KR100944122B1 - 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지에 관한 것으로서, 유입암거와 습지공간 및 유출암거로 이루어진 인공습지에 있어서, 상기 유입암거로부터 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수가 상기 습지공간으로 유입되는 제 1 습지취입수로; 상기 습지공간 내에서 질소와 유기물질을 제거하는 수심이 깊은 임의성 산화지; 상기 임의성 산화지 외곽의 습지공간에 걸쳐 설치되어 강우유출수를 여과시키는 제 1 여과대; 강우유출수를 상기 습지공간으로 유입되도록 한 제 2 습지취입수로; 상기 강우유출수가 돌아나가 먼거리를 이동하도록 습지공간의 중간에 설치되는 중도; 상기 강우유출수에 포함된 오염원을 침전시키는 침사지; 오염원이 제거된 상기 강우유출수를 유도하여 흐르게 하는 유도수로; 상기 유도수로와 연결되어 오염원이 제거된 상기 강우유출수를 방류하도록 한 마이크로 풀; 및 상기 강우유출수를 여과시켜 상기 마이크로 풀로 보내는 제 2 여과대로 이루어져, 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수가 2단계로 동시에 처리되어 수질의 정화가 더욱 완벽하게 이루어지는 효과가 있다.
습지, 강우유출수, 습지취입수로, 침사지, 유도수로, 여과대, 마이크로 풀
Description
본 발명은 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지에 관한 것으로서, 상세히는 비가 내렸을 때 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)을 동시에 효율적으로 처리하여 오염원이 제거된 물만을 방류할 수 있도록 한 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지에 관한 것이다.
일반적으로 습지의 종류에는 자연습지(natural wetland), 복원습지(restored wetland), 조성습지(created wetland), 인공습지(constructed wetland) 로 분류 할 수 있으며, 그 중 인공습지는 수질을 정화하기 위해 인위적으로 조성한 습지를 지칭한다. 상기 인공습지를 이용한 수처리 방식은 지난 20년에 걸쳐 지속적으로 개발 및 발전되어 현재는 전세계의 많은 나라에서 도시하수, 합류식 하수의 월류수, 낙농폐수, 매립지 침출수, 병원폐수 등의 산업폐수와 stormwater 등의 비점오염원으로부터 발생한 오염물질의 처리, 농업배수 등 다양한 분야에서 적용되고 있다.
이와 같은 인공습지에 있어 특히 강우유출수의 처리 목적으로 조성되는 종래 인공습지는 도 3에 도시한 바와 같이, 유입암거(100) 및 유출암거(80), 상기 유입암거(100)의 습지취입수로(20) 및 유출암거(80)와 연결되는 습지공간(200) 내에는 침사지(30), 유도수로(40), 중도(50), 여과대(60), 마이크로 풀(70)을 조성하여, 상기 유입암거(100)로부터 습지취입수로(20)에 의해 침사지(30)로 유입되는 평상시의 기저유량 및 강우유출수의 유입수는 상기 침사지(30)에서 오염물질이 침전됨과 동시에, 여과대(60)에서 강우유출수에 의해 잠기는 수생식물에 의해 여과된 후, 중도(50)를 주위를 돌면서 유도수로(40)를 따라 이동한 다음, 수심이 깊은 마이크로 풀(70)을 거쳐 유출암거(80)를 통해 방류하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같이 조성되는 종래 인공습지에 의해서는 평상시의 기저유량 및 웬만한 비의 강우유출수의 처리에는 별다른 문제가 없으나, 비가 조금이라도 많이 내리는 경우 종래 인공습지의 여과대 및 침사지만으로는 많은 량의 강우유출수를 처리하기에는 한계가 있어 오염원이 미처 처리되지 않은 강우유출수가 하천으로 방류되는 폐단이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 인공습지의 습지취입수로를 서로 높이를 달리하는 2단계로 분리하여 유입암거로로부터 제 1 습지취입수로를 통해서는 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 0.5배가 유입수로 유입되도록 하고, 동시에 제 2 습지취입수로를 통해서 는 상기 제 1 습지취입수로를 넘어오는 설계강우유출량(WQv)의 나머지 0.5배가 유입수로 유입되도록 하여, 상기 상기 제 1 습지취입수로의 유입수는 수심이 깊은 임의성 산화지와 제 1 여과대로 처리하고, 상기 제 2 습지취입수로의 유입수는 침사지와 제 2 여과대로 처리한 후, 유도수로와 마이크로 풀을 거쳐 유출암거로 방류되도록 함으로써, 평상시의 기저유량은 물론 비가 많이 내려도 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수가 인공습지 내에서 2단계로 동시에 처리될 수 있도록 한 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지는, 유입암거와 습지공간 및 유출암거로 이루어져 상기 유입암거로부터 강우유출수 및 평상시 기저유량이 유입수로 유입되어 처리된 후 유출암거로 유출되어 방류되는 인공습지에 있어서, 상기 유입암거로부터 평상시에 질소와 유기물질을 포함한 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수가 상기 습지공간으로 유입되도록 상기 유입암거와 습지공간 사이에 연결되는 제 1 습지취입수로; 상기 습지공간 내에서 제 1 습지취입수로를 통해 유입된 평상시의 유입수 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수를 식물성 플라크톤에 의해 산화시켜 질소와 유기물질을 제거하는 수심이 깊은 임의성 산화지; 상기 임의성 산화지 외곽의 습지공간에 걸쳐 설치되어 임의성 산화지에 의해 산화된 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수를 여과시키는 제 1 여과대; 상기 제 1 습지취입수로로 유입되는 유입수 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수를 넘어서 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 강우유출수를 상기 습지공간으로 유입되도록 상기 제 1 습지취입수로와 일정거리 떨어져 상기 유입암거와 습지공간 사이에 연결되는 제 2 습지취입수로; 상기 제 1 여과대를 넘어서고 제 2 습지취입수로에 의해 유입된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수가 돌아나가 먼거리를 이동하도록 습지공간의 중간에 설치되는 중도; 상기 제 2 습지취입수로와 연결되는 습지공간 내에서 상기 제 1 여과대를 넘어서고 제 2 습지취입수로에 의해 유입된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수에 포함된 오염원을 침전시키는 침사지; 상기 침사지와 연결되어 상기 중도의 주위를 돌면서 상기 침사지에 의해 오염원이 제거된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수를 유도하여 흐르게 하는 유도수로; 상기 유도수로와 연결되는 습지공간 내에 유속을 저감하도록 수심을 깊게 설치하여 이를 거쳐 유출암거를 통해 오염원이 제거된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수를 방류하도록 한 마이크로 풀; 및 상기 침사지 외곽에서 중도에 걸쳐 습지공간에 설치되어 제 2 습지취입수로에 의해 유입된 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 강우유출수를 여과시켜 상기 마이크로 풀로 보내는 제 2 여과대;로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 상기 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수의 일부 및 나머지는 각각 설계강우유출량(WQv)의 0.5배를 차지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 강우유출수 및 평상시 기저유량을 처리할 수 있는 인공습지에 의하면, 수리학적 효율이 높아져 평상시는 물론 비가 올 때에도 그 량에 관계없이 평 상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수가 오염원이 완벽히 제거된 상태에서 방류되므로 수질정화에 지대한 효과가 있다.
또한, 종래 인공습지와 비교해도 그다지 복잡하지 않는 구조를 가짐으로 인해 본 발명의 인공습지를 조성함에 있어 많은 비용을 들이지 않고도 어렵지 않게 조성할 수 있다는 효과도 있다.
이하, 본 발명에 따른 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지의 개략적인 평면도를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지는, 유입암거(1), 제 1 습지취입수로(9), 임의성 산화지(10), 제 1 여과대(11), 제 2 습지취입수로(2), 침사지(3), 유도수로(4), 중도(5), 제 2 여과대(6), 마이크로 풀(7) 및, 유출암거(8)로 이루어지며, 상기 임의성 산화지(10), 제 1 여과대(11), 침사지(3), 유도수로(4), 중도(5), 제 2 여과대(6) 및, 마이크로 풀(7)은 습지공간(20) 내에서 조성된다.
상기 유입암거(1)는 상기 제 1 습지취입수로(9) 및 제 2 습지취입수로(2)의 한쪽과 연결되어, 질소와 유기물질이 포함되어 있는 평상시의 기저유량 및 강우유출수가 흐르는 곳이다.
상기 제 1 습지취입수로(9)는 다른 쪽이 습지공간(20)의 상부와 연결되어, 상기 유입암거(1)로부터 질소와 인이 포함된 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부인 약 0.5배의 강우유출수로 이루어지는 유입수가 상기 습지공간(20)으로 유입되는 통로가 되는 곳이다.
상기 임의성 산화지(10)는 상기 제 1 습지취입수로(9)와 연결되는 습지공간(20)의 상부에서 수심을 깊게 형성한 곳으로, 상기 제 1 습지취입수로(9)를 통해 유입되는 유입수(평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부인 약 0.5배의 강우유출수)가 상기 임의성 산화지(10) 내의 식물성 플랑크톤의 증식에 의해 발생되는 산소로 산화되어 질소와 유기물질을 제거하게 된다.
또한, 식물성 플랑크톤에 의해 pH가 증가하게 되어(pH9∼10) 인을 화학적으로 침전제거시키게 되며, 상기 식물성 플랑크톤은 임의성 산화지(10)을 넘고나서 습지공간(20) 내에서 탈질에 필요한 탄소원의 역할을 수행한다.
상기 제 1 여과대(11)는 상기 임의성 산화지(10) 외곽의 습지공간(20)에 걸쳐 조성되며, 도 2에 도시한 바와 같이 평상시에는 제 1 여과대(11) 상의 수생식물(11a)이 수면 위에 노출되어 있다가, 상기 임의성 산화지(10)로 유입되는 설계강우유출량(WQv)의 일부인 약 0.5배의 강우유출수에 의해 상기 제 1 여과대(11)가 물속에 잠기게 되면, 수면 아래로 잠기는 상기 수생식물(11a)에 의해 상기 강우유출수에 혼재된 오염물질이 흡착되어 여과됨으로써 제거되는 곳이다.
상기 제 2 습지취입수로(2)는 ,,, 비가 많이 내릴 때 상기 제 1 습지취입수로(9)로 유입되는 평상시 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수를 초과하는 상기 설계강우유출량(QWv)의 일부를 제외한 나머지 약 0.5배의 강우유출수가 상기 습지공간(20)으로 유입되는 통로가 되는 곳이다. 즉, 제 1 습지취입수로(9)를 통해 설계강우유출량(WQv)의 절반 정도까지 유입되다 그 이상의 설계강우유출량(WQv)까지 유입되면 넘쳐서 설계강우유출량(WQv)의 나머지 절반이 상기 제 2 습지취입수로(2)를 통해 습지공간(20)으로 유입되는 것이다.
상기 침사지(3)는 상기 제 2 습지취입수로(2) 근처의 습지공간(20) 내에 조성되어 상기 제 1 여과대를 넘어서는 설계강우유출량(WQv)의 일부 강우유출수 및 제 2 습지취입수로(2)를 통해 유입되는 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 강우유출수 내의 모래나 흙 따위와 같은 오염원을 침전시켜 제거하는 곳이다.
상기 중도(5)는 상기 습지공간(20) 내의 가운데 부분에서 섬과 같이 조성되어 물길을 돌리는 곳이다.
상기 유도수로(4)는 상기 침사지(3)와 연결되어 중도(5)의 바깥둘레를 따라 상기 습지공간(20)의 아래까지 이어지도록 조성되어, 상기 침사지에(3)에 의해 오염원이 제거된 강우유출수가 상기 중도(5)의 바깥둘레를 따라 먼거리를 이동하도록 한 수로이다.
상기 제 2 여과대(6)는 상기 침사지의 외곽에서 상기 중도(5)와 연결되면서 습지공간(20)에 걸쳐 조성되며, 도 2에 도시한 바와 같은 제 1 여과대(11)와 같이 수생식물(11a)의 역할에 의해 상기 제 2 습지취입수로(2)를 통해 유입되는 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 약 0.5배의 강우유출수를 여과하는 곳이며, 더욱 상세한 기능은 상기 제 1 여과대(11)에서 설명한 바와 같다.
상기 마이크로 풀(7)은 상기 습지공간(20)의 하부에서 유도수로(4)의 끝에 연결되어 수심이 깊게 조성되는 곳으로, 수심이 깊어 유속을 저감시키면서 상기 습지공간(20)의 하부와 연결된 유출암거(8)를 통해 상기 유도수로(4)를 거친 강우유출수를 최종적으로 방류하게 된다.
따라서, 이와 같이 조성되는 본 발명의 인공습지에 의해 농경배수와 도시배수를 포함할 수 있는 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부인 약 0.5배의 강우유출수로 이루어지는 유입수는 제 1 습지취입수(9)로 유입되어 상기 임의성 산화지(10) 및 제 1 여과대(11)에서 오염원이 처리되며, 동시에 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 약 0.5배의 강우유출수, 즉 우리 나라 강우량의 60∼70%가 집중되는 6,7,8월의 강우유출수는 제 2 습지취입수로(2)로 유입되어 침사지(3) 및 제 2 여과대(6)에 의해 오염원이 제거되면서 비가 어느 정도 많이 내려도 설계강우유출량(WQv)은 모두 오염원을 처리하여 방류함으로써 수질을 정화하게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 강우유출수 및 평상시 기저유량을 처리할 수 있는 인공습지에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지의 개략적인 평면도
도 2는 본 발명에 따른 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지의 제 1 및 제 2 여과대 부분의 개략적인 종단면도
도 3은 종래 인공습지의 개략적인 평면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 유입암거 2 : 제 2 습지취입수로
3 : 침사지 4 : 유도수로
5 : 중도 6 : 제 2 여과대
7 : 마이크로 풀 8 : 유출암거
9 : 제 1 습지취입수로 10 : 임의성 산화지
11 : 제 1 여과대 11a : 수생식물
20 : 습지공간
Claims (2)
- 유입암거와 습지공간 및 유출암거로 이루어져 상기 유입암거로부터 강우유출수 및 평상시 기저유량이 유입수로 유입되어 처리된 후 유출암거로 유출되어 방류되는 인공습지에 있어서,상기 유입암거로부터 평상시에 질소와 유기물질을 포함한 평상시의 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수가 상기 습지공간으로 유입되도록 상기 유입암거와 습지공간 사이에 연결되는 제 1 습지취입수로;상기 습지공간 내에서 제 1 습지취입수로를 통해 유입된 평상시의 유입수 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수를 식물성 플라크톤에 의해 산화시켜 질소와 유기물질을 제거하는 수심이 깊은 임의성 산화지;상기 임의성 산화지 외곽의 습지공간에 걸쳐 설치되어 임의성 산화지에 의해 산화된 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수를 여과시키는 제 1 여과대;상기 제 1 습지취입수로로 유입되는 평상시 기저유량 및 설계강우유출량(WQv)의 일부의 강우유출수로 이루어진 유입수를 초과하는 상기 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 강우유출수를 상기 습지공간으로 유입되도록, 다른 쪽이 상기 제 1 습지취입수로와 일정거리 떨어져 상기 유입암거와 습지공간 사이에 연결되는 제 2 습지취입수로;상기 제 1 여과대를 넘어서고 제 2 습지취입수로에 의해 유입된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수가 돌아나가 먼거리를 이동하도록 습지공간의 중간에 설치되는 중도;상기 제 2 습지취입수로와 연결되는 습지공간 내에서 상기 제 1 여과대를 넘어서고 제 2 습지취입수로에 의해 유입된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수에 포함된 오염원을 침전시키는 침사지;상기 침사지와 연결되어 상기 중도의 주위를 돌면서 상기 침사지에 의해 오염원이 제거된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수를 유도하여 흐르게 하는 유도수로;상기 유도수로와 연결되는 습지공간 내에 유속을 저감하도록 수심을 깊게 설치하여 이를 거쳐 유출암거를 통해 오염원이 제거된 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수를 방류하도록 한 마이크로 풀; 및상기 침사지 외곽에서 중도에 걸쳐 습지공간에 설치되어 제 2 습지취입수로에 의해 유입된 설계강우유출량(WQv)의 일부를 제외한 나머지 강우유출수를 여과시켜 상기 마이크로 풀로 보내는 제 2 여과대;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지.
- 제 1 항에 있어서,상기 설계강우유출량(WQv)의 강우유출수의 일부 및 나머지는 각각 설계강우유출량(WQv)의 0.5배를 차지하는 것을 특징으로 하는 강우유출수 및 평상시 기저유량을 동시에 처리할 수 있는 인공습지.
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