KR100966646B1 - 친환경적인 비점오염원 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 친환경적 비점오염원 정화 장치는 비점오염원을 포함하는 오염수가 가로 지르도록 흐르거나 길이 방향을 따라 흐르도록 비점오염원의 주위에 소정의 깊이로 판 인입지와, 상기 인입지에 삽입 설치되는 것으로, 물이 침투 가능한 자루에 다공석 골재가 담긴 필터 포대들과, 상기 필터 포대들의 상부에 양분이 포함되는 복토층과, 상기 복토층의 상부에 깔리며 씨앗이 내재된 씨앗매트와, 씨앗매트층의 상부에 설치되어 토양 및 식물을 지지하기 위한 것으로 망사 매트층을 포함한다.

본 발명의 친환경적 비점오염원 정화장치는 낙엽, 가지 도로의 오염물질 등이 상수원지나 하천으로 유입되는 것을 방지하고 이를 정화함으로써 상수원지나 하천이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한 저렴한 가격으로 상대적으로 넓은 지역에 설치가 가능하며, 초기 유수에 포함된 질소나 인 등의 영양염의 유입에 의한 하천의 부영양화를 방지할 수 있고 식물의 뿌리부를 오염수와 직접 접촉시켜 오염수 내의 영양염류를 식물이 흡수할 수 있도록 하여 정화에 따른 비용을 절감할 수 있다.

비점오염, 정화, 식물, 필터, 포대

Description

친환경적인 비점오염원 정화장치{non-point source contaminant treatment apparatus}

본 발명은 비점오염 정화장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 상수원지 또는 하천으로 유입되는 물의 비점오염원을 제거할 수 있는 친환경적인 비점오염원 정화 장치에 관한 것이다.

현재, 세계적으로 물부족 현상을 해결하기 위하여 자연적으로 내리는 우수를 효율적으로 이용하는 방법들이 다양하게 연구 개발되고 있다. 그러나, 이러한 우수는 대기중의 여러 오염물질에 노출되어 이를 포함한 채 내리게 되며, 지표면에서도 각종 오염물질과 함께 하천 등으로 스며들게 되므로, 이러한 우수에 포함된 오염물질을 제거하여 상기 하천 등의 수질향상을 도모하기 위한 초기 우수 정화시설이 요구되는 실정이다.

일반적으로 오염물질은 생활우수, 산업폐수 및 축산폐수 등과 같이 배출지점이 뚜렷하고 한정된 점오염원(點汚染源)으로부터 배출되는 점 오염 물질과 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로 부터 배출되는 비점오염물질로 나눌 수 있다.

전술한 바와 같은 오염원으로부터 배출되는 오염물질로는 중금속, 병원성 미생물, 유기화합물, 방사성물질, 유독물질 및 기타 염류 등 매우 다양한 형태로 분포되어 있다. 이러한 오염물질들은 통상 우천 시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 내만, 호수 등의 공공수역이나 지하수로 흘러 들어가게 되어 수질오염을 야기 시킴은 물론, 이로 인한 생태계의 파괴와 함께 최종적으로는 인간에게까지 매우 큰 폐해를 주게 된다. 비점오염원 주변의 우수 처리시설에 아무런 조치도 취하지 않거나 비점오염원에서 제공되는 각종 낙석, 오일, 중금속만을 제거할 경우에는 처리되지 않은 유기물질이 하천으로 유입되어, 하천을 오염시키는 주요한 원인으로 작용한다.

따라서 비점오염원을 처리하기 위한 방지시설의 설치가 요구되고 있다. 개발사업 중에 비점오염원 계획으로는 강우에 노출되는 면적과 기간이 최소화하고 비점오염물질의 유출가능성이 높은 구역이나 경사면은 표토교란 작업을 최소화하도록 하고 있다. 또한 현장에 보관되는 토사, 골재채취 공정에 사용하기 위한 되메움 용 흙은 강우에 노출되지 않도록 덮개를 하고 가배수로를 설치하여 강우 시 유출되는 토사를 차단하고, 비점오염원 시설로 유입되도록 하고 있다.

오염물질 가운데 점오염물질의 경우에는 가정이나 공장, 축산농가 등에 별도의 정화장치나 폐수처리시설이 설치되어 오염물질의 정화가 어느 정도 이루어지고 있으나, 비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 우천 시 빗물과 함께 하천, 내만, 호수, 상수원지 등의 공공수역 이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기 시키는 주원인이 되고 있다.

이런 비점오염원을 처리하기 위한 종래의 기술로는 저류시설, 인공습지, 침투시설, 식생형 시설등의 자연형 시설과 여과형 시설, 와류형 시설, 스크린형시설의 장치형 시설이 있다.

저류조의 경우 여름에 집중호우가 내리면 대규모의 토지나 장치가 필요하게 되고 처리되지 않는 물이 계속 유지될 경우 파리나 모기 등의 해충이 발생하게 되므로 위생학적인 문제점이 발생하게 된다. 침투형은 공사중 발생하는 토사나 부유물질이 유입되어 공극의 막힘 현상이 발생하게 되고 식생형은 일정규모이상의 토지가 요구되고 식생을 유지하기 위한 조건이 필요하나 대한민국의 경우 사계절이 뚜렷하여 식물들에 의한 비점 오염물질의 정화가 일정하지 않다.

대한민국 등록특허 제 0779513호의 초기우수 정화처리장치, 제 561092호의 초기유출수의 비점오염물 정화장치 등과 같이 다양한 기술들이 알려져 있으나 대부분은 침전, 여과와 같이 물리적 처리방법으로 한정되어 있어 우수 중에 함유된 각종 유기물은 제거할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 상수원지의 경우 주위의 야산으로부터 유입되는 비점오염물 즉, 낙엽 부산물, 낙엽이 썩어 발생된 유기물이 직접적으로 상수원으로 유입되어 상수원을 오염시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비점오염물질 을 식물과 필터를 이용하여 정화 할 수 있으며, 비점오염물질이 상수원이나 하천으로 직접적으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 친환경적 비점오염원 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 저렴한 가격으로 상대적으로 넓은 지역에 설치가 가능하며, 초기 유수에 포함된 질소나 인 등의 영양염의 유입에 의한 하천의 부영양화를 방지할 수 있고 식물의 뿌리부를 오염수와 직접 접촉시켜 오염수 내의 영양염류를 식물이 흡수할 수 있도록 하여 정화에 따른 비용을 절감할 수 있는 한 친환경적 비점오염원 정화장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 시공성을 향상시켜 작업공수를 줄일 수 있는 친환경적비점 오염원 정화장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 친환경적 비점오염원 정화장치는 비점오염원을 포함하는 오염수가 가로 지르도록 흐르거나 길이 방향을 따라 흐르도록 비점오염원의 주위에 소정의 깊이로 판 인입지와,

상기 인입지에 삽입 설치되는 것으로, 물이 침투 가능한 자루에 다공석 골재가 담긴 필터 포대들과,

상기 필터 포대들의 상부에 양분이 포함되는 복토층과,

상기 복토층의 상부에 깔리며 씨앗이 내재된 씨앗매트와,

씨앗 매트층의 상부에 설치되어 토양 및 식물을 지지하기 위한 것으로 망사 매트층을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 필터 포대에 감람석 등이 포함되며, 상기 씨앗매트는 베이스 부재에 씨앗이 분포되고 상기 베이스 부재와 접착되어 씨앗을 지지하는 한지를 구비한다.

대안으로 상기 목적을 달성하기 위한 상기 친환경적 비점오염원 정화장치는 비점오염원을 포함하는 오염수가 가로지르도록 흐르거나 길이 방향을 따라 흐르도록 비점오염원의 주위에 소정의 깊이로 판 인입지와,

인입지에 소정의 간격으로 배열 설치되는 것으로, 다공석 골재가 담긴 필터 포대부와, 상기 필터 포대부의 일측에 마련되며 발화 가능한 씨앗들이 지지된 씨앗매트부와, 상기 씨앗매트부와 필터 포대부의 사이에 위치되며 상기 씨앗매트부의 씨앗들에 양분을 공급하기 위한 흙이 담기는 복토 삽입부를 가진 정화포대를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 복토 삽입부에 삽입되는 복토는 혈분, 동물성 비료가 포함되며, 상기 필터 포대부에는 감람석, 자갈, 규사 등이 포함된다.

본 발명의 친환경적 비점 오염원 정화장치는 낙엽, 도로의 오염물질 등이 상수원지나 하천으로 유입되는 것을 방지하고 이를 정화함으로써 상수원이나 하천이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 저렴한 가격으로 상대적으로 넓은 지역에 설치가 가능하며, 초기 유수에 포함된 질소나 인 등의 영양염의 유입에 의한 하천의 부영양화를 방지할 수 있고 식물의 뿌리부를 오염수와 직접 접촉시켜 오염수 내의 영양염류를 식물이 흡 수할 수 있도록 하여 정화에 따른 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 친환경적 비점오염원 정화장치는 인공적으로 조성된 식물들과 필터에 의해 비점 오염물질을 정화 할 수 있는 것으로 그 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 친환경적 비점오염원 정화장치(10)는 비점 오염원의 발생지역의 주위 즉, 오염수가 흐르거나 이 오염수가 가로 질러 흐르도록 소정의 깊이 인입지(11)를 형성한다. 이 인입지의 깊이는 0.5m 내지 1.5m로 함이 바람직하며 폭은 특정하게 한정할 필요는 없으나 1.5m 이상으로 형성함이 바람직하다.

상기와 같이 형성된 인입지(11)에는 다공석(13)이 채워진 필터 포대(14)들이 적층된다. 이 필터포대(14)들은 인입지(11)의 저면에 부직포(15)가 설치된 상태에서 적층될 수 있다. 상기 필터포대(14)는 투수가 용이한 매쉬상의 매트, 부직포 또는 황마내트로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 다공석은 감람석, 청계석, 다공성 세라믹 등으로 이루어질 수 있으며, 이들에 마사토, 숯이 혼합될 수 있다.

상기와 같이 필터포대(14)의 적층이 완료되면 이의 상면에 후술하는 발화된 씨앗에 양분을 공급하기 복토층(20)을 형성한다. 이 복토층(20)은 마사토에 유기질 비료가 혼합되어 이루어질 수 있다. 상기 복토층(20)에는 식물의 활성화를 위하여 동물성 비료가 혼합될 수 있는데, 이 동물성 비료는 유기질 비료를 기준 중량부로 하여 10 내지 25 중량부가 포함되며, 상기 동물성 비료는 동물 혈액으로부터 분리되며 질소, 수용성 인산, 수용성 가리를 가지는 여액 또는 이 여액과 혼합된 혈분 또는 혈분으로 이루어질 수 있다. 여기에서 상기 유기질 비료와 동물성 비료는 발화된 식물이 뿌리를 내릴 수 있는 정도 소량포함시킴이 바람직하다.

상술한 바와 같이 복토층(20)이 형성되면, 상기 복토층(20)의 상면에는 씨앗이 내재된 씨앗매트(30)가 형성된다. 이 씨앗매트(30)는 한지로 이루어진 베이스 시트(31)와 덮개 시트(32)로 이루어진다. 베이스 시트(31)와 덮개 시트(32)는 한지로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 씨앗매트(30)에 설치되는 사이에 비점오염을 정화시키기 위한 식물들의 씨앗(33)이 내재된다. 이 씨앗의 비점오염원의 들의 종류, 설치지역 등에 따라 달라질 수 있다.

한국 식물구회에 따르면 국내에서 자생하는 수생식물은 180여종 중, 습지나 물가에 뿌리를 내리고 자라는 정수식물이나 다년초 식물을 사용함이 바람직하다. 예컨대, 식물은 갯버들 같은 교, 관목 또는 갈대, 달뿌리풀, 물럭새 등의 초본류가 가능하다. 상기 씨앗매트(30)의 상부에는 씨앗의 발화를 위한 복토층이 더 구비될 수 있으며, 발화된 식물 또는 토양의 유실을 방지하기 위한 황마 매트층(40)이 더 구비된다. 상기 황마 매트층(40)은 토양의 유실을 방지하기 위한 것으로 식물의 성장에 영향을 주지 않도록 격자상으로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 구성된 비점오염정화장치는 오염원의 발생지역이 급경사지인 경우, 도 3설치된 바와 같이 방틀(60)을 설치하고 이에 시공할 수도 있다.

한편, 본 발명의 비점 오염원 정화 장치의 다른 실시예를 도 4 내지 도 6에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 비점 오염원 정화장치는 오염원의 발생지역의 주위 즉, 오염수가 흐르거나 이 오염수가 가로 질러 흐르도록 소정의 깊이 인입지(11)를 형성한다. 이 인입지의 깊이는 상술한 실시예와 같이 형성할 수 있다.

상기와 같이 형성된 인입지(11)에는 정화 포대(50)는 인입지에 소정의 간격으로 배열 설치되는 것으로, 다공석 골재(55)가 담긴 필터 포대부(51)와, 상기 필터 포대부(51)의 일측에 마련되며 발화 가능한 씨앗들이 지지된 씨앗 매트부(52)와, 상기 씨앗 매트부(52)와 필터 포대부(51)의 사이에 위치되며 상기 씨앗 매트부(52)의 씨앗들에 양분을 공급하기 위한 흙이 담기는 복토 삽입부(53)를 구비한다. 상기 정화포대(50)는 단일 포장본체(50a)의 내부공간이 투수 가능한 시트(50b)들에 의해 구획됨으로써 이루어질 수 있다. 상기 정화포대(50)는 마대, 부직포 등 투수성이 매우 양호한 재질로 이루어질 수 있다.

상기 필터 포대부(51)에 담기는 다공석은 자갈, 규사토, 감람석 등으로 이루어질 수 있으며 상기 씨앗 매트부(51)는 한지에 다수의 씨앗이 심어져 이루어질 수 있다. 그리고 상기 복토 삽입부(53)에 삽입되는 흙은 상술한 바와 같은 동물성 비료 즉, 동물의 혈분 등이 함유될 수 있다.

그리고 인입지(11)에 설치되는 필터의 상부에는 상부에는 별도의 복토층 및 황마매트가 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 친환경적 비점오염원 정화 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비점오염원 정화장치는 상수원의 가장자리 도로와 접경지 또 는 하천의 가장자리, 하천과 논의 경계지역에 설치되는 것으로, 인입지(11)의 표층에 형성된 식생매트(30)의 씨앗이 발화하여 인입지(11)의 표층에 초지를 형성하게 된다. 이 초지에 자란 식물들의 뿌리는 복토층(20)에 내리게 되면 뿌리가 상대적으로 뿌리가 긴 식물의 경우 상기 필터 포대까지 내리게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 정화포대(50)가 인입지(11)에 적층되어 이루어진 경우, 상기 씨앗 매트부(52)의 씨앗들이 발화되어 그 부리를 복토씨앗들이 발화되어 복토 삽입부(3)에 담긴 흙에 뿌리를 내리게 된다.

이 상태에서 초기 우수 또는 비점오염물질, 즉 현탁 부유물이나. 강우 시 초기 오염수 등 오염부하가 많은 유입수를 초지에 의해 유속을 저하시키고 일정시간 체류시킨다.

따라서 인입지로 스면든 물은 필터포대(14) 또는 정화포대(50)의 다공석(13)(55)에 의해 정화되고, 인입지(11)에 형성된 초지를 흐르는 물은 식물들에 의해 상대적으로 유속이 느려지게 되며, 식물들과 이들의 뿌리에 의해 정화가 이루어지게 된다. 특히 우수에 편승하여 이송하는 오염물질은 인입지(11)의 표층에 형성된 식물들에 의해 걸러지게 되므로 하천이나 초지로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

초지의 표층에는 황마매트층(40)이 설치되어 있으므로 때문에 오염수의 유입에 의하더라도 식물이 쉽게 이탈되거나 파손되지 않는다. 따라서 초지의 식물들은 오염수의 흐름에 따라 탈착되지 않고 고정 위치를 유지할 수 있게 된다.

한편, 인입지(11)의 표면에 형성된 식물들은 오염수 수중의 질소나 인 등의 영양염류가 뿌리에 흡수된다. 식물의 뿌리가 직접적으로 오염수와 접촉하게 되면서 정화 효율을 극대화시키고, 뿌리를 통해 질소와 같은 영양염류를 흡수하게 되어 수중의 질소 성분을 제거할 수 있는 효과를 갖게 되는 것이다.

이와 같이 식물의 뿌리와 오염수를 직접 접촉시키는 것에 의해 오염수 수중의 질소나 인 등의 영양염류를 식물의 영양염으로 유효하게 이용할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 인입지(11)에 정화포대(50)를 설치하는 경우, 시공성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 친환경적 비점오염원 정화 장치는 도로의 가장자리, 하천, 호수 등의 가장자리에 설치되어 비점오염원의 제거장치로 널리 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경적 비점오염원 정화 장치의 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 친환경적 비점오염원 정화 장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 친환경적 비점오염원 정화 장치의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 친환경적 비점오염원 정화장치의 일부절제 사시도,

도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 정화포대가 설치된 상태들을 나타내 보인 사시도.

Claims (3)

1. 비점오염원을 포함하는 오염수가 가로지르도록 흐르거나 길이 방향을 따라 흐르도록 비점오염원의 주위에 소정의 깊이로 판 인입지와,

   상기 인입지에 삽입 설치되는 것으로, 물이 침투 가능한 자루에 다공석 골재 가 담긴 필터 포대들과,

   상기 필터 포대들의 상부에 양분이 포함되는 복토층과,

   상기 복토층의 상부에 깔리며 씨앗이 내재된 씨앗매트와,

   씨앗매트층의 상부에 설치되어 토양 및 식물을 지지하기 위한 것으로 망사 매트층을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 친환경적 비점오염원 정화 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 씨앗매트는 베이스 시트와 덮개시트 사이에 싸앗이 설치되며,

   상기 씨앗매트층의 상면에 토양을 유실 및 식물을 지지하기 위한 황마 매트층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 친환경적인 비점오염원 정화장치.
3. 삭제

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