KR100977877B1 - 회전식 여과방식의 비점 오염원 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전식 여과방식의 비점 오염원 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨홀로부터 유입되는 우수 중의 이물질을 회전식 여과기에서 1차로 걸러내어 처리 효율을 향상시킬 수 있는 비점 오염원 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은 우수 중의 오염물질을 처리하는 비점 오염원 처리장치에 있어서, 맨홀과 연결되어 상기 맨홀로부터 유입되는 우수 중의 이물질을 1차로 걸러내는 회전식 여과기를 포함하고, 상기 회전식 여과기는 전처리조와, 상기 전처리조에 경사지게 설치되어 상기 이물질을 여과하며 내부가 빈 원통형의 회전드럼과, 상기 회전드럼을 지지하며 상기 회전드럼의 회전중심을 관통하여 양단이 상기 전처리조의 양 측벽에 각각 고정되는 지지축과, 상기 맨홀로부터 연장되며 상기 지지축과 연결되어 상기 맨홀로부터 유출되는 우수를 상기 지지축의 내부로 유입시키는 우수유입관과, 상기 지지축에 설치되며 상기 지지축으로 유입된 우수를 상기 회전드럼과 충돌시켜 상기 회전드럼을 회전시키는 분출파이프와, 상기 회전드럼에서 배출되는 이물질이 저장되는 슈트를 구비한다.

Description

회전식 여과방식의 비점 오염원 처리장치{Non-point source contaminant treatment apparatus using cyclone filtering type}

본 발명은 회전식 여과방식의 비점 오염원 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 맨홀로부터 유입되는 우수 중의 이물질을 회전식 여과기에서 1차로 걸러내어 처리 효율을 향상시킬 수 있는 비점 오염원 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 도심지역에서 발생하는 오염원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 구별된다. 이 중 비점오염원은 강우시 지표면에 노출된 오염물질이 우수에 쓸려 하수관으로 유입되는 오염원으로 강우 초기에 유출량이 집중되는 특성을 가지고 있다.

특히, 이와 같은 초기우수에 포함된 비점오염원이 공공수역으로 유입되어 될 경우 하천 및 호소의 오염을 유발시키며 또 지하로 침투되어 지하수자원의 오염을 유발시키는 하나의 요인이 된다. 따라서, 초기우수와 함께 유입되는 오염물질은 정화 및 정수 과정을 거쳐 배출 수역으로 배출되어야 한다.

이에 초기우수와 함께 유입되는 오염물질을 처리하는 종래의 초기우수 처리장치는 대략 인공습지 등의 저류형, 여과조 등의 여과형, 스월(Swirl) 처리장치 등의 장치형 등 다양한 초기우수 처리장치 등이 있으며, 이들 초기우수 처리장치는 각각 장단점을 가지지며, 각각 초기우수 처리장치들을 적용하는 유역의 특성에 따라 그 적용방법이 달라져야 한다.

그러나 상기 저류형은 설비면적이 크게 요구되는 점에서 도심지역에 적용하기에는 문제점이 있어, 도심지역에 적용되고 있는 초기우수 처리장치는 주로 원심력을 이용하는 와류방식(Swirl 처리방식)과 여과에 의해 처리하는 방식이 대부분이며, 이들 초기우수 처리방치의 처리효율은 각 처리장치마다 일정한 효율을 가지나, 유량 및 농도 변화가 큰 강우에 의한 비점오염원에 대해 탄력적인 처리효율을 기대하기 어려운 실정이다.

종래의 와류 방식은 침전물질은 제거가 가능하나 부유물질의 제거가 어렵다는 단점이 있으며, 특히 강우로 인해 반응조 내조 초기 우수가 유입될 경우 그동안의 강우로 인해 축적된 침전물이 와류를 통해 재부상하여 반응조를 빠져나감에 따라 이로 인한 수처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.

그리고 여과방식은 스월방식에 비하여 입자상 물질을 제거하는 데 효과적이지만 급속침전이 어렵기 때문에 장치의 소요용량이 크고, 초기우수가 유입될 때 기존의 침전물이 재부상하는 문제점이 여전하므로 이로 인해 수처리 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 우수 중의 이물질들을 침전시키기 전에 회전하는 여과기에서 이물질을 1차적으로 제거함으로써 부유물질을 용이하게 제거하고 침전물의 재부상 등을 방지하여 처리 효율을 높일 수 있는 비점 오염원 처리 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비점 오염원 처리장치는 맨홀과 연결되어 맨홀로부터 유입되는 우수 중의 이물질을 1차로 걸러내는 회전식 여과기를 포함하고, 상기 회전식 여과기는 전처리조와, 상기 전처리조에 경사지게 설치되어 상기 이물질을 여과하며 내부가 빈 원통형의 회전드럼과, 상기 회전드럼을 지지하며 상기 회전드럼의 회전중심을 관통하여 양단이 상기 전처리조의 양 측벽에 각각 고정되는 지지축과, 상기 맨홀로부터 연장되며 상기 지지축과 연결되어 상기 맨홀로부터 유출되는 우수를 상기 지지축의 내부로 유입시키는 우수유입관과, 상기 지지축에 설치되며 상기 지지축으로 유입된 우수를 상기 회전드럼과 충돌시켜 상기 회전드럼을 회전시키는 분출파이프와, 상기 회전드럼에서 배출되는 이물질이 저장되는 슈트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전드럼은 다수의 여과홀들이 형성되고 전후 양단이 개구된 원통형의 망체와, 상기 망체의 개구된 전단에 결합되며 내측면에 상기 분출파이프로부터 유출되는 우수와 충돌하는 충돌판이 일정간격으로 다수 형성된 원통형의 기동부와, 상기 기동부의 전단에 결합되며 상기 지지축과 결합되는 제 1베어링 유니트가 설치된 제 1덮개와, 상기 망체의 개구된 후단에 결합되며 상기 망체에서 걸러지는 이물질이 배출되는 배출구가 형성되고 상기 지지축과 결합되는 제 2베어링 유니트가 설치된 제 2덮개를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전드럼은 상기 망체의 전단에서 후단까지 연속되도록 상기 망체의 내측면에 나선형으로 형성되며 상기 망체에서 걸러지는 이물질을 상기 제 2덮개의 배출구 방향으로 유도하는 가이드 날개를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 지지축은 상기 회전드럼을 통과하며 일단에서 상기 분출파이프가 연결되는 부위까지 내부에 유로가 마련된 직선 형태의 제 1부와, 상기 제 1부의 일단에 결합하여 상기 우수유입관과 연결되고 상기 전처리조의 상부 측벽에 형성된 관통홀에 삽입되도록 절곡되어 형성되며 내부에 유로가 마련된 제 2부와, 상기 제 1부의 후단에 결합하여 상기 전처리조의 측벽에 고정되며 절곡되어 형성된 제 3부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 우수가 유입될 경우 우수 중의 이물질들을 침전시키기 전에 회전하는 드럼에서 각종 부유물질, 고형물, 자갈 등의 조대 협잡물을 1차적으로 용이하게 제거하여 침전물의 재부상 등을 방지하여 처리 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 적용된 회전드럼은 우수가 갖는 운동에너지에 의해 회전하게 되므로 회전드럼을 회전시키기 위한 별도의 동력장치가 필요 없다. 또한, 회전드럼을 경사지게 설치한 상태에서 회전시킴으로써 이물질의 배출이 원활하고, 이물질에 의한 망체의 폐색을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비점오염원 처리장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 2는 도 1에 적용된 회전드럼을 나타내는 단면도이고,
도 3은 도 2의 회전드럼의 분리사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비점오염원 처리장치에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명의 비점오염원 처리장치는 산업단지 조성, 공항의 건설, 관광단지의 개발, 산지의 개발 등 개발사업의 공사 중 또는 완료 후 발생하는 비점오염사업장 또는 각종 오염물질이 쌓인 도로나 지면 등의 지표면에서 발생하는 비점오염원을 처리하기 위한 것이다. 본 발명은 원심력을 이용하는 와류방식(Swirl 처리방식)과 여과에 의해 처리하는 방식으로 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도시된 예에서는 회전식 여과기(10), 침전조(70) 및 여과조(75)를 통해 비점오염원을 처리하는 여과식 비점오염원 처리장치를 일 예로 나타내고 있다.

회전식 여과기(10)는 맨홀로부터 유입되는 우수 중의 이물질을 1차로 제거하고, 침전조(70)는 회전식 여과기(10)를 통과한 우수 중의 잔존 이물질을 침전시켜 제거하고, 여과조(75)는 우수 중에 포함된 비교적 입자가 작은 고형 이물질이나 부유물질을 필터링하여 최종적으로 여과처리하여 방류한다.

본 발명의 특징인 회전식 여과기(10)는 맨홀과 침전조(70) 사이에 설치되어 망체(21)를 이용하여 우수 중의 이물질을 걸러내는 역할을 한다. 여기서 이물질은 우수 중에 포함되어 있는 각종 부유물질, 고형물, 자갈 등의 조대 협잡물을 의미한다. 망체(21)의 여과홀 크기를 조절함으로써 걸러 내고자 하는 이물질의 크기를 조절할 수 있음은 물론이다.

도시된 예에서 회전식 여과기(10)는 전처리조(11)와, 회전드럼(20)과, 지지축(3)과, 우수유입관(1)과, 분출파이프(60)와, 슈트(95)를 포함한다.

전처리조(11)는 내부가 중공인 사각 통형으로 형성된다. 전처리조(11)의 상부에는 뚜껑(13)이 탈부착되도록 결합된다. 전처리조(11)는 일정두께의 콘크리트, 강화플라스틱 등의 재질로 이루어진다.

회전드럼(20)은 전처리조(11) 상부에 경사지게 설치된다. 이는 회전드럼(20)의 후단으로 이물질들이 용이하게 이동하여 배출될 수 있도록 하기 위함이다. 회전드럼(20)은 망체(21)를 이용하여 우수는 통과시키고 입자가 큰 조대협잡물과 같은 이물질은 걸러낸다.

망체(21)는 와이어를 가로 및 세로로 교차시켜 형성한 통상적인 메쉬망 형태를 이용하거나, 판에 다수의 여과홀들(23)을 형성하여 이용할 수 있다. 메쉬망 형태를 이용하는 경우 메쉬망의 그물눈이 여과홀이 된다. 망체(21)는 전후 양단이 개구된 원통형으로 형성된다. 망체(21)의 개구된 전후 양단 테두리에는 플랜지(25)(27)가 각각 형성된다.

망체(21)의 전단에 결합되는 기동부(30)는 망체(21)와 동일한 직경을 갖는 원통형으로 형성된다. 기동부(30) 역시 전후 양단이 개구되어 있고, 개구된 양단 테두리에는 플랜지(37)(39)가 각각 형성된다. 기동부(30) 후단에 형성된 플랜지(39)는 망체(21)의 전단에 형성된 플랜지(25)에 볼트 및 너트에 의해 결합된다.

기동부(30)의 내측면에는 다수의 충돌판(31)이 일정한 간격으로 설치된다. 충돌판(31)의 각 단부는 기동부(30)의 중심을 향하도록 기동부(30)의 내측면에서 돌출되어 형성된다. 충돌판(31)은 후술할 분출파이프(60)를 통해 유입되는 우수와 충돌하게 되고, 이때 충돌판(31)에 가해지는 힘은 회전드럼(20)을 기동시키는 회전력이 된다.

제 1덮개(40)는 개구된 기동부(30)의 전단에 결합된다. 제 1덮개(40)의 후단에 형성된 플랜지(49)는 기동부(30)의 전단에 형성된 플랜지(37)에 결합된다. 제 1덮개(40)에는 지지축(3)과 결합되는 제 1베어링 유니트(43)가 설치된다.

제 2덮개(40)는 망체(21)의 개구된 후단에 결합된다. 제 2덮개(40)의 전단에 형성된 플랜지(59))는 망체(21)의 후단에 형성된 플랜지(27)에 결합된다. 제 2덮개에(50)는 지지축(3)과 결합되는 제 2베어링 유니트(51)가 설치된다. 망체(21)에서 걸러진 이물질들이 회전드럼(20)의 외부로 배출될 수 있도록 배출구(55)가 형성된다.

그리고 망체(21)의 내부에는 가이드 날개(65)가 설치된다. 가이드 날개(65)는 망체(21)의 전단에서 후단까지 연속되도록 망체(21)의 내측면에 나선형으로 형성된다. 가이드 날개(65)는 망체의 회전시 망체(21)에서 걸러지는 이물질을 제 2덮개의 배출구(55) 방향으로 유도한다.

상술한 구성을 가지는 회전드럼(20)을 지지하기 위해 지지축(3)이 회전드럼(20)의 회전중심을 따라 전단에서 후단을 관통하여 설치된다. 이때 회전드럼(20)은 제 1 및 제 2덮개(40)(50)에 설치된 제 1 및 제 2베어링 유니트(43)(51)에 의해 지지축(3)에 회전가능하도록 지지된다.

지지축(3)은 전처리조(11) 내부에 고정이 용이하도록 양 끝이 절곡된 형태를 이룬다. 구체적으로, 지지축(3)은 회전드럼(20)을 통과하며 일단에서 분출파이프(60)가 연결되는 부위까지 내부에 유로가 마련된 직선 형태의 제 1부(7)와, 제 1부(7)의 일단에 결합하여 우수유입관과 연결되고 전처리조(11)의 상부 측벽에 형성된 관통홀에 삽입되도록 절곡되어 형성되며 내부에 유로가 마련된 제 2부(5)와, 제 1부(7)의 후단에 결합하여 전처리조(11)의 측벽에 고정되며 절곡되어 형성된 제 3부(9)를 구비한다.

제 2 및 제 3부(5)(9)는 제 1부(7)의 양단에 형성된 플랜지에 각각 결합된다. 이와 달리 제 1부 및 제 2부, 제 3부는 일체로 제작될 수 있다. 제 3부(9)는 전처리조(11)의 측벽에 볼트 등의 고정부재에 의해 고정된다.

제 1 및 제 2부(7)(5)의 내부에는 유로가 형성되어 우수가 흐르는 통로의 역할을 한다. 즉, 제 1부(7) 및 제 2부(5)는 파이프 형태를 갖는다. 따라서 우수유입관을 통해 이동하는 유수는 제 1부(7), 제 2부(5)를 차례로 통과하여 분출파이프로 유출되는 것이다.

분출파이프(60)는 기동부(30)와 대응되는 위치의 지지축(3)에 형성된다. 즉, 분출파이프(60)는 회전드럼의 내부에 배치된 지지축의 제 1부(7)에 설치된다. 분출파이프(60)는 지지축(3)의 외측면에서 바깥방향으로 일정 길이 연장되어 형성된다. 분출파이프(60)는 내부가 비어 있고, 내부의 빈 공간은 지지축(3)의 내부의 유로와 연결된다. 지지축(3)으로 유입된 우수는 분출파이프(60)를 통해 회전드럼(20)의 내부로 배출된다. 분출파이프(60)를 통해 쏟아지는 우수가 충돌판(31)에 큰 힘을 가할 수 있도록 분출파이프(60)의 단부는 충돌판(31)에 대하여 50도 이상의 각도를 이룰 수 있도록 절곡되어 형성된 것이 바람직하다.

슈트(95)는 회전드럼(20)에서 배출되는 이물질을 저장할 수 있도록 상부가 개방된 통형으로 형성된다. 슈트(95)는 전처리조(11)의 측벽에 고정된다. 슈트(95)는 제 2캡(50)의 배출구(55)의 하방에 위치하도록 한다.

상술한 구성을 갖는 회전드럼(20)은 우수가 갖는 운동에너지에 의해 회전하게 되므로 회전드럼(20)을 회전시키기 위한 별도의 동력장치가 필요 없다. 또한, 회전드럼(20)을 경사지게 설치한 상태에서 회전시킴으로써 이물질의 배출이 원활하고, 이물질에 의한 망체(21)의 폐색을 방지할 수 있다.

회전드럼(20)을 통과하면서 이물질이 여과된 우수는 제 1유출홀(73)을 통해 침전조(70)로 유입된다.

침전조(70)는 상부에 뚜껑(71)이 결합되고, 내부에 일정크기의 공간을 가지는 사각의 통형으로 형성된다. 침전조(30)에서는 전처리조(11)에서 제거되지 않은 우수 중의 흙, 모래, 중금속 등 비교적 입자가 작은 이물질을 바닥면으로 침강시킨다.

침전조(70)를 통과한 우수는 침전조(70)의 측벽 상부측에 형성된 제 2유출홀(79)을 통해 여과조(75)로 유입된다. 여과조(75)의 하부에는 바닥으로부터 이격되어 다공성 패널(80)이 설치된다. 다공성 패널(80)에는 다수의 관통홀이 형성된다. 다공성 패널(80)은 여과조(75)를 수평으로 가로질러 설치되고, 다공성 패널(80)의 상부에는 이중으로 된 여과층(83)(85)이 형성된다. 여과층(83)(85)을 구성하는 여과부재로는 통상적인 모래, 자갈, 각종 미생물 담체들이 적용될 수 있다. 여과층(83)(85)을 통과한 우수는 다공성 패널(80)을 통과하여 제 3유출홀(89)을 통해 방류조(90)로 유입된다. 방류조(90)로 유입된 우수는 상승하여 방류관(93)을 통해 하천 등의 외부로 방출된다.

이하, 본 발명의 특징인 회전식 여과기의 작동에 대하여 간단하게 설명한다.

우천 시 맨홀과 연결된 우수유입관(1)을 통해 우수가 지지축(3)의 내부로 유입된다. 지지축(3) 내부로 유입된 우수는 분출파이프(60)를 통해 회전드럼(21)의 내부로 쏟아지고, 쏟아지는 우수는 충돌판(31)과 충돌한다. 이때의 우수의 운동에너지는 회전드럼(20)이 회전할 수 있는 회전력을 제공한다.

그리고 충돌판(31)과 충돌한 우수는 회전드럼(20) 내부로 분산되어 망체(21)를 통해 하부로 낙하한다. 그리고 우수 중에 포함된 각종 이물질들은 망체(21)에 걸려 회전드럼(20) 내부에 남게 된다. 이때 경사진 회전드럼(20)의 내부에 있는 이물질들은 회전드럼(20)의 회전에 따라 점진적으로 회전드럼(20)의 후단으로 이동된다. 그리고 제 2캡에 형성된 배출구(55)를 통해 이물질은 슈트(95)로 배출된다. 한편, 망체(21)를 통과한 우수는 침전조(70) 및 여과조(75), 방류조(90)를 차례로 통과하여 방류관(93)을 통해 외부로 방출된다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

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

1: 우수유입관 3:지지축
10: 회전식 여과기 11: 전처리조
20: 회전드럼 21: 망체
30: 기동부 31: 충돌판
40: 제 1캡 50: 제 2캡
60: 분출파이프 65: 가이드 날개
70: 침전조 75: 여과조

Claims (4)

1. 우수 중의 오염물질을 처리하는 비점 오염원 처리장치에 있어서,
   맨홀과 연결되어 상기 맨홀로부터 유입되는 우수 중의 이물질을 1차로 걸러내는 회전식 여과기를 포함하고,
   상기 회전식 여과기는 전처리조와, 상기 전처리조에 경사지게 설치되어 상기 이물질을 여과하며 내부가 빈 원통형의 회전드럼과, 상기 회전드럼을 지지하며 상기 회전드럼의 회전중심을 관통하여 양단이 상기 전처리조의 양 측벽에 각각 고정되는 지지축과, 상기 맨홀로부터 연장되며 상기 지지축과 연결되어 상기 맨홀로부터 유출되는 우수를 상기 지지축의 내부로 유입시키는 우수유입관과, 상기 지지축에 설치되며 상기 지지축으로 유입된 우수를 상기 회전드럼과 충돌시켜 상기 회전드럼을 회전시키는 분출파이프와, 상기 회전드럼에서 배출되는 이물질이 저장되는 슈트를 구비하고,
   상기 회전드럼은 다수의 여과홀들이 형성되고 전후 양단이 개구된 원통형의 망체와, 상기 망체의 개구된 전단에 결합되며 내측면에 상기 분출파이프로부터 유출되는 우수와 충돌하는 충돌판이 일정간격으로 다수 형성된 원통형의 기동부와, 상기 기동부의 전단에 결합되며 상기 지지축과 결합되는 제 1베어링 유니트가 설치된 제 1덮개와, 상기 망체의 개구된 후단에 결합되며 상기 망체에서 걸러지는 이물질이 배출되는 배출구가 형성되고 상기 지지축과 결합되는 제 2베어링 유니트가 설치된 제 2덮개를 구비하고,
   상기 회전드럼은 상기 망체의 전단에서 후단까지 연속되도록 상기 망체의 내측면에 나선형으로 형성되며 상기 망체에서 걸러지는 이물질을 상기 제 2덮개의 배출구 방향으로 유도하는 가이드 날개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 처리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 지지축은 상기 회전드럼을 통과하며 일단에서 상기 분출파이프가 연결되는 부위까지 내부에 유로가 마련된 직선 형태의 제 1부와, 상기 제 1부의 일단에 결합하여 상기 우수유입관과 연결되고 상기 전처리조의 상부 측벽에 형성된 관통홀에 삽입되도록 절곡되어 형성되며 내부에 유로가 마련된 제 2부와, 상기 제 1부의 후단에 결합하여 상기 전처리조의 측벽에 고정되며 절곡되어 형성된 제 3부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비점오염원 처리장치.

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