KR100883959B1 - 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최소의 체적으로 높은 처리효율을 나타내는 구조를 구현함과 동시에, 유입되는 빗물에 의해 침전 저류된 비점오염물질이 다시 혼탁하게 되는 것을 방지하여, 초기 강우 시의 배수에 비점오염물질이 혼입된 채 배수되는 것을 막고자, 통상의 맨홀에 구비된 배수구와 연통 되는 빗물 유입구를 갖추고 바닥에는 유입되는 빗물이 넘쳐 흐르게 하여 유속을 감소시키는 월류벽이 세워진 침전조와, 통상의 메디아가 수용되는 미생물 처리조, 그리고 마사 또는 활성탄 혹은 적당한 비율로 배합된 마사와 활성탄이 채워지고 상부는 식재 공간으로 활용되는 여과 분해조와, 이 여과 분해조를 통과한 빗물을 일시 저류하는 집수조와, 상기 침전조와 미생물 처리조 사이를 구획하되 대략 중간부에 설치된 유수분리관을 통해 유분 및 부유성 오염물질이 배제된 빗물만 유통되게 하는 제1 벽체와, 상기 미생물 처리조와 여과조 사이를 구획하되 통공을 통해 빗물이 유통되게 하는 제2 벽체, 그리고 상기 여과조와 집수조 사이를 구획하되, 통공을 통해 걸러진 빗물이 유통되게 하는 제3 벽체를 갖춘 처리시설, 또는 상기 침전조의 바닥에 쉴드체가 더 배치된 처리시설로 구성되는 것이며, 상기 침전조에 퇴적된 비점오염물질이 유입되는 빗물에 의해 혼탁하게 되지 않도록 함으로써 초기 강우 직후에 배수되는 빗물로 비점오염물질이 섞여 방류되는 것을 예방함과 동시에, 집수조의 밸브 개도 조절로 유입된 빗물이 처리시설 내에 일정기간 동안 체류하면서 천천히 방류되게 하는 것으로 침전 및 여과효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 비 그친 후에도 도랑, 하천 등으로 저류된 빗 물을 흘려보내 오염물질이 자연정화 되도록 한 것이다.

비점오염물질 정화, 빗물 정화, 초기 강우 정수,

Description

초기 빗물의 비점오염물질 처리시설{sewage disposal tank for nonpoint pollution material in the early rain}

본 발명은 빗물이 도로를 타고 흐르면서 노면에 퇴적된 비점오염물질을 함유하게 된 것을 정화하는 비점오염물질 처리시설에 관한 것으로서, 특히 침전, 미생물 처리, 여과를 통해 빗물로부터 비점오염물질을 완전히 제거 분리해낼 수 있는 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설에 관한 것이다.

오염물질은 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)에서 나오는 점오염물질과, 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)에서 배출되는 비점오염물질로 구분하고 있으며, 점오염물질은 주거지역이나 학교, 산업체, 농장, 목장 등에서 배출되는 생활하수, 산업폐수 및 축산폐수 형태로 항시 배출되고 있으나, 비점오염물질은 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도로, 주차장, 광장 등에 퇴적되어 우천 시에 오염을 일으키는 물질을 일컬는다.

점오염물질은 가정이나 공장, 빌딩, 축사 등에서 정화조나 폐수처리설비를 통해 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 불분명하고 지표면에 광범위하게 잔존하고 있어서 일반적 처리장치로는 정화 처리가 어렵다.

최근에 맨홀의 주변으로 정화장치를 설비하여 초기 강우 시에 집수 되는 빗물로부터 비점오염물질을 분리 제거하고 방류하는 비점오염물질 처리장치가 실시되고 있다.

일반적으로 비점오염물질 처리장치는 광범위한 지역에서 강우 시에 비점오염물질과 함께 일거에 흘러내리는 빗물을 수용하고 정화해야 하는 것이므로 그 규모가 비교적 크게 되어 설치 장소와 공간의 확보가 매우 어렵게 된다.

또, 비점오염물질 처리장치의 규모를 작게 할 경우, 상대적으로 많은 수량으로 배치되어야 하거나 처리속도와 효율을 극대화시켜서 적은 용량으로도 다량의 빗물을 처리할 수 있어야 한다.

종래에 공지된 비점오염물질 처리장치로는, 침전조와 원통형 처리조를 갖춘 한국 등록특허 제10-0719944호와 한국 등록특허 제10-0561092호, 한국 등록특허 제10-0491866호, 2단계 침전과 유수분리 및 여과처리로 구성된 한국 등록특허 제10-0706269호, 및 한국 등록특허 제10-0453194호, 토양 자체를 필터재로 활용하고 여기에 식생을 겸비한 구성의 한국 등록특허 제10-0810556호, 원심 분리를 겸한 침전조와 다공성 격벽 여재를 갖춘 한국 등록특허 제10-0792135호, 침전 여과와 생화학적 여과를 병행하는 한국 등록 실용 20-0405662호와 같은 대용량의 장치와, 비교적 소규모로서 노변이나 맨홀에 구비시킬 수 있는 장치로는 1차 침전과 2차의 필터 여과능을 갖추고 노변에 배치할 수 있도록 작은 부피로 된 한국 등록특허 제10- 0718719호, 집수 된 빗물을 스크린 여과하여 비점오염물질을 걸러내는 한국 등록특허 제10-0750495호, 맨홀 내에 오염물질을 분리하는 격막과 흡착 패드로 비점오염물질을 분리 제거하는 한국 등록특허 제10-0443420호 등이 알려져 있다.

종래의 비점오염물질 처리장치는 강우 시에 집수 되는 초기 빗물을 침전, 여과, 미생물처리 등으로 정화하는 기술을 보여주고 있으나, 설비의 체적이 크지 않으면 여과 효율이 낮아지기 때문에 도로변 등에 배치하기가 쉽지 않고, 특히 대부분의 장치는 조 내부로 유입되는 빗물이 이전에 침전 분리된 비점오염물질과 섞이면서 교반작용을 하게 됨으로써 조 내에서는 일시적으로 비점오염물질의 혼탁농도가 높아지게 되고, 그 결과로 비점오염물질의 여과 효율이 저하되는 단점이 있다.

이 때문에 장마철과 같이 간헐적으로 강우가 반복되는 계절에는 비점오염물질 처리장치를 통과한 빗물에도 상당량의 비점오염물질이 함유된 채 배수되는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 빗물로부터 비점오염물질을 걸러냄에 있어서, 최소의 체적으로 높은 여과효율을 나타내는 구조를 구현함과 동시에, 유입되는 빗물에 의해 침전 저류된 비점오염물질이 다시 혼탁하게 되는 것을 방지할 수 있고, 방류량의 조절을 통해 침전, 미생물, 여과 효율을 향상시킬 수 있는 구성으로 된 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 구현하는 본 발명의 처리시설은, 통상의 맨홀에 구비된 배수구와 연통 되는 빗물 유입구를 갖추고 바닥에는 유입되는 빗물을 저류하고 넘쳐 흐르게 하여 유속을 감소시키는 월류벽(越流壁)이 세워진 침전조와, 통상의 메디아가 수용되는 미생물 처리조, 그리고 마사 또는 활성탄 혹은 적당 비율로 혼합된 마사와 활성탄을 여재로 채워진 여과조와, 걸러진 빗물을 일시 저류하는 집수조와, 상기 침전조와 미생물 처리조 사이를 구획하되 대략 중간부에 설치된 유수분리관을 통해 유분 및 부유성 오염물질이 배제된 빗물만 유통되게 하는 제1 벽체와, 상기 미생물 처리조와 여과조 사이를 구획하되 통공을 통해 빗물이 유통되게 하는 제2 벽체, 그리고 상기 여과조와 집수조 사이를 구획하되 통공을 통해 걸러진 빗물이 유통되게 하는 제3 벽체로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 처리시설은 침전조와 미생물 처리조, 여과조는 상판과 분리된 형태로 각각 형성하고, 인접하는 각 조 사이는 볼트 너트에 의해 일체로 조립함과 아울러 상기 침전조와 미생물 처리조의 상면에 상판을 덮어 일체로 조합되게 하는 구성으로도 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 처리시설은 상술한 구성에 더하여, 상기 미생물 처리조의 바닥은 침전조 쪽으로 낮게 연장된 경사상의 헌치로 형성되고, 상기 제1 벽체의 하단은 미생물 처리조와 침전조 사이를 연통하는 복귀통로로 형성하여, 상기 미생물 처리조의 메디아로부터 낙하하는 미생물 덩어리가 침전조 쪽으로 흘러들어가게 함으로써 퇴적된 비점오염물질이 생화학 처리되는 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 처리시설은 상술한 구성에 더하여, 침전조의 바닥에 비점오염물질의 낙하를 허용하는 낙하통로를 일체로 갖춘 쉴드체를 배치함으로써 퇴적된 비점오염물질이 유입되는 빗물에 의해 혼탁하게 되는 것을 더욱 완벽하게 방지할 수 있다.

본 발명의 처리시설은, 프리 캐스팅 방식을 적용할 수 있는 크기, 즉 길이 6미터 이내, 폭 3미터 이내의 작은 크기로 실시할 수 있는 것이므로 보도에서 맨홀과 인접하는 위치로 노변 화단을 조성하고 그 안에 배치할 수 있어서 종래의 동종 장치에 비해 현장 적응성이 뛰어나다.

또, 규모가 작으면서 내부적으로는 초기 빗물을 침전/미생물 처리/여과의 순으로 정화하는 것이므로 어떤 성분의 비점오염물질이라도 정화 처리할 수 있고, 특히 제2 벽체와 제3 벽체의 통공에 의해 빗물의 흐름은 여과층에 대하여 수평방향으로 되기 때문에, 장기간 여과되어도 여재 사이의 폐쇄 현상이 일어나지 않는 장점이 있고, 여과조는 여과기능뿐만 아니라 상부에 식재된 수생식물에 의한 유기물 분해효과까지 나타나는 등, 초기 빗물에 혼입된 비점오염물질의 완전 처리를 기대할 수 있다.

게다가 침전조는 우천 시에 빗물을 일시 저장하는 댐의 기능을 겸하고 있는 것이므로 집중 호우나 국지적 호우가 발생하였을 때에 댐 역할을 수행하여 빗물의 범람을 막아주게 되고, 또한 여과조를 거쳐 걸러진 빗물은 집수조에 일시 저류되어서 방류량의 조절을 통해 수처리 속도를 제어할 수 있다.

그리고 퇴적된 비점오염물질은 따로 수거할 때까지 침전조 내에 저장되는 것이므로 오염물질의 조 외 누설 우려가 없어서 자연재해를 만나더라도 문제를 일으킬 염려가 없다.

또한, 침전조의 바닥에 월류벽을 형성하고 있음에 따라, 빗물이 빠르게 유입 되어도 월류벽에 제한되어 천천히 침전조를 채우게 됨으로써, 이전에 퇴적된 비점오염물질을 혼탁하게 하는 일이 생기지 않아, 강우 초기에도 침전조 내의 비점오염물질 농도가 급격히 높아지지 않는다. 이에 따라 우천 직후에 배수되는 빗물에도 비점오염물질이 포함되지 않는 우수한 효과가 있다.

게다가 침전조, 미생물 처리조, 여과조, 집수조는 각각 프리 캐스팅 공법을 적용할 수 있는 구조이기 때문에 현장 설치를 간편 용이하게 할 수 있고, 공사 기간의 단축과 시공비용의 절감 효과를 도모할 수 있다.

또, 본 발명의 처리 시설은 병렬 배치도 가능하므로 어렵지 않게 처리 용량을 증대시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 관련된 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설을 나타내는 측단면도로서, 처리시설은 도로변에 통상으로 마련되는 맨홀(2)의 배수구(4)에 빗물 유입구(6)가 일치되도록 배치된다. 상기 배수구(4)에는 빗물에 섞인 부유물을 걸러 주는 여과망이 설치될 수 있고, 상기 빗물 유입구(6)의 안쪽에는 엘보우(7)를 연통하여 유입되는 빗물이 주변으로 흩어지지 않도록 안내하게 할 수 있다.

처리시설의 내부는 상당한 공간을 차지하는 침전조(8), 그리고 비교적 작은 공간의 미생물 처리조(10)와 여과조(12), 및 집수조(14), 그리고 각 조(8)(10)(12)(14) 사이를 구획하는 제1 벽체(16), 제2 벽체(18), 제3 벽체(20)가 설치되어 있다.

한편, 침전조(8)는 빗물 유입구(6)에 인접하는 바닥에서 일정 높이로 세워진 월류벽(22)을 갖추고 있고, 상면의 일부는 뚜껑(24)으로 개폐될 수 있는 구조로 되어 있다.

제1 벽체(16)의 대략 중간부에는 엘보우 형태의 유수분리관(26)이 부착되어 있다. 이 유수분리관(26)에 의해 침전조(8)로 유입되는 빗물은 인접하는 미생물 처리조(10)로 흘러들어가지만, 빗물에 함유되어 부유하는 유분이나 부유물질은 침전조(8)에 남아있게 된다.

또한, 제1 벽체(16)의 하단은 미생물 처리조(10)의 바닥에 형성된 경사면 또는 헌치(28)에 연속하는 복귀통로(30)가 형성되어 있다.

제2 벽체(18)도 미생물 처리조(10)와 여과조(12) 사이를 연통시키는 통공(32)을 갖추고 있다.

미생물 처리조(10)도 뚜껑(34)에 의해 개폐 가능하고, 그 내부에는 미생물 처리를 위한 통상의 메디아(36)가 다수 수용되어 있다.

여과조(12)에는 마사나 활성탄이 채워지거나 또는 적정 비율로 마사와 활성탄이 배합된 여재가 채워져 여과층을 형성하고 있음과 아울러 그 상면은 갈대, 부들 등의 습지식물이 심어지는 식생 지역으로 설정된다.

또 배수 측에는 방류량 조절을 위한 밸브(38)가 설치되어 있다.

밸브(38)는 정수된 빗물의 방류량 조절에 유용하지만, 배수관의 지름을 소요 방류량에 맞춰 설정하면 상기 밸브(38)를 생략할 수도 있다.

상술한 구성으로 되는 본 발명의 처리시설에서 우천 시에 도로 면을 타고 흘 러내리는 빗물을 집수하는 맨홀(2)에서 배수구(4)와 빗물 유입구(6)를 통해 집수 된 빗물이 침전조(8)로 들어오게 된다.

이때 빗물 유입구(6)의 하측으로 흘러내리는 빗물은 월류벽(22)에 의해 제한된 공간을 채운 후에야 상기 월류벽(22)을 타고 넘어 침전조(8)로 진입하여 차츰 차오르게 된다.

다시 말하면, 월류벽(22)에 의해 제한된 공간은 빗물이 침전조(8)로 유입되는 속도를 감소시키게 된다.

이와 같은 작용은 유입되는 빗물로 인해 그 이전에 침전조(8)의 바닥으로 퇴적된 비점오염물질이 뒤섞이게 되는 것을 방지하게 되므로 본 발명의 처리시설은 강우 초기에도 침전조(8)를 거쳐 방류되는 빗물의 오염도가 높아지지 않는다.

아울러서 침전조(8)와 미생물 처리조(10)는 빗물을 일시 저장하는 댐 작용을 겸하므로 집중 호우 발생 시에 범람을 막아주는 작용도 하게 된다.

즉, 강우가 종료되면 침전, 미생물 분해, 여과, 집수, 방류의 과정을 거치면서 점차로 최저 수위까지 내려가서 비어있는 공간으로 남게 되므로 다음 강우 시 초기 빗물은 비어있는 공간으로 채워짐에 따라 어느 정도 댐의 기능을 갖추게 되는 것이다.

본 발명에서 정수 처리되어 집수조(14)로 모이는 빗물의 방류는 밸브(38)로 조절할 수 있어서 방류 진행시간은 짧게는 수 시간, 길게는 수일 동안 지속 되게 할 수 있다.

또, 침전조(8)가 빗물로 채워질 때는 제1 벽체(16)의 대략 중간부에 설치된 유수분리관(26)을 통하여 빗물만 미생물 처리조(10)로 넘어가고, 물 위를 부유하는 유분이나 부유성 오염물질은 침전조(8)에 그대로 남게 되는 유수 분리 작용이 나타나게 된다.

상기의 과정에서 빗물로부터 분리된 유분 및 부유성 오염물질은 적당한 때에 수거하면 된다.

미생물 처리조(10)에서 메디아(36)는 유수분리관(26)을 통해 흘러들어오는 빗물의 물살을 타고 불규칙한 나선을 그리면서 뒤섞이게 되고, 그 결과로 메디아(36)에 식생된 미생물은 많은 양의 빗물과 접촉되기 때문에 미생물 처리 및 여과 효과가 높게 나타난다.

또한, 메디아(36)에서 미생물 증식과 신진대사의 결과로 생성되어 바닥으로 떨어지는 미생물 덩어리는 바닥의 헌치(28)를 타고 미끄러져 복귀통로(30)를 통해 침전조(8)의 바닥으로 퍼지게 되는 구조이므로 여기에 퇴적된 비점오염물질도 미생물 덩어리와의 접촉에 의해 생화학적 처리과정을 거치게 된다.

미생물 처리조(10)를 통과한 빗물은 여과조(12)를 거치면서 수중에 혼입된 미세한 부유물질까지 걸러지게 된다.

일반적으로 미세한 부유물질은 유기물이 주류를 이루고 있는 것이므로 여과조(12)를 거치면서 마사 또는 활성탄, 혹은 이들의 혼합물로 된 여재에 의해 완전히 걸러지고, 이것은 식생된 습지식물의 영양소로 차츰 분해 처리되기 때문에 본 발명의 처리 시설에서는 종래와는 달리 여재를 교체하지 않아도 된다.

여과조(12)에서 걸러진 빗물은 제3 벽체(20)의 통공(40)을 통하여 집수조(14)로 모이고, 여기에서 밸브(38)를 통해 외부로 방류된다.

이에 따라 본 발명의 처리시설은 밸브(38)의 개도 조절을 통하여 비점오염물질의 침전 및 여과효율을 절기에 맞춰 조정할 수 있고, 방류되는 빗물은 비점오염물질과 부유물질이 완전히 제거된 정화수로 된다.

상술한 본 발명의 처리시설에 있어서, 침전조(8)의 바닥에는 도 2의 도시와 같이 쉴드체(42)가 비치될 수 있다.

쉴드체(42)는 침전조(8)의 바닥으로 퇴적된 비점오염물질이 새로 유입되는 빗물의 영향을 받지 않도록 차단하는 작용을 하는 것이고, 비점오염물질의 퇴적에 지장을 주는 일이 없도록 중간 중간에 낙하통로(44)가 형성된 구조를 갖추는 것이 좋다.

도 3은 본 발명에 적합한 구성을 갖춘 쉴드체(42)를 도시하고 있다.

쉴드체(42)는 무근 콘크리트로 성형하는 것이 가장 좋지만 합성수지를 이용한 사출 성형으로도 제조할 수 있고, 거푸집이나 금형을 통한 성형 시에 낙하통로(44)까지 일체로 형성되게 할 수 있다. 또 받침(46)은 별도 성형한 다음 쉴드체(42)와 조립한다.

또한, 본 발명의 처리시설은 도 4의 도시와 같은 외관으로 제조될 수 있다.

본 발명에 관련된 처리시설의 규격은 6미터 이내의 길이에 3미터 이내의 폭을 갖는 소형으로 제작 가능하여 일체로 성형할 수 있지만, 더 바람직하게는 침전조(8)와 미생물 처리조(10), 그리고 집수조(14)를 각각 별개로 분리 성형한 것을 현장에서 볼트 너트로 조립하여 일체가 되게 한 다음, 상판(48)(50)(52)을 각각 씌 우는 방식으로 할 수 있으며, 이 방식은 운반과 작업 면에서 간편한 이점이 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 처리시설의 구조를 나타내는 측단면도.

도 2 는 도 1에 도시한 처리시설에 쉴드체를 추가한 예를 나타내는 측단면도.

도 3은 도 2에 도시한 쉴드체의 상세 구성을 나타내는 외관 사시도.

도 4는 본 발명에 관련된 처리시설의 외관 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 맨홀 4: 배수구

6: 빗물 유입구 7: 엘보우

8: 침전조 10: 미생물 처리조

12: 여과조 14: 집수조

16: 제1 벽체 18: 제2 벽체

20: 제3 벽체 22: 월류벽

24, 34: 뚜껑 26: 유수분리관

28: 헌치 30: 복귀통로

32, 40: 통공 36: 메디아

38: 밸브 42: 쉴드체

44: 낙하통로 46: 받침

48, 50, 52: 상판

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 통상의 맨홀(2)에 구비된 배수구(4)로 연통 되는 빗물 유입구(6)를 갖추고 바닥에는 유입되는 빗물이 넘치도록 저류하는 월류벽(22)이 세워진 침전조(8)와, 통상의 메디아(36)가 수용되는 미생물 처리조(10)와, 마사 또는 활성탄으로 된 여과재가 내부에 채워진 여과조(12)를 포함하고, 상기 침전조(8)와 미생물 처리조(10) 사이는 중간 높이에 유수분리관(26)이 설치된 제1 벽체(16)로 구획되고, 또한 상기 미생물 처리조(10)와 여과조(12) 사이로는 빗물이 옆 방향으로 유통되게 하는 통공(32)을 다수 갖춘 제2 벽체(18)로 구획되어 있으며, 상기 미생물 처리조(10)의 바닥은 침전조(8) 쪽으로 낮게 연장된 경사상의 헌치(28)로 형성되고, 상기 제1 벽체(16)의 하단은 미생물 처리조(10)와 침전조(8) 사이를 연통하는 복귀통로(30)로 형성되어서, 상기 미생물 처리조(10)에 수용된 메디아(36)로부터 낙하하는 미생물 덩어리가 침전조(8) 쪽으로 흘러들어 갈 수 있는 구성으로 되어 있음을 특징으로 하는 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설.
4. 청구항 3에 있어서,

   비점오염물질의 낙하를 허용하는 낙하통로(44)를 일체로 갖춘 쉴드체(42)가 상기 침전조(8)의 바닥에 배치되어서, 유입되는 빗물로부터 퇴적된 비점오염물질을 차단하는 구성으로 되어 있음을 특징으로 하는 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 여과조(12)의 배수 측으로 방류량을 조절하기 위한 밸브(38)가 더 설치되어서 초기강우를 적정처리량만큼 조 내에 일시 체류시키고 그 이상은 유입되지 않게 제어함으로써 초기강우의 일정량을 담수 시켜 놓을 수 있는 구성으로 되어 있음을 특징으로 하는 초기 빗물의 비점오염물질 처리시설.

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