 흐르면서 미생물 고정화용 충진재(7)에 부착 고정된 미생물과 접촉된다. 이에 따라, 우수는 미생물과의 접촉에 의해 자연정화가 이루어진다.전술한 바와 같이 자연정화가 이루어지면서 맨홀 외통(1)의 내측과 맨홀 내통(4)의 외측 사이의 공간 하부로부터 차오르는 정화수의 수위가 일정이상 오르게 되면 정화수는 배출관(8)을 통해 맨홀 외통(1)의 외측으로 배출되어 방류수계로 배출되어진다.한편, 전술한 작용에서 분리격막(10)은 분배관(6)을 통해 맨홀 내통(4)으로부터 분배된 우수가 직접적으로 배출관(8)을 통해 배출되지 않고, 일방향으로부터 채워지면서 타측방향으로 흘러 일정수위에 이른 후에 배출되어질 수 있도록 한다. 이는 분배관(6)으로부터 분배된 우수와 미생물의 접촉이 충분히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.전술한 바와 같은 자연정화식 맨홀의 구성에서 분배관(6)과 분리격막(10)의 주변에 충진된 미생물 고정화용 충진재(7)의 크기는 배출관(8)의 주변에 충진된 미생물 고정화용 충진재(7)의 크기에 비해 입자가 더 큰 것을 충진한다. 이는 분배관(6)과 분리격막(10)의 주변에 분배관(6)으로부터 배출된 우수의 흐름을 양호하게 하고, 배출관(8)을 통해 외부로 배출된 정화수는 보다 미세한 물질까지도 미생물 고정화용 충진재(7)에 의해 걸러질 수 있도록 하기 위함이다.전술한 바와 같은 구성에서 오물수거망(5)은 맨홀 내통(4)으로부터 분리가 가능하게 구성되어 오물수거망(5)의 내부에 오물이 많이 걸러져 있는 경우 맨홀 내통(4)으로부터 분리하여 오물을 제거한 후 다시 맨홀 내통(4)에 설치하게 된다.한편, 분배관(6)을 통과한 우수는 미생물 고정화용 충진재(7)의 표면에 부착 고정된 미생물에 의해 유기물 및 탄화수소등이 분해 및 무해화되는데, 미생물에 의해 독성물질이 무해화되는 반응기작은 다음과 같다.

미생물에 의해 분해되고 남은 잔유물은 도 1 에 도시된 바와 같이 자연정화식 맨홀 상부에 서식하는 초본식물에 의해 제거된다.전술한 자연정화식 맨홀의 재질은 재활용 플라스틱(폴리에틸렌)이나 FRP 또는 콘크리트 등으로 제조가 가능하다. 자연정화식 맨홀의 기본적인 흐름은 회전류이며, 자잘 및 담체와 오염물의 접촉시간을 최대화하고 흐름의 방향성을 유지하기 위하여 도 2 에서처럼 분리격막(10)이 설치된다.그리고, 도 3 에서와 같이 오물제거망(5)의 구조는 막의 형태를 지지하기 위한 격자형 지지체(20), 인발시 오물제거망(5)의 상부를 지지하는 상부지지틀(21), 및 인발을 위한 인발용 케이블(22)로 구성된다. 이때, 오물제거망(5)의 하부(23)는 상부보다 조밀한 구조로 되어 있다.도 4 의 배출관(8) 및 분배관(6)은 분배의 효율을 극대화 하고 관의 강도를 유지시키기 위하여 슬롯형 구멍이 일정한 간격으로 위치하고 있으며, 이 재질은 부식을 방지하고 영구히 사용하기 위하여 PP재질이나 폴리에틸렌 기타 강성있는 플라스틱재질의 관을 가공하여 사용한다. 이 자연정화식 맨홀은 설치장소 및 여건에 따라서 규격이나 충진물의 형태 및 량을 조정할 수 있다.본 발명에서는 미생물 고정화용 충진재(7)로써 자갈의 경우 모래/실트를 20∼30%, 잔자갈 30∼40%, 굵은자갈 :30∼50%를 사용하였으며, 담체의 경우에는 모래/실트 20∼30%, 담체 70∼80%의 비율로 충진하였다. 이때, 담체의 재질은 세라믹이나 고강도 플라스틱으로 제조된다.그리고, 본 발명에 따른 자연정화식 맨홀을 구성하기 위해 본 발명에서는 맨홀 외통(1)의 직경을 3,000∼12,000mm, 유입관로(2)의 직경은 100∼300mm, 분배관(6)의 직경은 100∼500mm, 맨홀의 전체 깊이는 900∼2,500mm로 구성하였다.또한, 오물수거망(5)의 내경은 600∼3,000mm, 상부의 눈간격은 5∼30mm, 하부의 눈간격은 0.5∼20mm로 하였다.미설명부호 9는 맨홀 뚜껑으로 맨홀 내통(4)의 상부를 개폐시키는 것이다. 그리고, 미설명 부호 11은 지지체로 이 지지체(11)는 맨홀 외통(1)의 내측에 맨홀 내통(4)에 지지 고정되도록 하기 위한 것이다.본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

전술한 바와 같이 자연정화식 맨홀은 강우시 유입되는 우수내에 포함된 부유물질 뿐만아니라 용존되어 있는 오염물도 미생물의 분해작용에 의한 자연정화방식에 의해 제거되므로 기존의 맨홀기능을 향상시킬 수 있을 뿐 만아니라 하천이나 호소로 유입되는 오염된 물을 정화할 수 있는 기능이 있다.또한, 도시지역의 경우 강우 초기에 발생하는 오염된 우수에 의해서 하천의 생태계가 심각하게 위협을 받고 있다. 예로 포장된 도로로 유입되는 우수는 독성물질과 유기물이 함유되어 초기 화학적 산소요구량(COD)이 2.3배 까지 증가하므로 중랑천 하류부근의 어류가 집단폐사하는 현상이 최근에 들어서도 수차례 발생한 바 있다. 이러한 초기 강우시의 우수를 정화하여 배출한다면 이와같은 불상사는 크게 줄어들 것이다.더구나, 본 발명에 따른 자연정화식 맨홀을 상수원 인근의 비점오염원 등에 설치한다면 주변의 농경지나 도로 및 기타 시설등에서 우수에 의해서 배출되는 오염물질을 크게 감소시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 지면의 일측에 매설되는 원통형의 맨홀 외통(1);

   맨홀 외통(1)의 외측으로부터 내부로 수평하게 설치되어 강우시 부유물질, 오물 및 오염물이 포함된 유입수가 유입되어는 유입관로(2);

   맨홀 외통(1)의 내측에 위치된 상기 유입관로(2)의 끝단에 형성되어 맨홀 외통(1)의 내부로 유입되는 유입수에 회전류를 발생시키는 나선형의 회전류 발생부(3);

   맨홀 외통(1)의 중심부에 설치되어지되 유입관로(2)를 통해 회전류가 발생되어 유입된 회전 유입수의 속도 차이를 발생시켜 내부를 일방향으로 회전되도록 하는 원통형의 맨홀 내통(4);

   맨홀 내통(4)의 내부 중심에 설치되어 유입관로(2)의 회전류 발생부(3)가 연결되어지되 유입관로(2)를 통해 유입된 회전 유입수의 부유물질과 침전가능한 물질을 수거하는 오물수거망(5);

   오물수거망(5)에 의해 회전 유입수의 부유물질과 침전가능한 물질이 수거된 우수를 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 상부측으로 분배하는 분배관(6);

   맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 충진되어 미생물이 서식할 수 있도록 고정시키는 담체, 자갈, 모래, 실트로 이루어진 미생물 고정화용 충진재(7);

   맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간 하부측으로부터 맨홀 외통(1)의 외측으로 연장 구비되어 맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에서 미생물에 의해 정화된 우수를 배출시키는 배출관(8);

   맨홀 내통(4)의 상부를 덮는 맨홀 뚜껑(9);

   맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이 공간에 형성되어 분배관(6)을 통해 분배된 우수의 흐름을 분리하는 분리격막(10); 및

   맨홀 내통(4)의 외측과 맨홀 외통(1)의 내측 사이를 연결하여 맨홀 내통(4)이 지지되도록 하는 지지체(11)를 포함하여 이루어진 충진된 자연정화식 맨홀.
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4. 제 1 항에 있어서, 분배관(6)과 분리격막(10)의 주변에 충진된 미생물 고정화용 충진재(7)의 크기는 배출관(8)의 주변에 충진된 미생물 고정화용 충진재(7)의 크기에 비해 입자가 더 큰 것을 충진하여 분배관(6)과 분리격막(10)의 주변에 우수의 흐름을 양호하게 한 것을 특징으로 하는 자연정화식 맨홀.
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