KR100904177B1 - 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강우시 하천 또는 호소 등으로 유입되는 초기우수에 포함된 비점오염원을 분리제거하여 수질오염을 방지하는 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 초기우수가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고 초기우수에 포함된 토사를 침전분리시키는 차집맨홀과, 상기 차집맨홀과 제1격벽에 의하여 구분되면서 일체로 성형되어 차집맨홀에서 배출된 초기우수의 부유물질을 여과 및 분리하는 스크린조와, 상기 차집맨홀과 스크린조간을 구분하는 제1격벽의 상단부에 관통 형성된 스크린조 유입구와, 상기 스크린조의 말단부에서 그 하단에 관통 형성된 여과조 유입구와, 상기 스크린조와 일체로 성형되되 스크린조의 깊이 및 면적보다 더 크게 성형된 여과조와, 상기 여과조와 제2격벽에 의하여 구분되면서 일체로 성형되는 동시에 상기 차집맨홀과 월류벽에 의하여 구분되며 일체로 성형되는 방류조와, 상기 여과조와 방류조간을 구분해주는 제2격벽에 장착되어 상기 스크린조에 배출된 초기우수의 미세먼지 및 용존 유기성물질을 여과시키는 다수의 활성탄 여과필터와, 상기 방류조의 하단 일측에 관통 형성된 우수 유출구로 구성된 것을 특징으로 하며, 초기우수에 포함된 비점오염원을 간단하게 효과적으로 분리제거하여 수질오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

초기우수, 비점오염원, 스크린조, 여과조, 방류조, 여과필터, 정화

Description

초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치 및 방법{Device and method for purifying the first rainwater containing non-point source}

본 발명은 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우수관거에 연결할 수 있는 장치형 오염방지시설로서, 강우시 하천 또는 호소 등으로 유입되는 초기우수를 최대한 저장하면서 초기우수에 포함된 비점오염원을 간단하게 효과적으로 분리제거하여 수질오염을 방지할 수 있도록 한 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로 비점오염원이란 공장폐수, 축산폐수, 생활하수 등 오염원이 고정된 경우를 말하는 점오염원과 달리 오염물질이 배출되는 위치를 정확히 파악하기 어려운 산재된 오염원으로서, 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등과 같이 불특정한 장소에서 불특정하게 수질오염 물질을 배출하는 오염원을 의미한다.

이러한 비점오염원은 주로 빗물 혹은 눈녹은 물과 함께 특별한 정화시설을 거치지 않고 하천이나 호소(湖沼; 내륙에 있는 호수와 늪 등)로 흘러들어와 물을 오염시키고 있으나 이에 대한 오염방지에 어려움이 있다.

또한, 비점오염원은 오염물질의 유출 및 배출경로가 명확하게 구분되지 않아 수집이 어렵고 그 발생량 및 배출량이 강수량 등의 기상조건에 의해 크게 좌우되기 때문에 초기우수 처리를 위한 시설의 설계 및 유지관리에 어려움이 있고, 도시화 및 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되면서 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천 및 호소의 수질오염이 심각한 문제로 대두되고 있다.

일반적으로 비점오염원의 제거를 위하여 사용하고 있는 방법은 저류형, 침투형, 식생형, 장치형 등이 있는데, 상기 저류형은 가장 일반적인 것으로서 초기우수내의 입자상 오염물질을 침전에 의해 제거하는 방법이다.

또한, 상기 침투형은 강우유출수의 지하 침투능력을 증대시켜 우수유출 저감과 아울러 지하 침투과정에서 오염물질을 제거하는 방법이고, 상기 식생형은 주로 전처리 방법으로 사용되는 것으로 식생수로와 식생여과대 등이 있으며, 상기 장치형은 관거에 설치하는 시설로서 주로 관거를 통해 우수가 유출되는 도시지역에 적용 가능하며 부유성 고형물질의 제거가 주된 목적이며, 여과형, 침전형, 수류형 등으로 구분되어 진다.

그러나 위와 같은 비점오염원의 제거방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

저류형의 경우에는 초기우수내의 입자상 오염물질을 침전에 의해 제거하기 때문에 입자상물질에 부착되어 있는 오염물질을 제거하는데 효과적이지만 용존성 물질을 제거하는데 한계가 있을 뿐만 아니라 비교적 대규모의 토지가 필요하므로 이미 개발된 지역에 적용하기에는 경제적으로 어려움이 있고, 또한 저류된 수질의 악화로 인한 해충이 발생되므로 보건상의 문제점을 유발시킨다.

침투형의 경우에는 토사, 부유물 및 오염물의 지속적인 유입으로 인한 공극 막힘현상이 발생하여 유지관리가 어려운 단점이 있다.

식생형의 경우에는 일정 규모 이상의 토지가 필요하고 식생이 유지될 수 있는 이상적인 환경조건이 필요한 한계점이 있다.

그러므로 이와 같은 문제점들을 보완하여 도시나 소규모 개발지역에 적용할 수 있고, 적은 부지면적에도 용이하게 설치할 수 있으며, 청소 및 유지관리가 용이하여 그 처리효율이 높은 비점오염원에 대한 장치형의 정화시설이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 강우시 초기우수를 최대한 저장하면서 초기우수에 포함된 비점오염원을 크기별 및 종류별로 간단하게 효과적으로 분리제거하여 초기우수에 포함된 비점오염원에 의한 하천이나 호소 등의 수질오염을 방지할 수 있도록 한 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치는, 초기우수가 유입되는 유입구가 일측에 형성되고 초기우수에 포함된 중량의 토사를 침전분리시키는 차집맨홀과, 상기 차집맨홀과 제1격벽에 의하여 구분되면서 일체로 성형되어 차집맨홀에서 배출된 초기우수의 부유물질을 여과 및 분리하는 스크린조와, 상기 차집맨홀과 스크린조간을 구분해주는 제1격벽의 상단부에 관통 형성된 스크린조 유입구와, 상기 스크린조의 말단부에서 그 하단에 관통 형성된 여과조 유입구와, 상기 스크린조와 일체로 성형되되 스크린조의 깊이 및 면적보다 더 크게 성형된 여과조와, 상기 여과조와 제2격벽에 의하여 구분되면서 일체로 성형되는 동시에 상기 차집맨홀과 월류벽에 의하여 구분되어 일체로 성형되는 방류조와, 상기 여과조와 방류조간을 구분해주는 제2격벽에 장착되어 상기 스크린조에 배출된 초기우수의 미세먼지 및 용존 유기성물질을 여과시키는 다수의 활성탄여과필터와, 상기 방류조의 하단 일측에 관통 형성된 우수 유출구로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 스크린조와 여과조의 바닥면은 초기우수의 이송속도를 빠르게 유도하기 위해 초기우수의 흐름방향을 따라 경사면으로 형성되게 하며, 상기 스크린조에는 부유물질을 여과 및 분리하는 조목스크린과 세목스크린이 초기우수의 흐름방향을 따라 순차적으로 장착된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차집맨홀과 방류조를 구분해주는 월류벽은 후기우수가 차집맨홀에서 방류조로 직접 흐르도록 상기 제1 및 제2격벽의 높이보다 낮게 형성되게 하며, 상기 방류조의 유출구는 우수관거와 연결되되 유출구를 우수관거보다 더 높게 위치시켜 상기 스크린조, 여과조 및 방류조내의 우수가 모두 배출되면서 건조될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

삭제

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 방법은, 초기우수가 차집맨홀로 유입되어 초기우수에 포함된 중량의 토사가 침전분리되는 단계와, 차집맨홀에서 배출된 초기우수의 부유물질을 스크린조에 설치된 조목스크린과 세목스크린에서 여과 및 분리시키는 단계와, 스크린조에서 부유물질이 여과 및 분리된 초기우수가 여과조로 보내어지는 단계와, 상기 여과조에서 초기우수의 미세먼지 및 용존 유기성 물질이 활성탄여과필터에 의하여 여과되는 단계와, 상기 여과조에서 배출된 초기우수가 방류조에 보내어지는 동시에 우수관거로 최종 배출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 차집맨홀에 후기우수가 유입되면, 후기우수가 차집맨홀과 방류조를 구분해 주는 월류벽을 넘어 방류조로 직접 흐르게 된 후, 상기 여과조에서 배출된 초기우수와 합쳐져 우수관거로 배출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기한 과제 해결 수단을 통하여 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 의한 차집맨홀, 스크린조, 여과조 및 방류조로 이루어진 초기우수 정화장치를 주차장, 도로, 산업단지, 도심지 등의 우수관거에 연결하여 설치함으로써, 초기우수에 포함된 각종 비점오염물질을 단시간내에 최대량 분리제거할 수 있으므로 비점오염원에 의한 하천 및 호소 등의 수질오염을 방지할 수 있다.

둘째, 본 발명의 장치는 스크린조에서 초기우수의 흐름을 빠르게 유도하여 부유물질 등을 순차로 여과 분리할 수 있으며, 우수관거보다 높게 설치되어 수위차에 의하여 각 조(스크린조, 여과조, 방류조 등)내의 초기우수 유입수가 모두 방류되므로 활성탄 여과필터에 의하여 걸러진 오염물질이 빠른시간내에 건조됨에 따라 2차오염을 방지함과 함께 악취 및 해충 발생을 억제시킬 수 있다.

셋째, 본 발명의 장치내에 초기우수 저장공간(특히 여과조)을 넓게 형성하여 오염도가 높은 초기우수를 최대한 저장 및 처리할 수 있을 뿐만 아니라 유독물이나 유류 등이 유출될 시에는 다량의 유해물질을 저장할 수 있는 방재기능도 겸비할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치를 나타내는 평단면도이고, 도 2는 그 외관 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도를, 도 4는 도 1의 B-B선 단면도를, 도 5는 도 1의 C-C선 단면도를 각각 나타내며, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치에서 초기우수의 정화를 위한 흐름을 보여주는 단면 사시도이다.

본 발명의 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치는 미리 성형틀에 맞추어 제작한 프리캐스트 콘크리트(precast concrete) 구조물로서, 그 내부는 차집맨홀(10)과, 스크린조(20)와, 여과조(30) 및 방류조(40)로 구분되어 진다.

상기 차집맨홀(10)은 소정의 깊이 및 면적을 갖는 사각공간으로서, 그 일측에는 초기우수가 유입되는 유입구(12)가 관통 형성된다.

이때, 상기 유입구(12)를 통해 상기 차집맨홀(10)의 내부로 유입된 초기우수에는 일정 중량 이상의 토사와, 부유물질(비교적 큰 부유물이나 협잡물, 쓰레기 등), 미세먼지, 용존 유기성물질 등 여러가지 비점오염원이 포함된다.

먼저, 상기 차집맨홀(10)에서는 초기우수에 포함된 일정 중량 이상의 토사가 바닥에 침전 분리된다.

상기 스크린조(20)는 상기 차집맨홀(10)과 제1격벽(22)에 의하여 별도의 공간으로 구분되면서 일체로 성형되며, 그 바닥면은 초기우수의 이송속도를 보다 빠르게 유도할 수 있도록 초기우수의 흐름방향을 따라 소정의 각도로 경사진 스크린조 경사면(24)으로 형성된다.

또한, 상기 스크린조(20)에는 초기우수의 흐름방향을 따라 미세다공이 형성된 조목스크린(26)과 보다 미세한 다공이 형성된 세목스크린(28)이 순차적으로 이격 장착된다.

이때, 상기 차집맨홀(10)과 스크린조(20)간을 구분해주는 제1격벽(22)의 상단부에는 스크린조 유입구(29)가 관통 형성된다.

따라서, 상기 차집맨홀(10)내의 초기우수가 상기 스크린조 유입구(29)를 통과하여 스크린조(20)로 유입되는 동시에 그 바닥의 스크린조 경사면(24)에 의하여 유속이 증대되면서 상기 조목스크린(26)과 세목스크린(28)을 순차적으로 통과함으로써, 초기우수에 포함된 부유물질(비교적 큰 부유물이나 협집물, 쓰레기 등)이 순차로 여과되어 분리되어 진다.

상기 여과조(30)는 스크린조(20)의 아래쪽에 별도의 독립된 공간이 되면서 일체로 성형되되, 스크린조(20)의 깊이 및 면적보다 더 크게 성형되어, 보다 큰 체적 공간을 가지며, 그 바닥면은 우수의 유속을 방류조쪽으로 증가시키기 위하여 여과조 경사면(38)으로 형성된다.

이때, 상기 스크린조(20)의 말단부에서 그 하단에는 여과조(30)로 초기우수가 배출되도록 여과조 유입구(32)가 관통 형성된다.

상기 방류조(40)는 상기 여과조(30)와 제2격벽(34)에 의하여 구분되면서 일체로 성형되는 동시에 상기 차집맨홀(10)과 월류벽(42)에 의하여 구분되며 일체로 성형된다.

특히, 상기 여과조(30)와 방류조(40)간을 구분해 주는 제2격벽(34)에는 다수의 활성탄여과필터(36)가 장착된다.

따라서, 상기 스크린조(20)에서 부유물질이 여과된 초기우수는 상기 여과조 유입구(32)를 통과하여 여과조(30)의 바닥으로 낙하하며 유입되고, 연이어 상기 다수의 활성탄여과필터(36)를 통과하여 방류조(40)로 배출되는 바, 이때 다수의 활성탄여과필터(36)는 초기우수에 포함된 미세먼지 및 용존 유기성물질을 여과시키게 된다.

이때, 상기 스크린조(20)내의 초기우수가 여과조 유입구(32)를 통과하는 동시에 여과조(30)내로 낙하하게 되는데, 그 낙차에 의해 여과조(30)의 바닥으로 초기우수가 떨어질 때 와류가 발생되며, 이 와류는 여과조(30)의 바닥면에 초기우수에 포함된 슬러지의 침전이 생성되지 않게 해준다.

위와 같은 과정에서 상기 여과조(30)는 부유물질이 여과된 초기우수를 저장하는 기능을 하고, 저장된 초기우수는 상기 활성탄여과필터(36)를 통과함으로써, 초기우수에 포함되어 탁도를 유발시키는 미세먼지 또는 악취의 원인인 용존 유기성물질이 용이하게 여과되고, 그 여과된 처리수는 방류조(40)로 보내어 진다.

최종적으로, 상기 방류조(40)로 보내어진 초기우수는 방류조의 하단 일측에 관통 형성된 우수 유출구(44)를 통하여 우수관거(미도시됨)로 방류되어 진다.

이와 같이, 상기 차집맨홀(10)에서 초기우수에 포함된 일정 중량의 토사가 침전되고, 상기 스크린조(20)에 이중으로 설치된 조목스크린(26) 및 세목스크린(28)에 의하여 비교적 큰 부유물이나 쓰레기 등이 1차로 걸러지게 되며, 상기 여과조(30)에 설치된 활성탄여과필터(36)를 통하여 미세먼지나 용존 유기성물질 등이 2차로 여과처리되므로 초기우수에 의하여 하천이나 호소 등이 오염되는 것을 최소화시킬 수 있다.

한편, 상기 차집맨홀(10)과 방류조(40)를 나누어주는 월류벽(42)은 후기우수가 차집맨홀(10)에서 방류조(40)로 직접 흐르도록 상기 제1 및 제2격벽(22,34)의 높이보다 낮게 형성된다.

이에, 상기 차집맨홀(10)에 초기우수보다 많은 양의 후기우수가 유입되면, 이 후기우수는 차집맨홀(10)과 방류조(40)를 구분해 주는 월류벽(42)을 넘어서 방류조(40)로 직접 흐르게 된 후, 상기 여과조(30)에서 여과되어 배출된 초기우수와 합쳐진 다음, 최종적으로 우수관거로 방류되어 진다.

또한, 상기 방류조(40)의 유출구(44)는 하천을 향하는 우수관거(미도시됨)와 연결되되, 이 유출구(44)를 우수관거보다 더 높게 위치되도록 함으로써, 상기 스크 린조(20)와 여과조(30) 및 방류조(40)내의 우수가 모두 배출될 수 있으며, 스크린조(20)와 여과조(30) 및 방류조(40)내의 잔존 우수가 신속하게 건조될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 초기우수 정화장치 즉, 스크린조(20)와 여과조(30)와 방류조(40)등의 내부로부터 초기우수가 모두 배출되어 건조되면, 정화장치 내의 잔존 슬러지를 용이하게 처리할 수 있을 뿐만 아니라 악취 및 해충이 발생되는 것을 억제시킬 수 있다.

한편, 상기 차집맨홀(10), 스크린조(20), 여과조(30) 및 방류조(40)의 각 상부에는 유지관리 및 보수를 위한 맨홀덮개(50)가 설치되는데, 본 발명의 정화장치를 프리캐스트 콘크리트(precast concrete) 구조물로 축조할 때, 각 조마다 맨홀덮개(50)가 설치되며, 이에 작업자의 동선을 최소화하면서 각 조의 청소 및 스크린조(20)내의 세목 및 조목스크린(26,28)의 교체, 그리고 여과조(30)내의 활성탄여과필터(36)의 교체작업을 용이하게 실시할 수 있다.

본 발명의 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 방법은, 초기우수가 차집맨홀로 유입되어 초기우수에 포함된 중량의 토사가 침전분리되는 단계와; 차집맨홀에서 배출된 초기우수의 부유물질을 스크린조에 설치된 조목스크린과 세목스크린에서 여과 및 분리시키는 단계와; 스크린조에서 부유물질이 여과 및 분리된 초기우수가 여과조로 보내어지는 단계와; 상기 여과조에서 초기우수의 미세먼지 및 용존 유기성물질이 활성탄여과필터에 의하여 여과되는 단계와; 상기 여과조에서 배출된 초기우수가 방류조에 보내어지는 동시에 우수관거로 최종 배출되는 단계;로 이루어진다.

또한, 상기 차집맨홀에 후기우수가 유입되면, 후기우수가 차집맨홀과 방류조를 구분해 주는 월류벽을 넘어 방류조로 직접 흐르게 된 후, 상기 여과조에서 배출된 초기우수와 합쳐져 우수관거로 배출되는 단계를 더 포함한다.

이상과 같이, 본 발명의 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치는 초기우수에 포함된 비점오염물질인 침전성 부유물질 및 부상성 물질 등의 고형물을 간단하게 효과적으로 분리제거할 수 있을 뿐만 아니라 초기우수의 유량 조정 및 저류기능을 겸비하여 급격한 유량변동에 대해 탄력적으로 대응할 수 있으며, 또한 어떠한 장소라도 소규모 설치가 가능하고, 별도의 구동부분이 없어 유지관리가 용이하며, 유체의 흐름특성을 이용하므로 에너지소비가 전혀 없는 등의 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치를 나타내는 평단면도.

도 2는 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치를 나타내는 외관 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치로서, 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치로서, 도 1의 B-B선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치로서, 도 1의 C-C선 단면도.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치에서 초기우수의 정화를 위한 흐름을 보여주는 단면 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 차집맨홀 12 : 초기우수 유입구

20 : 스크린조 22 : 제1격벽

24 : 스크린조 경사면 26 : 조목스크린

28 : 세목스크린 29 : 스크린조 유입구

30 : 여과조 32 : 여과조 유입구

34 : 제2격벽 36 : 활성탄 여과필터

38 : 여과조 경사면 40 : 방류조

42 : 월류벽 44 : 유출구

50 : 맨홀덮개

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 초기우수가 유입되는 유입구(12)가 일측에 형성되고 초기우수에 포함된 중량의 토사를 침전분리시키는 차집맨홀(10)과, 상기 차집맨홀(10)과 제1격벽(22)에 의하여 구분되면서 일체로 성형되어 차집맨홀(10)에서 배출된 초기우수의 부유물질을 여과 및 분리하는 스크린조(20)와, 상기 차집맨홀(10)과 스크린조(20)간을 구분해주는 제1격벽(22)의 상단부에 관통 형성된 스크린조 유입구(29)와, 상기 스크린조(20)의 말단부에서 그 하단에 관통 형성된 여과조 유입구(32)와, 상기 스크린조(20)와 일체로 성형되되 스크린조(20)의 깊이 및 면적보다 더 크게 성형된 여과조(30)와, 상기 여과조(30)와 제2격벽(34)에 의하여 구분되면서 일체로 성형되는 동시에 상기 차집맨홀(10)과 월류벽(42)에 의하여 구분되어 일체로 성형되는 방류조(40)와, 상기 여과조(30)와 방류조(40)간을 구분해주는 제2격벽(34)에 장착되어 상기 스크린조(20)에 배출된 초기우수의 미세먼지 및 용존 유기성물질을 여과시키는 다수의 활성탄여과필터(36)와, 상기 방류조(40)의 하단 일측에 관통 형성된 우수 유출구(44)를 포함하는 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치에 있어서,

   상기 스크린조(20)와 여과조(30)의 바닥면에는 초기우수의 이송속도를 빠르게 유도하기 위해 초기우수의 흐름방향을 따라 경사면(24,38)이 각각 형성되며;

   상기 스크린조(20)에는 부유물질을 여과 및 분리하는 조목스크린(26)과 세목스크린(28)이 초기우수의 흐름방향을 따라 순차적으로 장착되고;

   상기 차집맨홀(10)과 방류조(40)를 구분해주는 월류벽(42)은 후기우수가 차집맨홀(10)에서 방류조(40)로 직접 흐르도록 상기 제1 및 제2격벽(22,34)의 높이보다 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 초기우수에 의한 오염을 정화시키는 장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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