KR100781302B1 - 초기우수 저류 및 오수관로 자동배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비점 오염물질이 포함된 초기 우수를 분리하여 저류하고 강우 종료 몇 일후(3~4일) 하수 처리장의 하수 유입량이 대폭 감소하는 건기의 새벽 시간대(2시~8시)에 이를 흘려 보내어 하수 처리장의 여유 용량을 이용해서 효율적으로 초기우수 처리를 무인으로 하는 초기우수 저류 및 오수 관로 배출장치에 관한 것이다. 본 초기우수 여과배출장치는 초기우수저장고(10)의 바닥에 산기관(12)이 브로와모터(14)로 연결되어 있고 상기 저장고(10) 상부에는 무인제어장치(20)가 설치되어 있으며, 상기 저장고(10)에 설치되어 유입수를 자동개폐하는 자동개폐장치(50)가 설치되어 있다. 또한 모래입자와 쓰레기 유입을 방지하기 위한 전처리장치(60)가 설치되어 있으며, 처리 상황을 본부와 연결되어 원격제어를 가능하게 하는 통신장치(70)로 구성되어 있다. 이에 의하여, 오염도가 높은 초기 우수를 저류시켜 건기에 하수처리장 여유 용량을 이용하는 저류 시설로 적은 비용으로 매우 큰 비점오염원 처리 효율을 기대 할수 있고 초기 우수 차단에 의한 하천 수질 개선 및 첨두 유량 저류로 홍수시 하류의 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다. 본 설비는 합류식 관거의 초기우수 저류를 위해서도 사용 가능한 것이다.

초기우수, 빗물감지, 수위센서, 유입수개폐, 배출수배수, 마이크로콘트롤러

Description

초기우수 저류 및 오수관로 자동배출장치{Equipment for keeping first rainfall in storage and auto emitting it to sanitary sewer}

도 1은 본 발명의 초기우수 저류 및 무인 오수관로 배출장치 개략적인 사시도이고,

도 2는 본 발명의 모래 침사지와 쓰레기 걸음망 평면도이고,

도 3은 동 단면도이고,

도 4는 본 발명에 의한 초기우수 여과장치의 전기회로 블록도이다.

- 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명-

10; 초기우수저장고 12; 산기관

14; 브로와모터 20; 무인제어장치

30; 배수펌프 40; 수위계센서

50; 유입수자동개폐장치 60; 전처리장치

62; 모래침사지 64; 쓰레기거름망

70; 통신장치 80; 빗물감지센서

본 발명은 비점 오염 물질이 혼입된 초기 우수를 하수 처리장으로 보내어 효율적으로 정화 처리하기 위한 시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대부분의 비점 오염물질이 포함된 초기 우수를 분리하여 저류하고 강우 종료 몇 일후(3~4일) 하수 처리장의 하수 유입량이 대폭 감소하는 건기의 새벽 시간대(2시~8시)에 이를 흘려 보내어 하수 처리장의 여유 용량을 이용해서 효율적으로 초기우수 처리를 무인으로 하는 초기우수 저류 및 오수 관로 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로 공장, 건축물, 축사 등과 같이 일정한 지점으로 오염물질을 배출하는 점오염원은 오염물질의 오염 경로가 명확하여 수집이 쉽고, 계절의 영향이 상대적으로 적은 만큼 연중 발생량의 예측이 가능하여 배수로 및 처리장 등의 처리 시설의 설계와 유지 관리가 용이하다. 반면에 점오염원 이외에 불특정하게 오염 물질을 배출하는 도시, 도로, 농지, 산지 등의 비점오염원으로부터 발생하는 비점오염물질은 오염물질의 유출 및 배출 경로가 명확하게 구분되지 않아 수집이 어렵다.

또한 발생량, 배출량이 강수량 등의 기상 조건에 의해 크게 좌우하기 때문에 처리 시설의 설계 및 유지 관리가 매우 어렵다.

이와 같은 점오염원과 비점오염원은 상대적 개념으로서, 공장을 예로 들어 설명하면 배수로를 통해 수집되어 설비를 통해 처리되는 공장 폐수를 배출하는 공장의 폐수 처리 시설은 점오염원 이며, 처리를 거치지 않고 하천으로 유입되는 강우 유출수를 배출하는 야적장 등의 공장 부지는 비점 오염원이다.

이와 같이 비점오염원에서 배출되는 비점오염물질은 하천으로 곧바로 유입되어 하천을 오염시키기 때문에, 점오염 물질에 비해 환경 문제를 야기할 우려가 매 우 높다.

비점오염물질은 초기우수(초기에 내린 5mm의 강우)에 대부분이 포함되어 있으므로 초기우수를 분리하여 처리한다면 비점오염물질에 의한 수질오염을 막을 수 있을 것이다.

강우시 오염도가 높은 도시 지역의 초기 우수에는 비점오염물질이 많이 포함되어 있어 이를 분리하여 정화처리 하는 시스템이 많이 나와 있으나 BOD처리 효율이 낮으며 유지 관리비가 많이 소요되어 실효성이 떨어진다.

국내에 현재 실용화되고 있는 비점오염원 저감 시설중 장치형 시설은 소용돌이 발생에 의한 원심력으로 주로 부유성 물질을 제거하는 방법과 침전 및 필터를 이용한 여과형, 단순 저류 침전 후 방류하는 저류형과, 그리고 약품 처리 후 침전 방류하는 하수처리형 등이 있으나 BOD 제거 효율이 높은 장치는 설치비 및 유지 관리비가 고가이고, 반대로 저가이면서 대용량처리가 가능한 장치는 BOD 제거 효율이 낮아 초기 우수의 비용효과적인 처리가 어려운 실정이다.

또 다른 일례로 우수 토실에서 초기우수만 선별하여 하수처리장으로 보내고 오염도가 낮은 중기 우수부터는 하천으로 방류하여 저비용으로 처리 효율을 높이고자 하는 발명이 있으나 우천시에는 합류식 지역에서 유입되는 하수량이 증가하여 하수 처리장 처리 능력을 초과하게 되어 적정 처리를 기대할 수가 없다.

국내 대부분의 하수 처리장이 장마철 등 우기 중에는 처리용량을 초과하여 하수가 유입되어 미처리되거나 1차 침전만 거쳐 방류되는 경우가 많고 비가 오지 않은 맑은 날에는 유입량이 줄어들고 특히 용수사용량이 줄어드는 야간에는 하수배 출량도 대폭 줄어들어 유량변동에 따라 하수처리장이 비효율적으로 운영이 되고 있는 현실이다.

본 발명은 이와 같은 것을 해결하기 위하여 비점오염물질 제거를 위해 안출한 것으로서, 대부분의 비점오염물질이 포함된 초기 우수를 분리하여 저류한 후 강우 종료 후 3~4일이 경과한 새벽 시간대에 하수 유입량이 대폭 감소하므로 이때 하수 처리장으로 보내 처리함으로써 설비를 최소화하면서도 최적의 처리효율을 얻을 수 있어 시설비 및 유지 관리비를 절감할 수 있는 초기 우수 저류 및 무인 오수 관로 배출 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초기 우수 저류 및 무인 오수 관로 배출 장치는 초기 우수에 함유된 모래와 쓰레기를 제거하기 위해 저류조의 차집 전에 모래 침사지와 쓰레기 걸음망을 설치하여 토사, 모래, 쓰레기의 저류조 유입을 방지하고 수위센서에 의해 저류조 목표수위 도달시 유입구를 폐쇄함으로써 강우 지속시 깨끗해진 빗물과의 혼합을 막아 오염도가 높은 초기 우수만을 차집할 수 있도록 하였다.

또한 고농도 초기우수의 장시간 저류에 따른 부폐와 악취 발생을 막기 위해 브로와를 설치하여 저류조 바닥에 설치된 산기관에서 용존 산소 농도를 0.1mg/L 이상 유지 할 수 있도록 최소한의 공기를 공급하고 빗물 감지 센서를 이용하여 강우 종료후 3~4일이 경과 한 새벽 시간 2시~8시에 배출 펌프가 작동할 수 있도록 타이머와 현재 상태를 본부로 알려주는 통신 장치를 내장하여 무인 자동운전이 가능하 게 되어 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 초기우수 저류 및 무인 오수관로 배출장치를 개략적인 사시도로 나타내고, 도 2는 모래 침사지와 쓰레기 걸음망을 평면도로 나타내고 도 3은 동 단면도로 나타내고 있다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명은 초기우수저장고(10)의 바닥에 산기관(12)이 브로와모터(14)로 연결되어 있고 상기 저장고(10) 상부에는 무인제어장치(20)가 설치되어 있으며, 상기 저장고(10)에 설치되어 유입수를 자동개폐하는 자동개폐장치(50)가 설치되어 있다. 또한 모래입자와 쓰레기 유입을 방지하기 위한 전처리장치(60)가 설치되어 있으며, 처리 상황을 본부와 연결하여 원격제어를 가능하게 하는 통신장치(70)로 구성되어 있다.

상기 산기관(12)은 초기우수 저장고(10)의 바닥에 설치되어 저류된 초기우수에 산소를 공급해 주도록 적어도 하나 이상의 직관(18)에 다수개의 노즐공(16)을 형성하고 있다.
또한 산기관(12)의 상부는 브로와모터(14)와 연결되어 있어 필요한 공기가 산기관(12)에 공급될 수 있도록 되어있다.

상기 저장고(10)의 상부에는 마이크로 콘트롤러에 내장되어 있는 타이머에 의해 지정된 날짜(강우종료 3~4일후)의 새벽(2시~8시)에 배출수 배수펌프(30)를 작동하여 저류된 초기우수를 하수 처리장으로 보내는 무인제어장치(20)가 설치되어 있다.

상기 유입수 자동개폐장치(50)는 저류조 만수위시 저장고의 일측 영역에 배 치되는 수위계센서(40)에 의해 초기우수 유입구를 폐쇄하고 배수펌프 작동 후 수위가 낮아지면 유입구가 열리도록 구비되어 있다.

상기 전처리장치(60)는 상기 유입수 자동개폐장치(50)와 대응하여 지면 상에 모래입자와 쓰레기 유입으로 펌프나 배관의 손상을 방지하기 위한 모래침사지(62)와 쓰레기거름망(64)으로 구비되어 있다.

한편 상기 처리 상황을 본부로 보내어 모니터링을 할 수 있게 하고 본부의 지령을 마이크로 콘트롤러에 전달해 원격지에서도 제어를 할 수 있는 통신장치(70)를 구비하고 있으며 이 통신장치(70)는 현재 상태를 본부에 알리고 지령을 수신하여 마이크로콘트롤러에 알려주는 주기능으로 되어 있다.

한편 상기 초기우수 저장고(10) 상부에는 빗물의 상태를 감지하는 빗물감지센서(80)가 별도로 설치되어 있고, 저장고(10)의 상부에는 환기통(90)이 설치되어 있다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 도 2에서와 같이 모래 침사지(62)와 쓰레기 걸음망(64)은 굵은 모래 입자나 쓰레기가 저류조에 유입되어 퇴적되고 펌프나 배관의 손상을 유발하는 것을 막기 위한 것으로 모래침사지(62)는 초기우수 유입부를 0.2mm 이상의 모래입자가 침전될 수 있도록 계획 유량에 따라 폭과 길이를 조절하여 모래 입자의 퇴적이 가능토록 한 것이며 쓰레기걸음망(64)은 나뭇가지나 비닐봉지 등 부유성 쓰레기가 유입되지 않도록 격자모양으로 구비되어 있다.

상기 유입수자동개폐장치(50)는 평상시엔 개방되어 있으며 수위센서(40)에 의해 만수위가 측정이 되었을 때는 자동으로 폐쇄가 되며 또한 본부 및 현장에서 수동으로도 개폐 조작이 가능하게 한다.

상기 산기관(12)은 초기우수저장고(10) 바닥에 매설되어 있으며 부식이 되지 않는 재질을 사용하고 윗부분에 설치된 브로와모터(14)와 연결되어 저류된 초기 우수의 악취 발생을 방지하기 위해 산소를 공급하는 장치로서 수위센서(40) 측정결과 일정 높이로 초기우수가 저류되어 있을 경우 작동되도록 프로그램으로 되어 있다.

상기 배출수 배수펌프(30)는 강우 종료 3~4일 후 새벽 시간(2시~8시)에 작동 되도록 프로그램으로 되어 있다. 또한 본부 및 현장에서 수동으로도 작동이 가능하다.

상기 환기통(90)은 저장고(저류조;10)의 가스 발생에 따른 위해를 억제하기 위한 것으로 배출 가스의 유출 통로가 된다.

저류조(10)는 안전한 철근 콘크리트 구조물로 하며 상부는 성토하여 잔디를 식재한다.

도 4의 전기회로 블록도에서와 같이 마이크로 컨트롤러를 중심으로 강우시 비가 오는 것을 감지하는 빗물 감지 센서와 저류된 수위를 감지하는 수위센서(40), 만수위때 유입수를 폐쇄하는 유입수개폐벨브(50), 3~4일후 배출수를 배수하는 배출수 배수펌프(30), 초기우수가 일정높이로 저류되어 있을 때 산소를 공급하는 브로와모터(14), 현재 시각과 위치를 판단하기 위한 GPS센서(100)와 현재 상태를 본부에 알리고 본부 지령을 수신하여 마이크로 콘트롤러에 알려주는 통신장치(70)로 구성되어 있다.
여기서 상기 본부는 초기우수 유입과 배출 등의 처리상황정보를 통신장치(70)에 의해 전송받고 지령을 내리는 주 컴퓨터서버가 설치되어 종합적인 운영관리 및 감시기능을 하는 통제센터이다.

따라서 본 발명은 강우시 오염도가 높은 도시지역의 비점오염물질이 많이 포 함되어 있는 초기 우수를 분리 초기우수저장고(10)에서 저장하고 이때 발생하는 모래입자의 퇴적을 가능하게 하고 나뭇가지나 비닐봉지 등 부유성 쓰레기의 유입을 차단하면서 센서감지에 의해 만수가 측정되면 자동으로 우수유입개폐장치를 조정하여 유입을 차단한다. 그리고 강우 종료 3~4일 후 새벽 시간(2시~8시)에 배출수 배수펌프(30)를 본부나 현장에서 수동 또는 자동으로 작동시켜서 비가 오지 않는 날 하부처리장의 하수유입량이 감소할 때 하수처리장으로 흘려보냄으로써 저비용으로 초기 우수 처리를 가능하게 하고 저류조 만수 후 오염도가 낮은 중기 우수부터는 바로 하천으로 흘려보내게 한다.

또한 초기 우수 처리를 저류시킴으로써 초기 홍수시 하류에 발생하는 홍수 예방과 수질오염을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가치 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상과 같이 본 발명은 오염도가 높은 초기 우수를 저류시켜 건기에 하수처리장 여유 용량을 이용하는 저류 시설로 적은 비용으로 매우 큰 비점오염원 처리 효율을 기대 할수 있고 초기 우수 차단에 의한 하천 수질 개선 및 첨두 유량 저류로 홍수시 하류의 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다. 본 설비는 합류식 관거의 초기우수 저류를 위해서도 사용 가능한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 초기우수 저장고(10)의 상부에 설치된 브로와모터(14)에서 공급되는 공기를 상기 초기우수저장고(10)의 바닥에 설치되어 저류된 초기우수에 산소를 공급해 주는 산기관(12)과.

   상기 저장고(10) 상부에 배치되며 GPS센서(100)로부터 현재시각과 위치데이터를 받아 마이크로 콘트롤러에 내장되어 있는 타이머에 의해 지정된 날짜(강우종료 3~4일후)의 새벽(2시~8시)에 배출수 배수 펌프(30)를 작동하여 저류된 초기우수를 하수 처리장으로 보내는 무인 제어 장치(20)와,

   저류조 만수위시 저장고의 일측영역에 배치되는 수위계 센서(40)에 의해 초기우수 유입구를 폐쇄하고 배수펌프 작동 후 수위가 낮아지면 유입구가 열리는 유입수 자동개폐장치(50)와,

   상기 유입수 자동개폐장치(50)와 연결하여 지면 상에 모래입자와 쓰레기 유입으로 펌프나 배관의 손상을 방지하기 위한 모래침사조(62)와 쓰레기거름망(64) 등 전처리장치(60)와,

   상기 초기우수유입과 배출 등의 처리 상황을 주 컴퓨터서버가 설치되어 종합적인 운영관리 및 감시기능을 하는 통제센터인 본부로 보내어 모니터링을 할 수 있게 하고 상기 본부의 지령을 마이크로 콘트롤러에 전달해 원격지에서도 제어를 할 수 있는 통신장치(70)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 초기우수 저류 및 오수관로 자동배출장치.

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