KR100834898B1 - 중공사막을 이용한 우수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우수처리장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 우수처리장치는 우수의 유입을 개폐하는 전동벨브; 상기 유입된 우수의 침전물을 제거하는 침사조; 상기 유입된 우수의 부유물을 제거하는 스크린시설; 상기 침사조와 상기 스크린시설을 통과한 우수를 저장하는 제1집수조; 상기 제1집수조 일측면에 설치되어 우수의 과도한 유입시 우수의 유속을 감소시키는 제1저류판; 상기 제1저류판을 통해 우수가 안정되게 유입되어 저장되는 제2집수조; 상기 제2집수조내에 설치되어 제2집수조내에 저장된 저장수를 흡입하는 제1펌프; 상기 제1펌프로 흡입한 저장수를 여과하는 중공사막여과장치; 상기 중공사막여과장치로 여과된 저장수를 흡입하는 흡인펌프; 상기 흡인펌프에 의해 흡입된 저장수를 저장하되, 집중호우시 상기 제2집수조로부터 직접 우수를 받아들여 저장하는 처리수조; 상기 처리수조에 저장된 처리수를 배수하는 제2펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 우수처리를 중공사막여과장치를 이용하여 여과처리를 함으로써 대기중에 함유된 오염물질뿐 아니라 대장균까지도 제거한 후 재이용수로 안전하게 이용할 수 있으며, 집중호우시 처리수조를 저장소로 이용하여 저수효율을 극대화할 수 있다.

전동벨브, 침사조, 스크린설비, 집수조, 공중사막, 저류판, 수위계

Description

중공사막을 이용한 우수처리장치{Rain recycle device using a hallow fiber-membrane}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공사막을 이용한 우수처리장치의 설명도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

101 전동벨브 102 침사조

103 스크린시설 104a 제1집수조

104b 제2집수조 105a 제1저류판

105b 제2저류판 106 중공사막여과장치

107a 제1펌프 107b 제2펌프

107c 제3펌프 108 흡인펌프

109 처리수조 110a 제1수위계

110b 제2수위계 111 제어부

112b 제2체크벨브 112c 제3체크벨브

113a 제1수위 113b 제2수위

113c 제3수위 114 저수조 부력 하강식 자동 청소장치

본 발명은 중공사막을 이용한 우수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고농도의 오염물질 처리가 가능한 중공사막여과장치를 우수처리에 이용함으로써, 오염도가 매우 높아 배제해오던 초기우수를 효과적으로 처리할 수 있으며, 집중호우시 처리수조를 저장소로 이용하여 저수효율을 극대화할 수 있는 중공사막을 이용한 우수처리장치에 관한 것이다.

우리나라의 경우 수자원의 원천은 연평균 1276억t에 이르는 빗물이다. 이 중 545억t은 증발돼 사라지고 731억t이 땅으로 흘러간다. 이 중 400억t은 바다로 바로 흘러가 버리고 남은 331억t의 물만이 댐, 하천, 지하로 흘러가 이용된다. 결국 빗물의 26%만을 쓰고 있는 실정이나, 이 26%의 물도 결국은 바다로 흘러든다. 다만 지상에 체류하는 동안 사람들에 의해 이용될 뿐이다. 따라서 물순환의 측면에서 빗물이 지상에 머무는 시간이 중요하게 된다.

물부족 문제는 먼 훗날의 일이 아니며, 2011년에는 전국적으로 팔당댐 저수량의 약 8배에 달하는 20억t의 물부족이 예상된다고 한다. 그 대책으로는 댐 건설, 쓴 물을 다시 쓰는 중수도 시스템의 권장, 지하수 개발, 빗물활용 등 대체 수자원 개발등이 논의될 수 있다. 그러나, 이런 방법들은 엄청난 비용을 필요로 하는 것으로서, 보다 효과적인 우수처리장치에 대해 향후 더 많은 관심과 개발이 필요하리라 생각된다.

종래의 우수처리장치는 초기우수의 오염농도가 매우 높아 초기우수를 직접 여과시에 발생할 수 있는 막 오염 및 막간 폐색 현상으로 인하여 초기우수의 사용을 배제하여야 하는 문제점이 있었다.

또한, 우리나라는 대부분의 강우가 여름철에 집중되어 많은 피해를 입어왔으며, 침수대책으로 빗물 펌프장 등이 있었으나, 이에는 오염물질처리 기능이 없어 우리나라 하천유입 오염원의 35%(BOD기준)를 차지하는 비점오염원의 오염확산을 통제할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오염농도가 매우 높은 초기우수를 직접 여과할 경우 발생할 수 있는 막 오염 및 막간 폐색 현상을 최소화하면서 빗물을 처리 및 재이용하고, 또한 우리나라의 강우 형태가 집중호우임을 감안하여 집수조와 처리수조를 연계하여, 호우로 인한 재난이 우려되는 집중호우시 처리수조도 저장소로 이용하여 저수효율을 극대화하는 중공사막을 이용한 우수처리장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 우수처리장치는,

우수의 유입을 개폐하는 전동벨브; 상기 유입된 우수의 침전물을 제거하는 침사조; 상기 유입된 우수의 부유물을 제거하는 스크린시설; 상기 침사조와 상기 스크린시설을 통과한 우수를 저장하는 제1집수조; 상기 제1집수조 일측면에 설치되어 우수의 과도한 유입시 우수의 유속을 감소시키는 제1저류판; 상기 제1저류판을 통해 우수가 안정되게 유입되어 저장되는 제2집수조; 상기 제2집수조내에 설치되어 제2집수조내에 저장된 저장수를 흡입하는 제1펌프; 상기 제1펌프로 흡입한 저장수를 여과하는 중공사막여과장치; 상기 중공사막여과장치로 여과된 저장수를 흡입하는 흡인펌프; 상기 흡인펌프에 의해 흡입된 저장수를 저장하되, 집중호우시 상기 제2집수조로부터 직접 우수를 받아들여 저장하는 처리수조; 상기 처리수조에 저장된 처리수를 배수하는 제2펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2펌프에는 우수 이외의 물질침투를 방지하는 제2체크벨브;가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 처리수조는 집중호우시 상기 제2집수조로부터 직접 우수를 받아들여 저장하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 처리수조에 저장된 저장수를 방출하는 제3펌프;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3펌프에는 우수 이외의 물질침투를 방지하는 제3체크벨브;가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2집수조와 상기 처리수조 사이에 형성되며, 저장수의 일정한 흐름을 유도하는 제2저류판;이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1집수조 및 제2집수조의 수위를 감지하는 제1수위계;와 상기 처리수조의 수위를 감지하는 제2수위계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 처리수조 내부에 설치되어 상기 처리수조의 벽면을 청소하는 저수조 부력 하강식 자동 청소장치;가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 공중사막을 이용한 우수처리장치의 구조를 보이고 있다. 본 발명에 따른 공중사막을 이용한 우수처리장치는 침사조(102),스크린시설(103),제1집수조(104a),제2집수조(104b),처리수조(109),중공사막여과장치(106),제어부(111)를 포함한다.

상기 침사조(102)는 지붕면이나 집수 가능한 불투수층(포장면)으로부터 집수된 우수가 제일 먼저 유입되는 곳이다. 상기 침사조(102)에 우수의 유입은 상기 제어부(111)의 통제하에 있는 전동벨브(101)의 개방으로 이루어진다. 상기 침사조(102)에 유입된 우수에는 일정한 지점에서 지속적으로 배출되는 점오염원과 점오염원외의 모든 오염원을 포함하는 비점오염원으로 인하여 수많은 현탁물질이 포함되어 있다. 이러한 현탁물질은 상기 제1집수조(104a)에 축척되어 슬러지를 발생시키거나 상기 제1집수조(104a)에 설치된 제1펌프(107a)의 손상을 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상기 침사조(102)는 하부에 공간을 형성하여 모래나 흙등의 침전물을 제거한다.

상기 스크린시설(103)은 상기 침사조(102)의 일측에 설치되며, 망형상이거나 ▥형상등으로 이루어져 상기 침사조(102)에서 제거되지 못한 부유물을 제거하기 위한 것으로서 부식이 잘 되지 않는 재질을 사용하는 것이 좋다.

상기 제1집수조(104a)는 상기 침사조(102) 및 상기 스크린시설(103)을 통과하여 현탁물질이 제거된 우수가 저장된다. 상기 제1집수조(104a)로 유입되는 우수는 높은 위치에서 떨어지기 때문에 상기 제1집수조(104a)내에 집수될 때에 난류를 발생시켜 상기 침사조(102) 및 스크린시설(103)에서 미처 제거하지 못한 작은 입자들이 상기 제1집수조(104a)에 함께 저장되어 혼탁하게 한다. 이러한 작은 입자들은 상기 제1집수조(104a)내에 경사면을 형성하여 난류를 방지함으로써 침강되도록 한다.

도1에서 나타낸 바와 같이 우수의 유입은 3단계로 그 수위를 조절하며, 평상시에는 제2수위(113b)까지 우수를 유입한다.

상기 제2집수조(104b)는 상기 제1집수조(104a)에 저장된 우수가 유입되어 저장된다. 상기 제2집수조(104b)로 우수의 유입은 상기 제1집수조(104a)와 상기 제2집수조(104b) 사이의 상단에 제3수위(113a)와 제2수위(113b) 사이에 형성된 제1저류판(105a)을 통해 유입된다.

상기 제1저류판(105a)은 상기 제1집수조(104a)에 포함된 작은 입자(침강속도가 느린 입자)들의 침강율을 높이기 위해 표면부하율(유입되는 유량을 유입되는 곳의 바닥면적으로 나눈 것)을 낮추고 우수를 안정되게 흐르도록 하여 침전율을 증가시킨다.

상기 제2집수조(104b)의 내부에는 수위를 감자하고 상기 제어부(111)와 연결 된 제1수위계(110a)가 설치되어 있으며, 상기 제2집수조(104b)의 저장수가 제2수위(113b)까지 저장되면 상기 제1수위계(110a)와 연결된 상기 제어부(111)가 상기 전동벨브(101)를 잠그어 우수의 유입을 차단한다.

상기 중공사막여과장치(106)는 0.01㎛(머리카락 굵기의 1/10,000) 굵기의 가운데가 비어있는 얇은 중공사(中空絲) 수천 다발을 실타래처럼 얽어서 만든 필터로 ULTRA FILTRATION 이라 불리운다. 중공사막 방식을 사용한 경우 역삼투압 방식등의 타 막여과 방식에 비해 정수량이 많아서 별도의 저수조가 필요치 않으며, 물속의 미네랄을 상당부분 보전할 수 있는 장점이 있다고 한다. 상기 중공사막여과장치(106)는 상술한 장점이 있어서 본 발명에 사용되었으며, 상기 제1펌프(107a)가 상기 제2집수조(104b)로부터 유입시킨 저장수를 여과한다.

상기 처리수조(109)는 상기 중공사막여과장치(106)에서 여과된 저장수가 저장되며, 이는 상기 중공사막여과장치(106)의 일측에 장착되어 여과된 저장수를 흡입하는 흡인펌프(108)로 여과된 저장수를 유입시켜 저장한다. 상기 처리수조(109)에 저장된 처리수는 상기 중공사막여과장치(106)에 의해 여과된 정화수로서 상기 처리수조(109) 내에 설치된 제2펌프(107b)를 통해 조경용수등으로 활용할 수 있다. 한편, 상기 제2펌프(107b)에는 역류방지가 가능한 제2체크벨브(112b)가 선택적으로 설치될 수 있으며, 상기 제2체크벨브(112b)를 설치함으로써 상기 처리수조(109) 내로 이물질의 유입을 방지할 수 있다.

상기와 같은 우수처리방식은 우수를 정화하여 우수를 정화하지않고 사용할 수 없는 곳에서 사용가능하게 하는 것이다. 그러나, 갈수시나 집중호우시에는 그러 하지 아니하다.

갈수시에는 재난방지청에 사전 연락후 상기 처리수조(109) 내의 처리수를 방류하기도 하며, 상기 처리수조(109)내에 설치된 제3펌프(107c)를 통해 이루어진다. 상기 제3펌프(107c)에는 역류방지가 가능한 제3체크벨브(112a)가 선택적으로 설치될 수 있다.

집중호우시에는 호우로 인한 재난을 방지하기 위해 상기 처리수조(109)도 저장소로 활용한다. 우수는 제1수위(113c)까지 유입하며, 상기 중공사막여과장치 (106)로 여과하지 않고 상기 처리수조(109)까지 유입된다. 한편, 우수는 상기 제2집수조(104b)와 상기 처리수조(109) 사이에 형성된 제2저류판(105b)이 유속을 감소시키고 상기 처리수조(109)내에 형성된 경사면이 난류를 방지하면서 저장을 시작한다.

상기 처리수조(109)내에 설치된 수위를 감지하는 상기 제2수위계(113b)가 상기 제어부(111)와 연결되어 제1수위(113c)가 되면 상기 제어부(111)가 상기 전동벨브(101)를 잠근다. 상기 처리수조(109)에 저장된 저장수는 집중호우가 지나가면 상기 제3펌프(107c)를 이용하여 방류할 수 있으며, 상기 제3펌프(107c)를 통해 역류로 인한 외부로부터의 이물질유입을 방지하기 위해 제3체크벨브(112a)가 형성될 수 있다.

상기 저수조 부력하강식 자동 청소장치(113)는 상기 처리수조(109)에 저장된 처리수의 방류나 재이용으로 비움과 동시에 상기 처리수조(109)를 청소할 수 있다.

본 발명에서는 상기한 바와 같은 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 집수조와 처리수조를 따로두어 선저장 후처리를 가능하게 하여 평소에는 정화된 우수를 조경용수등으로 활용하며, 갈수시 처리수조의 저장량을 처리하여 활용할 수 있고, 집중호우시 처리수조를 저장소로 활용함으로써 강우유출수를 감소하여 수해피해를 방지할 수 있다.

또한, 우수처리장치로 중공사막여과장치를 이용함으로써 그 설비가 간단하고, 대기오염과 집수면의 오염으로 인한 빗물에 함유된 미세오염물질과 대장균등의 세균까지 제거하여 중수처리에 준하는 최대의 처리효율을 도모한다.

(중공사막효율 : BOD98%, COD86%, SS98%, TN66%, TP80%, 대장균100% 제거)

Claims (9)

1. 우수의 유입을 개폐하는 전동벨브;

   상기 유입된 우수의 침전물을 제거하는 침사조;

   상기 유입된 우수의 부유물을 제거하는 스크린시설;

   상기 침사조와 상기 스크린시설을 통과한 우수를 저장하는 제1집수조;

   상기 제1집수조 일측면에 설치되어 우수의 과도한 유입시 우수의 유속을 감소시키는 제1저류판;

   상기 제1저류판을 통해 우수가 안정되게 유입되어 저장되는 제2집수조;

   상기 제2집수조내에 설치되어 제2집수조내에 저장된 저장수를 흡입하는 제1펌프;

   상기 제1펌프로 흡입한 저장수를 여과하는 중공사막여과장치;

   상기 중공사막여과장치로 여과된 저장수를 흡입하는 흡인펌프;

   상기 흡인펌프에 의해 흡입된 저장수를 저장하되, 집중호우시 상기 제2집수조로부터 직접 우수를 받아들여 저장하는 처리수조;

   상기 처리수조에 저장된 처리수를 배수하는 제2펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치
2. 상기 제1항에 있어서,

   상기 제2펌프에는 우수 이외의 물질침투를 방지하는 제2체크벨브;가 형성된 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치
3. 삭제
4. 상기 제1항에 있어서,

   상기 처리수조에 저장된 저장수를 방출하는 제3펌프;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치
5. 상기 제4항에 있어서,

   상기 제3펌프에는 우수 이외의 물질침투를 방지하는 제3체크벨브;가 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치
6. 상기 제1항에 있어서,

   상기 제2집수조와 상기 처리수조 사이에 형성되며, 저장수의 일정한 흐름을 유도하는 제2저류판;이 형성되는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치
7. 상기 제1항에 있어서,

   상기 제1집수조 및 제2집수조의 수위를 감지하는 제1수위계;와 상기 처리수 조의 수위를 감지하는 제2수위계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치
8. 삭제
9. 상기 제1항에 있어서,

   상기 처리수조 내부에 설치되어 상기 처리수조의 벽면을 청소하는 저수조 부력 하강식 자동 청소장치;가 더 포함된 것을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 우수처리장치

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