KR100706269B1 - 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에 관한 것으로, 우천시 특히 초기강우시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있도록 함에 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 우수관을 통해 초기강우유출수를 내부로 유입시키는 우수토실, 우수토실로부터 유입되는 초기강우유출수 유량의 과부하시 이를 바이패스시키는 바이패스관이 일측에 구성되어 유입되는 유량을 조정하는 유량조정지, 유량조정지로부터 유입된 초기강우유출수 중의 조대고형물이나 침사물 및 기름성분을 분리하는 제 1 침전지, 제 1 침전지로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분을 침전시키는 한편 잔류유분을 흡착제거하는 제 2 침전지, 침사물과 기름성분이 분리된 유체를 제 1 침전지로부터 제 2 침전지로 유출시키는 유수분리관, 제 2 침전지의 미세고형분이 침전된 상태의 유체를 다음 과정으로 유출시키는 다수의 정류공이 횡방향으로 형성된 다공성 정류벽, 다공성 정류벽을 거쳐 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 여과지, 여과지로부터 유입된 최종처리수를 하천으로 배출시키는 배출구가 형성된 정수지 및 정수지의 하부측 측방에 구성되어지되 차기 강우시 저장공간 확보를 위해 정수지 내의 완전배수를 유도하는 침투정의 구성으로 이루어진다.
비점오염물질, 비점오염원, 초기강우, 정화장치

Description

초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치{A contaminant purification apparatuss of non-point sources by the early-stage storm runoff}
도 1 은 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 보인 사시 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 보인 평면 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 보인 단면 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에서 침투정의 구성을 보인 종단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에서 매트형 카트리지와 다공성콘크리트 구조의 여과흡착여재층을 보인 사시도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100. 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치 110. 우수토실
120. 유량조정지 124. 바이패스관
130. 제 1 침전지 140. 제2 침전지
142. 유수분리관 146. 오일제거용 흡착포
150. 다공성 정류벽 152. 정류공
154. 협잡물 여과망 160. 여과지
162. 여과 완충벽 164. 여과 완충지
166. 여과 완충벽 166a. 매트형 카트리지
166b. 다공성콘크리트 168. 유공블럭 집수부재
170. 정수지 180. 침투정
182. 유출관 184. 부직포층
186. 자갈층
190, 192, 194, 196, 198. 맨홀뚜껑
본 발명은 우천시 초기강우유출수의 비점오염물질을 정화하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배출지역이 광범위한 비점오염원으로부터 우천시 초기강우유출수에 상당량 포함되는 비점오염물질의 농도를 저하시켜 공공수역으로 배출시킬 수 있도록 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에 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 우천시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 흘러들어가게 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 폐수처리시설 이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 우천시 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기시키는 주원인이 되고 있다.
특히, 비점오염물질의 경우에는 전술한 바와 같이 우천시 특히 초기강우시 내리는 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되므로 비점오염물질이 포함된 초기강우를 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 초기강우유출수에서 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, 초기강우유출수를 처리하기 위한 방안으로써 기존 도시지역의 경우에는 토지수용의 어려움으로 넓은 토지면적을 필요로 하는 우수유출수 처리시설은 설치하기 어려우므로 비교적 토지이용에 제한이 적은 침투형시설이나 Stormceptor 등의 장치형 시설 그리고 빗물펌프장의 유수지를 이용하는 방안, 신규 도시의 조성시에는 지역의 불투수율 증가에 따른 수문 유출특성의 급격한 변화를 방지하기 위해 도시의 불투수율 면적비를 일정수준으로 제한하거나 개발 전후의 우수유출량의 변화를 비교하여 개발 전보다 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, 장마 전 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 초기강우유출수를 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, 우천시 특히 초기강우시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명의 다른 목적은 우천시 초기강우유출수에 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 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치는 배출지역이 광범위한 비점오염원으로부터 우천시 초기강우유출수에 상당량 포함되는 비점오염물질의 농도를 저하시켜 공공수역으로 배출시킬 수 있도록 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에 있어서, 처리 대상지의 지면에 매설되어 우수관에 연결되어지되 우수관을 통해 초기강우유출수를 내부로 유입시키는 우수토실; 우수토실과 유입관을 통해 연결되어지되 유입되는 초기강우유출수 유량의 과부하시 이를 우수관이나 하천으로 바이패스시키는 바이패스관이 일측에 구성되어 유입되는 유량을 조정하는 유량조정지; 유량조정지와 제 1 격벽을 통해 분리되어지되 유량조정지로부터 유입관을 통해 유입되는 초기강우유출수 중의 조대고형물이나 침사물 및 기름성분을 분리하는 제 1 침전지; 제 1 침전지와 제 2 격벽을 통해 분리되어지되 침사물과 기름성분이 분리되어 제 1 침전지로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분을 침전시키는 한편 유체의 수위에 따라 유동되는 필로우 타입의 오일제거용 흡착포가 구비되어 잔류유분을 흡착하는 제 2 침전지; 제 2 격벽에 동일한 높이로 다수 형성되어지되 침사물과 기름성분이 분리된 유체를 제 1 침전지로부터 제 2 침전지로 유출시키는 유수분리관; 제 2 침전지의 미세고형분이 침전된 상태의 유체를 다음 과정으로 유출시키는 다수의 정류공이 횡방향으로 형성된 다공성 정류벽; 다공성 정류벽의 정류공을 통해 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 여과지; 여과지와 제 3 격벽을 통해 분리되어지되 제 3 격벽의 하단에 형성된 유출구를 통해 여과지로부터 유입된 최종처리수를 하천으로 배출시키는 배출구가 형성된 정수지; 및 정수지의 하부측 측방에 구성되어지되 차기 강우시 저장공간 확보를 위해 정수지 내의 완전배수를 유도하는 침투정을 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 여과지는 다공성 정류벽으로부터 일정거리 이격되어 일정높이로 형성되는 여과 완충벽; 다공성 정류벽과 여과 완충벽 사이에 형성되어 다공성 정류벽의 정류공을 통해 유입되는 유체의 유속을 완충시키는 여과 완충지; 여과 완충벽과 제 3 격벽 사이에 설치되어지되 매트형 카트리지와 다공성콘크리트(경량기포 콘크리트)의 2단 구조로 이루어져 여과 완충지로부터 유입된 유체를 최종적으로 여과하는 여과흡착여재층; 여과흡착여재층의 상부에 구성되어지되 미세입자를 여과하여 여과흡착여재층의 막힘을 방지하는 섬유지; 및 여과흡착여재층의 하부인 여과 완충벽과 제 3 격벽 사이의 여과지 바닥면 상에 설치되어 그 상부로 여과흡착여재층을 지지하되 여과흡착여재층을 통과한 최종처리수를 집수하여 제 3 격벽의 유출구를 통해 정수지로 유출될 수 있도록 하는 유공블럭 집수부재로 이루어질 수 있다.
전술한 매트형 카트리지는 대상지점 유입수의 농도에 따라 활성탄, 질석 및 제올라이트로부터 선택된 1종 이상의 여재를 선별적으로 충진이 가능한 부직포와 야자섬유를 상하로 다층 배열하여 이루어질 수 있다.
전술한 여과지의 구성에서 여과 완충벽의 높이는 다공성 정류벽의 하부측 정류공과 동일한 높이로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같은 구성에 더하여 다공성 정류벽의 정류공이 형성된 부분의 일면 또는 양측면 중 어느 하나에 설치되어 제 2 침전지로부터 다공성 정류벽의 정류공을 통해 유출되는 유체에 포함된 협잡물을 여과하는 협잡물 여과망이 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 침투정은 정수지의 내측 하단으로부터 외측으로 설치되어 정수지 내부의 최종처리수를 유출시키는 유출관; 유출관의 상하로 적층되어 유출관으로부터 유출된 최종처리수를 여과처리하는 자갈층; 및 자갈층의 외부를 감싸는 구성으로 구성되어 자갈층을 통과한 처리수를 다시 한번 여과처리하여 지하로 침투시키는 부직포층으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 구성에서 유량조정지, 제 1 침전지, 제 2 침전지, 여과지 및 정수지는 일체로 성형되어 지하에 매몰되는 구성으로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 구성에서 유량조정지, 제 1 침전지, 제 2 침전지, 여 과지 및 정수지의 상부에는 지상으로 노출되는 맨홀뚜껑이 더 구비될 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 보인 사시 구성도, 도 2 는 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 보인 평면 구성도, 도 3 은 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 보인 단면 구성도, 도 4 는 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에서 침투정의 구성을 보인 종단면도, 도 5 는 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에서 매트형 카트리지와 다공성콘크리트의 여과흡착여재층을 보인 사시도이다.
도 1 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치(100)의 구성을 살펴보면 우수관(도시하지 않음)을 통해 초기강우유출수를 내부로 유입시키는 우수토실(110), 우수토실(110)로부터 유입되는 초기강우유출수 유량의 과부하시 이를 바이패스시키는 바이패스관(124)이 일측에 구성되어 유입되는 유량을 조정하는 유량조정지(120), 유량조정지(120)로부터 유입된 초기강우유출수 중의 조대고형물이나 침사물 및 기름성분을 분리하는 제 1 침전지(130), 제 1 침전지(130)로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분을 침전시키는 한편 잔류유분을 흡착제거하는 제 2 침전지(140), 침사물과 기름성분이 분리된 유체를 제 1 침전지로(130)부터 제 2 침전지(140)로 유출시키는 유수분리관(142), 제 2 침전지(140)의 미세고형분이 침전된 상태의 유체를 다음 과정으로 유출시키는 다수의 정류공(152)이 횡방향으로 형성된 다공성 정류벽(150), 다공성 정류벽(150)을 거쳐 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 여과지(160), 여과지(160)로부터 유입된 최종처리수를 하천으로 배출시키는 배출구(172)가 형성된 정수지(170) 및 정수지(170)의 하부측 측방에 구성되어지되 차기 강우시 저장공간 확보를 위해 정수지(170) 내의 완전배수를 유도하는 침투정(180)의 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치(100)는 우천시 대상 비점오염물 지역에 설치된 우수관(도시하지 않음)을 통해 우수토실(110)의 내부로 비점오염물질이 포함된 초기강우유출수를 유입시키는 가운데 유량조정지(120)로 유출시킨다. 이때, 유량조정지(120)의 내부로 유입되는 초기강우유출수 유량의 과부하시 과부하 유량은 바이패스관(124)을 통해 우수관(도시하지 않음)이나 하천으로 배수되어 유량조정지(120) 내부의 유량이 조절된다.
한편, 전술한 바와 같이 유량조정지(120)의 내부로 유입된 초기강우유출수는 제 1 침전지(130)의 내부로 유입되어 초기강우유출수 중의 침사물은 바닥에 가라앉고 기름성분은 수면에 부유하여 침사물과 기름성분이 분리되고, 바닥의 침사물과 수면의 기름성분이 분리된 상태의 유체는 유수분리관(142)을 통해 제 2 침전지(140)의 내부로 유입되어 제 1 침전지(130)로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분이 침전된다. 이때, 제 2 침전지(140)의 내부에는 유체의 수위에 따라 유동되는 필로우 타입의 오일제거용 흡착포(146)가 구비되어 제 2 침전지(140)의 내부로 유입된 유체의 기름성분을 흡착 제거한다.
그리고, 제 2 침전지(140)의 내부에서 미세고형분과 기름성분이 제거된 상태의 유체는 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 여과지(160)의 내부로 유출된다. 이때, 제 2 침전지(140)의 내부에서 미세고형분과 기름성분이 제거된 상태의 유체가 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통과하는 경우 정류공(152)이 형성된 다공성 정류벽(150)의 일면 또는 양측면에 설치되는 협잡물 여과망(154)에 의해 협잡물이 여과된다.
전술한 바와 같이 제 2 침전지(140) 상에서 미세고형분과 기름성분이 제거된 상태의 유체는 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 여과지(160)의 내부로 유입되어 유체내 포함된 미세고형분과 기름성분이 최종적으로 여과처리되고, 여과지(160)에서 최종적으로 여과처리된 유체는 정수지(170)의 내부로 유입되어 일정수위에 이르면 배출구(172)를 통해 방류수계로 배출된다. 이때, 정수지(170)의 내부로 유입된 유체는 그 수위가 일정수위에 이르러 배출구(172)를 통해 방류수계로 배출되는 한편, 정수지(170)의 하부측 측방을 구성되는 침투정(180)을 통해서도 지하수면으로 배출되어진다. 이처럼 정수지(170)의 하부측에 침투정(180)을 구성한 것은 차기 강우시 저장공간 확보를 위해 정수지(170) 내의 완전배수를 유도하기 위함이다.
따라서, 전술한 바와 같이 우수관(도시하지 않음)을 통해 우수토실(110)의 내부로 유입된 초기강우유출수는 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140), 다수의 정류공(152)이 횡방향으로 형성된 다공성 정류벽(150) 및 여과지(160)를 거치는 동안 초기강우유출수에 포함된 침사물(고형물)과 기름성분이 분리 제거되어 정수지(170)의 배출구나 침투정(180)을 통해 방류수계나 지하수면으로 배출된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염 물질 정화장치(100)에서 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140), 여과지(160) 및 정수지(170)는 일체로 성형되어 지하에 매몰되는 구성으로 이루어지되 유입관(122)을 통해 우수토실(110)과 연결되어진다.
본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치(100)를 보다 상세하게 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 우수토실(110)은 처리 대상지 상의 초기강우유출수를 그 내부로 유입시키기 위한 것으로, 이 우수토실(110)은 처리 대상지 즉, 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源) 상의 지면에 매설되어지되 초기강우유출수를 우수토실(110)의 내부로 유입하기 위한 우수관(도시하지 않음)과 연결된다.
한편, 전술한 바와 같은 우수토실(110)과 연결되는 우수관은 통상의 맨홀(manhole)이라 불리는 것으로, 이러한 우수관은 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源) 상의 지면에 역시 지면에 매설된 우수토실(110)과 연결관(112)을 통해 연결되어 강우시 우수관(맨홀)의 내부로 유입된 초기강우유출수는 연결관(112)을 통해 우수토실(110)의 내부로 유입된다.
유량조정지(120)는 우수토실(110)로부터 유입되는 초기강우유출수의 유량을 조절하여 제 1 침전지(130)로 유입되는 유량을 조절하기 위한 것으로, 이 유량조정지(120)는 우수토실(110)과 유입관(122)을 통해 연결되어지되 유입되는 초기강우유출수 유량의 과부하시 이를 우수관이나 하천으로 바이패스시키는 바이패스관(124) 이 일측에 구성되어 유입되는 유량을 조정하게 된다. 이때, 바이패스관(124)은 유량조정지(120)의 내부의 바닥으로부터 일정 높이 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 유량조정지(120)는 우수토실(110)로부터 유입된 초기강우유출수 유량의 과부하시 바이패스관(124)의 높이 이상으로 유량조정지(120) 내부의 수위가 차오르게 되면 바이패스관(124)의 높이 이상의 과부하 유량은 바이패스관(124)을 통해 우수관이나 하천으로 배출되어진다. 이처럼 유량조정지(120) 내부의 과부하 유량을 바이패스관(124)을 통해 우수관이나 하천으로 배출시킴으로써 처리시설의 파손 및 기능저하를 방지할 수가 있다.
제 1 침전지(130)는 유입되는 초기강우유출수 중의 침사물을 침전시켜 기름성분과 분리되도록 하기 위한 것으로, 이 제 1 침전지(130)는 유량조정지(120)와 제 1 격벽(134)을 통해 분리되어지되 유량조정지(120)로부터 유입관(132)을 통해 유입되는 초기강우유출수 중의 침사물과 기름성분을 분리하게 된다.
즉, 전술한 바와 같이 유량조정지(120)와 제 1 침전지(130)를 분리하는 제 1 격벽(134) 상의 유입관(132)을 통해 유량조정지(120) 내부의 초기강우유출수가 제 1 침전지(130)의 내부로 유입되면 초기강우유출수 중의 침전 제거가 가능한 침사물은 제 1 침전지(130)의 바닥에 침전되고, 초기강우유출수 중의 기름성분은 제 1 침전지(130)내 수면에 뜨게 되어 침사물과 기름성분이 분리된다.
제 2 침전지(140)는 제 1 침전지(130)로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분을 침전시키기 위한 것으로, 이 제 2 침전지(140)는 제 1 침전지(130)와 제 2 격벽(144)을 통해 분리되어지되 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체가 후술하는 유수분리관(142)을 통해 제 1 침전지(130)로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분을 침전시키게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 제 2 침전지(140)의 내부에는 유체의 수위에 따라 유동되는 필로우 타입의 오일제거용 흡착포(146)가 더 구비된다. 이처럼 제 2 침전지(140) 내부의 유체 수면 상에 구비된 오일제거용 흡착포(146)는 유체의 수면에 뜬 기름성분을 흡착하여 제거하게 된다.
유수분리관(142)은 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체 즉, 제 1 침전지(130)내 바닥의 침사물과 수면의 기름성분 사이에 위치되는 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체를 제 2 침전지(140)의 내부로 유입되도록 하기 위한 것으로, 이 유수분리관(142)은 제 2 격벽(144)에 동일한 높이로 다수 형성되어 침사물과 기름성분이 분리된 유체를 제 1 침전지(130)로부터 제 2 침전지(140)로 유출시키게 된다.
전술한 바와 같이 유수분리관(142)은 도 3 에 도시된 바와 같이 제 2 격벽(144)의 일정 높이에 다수개 설치된다. 이때, 유수분리관(142)은 "ㄱ"자의 형태로 이루어져 그 하단인 유입구측이 제 1 침전지(130)내의 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체에 위치되고, 제 1 침전지(130)내의 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체가 유출되는 유출구측은 제 2 격벽(144)을 관통하여 제 2 침전지(140)의 내부로 위치되어 있다.
다공성 정류벽(150)은 제 2 침전지(140)의 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체를 여과지(160)의 내부로 유출시키는 경우 편류(단결류)의 분산 약화시켜 여과지(160) 내부로의 유체 흐름을 완화시킬 수 있도록 한 것으로, 이 다공성 정류벽(150)은 제 2 침전지(140)와 여과지(160)를 분리하되 일정 높이에는 횡방향으로 다수의 정류공(152)이 형성된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)이 형성된 부분의 일면 또는 양측면에는 제 2 침전지(140)로부터 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 여과지(160)로 유출되는 유체에 포함된 협잡물을 여과하는 협잡물 여과망(154)이 설치된다. 이처럼 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)이 형성된 부분의 일면 또는 양측면에 협잡물 여과망(154)을 설치함으로써 정류공(152)을 통해 제 2 침전지(140)로부터 여과지(160)의 내부로 유입되는 유체에 포함된 협잡물들이 여과된다.
여과지(160)는 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 것으로, 이 여과지(160)는 다공성 정류벽(150)으로부터 일정거리 이격되어 일정높이로 형성되는 여과 완충벽(162), 다공성 정류벽(150)과 여과 완충벽(162) 사이에 형성되어 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 유입되는 유체의 유속을 완충시키는 여과 완충지(164), 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이에 설치되어지되 매트형 카트리지(166a)와 다공성콘크리트(경량기포 콘크리트 : 166b)의 2단 구조로 이루어져 여과 완충지(164)로부터 유입된 유체를 최종적으로 여과하는 여과흡착여재층(166), 여과흡착여재층(166)의 상부에 구성되어지되 미세입자를 여과하여 여과흡착여재층(166)의 막힘을 방지하는 섬유지(167) 및 여과흡착여재층(166)의 하부인 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 여과지 바닥면 상에 설치되어 그 상부로 여과흡착여재층(166)을 지지하되 여과흡착여재층(166)을 통과한 최종처리수를 집수하여 제 3 격벽(174)의 유출구(174a)를 통해 정수지(170)로 유출될 수 있도록 하는 유공블럭 집수부재(168)로 이루어진다.
전술한 바와 같은 여과지(160)의 구성에서 여과 완충벽(162)은 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 여과지(160)의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 완충시키기 위한 것으로, 이 여과 완충벽(162)은 다공성 정류벽(150)으로부터 일정거리 이격되어 일정높이로 형성되고, 여과 완충벽(162)의 높이는 다공성 정류벽(150)의 하부측 정류공(152)과 동일한 높이로 형성된다. 이때, 여과 완충벽(162)의 높이는 다공성 정류벽(150)의 하부측 정류공(152)과 동일한 높이로 형성되어진다.
그리고, 여과 완충지(164)는 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 유입되는 유체의 유속을 완충시키기 위한 것으로, 이 여과 완충지(164)는 다공성 정류벽(150)과 여과 완충벽(162) 사이에 형성된다. 이처럼 형성된 여과 완충지(164)의 내부로는 제 2 침전지(140)로부터 침사물과 기름성분이 분리된 상태의 유체가 다공성 정류벽(150)의 정류공(152)을 통해 유입되어 여과 완충벽(162)의 높이만큼 수위가 찰 때까지 유체의 흐름을 완충시키게 된다.
한편, 여과 완충지(164)로 유입된 유체는 여과 완충벽(162)의 높이 이상으로 그 수위가 차게 되면 여과 완충벽(162)을 넘어 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 공간에 설치된 여과흡착여재층(166)을 거치게 된다. 이때, 여과흡착여재층(166)은 도 5 에 도시된 바와 같이 매트형 카트리지(166a)와 다공성콘크리트(경량기포 콘크리트 : 166b)의 상하 2단 구조로 이루어진다.
전술한 바와 같은 여과흡착여재층(166)의 상부를 이루는 매트형 카트리지(166a)는 대상지점(비점오염원) 유입수의 농도에 따라 활성탄, 질석 및 제올라이트로부터 선택된 1종 이상의 여재를 선별적으로 충진이 가능한 부직포와 야자섬유를 상하로 다층 배열하여 이루어진다. 전술한 바와 같이 활성탄, 질석 및 제올라이트로부터 선택된 1종 이상의 여재를 선별적으로 충진함으로써 대상지점(비점오염원) 유입수의 농도에 따른 여과흡착여재층(166)의 두께를 조절할 수 있다.
전술한 섬유지(167)는 부직포와 같은 섬유 직물지로, 이 섬유지(167)는 여과흡착여재층(166)의 상부에 커버되어 미세입자를 여과함으로써 여과흡착여재층(166)의 막힘을 방지하게 된다. 이처럼 여과흡착여재층(166)의 상부에 커버되는 섬유지(167)는 그 상부면으로 미세입자가 쌓이는 경우 주기적으로 이 섬유지(167)만을 벗겨내어 다른 새것으로 교체할 수가 있다. 따라서, 여과흡착여재층(166)은 세정하거나 교환할 필요가 없다.
그리고, 유공블럭 집수부재(168)는 여과흡착여재층(166)에 의해 최종적으로 여과된 최종처리수가 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 공간 최하부 바닥에 집수되도록 하기 위한 것으로, 이 유공블럭 집수부재(168)는 여과흡착여재층(166)의 하부인 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 여과지 바닥면 상에 설치되어 그 상부로 여과흡착여재층(166)을 지지하게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 유공블럭 집수부재(168)는 여과흡착여재층(166)에 의해 최종적으로 여과된 최종처리수가 집수될 수 있는 공간이 형성되어 그 상부의 여과흡착여재층(166)을 통과한 최종처리수를 집수하여 제 3 격벽(174)의 유출구 (174a)를 통해 정수지(170)로 유출시킨다.
정수지(170)는 여과지(160)의 여과 완충지(164)와 여과흡착여재층(166)을 거쳐 최종적으로 정수 처리된 최종처리수를 하천으로 배출시키기 위한 것으로, 이 정수지(170)는 여과지(160)와 제 3 격벽(174)을 통해 분리되어지되 제 3 격벽(174)의 하단에 형성된 유출구(174a)를 통해 여과지(160)로부터 유입된 최종처리수를 일정 높이에 형성된 배출구(172)를 통해 하천으로 배출하게 된다.
즉, 전술한 바와 같이 구성된 정수지(170)는 여과지(160)의 유공블럭 집수부재(168) 하부측 공간에 집수된 최종처리수가 유입되어 그 수위가 배출구(172)의 위치로 차오르게 되면 차오르게 되면 최종처리수는 배출구(172)를 통해 공공수역인 하천으로 배출되어진다.
한편, 정수지(170)의 하부측 측방에는 정수지(170) 내부의 완전배수를 유도하는 침투정(180)이 형성되는데, 이 침투정(180)은 정수지(170)의 내측 하단으로부터 외측으로 설치되어 정수지(170) 내부의 최종처리수를 유출시키는 유출관(182), 유출관(182)의 상하로 적층되어 유출관(182)으로부터 유출된 최종처리수를 여과처리하는 자갈층(184) 및 자갈층(184)의 외부를 감싸는 구성으로 구성되어 자갈층(184)을 통과한 처리수를 다시 한번 여과처리하여 지하로 침투시키는 부직포층(186)으로 이루어진다.
전술한 바와 같이 구성된 침투정(180)은 여과지(160)의 여과 완충지(164)로부터 여과 완충벽(162)을 넘어 여과흡착여재층(166)으로 유체의 유입이 없어 정수지(170)의 배출구(172)를 통해 최종처리수가 더 이상 배출되지 않는 경우 여과지 (160)의 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 공간과 정수지(170)의 내부에 남아 있는 최종처리수를 지하로 배수시키게 된다.
즉, 여과지(160)의 여과 완충벽(162)과 제 3 격벽(174) 사이의 공간과 정수지(170)의 내부에 남아 있는 최종처리수는 침투정(180)의 유출관(182)을 통해 배출되어 자갈층(184)을 경유하는 동안 여과되어 부직포층(186)을 거쳐 지하로 침투된다. 이처럼 침투정(180)은 차기 강우시 저장공간 확보를 위해 정수지(170) 내의 완전배수를 유도하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치(100)는 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140), 여과지(160) 및 정수지(170)는 일체로 성형되어 지하에 매몰되는 구성으로 이루어진다. 이때, 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140), 여과지(160) 및 정수지(170)는 제 1 격벽(134), 제 2 격벽(144), 다공성 정류벽(150) 및 제 3 격벽(174)을 통해 분리 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 구성에서 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140), 여과지(160) 및 정수지(170)의 상부 각각에는 지상으로 노출되는 맨홀뚜껑(190, 192, 194, 196, 198)이 구비된다. 이 맨홀뚜껑(190, 192, 194, 196, 198)은 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140), 여과지(160), 정수지(170) 내부의 청소가 가능하도록 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치(100)는 우천시 대상 비점오염물 지역에 설치된 우수관(도시하지 않음)을 통해 유 입되는 초기강우유출수를 우수토실(110), 유량조정지(120), 제 1 침전지(130), 제 2 침전지(140) 및 여과지(160)를 통과시키는 가운데 침사물과 기름성분 및 협잡물을 제거하여 정화하게 된다. 이때, 여과지(160)를 통해 최종적으로 여과 처리된 최종처리수는 정수지(170)의 배출구(172)를 통해 하천으로 배출되어진다.
따라서, 우천시 특히 초기강우시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있음은 물론, 비점오염물질로 인한 수질오염의 방지를 통해 자연생태계를 보호할 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 초기강우유출수의 비점오염물 정화장치를 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명에 따른 기술은 명세서에 상세히 설명된 실시 예와 도면에 한정되지 아니하며, 본 발명에 따른 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 초기강우유출수의 비점오염물 정화장치는 우천시 특히 초기강우시 내리는 빗물과 함께 유입되는 비점오염물질을 여러 단계를 거쳐 정화함으로써 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방할 수 있는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명의 다른 효과로는 우천시 초기강우유출수에 포함된 비점오염물질을 정화하여 공공수역이나 지하수 등으로 흘려 보냄으로써 비점오염물질로 인 한 수질오염의 방지를 통해 자연생태계를 보호할 수 있도록 함은 물론, 최종소비자인 인간에게까지 미치는 폐해를 보다 줄일 수 있다.

Claims (8)

  1. 배출지역이 광범위한 비점오염원으로부터 우천시 초기강우유출수에 상당량 포함되는 비점오염물질의 농도를 저하시켜 공공수역으로 배출시킬 수 있도록 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치에 있어서,
    처리 대상지의 지면에 매설되어 우수관에 연결되어지되 우수관을 통해 초기강우유출수를 내부로 유입시키는 우수토실;
    상기 우수토실과 유입관을 통해 연결되어지되 유입되는 초기강우유출수 유량의 과부하시 이를 상기 우수관이나 하천으로 바이패스시키는 바이패스관이 일측에 구성되어 유입되는 유량을 조정하는 유량조정지;
    상기 유량조정지와 제 1 격벽을 통해 분리되어지되 유량조정지로부터 유입관을 통해 유입되는 초기강우유출수 중의 조대고형물이나 침사물 및 기름성분을 분리하는 제 1 침전지;
    상기 제 1 침전지와 제 2 격벽을 통해 분리되어지되 침사물과 기름성분이 분리되어 제 1 침전지로부터 유입된 유체 중의 미처리된 미세고형분을 침전시키는 한편 유체의 수위에 따라 유동되는 필로우 타입의 오일제거용 흡착포가 구비되어 잔류유분을 흡착하는 제 2 침전지;
    상기 제 2 격벽에 동일한 높이로 다수 형성되어지되 침사물과 기름성분이 분리된 유체를 제 1 침전지로부터 제 2 침전지로 유출시키는 유수분리관;
    상기 제 2 침전지의 미세고형분이 침전된 상태의 유체를 다음 과정으로 유출 시키는 다수의 정류공이 횡방향으로 형성된 다공성 정류벽;
    상기 다공성 정류벽의 정류공을 통해 유입된 유체를 최종적으로 여과처리하는 여과지;
    상기 여과지와 제 3 격벽을 통해 분리되어지되 제 3 격벽의 하단에 형성된 유출구를 통해 여과지로부터 유입된 최종처리수를 하천으로 배출시키는 배출구가 형성된 정수지; 및
    상기 정수지의 하부측 측방에 구성되어지되 차기 강우시 저장공간 확보를 위해 정수지 내의 완전배수를 유도하는 침투정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 여과지는 상기 다공성 정류벽으로부터 일정거리 이격되어 일정높이로 형성되는 여과 완충벽;
    상기 다공성 정류벽과 여과 완충벽 사이에 형성되어 상기 다공성 정류벽의 정류공을 통해 유입되는 유체의 유속을 완충시키는 여과 완충지;
    상기 여과 완충벽과 제 3 격벽 사이에 설치되어지되 매트형 카트리지와 다공성콘크리트(경량기포 콘크리트)의 2단 구조로 이루어져 여과 완충지로부터 유입된 유체를 최종적으로 여과하는 여과흡착여재층;
    상기 여과흡착여재층의 상부에 구성되어지되 미세입자를 여과하여 여과흡착여재층의 막힘을 방지하는 섬유지; 및
    상기 여과흡착여재층의 하부인 여과 완충벽과 제 3 격벽 사이의 여과지 바닥 면 상에 설치되어 그 상부로 상기 여과흡착여재층을 지지하되 여과흡착여재층을 통과한 최종처리수를 집수하여 상기 제 3 격벽의 유출구를 통해 정수지로 유출될 수 있도록 하는 유공블럭 집수부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 매트형 카트리지는 대상지점 유입수의 농도에 따라 활성탄, 질석 및 제올라이트로부터 선택된 1종 이상의 여재를 선별적으로 충진이 가능한 부직포와 야자섬유를 상하로 다층 배열하여 이루어진 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 여과 완충벽의 높이는 상기 다공성 정류벽의 하부측 정류공과 동일한 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 정류벽의 정류공이 형성된 부분의 일면 또는 양측면 중 어느 하나에 설치되어 상기 제 2 침전지로부터 다공성 정류벽의 정류공을 통해 유출되는 유체에 포함된 협잡물을 여과하는 협잡물 여과망이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 침투정은 정수지의 내측 하단으로부터 외측으로 설 치되어 정수지 내부의 최종처리수를 유출시키는 유출관;
    상기 유출관의 상하로 적층되어 유출관으로부터 유출된 최종처리수를 여과처리하는 자갈층; 및
    상기 자갈층의 외부를 감싸는 구성으로 구성되어 자갈층을 통과한 처리수를 다시 한번 여과처리하여 지하로 침투시키는 부직포층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유량조정지, 제 1 침전지, 제 2 침전지, 여과지 및 정수지는 일체로 성형되어 지하에 매몰된 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유량조정지, 제 1 침전지, 제 2 침전지, 여과지 및 정수지의 상부에는 지상으로 노출되는 맨홀뚜껑이 구비된 것을 특징으로 하는 초기강우유출수의 비점오염물질 정화장치.
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