KR100994248B1 - 수처리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우천시 자연하천 및 인근해역 등의 환경오염을 방지하기 위해 수처리 시설을 침전조, 여과처리조 및 집수조로 구성하고, 상기 여과처리조에 장치형과 자연형을 조합하여 상호 보완함으로써, 여과효율을 높임과 동시에 유지관리가 손쉽게 이루어질 수 있도록 하고, 아울러 초기우수 내 오염물 처리, 하수나 폐수처리장 최종 방류수의 추가처리 및 물을 용이하게 재이용하기 위한 수처리 시스템에 관한 것이다.

수처리, 초기우수, 장치형, 자연형, 유지관리, 수초, 식생, 저류, 여과, 유공관, 여과모듈, 쇄석, 침전, 하천, 해역, 환경오염

Description

수처리 시스템{WATER TREATMENT SYSTEM}

본 발명은 수처리 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 우천시 나무토막이나 비닐 및 도로·노상의 각종 오염물을 포함하는 초기우수(First Flush) 및 합류식 하수 월류수(Combined Sewer Overflows)가 별도의 여과처리 없이 저류지(貯溜池) 등에 곧바로 유입될 경우 수질을 크게 악화시킬 수 있다.

이를 해결하기 위하여 수처리 시스템을 이용하여 초기우수 및 합류식 하수 월류수를 여과처리한 후 방류토록 하고 있으며, 상기 수처리 시스템은 처리형태에 따라 크게 장치형과 자연형으로 구분하고 있다.

그러나, 상기 장치형 수처리 시스템은 설치의 곤란함 및 유지관리에 어려움이 있으며, 특히 장치형을 구성하는 여과장치의 유지관리가 불량할 경우 여과층 폐색 등에 의한 기능상실우려가 있다.

한편, 상기 자연형 수처리 시스템은 처리형태가 자연의 자정능력을 통한 처리방식을 취하므로, 안정적 처리효율을 유지하기가 어려우며, 장치형에 비해 상대적으로 수처리 효율이 낮다는 문제점이 있다.

아울러, 자연여건을 이용함에 따라 여과처리에 필요한 부지가 과도하게 필요하여 비경제적이고, 특히 여과층 폐색 등이 발생할 경우 방대한 부지를 유지관리해야함으로, 이를 실시하기에 상당한 어려움이 뒤따르는 문제점이 있다.

이와 같이 수처리 시스템의 유지관리가 불량하면 오염물의 부패, 토양오염 등이 발생할 수 있으며, 이로 인한 악취가 발생하여 주변환경에 악영향을 미칠 수 있다.

따라서, 본 발명은 종래 수처리 시스템이 갖고 있는 단기간 여과층 폐색, 여과층 유지관리 및 이로 인한 수처리 효율의 저하문제를 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은, 장치형과 자연형을 하나의 공간에 조합하여 상호 보완할 수 있도록 한 수처리 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 장치형과 자연형을 하나의 공간에 조합하여 유지관리에 따른 효율을 높임과 동시에 초기우수 내 오염물 처리, 하수나 폐수처리장 최종 방류수의 추가처리 및 물을 효율적으로 재이용할 수 있도록 한 수처리 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 처리수를 침전시켜 토사와 조대협잡물을 자연적으로 처리하는 침전조와;

상기 침전조로부터 처리수를 공급받아 여과처리하여 미세협잡물을 배제한 후 처리수를 배수하는 여과처리조와;

상기 여과처리조로부터 배수된 처리수를 집수하여 유출관을 통해 방류하기 위한 집수조를 포함하며,

상기 여과처리조는 유입부가 침전조에 노출되며, 이 유입부를 통해 투입된 처리수를 여과처리할 수 있도록 내부에 여과부가 구비되고, 이 여과부를 통과한 처리수를 배수하기 위한 배수구멍이 형성된 여과처리관과;

상기 배수구멍을 통해 배수되는 처리수를 수두(水頭) 차를 이용하여 자연여과처리할 수 있도록 여과처리조에 충진된 자연여재층과;

상기 자연여재층을 통해 자연여과처리된 처리수가 급수되는 급수구멍이 형성되어 출구가 집수조에 노출된 배수관으로 구성되어 달성된다.

한편, 본 발명의 다른 목적은, 처리수를 침전시켜 토사와 조대협잡물을 자연적으로 처리하는 침전조와;

상기 침전조로부터 처리수를 공급받아 여과처리하여 미세협잡물을 배제한 후 처리수를 배수하는 여과처리조와;

상기 여과처리조로부터 배수된 처리수를 집수하여 유출관을 통해 방류하기 위한 집수조를 포함하며,

상기 여과처리조는 유입부가 침전조에 노출되며, 이 유입부를 통해 투입된 처리수를 여과처리할 수 있도록 내부에 여과부가 구비되고, 이 여과부를 통과한 처리수를 배수하기 위한 배수구멍이 형성된 여과처리관과;

상기 배수구멍을 통해 배수되는 처리수를 수두(水頭) 차를 이용하여 자연여과처리할 수 있도록 여과처리조에 충진된 자연여재층과;

상기 자연여재층을 통해 자연여과처리된 처리수가 급수되는 급수구멍이 형성되어 출구가 집수조에 노출된 배수관으로 구성되고,

상기 침전조는 토사와 조대협잡물을 분리 침전할 수 있도록 침사지와 침전지로 구획되어 달성된다.

본 발명의 구성에 의하면, 처리수를 여과처리하기 위한 여과처리조 내에 장치형인 여과처리관 및 배수관이 설치되고, 자연형인 자연여재층이 충진되는 형태로 조합되어 있어 이들을 이용한 처리수의 다단 여과처리에 의해 수처리 효율이 향상됨은 물론이고 여과층 폐색 등과 같은 기능상실의 우려를 해소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 여과처리관이 집수조를 향해 하향 경사지게 설치되어 처리수가 여과처리관을 따라 흐르면서 여과처리됨으로써, 여과부 및 자연여재층을 폭넓게 활용하게 되어 부분 폐색 등이 발생하는 것을 방지하게 되는 효과가 있다.

아울러, 섬유사를 모듈화하여 형성된 섬유여재모듈을 이용함으로써, 유지관리 측면에서 접근이 용이하고, 특히 상기 섬유여재모듈의 양단에 고리부가 형성됨으로써, 수명이 다한 여과부의 교체가 용이할 뿐만 아니라 교체시간을 현저히 단축하게 되는 효과가 있다.

나아가, 자연여재층이 제1,2쇄석층 및 이 제2쇄석층에 충진되어 형성된 여과사층으로 구성됨으로써, 자연여과처리효율이 향상되며, 이 자연여과처리된 처리수는 하향 경사진 바닥을 따라 흐르면서 배수관에 자연투입되어 배수효율이 향상되는 효과가 있다.

한편, 침전조가 침사지와 침전지로 구획되어 비중이 큰 토사는 상기 침사지에 침전되고, 이보다 비중이 작은 침전물은 상기 침전지에 침전시켜 서로 분리함으로써, 토사의 재사용률이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 침사지 또는 집수조에 월류방지판이 설치됨으로써, 월류수와 함 께 토사가 월류하여 배출되거나, 처리수와 함께 침전물이 하천이나 인근해역에 방류되어 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 수처리 시스템을 개략도로 보인 것으로, 처리수를 침전처리하기 위한 침전조, 처리수를 여과처리하기 위한 처리조 및 처리수를 집수하여 방류하기 위한 집수조의 실시 예를 보이고 있다.

도 2는 본 발명의 여과처리관 및 여과부의 실시 예를 일부 확대하여 사시도로 보인 것으로, 유공관의 내부에 섬유여재모듈이 내장되고, 상기 섬유여재모듈의 양단에 고리부가 구비된 것을 보이고 있다.

도 3은 본 발명의 여과처리조를 단면도로 보인 것으로, 처리수를 여과처리할 수 있도록 여과처리조에 장치형과 자연형을 조합하되, 상기 자연형이 제1쇄석층, 제2쇄석층 및 여과사층으로 구성된 것을 실시 예로 보이고 있으며, 하부에 배치된 배수관이 유공관으로 구성된 것을 보이고 있다.

도 4는 본 발명의 침전지를 다른 실시 예로써 개략적으로 보인 것으로, 처리수를 침전처리하기 위한 침전조가 침사지, 침전지로 구획되고, 상기 침사지와 집수조에 월류방지판이 설치된 것을 보이고 있다.

즉, 본 발명은 처리수를 침전하여 토사와 조대협잡물을 자연적으로 처리하기 위한 침전조(1), 이 침전조(1)로부터 공급된 처리수를 여과처리하여 미세협잡물을 배제한 후 배수하기 위한 여과처리조(2) 및 상기 여과처리조(2)로부터 배수된 처리수를 집수하여 하천이나 인근해역에 방류하기 위한 집수조(3)를 포함한다.

여기서, 상기 처리수는 우천시 오염물이 포함된 초기우수, 하수나 폐수처리장의 최종 방류수 및 재이용할 수 있는 물을 포함하여 통상적으로 수처리 시스템에서 처리하는 대상을 지칭하는 포괄적 의미로 해석되어야 한다.

본 발명에 포함되는 침전조(1)는 처리수 내 토사와 조대협잡물을 침하방식으로 자연처리할 수 있도록 수처리 시스템의 전단에 배치되는 것으로, 실시 예로써 점토층으로 이루어진 지면을 파내어 침전조(1)를 형성함으로써, 처리수의 침전과정에서 누수가 발생하는 것을 방지하게 된다.

다만 상기 점토층이 아닌 지면은 상기 침전조(1) 시공 후 점토층을 바닥 및 벽면에 형성하거나, 부직포 또는 콘크리트를 타설하여 처리수의 누수를 방지하여도 무방하다.

이러한 침전조(1)에는 도 1에서 보인 것과 같이, 처리수가 투입되는 유입관(10)이 연결된다. 이때 상기 유입관(10)을 통해 투입되는 처리수는 격벽(11)을 통해 구획 설치된 통상의 스크린장치(12)를 통해 우선 걸러지게 되어 나무토막이나 비닐 및 도로·노상의 각종 오물을 제거된 후 상기 격벽(11)에 형성된 배수홀(13)을 거쳐 침전조(1)에 투입되는데, 이는 이 기술분야에서 널리 알려진 자명한 사항이다.

이러한 침전조(1)의 상부에는 그레이팅(Grating)이 설치되어 평상시에는 상기 침전조(1)의 상부를 덮고 있다가 수처리 시스템의 유지관리시에는 침전조(1)로 부터 상기 그레이팅(14)을 분리한 후 내부를 청소하게 된다.

본 발명에 포함되는 여과처리조(2)는 외벽(20)을 통해 침전조(1) 및 집수조(3)로부터 구획되어 수처리 시스템의 중단에 배치되는 것으로, 내부에 장치형인 여과처리관(21)과 배수관(22)이 설치되고, 자연형인 자연여재층(23)이 이를 둘러쌓는 형태로 형성되어 처리수를 여과처리하게 된다.

즉, 상기 여과처리조(2)는 침전조(1)와 이웃하는 외벽(20)에 여과처리관(21)의 유입부(21a)가 노출되도록 설치함으로써, 상기 유입부(21a)가 침전조(1)에 노출되어 상기 침전조(1)를 통해 토사와 조대협잡물이 자연적으로 처리된 처리수를 공급받게 된다.

상기 유입부(21a)의 반대편 유출부(21b)는 덮개(21c)를 플랜지 결합하여 평상시에는 여과처리관(21)을 덮고 있다가 여과부(24)의 교체시에는 분리하여 상기 여과부(24)를 용이하게 꺼낼 수 있도록 하게 된다.

여기서, 상기 여과처리관(21)은 유입부(21a)를 통해 투입된 처리수를 여과처리할 수 있도록 내부에 여과부(24)가 구비되고, 이 여과부(24)를 통과한 처리수를 배수하기 위한 배수구멍(21d)이 형성된다.

이를 위한 실시 예로써 상기 여과처리관(21)은 도 2에서 보인 것과 같이, 통상의 유공관(宥孔管)인 것을 보이고 있으며, 상기 여과부(24)는 통상의 담체(擔體)와 여재(濾材)로 구성되어 여과처리관(21)의 내부에 내장됨으로써, 처리수 내 미세협잡물이 상기 담체와 여재에 부착되거나 여과되면서 처리된 후 배수구멍(21d)를 통해 자연여재층(23)에 배수된다.

바람직하게는 상기 여과처리관(21)이 집수조(3)를 향해 하향 경사지게 설치되는 것인데, 즉 유입부(21a)보다 유출부(21b)의 높이를 낮게 설치함으로써, 처리수가 여과처리관(21)을 따라 흐르면서 여과처리되도록 하여 여과부(24) 및 자연여재층(23)을 고르게 활용할 수 있게 된다.

더욱 바람직하게는 상기 여과부(24)로 섬유사(24a)를 모듈화하여 형성한 섬유여재모듈(24c)인 것을 이용하게 된다.

그 실시 예로써 섬유사(24a)는 단위 가닥이 하나의 모듈로 형성되어 여과처리관(21)의 내부에 길이방향으로 삽입되는데, 교체가 용이하도록 상기 섬유사(24a)의 양단에 고정원판(24b)을 결합하고 이 고정원판(24b)에 고리부(24d)를 구비시킨 것을 보이고 있다.

따라서, 수처리 시스템의 운전에 따라 오염된 섬유여재모듈(24c)은 유입부(21a) 또는 반대편 유출부(21b)를 덮고 있는 덮개(21c)를 개방한 후 새로이 교체할 섬유여재모듈(24c)의 고리부(24d)를 서로 체결하여 당김으로써, 오염된 섬유여재모듈(24c)을 분리하면서 새로운 섬유여재모듈(24c)을 삽입하는 교체구조를 갖게 된다.

이러한 여과부(24)가 내부에 내장되어 있는 여과처리관(21)은 도 3에서 보인 것과 같이, 수처리 용량에 따라 여과처리조(2) 내에 수평으로 배열배치될 수 있으며, 이 외에 상기 여과처리관(21)의 구경을 크게 하는 것 등은 처리수의 여과처리효율을 높이기 위한 자명한 사항에 해당된다.

이와 같은 여과처리관(21)이 설치된 여과처리조(2)에 형성되어 처리수를 자 연여과처리하는 자연여재층(23)은 통상의 자갈, 쇄석 등을 상기 여과처리조(2)의 내부에 부어 여과처리관(21)이 상기 자연여재층(23)에 매립되는 형태로 형성하게 된다.

즉, 여과처리조(2)의 내부에 자갈, 쇄석 등을 부어 자연여재층(23)을 형성함으로써, 여과처리관(21)으로부터 배수된 처리수를 수두 차를 이용하여 자연여과처리토록 하게 되며, 아울러 상기 자연여재층(23)으로 인해 상기 여과처리조(2)의 상부가 자갈이나 쇄석으로 덮여 있어 주변자연환경과 조화를 이루도록 하게 된다.

바람직하게는 자연여재층(23)이 여과처리관(21)을 기준으로 상부에 형성된 제1쇄석층(23a), 하부에 형성된 제2쇄석층(23b)으로 구성되고, 이 제2쇄석층(23b)의 내부에 여과사(모래)를 충진하여 여과사층(23c)이 형성되도록 하는 것이다.

따라서, 상기 여과처리관(21)을 통해 여과처리되어 배수구멍(21d)을 통해 배수되는 처리수는 수두 차에 의해 낙하하면서 순차적으로 제1쇄석층(23a)을 거쳐 여과사층(23c), 제2쇄석층(23b)을 통과하게 되고, 이로 인해 미세협잡물이 자연여과되어 배수관(22)으로 공급된다.

상기 배수관(22)은 여과처리조(2) 내 하부에 설치되어 여과처리관(21)과 자연여재층(23)을 거쳐 미세협잡물이 배제된 처리수를 급수구멍(22a)을 이용하여 급수받아 출구(22b)를 통해 집수조(3)에 배수하게 된다.

이를 위한 실시 예로 배수관(22)은 앞서 설명한 것과 동일한 통상의 유공관(宥孔管)인 것을 보이고 있으며, 이러한 배수관(22)은 여과처리조(2)의 바닥면(25) 상에 형성된 배수관랑(고랑) 내에 배치된다.

여기서, 이와 같이 배수관(22)이 배치된 여과처리조(2)의 바닥면(25)은 자연여재층(23)을 통과하면서 자연여과되는 처리수가 상기 배수관(22)을 향해 흐르면서 자연급수될 수 있도록 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

그 실시 예로써 상기 여과처리조(2)의 하부 가장자리에 배수관(22)이 배치된 것을 기준으로 바닥면(25)이 중앙을 기점으로 상기 배수관(22)을 향해 하향 경사지게 형성된 것을 보이고 있다.

이로 인해 자연여재층(23)을 통과하면서 자연여과처리된 처리수가 바닥면(25)에 고여 썩는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따른 처리수의 부패에 의한 자연여재층(23)의 부분 폐색 등이 발생하는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 포함되는 집수조(3)는 외벽(20)을 통해 여과처리조(2)와 구획되어 수처리 시스템의 후단에 배치되며, 이 집수조(3)를 향해 출구(22b)가 노출된 배수관(22)을 통해 배수되는 처리수를 집수하여 유출관(30)을 통해 하천이나 인근해역에 최종 방류하게 된다.

이러한 집수조(3)의 상부에는 그레이팅(Grating)이 설치되어 평상시에는 상기 침전조(1)의 상부를 덮고 있다가 수처리 시스템의 유지관리시에는 집수조(3)로부터 분리되어 내부를 청소하거나 여과부(24)를 교체토록 하게 된다.

여기서, 본 발명의 수처리 시스템을 이용하여 처리수를 수처리 하는 과정에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 처리수는 유입관(10)을 통해 스크린장치(12)에 투입되어 나무토막이나 비닐 및 도로·노상의 각종 오물을 제거된 상태를 기준으로 하게 된다. 이 처리수 는 침전조(1)에 투입되어 자연침전되고, 이 침전과정에서 토사와 조대협잡물이 자연적으로 처리된다.

상기 침전조(1)를 거쳐 여과처리조(2)에 공급된 처리수는 여과처리관(21)을 따라 흐르면서 내부의 여과부(24)에 미세협잡물이 부착되거나 여과처리되면서 배수되어 자연여재층(23)에 공급되고, 수두 차에 의해 상기 자연여재층(23)을 순차적으로 통과하면서 미처 여과처리되지 않은 미세협잡물을 자연여과처리하게 된다.

이와 같이 여과처리관(21) 및 자연여재층(23)을 거치면서 미세협잡물이 배제된 처리수는 급수구멍(22a)을 통해 배수관(22)에 투입되어 이를 따라 흐르면서 집수조(3)에 배수되고, 상기 집수조(3)는 처리수를 집수하여 하천이나 인근해역에 최종 방류하게 된다.

이때, 상기 처리수의 반복적인 여과처리과정에서 오염된 여과부(24)는 침전조(1) 또는 집수조(3)의 상부에 설치된 그레이팅(14)을 분리한 후 상기 침전조(1) 또는 집수조(3)의 내부에서 상기 여과부(24)를 교체토록 하게 되며, 자연여재층(23)은 여과처리조(2)의 상부에서 오염된 자갈이나 쇄석을 퍼낸 후 새로운 자갈이나 쇄석을 부어 교체하게 된다.

한편, 본 발명에 포함된 침전조(1)는 도 4에서 보인 것과 같이, 침사지(1b)와 침전지(1a)로 구획된 것을 다른 실시 예로 하게 된다.

즉, 상기 침전조(1)에 구획판(1c)을 설치하여 유입관(10)에 인접한 공간을 침사지(1b)로 설정하고, 여과처리조(2)와 인접한 공간을 침전지(1a)로 설정하게 된다.

따라서, 비중이 큰 토사는 침사지(1b)에 가라앉혀 침전토록 하게 되고, 이보다 비중이 작은 침전물은 처리수와 함께 월류되어 침전지(1a)에 침전토록 함으로써, 재사용이 가능한 토사와 재사용할 수 없는 침전물이 서로 섞이지 않도록 하게 되며, 이로 인해 토사의 재사용으로 인한 경제성을 높일 수 있게 된다.

본 발명에 포함되는 월류방지판(14)(31)은 침사지(1b)의 상부 월류부(1d) 및 집수조(3)의 상부에 설치되어 처리수의 유속증가로 인해 토사 또는 미세침전물이 처리수와 함께 침전지(1a)로 월류하거나 하천이나 인근해역에 방류되는 것을 방지하게 된다.

즉, 상기 월류방지판(14)(31)은 침사지(1b) 및 집수조(3)의 상부에 그 선단이 하향 경사지도록 설치되어 유속증가에 의해 처리수가 상기 침사지(1b) 및 집수조(3)의 바닥에 침전되어 있는 토사 또는 미세침전물을 재부상시켜 유출시키는 것을 방지하게 된다.

도 1은 본 발명의 수처리 시스템을 보인 개략도.

도 2는 본 발명의 여과처리관 및 여과부의 실시 예를 일부 확대하여 보인 사시도.

도 3은 본 발명의 여과처리조를 보인 단면도.

도 4는 본 발명의 침전지를 다른 실시 예로 보인 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 침전조 2 - 여과처리조

3 - 집수조 10 - 유입관

20 - 외벽 21 - 여과처리관

22 - 배수관 23 - 자연여재층

24 - 여과부 30 - 유출관

Claims (7)

1. 처리수를 침전시켜 토사와 조대협잡물을 자연적으로 처리하는 침전조와;

   상기 침전조로부터 처리수를 공급받아 여과처리하여 미세협잡물을 배제한 후 처리수를 배수하는 여과처리조와;

   상기 여과처리조로부터 배수된 처리수를 집수하여 유출관을 통해 방류하기 위한 집수조를 포함하며,

   상기 여과처리조는 유입부가 침전조에 노출되며, 이 유입부를 통해 투입된 처리수를 여과처리할 수 있도록 내부에 여과부가 구비되고, 이 여과부를 통과한 처리수를 배수하기 위한 배수구멍이 형성된 여과처리관과;

   상기 배수구멍을 통해 배수되는 처리수를 수두(水頭) 차를 이용하여 자연여과처리할 수 있도록 여과처리조에 충진된 자연여재층과;

   상기 자연여재층을 통해 자연여과처리된 처리수가 급수되는 급수구멍이 형성되어 출구가 집수조에 노출된 배수관으로 구성됨을 특징으로 하는 수처리 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 여과처리관은 집수조를 향해 하향 경사진 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 여과부는 섬유사를 모듈화하여 형성한 섬유여재모듈이고, 이 섬유여재모듈의 양단에 고리부가 형성되어 여과처리관에 교체 가능하도 록 내장된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 자연여재층은 여과처리관을 기준으로 상부에 형성된 제1쇄석층 및 하부에 형성된 제2쇄석층으로 구성되고, 이 제2쇄석층의 내부에 여과사를 충진하여 여과사층이 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 여과처리조의 바닥면은 자연여과된 처리수가 배수관을 향해 흐르면서 자연급수될 수 있도록 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 침전조는 토사와 조대협잡물을 분리 침전할 수 있도록 침사지와 침전지로 구획된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 침사지 및 집수조에는 월류방지판이 설치된 것을 특징으로 하는 수처리 시스템.

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