KR100546061B1 - 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개발지역에서 발생하는 비점오염물질이 포함된 우수에서 오염도 높은 초기우수를 분리하여 부지면적을 적게 요구하는 월류수 배출구없는 다면적 여과시설에서 전량여과하는 방법 및 장치에 관한 것으로서 우수가 유출하는 측구, 하수도 등의 수로상에서 여과를 위한 수위차를 확보할 수 있는 위치에 초기우수 분리시설을 설치하고 이 분리시설에 연결하여 초기우수를 충분히 여과할 수 있는 규모의 월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설을 인접한 위치에 설치하되, 강우시 초기우수가 자연유하로 선착순 여과시설에 유입할 수 있도록 여과시설의 저장 및 여과공간 높이를 초기우수 분리시설의 잉여우수 배출관이나 월류웨어보다 낮게 설치하고 여과시설 내부에 여과수 배출구는 설치하나 월류수 배출구는 설치하지 않고 여과공간의 상부벽을 초기우수 분리시설의 잉여우수 유출관의 홍수위보다 높게함으로서 비가 와서 유출이 시작되면 초기우수를 여과공간으로 선착순 유입시켜 월류수 배출구없는 다면적 여과시설에 포획저장하여 전량 여과할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

측면 여과기, 초기우수 분리시설, 다면적 여과시설

Description

다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과방법 및 장치{Filtering method and apparatus for first run-off using wide filter area then structure area}

도 1은 기존의 측면 다면적 여과시설의 투시도

도 2는 본 발명에 따른 여과시설 전체 구성을 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 E - E 단면도

도 4는 도 2의 F - F 단면도

도 5는 본 발명에 따라 초기우수 분리시설에 월류웨어가 설치된 단면도

도 6은 본 발명에 따른 측면 여과기의 평면도

도 7은 도 6의 G - G 단면도

도 8은 도 7의 H - H 단면도

도 9는 본 발명의 또다른 실시예로서, 월류수 배출구 없는 수평 및 측면 다

면적 여과시설 평면도

도 10은 도 9의 C - C 단면도

도 11은 도 9의 D - D 단면도

도 12는 본 발명이 적용되는 실시 예로서, 도로 L형 측구에 적용된 평면도

도 13은 도 12의 I - I 단면도

도 14는 도 12의 J - J 단면도

도 15는 본 발명이 적용되는 실시 예로서, 도로 우수배수관에 적용된 평면도

도 16은 도 15의 K - K 단면도

도 17은 도 15의 L - L 단면도

도 18은 본 발명이 적용되는 실시 예로서, 단지 우수관에 적용 평면도(낙차

방류맨홀)

도 19는 도 18의 M - M 단면도

도 20은 도 18의 N - N 단면도

도 21은 본 발명이 적용되는 실시 예로서, 단지 우수관에 적용 평면도(낮은

지역방류)

도 22는 도 21의 O - O 단면도

도 23은 도 21의 P - P 단면도

*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*

1 : 초기우수 유입관 2 : 잉여우수 유출관

3 : 초기우수 분리관 3a : 초기 우수 유입관

4 : 초기우수분리 월류웨어 10 : 초기우수 분리시설

20 : 다면적 여과시설 21 : 모래 여과층

22 : 자갈 23 : 유공관

24 : 집수정 30 : 측면 여과기

40 : 수직배관 41 : 상부판

42 : 하부판 43 : 여과망

44 : 외부기둥 45 : 내부기둥

46 : 여재 47 : 여재투입구

48 : 뚜껑 49 : 구멍

50 : 수평 집수관 60 : 여과수 방류관

70 : 유출관 80 : 수평 여과시설

110 : 기존의 측면 다면적 여과시설 111 : 우수유입관

112 : 유입부 114 : 여과기내부 월류웨어

116 : 유출관

본 발명은 개발지역에서 발생하는 비점오염물질이 포함된 우수에서 오염도 높은 초기우수를 분리하여 부지면적을 적게 요구하는 월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면, 우수가 유출하는 측구, 하수도 등의 수로상에서 여과를 위한 수위차를 확보할 수 있는 위치에 초기우수 분리시설을 설치하고 이 분리시설에 연결하여 초기우수를 충분히 여과할 수 있는 규모의 월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설을 인접한 위치에 설치하되, 강우시 초기우수가 자연유하로 선착순 여과시설에 유입할 수 있도록 여과시설의 저장 및 여과공간 높이를 초기우수 분리시설의 잉여우수 배 출관이나 월류웨어보다 낮게 설치하고 여과시설 내부에 여과수 배출구는 설치하나 월류수 배출구는 설치하지 않고 여과공간의 상부벽을 초기우수 분리시설의 잉여우수 유출관의 홍수위보다 높게 함으로서 비가 와서 유출이 시작되면 초기우수를 여과공간으로 선착순 유입시켜 월류수 배출구없는 다면적 여과시설에 포획저장하여 전량 여과할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

주거지역, 공업지역, 상업지역 및 도로 등의 개발지역에서 발생하는 비점오염물질은 대부분 강우시 강우와 함께 발생하며 강우시 비점오염물질의 유출특성은 집수면적의 크기, 지형조건, 토지이용현황 및 지표면 상태, 우수배제체계 등의 유역특성과 선행강우 경과일수, 강우량, 강우 강도, 강우지속시간 등의 강우특성과 노면청소에 의한 오염물 축적상태 등에 따라서 오염물의 종류와 오염도가 달라진다.

개발지역에는 포장지역과 비포장지역이 혼합되어 있다.

강우유출수는 지형에 따라서 낮은 곳으로 흐르며 포장지역에서는 지표면에 내린 강우가 노면배수 상태로 흐르다 유역이 커지면서 측구, 하수도 등의 우수배수시설로 유입되며 비포장 상태의 나지, 경사면, 공사장 등에서는 노면축적오염물과 함께 침식토사가 발생하면서 도랑, 수로, 하수도 및 소하천 등으로 흐른다.

강우유출수의 수질은 노면의 상태 및 배수체계 등의 특성에 따라서 수질차이가 생기며 강우초기와 강우중기 및 강우후기 등 강우유출시점에 따라서 수질이 변동하게 된다.

또한, 같은 지역일지라도 선행강우 경과일수 및 노면이나 수로의 청소상태에 따라서 달라진다.

포장지역에서는 노면에 쌓인 오염물이 강우와 함께 유출하므로 강우초기에 오염도가 높으나 점차 세척되고 또한 강우량이 증가하여 희석되므로 오염도가 낮아지며 비포장지역에서도 강우초기에는 표면에 쌓인 오염물질이 유출되어 오염물질농도가 높아지나 강우량이 많아지고 강우강도가 커지면 침식이 일어나 세굴되어 많은 토사가 유출하기도 한다.

또한, 하수도나 오염된 물이 흐르는 소하천에서는 침하된 곳, 저지대, 보지역 등에는 오염물질이 바닥에 퇴적되어 있으며 강우시 유량이 증가하면 소류력이 커져서 이 퇴적된 물질을 부상시켜서 유출하게 되므로 수질이 악화된다.

이러한 비점오염물질의 다양한 특성으로 비점오염물질이 포함된 우수정화에 있어서 가장 어려운 점은 침식지역에서 발생하는 대량의 토사나 수로 등에 퇴적되었던 퇴적물이 대량으로 정화시설에 유입되는 것이다.

강우초기에는 이들 토사나 퇴적물의 유출이 적으나 강우량이 많아지면 유출량이 증가하고 유속이 빨라져 침식력과 소류력이 커져서 침식토사량이 많아지고 퇴적물이 많이 유출하게 되므로 이들이 정화시설 내로 대량으로 유입하면 정화기능이 악영향을 받게 된다.

이와 같은 비점오염물질의 강우시 유출특성을 고려할 때 비점오염물질 정화에 있어서 경제적이고 효과적인 오염물질정화 방법은 오염도 높은 초기우수를 분리하여 집중적으로 정화하는 것이 정화시설의 규모를 작게 할 수 있어서 경제적이고 또한, 정화시설로 초기우수만 유입되게 함으로서 초기우수 이후에 큰 유량과 함께 대량으로 발생하는 토사 및 협잡물들이 섞인 우수는 정화시설로 유입되지 않고 하류로 직접 유출되어서 이들로 인한 피해를 방지하고 정화시설의 기능이 정상적으로 유지되며 유지관리가 손쉬워진다.

또한 이와 같이 강우 초기의 오염도 높은 초기우수를 분리하여 정화함에 있어서 경제적이고 효과적인 방법은 부지 소요가 적고 정화효과가 높은 여과에 의한 방법이다.

여과는 여과층의 공극으로 입자상 오염물질을 거르는 것으로서 제거 가능한 오염물질의 크기는 공극의 크기에 따라서 결정된다.

공극 크기가 작을수록 작은 크기의 입자상 물질이 제거되므로 수질은 깨끗해지나 그 반대로 여과면에 제거된 입자상 물질들이 많이 쌓여서 공극을 빨리 막으므로 여재의 투수성능이 저하되어 여과면의 사용기간이 짧아진다.

따라서 여과에서는 여과면의 공극 크기를 작게 해서 수질을 깨끗이 정화하면서도 많은 여과수량을 확보하고 여과지속시간을 길게 하기 위해서 적은 면적에서 넓은 여과면적을 확보할 수 있는 기술이 필요하다.

현재 여과에 의한 우수 정화방법은 모래여과 등의 방법이 사용되고 있으나 이 방법은 여과시설의 바닥면적보다 여과면적을 크게 확보할 수 없으며 바닥면적보다 여과면적을 크게 활보하는 방법으로서 도 1에 도시된 바와 같이 내부가 빈 구조물속 바닥에 소규모 원통형 측면 여과기를 다수 설치하는 방법이 있다.

이 방법에서는 직육면체 구조물 내부를 유입부(112), 여과기 설치공간, 여과기내부 월류웨어(114), 여과수 및 월류수 유출부로 구성하며 상류쪽 벽체에 우수유 입관(111)이 연결되고 유출부에는 여과수 방류관과 여과기내부 월류웨어를 넘는 월류수가 모이며 유출부와 연결된 하류쪽 벽체에 여과수와 월류수 방류를 위한 유출관(116)이 설치된다.

여과기설치공간 바닥에는 여과망을 바닥판이나 하부판에 고정한 원통형 측면 여과기(30)가 다수 설치되며 여과공간에 유입한 초기우수는 여과기 내부 월류웨어 높이까지 차면서 360˚ 방향의 측면에서 여과기 내부로 여과되어 중앙부를 통하여 여과면 바닥에 매설된 수평집수관으로 집수되어 유출부로 나온다.

그러나 이 방법은 초기우수만을 분리하여 정화시설에 유입시키는 방법이 아니고 별도의 초기우수 분리 시설없이 우수가 흐르는 수로상에 정화시설을 설치하므로 정화시설이 물이 흐르는 통로가 되어서 수로를 흐르는 물은 적으나 많으나 전량 정화시설로 유입하는 구조로서 이 방법의 문제점은 다음과 같다.

(1) 정화시설에 초기우수만을 분리하여 유입시키지 않으므로 호우시에는 짧은 시간내 많은 유량이 정화시설로 유입하므로 여과지속 시간이 짧아져 여과수량이 적고,

(2) 미처 여과되지 않고 여과기 내부 월류웨어 높이의 여과공간에 저장되어 있는 초기우수가 대량으로 유입하는 유량에 섞여서 여과되지 않고 외부로 유출되어서 수질정화효과가 적다.

(3) 상류지역에서 떠내려 온 토사나 협잡물들이 모두 정화시설 내부로 들어오고 정화시설 내부가 넓어서 유속이 떨어지므로 이들이 정화시설 내부에 퇴적하며 이에 따라서 많은 토사 등이 퇴적하면 여과기능이 정지되므로 자주 준설 등의 유지 관리를 하여야 한다.

(4) 정화시설에 큰 유량이 유입하면 초기우수에서 여과되어 여과기 표면이나 바닥에 남아 있는 여과잔재물들이 씻겨 외부로 유출할 우려가 있다.

(5) 여과된 여과수와 여과가 되지 않은 월류수가 같이 배출되는 구조로서 여과기능 정지시 확인이 어려워 준설, 청소 등의 대응시간이 늦어진다.

(6) 정화시설이 물이 소통하는 통로의 역할을 하므로 정화시설의 유지관리시 등 정화시설의 유입부를 차단하면 물이 소통하는 통로가 막히므로 물이 흐를 수 없게 된다.

(7) 여과기 제작에 있어서 여재충진을 위한 여과망을 하부판에 견고하게 지지시켜야 하므로 여과기 제작이 어렵고 복잡하며 비용이 많이 든다.

한편, 침전과 여과기능을 결합한 시설로서 특허등록 제10-0420222호 “강우수 정화장치 및 이에 사용되는 강우수 정화모듈”이 있다.

상기 특허는 도로에서 발생하는 우수정화장치에 관한 것으로서 도로에 설치하는 우수받이 위치에 설치하여 우수의 침전 및 여과시설로 사용할 수 있도록 우수받이를 기존 방법보다 크게 만들어 내부를 분리하여 앞부분은 유입우수의 침전실로 사용하고 침전실 옆 공간에 직육면체 형태로 상하를 관통하는 수로가 형성된 카트리지 여과층을 설치하고 카트리지 여과층 상부에 월류구를 만들어 집수면에서 발생하는 모든 우수가 정화시설 내부로 유입하는 구조로서 이 기술의 문제점은 다음과 같다.

(1) 도로에서 발생한 모든 우수가 정화시설로 유입하는 구조로서 정화시설이 우수의 배수로 상에 위치하므로 토사가 많은 지역에서는 강우와 함께 유출하는 토사가 정화시설에 유입하므로 정화시설이 토사로 매몰될 가능성이 있다.

(2) 우수받이 역할을 하는 구조물의 일부를 할애하여 침전지를 설치하므로 구조물 전체에서 차지하는 여과 면적이 적어져 여과통과 수량이 적고 공극이 빨리 막혀서 여과기능이 빨리 정지될 수 있다.

(3) 이러한 문제를 해소하기 위하여 카트리지 여재층에 상하로 다수의 관통수로를 설치하였으나 이 수로설치로 오염수는 여재층의 여과공극으로 흐르지 않고 관통수로를 통과함으로서 여과효과가 낮은 구조이다.

(4) 침전지의 규모가 작아서 침전효과가 작으며 침전지의 퇴적물 준설시 흡입차량이 필요하고 흡입하여 준설한 슬러지들을 탈수하여 최종처분해야 하므로 유지 관리가 어렵다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해소하기 위한 것으로서, 개발지역에서 발생하는 비점오염물질이 포함된 우수의 정화에 있어서 경제적이고 효과적으로 비점오염물질을 정화하기 위하여 오염도 높은 초기우수의 분리시설을 설치하고 적은 부지면적에서 넓은 여과면적을 확보할 수 있는 다면적 여과시설을 설치하여 오염도 높은 초기우수를 선착순 집수하여 전량 여과하기 위하는데 그 목적을 둔 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 우수가 흐르는 수로상에서 낙차확보가 가능한 위치에 우수유입관(1), 잉여우수 유출관(2) 및 초기우수 분리관(3) 에 연결한 초기우수 분리시설(10)을 설치하고, 상기 초기우수 분리시설(10)에 인접하여 초기우수 분리관(3)으로 연결된 여과시설(20)을 설치하되, 상기 여과시설(20)은 내부에 여과수 배출구를 설치하나 월류수 배출구는 설치하지 않고 여과시설(20)의 측벽 상부는 초기우수 분리시설(10)의 잉여 우수 유출관(2)보다 높게 설치하는 한편, 상기 여과시설(20)내의 구조물 바닥에는 다수개의 측면 여과기(30)를 설치하고, 각각의 측면 여과기(30)의 중앙 하부에는 여과기 연결 수직 배관(40)의 일단부가 연결되며, 상기 여과기 연결 수직 배관(40)의 타단부에는 여과수 방류관(60)이 연결된 수평 집수관(50)을 연결 설치함을 특징으로 한다.

상기 측면 여과기(30)는 원형의 상부판(41)과 하부판(42)을 서로 마주보게 일정간격 띄워서 고정시키고, 측면으로 여과망(43)을 설치할 수 있도록 상, 하부판 외주연부 및 내부 중앙부에 일정간격으로 다수의 가느다란 봉 형태의 외부 기둥(44)과 내부 기둥(45)을 원 형태가 되도록 배치한 다음 고정시켜서 여과기 골조를 만들고, 외부 및 내부 골조 기둥에 유연성과 내구성이 있는 플라스틱이나 합성섬유로 된 격자망이나 여과망(43)을 둘러쳐서 철사로 기둥에 고정시켜 여과면을 만들고 내, 외부 여과망(43) 사이에 입자상 여재(46)를 충진하는 한편, 상기 상부판(41)에는 여재투입용 구멍(47)을 뚫고 개폐가능한 뚜껑(48)을 설치하며 하부판(42)에는 중앙부에 내부 여과면의 직경보다 작은 크기로 구멍(49)을 뚫고 유출관(70)을 부착하여서 됨을 특징으로 한다.

상기 측면 여과기(30)는 골조를 부식이 되지 않는 스텐레스, 플라스틱, 도금 및 방식 처리한 철판을 선택하여 제작함을 특징으로 한다.

한편, 우수가 흐르는 수로상에서 낙차확보가 가능한 위치에 우수유입관(1), 잉여우수 유출관(2) 및 초기우수 분리관(3)에 연결한 초기우수 분리시설(10)을 설치하고, 상기 초기우수 분리시설(10)에 인접하여 초기우수 분리관(3)으로 연결된 여과시설(20)을 설치하되, 상기 여과시설(20)은 내부에 여과수 배출구를 설치하나 월류수 배출구는 설치하지 않고 여과시설(20)의 측벽 상부는 초기우수 분리시설(10)의 잉여 우수 유출관(2)보다 높게 설치하는 한편, 상기 여과시설(20)내의 구조물 바닥에는 다수개의 측면 여과기(30)를 설치하고, 각각의 측면 여과기(30)의 중앙 하부에는 여과기 연결 수직 배관(40)의 일단부가 연결되며, 상기 여과기 연결 수직 배관(40)의 타단부에는 여과수 방류관(60)이 연결된 수평 집수관(50)을 연결 설치하는 한편, 여과시설(20) 바닥 아래에는 모래층(21)과 자갈층(22), 유공관(23)이 순차적으로 설치되어 있으며, 일측에 여과수 방류관(60)이 연결된 집수정(24)을 형성한 수평여과시설(80)을 설치함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 초기우수 분리시설(10)과 월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설(20)을 이용하여 적은 부지면적에서 경제적이고 효과적으로 초기우수를 전량 여과할 수 있도록 한 초기우수를 전량 여과하는 방법과 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명인 초기우수 분리시설(20)은 강우시 초기에 유출하는 오염도 높은 초기우수를 분리하는 사각형이나 원형 맨홀 형태의 구조물로서 우수로 상에 설치하며, 구조물에 우수유입관(11), 잉여 우수 유출관(22) 및 초기우수 분리관(23)을 연결하되 초기우수 분리관(23)을 잉여 우수 유출 관(2)보다 낮게 설치한다.

초기우수 분리관(23)을 잉여우수 유출관(22)보다 낮게 설치할 수 없는 곳에서는 도 5에 도시된 바와 같이 잉여우수 유출관(22) 앞에 초기 우수분리 월류웨어(4)를 설치하며 유지관리를 위한 맨홀뚜껑, 사다리 등을 설치한다.

초기우수 분리시설은 우수관이나 합류식관의 맨홀을 이용하거나 추가로 설치하며 사각형 형태의 관에서는 바닥에 초기우수분리 월류웨어를 설치하여 잉여우수 유출관(22)은 우수유입관(11)보다 낮거나 같은 높이로 설치하며 초기우수 분리관(23)은 잉여우수 유출관(22)이나 초기우수분리 월류웨어보다 낮게 설치하여 초기우수를 선착순 분리할 수 있다.

월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 초기우수 분리시설(10)과 인접한 위치에 설치하며 초기우수 분리시설(10)과 초기우수 분리관(3)을 통하여 연결되며 초기우수를 자연유하로 정화시설로 유입시켜 정화하는 시설이다.

초기우수 여과에서는 약 1m 내외의 수두차를 이용하여 하향류로 여과하는 방법이 손실 수두가 적고 유지관리가 편리하다.

일반적으로 개발지역은 토지가가 비싸므로 초기우수만을 분리하여 정화할 수 있는 방법이 필요하며 초기우수 여과시설은 적은 부지면적에서 넓은 여과면적을 가질 수 있는 방법이 필요하다.

구조물의 내부 바닥면적보다 큰 여과면적을 확보하는 방법은 구조물 내부공간에 유입부와 유출부 칸막이 및 월류웨어 등의 불필요한 공간을 설치하지 않고 월 류수 배출구가 없는 다면적 여과시설로서 바닥에 소규모 측면여과기(30)를 다수 설치하는 측면 다면적 여과시설과, 이보다 더욱 큰 여과면적을 확보하는 방법으로서 바닥에 수평여과시설과 소규모 측면여과기를 다수 설치하는 수평 및 측면 다면적 여과시설 방법이 있다.

먼저, 측면 다면적 여과시설을 설치하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

(도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이) 월류수 배출구가 없는 측면 다면적 여과시설(10)은 콘크리트 등을 사용하여 직육면체나 원통 형태로 바닥과 벽체로 폐쇄된 공간을 갖는 구조물을 만들고 이 공간 바닥에 여과시설을 설치하며 초기우수 분리관(3) 쪽에 유입관(3a)을 연결하고 방류 수역 쪽에 여과수 방류관(60)을 설치하나 월류수 배출구는 설치하지 않는다.

소규모 측면여과기(30)는 여과공간 바닥에 설치하며 측면으로 여과하는 원통 형태의 여과기로서 (도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이) 상부와 하부는 판으로 막고 측면을 공극이 있는 여과망(43)으로 막아서 외부 여과면을 만들되 상부판(41)과 하부판(42)을 일정간격 띄어서 마주 세운 다음 양 판을 고정시키고 여과망(43)을 설치할 수 있도록 판 외곽부 및 내부 중앙부에 일정간격으로 다수의 가느다란 봉 형태의 기둥을 원 형태가 되도록 배치하여 용접하거나 볼트 등을 이용하여 여과기 상,하부판(41)(42)과 외부기둥(44) 및 내부기둥(45)으로 구성된 여과기 골조를 만들고 외부 및 내부 기둥에 유연성과 내구성이 있는 플라스틱이나 합성섬유 등으로 된 격자망이나 여과망(43)을 둘러쳐서 철사 등으로 기둥에 고정시켜 여과면을 만들고 양 여과망(43) 사이에 입자상 여재(46)를 충진한다.

상부판(41)에는 여재 투입 및 교환용의 여재 투입구(47)을 천공하고 개폐가능한 뚜껑(48)을 설치하며 하부판(42)에는 중앙부에 내부 여과면의 직경보다 작은 크기로 구멍을 뚫고 여과수 유출관(70)을 부착하며 여과기의 손쉬운 유지관리를 위하여 외부 여과면에 탈부착이 용이하며 유연성과 내구성이 있는 합성섬유 등으로 만든 여과포를 부착한다.

공극이 폐쇄되어 여과속도가 떨어지면 외부의 여과포를 탈착하여 물로 세척하여 재부착하여 사용하며 충진여재가 폐쇄된 경우에는 여재를 새 여재로 교환한다.

또한, 주로 협잡물이 많이 포함된 초기우수를 여과하기 위해서는 여재를 충진하지 않고 외부 기둥(44)만을 설치하고 외부면에 비교적 망목크기가 크고 유연성이 있는 플라스틱 망 등을 둘러쳐 기둥에 고정시키고, 이 외부망 위에 탈부착이 용이한 비교적 망목크기가 작고 유연성이 있는 합성섬유, 스텐레스 등으로 만든 여과포를 부착시키거나 외곽부 골조기둥에 비교적 망목크기가 작고 유연성이 있는 합성섬유, 스텐레스 등으로 만든 여과포를 직접 고정시켜서 여과면을 형성하며 상부판의 여재투입구는 여과면 역세척 구멍으로 사용한다.

외부망만 설치한 이 여과기(30)는 공극이 폐쇄되어 여과속도가 떨어지면 외부에서 물탱크나 수돗물 등의 압력수를 이용하여 역세척 구멍을 통하여 인력으로 여과기 내부에서 외부 여과면을 역세척하며 이보다 더 역세척을 손쉽게 하려면 상부판에 상부로 압력수 공급용 배관을 연결하고 상부판 하부에 살수 노즐을 부착하여 압력수를 공급하면 손쉽게 여과면을 역세척할 수 있다.

측면 여과기(30)의 높이는 1m 이내로 하며 직경이 작을수록 일정면적에서 많은 여과기를 설치하여 넓은 여과면적을 확보할 수 있으나 직경이 작을수록 여재충진 여과기는 여재층의 두께가 얇아져 여과효과가 적어지며, 또한, 외부망만 설치하는 여과기도 여과기 제작, 설치 및 유지관리상 불리한 면이 있으므로 적정크기의 여과기를 만들어 바닥면적보다는 넓은 여과면적을 확보할 수 있는 숫자의 여과기를 설치하되 유지관리 공간을 확보할 수 있는 범위내에 설치하는 것이 좋다.

여과기(30)의 골조는 스텐레스, 플라스틱 또는 도금 및 방식 처리한 철판 등 부식이 안되는 재질로 견고하게 제작한다.

(도 3에 도시된 바와 같이) 여과기(30)는 다면적 여과시설의 바닥에 설치하되 여과기 측면에서 여과되어 내부 중앙수로를 통과한 여과수가 하부에서 집수되어 여과구조물 밖으로 자연방류될 수 있도록 구조물 바닥에 수평집수관(50)을 설치하고 이 수평집수관 상부에 적당한 간격으로 여과기 연결 수직 배관(40)을 부착하고 이 위에 여과기(30)를 설치한다.

이때 수평집수관(50)은 일정두께를 가지므로 이 배관들이 바닥위로 노출되면 배관사이 공간에 초기우수가 차 있게 되며 초기우수에 포함된 오염물질들이 남아서 부폐하는 등의 문제가 있으므로 수평집수관(50)은 바닥층 속에 묻거나 수평집수관 위에 추가로 시멘트 등의 충진제를 채워서 여과완료 후 바닥에 물이 남지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 측면 다면적 여과시설 방법보다 더 많은 여과면적을 확보하려면 (도 9내지 도 11에 도시된 바와 같이) 수평 및 측면 다면적 여과시설로서, 먼저 바닥에 수평여과시설(80)로서 자갈(22)이나 쇄석 및 유공관(23) 등으로 하부 집수층을 만들고 이 위에 모래여과층(21)을 포설하고 이 모래여과층 상부에 추가로 측면여과기(30)를 다수 설치하며 측면여과기 하부에서 하부 집수층까지 수직배관(40)을 설치함으로서 더 넓은 여과면적을 확보할 수 있다.

이 방법에서는 수평 모래여과층(21)과 측면여과기(30)를 통하여 초기우수가 여과되며 수평여과층의 깊이는 모래여과층(21)과 자갈(22)이나 쇄석 및 유공관(23)으로 구성된 하부 집수층을 합하여 약 1m 정도가 되므로 하부집수층 밑으로 여과수를 배출시키면 초기우수 분리시설의 우수유출관으로 부터 여과수 배출구까지의 깊이가 깊어져 여과시설의 낙차가 매우 커지므로 낙차소요를 줄이기 위하여 여과층 하부집수시설에서 여과층 상부로 수직형태의 집수정(24)을 설치하고 모래여과층 바닥높이보다 낮은 위치에 여과수 방류관(60)을 연결하여 구조물 밖으로 빼서 여과층을 통과한 여과수가 집수정(24)에 모여 월류상태로 방류되도록 하여 바닥에 측면여과기만을 설치한 방법과 동일한 낙차가 소요되도록 한다.

한편, 초기우수 분리시설과 월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설을 이용하여 초기우수를 선착순 집수하고 전량 여과하여 자유 유하로 방류하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

(1) 여과시설 위치선정 및 낙차확보방법

초기우수 정화시설은 소규모로 여러 곳에 설치하여야 수질정화효과가 크므로 경제적으로 비점오염물질을 정화하려면 자연정화에 의한 무동력 방법이 필요하고 또한 자연유하로 초기우수의 집수, 정화 및 방류가 가능한 장소에 정화시설을 설치 해야 한다.

초기우수 정화시설이 설치되는 곳은 도로, 교량, 주차장 및 주거지역 등의 개발지역에서 오염물질이 발생하는 지역으로서 우수배수로가 있는 장소이며 무동력정화 및 자연유하를 위한 낙차를 확보할 수 있는 곳이어야 한다.

중력식 여과에서는 여과압을 위한 수위와 손실 수두를 합하여 대략 1m 내외의 수위차가 필요하므로 초기우수를 자연유하로 집수하여 여과한 후 방류하기 위해서는 이러한 수위차를 확보할 수 있는 지형적 낙차가 필요하다.

즉 여과시설의 설치 위치는 지표면이 경사져 있거나 단차가 있는 곳이 좋으며 경사가 적은 지역이나 평지에서는 주변에 깊게 매설된 우수관이 있어서 이 우수관으로 여과수를 자연유하로 방류할 수 있어야 한다.

각 개발지역의 지형적 특성과 배수체계를 감안한 여과시설의 위치선정 및 낙차확보방법은 다음과 같다.

도로에서는 도로 노면상의 L형 측구나 차도나 인도 쪽에 설치된 우수배수관을 이용하여 초기우수 분리시설과 여과시설을 설치할 수 있다.

L형 측구에 여과시설을 설치할 때에는 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이 측구 밑 우수받이 위치에 초기우수분리, 여과 및 초기우수 이후의 잉여우수를 배출시킬 수 있는 시설을 함께 설치한다.

여과시설에서 여과된 여과수는 여과시설보다 낮게 매설된 인접한 우수관이나 낮은 지역으로 방류한다.

L형 측구 이외의 지역에 설치할 때는 도 15 내지 도 23에 도시된 바와 같이 도로 노면 우수를 배수하는 우수배수관로 상에 초기우수 분리시설을 설치하고 이 분리시설에 인접하여 여과시설을 설치하고 주변의 낮은 지역으로 여과수를 방류한다.

교량에서 발생한 초기우수를 정화할 때에는 교량의 노면 우수를 시점부나 종점부로 차집하고 교대부근의 경사면, 하천둔치 등에 초기우수 분리시설과 여과시설을 설치하여 여과한 후 주변의 낮은 지역으로 방류한다.

주거지역 등의 단지와 같이 넓은 지역에서 초기우수를 정화함에 있어서는 우수관이나 합류식 하수관에서 초기우수를 분리하여 여과하는 것이 좋다.

지역이 경사진 곳이나 단차가 있는 지역은 낙차확보가 용이하나 경사가 적은 지역이나 평탄지에서는 낙차확보가 어려운 경우도 있으며 이러한 지역에서는 펌프사용도 검토하여야 한다.

일반적으로 하천변으로 설치된 우수관에서 하천의 둔치높이, 저수로의 평상시 수위 등을 검토하여 낙차를 확보할 수 있는 위치에 여과시설을 설치한다.

(2) 초기우수 선착순 집수 및 전량 여과방법

강우시 초기우수를 선착순 집수하기 위해서는 집수면에 내린 빗물이 흘러나오는 하류부 우수유출 수로상에 맨홀 형태의 초기우수 분리시설을 설치하고 초기우수 분리시설에서 잉여우수 유출관은 우수유입관보다 낮거나 같은 높이로 설치하나 초기우수 분리관은 잉여우수 유출관이나 월류웨어보다 낮게 설치함으로서 강우로 유출이 시작되면 초기우수를 초기우수관으로 선착순 분리하여 집수할 수 있다.

또한, 집수된 초기우수를 잉여우수에 희석되어 방류시키지 않고 전량여과하 기 위해서는 여과시설의 규모를 집수지역에서 발생하는 초기우수를 충분히 수용할 수 있는 크기로 설치하되 여과시설의 초기우수 저장 및 여과공간을 초기우수 분리관보다 낮은 위치에 설치하고 여과시설의 수용능력 이상의 잉여우수는 여과시설로 유입하지 않도록 여과시설에 월류수 배출구를 만들지 않고 여과수 배출구만을 여과수가 방류수역에 자연유하로 흐를 수 있도록 설치하며 여과시설의 구조물 높이를 분리시설 잉여우수 유출관의 홍수위보다 높게 설치함으로서 여과시설에 유입한 초기우수는 여과공간내에서 포획저장된 상태에서 여과시설을 통해서만 방류하게 된다.

비가 오면 강우초기에는 유입유량이 적어서 여과시설을 통하여 즉시 여과되어 방류되나 유입량이 증가하면 여과공간에서 잉여우수 유출관의 관저높이까지 차면서 여과되므로 여과공간의 저장 및 여과방류량 이상의 잉여우수는 여과시설로 유입하지 못하고 초기우수 분리시설에서 바로 잉여우수 유출관으로 배출된다.

따라서 비포장 집수면이나 퇴적물이 많이 있는 집수지역에서는 잉여우수에 포함된 대량의 토사나 협잡물들이 여과시설로 유입하지 않고 초기우수 분리시설에서 잉여우수와 함께 배출된다.

이와 같이 본 발명은 상술한 특성의 바람직한 실시예에 한정하지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든 다양한 변동 실시가 가능할 것이다.

상기와 같이 본 발명은, 첫째, 오염된 빗물 정화에 있어서 정화시설의 부지 소요가 적어서 부지확보가 용이하고, 둘째, 적은 부지면적에서 부지면적보다 큰 여과면적을 확보할 수 있어서 경제적이며, 셋째, 정화시설로 초기우수만 유입하므로 여과 지속 시간이 길어져 여과수량이 많아서 정화효과가 크고 토사, 협잡물의 유입량이 적어 이들로 인한 정화시설에의 영향이 적으며, 넷째, 초기우수를 수집하여 전량 여과하여 방류하므로 수질정화 효과가 확실하고, 다섯째, 여과시설에서 여과된 여과수와 정화되지 않은 우수가 각각 분리 배출되므로 여과수의 상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있으며, 여섯째, 여과시설의 유지관리시 등 여과시설로의 유입을 차단하여도 물소통에 지장이 없고, 일곱째, 여과기를 상부판과 하부판 및 기둥으로 골조를 만들고 골조기둥에 유연한 여과망을 둘러쳐서 여과기 몸체를 만듦으로서 여과기 제작이 손쉽고 경제적인 기술로서 본 발명은 기존의 방법에 비하여 매우 유용한 방법인 것이다.

Claims (5)

1. 우수가 흐르는 수로상에서 낙차확보가 가능한 위치에 우수유입관(1), 잉여우수 유출관(2) 및 초기우수 분리관(3)에 연결한 초기우수 분리시설(10)을 설치하고,

   상기 초기우수 분리시설(10)에 인접하여 초기우수 분리관(3)으로 연결된 여과시설(20)을 설치하되, 상기 여과시설(20)은 내부에 여과수 배출구를 설치하나 월류수 배출구는 설치하지 않고 여과시설(20)의 측벽 상부는 초기우수 분리시설(10)의 잉여 우수 유출관(2)보다 높게 설치하는 한편, 상기 여과시설(20)내의 구조물 바닥에는 다수개의 측면 여과기(30)를 설치하고, 각각의 측면 여과기(30)의 중앙 하부에는 여과기 연결 수직 배관(40)의 일단부가 연결되며, 상기 여과기 연결 수직 배관(40)의 타단부에는 여과수 방류관(60)이 연결된 수평 집수관(50)을 연결 설치함을 특징으로 하는 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과장치
2. 제1항에 있어서, 상기 측면 여과기(30)는 원형의 상부판(41)과 하부판(42)을 서로 마주보게 일정간격 띄워서 고정시키고, 측면으로 여과망(43)을 설치할 수 있도록 상, 하부판 외주연부 및 내부 중앙부에 일정간격으로 다수의 가느다란 봉 형태의 외부 기둥(44)과 내부 기둥(45)을 원 형태가 되도록 배치한 다음 고정시켜서 여과기 골조를 만들고, 외부 및 내부 골조 기둥에 유연성과 내구성이 있는 플라스틱이나 합성섬유로 된 격자망이나 여과망(43)을 둘러쳐서 철사로 기둥에 고정시켜 여과면을 만들며, 내, 외부 여과망(43) 사이에 입자상 여재(46)를 충진하는 한편, 상기 상부판(41)에는 여재투입용 구멍(47)을 뚫고 개폐가능한 뚜껑(48)을 설치하며 하부판(42)에는 중앙부에 내부 여과면의 직경보다 작은 크기로 구멍(49)을 뚫고 유출관(70)을 부착하여서 제작됨을 특징으로 하는 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과장치
3. 제1항에 있어서, 상기 측면 여과기(30)는 골조를 부식이 되지 않는 스텐레스, 플라스틱, 도금 및 방식 처리한 철판을 선택하여 제작함을 특징으로 하는 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과장치
4. 제1항에 있어서, 상기 여과시설(20)은 여과시설내의 구조물 바닥에 설치된 다수개의 측면 여과기(30)와, 상기 측면 여과기(30) 아래로 모래층(21)과 자갈층(22), 유공관(23)이 순차적으로 설치하고 일측에 여과수 방류관(60)이 연결된 집수정(24)을 설치하여 형성된 수평여과시설(80)을 설치함을 특징으로 하는 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과장치
5. 우수가 흐르는 수로상에서 초기우수를 자연유하로 선착순 분리하여 전량 여과할 수 있도록 낙차확보가 가능한 위치에 우수유입관(1), 잉여우수 유출관(2) 및 초기우수 분리관(3)이 연결된 초기우수 분리시설(10)을 설치하고, 이 분리시설(10)에 인접하여 초기우수 분리관(3)으로 연결된 월류수 배출구가 없는 다면적 여과시설(20)을 설치하여 강우시 초기우수를 전량 여과하여 여과수를 방류수역에 자연유 하로 방류함에 있어서,

   여과시설(20)의 규모는 집수면에서 발생하는 초기 우수량을 충분히 여과하거나 저장할 수 있는 규모로 하되 여과시설(20)의 바닥면적보다 큰 여과면적을 갖는 다면적 여과시설(20)을 설치하고, 초기우수가 자연유하로 선착순 여과시설에 유입할 수 있도록 초기우수 저장공간 및 여과장치의 높이를 분리시설의 잉여우수 유출관(2)이나 월류웨어보다 낮게 설치하고 여과시설에 유입한 우수는 여과장치를 통해서만 자연유하로 배출될 수 있도록 측면 여과기(30) 또는 수평여과시설(80) 밑에 여과수 배출구를 방류수역의 평상시 수위보다 높게 설치하고 여과시설에 별도의 월류수 배출구를 설치하지 않고 여과시설(20)의 벽체 높이를 분리시설(10)의 잉여우수 유출관(2)의 홍수위보다 높게 함으로서 비가 와서 유출이 시작되면 오염도 높은 초기우수는 여과공간에 선착순 유입되어 포획 저장한 상태로 즉시 또는 서서히 여과하여 방류하는 다면적 여과시설을 이용한 초기우수 전량 여과방법

Images