KR100848011B1 - System on removal of pollutants in urban runoff using upflow filtration reactor - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명에 의한 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 오염물질 제거장치의 일실시예를 나타낸 종단면도. Figure 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the pollutant removal device in rainwater using an upflow filter tank according to the present invention.
도2는 도1의 평면도. Figure 2 is a plan view of Figure 1;
도3은 본 발명의 요부인 여과박스를 나타낸 정단면도.Figure 3 is a front sectional view showing a filter box which is the main portion of the present invention.
도4는 도3의 여과박스에서 여과망 플랜지의 구성을 나타낸 평면도.Figure 4 is a plan view showing the configuration of the filter net flange in the filter box of Figure 3;
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
2: 강우 유입관 4: 저류조 2: rainfall inlet pipe 4: reservoir
6: 상향류식 여과조 8: 유출상판6: Upflow Filter Tank 8: Outflow Plate
10: 정류벽 12: 처리수조10: rectifying wall 12: treatment tank
본 발명은 강우시 도로 및 주차장과 같은 불투수면에서 발생하는 우수내 오염물질을 제거하기 위한 비점오염원 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상향류형 여과조와 발포고분자여재를 분쇄시킨 다공질의 부양성 여재를 이용함으로써 수계 오염의 주된 요인인 100㎛ 이하의 미세입자를 신뢰적으로 제거하며, 이에 따라 우수가 하천 및 호소로 방류시 수계의 오염을 방지할 수 있는 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 오염물질 제거장치에 관한 것이다. The present invention relates to a non-point source purification apparatus for removing pollutants in rainwater generated from impervious surfaces such as roads and parking lots during rainfall, and more specifically, porous flotation of pulverized upflow type filter tank and foamed polymer material. By using the filter medium, it is possible to reliably remove the fine particles of 100㎛ or less, which is the main factor of the water pollution, and consequently, the pollutants in rainwater using an upflow filter tank that can prevent the contamination of the water system when the rainwater discharges into rivers and lakes. It relates to a removal device.
일반적으로, 도로 노면에는 자동차 특히 디젤엔진 자동차의 주행에 의해 배출되는 배기가스에 포함되어 있는 미립자나, 타이어 마모에 의한 먼지, 아스팔트 마모에 의한 먼지 등의 환경오염물질이 공장의 매연이나 분진 등의 대기 중에 떠 있는 오염물질과 함께 쌓여 있기 쉽다. 이와 같이, 우수 내의 오염물질은 도로, 주거단지(주차장), 산업단지 등에서 발생한다. In general, environmental pollutants such as particulates contained in exhaust gases emitted by automobiles, especially diesel engine cars, dust from tire wear and dirt from asphalt wear, etc. It is easy to accumulate with pollutants floating in the atmosphere. As such, pollutants in rainwater occur in roads, residential complexes (parking lots), industrial complexes, and the like.
한편, 자동차와 같은 운송수단 등에서 배출되는 오염물질은 노면에 존재하는 입자성 물질에 흡착되어 입자성으로 존재하거나 배출되는 오염물질 자체가 입자상으로 존재하는 경우가 일반적인 형태이다. 오염물질 내에는 유기물 및 영양염류뿐만 아니라 중금속과 다핵방향족 탄화수소 (PAHs ; polynuclear aromatic hydrocarbons) 와 같은 내분기계 장애물질이 다량 함유되어 있다. 특히, 중금속 및 다핵방향족 탄화수소는 수계로 방류시 자연상태에서 분해가 쉽게 일어나지 않고 축적되어 인간에게 다양한 질환을 일으키는 것으로 알려져 이러한 성분의 제거는 수계의 수질보호와 보건을 위해 중요하다. On the other hand, the pollutants discharged from vehicles such as automobiles are generally adsorbed by the particulate matter present on the road surface and are present in particulate form or the pollutants themselves discharged in particulate form. Contaminants contain large amounts of organic and nutrients, as well as branching barriers such as heavy metals and polynuclear aromatic hydrocarbons (PAHs). In particular, heavy metals and polynuclear aromatic hydrocarbons are known to accumulate in aquatic environments without being easily degraded and cause various diseases in humans. Removal of these components is important for water quality protection and health of aquatic systems.
이러한 오염물질의 배출은 이전건기일수, 강우량, 강우강도 및 지형조건 등 에 따라 오염물질의 배출 형태가 매우 불규칙적이나, 일반적으로 강우초기에 다량의 오염물질이 유출되는 것으로 알려져 있다. These pollutants are very irregular in the form of pollutants depending on the dry season, rainfall, rainfall intensity and topographic conditions, but it is generally known that a large amount of pollutants are released during the early rainfall.
무동력으로 운전되는 비점오염원 처리 장치는 그 특성상 여재의 성능이 매우 중요하다. 적용된 여재는 우수한 여과 및 흡착성능과 장기간 사용할 수 있게 막힘현상이 적게 일어나야 되나, 일반적으로 사용되고 있는 천연의 여재는 이와 같은 두가지의 상충되는 인자를 함께 충족시켜주지 못하고 있다. Non-point source treatment equipment operated without power is very important for the performance of media. The applied media should have good filtration and adsorption performance and less clogging for long-term use, but the natural media generally used do not satisfy these two conflicting factors.
종래 도로변이나 산업단지 주변에 우수관로를 설치하면서 초기우수를 처리하기 위한 시스템을 갖춘 예는 비교적 적으나, 최근에 개발된 예를 보면, 복잡한 기술과 장치를 도입한 구조물 형태의 STORMSYS (환경신기술지정, 기술명 catch basin과 메디아 및 식생대를 이용하여 도로상의 초기강우 유출수 중의 비점오염물질 사전처리기술)가 제안되어 있다. Conventionally, there are relatively few examples of a system for treating initial rainwater while installing rainwater pipelines near roadsides or industrial complexes.However, recently developed examples show that STORMSYS is a structure type that adopts complex technologies and devices. In addition, the technique of pretreatment of nonpoint pollutants in the initial rainfall runoff on roads using the technical names catch basin, media and vegetation zone has been proposed.
그리나, 이 장치는 처리하고자 하는 초기우수의 양이 너무 적게 설계되어 있고 여재의 막힘현상에 의해 쉽게 여과부가 폐쇄되는 현상을 나타내고 있으며, 그 구조가 복잡하고 지중 깊숙이 매설하여야 하므로 시설설치의 어려움이 있다. However, this device is designed so that the amount of initial excellent water to be treated is too small and the filter part is easily closed due to clogging of the media, and its structure is complicated and it is difficult to install the facility because it has to be buried deep in the ground. .
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 상향류형 여과조와 발포고분자 여재를 분쇄시킨 다공질의 부양성 여재를 이용함으로써 수계 오염의 주된 요인인 100㎛ 이하의 미세입자를 신뢰적으로 제거할 수 있는 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 오염물질 제거장치를 제공함에 그 목적이 있 다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems, by using a porous flotation media pulverized the upflow filter tank and the foamed polymer media to reliably fine particles of less than 100㎛ which is the main factor of water pollution The purpose of the present invention is to provide an apparatus for removing pollutants in rainwater using an upflow filter tank that can be removed.
또한, 본 발명은 보다 많은 양의 초기우수를 처리하고 오염물질의 축적으로 인한 여과부의 폐쇄가 쉽게 발생하지 않아 우수내에 포함되어 있는 입자상 오염물질을 최대로 제거할 수 있는 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 오염물질 제거장치를 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is a rainwater in the rainwater using an upflow filtration tank that can process the greater amount of initial excellent water and the removal of the contaminant due to the accumulation of contaminants does not occur easily to remove the particulate contaminants contained in the rainwater to the maximum. Another object is to provide a contaminant removal device.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 강우 유입관의 단부에 설치되어 우수를 상시 저류하기 위한 저류조; 내부에 다공질의 부양성 여재가 충전되며, 상기 저류조로부터 월류하는 오염입자가 포함된 우수를 상향류가 형성되도록 유도하여 오염물질을 여과 처리하는 상향류식 여과조; 상기 저류조의 전단부 바닥으로부터 소정 높이만큼 떨어져 직립되게 설치되며 강우 유입관으로부터 유입되는 유입수에 의해 발생되는 난류현상을 저감시키기 위한 제1 배플; 상기 제1 배플과 거리를 두고 바닥면으로부터 소정높이로 직립되게 설치되며 상기 제1 배플의 하단부를 통과한 유입수가 과도하게 상향류식 여과조로 유입되는 것을 방지하기 위한 제2 배플; 상기 상향류식 여과조의 상부에 설치되어 그를 통과한 여과수 및 저류조를 월류하는 월류수를 통과시키기 위해 처리수 배출측으로 안내하는 유출상판; 및 상기 상향류식 여과조의 후단부에 설치되어 유출상판을 따라 흐르는 여과수를 유출관으로 방류되기 전에 저류하기 위한 처리수조를 포함하는 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 오염물질 제거장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is installed at the end of the rainfall inlet pipe storage tank for storing the rainwater at all times; An upflow filtration tank filled with a porous buoyancy filter to induce upstream to form rainwater containing contaminant particles overflowing from the storage tank so as to filter contaminants; A first baffle installed upright from a bottom of a front end of the storage tank by a predetermined height to reduce turbulence caused by inflow water from a rainfall inflow pipe; A second baffle installed upright at a predetermined height from a bottom surface at a distance from the first baffle and preventing an inflow of water passing through a lower end of the first baffle from excessively entering an upflow filter tank; An outlet top plate installed at an upper portion of the upflow filtration tank to guide the filtered water and the overflowed water flowing over the storage tank to the treated water discharge side; And installed in the rear end of the upflow filter tank provides a pollutant removal device in rainwater using an upflow filter tank including a treatment tank for storing the filtered water flowing along the outflow top plate before being discharged to the outlet pipe.
이하, 첨부된 도1 내지 도4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying Figures 1 to 4 will be described a preferred embodiment of the present invention.
본 발명에 의한 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 오염물질 제거장치는 강우 시 도로 및 주차장과 같은 불투수면에서 발생하는 우수 내에 포함된 미세입자를 효율적으로 제거하여 비점오염원에 의한 수질오염을 방지함으로써 쾌적한 수환경을 제공하기 위해 구현한 것이다.The pollutant removal device in rainwater using an upflow filtration tank according to the present invention efficiently removes fine particles contained in rainwater generated on an impervious surface such as a road and a parking lot during rainfall, thereby preventing water pollution by nonpoint source. It is implemented to provide aquatic environment.
도1은 본 발명에 의한 상향류형 장치를 이용한 우수 내 제거장치의 일실시예를 나타낸 종단면도이고, 도2는 도1의 평면도를 나타낸다.1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the rainwater removal apparatus using the upflow apparatus according to the present invention, Figure 2 is a plan view of FIG.
본 발명에 의한 상향류형 여과조를 이용한 우수 내 입자상 오염물질 제거장치는 도면에 도시한 바와 같이, 강우 유입관(2)의 단부에 연결되어 우수를 저류시키는 저류조(4)와; 상기 저류조(4)로부터 월류하는 월류수가 상향류가 되도록 유도하면서 상기 월류수에 포함된 미세한 입자성 오염물질을 제거하는 상향류식 여과조(6)와; 상기 상향류식 여과조(6)의 상면에 설치되어 그를 거쳐 유출된 여과수와 저류조(4)의 용량을 초과하는 월류수가 함께 처리수 방류부측으로 통과되도록 안내하는 유출상판(8)과; 상기 상향류식 여과조(6)의 바닥면에서 소정 높이로 직립되게 설치되어 입자성 오염물질의 침전을 제어하기 위한 정류벽(10); 및 상기 상향류식 여과조(6)의 후단부에 설치되어 유출상판(8)을 통해 유입되는 처리 우수를 유출관으로 방류되도록 유도하는 처리수조(12)를 포함한다.The apparatus for removing particulate contaminants in rainwater using the upflow filter tank according to the present invention includes a
여기서, 상기 저류조(4)는 그의 내부 전단부측에 제1 배플(22)이 설치되고 후단부에 제2 배플(24)이 설치된다. 상기 제1 배플은(22)은 바닥면으로부터 소정 높이만큼 떨어져 직립되게 설치되어 그의 하부로 유입수가 통과하도록 함과 동시에 강우 유입관(2)으로부터 유입되는 유입수에 의해 발생되는 난류현상을 저감시키기 위한 기능을 한다. 즉, 도1에서 화살표로 표시한 바와 같이, 상기 강우 유입관(2)으로부터 배출되는 유입수가 제1 배플(22)에 부딪히면서 하강하였다가 제1 배플(22) 아래의 통로를 통과하므로 난류현상을 저감시키게 된다. 상기 제2 배플(24) 은 저류조(4)의 바닥면으로부터 소정 높이로 직립되게 설치되며, 상향류식 여과조(6)로 과도한 유량이 유입되는 것을 막기 위한 기능을 한다.Here, the
상기 제2 배플(24)의 일측에는 소정 간격을 두고 격자 형상의 유량조절 안내벽(26)이 설치된다. 상기 유량조절 안내벽(26)은 제2 배플(24)을 월류하는 월류수중 일정량만 상향류식 여과조(6)로 유입되도록 안내하고, 나머지 과도하게 월류하는 유량은 상향류식 여과조(6)를 통과하지 않고 직접 유출상판(8)으로 흐르도록 유도한다. 따라서, 강우강도가 높아져 강우 유출수가 집중적으로 다량 유입될 때 발생할 수 있는 후술할 여과박스(32) 내에 충전되어 있는 부양성 여재에 흡착되어 있는 오염물질의 탈리현상을 방지할 수 있게 된다. One side of the
상기 정류벽(10)을 설치한 구성에 따르면, 여과조 하단에 침전하는 오염물질이 여과조 하단에 일정하게 쌓이는 것이 아니라, 정류벽(10) 앞쪽으로 집중적으로 쌓이게 된다. 본 발명의 시스템의 유지관리를 위해서는 정기적으로 여과조 하단의 오염물질을 제거해 주어야 되는데, 이때 오염물질이 정류벽(10) 앞쪽으로 집중적으로 쌓이게 되므로 유지관리시 정류벽(10) 앞쪽에 쌓인 오염물질을 제거함으로써 보다 쉽게 오염물질을 제어할 수 있다. According to the configuration in which the rectifying
한편, 본 발명에서는 시설의 규모가 대형화될 경우 제2 배플의 상부에 별도의 웨어를 설치할 수도 있다.On the other hand, in the present invention, when the scale of the facility is enlarged, a separate wear may be installed on the upper part of the second baffle.
도3은 본 발명의 요부인 여과박스를 나타낸 정단면도이고, 도4는 도3의 여과박스에서 여과망 플랜지의 구성을 나타낸 평면도이다.Figure 3 is a front sectional view showing a filtration box which is a main part of the present invention, Figure 4 is a plan view showing the configuration of the filtration network flange in the filtration box of FIG.
도면에 도시한 바와 같이, 상기 상향류형 여과조(6)는 유출상판이 각 구멍에 현가되도록 다수 설치되며, 상향하는 유입수에 포함된 미세입자상 오염물질을 흡착하여 여과시키기 위한 다공질의 부양성 여재가 충전되어 있는 여과박스(32)와; 상기 여과박스(32)의 상,하부면에 설치되어 수체는 통과시키면서 다공질의 부양성 여재를 지지하기 위한 투과망(34); 및 일단은 상기 여과박스(32)의 상단측에 연결되고 타단은 유출상판(8)에 연결되어 상기 여과박스(32)를 탈착가능하게 지지하는 뚜껑(36)과; 상기 뚜껑(36)의 상단부에 설치된 손잡이(38)를 포함한다. As shown in the figure, a plurality of the
상기 여과박스(32)에 충전되어 있는 부양성 여재는 100um 이하의 오염입자까지 흡착하여 제거할 수 있도록 발포고분자 여재를 분쇄시킨 것을 사용한다.The buoyant filter medium filled in the
부양성 여재는 폴리프로필렌 재질을 갖는 여재로서 폴리프로필렌 비드를 발포시킨 후 스팀 성형을 통하여 판형물로 만들고, 분쇄과정을 통하여 제조된다. 이러한 방법에 의해 제조된 상기 부양성 여재는 비중이 0.2 이하로서 폴리프로필렌의 발포배율에 따라 비중이 결정되게 된다. 부양성 여재는 강우유출수 유입시 부력을 갖기 때문에 상향류형 여과박스내에서 여과박스 상부로 압밀되게 되며, 유입수의 유속 변화에 의해 압밀형태가 조금씩 변화게 되어 여과박스 표면에 쌓인 오염물질이 여과부 전체에 걸쳐 골고루 퍼져 막힘현상이 최소화되어 장기간 역세척 등의 유지관리없이 사용할 수 있게 된다. 또한, 발포 폴리프로필렌 판형물을 거칠게 분쇄하는 과정에서 비표면적이 증대하게 되어 유류 및 다핵방향족 탄화수소 등을 흡착할 수 있는 성능이 향상된다. The flotation media is a media having a polypropylene material, foamed polypropylene beads, and then made into a plate through steam molding, and is manufactured by grinding. The flotation media produced by this method has a specific gravity of 0.2 or less, and the specific gravity is determined according to the expansion ratio of polypropylene. As the flotation media has buoyancy when rainfall runoff flows in, the condensation forms are condensed to the upper part of the filter box in the upflow filter box, and the consolidation form is changed little by little by changing the flow rate of the inflow water. Spread evenly across, minimizing clogging, so that it can be used without long-term back washing. In addition, the specific surface area is increased in the process of roughly crushing the expanded polypropylene plate-like product, thereby improving the performance of adsorbing oil and polynuclear aromatic hydrocarbons.
본 발명의 실시예에서, 상기 여과조(6) 하단과 여과박스(32) 간의 높이는 시설을 설치하는 현장의 상황에 따라 높이를 크게 하여 침전효율을 극대화할 수 있 다. In an embodiment of the present invention, the height between the bottom of the
또한, 상기 상향류식 여과조(6)는 전체 시스템의 크기를 고려하여 다수개의 여과박스(32)를 다수열로 배열한 구조를 제시하고 있다. In addition, the
상기 유출상판(8)은 도2에 도시한 바와 같이 여과박스(32)를 끼워 지지하도록 표면에 다수의 원형 또는 사각형 구멍이 관통되게 형성되어 있으며, 상기 구멍의 주연부에는 여과박스(32)를 고정시킬 수 있도록 볼트가 고정되어 설치된 것으로서, 여과박스(32)의 고정과 여과수 및 월류수의 이동통로로 사용된다. 상기 유출상판(8)의 재질은 시설의 규모 및 현장 사정에 따라 콘크리트 및 SUS 등으로 할 수 있다. The outflow
상기 유출상판(8)은 상향류형 여과조(6)를 통과하여 오염물질이 제거된 강우 유출수를 처리수조로 이동시키는 통로인 동시에 설계유량 이상으로 유입되는 강우가 월류되어 처리수조(12)로 이동되는 통로이며 상기 여과박스(32)를 분리 및 설치가 가능하도록 단면배치로 이루어진 것이다. The outflow upper plate (8) is a passage for moving the contaminant-removed rainfall effluent through the upflow filter tank (6) to the treatment tank and the rainfall flowing over the designed flow rate is overflowed to the treatment tank (12). The passage is made of a cross-sectional arrangement to enable separation and installation of the filter box (32).
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 설명하면 다음과 같다.Referring to the working state of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 강우가 시작되면 지표층이나 도로면 등의 오염물질이 초기우수와 함께 우수관거 시스템의 강우 유입관(2)을 통하여 저류조(4)로 유입된다.First, when rainfall starts, pollutants such as surface layers and road surfaces are introduced into the
이때, 제1 배플(22)은 유입수에 의해 발생하는 난류현상을 저감하게 되며, 상기 저류조(4)로 유입된 유입수는 제1 배플(22)의 하단부 공간으로 통과하게 된다. 상기 유입수는 저류조(4)내에 일정시간 동안 체류되었다가 수위가 상승하면서 제2 배플(24)을 월류하게 된다. 이때, 상기 제2 배플(24) 일측에 설치된 유량조절 안내벽(26)을 통하여 설계유량 이내의 월류수는 여과조(6)로 유입된다. 상기 월류수는 유량 조절 안내벽(26)을 통과하면서 상향류를 형성하게 되고, 여과박스(32)의 하단부로부터 투과망(34)을 통하여 상단부로 통과하게 된다. 상기 투과망(34)을 통과하는 수체는 여과박스(32)내에 충전된 부양성 여재를 거치는 과정에서 입자성 오염물질이 여과된다. 처리된 우수는 유출상판(8)을 통하여 처리수조(12)로 이동하고, 설계유량 이상의 우수는 여과조를 거치지 않고 유량 조절 안내벽(26)의 상면을 타고 유출상판(8)으로 이동하여 처리수조(12)로 유입된다. At this time, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
전술한 바와 같이 본 발명에 의한 우수 내의 입자상 오염물질 제거 시스템에 의하면, 우수 내에 함유되어 있는 미세한 입자상 오염물질을 효과적으로 제거함으로써 우수 내에 포함되어 있는 유기물 및 영양염류뿐만 아니라 중금속과 다핵방향족 탄화수소를 제거할 수 있어 우수내의 오염물질이 하천이나 호소와 같은 수생태계로 유입되는 것을 막아 수질오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the particulate contaminant removal system of the present invention can effectively remove the fine particulate contaminants contained in the rainwater, thereby removing heavy metals and polynuclear aromatic hydrocarbons as well as organic substances and nutrients contained in the rainwater. It can prevent water pollution by preventing the pollutants in rainwater from entering the water ecosystem such as rivers or lakes.
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