KR100987163B1 - 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치 - Google Patents

강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치에 관한 것으로, 하향류식 여과수단을 구비하는 제 1 반응조와 상향류식 여과수단을 구비하는 제 2 반응조 및 방류조를 포함함과 아울러 제 2 반응조의 일측에 바이패스조를 구비하여 비점오염물질이 다량 포함되어 있는 초기 강우유출수만 여과 처리하고, 비점오염물질이 미량 포함되어 실질적으로 여과 처리가 필요하지 않은 강우유출수는 여과 처리하지 않고 바이패스시켜 곧바로 방류하게 되므로 강우특성에 따른 처리조건을 충족시킬 수 있는 기술로서 시설의 용량이 크지 않으면서 초기 강우유출수에 포함된 비점오염물질을 신속하게 처리할 수 있음과 아울러 초기 강우유출수와 그 이후 강우유출수에 대한 처리가 보다 효율적으로 이루어지도록 한 강우유출수의 선택적 처리가 가능하게 되는 등 비점오염물질의 처리를 효율적으로 수행할 수 있게 된다. 강우가 그친 후 제 2반응조 하부에 잔류하는 오염수가 여과된 후 서서히 방류되어 제 2 반응조의 수위가 하강함에 따라, 제 2 반응조의 상향류식 여과수단 상층에 잔류하는 강우유출수에 의해 상향류식 여과수단이 자연스럽게 역세척되는 것이므로 여재를 효율적으로 관리할 수 있게 된다. 하향류식 여과수단과 상향류식 여과수단을 카트리지형으로 구성함으로써 여재의 설치 및 교체 등이 간편하게 된다.

Description

강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치{Storm water filtering system for selective treatment of storm water runoff and automatic discharge of treatment water residue}
본 발명은 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 비점오염물질이 대량 포함된 초기 강우유출수는 하향식 여과수단과 상향식 여과수단 등에 의해 여러 단계로 여과 처리하여 방류하고 초기강우 이후 계속되는 비점오염물질이 미량 포함된 강우유출수는 여과 과정을 최소화하면서 방류시키도록 함으로써 시설 용량을 최소화하면서도 강우유출수에 대한 처리 성능이 극대화되고, 상향류식 여과수단이 자가 역세척되며, 강우 종료 후에는 상향식 여과수단이 오염수에 잠기지 않고 대기 중에 노출된 상태로 유지되어, 그 성능을 지속적으로 유지되고 사용연한이 연장되도록 하며, 여과수단의 설치 및 교체 등을 간편하게 수행할 수 있도록 한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치에 관한 것이다.
우리나라의 강우특성이 계절별로 다양한 형태의 강우가 내리고 있고 동일한 강우현상에도 유역의 특성에 따라 오염물질의 유출이 다양한 형태로 발생하고 있다. 또한, 처리해야 할 오염물질은 대부분 초기강우에 포함되어 있어 초기오염물질만을 처리하고 오염물질의 배출이 완료된 이후의 강우유출수는 월류시킬 수 있는 기술이 필요하다.
종래 비점오염물질 처리장치는 비강우(非降雨) 시에도 상향식 여과수단이 오염수에 잠긴 상태로 되어 상향식 여과수단의 성능 및 사용연한이 감소되는 문제점이 있다.
또한, 종래 비점오염물질 처리장치는 비점오염물질이 대량 포함된 초기 강우유출수는 물론 초기강우 이후 계속되는 비점오염물질이 미량 포함되어 있는 강우유출수를 모두 하향식 여과수단과 상향식 여과수단 등에 의해 여러 단계로 여과 처리하여 방류하는 것이기 때문에 시설 용량이 커지는 문제점이 있다.
또한, 종래 비점오염물질 처리장치는 상향류식 여과수단을 역세척하는 기능이 없기 때문에 여재를 관리자가 수동적으로 세척해야 하므로 관리가 번거롭고 여재의 상태가 불량하게 되기 쉬운 등의 문제점이 있다.
또한, 종래의 비점오염물질 처리장치는 여재를 단순히 적층한 것이기 때문에 여재의 설치 및 교체가 번거롭게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 비강우 시 상향식 여과수단이 오염수에 잠기지 않고 대기 중에 노출된 상태로 유지되어 상향식 여과수단의 성능이 장기간 유지되고 사용연한이 연장되도록 한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비점오염물질이 대량 포함된 초기 강우유출수는 하향류식 여과수단과 상향류식 여과수단 등에 의해 여러 단계로 여과 처리할 수 있으면서도 초기 강우 이후 계속되는 비점오염물질이 미량 포함된 강우유출수는 여과 과정을 최소화하면서 방류하도록 함으로써 시설 용량을 최소화하면서도 강우유출수에 대한 처리 성능을 극대화한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상향류식 여과수단을 자체 처리수에 의해 역세척되도록 함으로써 상향류식 여과수단의 성능이 지속적으로 유지되고 사용연한이 연장되도록 한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 여과수단의 설치 및 교체 등이 간편하게 이루어지도록 한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 상류측 상단부에 강우유출수 유입관(11)이 구비되고 하류측 하단부에 1차 처리수 배출관(12)이 구비되며 하향류식 여과수단이 내장된 제 1 반응조(10)와; 상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 상류측 하단부가 연결되고 하류측에는 2차 처리수 월류벽(21)이 구비되고 상향류식 여과수단이 내장된 제 2 반응조(20)와; 상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 배치되며 하류측 하단에는 방류관(31)이 구비된 방류조(30); 및 상기 제 2 반응조(20)의 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에 구비되어 상기 제 2 반응조(20)와 방류조(30)를 연결하는 여과배출관(28)을 포함하여 구성되는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 상류측 상단부에 강우유출수 유입관(11)이 구비되고 하류측 하단부에 1차 처리수 배출관(12)이 구비되며 하향류식 여과수단이 내장된 제 1 반응조(10)와; 상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 상류측 하단부가 연결되고 하류측에는 2차 처리수 월류벽(21)이 구비되고 상향류식 여과수단이 내장된 제 2 반응조(20)와; 상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 배치되며 하류측 하단에는 방류관(31)이 구비된 방류조(30); 및 상기 제 2 반응조(20)의 일측에 배치되며 상기 제 1 반응조(10)의 하류단 일측과 그 상류단이 바이패스 월류벽(41)을 공유하고 그 하류단이 상기 방류조(30)에 연통되는 바이패스조(40)를 포함하여 구성되는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 상류측 상단부에 강우유출수 유입관(11)이 구비되고 하류측 하단부에 1차 처리수 배출관(12)이 구비되며 하향류식 여과수단이 내장된 제 1 반응조(10)와; 상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 상류측 하단부가 연결되고 하류측에는 2차 처리수 월류벽(21)이 구비되고 상향류식 여과수단이 내장된 제 2 반응조(20)와; 상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 배치되며 하류측 하단에는 방류관(31)이 구비된 방류조(30); 및 상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 하단이 연결되며 그 상단 높이가 하향류식 여과수단의 상단 높이 및 2차 처리수 월류벽(21)의 상단 높이 보다 높은 월류용 수직유공관(16a)을 포함하여 구성되는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 제공한다.
본 발명은 하향류식 여과수단을 구비하는 제 1 반응조와 상향류식 여과수단을 구비하는 제 2 반응조 및 방류조를 포함함과 아울러 제 2 반응조의 일측에 바이패스조를 구비하여 비점오염물질이 다량 포함되어 있는 초기 강우유출수만 여과 처리하고, 비점오염물질이 미량 포함되어 실질적으로 여과 처리가 필요하지 않은 강우유출수는 여과 처리하지 않고 바이패스시켜 곧바로 방류하게 되므로 강우특성에 따른 조건을 충족시킬 수 있는 기술로서 시설의 용량이 크지 않으면서 초기 강우유출수에 포함된 비점오염물질을 신속하게 처리할 수 있음과 아울러 초기 강우유출수와 그 이후 강우유출수에 대한 처리가 보다 효율적으로 이루어지도록 한 강우유출수의 선택적 처리가 가능하게 되는 등 비점오염물질의 처리를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 강우가 그친 후에 제 2 반응조와 방류조의 경계면에 여과기능이 있는 간이 필터를 설치하여 강우 종료 후에도 여과조에 남아있는 오염수를 서서히 배제시질 수 있는 기능을 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 강우가 그친 후 제 2 반응조의 상향류식 여과수단 상층에 잔류하는 강우유출수에 의해 상향류식 여과수단이 자연스럽게 역세척되는 것이므로 여재를 효율적으로 관리할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 하향류식 여과수단과 상향류식 여과수단을 카트리지형으로 구성함으로써 여재의 설치 및 교체 등이 간편하게 된다.
도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치의 바람직한 제 1 실시 예를 보인 것으로,
도 1은 사시도,
도 2는 분해 사시도,
도 3은 평면도,
도 4는 도 3의 A-A선에 따라 절개한 부분 절개 사시도,
도 5는 도 3의 A-A선 단면도,
도 6은 도 3의 B-B선 단면도,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 작동을 보인 종단측면도이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명에 의한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치의 제 2 실시 예를 보인 것으로,
도 11은 평면도,
도 12는 도 11의 C-C선에 따라 절개한 부분 절개 사시도,
도 13은 도 11의 C-C선 단면도,
도 14는 도 11의 D-D선 단면도이며,
도 15는 역세척 과정을 보인 종단측면도이다.
이하, 본 발명에 의한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치를 첨부도면에 도시한 바람직한 실시 예에 따라서 상세히 설명한다.
도면에 도시한 실시 예에서는 하향류식 여과수단을 구비하는 제 1 반응조(10)와, 상향류식 여과수단을 구비하는 제 2 반응조(20), 방류조(30), 바이패스조(40), 월류용 수직유공관(16a) 및 제 2 반응조(20) 하층의 처리수를 여과하여 방류조(30)로 배출하는 여과배출관(28)을 모두 포함한 예를 들고 있으나, 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)와 방류조(30)의 조합은 기본 구성으로 하고, 상기 기본 구성에 여과배출관(28)을 구비한 구성과, 상기 기본 구성에 월류용 수직유공관(16a)을 구비한 구성 및 상기 기본 구성에 바이패스조(40)를 구비한 구성 등으로 실시할 수 있음을 밝혀 둔다.
[제 1 실시예]
도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치의 제 1 실시예를 보인 것이다.
도 1 내지 도 10에 도시한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치는 상기 제 1 반응조(10)는 강우유출수를 1차적으로 하향류식으로 처리하여 1차 처리수를 하부로 배출하는 제 1 반응조(10)와, 상기 제 1 반응조(10)의 하류측에 설치되어 상기 제 1 반응조(10)에서 처리된 1차 처리수가 하부로 유입되고 1차 처리수를 상향류식으로 처리하여 2차 처리수를 상부로 월류 배출하는 제 2 반응조(20)와, 상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 설치되어 제 2 반응조(20)에서 처리된 2차 처리수를 저류하면서 배출하는 방류조(30) 및 상기 제 2 반응조(20)의 일측에서 상기 제 1 반응조(10)의 일측과 방류수조(30)의 일측 사이에 연결 설치되어 상기 제1 반응조(10)에 유입되는 강우유출수가 일정 수위 이상으로 상승하였을 때 그 강우유출수를 제 1 반응조(10)에서 방류조(30)로 바이패스시키는 바이패스조(40)를 포함한다.
상기 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)와 방류조(30) 및 바이패스조(40)는 본 발명의 처리장치 전체를 구성하는 박스형 구조물을 구획하는 것에 의하여 형성된다.
상기 제 1 반응조(10)는 최상류측에 배치되고, 제 2 반응조(20)는 상기 제 1 반응조(10)의 하류측에 배치되며, 방류조(30)는 상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 배치된다. 또한, 바이패스조(40)는 상기 제 2 반응조(20)의 일측에 배치된다.
상기 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)와 방류조(30) 및 바이패스조(40)는 각각 바닥과 네 벽체를 가지는 박스 형태로 형성되며, 상기 제 1 반응조(10)의 하류 벽과 제 2 반응조(20)의 상류 벽을 공유하며, 상기 제 2 반응조(20)의 하류 벽과 방류조(30)의 상류 벽을 공유하고, 상기 제 2 반응조(20)의 일측 벽과 바이패스조(40)의 일측 벽을 공유하며, 상기 바이패스조(40)는 방류조(30)의 일측에 전고(全高)에 걸쳐서 연통된다.
상기 제 1 반응조(10)는 상류측 상단부에 강우유출수 유입관(11)이 구비되고, 하류측 하단부에 1차 처리수 배출관(12)이 구비되며, 그 내부에는 하향류식 여과수단에 구비된다.
상기 강우유출수 유입관(11)은 측구나 집수정 등에 연결되어 측구나 집수정에 집수된 강우유출수가 유입되는 부분이다.
상기 하향류식 여과수단은 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 반응조(10)의 내부에 상부로부터 적층되는 큰 입경의 하향류식 여재층(13)과 중간 입경의 하향류식 여재층(14) 및 작은 입경의 하향류식 여재층(15)을 포함한다.
상기 하향류식 여재층(13)(14)(15)은 입상여재(13a)(14a)(15a)만을 적층하여 구성할 수도 있으나, 입상여재(13a)(14a)(15a)를 다공성 용기(13b)(14b)(15b)에 수용한 카트리지(cartridge)형으로 구성하여 그 설치 및 교체 등의 관리가 편리하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 입상여재(13a)(14a)(15a)로서는 자갈이 사용된다.
도면에서는 상기 다공성 용기(13b)(14b)(15b)가 그물망으로 구성한 예를 예시하였으나, 다공판으로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 하향류식 여과수단은 상기 하향류식 여재층(13)(14)(15)만으로 구성하여도 할 수도 있으나, 주벽에 복수 개의 통공이 천공된 유공관(16)을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 유공관(16)은 하향류식 여재층(13)(14)(15)을 구성하는 다공성 용기(13b)(14b)(15b)에 수용된 입상여재(13a)(14a)(15a)에 매립 설치하는 식으로 설치된다.
상기 유공관(16)은 그 하단이 제 1 반응조(10)의 바닥에 위치하고 그 상단이 상기 하향류식 여과수단의 최상층인 큰 입경의 하향류식 여재층(13)보다 위로 돌출되는 복수 개(도시 예에서는 4개)의 월류용 수직유공관(16a)과, 상기 제 1 반응조(10)의 바닥에 상ㆍ하류 방향으로 배치되어 상기 월류용 수직유공관(16a)의 하단에 연결되는 가로유공관(16b) 및, 상기 제 1 반응조(10)의 바닥에 좌우 방향으로 배치되어 상기 가로유공관(16b)의 하류측 단부에 그 좌우측 단부가 연결되고 그 중간부가 상기 1차 처리수 배출관(12)에 연결되는 세로유공관(16c)을 포함하여 구성된다.
상기 가로유공관(16b)과 세로유공관(16c)은 강우유출수가 직접 유입되지 않고, 그 주벽에 천공된 복수 개의 통공을 통하여 유입되면서 여과작용이 이루어지도록 그 단부를 막음 처리하는 것이 바람직하다.
상기 세로유공관(16c)에는 상기 1차 처리수 배출관(12)에 연결되는 연결부(17)가 구비된다. 상기 1차 처리수 배출관(12)과 연결부(17)에는 각각 암나사부(12a)와 수나사부(17a)를 형성하여 이들을 나사식으로 착탈할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니다.
상기 제 2 반응조(20)는 상류측 하단부가 상기 1차 처리수 배출관(12)과 연결되고, 하류측에는 2차 처리수가 월류하여 배출되는 2차 처리수 월류벽(21)이 구비되며, 그 내부에는 상향류식 여과수단이 구비된다.
상기 상향류식 여과수단은 도 1, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 반응조(20)의 바닥면에서 이격된 높이에 하단이 위치하고 상단이 2차 처리수 월류벽(21)과 같은 높이에 위치하는 상향류식 여재층(22)을 포함하여 구성된다.
도면에서는 상기 상향류식 여재층(22)을 좌우 2개로 구성하였으나 좌우 각 상향류식 여재층(22)을 다시 전후 방향으로 복수 개로 분할하여 구성할 수도 있다.
상기 상향류식 여재층(22)은 입상여재(22a)만으로 구성할 수도 있으나, 입상여재(22a)를 다공성 용기(22b)에 수용한 카트리지(cartridge) 형으로 구성하여 그 설치 및 여재의 교체 등 관리가 편리하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
도면에서는 상기 다공성 용기(22b)를 그물망으로 구성한 예를 예시하고 있으나, 다공판으로 구성할 수도 있다.
상기 상향류식 여재층(22)은 입상여재(22a)와 다공성 용기(22b)만으로 구성할 수도 있으나 주벽에 복수 개의 통공이 천공된 수직유공관(23)을 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 수직유공관(23)은 다공성 용기(22b) 내의 입상여재(22a)에 매설되는 식으로 설치된다. 상기 수직유공관(23)은 그 하단이 상향류식 여재층(22)의 하단 높이 보다 높고 그 상단이 상향류식 여재층(22)의 상단 높이와 동일한 상태로 설치된다.
상기 상향류식 여재층(22)과 수직유공관(23)은 상기 제 2 반응조(20)를 가로지르는 칸막이판(24)에 고정하여 하나의 유닛으로 구성하고 상기 칸막이판(24)을 제 2 반응조(20)에 장착하는 것에 의해 상향류식 여재층(22)과 수직유공관(23)을 설치할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 칸막이판(24)에는 상기 수직유공관(23)의 직경에 대응하는 통수공(24a)과 상향류식 여재층(22)을 통과한 처리수가 상향 통수됨과 아울러 상향류식 여재층(22)의 상측에 있는 처리수가 하향 통수되는 통수공(24b)이 천공된다.
상기 칸막이판(24)을 제 2 반응조(20)에 장착함에 있어서는 제 2 반응조(20)의 바닥면과 칸막이판(24)의 하면 사이에 복수 개(도면에서는 6개)의 간격유지용 슬리브(25)를 대고 칸막이판(24)의 관통공(24c)을 관통하는 나사봉(26)을 제 2 반응조(20)의 바닥면에 인서트되어 있는 너트(27)에 체결하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나 제 2 반응조(20)에 대한 칸막이판(24)의 장착방법이 반드시 도시 예와 같은 방법으로 국한되는 것은 아니다.
상기 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에는 상기 제 2 반응조(20)에 유입된 1차 처리수를 여과하여 방류조(30)로 배출시키는 여과배출관(28)이 구비된다.
상기 여과배출관(28)은 상기 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에 천공되는 설치공(21a)에 착탈 가능하게 끼워지며 양단이 개방된 원통관(28a)과, 상기 원통관(28a)의 내부에 충전되는 여재(28b) 및, 상기 방류조(30)측 개방단에 결합되며 다수개의 통공이 천공된 마개(28c)를 포함하여 구성된다.
상기 원통관(28a)은 그 내벽면의 최하단부가 제 2 반응조(20)의 바닥면보다 약간 높게 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다(도 5 참조의 "d1" 참조).
또한, 상기 원통관(28a)의 제 2 반응조(20) 측 개방단에는 여과망(28d)을 설치할 수 있다.
상기 여재(28b)는 PP계 끈상여재나 나일론계 끈상여재를 사용할 수 있다.
상기 방류조(30)는 제 2 반응조(20)의 상기 2차 처리수 월류벽(21)을 공유하며, 하류측 하단부에 방류관(31)이 구비된다.
상기 방류관(31)은 그 내벽면의 최하단부가 방류조(30)의 바닥면보다 10mm 높게 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다(도 5의 "d2" 참조).
상기 바이패스조(40)는 상류측 바이패스 월류벽(41)과 하류측 바이패스 월류벽(42)을 구비한다.
상기 상류측 바이패스 월류벽(41)은 상기 제 1 반응조(10)와 공유되며, 하류측 바이패스 월류벽(42)은 방류조(30)와 공유된다.
이하, 본 발명에 의한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치의 작용에 대하여 설명한다.
강우유출수가 강우유출수 유입관(11)을 통해 제 1 반응조(10)로 유입되면, 하향류식 여과수단에 의해 하향류식으로 여과되고, 그 1차 처리수는 1차 처리수 배출관(12)을 통해 제 2 반응조(20)의 하부로 유입된다.
상기 제 1 반응조(10)의 하향류식 여과수단에 의한 하향류식 여과과정을 설명하면, 강우유출수 유입관(11)을 통해 유입된 강우유출수는 하향류식 여과수단을 위에서 아래로 통과하면서 여과된다.
즉, 상기 제 1 반응조(10)로 유입된 강우유출수는 상기 하향류식 여과수단을 구성하는 큰 입경의 하향류식 여재층(13)과 중간 입경의 하향류식 여재층(14) 및 작은 입경의 하향류식 여재층(15)을 구성하는 입상여재(13a)(14a)(15a) 사이의 공극을 통과하면서 여과된다.
상기 하향류식 여재층(13)(14)(15)을 통과하는 강우유출수는 유공관(16)을 구성하는 월류용 수직유공관(16a), 가로유공관(16b) 및 세로유공관(16c)의 주벽에 천공된 통공을 통해 유공관(16a,16b,16c)들의 내부로 유입되고, 세로유공관(16c)의 중간부에 연결된 1차 처리수 배출관(12)을 통해 제 2 반응조(20)의 하부로 유입된다.
여기서 상기 하향류식 여과수단을 구성하는 하향류식 여재층(13)(14)(15)은 입상여재(13a)(14a)(15a)를 다공성 용기(13b)(14b)(15b)에 수용한 카트리지형으로 구성되어 있으므로 하향류식 여재층(13)(14)(15)의 제 1 반응조(10)에 대한 설치 및 여재 교체 등의 관리가 간편하게 된다. 또한, 상기 상향류식 여재층(22)은 입상여재(22a)를 다공성 용기(22b)에 수용한 카트리지형으로 구성되어 있기 때문에 상향류식 여재층(22)의 제 2 반응조(20)에 대한 설치 및 여재 교체 등의 관리가 간편하게 된다.
또한, 상기 하향류식 여과수단을 구성하는 세로유공관(16c)에는 연결부(17)가 구비되고, 상기 1차 처리수 배출관(12)과 연결부(17)가 암나사부(12a)와 수나사부(17a)에 의해 나사식으로 결합되어 있으므로 하향류식 여과수단과 1차 처리수 배출관(12)의 설치 및 탈거가 간편하게 이루어지게 된다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 반응조(20) 내의 1차 처리수의 수위가 상향식 여과수단의 하단 높이보다 낮은 경우에는 1차 처리수의 일부는 제 2 반응조(20)의 2차 처리수 월류벽(21) 하단에 구비된 여과배출관(28)을 통과하면서 여과된 후 방류조(30)로 배출되고, 방류조(30)에서 방류관(31)을 통해 방류된다.
이때 상기 여과배출관(28)의 내부에는 여재(28b)가 충전되어 있으므로 1차 처리수에 잔존하는 비점오염물질이 여과된 후 방류조(30)로 배출되는 것이다.
또한, 상기 제 2 반응조(20)에 유입되는 1차 처리수의 유입량이 증가할 경우 유입된 1차 처리수 중 여과배출관(28)을 통해 여과 및 배출되지 못한 1차 처리수는 제 2 반응조(20)의 바닥으로부터 차오르면서 상향류식 여과수단에 의해 여과된다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 반응조(20) 내의 2차 처리수의 수위가 계속 상승하여 수직유공관(23)의 상단 높이, 즉 2차 처리수 월류벽(21)의 높이에 이르게 되면, 상향류식 여과층(22)과 수직유공관(23)에 의해 여과된 2차 처리수는 수직유공관(23)의 상단으로 상등하여 수직유공관(23)의 상단과 같은 높이를 가지는 2차 처리수 월류벽(21)을 월류하여 방류조(30)로 배출되고, 방류조(30)에서 방류관(31)을 통해 방류된다.
한편, 비점오염물질이 다량 포함되어 있는 초기강우수의 유입 및 처리가 진행된 후 초기 이후 비점오염물질이 미량 포함되어 있는 강우유출수가 제 1 반응조(10)에 계속하여 유입되어 도 9에 도시한 바와 같이, 제 1 반응조(10) 내의 강우유출수의 수위가 상기 하향류식 여과수단을 구성하는 월류용 수직유공관(16a)의 상단보다 높아지게 되면, 제 1 반응조(10)에 유입되는 강우유출수는 하향류식 여재층(13)(14)(15)에 의한 여과과정을 거치지 않고 곧바로 월류용 수직유공관(16a)의 상단을 통해 월류용 수직유공관(16a), 가로유공관(16b) 및 세로유공관(16c)으로 유입되고, 세로유공관(16c)에 연결되어 있는 1차 처리수 배출관(12)을 통해 제 2 반응조(20) 내로 유입된다.
제 2 반응조(20) 내로 유입된 초기 이후의 강우유출수는 제 2 반응조(20)의 상향류식 여과층(22)을 통하여 여과된 후 방류조(30)로 배출되고, 방류조(30)에서 방류관(31)을 통해 방류된다.
이때, 초기 이후의 강우유출수에는 비점오염물질이 비교적 적게 포함되어 있으므로 하향류식 여과수단에 의한 여과작용을 거치지 않고 제 2반응조(20)로 유입되더라도 상향류식 여과층(22)에 과부하를 주지 않는다.
또한, 이 과정에서도 제 1 반응조(10)에 유입된 강우유출수 중 월류용 수직유공관(16a)의 상단 보나 낮은 위치에 있는 강우유출수는 상술한 바와 같은 하향류식 여과수단에 의한 여과과정을 거쳐 1차 처리수 배출관(12)을 통해 제 2 반응조(20)로 배출된다.
상기 제 1 반응조(10) 내의 강우유출수의 수위가 계속 상승하여 그 수위가 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 상류측 바이패스 월류벽(41)보다 높아지면, 제 1 반응조(10)로 유입되는 강우유출수는 하향류식 여과수단을 거쳐 제 2 반응로(20)로 유입되지 않고 상류측 바이패스 월류벽(41)을 월류하여 바이패스조(40)로 유입되고, 바이패스조(40) 내의 강우유출수의 수위가 상승하여 하류측 바이패스 월류벽(41)의 높이에 이르면 바이패스조(40)로 유입된 강우유출수는 하류측 바이패스 월류벽(41)을 월류하여 곧바로 방류조(30)로 바이패스된다.
이러한 바이패스 과정에서도 제 1 반응조(10) 내의 강우유출수 중 바이패스 월류벽(41)보다 낮은 위치에 있는 강우유출수는 상술한 하향류식 여과수단에 의한 여과과정을 거쳐 제 2 반응조(20)로 배출된다.
따라서 비점오염물질이 다량 포함되어 있는 초기강우유출수는 제 1 반응조(10)의 하향류식 여과수단과 제 2 반응조(20)의 상향류식 여과수단을 거쳐 그 비점오염물질을 처리한 후 방류하게 됨과 아울러 비점오염물질이 거의 포함되어 있지 않은 강우유출수는 제 1 반응조(10)의 하향류식 여과수단과 제 2 반응조(20)의 상향류식 여과수단을 거치지 않고 바이패스조(40)를 통해 방류조(30)로 바이패스되어 방류되므로 비점오염물질 처리장치를 소형화할 수 있으면서도 초기강우유출수의 비점오염물질을 효과적으로 처리할 수 있게 된다.
강우가 그치면 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20) 내의 수위가 하강하게 되는데 상기 제 2 반응조(20)의 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에 설치된 여과배출관(28)의 원통관(28a) 내벽면의 최하단부는 제 2 반응조(20)의 바닥면보다 높게 설치되어 있으므로 제 2 반응조(20)의 바닥에는 오염물질과 강우유출수가 잔류하게 된다.
또한, 강우가 그치면 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)내에 오염수가 잔류하게 되는데, 이것은 제 2 반응조(20)의 2차 처리수월류벽(21)의 하단에 설치된 여과배출관(28)을 통하여 서서히 방류수조(20)로 이동하여 방류된다. 방류가 진행됨에 따라 제 2 반응조(20)의 수위가 하강하게 되고 상향류식 여과부(22)위층에 고여 있던 처리수가 자동으로 여재부를 역세하는 효과를 얻게 된다.
이때, 상기 제 2 반응조(20) 내의 상향류식 여과수단은 강우유출수나 처리수에 잠기지 않고 대기 중에 노출되어 건조되며, 이에 따라 상향류식 여과수단의 성능이 지속적으로 유지되며 그 사용연한이 연장된다.
[제 2 실시예]
도 11 내지 도 15는 본 발명에 의한 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치의 제 2 실시예를 보인 것이다.
본 실시예에서는 제 2 반응조(20)의 2차 처리수 월류벽(21)의 높이를 상기 상향류식 여과수단의 상단 높이보다 높고 바이패스 월류벽(42)의 높이보다 낮게 형성하여 상향류식 여과수단의 상층에 2차 처리수의 잔류층이 형성되도록 함으로써 강우가 그친 후 제 2 반응조(20) 내에 잔류하는 강우유출수 및/또는 2차 처리수에 의해 상향류식 여과수단을 역세척할 수 있도록 한 것이다.
즉, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 2차 처리수 월류벽(21)의 상단 높이를 상향류식 여과수단의 상단, 즉 칸막이판(24)의 상면 높이보다 h1만큼 높게 형성한 것이다. 상기 h1은 10mm정도로 하는 것이 바람직하나, 상향류식 여과수단의 상단 높이보다 놓고 바이패스 월류벽(42)의 높이보다 낮게 형성하면 충분하다.
본 실시 예에 따른 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치에 의한 초기 강우유출수에 대한 하향류식 여과수단에 의한 1차 처리과정과 상향류식 여과수단에 의한 2차 처리과정, 그리고 월류용 수직유공관(16a)을 통한 처리과정, 여과배출관(28)에 의한 여과과정 및 바이패스조(40)에 의한 바이패스 과정은 상술한 제 1 실시예서와 동일하므로 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 본 실시 예에 따른 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치에 의한 역세척 과정을 설명한다.
강우가 그치면 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20) 내의 수위가 하강하게 되는데, 이 과정에서 제 2 반응조(20)의 2차 처리수 월류벽(21)의 높이를 상향류식 여과수단의 상단 높이보다 높게 형성하고 있으므로 제 2 반응조(20) 내의 수위가 2차 처리수 월류벽(21)의 높이에 이르게 되면 더 이상 2차 처리수 월류벽(21)을 통한 월류가 이루어지지 않고, 상향류식 여과수단의 상면 상측에 있는 물과 상향류식 여과수단이 잠겨 있는 부분의 강우유출수는 상향류식 여과수단을 거슬러 하강하면서 상향류식 여과수단을 구성하는 상향류식 여재층(22)과 수직유공관(23)의 여과공에 있는 오염물질을 역세척하게 되고, 하강하는 강우유출수는 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에 설치된 여과배출관(28)을 통해 여과된 후 방류조(30)로 배출된다.
이하, 도면에 도시하지는 않았으나 본 발명에 의해 구현할 수 있는 또 다른 실시 예에 대하여 설명한다.
[기타 실시예 1]
본 실시 예는 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)와 방류조(30)의 조합을 기본 구성으로 하고 이에 여과배출관(28)을 포함한 것이다.
본 실시예에서는 비강우시나 강우가 그친 후 제 2 반응조(20) 내의 강우유출수 또는 처리수가 여과배출관(28)을 통해 서서히 방류조(30)로 배출되어 상향류식 여과수단이 오염수에 잠기지 않고 대기 중에 노출된 상태로 유지되고 건조되어 상향류식 여과수단의 성능이 지속적으로 유지되고 사용연한이 연장되는 것이다.
[기타 실시예 2]
본 실시 예는 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)와 방류조(30)의 조합을 기본 구성으로 하고 이에 월류용 수직유공관(16a)을 포함한 것이다.
본 실시예에서는 제 1 반응조(10)로 유입되는 강우유출수의 수위가 월류용 수직유공관의(16)의 상단보다 높게 될 경우 월류용 수직유공관(16a)의 상단을 통해 월류용 수직유공관(16a)로 직접 유입된 후 1차 처리수 배출관(12)을 통해 제 2 반응조(20)로 배출되고 제 2 반응조(20)로 유입된 1차 처리수는 상향류식 여과수단에 의해 2차 여과 처리된 후 2차 처리수 월류벽(21)을 월류하여 방류조(30)로 배출되는 것이다.
[기타 실시예 3]
본 실시 예는 제 1 반응조(10)와 제 2 반응조(20)와 방류조(30)의 조합을 기본 구성으로 하고 이에 바이패스조(40)를 포함한 것이다.
본 실시예에서는 제 1 반응조(10)로 유입되는 강우유출수의 수위가 바이패스 월류벽의 상단 높이보다 높은 경우(월류용 수직유공관을 포함한 예에서는 월류용 수직유공관의 상단 높이보다 높은 경우), 그 강우유출수가 하향류식 여과수단과 상향류식 여과수단에 의한 여과 과정을 거치지 않고 바이패스 월류벽(41)을 월류하여 바이패스조(40)를 통해 방류조(30)로 유입된 후 곧바로 방류되는 것이다.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 하나의 예를 들어서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 해당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 이 첨부된 특허 청구범위 안에 있음은 당연한 것이다.
10 : 제 1 반응조 11 : 강우유출수 유입관
12 : 1차 처리수 배출관 13,14,15 : 하향류식 여재층
16 : 유공관
20 : 제 2 반응조 21 : 2차 처리수 월류벽
22 : 상향류식 여재층 23 : 유공관
28 : 여과배출관
30 : 방류조 31 : 방류관
40 : 바이패스조 41 : 상류측 바이패스 월류벽
42 : 하류측 바이패스 월류벽

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 상류측 상단부에 강우유출수 유입관(11)이 구비되고 하류측 하단부에 1차 처리수 배출관(12)이 구비되며 하향류식 여과수단이 내장된 제 1 반응조(10)와;
    상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 상류측 하단부가 연결되고 하류측에는 2차 처리수 월류벽(21)이 구비되고 상향류식 여과수단이 내장된 제 2 반응조(20)와;
    상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 배치되며 하류측 하단에는 방류관(31)이 구비된 방류조(30); 및
    상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 하단이 연결되며 그 상단 높이가 하향류식 여과수단의 상단 높이 및 상기 2차 처리수 월류벽(21)의 상단 높이보다 높은 월류용 수직유공관(16a)을 포함하여 구성되는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  4. 상류측 상단부에 강우유출수 유입관(11)이 구비되고 하류측 하단부에 1차 처리수 배출관(12)이 구비되며 하향류식 여과수단이 내장된 제 1 반응조(10)와;
    상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 상류측 하단부가 연결되고 하류측에는 2차 처리수 월류벽(21)이 구비되고 상향류식 여과수단이 내장된 제 2 반응조(20)와;
    상기 제 2 반응조(20)의 하류측에 배치되며 하류측 하단에는 방류관(31)이 구비된 방류조(30)와;
    상기 1차 처리수 배출관(12)에 그 하단이 연결되며 그 상단 높이가 상기 하향류식 여과수단의 상단 높이 및 상기 2차 처리수 월류벽(21)의 상단 높이보다 높은 월류용 수직유공관(16a); 및
    상기 제 2 반응조(20)의 일측에 배치되며 상기 제 1 반응조(10)의 하류단 일측과 그 상류단이 바이패스 월류벽(41)을 공유하고 그 하류단이 상기 방류조(30)에 연통되는 바이패스조(40)를 포함하여 구성되는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 하향류식 여과수단은
    상기 제 1 반응조(10)의 내부에 적층되는 상, 중, 하층의 하향류식 여재층(13)(14)(15)과,
    상기 제 1 반응기(10)의 바닥측에 상, 하류 방향으로 배치되며 상기 하향류식 여과층(13)(14)(15)에 매설되어 그 중간부에 상기 월류용 수직유공관(16a)의 하단이 연결되는 가로유공관(16b)과,
    상기 제 1 반응기(10)의 바닥측에 좌우 방향으로 배치되며 상기 하향류식 여과층(13)(14)(15)에 매설되어 상기 가로유공관(16b)의 하류측 단부에 그 좌우측 단부가 연결되고 그 중간부가 상기 1차 처리수 배출관(12)에 연결되는 세로유공관(16c)을 포함함을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 상향류식 여과수단은
    상기 제 2 반응조(20)의 바닥면에서 이격된 높이에 하단이 위치하고 상단이 2차 처리수 월류벽(21)보다 낮은 높이에 위치하며 입상여재(22a)로 되는 상향류식 여재층(22)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 상향류식 여과수단은
    상기 각 상향류식 여재층(22)에 매설되며 그 상, 하단이 상향류식 여재층의 상, 하단과 일치하는 수직유공관(23)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 상향류식 여재층(22)은
    상기 제 2 반응조(20)를 가로지르며 상기 수직유공관(23)의 직경에 대응하는 통수공(24a)이 천공된 칸막이판(24)에 고정된 하나의 유닛으로 제 2 반응조(20)에 장착됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 상향류식 여과수단은
    상기 제 2 반응조(20)의 바닥면에서 이격된 높이에 하단이 위치하고 상단이 2차 처리수 월류벽(21)보다 낮은 높이에 위치하며 입상여재(22a)로 되는 상향류식 여재층(22)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 상향류식 여재층(22)은
    상기 수직유공관(23)의 직경에 대응하는 통수공(24a)이 천공된 칸막이판(24)에 고정된 하나의 유닛으로 제 2 반응조(20)에 장착됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  11. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 반응조(20)의 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에 구비되어 상기 제 2 반응조(20)와 방류조(30)를 연결하는 여과배출관(28)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 여과배출관(28)은
    상기 2차 처리수 월류벽(21)의 하단에 천공되는 설치공(21a)에 착탈 가능하게 끼워지며 양단이 개방된 원통관(28a)과, 상기 원통관(28a)의 내부에 충전되는 여재(28b) 및, 상기 방류조(30)측 개방단에 결합되며 다수개의 통공이 천공된 마개(28c)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 여재(28b)는
    끈상여재임을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 여과배출관(28)은
    상기 원통관(28a)의 제 2 반응조(20) 측 개방단에 설치되는 여과망(28d)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 강우유출수의 선택적 처리와 처리잔류수의 자동방류가 가능한 여과형 비점오염물질 처리장치.
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