KR100562168B1 - 초기우수 비점오염물 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기우수 비점오염물 정화장치에 관한 것으로, 도로 노면을 흐르는 우수에 포함된 비점오염물을 제거 및 침전물과 부유물로 분리할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 초기우수 비점오염물 정화장치는, 도로 변에 형성되며 상측 개구부에 우수받이(11)가 결합된 배수로(10)와; 상기 배수로들이 모이는 집수로(20)와; 상기 집수로와 유체 연통 가능하게 연결되는 집수 맨홀(30)과; 그리고, 상기 집수 맨홀과 유체 연통 가능하게 연결되어 상기 집수 맨홀로부터 배출되는 우수를 정화하여 하천으로 방출하는 정화수단(40)을 포함하며, 상기 정화수단은, 상기 집수 맨홀과 연결되는 유입구(41a)가 바닥측에 형성되고 하천과 연통되는 배출구(41b)가 상기 유입구보다 높은 위치에 배치되며 뚜껑(41c)에 의해 개폐되는 정화 맨홀(41), 상기 정화 맨홀 내부에 부유 가능하게 장착되어 상기 우수에 포함된 비점오염물을 제거 및 침전물과 부유물로 분리하는 필터체(42)로 구성된다.

비점오염물, 하천, 우수, 침전물, 부유물, 정화

Description

초기우수 비점오염물 정화장치{DRAINING UNIT FOR PURIFYING THE NON-POINT POLLUTION MATERIAL IN RAINWATER}

도 1은 본 발명에 따른 초기우수 비점오염물 정화장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 초기우수 비점오염물 정화장치에 적용된 정화수단의 구성을 보인 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 초기우수 비점오염물 정화장치에 적용된 필터체의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 초기우수 비점오염물 정화장치에 적용된 승강수단의 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 도로, 2 : 하천

10 : 배수로, 20 : 집수로

30 : 집수 맨홀, 40 : 정화수단

41 : 정화 맨홀, 42 : 필터체

43 : 여과틀, 44 : 활성탄 필터

45 : 여과망, 46 : 부구

47 : 체결봉, 48 : 롤러

본 발명은 우수에 포함된 비점오염물을 정화하기 것으로, 더욱 상세하게는 오수와 우수에 포함된 비점오염물을 정화하여 하천 수질 오염을 방지하며, 정화과정 중에 비점오염물을 침전물과 부유물로 분리할 수 있도록 한 초기우수 비점오염물 정화장치에 관한 것이다.

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

위와 같은 오염물 가운데 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염물의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치나 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 초기 빗물과 함께 하천 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기시키는 주원인이 되고 있다.

또, 상기 비점오염물은 빗물에 대한 비중과 비교하여 빗물보다 비중이 커서 침전이 가능한 침전성 오염물과 빗물보다 비중이 작아서 빗물과 섞이지 않고 그 상단부에 떠있게 되는 예컨대, 기름띠나 나무 등과 같은 부유성 오염물로 구분되는 데, 비점오염물의 경우에는 우천시 특히 초기빗물과 함께 하천 등의 공공수역이나 지하수에 유입되어 오염요인을 일으킬 우려가 있으므로 가능한 초기빗물을 하천 등의 공공수역이나 지하수로 직접 유입되지 않도록 하는 것이 중요하다.

특히 상기한 오염물질은 중금속, 병원성 미생물, 유기화합물, 방사성물질, 유독물질, 및 기타 협잡물이나 부유물질 등 매우 다양한 형태의 것들로 이루어지며, 통상 우천시에 빗물에 쓸려 하천, 강, 내만, 호수 등의 공공수역이나 지하수로 흘러 들어가 수질을 오염시키는 주요인으로 작용하고 있으며, 그로 인하여 생태계의 파괴는 물론 최종적으로는 인간에게 까지 매우 큰 폐해를 주고 있는 실정이다.

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

그리고, 이러한 비점오염원은 4대 강 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 용 량만으로도 전체 강우 사상의 80% 이상을 처리할 수 있는 것으로 연구 보고되고 있다.

따라서, 초기우수유출수를 처리하기 위한 방안으로서 기존 도시지역의 경우에는 토지수용의 어려움으로 넓은 토지면적을 필요로 하는 우수유출수 처리시설을 설치하기 어려우므로 비교적 토지이용에 제한이 적은 침투형시설이나 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 비점오염물 저감을 위한 완충녹지대로 이용하는 방안 등이 보고되고 있다.

전술한 바와 같은 초기우수유출수를 처리하기 위한 여러 방안들이 제시되고 있으나, 종래 기술들은 단순히 여과하는 수준에 그치기 때문에 현실적으로 실효성이 약하여 비점오염물이 하천에 그대로 방출되어 하천이 오염되고 있는 실정이다.

그리고, 종래 초기빗물 정화용 처리장치들은 분리되는 오염물 중 모래나 기타 침전되는 침전성 오염물들과 기름띠나 나무 등과 같이 부유성 오염물들을 따로 분리하지 못하고, 이들 모두를 한 장소에 축적하여 처리하기 때문에, 비록 초기빗물을 정화처리 한다고 하는 효과는 있지만, 혼합 축적된 침전성 오염물과 부유성 오염물들을 처리하려고 하면, 별도의 선별작업을 통해 선별하여야 하므로 수거 작업이 번거롭고 복잡한 불편이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초기우수시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물을 효과적으로 정화하고, 또한, 비점오염물을 침전물과 부유물로 용이하게 분리할 수 있도록 한 초기우수 비점오염물 정화장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초기우수 비점오염물 정화장치는, 도로 노면을 흐르는 우수를 유입받아 정화한 후 하천으로 방출하는 정화수단을 포함하는 것으로, 상기 정화수단은 우수에 포함된 비점오염물을 물리적, 화학적으로 제거함과 아울러, 침전물과 부유물로 분리할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 초기우수 비점오염물 정화장치는, 도로(1) 변에 형성되며 상측 개구부에 우수받이(11)가 장착된 배수로(10)와, 배수로(10)들이 모아져 배수로(10)에 유입된 우수를 집수하는 집수로(20)와, 집수로(20)가 유체 연통 가능하게 연결되는 집수 맨홀(30)과, 집수 맨홀(30)과 유체 연통 가능하게 연결되어 집수 맨홀(30)로부터 유입되는 우수를 정화하여 하천으로 배출 하는 정화수단(40)으로 구성되며, 이하, 각 구성요소를 구체적으로 설명한다.

배수로(10)는 도로(1) 변 일측 이상에 도로(1)를 따라 형성되며 상측 개구부에 우수받이(11)가 분리 가능하게 결합된 구조이며, 도로(1) 면을 따라 흐르는 우수를 도로(1)로부터 배수시킨다.

집수로(20)는 양단부가 배수로(10)와 집수 맨홀(30)에 각각 유체 연통 가능하게 연결되어 배수로(10)를 따라 흐르는 우수를 집수 맨홀(30)로 유도한다.

집수 맨홀(30)은 유입구(31)와 배출구(32)를 가지며 상부가 개방된 통 구조로서 현장에서 콘크리트 타설되거나 기 제작되어 지중에 매립될 수 있고, 집수로(20)와 정화수단(40)의 후술하는 정화 맨홀(41)의 사이에 배치되어 집수로(20) 등의 보수 및 퇴적물의 제거를 위한 작업 공간을 제공한다. 집수 맨홀(30)의 유입구(31)는 배출구(32)보다 높은 위치에 형성된다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 정화수단(40)은 유입구(41a)와 배출구(41b)를 가지며 상부가 뚜껑(41c)에 의해 개폐되는 밀폐 구조의 통으로서 집수 맨홀(30)의 배출구(32)와 유입구(41a)를 연결하는 연결관(33)을 통해 연결되며 연결관(33)을 통해 유입되는 우수(비점오염물이 포함된 상태)가 머무르는 정화 맨홀(41), 정화 맨홀(41)의 내부에 부력에 의해 승강 가능하게 장착되어 비점오염물을 침전물과 부유물로 분리함과 아울러 부유물을 제거하는 필터체(42)로 이루어진다.

정화 맨홀(41)은 집수 맨홀(30)과 마찬가지로 현장 타설되거나 프리캐스트 제작되어 시공될 수 있으며, 우수에 포함된 비점오염물을 침전물과 부유물로 분리되도록 공간을 제공하며, 하기에서 구체적으로 설명하겠지만, 분리된 침전물과 부 유물을 선별하기 위한 공간이기도 하다. 정화 맨홀(41)의 배출구(41b)는 유입구(41a)보다 상대적으로 높은 곳에 형성된다.

도 3에서 보이는 것처럼, 필터체(42)는 여과틀(43), 활성탄 필터(44), 여과망(45) 및 부구(46)로 구성된다. 여과틀(43)은 판상으로서 상하가 관통하여 여과망(45)과 활성탄 필터(44)를 통과하여 정화된 우수가 통과되도록 하는 유통공(43a)이 구비되며 저면 둘레부에는 활성탄 필터(44)와 여과망(45)을 수용하기 위한 다수의 스커트(43b)가 구비된다.

활성탄 필터(44)는 강한 흡착성을 지닌 탄소질의 물질로서, 다공질이어서 협잡물, 색소, 냄새를 흡착하며, 도면에 도시되지는 않았지만 다수의 활성탄이 망에 수납되어 매트 형태로 이루어질 수 있다.

여과망(45)은 우수에 포함된 미세 먼지 등을 제거하는 망형, 부직포 등이 사용 가능하다.

활성탄 필터(44)와 여과망(45)은 여과틀(43)에 결합되어 일체화되는 것이며, 예컨대, 여과틀(43)의 스커트(43b) 사이에 여과망(45)과 활성탄 필터(44)가 아래에서부터 적층되도록 삽입되고, 하나 이상의 체결봉(47)이 여과망(45) 아래측에 배치되면서 양단부가 여과틀(43)의 스커트(43b)에 각각 체결됨으로써 여과틀(43)과 활성탄 필터(44)와 여과망(45)을 일체화한다.

부구(46)는 내부에 부력발생물질(에어, 물 등)이 채워져 여과틀(43)(활성탄 필터(44)와 여과망(45)이 결합된 상태)이 우수의 양에 따라 부유하도록 함으로써 우수의 흐름을 막지 않고 우수에 포함된 비점오염물을 제거할 수 있도록 하는 것이 며, 다수의 연결바(46b)를 통해 여과틀(43)에 연결된다. 부구(46)는 주입/배출구(46a)가 구비되어 내부의 부력발생물질을 보충하거나 제거할 수 있다.

한편, 필터체(42)의 원활한 승강을 위하여 승강수단이 더 포함될 수 있다. 도 4에서 보이는 것처럼, 상기 승강수단은 정화 맨홀(41)의 내주면에 상하 길이방향으로 형성되는 레일(41d) 및 필터체(42)의 스커트(43b)의 외주벽에 장착되어 레일(41d)을 따라 승강하는 하나 이상의 롤러(48)로 구성될 수 있다. 상기 승강수단이 채용되는 경우 정화 맨홀(41)의 내주벽을 따라 우수와 비점오염물이 누출되지 않도록 여과틀(43)의 크기를 조절할 수 있다.

필터체(42)가 배출구(41b) 보다 위쪽까지 상승하면 우수가 여과없이 바로 배출관(49)을 통해 하천(2)으로 배출되므로 부구(46)의 부력을 적절히 조절하고, 아울러, 도면에 도시하지는 않았지만 걸림구조를 형성하여 필터체(42)가 배출구(41b) 이상으로는 상승하지 않도록 한다.

도면 중 미설명부호 49a는 배출구(41b)를 통해 배출되는 우수에 포함된 비점오염물을 제거하는 필터이다. 필터체(42)에 의해 우수에 포함된 비점오염물이 제거되었기 때문에 필터(49a)는 필수적으로 사용되는 것은 아니며 필요에 따라 부가적으로 사용된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 초기우수 비점오염물 정화장치의 작용은 다음과 같다.

도로(1) 면을 흐르는 우수는 빗물받이(11)를 통해 배수로(10)에 유입되어 집수로(20)에 모아진 후 집수 맨홀(30)에 유입된다. 집수 맨홀(30)의 유입구(31)를 통해 유입된 우수는 자유낙하하여 배출구(32)를 통해 배출되어 연결관(33)을 경유하여 정화수단(40)의 정화 맨홀(41)에 유입되어 정화되며, 구체적인 정화작용은 다음과 같다.

유입구(41a)을 통해 정화 맨홀(41)에 유입된 우수(비점오염물이 포함된 상태)는 정화 맨홀(41)의 하부에서부터 채워진다. 이때, 비중이 큰 침전물은 정화 맨홀(41)의 바닥부에 쌓이고, 비중이 작은 부유물은 우수에 부유하여 자연스럽게 침전물과 부유물로 분리된다.

필터체(42)는 부구(46)의 부력에 의해 정화 맨홀(41)에 유입된 우수에 부유하게 되고, 필터체(42)가 부유한 상태에서 우수가 필터체(42)를 통과하게 되는데, 비점오염물(부유물) 중 일부는 여과망(44)을 통과하지 못하여 제거되며, 여과망(44)을 통과한 비점오염물은 활성탄 필터(45)를 통과하는 중에 활성탄 필터(45)에 흡착되어 제거된다.

즉, 우수에 포함된 부유물이 여과망(46)과 활성탄 필터(45)에 의해 제거되어 필터체(42)를 통과한 우수는 비점오염물이 제거된 정화수인 것이다.

정화된 우수는 배출관(49)을 통해 하천(2)으로 방류된다.

이와 같은 정화작용에 의하면, 정화 맨홀(41)의 바닥부에는 침전물이 쌓이고 필터체(42)에는 부유물이 흡착되어 있으므로, 뚜껑(41c)을 열어 정화 맨홀(41)을 개방한 후 필터체(42)를 빼내어 세척하거나 새로운 활성탄 필터 및 여과망으로 교체하여 오염을 제거하며, 침전물을 장비를 이용하여 정화 맨홀(41)에서 퍼내어 제거한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초기우수 비점오염물 정화장치에 의하면, 오염물이 포함된 우수 등을 정화하여 하천에 정화수만 방류함으로써 비점오염물에 의한 하천, 공공수역, 지하수 등의 오염을 막을 수 있으며 결과적으로 자연생태계를 보존할 수 있다.

그리고, 오염물이 정화 과정 중에 침전물과 부유물로 자연스럽게 분리되어 침전물과 부유물의 선별작업이 불필요하므로 작업성을 향상할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 도로(1) 변에 형성되며 상측 개구부에 우수받이(11)가 결합된 배수로(10)와; 상기 배수로들이 모이는 집수로(20)와; 상기 집수로와 유체 연통 가능하게 연결되는 집수 맨홀(30)과; 그리고, 상기 집수 맨홀과 유체 연통 가능하게 연결되어 상기 집수 맨홀로부터 배출되는 우수를 정화하여 하천으로 방출하는 정화수단(40)을 포함하며,

   상기 정화수단은,

   상기 집수 맨홀과 연결되는 유입구(41a)가 바닥측에 형성되고 하천과 연통되는 배출구(41b)가 상기 유입구보다 높은 위치에 배치되며 뚜껑(41c)에 의해 개폐되는 정화 맨홀(41),

   상기 정화 맨홀 내부에 부유 가능하게 장착되어 상기 우수에 포함된 비점오염물을 제거 및 침전물과 부유물로 분리하는 필터체(42)로 이루어진 것을 특징으로 하는 초기우수 비점오염물 정화장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터체는, 다수의 유통공(43a) 및 둘레부에 하부를 향해 연장된 스커트(43b)를 갖는 여과틀(43), 상기 여과틀 내부에 차례로 적층되는 활성탄 필터(44)와 여과망(45), 양단부가 상기 여과틀의 스커트에 체결되어 상기 활성탄 필터와 여과망를 하부에서 지지하는 체결봉(47) 및 상기 여과틀에 연결되며 내부에 부력발생물질이 채워져 필터체가 부유하도록 하는 부구(46)를 포함하는 것 을 특징으로 하는 초기우수 비점오염물 정화장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 정화 맨홀의 내벽에 형성된 승강레일(41d), 상기 여과틀의 둘레부에 장착되며 상기 승강레일을 따라 승강하는 롤러(48)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 초기우수 비점오염물 정화장치.

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