KR100491867B1 - 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치에 관한 것으로, 우수가 유입되도록 터파기를 하고 제방을 쌓아 형성된 공동, 공동에 모래, 자갈, 쇄석을 단독 또는 혼합 도포되어 식재된 식물과 함께 비점오염물질이 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 유도하는 여재층, 다수개의 배수공이 형성되고 여재층 내부에 설치되어 여재층 및 식물에 의해 정화된 초기우수의 일부와 계속된 강우로 공동 아래의 토양으로부터 역류되어 유입되는 비점오염물질을 함유되지 않은 우수를 배수공을 통해 유입하는 제1배수관, 상단이 여재층 상단 소정 높이로 돌출됨과 더불어 외부로 개방된 개구부를 구비하여 계속된 강우로 인해 공동 내부에 불어난 비점오염물질을 함유하지 않는 우수를 개구부로 유입하여 비점오염물질이 함유되지 않은 우수가 공동을 넘치지 않도록 하는 제2배수관 및 일단이 제1,2배수관과 연결되어 제2배수관으로 유입된 우수를 공공수역으로 방류하는 제3배수관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 비점오염물을 함유한 우수를 오염발생원에서부터 정화하여 하천으로 방류하거나 지하수로 환원하여 환경오염을 방지하고 지하수를 보전할 수 있다.

Description

초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치{Non-point source a contaminant purification system of first rain}

본 발명은 초기우수유출수의 비점오염물질을 정화하기 위한 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배출지역이 광범위한 비점오염원으로부터 강우시 초기우수유출수에 상당량 포함되는 비점오염물질의 농도를 저하시켜 공공수역으로 배출시킬 수 있도록 하는 초기우수유출수의 비점오염물질 정화처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 오염물질은 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)으로부터 배출되는 점오염물질과 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로부터 배출되는 비점오염물질로 나눌 수 있다.

전술한 바와 같은 오염원으로부터 배출되는 오염물질로는 중금속, 병원성 미생물, 유기화합물, 방사성물질, 유독물질 및 기타 염류 등 매우 다양한 형태로 분포되어 있다. 이러한 오염물질들은 통상 강우시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 흘러 들어가게 되어 수질오염을 야기시킴은 물론, 이로 인한 생태계의 파괴와 함께 최종적으로는 인간에게까지 매우 큰 폐해를 주게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 오염물질 가운데 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염물질의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치나 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 강우시 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기시키는 주원인이 되고 있다.

특히, 비점오염물질의 경우에는 전술한 바와 같이 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되므로 비점오염물질이 포함된 초기우수를 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 정화없이 흘려보내지 않는 것이 무엇보다도 중요하다.

전술한 바와 같은 오염물질 중의 비점오염물질은 우리 나라의 경우 수량적인 측면에서는 홍수로 또한 수질적인 측면에는 강우시 비점오염물질 유출로 인한 공공수역의 수질악화가 초래되고 있다. 특히, 도시지역은 불투수성 포장비율이 높아짐에 따라 강우시 피크 유출량도 커지고, 이에 따라 비점오염물질의 이동력도 증가하여 수질과 수량적인 측면에서 관리가 필요한 실정이다.

그리고, 전술한 비점오염원이란 점오염원의 상대적 개념으로 공장, 생활하수 등 고정된 오염원이 아닌데서 발생되는 오염원을 말하는 것으로, 통상 강우시에 빗물과 같이 유출되는 오염원을 일컫는다. 이러한 비점오염원은 4대강 오염부하의 22∼37%에 달할 뿐만 아니라 팔당상수원의 경우 오염부하의 약 절반인 44.5%가 비점오염원으로 조사되는 등 수질에 미치는 영향이 매우 크다는 것을 알 수 있다.

한편, 전술한 우수유출수 중의 오염물질 유출특성은 초기우수유출수에서 비교적 높은 오염농도를 나타내므로 약 20mm의 강우에 대한 우수유출수 처리시설 용량만으로도 전체 강우 사상의 80% 이상을 처리할 수 있는 것으로 연구 보고되고 있다.

따라서, 초기우수유출수를 처리하기 위한 방안으로써 기존 도시지역의 경우에는 토지수용의 어려움으로 넓은 토지면적을 필요로 하는 우수유출수 처리시설은 설치하기 어려우므로 비교적 토지이용에 제한이 적은 침투형시설이나 Stormceptor 등의 장치형시설 그리고 빗물펌프장의 유수지를 이용하는 방안, 신규 도시의 조성시에는 지역의 불투수율 증가에 따른 수문 유출특성의 급격한 변화를 방지하기 위해 도시의 불투수율 면적비를 일정수준으로 제한하거나 개발전후의 우수유출량의 변화를 비교하여 개발전보다 유출량이 많을 경우에는 이를 조절하기 위한 침투 및 저류시설 등을 설치케 하는 방안 및 도시지역의 토지이용계획시 수변지역은 하천수질에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 지역이므로 가급적 이용 및 훼손을 억제하고 수변지역을 비점오염물질 저감을 위한 완충녹지대로 이용하는 방안 등이 보고되고 있다.

또한, 전술한 바와 같은 우수유출수 처리시설의 조속한 도입뿐만 아니라 주기적인 도시청소의 실시, 장마전 맨홀 및 우수관거설비의 점검 및 청소, 유수지 바닥의 퇴적물 준설, 건설지역의 우수유출수 방지턱 설치 등을 통해 도시지역에 산재해 있는 각종 비점오염원을 사전에 제거하는 방안도 검토되고 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 초기우수유출수를 처리하기 위한 여러 방안에도 불구하고 실제로 적용되어 실효성을 거두기란 토지수용에 따른 어려움 등의 제한적인 요소가 너무 많아 사실상 어려운 상태이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있는 초기우수유출수 비점오염물 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 강우시 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화하여 공공수역이나 지하수 등으로 흘려 보냄으로써 비점오염물질로 인한 수질오염의 방지를 통해 자연생태계를 보호할 수 있도록 함은 물론, 최종소비자인 인간에게까지 미치는 폐해를 보다 줄일 수 있도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성된 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명은 우수가 유입되도록 터파기를 하고 제방을 쌓아 형성된 공동, 공동에 모래, 자갈, 쇄석을 단독 또는 혼합 도포되어 식재된 식물과 함께 비점오염물질이 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 유도하는 여재층, 다수개의 배수공이 형성되고 여재층 내부에 설치되어 여재층 및 식물에 의해 정화된 초기우수의 일부와, 계속된 강우로 공동 아래의 토양으로부터 역류되어 유입되는 비점오염물질을 함유되지 않은 우수를 배수공을 통해 유입하는 제1배수관, 상단이 여재층 상단 소정 높이로 돌출됨과 더불어 외부로 개방된 개구부를 구비하여 계속된 강우로 인해 공동 내부에 불어난 비점오염물질을 함유하지 않는 우수를 개구부로 유입하여 비점오염물질이 함유되지 않은 우수가 공동을 넘치지 않도록 하는 제2배수관 및 일단이 제1,2배수관과 연결되어 제2배수관으로 유입된 우수를 공공수역으로 방류하는 제3배수관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성에서 여재층은 최하부에 부직포가 도포되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치는 유기물, 중금속, 오일 등과 같은 비점오염물이 함유된 초기 우수를 정화처리하여 비점오염물질의 농도를 저하시킨 후, 공공수역 또는 지하수로 배출하기 위한 것으로서 일반적으로 대도시의 도로나 주차장, 상업 및 공업지역 등의 비점오염원에 다양하게 설치될 수 있다.

참고로, 본 발명의 명세서에는 비점오염물질을 다량 함유된 초기우수와 계속된 강우로 인해 비점오염물질이 초기우수에 비해 상대적으로 적게 함유되거나 비점오염물질이 함유되지 않은 우수를 구별하여 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치의 측단면도이다.

본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치(이하 간단히 '정화처리장치'이라 한다)는 도로나 주차장, 상업 또는 공업지역 등의 비점오염원으로부터 우수가 유입되는 지역에 비점오염원의 크기 및 강수량 등에 따라 그 위치와 규모를 다양하게 선택하여 설치할 수 있다.

이러한 정화처리장치는 도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 배수로(10)나 우수가 유입되는 지역에 터파기하고 제방(20a)을 쌓아 공동(20)을 형성한다. 공동(20)은 우수가 유입되는 지역의 범위와 강수량에 따라 그 크기와 규모가 정해진다. 이하 우수가 유입되는 지역을 간단히 배수로(10)로 하여 설명한다.

이와 같이 형성되는 공동(20)에는 초기 우수에 함유된 비점오염물질을 정화처리하는 여재층(22,24)을 도포한다.

여재층(22,24)은 모래, 토양, 자갈, 쇄석을 단독 또는 혼재하여 도포한다. 본 발명에 따른 실시예에서는 여재층(22,24)을 공동(20) 하부에서부터 모래와 자갈을 반복적으로 도포하였다. 이러한 과정을 반복하여 최상부에 형성되는 제1여재층(22)에는 모래를 도포하였다.

또한, 여재층(22,24) 최상부에는 수생식물(30)이나 육상식물과 같은 비점오염물질을 정화하는 각종 식물을 식재한다.

특히, 제1여재층(22)에 식재된 수생식물(20)은 그 줄기와 뿌리가 미생물의 부착 매질로 이용되며, 통기 조직을 통해 산소를 전달함으로써 미생물의 분해 활동을 촉진하여 질산화와 탈질화 작용을 유도하도록 한다.

한편, 상술한 정화처리과정을 거친 초기우수를 배수시키고, 계속된 강우로 인해 공동(20) 내부에 불어난 우수를 공공수역으로 방류하기 위해 공동(20)에는 배수관(42,44,46)이 설치된다.

배수관(42,44,46)은 여재층(22,24) 내부로 침투한 우수를 유입하는 제1배수관(42)과 여재층(22,24)을 넘은 우수를 배수하는 제2배수관(44), 및 제1배수관(42)과 제2배수관(44)으로부터 유입되는 우수를 공공수역으로 방류하는 제3배수관(46)으로 이루어진다.

먼저, 제1배수관(42)은 여재층(22,24)의 내부에 수평 또는 비스듬하게 설치되고, 여재층(22,24)으로 유입되는 우수를 유입하는 다수개의 배수공(42a)이 형성되며, 일단이 상기한 제3배수관(46)과 연결된다.

따라서, 여재층(42,44) 내부로 유입된 우수는 배수공(42a)을 통해 유입된 후 제1배수관(42)을 통해 제3배수관(46)으로 유도된다. 특히, 제1배수관(42)으로는 비점오염물질을 함유한 초기 우수가 여재층(22,24)을 통해 일부 정화처리되어 유입되어 제3배수관(46)을 통해 방류되기도 한다. 또한, 계속된 강우로 공동(20) 아래의 토양으로부터 우수가 역류하는 경우에도 이 중 일부의 우수를 유입하여 제3배수관(46)으로 유도되기도 한다.

제2배수관(42)은 하부가 여재층(22,24) 내부에서 상기한 제1배수관(42)과 연통되게 설치되고, 상부가 제1여재층(22)을 관통하여 외부공간에 위치하게 되며, 상단부에는 외부로 개방된 개구부(도시되지 않음)가 형성된다. 게다가 제2배수관(44)은 공공수역으로 우수를 유도하는 제3배수관(46)과 연결된다.

이러한 제2배수관(42)은 일정한 수위 이상의 우수는 그 상단에 형성된 개구부를 통해 유입하여 제3배수관(46)으로 유도하여 강우로 우수가 불어나 공동(20)을 넘치지 않도록 한다.

따라서, 비점오염물질이 함유된 초기우수는 여재층(22,24)으로 곧바로 스며들어 여재층(22,24)과 식물(30)을 통해 정화처리된 후, 지하수로 방류되거나, 일부 제1배수관(42)으로 유입되어 제3배수관(46)을 통해 공공수역으로 방류된다.

하지만, 강우가 계속되는 경우 공동(20) 아래의 토양으로부터 우수가 역류하여 공동(20)에 차오르게 되는데, 여재층(22,24) 내부의 우수 중 일부는 제1배수관(42)으로 유입되고, 여재층(22,24)을 넘친 일정 수위 이상의 우수는 제2배수관(44)으로 유입되어 제3배수관(46)을 통해 공공수역으로 유도된다.

특히, 강우가 계속되는 경우에는 우수에 비점오염물질의 함유량이 매우 적어 별도로 정화처리할 필요가 없으므로, 우수가 제2배수관(44)을 통해 곧바로 방류되더라도 환경오염에는 영향을 미치지 않는다.

도 2 는 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치를 이용한 정화처리과정을 나타낸 도면이다.

최초, 강우시 대기나 토양 중에 있던 많은 비점오염물질이 초기 우수에 함유되어 배수로(10)를 통해 정화처리장치 내부로 유입된다(1).

이러한 비점오염물질을 함유한 초기우수는 여재층(22,24)으로 곧바로 침투하여 반복적으로 필터링됨과 더불어, 수생식물(30)에 비점오염물질이 부착되어 정화과정을 거친다.

한편, 비점오염물질이 정화된 초기우수는 대부분 지하수로 방류되지만, 일부는 제1배수관(42)으로 유입되어 제3배수관(46)을 통해 공공수역으로 유도된다(2)

한편, 초기우수에는 많은 비점오염물이 함유되어 있으므로 상기한 여재층(22,24)과 식물(30)을 이용하여 정화처리하지만, 강우가 계속되고 시간이 경과하면 우수에 함유된 비점오염물은 점점 감소하게 되므로 소정 시간이 경과한 후의 우수는 초기우수와 달리 별도로 정화처리하지 않지 않고 곧바로 공공수역으로 방류한다. 즉, 강우 개시 후 소정의 시간의 경과하면 비점오염물이 사라지게 되므로 이후에는 별도의 정화처리과정이 필요 없게 된다.

이와 같이, 강우가 계속되는 경우 비점오염물이 함유되지 않은 우수는 지하수로 계속 유입되지 않고 여재층(22,24)하부에서부터 역류하여(3) 여재층(22,24)을 넘게 되고, 일정 수위 이상이 되면 제2배수관(44)으로 유입되므로 제방(20a)을 넘치지 않게 된다. 한편, 역류되는 우수 중 일부는 제1배수관(42)으로 유입되어 제3배수관(46)으로 유도된다.

마지막으로, 제2배수관(44)으로 유입된 우수는 상기한 제1배수관(42)으로 유입된 우수와 함께 제3배수관(46)으로 유도되어 공공수역으로 유입되게 된다(6).

즉, 최초 강우 계시 후, 대기나 토양에 있던 비점오염물질을 함유한 초기우수는 여재층(22,24)으로 곧바로 침투하여 여재층(22)과 식물(30)에 의해 자연 정화되지만, 이후 비점오염물질을 적게 함유하거나 비점오염물질을 함유하지 않는 우수는 별도의 정화처리할 필요가 없으므로 여재층(22,24)과 식물(30)을 통한 정화처리과정을 거치지 않더라도 곧바로 공공수역으로 유도된다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서는 최하부의 여재를 모래, 토양, 자갈, 쇄석 중 어느 하나로 하였으나 이에 한정되지 않고, 별도로 부직포를 도포하여 물이 공동 아래로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 강우시 특히 초기우수시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있다.

또한, 강우시 초기우수에 포함된 비점오염물질을 정화하여 공공수역이나 지하수 등으로 흘려 보냄으로써 비점오염물질로 인한 수질오염의 방지를 통해 자연생태계를 보호할 수 있도록 함은 물론, 최종소비자인 인간에게까지 미치는 폐해를 보다 줄일 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치의 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치를 이용한 초기우수 정화처리과정을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배수로 20 : 공동

20a: 제방 22 : 제1여재층

24 : 제1여재층 30 : 식물

42 : 제1배수관 44 : 제2배수관

46 : 제3배수관

Claims (2)

1. 우수가 유입되도록 터파기를 하고 제방을 쌓아 형성된 공동;

   상기 공동에 모래, 자갈, 쇄석을 단독 또는 혼합 도포하여 식재된 식물과 함께 비점오염물질이 함유된 초기우수를 정화한 후 지하수로 유도하는 여재층;

   다수개의 배수공이 형성되고 상기 여재층 내부에 설치되어 상기 여재층 및 식물에 의해 정화된 초기우수의 일부와, 계속된 강우로 상기 공동 아래의 토양으로부터 역류되어 유입되는 상기 비점오염물질이 함유되지 않은 우수를 상기 배수공을 통해 유입하는 제1배수관;

   상단이 상기 여재층 상단 소정 높이로 돌출됨과 더불어 외부로 개방된 개구부를 구비하여 계속된 강우로 인해 상기 공동 내부에 불어난 비점오염물질을 함유하지 않는 우수를 상기 개구부로 유입하여 상기 비점오염물질이 함유되지 않은 우수가 상기 공동을 넘치지 않도록 하는 제2배수관; 및

   일단이 상기 제1,2배수관과 연결되어 상기 제2배수관으로 유입된 우수를 공공수역으로 방류하는 제3배수관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 여재층은 최하부에 부직포가 도포되는 것을 특징으로 하는 초기우수유출수 비점오염물질 배수정화처리장치.