KR100899416B1 - 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수리동력학적 분리기(HDS; Hydrodynamic Separator)의 내부에 개방형의 돌기형상을 갖춘 선회류형 스크린이 장착된 비점오염원 제거장치에 관한 것으로, 본체를 이루는 챔버(60), 상기 챔버(60)의 일측에 형성되고 오염된 우수를 선회류형 스크린(20) 내부로 유도하는 유입관(10), 상기 챔버(60) 내부에 설치되고 개방형 돌기(22)가 규칙적으로 배열된 선회류형 스크린(20), 상기 선회류형 스크린과 챔버 사이에 위치하고 상기 선회류형 스크린(20)에 의하여 오염물질이 분리된 처리수를 배출부(40)로 유도하는 배출수로(30), 상기 챔버의 타측에 형성되고 상기 처리수를 외부로 방류하는 배출부(40) 및 상기 선회류형 스크린의 하부에 위치하고 상기 제거된 고형물을 포집하여 저장하는 고형물 포집부(50)로 구성되며, 본 발명에 의하면 스크린의 폐색문제가 발생하지 않아 그 유지관리가 용이하고 높은 처리효율을 갖는 비점오염원 제거장치를 제공할 수 있다.

선회류, 스크린, 개방형 돌기, 비점오염원

Description

선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치{APPARATUS FOR REMOVAL OF NON POINT SOURCE POLLUTION USING A VORTEX SCREEN}

도 1은 본 발명의 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치의 종단면도이다.

도 3은 본 발명의 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치의 평면도이다.

도 4는 본 발명의 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치의 운전 모식도이다.

도 5는 본 발명의 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치의 유체흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

10 : 유입관

20 : 선회류형 스크린 21: 평면부 22: 개방형 돌기

30 : 배출수로

40 : 배출부

50 : 고형물 포집부

60 : 챔버

본 발명은 강우시 도시지역에서 발생되는 비점오염원을 정화하는 비점오염원 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수리동력학적 분리기(HDS; Hydrodynamic Separator)의 내부에 개방형 돌기 스크린이 장착된 개량된 형태의 비점오염원 제거장치에 관한 것이다.

도시지역에서 발생되는 오염원은 크게 점오염원(Point Source Pollution)과 비점오염원(Non-point Source Pollution)으로 구분할 수 있다.

먼저, 점오염원은 가정하수와 산업폐수 등은 배출관을 통해 방류되므로 오염원의 발생 지점(地點)을 쉽게 파악할 수 있는 오염원을 의미하는데, 이러한 점오염원은 오염농도가 매우 높다 하더라도 발생지점이 특정되어 있기 때문에 집중적인 정화를 통하여 용이한 수질처리를 할 수 있다.

다음으로, 비점오염원에 대하여 설명하면, 도로, 농경지, 주차장 등에 쌓여 있던 비료, 농약, 먼지, 기름성분 등에 의해 우수가 오염될 경우, 이 오염된 우수 는 지표면(地表面)을 따라 이동하기 때문에 발생지점이 분명하지 않은데, 이 오염된 우수(雨水)와 같이 발생지점이 특정되지 않은 오염원을 비점오염원이라 하며, 이러한 비점오염원은 초기에는 오염도가 높지만 시간이 지남에 따라 오염도가 떨어지나 오염지역이 넓게 분산되므로 집중적인 수질처리가 매우 어렵다.

이러한 뚜렷한 특성을 기준으로 수질분야에서는 가정하수, 산업폐수, 축산폐수와 같은 오염원을 점오염원으로 분류하고, 도로, 농경지, 주차장, 골프장 등에 쌓여 있는 오염원을 면오염원 또는 비점오염원으로 분류한다.

비점오염원은 넓은 지역에 분산되어 있고, 강우시에만 집중적으로 유출되기 때문에 그동안 오염원으로서 문제의 심각성을 인식하지 하지 못하였으나, 오늘날에는 환경오염으로 인하여 우수의 산성화와 함께 비점오염원의 독성이 부각되면서 이에 대한 관심이 모아지고 있으며, 특히 강우초기에 발생하는 초기우수(first-flush)로 인한 유출수는 오염물질의 유출농도가 높고 중금속 등의 독성물질을 함유할 개연성이 크기 때문에 이에 대한 적절한 대책이 요구되고 있다.

비점오염원 처리시설로 적용되고 있는 시설은 인공습지를 이용한 저류형, 원심력을 이용한 선회류형, 여과조를 이용한 여과형 등이 있는데, 이중 국내에서 주로 비점오염원 처리시설로서 채용하고 있는 것은 저류형이다.

상기 저류형 비점오염원 처리시설은 우수에 대한 대용량의 처리가 가능하나, 처리설비면적을 크게 하여야 하기 때문에 공간이 부족한 도심지역에는 적용하기 어려운 문제점을 안고 있다.

또한 여과형 방식의 경우 처리효율은 높으나, 여과재의 교체에 따른 유지관 리가 어렵고 유지관리비가 많이 들 뿐만 아니라 처리용량 면에서 수면적 부하율이 낮아 이 역시 많은 부지를 필요로 하기 때문에 도심지역에 적용하기에 어려운 문제점이 있다.

반면 선회류형의 경우 여과재의 교체 등을 예정하고 있지 않아 유지관리가 용이하고 처리용량 면에서 여과형에 비하여 상대적으로 적은 부지를 소요하기 때문에 도심지역에 채용하기 적합하다. 그러나 여과형보다 처리효율이 낮고, 효율적인 선회류를 형성하기 위하여 복잡한 내부구조를 사용하기 때문에 폐쇄, 파손 등의 문제가 발생될 경우 하자보수가 곤란한 문제점이 있다.

이에 본 발명의 발명자들은 도심지역에 채용하기 적합하고 처리용량이 큰 선회류형 비점오염원 제거장치에 처리효율을 높이는 방안을 찾기 위한 노력을 계속하여 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 비점오염원에 대한 대용량의 처리가 가능하고, 고효율의 처리능력을 구비하며, 유지관리가 용이한 비점오염원 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양상은 본체를 이루는 챔버(60), 상기 챔버(60)의 일측에 형성되고 오염된 우수를 선회류형 스크린(20) 내부로 유도하는 유입관(10), 상기 챔버(60) 내측에 설치되고 개방형 돌기(22)가 규칙적으로 배열된 선회류형 스크린(20), 상기 챔버(60)와 선회류형 스크린(20) 사이에 위치하고 상기 선회류형 스크린(20)에 의하여 오염물질이 분리된 처리수를 배출부로 유도하는 배출수로(30), 상기 챔버(60)의 타측에 형성되고 상기 처리수를 외부로 방류하는 배출부(40) 및 상기 선회류형 스크린(20)의 하부에 위치하고 상기 제거된 고형물을 포집하여 저장하는 고형물 포집부(50)를 포함하는 비점오염원 제거장치에 관계한다.

본 발명의 비점오염원 제거장치는 높은 처리효율과 처리용량을 위하여 챔버(60) 내부에 개방형 돌기(22)가 규칙적으로 배열된 선회류형 스크린을 적용하는 것을 특징으로 한다.

이하 도면을 참고하여 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 챔버(60)는 도 1에 도시한 바와 같이 비점오염원 제거장치의 본체를 이루며, 일측에 오염된 우수를 선회류형 스크린의 내부로 유도하는 유입관(10), 타측에 처리수를 외부로 방류하는 배출부(40)가 장착되어 있고, 내부에 선회류형 스크린(20)이 설치되어 있으며, 챔버와 선회류형 스크린 사이에 배출수로(30)가 위치하고, 선회류형 스크린(20)의 하부에 고형물 포집부(50)가 위치한다.

본 발명의 유입관(10)은 상기 챔버(60)의 일측에 형성되어 우수를 상기 선회 류형 스크린(20) 내부로 유도하는 기능을 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 유입관(10)은 상기 선회류형 스크린(20)의 접선방향으로 우수 유입시 통수면적을 점차로 감소시키는데, 이는 베르누이의 원리에 의해 통수면적을 감소시킨 만큼 유입수의 속도를 증가시켜 보다 효과적으로 선회류를 형성시키기 때문이다. 보다 바람직하게는 오염된 우수가 유입되는 유입관(10)이 통수면적을 점차 감소시키기 위해 한쪽 측면을 곡선으로 휘어지게 하는 것이 좋다. 이는 상기 선회류형 스크린의 평면부(21)에 유입되는 우수의 초기속도를 점진적으로 극대화하여 효율적으로 선회류를 형성시킬 수 있는 에너지를 확보할 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 선회류형 스크린(20)은 도 4의 운전 모식도와 같이 내부로 돌출된 개방형 돌기(22)에 의하여 개방형 돌기의 개구부 보다 큰 고형물을 우수로부터 분리하고, 상기 스크린 내부에 형성된 선회류에 의하여 상기 개구부 보다 작은 고형물을 우수로부터 제거하는 기능을 한다. 제거된 고형물은 중력과 선회류에 의하여 하부에 위치하는 고형물 포집부(50)에 포집되어 저장된다.

도 3에서 보는 바와 같이, 유입관(10)으로부터 선회류형 스크린(20)으로 유도된 오염된 우수는 유입관(10)에서 가속되고 선회류형 스크린의 평면부(21)에 의해 그 가속된 초기속도를 유지함으로써 스크린 내에 효율적인 선회류를 형성한다. 상기 선회류는 개방형 돌기의 첨단에서 개구부 방향으로 회전하며 형성되는데, 이 과정에서 개방형 돌기에 의해 비교적 큰 고형물이 우수로부터 제거되고, 선회류에 의해 비교적 작은 고형물이 우수로부터 분리된다.

상기 오염고형물이 분리된 처리수는 배출수로(30)를 거쳐 배출부(40)로 방류되고, 상기 오염고형물은 선회류형 스크린에 폐색되지 않고 중력 및 선회류에 의하여 그 하부에 위치한 고형물 포집부(50)로 포집된다. 선회류형 스크린에 상기 고형물이 폐색되지 않는 이유는 선회류형 스크린 내부에 형성된 선회류와 하기에서 상술하는 개방형 돌기(22)가 규칙적으로 배열된 스크린의 형상에 기인한다.

본 발명의 선회류형 스크린(20)은 도 2와 같이 내측에 개방형 돌기(22)가 규칙적으로 배열된 형태를 갖고, 원통형으로 제작하여 상기 챔버(60)의 내부에 설치되며, 상기 개방형 돌기(22)의 형상은 유입되는 우수와의 저항을 줄이기 위하여 유선형, 반원추형, 삼각뿔형, 쐐기형 등이 적용가능하고, 바람직하게는 반원추형이 적합하다.

상기 개방형 돌기(22)는 도 3 및 도 5에서 도시한 바와 같이 상기 선회류형 스크린(20)의 내부로 돌출되어 있고, 개방형 돌기의 개구부는 유입관(10)으로부터 유도되는 우수를 등지는 방향으로 개방된 것을 특징으로 한다. 이는 우수와 마주보는 방향으로 개방된 경우 우수의 고형물이 직접 개방형 돌기 개구부에 박혀 전체 선회류형 스크린의 폐색을 야기하기 때문이다.

또한 본 발명의 선회류형 스크린(20)은, 도 3에서 보는 바와 같이 상기 유입관(10)과 접선으로 만나는 부위에 개방형 돌기(22)가 없는 평면부(21)를 포함하는데, 이는 우수가 유입될 때 평면부와 접촉하게 함으로써 우수의 초기속도를 유지시켜 상기 스크린(20) 내부에 효율적인 선회류를 형성하게 한다.

본 발명의 배출수로(30)는 상기 선회류형 스크린(20)과 상기 챔버(60) 사이에 위치하며, 상기 선회류형 스크린(20)에 의하여 고형물로부터 분리된 처리수를 배출부(40)로 유도하는 기능을 한다.

본 발명의 배출부(40)는 상기 챔버의 타측에 설치되고, 상기 배출수로(30)로부터 유도된 처리수를 외부로 방류하는 역할을 한다.

본 발명의 고형물 포집부(50)는 상기 선회류형 스크린의 하부에 위치하며, 상기 선회류형 스크린(20)에 의하여 제거된 고형물을 포집하여 저장하는 기능을 수행한다.

보다 구체적으로 선회류형 스크린의 개방형 돌기(22)의 개구부 보다 작은 고형물은 선회류에 의하여 하부로 침전되어 고형물 포집부(50)에 저장되고, 상기 개구부보다 큰 고형물은 선회류와 중력에 의하여 하부로 침전되어 고형물 포집부(50)에 저장된다. 이 저장된 고형물은 일정 주기별로 제거될 수 있다.

상기 표 1은 선회류형 스크린의 개방형 돌기의 개구부의 크기가 5㎜일 경우 입자직경이 4.5㎜ 이상인 고형물의 제거율을 나타내었으며, 수면적 부하율(㎥/㎡/day)은 1,000~3,000까지로 하였다.

* Volume Median: 입자 직경 중간값

* Volume Mean: 입자 직경 평균값

상기 표 2는 스크린 개구부 크기가 5㎜일 경우 입자직경이 150~500㎛인 고형물의 제거율을 나타내었으며 수면적 부하율(㎥/㎡/day)은 1,000~3,000까지로 하였다. 상기 표 2에서 알 수 있듯이 스크린 개구부 크기인 5mm 이하보다 훨씬 작은 400㎛의 입자도 선회류에 의하여 제거가 되고 있음을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 선회류형 스크린을 이용한 비점오염원 제거장치에 의하면, 선회류형 스크린의 개방형 돌기의 개구부 보다 큰 오염고형물은 물론 그보다 작은 크기의 오염고형물도 제거할 수 있어 높은 효율의 정화처리가 가능하고, 스크린의 폐색을 예방하여 유지관리가 용이해지며, 또한 높은 수면적 부하율에서도 운전이 가능하기 때문에 전체설비 소요면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (4)

1. 본체를 이루는 챔버(60);

   상기 챔버(60)의 일측에 장착되고 오염된 우수를 선회류형 스크린(20) 내부로 유도하는 유입관(10);

   상기 챔버(60) 내부에 설치되고 개방형 돌기(22)가 규칙적으로 배열된 선회류형 스크린(20);

   상기 챔버(60)와 선회류형 스크린(20) 사이에 위치하고 상기 선회류형 스크린(20)에 의하여 오염물질이 분리된 처리수를 배출부(40)로 유도하는 배출수로(30);

   상기 챔버(60)의 타측에 설치되고 상기 처리수를 외부로 방류하는 배출부(40); 및

   상기 선회류형 스크린(20)의 하부에 위치하고 상기 제거된 고형물을 포집하여 저장하는 고형물 포집부(50)로 구성되고,

   상기 유입관(10)은 통수면적을 점차로 감소시켜 상기 선회류형 스크린의 접선방향으로 우수를 유입하게 하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 제거장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 선회류형 스크린(20)은 상기 유입관(10)과 접선으로 만나는 부위에 평면부(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 제거장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 개방형 돌기(22)는 반원추형으로서 상기 선회류형 스크린의 내부로 돌출되어 있고, 상기 개방형 돌기(22)의 개구부는 유입관으로부터 유입되는 우수를 등지는 방향으로 개방되는 것을 특징으로 하는 비점오염원 제거장치.

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