KR100700024B1 - 수중 오염물질 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 오염물질 처리장치와 이에 따른 처리방법에 관한 것으로, 침전되었던 오염물질이 빗물 또는 유수의 흐름에 따라 수계(水界)로 유입되는 것을 방지하기 위한 시설이다. 특히, 본 발명은 최초 유수의 흐름에 함유된 오염물질을 원통형 스크린부재와 여재카트리지를 갖춘 처리하우징을 통해 충분히 제거할 수 있을 뿐만 아니라 본 발명에 따른 처리장치의 유지관리가 용이하고 설치공간를 최소화할 수 있다.

이를 위해서, 본 발명은 오염물질을 외부로부터 안내하는 유입관과; 상기 유입관에서 유입된 오염물질을 걸러주는 원통형 스크린부재; 상기 원통형 스크린 부재를 통과하여 1차 처리수를 여과하는 여재카트리지; 상기 여재카트리지에 위한 여과작용을 조절하는 플로우트 수위계 및; 상기 여재카트리지를 지지고정하는 접이식 지지대;로 이루어진 것을 특징으로 한다. 추가로, 본 발명은 상기 원통형 스크린부재에서 포집되어 침전물을 집결할 수 있는 침강성 물질포집조를 갖추고 있다.

Description

수중 오염물질 처리장치 {Filtering apparatus of contamination in water}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오염물질 처리장치의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 오염물질 처리장치의 개략적인 측단면도이다.

도 3은 본 발명의 원통형 스크린부재를 도시한 부분절개도이다.

도 4는 본 발명의 처리장치에 사용될 여재카트리지 내부를 보여주는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 처리장치에 사용될 플로우트수위계를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 처리장치에 사용될 접이식 지지대를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 오염물질을 처리하는 방법을 도해한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ----- 유입관, 2 ----- 원통형 스크린부재,

3 ----- 포집조, 4 ----- 정류판,

5 ----- 오일차단부(oil baffle), 6 ----- 플로우트(float) 수위계,

7 ----- 플로우트 수위계 게이트, 8 ----- 우회관,

9 ----- 연결튜브, 10 ----- 유출박스,

11 ----- 접이식 지지대, 12 ----- 여재(media) 카트리지,

13 ----- 처리수 맨홀.

본 발명은 강우 유출수에 포함되어 있는 다양한 오염물질을 저감시킬 수 있도록 원통형 스크린부재와 여재카트리지를 사용하는 오염물질 저감장치에 관한 것이다.

산림, 초지, 건설지, 농경지, 하상퇴적물, 도로 및 산업현장 등에서 침전된 다양한 오염물질이 빗물과 같은 유수를 통해 수계로 유입되는 오염원을 비점오염원이라 칭하며, 이러한 비점오염원은 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 우천시 강수에 의한 유출수와 함께 관거 내에 침전되어 있던 오염물질을 유출시킬 수 있는 여지를 충분히 갖추고 있기 때문에, 이러한 비점오염원을 제거하기 위한 시설들의 건립을 필요로 한다.

특히, 전술된 비점오염원은 일간 또는 계절간 배출량의 변화를 충분히 예측하고 정량화시킬 수 없는 어려움을 갖고, 기상조건, 지질, 지형 등에 영향을 받는다. 이를 위한 종래의 비점오염원을 제거하는 시설로서는, 식생정화수로, 식생여과대, 인공습지, 장치형 시설, 저류지, 장치형과 저류지의 혼성시설, 침투도랑, 침투 형 저류지 등이 있었다. 그러나, 이러한 시설들은 설치부지의 제한을 받는 도시지역 및 사유지의 매립이 용이하지 않은 경우와 혐오시설을 기피하는 님비현상으로 대규모 장치형 시설 이외의 비점오염원 제거시설이 현실적으로 설치하기 어려운 실정이다.

따라서, 본 발명은 전술된 바와 같은 문제점을 극복하기 위해 창출된 것이다.

본 발명의 목적은 유출경로가 확인되지 않고 비정기적으로 발생되는 오염물질을 원통형 스크린부재와 여재카트리지를 사용하여 수질환경오염을 미연에 방지하고 유지관리에 대한 편이성이 커지고, 본 발명에 따른 장치의 규모가 현저하게 최소화시킬 수 있도록 한다.

이제, 본 발명의 오염물질 처리장치가 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오염물질 처리장치의 평면도이고, 도 2는 도 1로 도시된 오염물질 처리장치의 개략적인 측단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 유입관(1)과, 원통형 스크린부재(2), 포집조(3), 정류판(4), 플로우트 수위계(6), 플로우트 수위계 게이트(7), 접이식 지지대 (11), 여재카트리지(12) 및, 맨홀(13)를 구비한다.

본 발명은 유입관(1)을 통해 외부에서 장치 내부로 오염물질을 함유한 유입수를 안내한다. 바람직하기로, 외부와 연통되어 있는 유입관(1)의 선단부 폭이 스크린부재(2)에 연결된 유입관(1)의 후단부 폭보다 크도록 되어 있다. 다음의 수학식 1에 따르면,

S₁V₁ = S₂V₂

수학식 1은 연속의 법칙에 대한 수식으로, 유입관(1)의 선단부의 단면적(S₁)이고 이 선단부를 흐르는 유속(V₁)이며, 유입관(1)의 후단부의 단면적(S₂)이고 이 후단부를 관통하여 흐르는 유속(V₂)으로 표기될 때, 유입관(1)에 들어오는 유입량과 이를 빠져나가는 유출량이 동일하다면, 단면적이 변화하는 유입관을 따라 유체가 흐를 때 유입관의 단면적이 줄어들수록 유속은 증가하게 됨을 수학식 1로부터 유추할 수 있다.

이에 따라 기술된 바와 같이 유입관의 선단부 폭이 유입관의 후단부 폭보다 크게 하여 스크린부재(2)에 유체가 도달되면서 더욱 유속을 빠르게 할 수 있다.

그런 다음에, 유입관(1)을 따라 안내된 유입수는 유입수의 편각(또는 접선)방향으로 접촉할 수 있도록 배치된 스크린 홀을 형성한 스크린부재(2)를 통과한다. 다시 말하자면, 유입관(1)에서 유입되는 오염물질은 편각방향으로 배치된 스크린부재(2)에 의해서 오염수를 1차로 처리하여 걸러지고, 이렇게 걸러진 침강성 오염물 질은 도 3에 도시된 포집조(3) 내에 포집된다.

스크린부재(2)를 통해 걸러진 1차 처리수가 처리하우징(20) 내부로 유입되면, 이러한 유입수가 정류판(4)을 관통하면서 유입속도를 저감시키고 처리하우징(20) 내부를 채워 수위를 높인다. 특히, 정류판(4)은 처리하우징(20)의 초입부에 위치되어 유입되는 1차 처리수의 유속을 저감하는 한편, 처리하우징 내부에서 유입수의 와류현상과 편류현상을 방지한다. 정류판(4)을 관통하여 처리하우징의 미리 설정된 설계수위까지 1차 처리수가 차오르지 않으면 여과작용이 일어나지 않는 반면에, 1차 처리수가 설계수위에 도달하게 되면 플로우트 수위계(6)가 처리하우징(20) 내로 채워질 1차 처리수의 높이에 맞춰서 부상하고 이에 상호연결된 플로우트 수위계 게이트(7)를 개방한다. 반면에, 처리하우징(20) 내에 1차 처리수의 수위가 낮아 플로우트 수위계(6)가 부상하지 못하게 되면 이에 연결되어 있는 수위계 게이트(7)도 폐쇄되어 여재카트리지(12)로 처리된 2차 처리수를 외부로 방출할 수 없게 된다. 이는, 처리하우징의 설계수위를 형성하여 여과작용에 필요한 손실수두를 확보하는 동시에 설치된 여재카트리지(12)를 전부 사용할 수 있도록 한다(도면를 명료하게 도해하기 위해서 처리하우징(20) 내에서 여재카트리지(12)를 생략하였다).

이러한 방식으로, 처리하우징(20) 내부로 유입된 1차 처리수는 여재카트리지(12)를 통과하면서 용존성 오염물질과 여재의 공극보다 큰 미세오염물질, 유기물질 또는 중금속 등이 여재에 의해서 여과 및 흡착되어 제거된다.

여재카트리지(12)를 따라 여과된 2차 처리수는 여재카트리지(12)의 하부에 연결된 연결튜브(9)를 매개로 유출박스(10)로 안내되며, 유출박스(10)에서 2차 처 리수가 저장되면서 배출관을 따라 처리수 맨홀로 보내진다. 바람직하기로는, 유출박스(10)의 배출관이 수위계 게이트(7)보다 높게 위치되어 2차 처리수가 유출박스(10)에 일정 시간 저장되면서 수위가 상승하면 배출관을 통해 처리수 맨홀(13)로 보내진다.

더욱 구체적으로, 처리하우징(20)에 1차 처리수가 채워지면서 1차 처리수는 여재카트리지(12)를 통과하게 되고, 이를 통과하면서 오염물질을 추가로 걸러진 2차 처리수는 여재카트리지(12) 중심부에 위치된 드레인배관(121;도 4 참조)을 매개로 연결튜브(9)로 흐르게 된다. 이와 동시에, 처리하우징(20)을 채우는 1차 처리수의 수위에 맞춰 플로우트 수위계(6)는 부상하고, 플로우트 수위계(6)에 연결된 플로우트 수위계 게이트(7)는 플로우트 수위계(6)의 부상하는 높이에 따라서 연결튜브(9)와 유출박스(10) 사이를 개폐할 수 있도록 되어 있다. 플로우트 수위계(6)가 부상하면, 플로우트 수위계 게이트(7)는 개방되는 한편, 플로우트 수위계(6)가 하강하게 되면, 플로우트 수위계 게이트(7)는 차단한다. 이러한 구체적인 구조는 당해분야의 숙련자들에게 이미 널리 알려져 있기 때문에 명세서의 명료성을 위해서 상세한 설명은 배제한다. 플로우트 수위계 게이트(7)가 개방되면, 연결튜브(9)로 안내될 2차 처리수는 유출박스(10;도 1 및 도 2 참조)로 안내된다.

덧붙여서, 오일차단부(5)는 도시되었듯이 처리하우징 내부에 설치되는바, 이 처리하우징 내부로 유입된 1차 처리수에 함유된 오일성분의 유출을 억제하기 위해 유출통로(또는 플로우트 수위계)의 둘레에 배치한다.

또한, 본 발명은 여재카트리지(12)로 유입되지 못하는 과량의 유입수를 원통 형 스크린부재(2)만을 관통하여 오염물질을 처리하고 처리하우징으로 유입할 여력이 없으므로 스크린부재(2)에 내설되어 맨홀(13)까지 연결된 우회관(8)을 설치하고 방류토록 한다. 이러한 우회관으로 여재카트리지(12)가 오작동되어 1차 처리수를 여과하지 못할 때에 유입수의 범람을 막는다.

도 3은 본 발명의 원통형 스크린부재를 부분절개한 도면이다. 도시된 바와 같이, 오염수는 폭이 넓은 유입관(1)의 선단부를 통해 안내되어 원통형 스크린부재(2)와 접선방향으로 맞닿게 유입관의 후단부를 연결하여 스크린부재(2) 내부로 안내하게 된다. 수학식 1에 따라 유속을 더욱 빠르게 하여 오염수를 원통형 스크린부재(2) 내부로 유입하여 스크린 홀 내부에서 와류되면서 침강성 오염물질들은 포집조(3)로 낙하하게 되며 다공성의 스크린부재를 통해 침강성 오염물을 거른 1차 처리수는 다음 단계를 위해 처리하우징으로 안내되게 되어 있다. 바람직하기로, 처리하우징 입구에는 고속의 1차 처리수의 속도를 줄이기 위해 정류판(4)을 갖추고 있다.

도 4는 본 발명의 처리장치에 사용될 여재카트리지 내부를 도시한 단면도로서, 여재카트리지(12)는 다양한 여과물질로 충전되어 있고 미세구멍이 형성된 드레인배관(121)을 내장하고 있다. 여과물질을 통과하면서 오염물질이 제거된 2차 처리수는 드레인배관(121) 둘레로 구비된 다수의 미세구멍을 관통하여 드레인배관(121) 내부로 유입된다. 또한, 드레인배관(121) 하부에는 연결튜브(9)와 연통되어 유출박스(10)로 2차 처리수가 방출할 수 있도록 돕는다.

도 5는 본 발명의 처리장치에 사용될 플로우트수위계를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 처리하우징 내부에 1차 처리수로 채워지면서 미리 설정된 설계수위 이상으로 처리수가 채워지면 플로우트수위계(6)는 처리수 수면 높이에 사응하여 부상하게 된다. 플로우트수위계(6)에 연결된 플로우트수위계 게이트(7)는 플로우트수위계(6)가 상승하면서 개방되어 여과작용을 실시할 수 있다. 전술되었듯이, 플로우트 수위계 게이트(7)는 연결튜브(9)와 유출박스(10)를 연통시켜 2차 처리수를 외부로 배출시킨다. 반면에, 처리하우징 내부에 1차 처리수가 미리 설정된 설계수위만큼 채워지지 않았다면, 플로우트수위계(6)는 떠오르지 않게 되어 이에 연결된 플로우트수위계 게이트(7)는 폐쇄된다. 이와 같이, 플로우트수위계 게이트(7)가 폐쇄되면 여재카트리지(12)에서 처리수들이 순환되지 않아 여재카트리지(12)가 흡착작용을 활성적으로 작동하지 않게 되어 여재의 손실을 최대한 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 처리장치에 사용될 접이식 지지대를 도시한 도면이다. 접이식 지지대(11)는 여재카트리지(12;도 1 참조)를 용이하게 탈부착하고 지지고정할 수 있도록 한다. 처리하우징 내부 세척시 접이식 지지대(11)는 고정핀(111)과 고정대(112) 및 바아(113)로 이루어진다. 고정대(112)는 처리하우징(20)의 측벽에 장착되고 고정대(112) 상에 바아(113)를 배치시킨 후에, 고정핀(111)으로 위치고정시킨다. 고정핀(111)을 제거하여 접이식 지지대(11)의 바아(113)를 접을 수 있어 처리하우징의 바닥청소를 돕는다.

도 7은 본 발명의 처리장치를 통해 오염물질을 처리하는 방법을 도해한 순서도이다. 본 발명은, 외부 오염수를 유입관(1)을 통해 원통형 스크린부재(2)로 안내 하는 단계와; 여재카트리지(12)의 처리능력을 감지하고 처리하우징(20)의 허용수용량을 초과하였는지 판단하는 단계; 상기 원통형 스크린부재(2)를 통과한 1차 처리수가 상기 처리하우징(20)으로 안내하는 단계; 상기 처리하우징(20) 내에 1차 처리수의 수용량을 감지하는 단계; 상기 플로우트수위계 게이트(7)를 개방하는 단계; 상기 여재카트리지(12)를 관통하면서 1차 처리수를 추가로 처리하는 단계 및; 상기 플로우트수위계 게이트(7)의 개방으로 2차 처리수가 처리수 맨홀(13)로 방출되는 단계;를 포함한다.

특별하기로, 상기 여재카트리지(12)의 처리성능 이상으로 1차 처리수가 상기 원통형 스크린부재(2)에서 처리하우징(20)으로 안내되면, 상기 1차 처리수를 별도의 우회관(8)으로 안내하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명은 첨부도면과 명세서에 기술된 실시예로만 국한되지 않고 청구범위의 범주 내에서 변형 및 변경가능함을 미리 밝혀둔다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 우수와 함께 유입된 비점오염원이 원통형 스크린부재, 여재카트리지, 오일차단부 등의 여러 정화과정을 거쳐 저감되어 방류수계로 유출되므로써 방류수계 및 지하수의 수질오염을 예방할 수 있다.

또한, 원통형 스크린 부재를 이용한 여과는 기존의 직접 스크린 여과방식의 한계점(시간이 지남에 따라 스크린이 폐쇄되는 한계점)을 극복한 우수한 여과방식 으로 스크린에 대한 유지관리를 용이하게 만들었으며, 여과효율도 증가시킬 수 있다.

게다가 원통형 스크린부재로 1차 처리한 처리수를 여재카트리지로 2차 처리함으로써 처리효율을 극대화할 수 있으며, 예정되지 않은 여재카트리지의 막힘현상에 대비해 우회관을 설치함으로서 여재카트리지가 막힐 경우 원통형 스크린부재에 의해 1차 처리되어 방류됨으로서 하천의 오염사고를 미연에 대비할 수 있다.

또한, 여재카트리지를 지지하는 접이식 지지대는 처리하우징 바닥의 유지관리시 편의성을 도모할 수 있다.

Claims (9)

1. 외부에서 유입관(1)을 통해 유입된 오염수가 편각방향으로 접촉하는 스크린 홀 및 하부에 포집조(3)를 갖춘 원통형 스크린부재(2)를 구비한 수중 오염물질 처리장치에 있어서,

   상기 원통형 스크린부재(2)로 처리된 1차 처리수를 추가로 처리할 수 있는 처리하우징(20)은, 그 내부에 미세구멍을 갖춘 드레인배관(121)의 하부에서 연결튜브(9)로 연결된 다수의 여재카트리지(12)와;

   상기 처리하우징(20) 내부에 채워진 수위 높이에 따라 수직왕복이동하는 플로우트 수위계(6);

   상기 플로우트 수위계(6)에 연결되어 연결튜브(9)와 유출박스(10) 사이를 개폐할 수 있는 플로우트수위계 게이트(7) 및;

   상기 여재카트르지(12)의 탈부착을 돕는 접이식 지지대(11);로 이루어진 것을 특징으로 하는 수중 오염물질 처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 원통형 스크린부재(2)와 여재카트리지(12) 사이로 다공의 정류판(4)를 삽입하여 1차 처리수를 통과시키는 것을 특징으로 하는 수중 오염물질 처리장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 1차 처리수가 상기 원통형 스크린부재(2)에 연결된 우회관(8)을 통해 외부로 안내되는 것을 특징으로 하는 수중 오염물질 처리장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 여재카트리지(12)로 처리된 2차 처리수는 개방된 플로우트수위계 게이트(7)를 매개로 연결튜브(9)를 통해 유출박스(10)로 안내될 수 있는 것을 특징으로 하는 수중 오염물질 처리장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 유입관(1)은 상기 원통형 스크린부재(2)에 근접할수록 단면적이 줄어들면서 상기 원통형 스크린부재(2)와 접선(편각)방향으로 연통되는 것을 특징으로 하는 수중 오염물질 처리장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 처리하우징(20) 내부에 오일차단부(5)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 수중 오염물질 처리장치.
8. 삭제
9. 삭제

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