KR100917400B1 - 생태정화형 인공습지용 세정식 연결수로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인공습지를 구성하는 구성요소간 또는 인공습지의 유입 및 유출부에 구성되는 연결수로로서 수로 내부를 입자상 매질로 충전(充塡)하여 수로 상부의 자유수면 흐름 뿐 아니라 매질을 통한 흐름을 유도하고 식생형성을 유도함으로써 자연여과 및 정화효과를 극대화하는 생태정화형 인공습지 연결수로에 관한 것으로, 수로 저면에 집수판을 설치하고 이 집수판과 수로변을 연결하는 배출관을 설치하여 주기적으로 펌프를 통한 강제 흡입을 실시함으로써 수로내 충전된 입자상 매질을 세정할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여 인공습지 연결수로에 충전된 입자상 매질의 공극간 오염물을 주기적으로 제거함으로써 수로의 여과 및 정화성능을 장기간 유지할 수 있으며, 이로써 별도의 매질 교체 공사 없이도 수명을 연장할 수 있어 인공습지 연결수로의 유지관리 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
인공습지, 연결수로, 집수판, 펌프

Description

생태정화형 인공습지용 세정식 연결수로{Washing type nature friendly channel for artificial wetland}
본 발명은 인공습지를 구성하는 구성요소간 또는 인공습지의 유입 및 유출부에 구성되는 연결수로로서 수로 내부를 입자상 매질로 충전(充塡)하여 수로 상부의 자유수면 흐름 뿐 아니라 매질을 통한 흐름을 유도하고 식생형성을 유도함으로써 자연여과 및 정화효과를 극대화하는 생태정화형 인공습지 연결수로에 관한 것으로, 수로 저면에 집수판을 설치하고 이 집수판과 수로변을 연결하는 배출관을 설치하여 주기적으로 펌프를 통한 강제 흡입을 실시함으로써 수로내 충전된 입자상 매질을 세정할 수 있도록 한 것이다.
인공습지란 그 사전적 의미에서와 같이 수질개선, 생물서식지의 제공 및 친수환경의 조성 등을 목적으로 인공적으로 조성된 습지를 말한다.
수질오염을 유발하는 오염원은 배출지점 및 배출경로의 확인이 가능한 점오염원과 배출지점 등이 불분명한 비점오염원으로 구분될 수 있는데, 하천수질의 관 점에서 점오염원은 오, 폐수를 발생하는 산업시설 등을 들 수 있으며, 비점오염원은 강우의 초기유출을 통하여 유입되는 유역내 오염물을 들 수 있다.
이렇듯 비점오염원은 일반적으로 강우 유출에 의하여 발생되기 때문에 일간, 계절간 배출량의 변화가 크므로 예측과 정량화가 어려운 특성이 있다.
비점오염원의 처리시설은 크게 저류에 의하여 오염물질을 저감하는 저류형, 강우 유출의 지하침투를 촉진하는 침투형, 인공습지 및 식생 등을 통하여 처리수내 오염물을 여과 및 분해하는 습지형 등으로 구분될 수 있으며, 이 중 습지형은 오염물의 처리 뿐 아니라 생태환경 및 친수환경의 조성이 가능한 장점이 있다.
인공습지는 단일 습지로 구성되거나 도 1 및 도 2에서와 같이 다양한 형태의 단위습지가 조합되어 구성될 수도 있는데, 도시된 예에는 최초 유입수내 고형물을 침전시키는 침전지, 수질정화 기능을 가진 다양한 수생식물이 식재되는 수생식물지, 다양한 수생 동, 식물에게 서식환경을 제공함과 동시에 배출전 저류기능을 수행하는 방류연못이 구성되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 인공습지는 단위습지간 수두차를 이용한 자연유하 방식으로 운영되는 형태로서, 각 단계별 단위습지를 서서히 통과하며 정화처리된 처리수가 다시 하천으로 방류되는 방식으로 처리되는데, 각 단위습지의 연결은 도 1에서와 같이 개수로(open channel)로 이루어지거나 인접한 경우 직접월류를 통하여 이루어지며, 도 2에서와 같이 매설된 관수로로 이루어질 수도 있다.
또한, 최초 유입부에서 최종 유출부간의 수두차가 부족하거나, 인공습지의 부지가 원격지일 경우 펌프를 통한 취수 또는 가압이 수행될 수도 있다.
이렇듯, 조합형 인공습지를 구성하는 개별 단위습지 또는 처리지(處理池)는 개수로 또는 관수로 형태의 수로로 연결되는데, 인공습지의 부지가 충분히 확보되지 못할 경우 조합형 인공습지를 구성하는 각 요소가 상당거리 이격될 수 있으며, 원격지에 위치한 다수의 인공습지를 연결할 경우 연결수로의 연장이 상당수준 길어질 수 있는 바, 연결수로의 체적 및 체류시간이 커지게 되므로, 연결수로를 단순한 수로로써 뿐 아니라 소기의 오염물 처리효과를 가지는 처리수단으로 활용하는 것이 바람직하다.
이에, 도 3에서와 같이 개수로 내부에 세립층(11), 미생물 담체층(12) 및 조립층(13) 등 입자상 매질을 충전하여 처리수가 수로 상부의 자유수면 흐름 뿐 아니라 매질을 통하여 흐를 수 있도록 함으로써, 자연여과 및 정화효과를 얻을 수 있도록 한 생태정화형 인공습지 연결수로가 개발된 바 있다.
도 3의 종래 생태정화형 인공습지 연결수로는 도시된 바와 같이, 수로 단면의 일부를 세립층(11), 담체층(12) 및 조립층(13) 등의 입자상 매질로 충전하고, 수로 상부에는 식생 형성을 유도한 것으로, 이들 입자상 매질의 공극을 통한 자연여과 및 미생물 담체층(12)을 통한 생물학적 정화처리 기능과 함께, 수로 상부에 형성된 식생을 통한 자연정화 촉진 기능을 통하여 인공습지간 처리수의 이동과정에서도 상당 수준의 처리효과를 기대할 수 있다.
그러나 수로의 장기간 사용시 여과체 역할을 수행하는 입자상 매질의 공극이 처리수내 오염물로 폐색되어 여과 및 정화처리 효과가 저감됨은 물론 수로의 통수능 또한 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 수로의 입자상 매질을 교체하는 방안을 고려할 수 있으나, 공사비 소요는 물론 매질 교체 후 수로 상부의 식생회복에 장기간이 소요되는 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 이에 창안한 것으로, 인공습지에 연결되는 연결수로로서, 수로 내부에 입자상 매질이 충전(充塡)되는 생태정화형 인공습지용 연결수로에 있어서, 상단에 스크린(23)이 결합되고, 중심을 향한 경사면(22)이 상부에 형성되며, 중심부에는 배출구(21)가 형성된 집수판(20)이 수로 저면에 설치되고, 집수판(20)의 배출 구(21)에는 배출관(30)이 결합되어 수로변에 설치된 매설함(32)에 연결됨을 특징으로 하는 생태정화형 인공습지용 세정식 연결수로이다.
또한, 집수판(20)의 경사면(22)에는 상단이 스크린(23) 저면에 접하는 지지돌부(24)가 형성되며, 수로내 입자상 매질에는 하부에 다수의 노즐(42)이 설치된 주입관망(40)이 매설되고, 주입관망(40)과 매설함(32)은 주입관(41)으로 연결됨을 특징으로 하는 생태정화형 인공습지용 세정식 연결수로이다.
본 발명을 통하여 인공습지 연결수로에 충전된 입자상 매질의 공극간 오염물을 주기적으로 제거함으로써 수로의 여과 및 정화성능을 장기간 유지할 수 있으며, 이로써 별도의 매질 교체 공사 없이도 수명을 연장할 수 있어 인공습지 연결수로의 유지관리 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 수로 상부에 형성된 식생을 파괴하지 않으면서도 수로내 입자상 매질의 정화성능 및 청결상태를 확보할 수 있으므로 매질 교체후 식생회복에 소요되는 기간이 불필요할 뿐 아니라 수로 상부 식생에 의한 자연정화 효과 또한 지속적으로 유지하는 장점이 있다.
본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 4는 본 발명이 적용된 조합형 인공습지의 평면 예시도로서, 그 연결 수로의 대표 횡단면도인 도 5를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 연결수로는 수로 내부가 입자상 매질로 충전(充塡)되어 수로 상부의 자유수면 흐름 뿐 아니라 매질을 통한 흐름도 발생된다.
즉, 자유수면 대수층내 지하수 흐름과 유사한 양태의 흐름이 발생되되, 자연상태의 일반 대수층에 비하여 높은 투수계수를 확보하여 유속을 소정 수준 이상으로 유지함으로써 여과수단 및 수로로서의 기능을 겸비할 수 있도록 한 것이다.
특히, 수로내 매질의 상층부에는 다양한 수생식물이 식재되어, 이들을 통한 오염물질 흡수, 분해 및 용존산소 증가효과를 얻을 수 있으며, 각종 동, 식물의 서식환경을 제공하는 효과도 얻을 수 있다.
이러한 입자상 매질 충전 수로 저면에는 본 발명의 핵심 구성인 집수판(20)이 설치된다.
집수판(20)은 상부에 요입부(凹入部)가 형성된 일종의 호퍼(hopper)형 구조물로서, 콘크리트 등으로 성형되며, 상단에는 매질 입자의 유입을 방지하는 스크린(23)이 결합되고 수로변에 설치되는 매설함(32)과 배출관(30)을 통하여 연결된다.
즉, 도 6에서와 같이 장방형의 집수판(20) 상부면에는 상단 측면에서 중심부를 향하는 경사면(22)이 형성되어 유입되는 물이 중심부로 집수될 수 있도록 구성되며, 중심부에는 배출구(21)가 형성되어 배출관(30)이 연결된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 집수판(20)의 경사면(22)에는 상단이 스크린(23) 저면에 접하는 지지돌부(24)를 형성하여 스크린(23)을 지지할 수 있도록 함 으로써 스크린(23) 상부에 작용하는 하중에 의하여 스크린(23)이 변형되는 것을 방지하였으며, 집수판(20) 저면에는 배출관(30)이 결합되는 매입홈(25)을 구성하여 배출관(30)을 설치하기 위한 별도의 추가 굴착작업 없이도 간편한 시공이 가능하도록 하였다.
도 8은 본 발명의 사용상태를 도시한 것으로, 매설함(32)내 배출관(30)의 말단에 펌프(33)를 연결하여 흡입함으로써 수로내 처리수의 집수판(20)내 고속 강제유입을 유도하여 입자상 매질의 공극간 오염물을 세척할 수 있도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 상시 작동을 전제로 하는 구조물이 아니라, 주기적으로 펌프(33)를 통한 매질내 고속의 처리수 흐름을 발생시킴으로써 수로의 여과성능을 향상시키는 것이다.
한편, 도 9는 본 발명의 수로에 목재 방틀(15) 및 식생롤(16)을 적용하여 자연친화적 하천형 수로를 구성한 예로서, 목재 방틀(15)에는 미생물이 접종되는 담체층(12)을 포설하여 수질개선 효과는 물론 시공성 및 호안(護岸) 효과를 확보할 수 있으며, 다수의 천연소재 식생롤(16)을 수로의 사면 및 주변에 배치함으로써 수생 및 수변식물의 활착을 촉진하고, 각종 동식물의 서식환경을 제공할 있도록 하였다.
이렇듯 본 발명에서는 처리수의 고속 강제 유입을 통한 매질 공극 세척을 통하여 매질의 교환 없이도 수로의 여과성능을 유지할 수 있으나, 처리수의 흡입만으로는 매질 공극 세척에 충분한 유량을 확보하지 못할 수 있으므로, 도 10 및 도 11에서와 같은 주입관망(40)을 통하여 세척수를 주입함으로써 월등한 세척효과를 달 성할 수 있다.
즉, 도 11에서와 같이, 하부에 다수의 노즐(42)이 설치된 다수의 관체(管體)가 망상(網狀)으로 연결된 주입관망(40)을 수로의 매질내에 매설하고, 이 주입관망(40)과 매설함(32)을 주입관(41)으로 연결하여, 펌프(33)를 통한 배출관(30) 흡입과 동시에, 주입관(41)을 통하여 세척수를 주입함으로써 세척효과를 극대화하는 것이다.
이로써 처리수 유량확보가 어려운 갈수기에도 효과적인 매질 세척이 가능할 뿐 아니라, 그외 평수기에도 세척효과를 제고할 수 있다.
도 1은 조합형 인공습지가 적용된 하천 평면도
도 2는 조합형 인공습지의 종단면도
도 3은 종래의 인공습지 연결수로 대표단면도
도 4는 본 발명이 적용된 조합형 인공습지 평면 예시도
도 5는 도 4의 A-A'선 단면도
도 6은 본 발명의 요부발췌 분해사시도
도 7은 본 발명의 집수판 부분절단 사시도
도 8은 본 발명의 사용상태 대표단면도
도 9는 방틀이 적용된 본 발명의 일 실시예 예시도
도 10은 주입관망이 적용된 본 발명의 일 실시예 대표단면도
도 11은 도 10 실시예의 주입관망 상세도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
11 : 세립층
12 : 담체층
13 : 조립층
15 : 방틀
16 : 식생롤
20 : 집수판
21 : 배출구
22 : 경사면
23 : 스크린(screen)
24 : 지지돌부
25 : 매입홈
30 : 배출관
32 : 매설함
33 : 펌프
40 : 주입관망
41 : 주입관
42 : 노즐

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 수로 내부에 입자상 매질이 충전(充塡)되는 생태정화형 인공습지용 연결수로로서, 상단에 스크린(23)이 결합되고, 중심을 향한 경사면(22)이 상부에 형성되며, 중심부에는 배출구(21)가 형성된 집수판(20)이 수로 저면에 설치되고, 집수판(20)의 배출구(21)에는 배출관(30)이 결합되어 수로변에 설치된 매설함(32)에 연결되는 생태정화형 인공습지용 연결수로에 있어서,
    수로내 입자상 매질에는 하부에 다수의 노즐(42)이 설치된 주입관망(40)이 매설되고;
    주입관망(40)과 매설함(32)은 주입관(41)으로 연결됨을 특징으로 하는 생태정화형 인공습지용 세정식 연결수로.
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