KR101030860B1

KR101030860B1 - 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101030860B1
Application number: KR1020110020803A
Authority: KR
Inventors: 심상규; 신명옥
Original assignee: 신명옥
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-04-22

Abstract

본 발명은 강우를 집수하여 저류지최고수위(WL1)이하의 우수(雨水) 또는 강우(降雨)를 저류지로 유출시키고, 상기 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 우수는 월류수로로 유출시키는 제1집수정; 과 상기 제1집수정으로부터 유입된 우수를 저류하고, 저류지유출부를 통하여 저류된 우수를 제2집수정으로 유출시키는 수위센서를 구비한 상기 저류지; 와 상기 저류지로부터 유입된 우수를 집수하여 인공습지로 유출시키는 제2집수정); 과 상기 제2집수정으로부터 유입된 우수를 저류하여 정화하는 수생식물이 구비된 인공습지; 와 상기 인공습지로부터 유입된 우수를 집수하며 배수수로와 방류수로를 구비한 침강지; 와 상기 침강지에 구비된 상기 방류수로의 말단에 연결되어 인공습지최고수위(WL6)를 조절할 수 있는 수문을 구비한 제1수위조절부; 와 상기 제1수위조절부로부터 유입된 우수를 여과하여 저류조로 유출시키는 여과시설; 과 상기 여과시설로부터 유입된 우수를 저장하며 상기 저류지로 우수를 공급할 수 있도록 펌프가 연결된 급수수로를 구비한 것을 특징으로 하는 상기 저류조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템 및 이를 이용한 비점오염원 저감방법에 관한 것이다.

Description

저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템 및 그 방법{System And Method for Decreasing Nonpoint Pollution Source with Water Storage Tank And Artificial Marsh}

본 발명은 저류조를 이용하여 건기에도 안정적으로 습지의 물을 순환시킬 수 있도록 하는 인공습지를 구비한 비점오염원 저감시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

인공습지는 자연습지가 가지고 있는 여러 기능 중에서 수질정화기능을 강화시킨 수처리시스템으로, 주로 생활하수, 축산폐수, 농업 및 광산폐수 등을 처리하는 목적으로 이용되어 왔다. 이에 본 발명은 강우에 포함된 비점오염원을 정화하기 위한 인공습지를 제공하는 것을 기술분야로 하고, 특히 평소 강우나 유량이 적은 장소에서 효과적으로 운용될 수 있도록 저류조를 구비한 인공습지형 비점오염원 저감시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

비점오염원은 그 발생위치, 유출경로의 다양성으로 인하여 유출특성이 일정하지 않아, 현재까지 강우유출수만을 위한 별도의 집수시스템이 완비되어 있지 않은 상황이다. 비점오염원을 관리하는 기술로는 저류형(Detention type)시설, 침수형(Infiltration type) 시설, 식생형(Vegetation type) 시설, 장치형(Device type) 시설 등이 소개되고 있다. 본 발명은 인공습지를 이용하여 비점오염원을 저감시키는 기술로 저류형(Detention type) 시설에 속하는 발명을 제공한다.

이에 대한 종래기술로서, 도 1에 도시된 대한민국 등록특허 제10-0601908호의 ‘우수저류연못을 이용한 비점오염원 정화 및 친수시설활용방법과 그 장치’는 초기강우 유출수를 분리하고 침사기능을 가지는 우수토실을 형성하고 상기 우수토실에는 유입관, 유출관로와 차집기능을 가지면서 빗물이 저류지로 유입하도록 저류지로 연결된 분리관로와 침사공간이 있으며 저류지로의 협잡물 유입을 차단하는 스크린 시설로 구성된 빗물차집시설과 상기 빗물차집시설의 우수토실에서 분리관로를 통해서 빗물이 저류지로 유입되는 저류시설과 상기 저류지제방과 경사면에 설치한 조경시설과 상기 저류지 바닥에 수변경관을 연출하기 위한 연못과 상기 저류지의 제방 등에 저류지와 연못의 물을 정화하기 위하여 설치한 중력식 여과시설과 상기 여과시설에 붙여서 설치된 여과수 집수시설과 집수시설에 설치된 여과수의 연못공급을 위한 수중펌프와 순환수 공급관과 여과수 저장 및 용해성 오염물질의 추가 정화를 위해 설치한 공극접촉매체 저장시설과 상기 저장시설에서 연못에 저장수를 공급하기 위한 공급관으로 구성하되 서로 상호관계를 기능적으로 연결하여 효율이 극대화 될 수 있도록 한 것이다.

상기 종래기술은 우수를 정화시설로 정화하여 이를 저장하고, 저장된 우수로 인공연못을 조성하는 것을 주요한 발명의 특징으로 한다. 그러나, 상기 종래기술은 인공습지를 통한 자연정화작용이 미흡하여, 여과시설에 과부하가 있을 수 있다.

또한, 우수의 순환단계에 있어서 수위를 조절하기 어려워, 유속 및 체류시간을 조절하기 어려운 단점이 있다.

또한, 비점오염원을 다량으로 함유하고 있는 초기강우만을 분리하여 처리하는데 한계가 있다.

KR

10-0601908

B1

상기한 배경이 되는 기술 및 종래기술은 강우에 포함된 비점오염원을 저감시키면서, 수자원을 효과적으로 활용하는데 한계가 있었다.

이에 본 발명은 인공습지를 구비한 비점오염원 저감시스템으로 자연정화작용을 극대화하기 위하여 수위조절 및 이를 통한 우수의 유속과 체류시간을 제어하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 강우 이외의 유입수가 적거나 없는 지역에서도 타켓 유역의 강우로 인해 발생된 우수를 저장 및 순환시킴으로써, 인공습지를 이용하여 비점오염원을 저감시키는 시스템을 적용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 저류지 및 저류조를 이용하여 폭우로 인한 홍수를 예방하는 것을 또 다른 과제로 한다.

이상에서 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 강우를 집수하여 저류지최고수위(WL1)이하의 우수를 저류지로 유출시키고, 상기 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 우수는 월류수로로 유출시키는 제1집수정; 과 상기 제1집수정으로부터 유입된 우수를 저류하고, 저류지유출부를 통하여 저류된 우수를 제2집수정으로 유출시키는 수위센서를 구비한 상기 저류지; 와 상기 저류지로부터 유입된 우수를 집수하여 인공습지로 유출시키는 제2집수정; 과 상기 제2집수정으로부터 유입된 우수를 저류하여 정화하는 수생식물이 구비된 인공습지; 와 상기 인공습지로부터 유입된 우수를 집수하며 배수수로와 방류수로를 구비한 침강지; 와 상기 침강지에 구비된 상기 방류수로의 말단에 연결되어 인공습지최고수위(WL6)를 조절할 수 있는 수문을 구비한 제1수위조절부; 와 상기 제1수위조절부로부터 유입된 우수를 여과하여 저류조로 유출시키는 여과시설; 과 상기 여과시설로부터 유입된 우수를 저장하며 상기 저류지로 우수를 공급할 수 있도록 펌프가 연결된 급수수로를 구비한 것을 특징으로 하는 상기 저류조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 제공한다.

본 발명은 해결하려는 과제에 입각하여 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 비점오염원을 다량 함유하고 있는 초기강우를 포함하는 우수를 저류지, 인공습지 및 침강지를 거치게 하여 비점오염원을 친환경적으로 저감시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 인공습지를 구비한 비점오염원 저감시스템을 순환하는 우수의 수위를 조절하는 제1수위조절부 및 제2수위조절부를 구비하고 있는바, 우수의 유속 및 체류시간을 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 저류조에 여과된 우수를 저장시키고, 평상 시(건기)에 저류조에 저장된 우수를 저류지로 공급하도록 하여 강우 이외의 유입수가 적거나 없는 지역의 건기에도 비점오염원 저감시스템을 유지할 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명은 지역에 따른 비점오염원의 발생량을 예측하여 이에 따라 저류지의 용적을 결정함으로써, 비점오염원의 농도가 높은 초기강우를 분류하여 효과적으로 처리할 수 있도록 하였다.

그리고, 본 발명은 저류지 및 저류조를 구비하고 있는 바, 집중적인 강우가 있는 경우 홍수피해를 줄일 수 있는 완충작용을 하는 것을 또 다른 효과로 한다.

도 1은 종래기술로서, 우수저류연못을 이용한 비점오염원 정화 장치.
도 2는 본 발명에 있어, 우수의 흐름에 관한 개략도.
도 3은 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템의 단면 구성도.
도 4는 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템의 단면 구성도.
도 5는 도 4에 있어 A의 확대 단면도.
도 6은 도 4에 있어 B의 확대 단면도.
도 7은 도 4에 있어 C의 확대 단면도.
도 8은 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감방법의 절차도.
도 9는 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템의 일 실시예를 나타낸 평면도.

강우에 포함된 비점오염원을 저감시키기 위한 방법에는 강우유출수를 저류하고 조절해서 공공수역으로 방류하기 위한 저류지(detention pond), 연못(wet ponds), 이중목적저류지(extended detention ponds), 인공습지(constructed wetlands) 등이 있다.

본 발명은 강우를 집수하여, 강우에 포함된 비점오염원을 효과적으로 저감시키기 위하여 저류지, 저류조, 인공습지를 구비한 저류조를 이용한 인용습지형 비점오염원 저감시스템을 제공한다.

이에 본 발명은 강우를 집수하여 저류지최고수위(WL1)이하의 우수(雨水) 또는 강우(降雨)를 저류지로 유출시키고, 상기 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 우수는 월류수로로 유출시키는 제1집수정; 과 상기 제1집수정으로부터 유입된 우수를 저류하고, 저류지유출부를 통하여 저류된 우수를 제2집수정으로 유출시키는 수위센서를 구비한 상기 저류지; 와 상기 저류지로부터 유입된 우수를 집수하여 인공습지로 유출시키는 제2집수정; 과 상기 제2집수정으로부터 유입된 우수를 저류하여 정화하는 수생식물이 구비된 인공습지; 와 상기 인공습지로부터 유입된 우수를 집수하며 배수수로와 방류수로를 구비한 침강지; 와 상기 침강지에 구비된 상기 방류수로의 말단에 연결되어 인공습지최고수위(WL6)를 조절할 수 있는 수문을 구비한 제1수위조절부; 와 상기 제1수위조절부로부터 유입된 우수를 여과하여 저류조로 유출시키는 여과시설; 과 상기 여과시설로부터 유입된 우수를 저장하며 상기 저류지로 우수를 공급할 수 있도록 펌프가 연결된 급수수로를 구비한 것을 특징으로 하는 상기 저류조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.

비점오염원의 처리는 오염원에서 멀리 떨어질수록 처리비용이 증가하고 처리 또한 어렵기 때문에, 비점오염원 관리기술의 적용은 비점오염원의 발생지점에 따라 적절하게 적용하는 것이 바람직하다. 따라서 비점오염원 관리기술의 선정은 입지상태와 향후의 토지이용변화 및 수질실태와 장래 용수이용방안 등을 토대로 가능한 대안에 대해 충분한 검토를 실시하여야 한다.

본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템은 기존에 대규모로 조성되어온 인공습지를 대체할 수 있도록, 소규모로 비점오염원이 발생하는 지점에 근접하여 설치될 수 있도록 하는 특징을 가진다.

도 2는 본 발명에 있어서, 우수의 흐름을 개략적으로 도시한다.

강우에 의한 우수(雨水)는 유입수로 집수정(100)에 유입되고, 집수정(100)에 유입된 우수 중에서 초기강우를 포함하는 일정량의 우수는 저류지(200)로 보내진다. 그리고 강우가 계속됨에 따라 저류지최고수위(WL1) 이상의 우수는 월류수로(60)를 통하여 저류조(600)로 보내진다. 저류지(200)로 보내진 초기강우를 포함하는 우수는 인공습지(300)에 일정한 체류시간 동안 저류하며, 침강지(400)로 보내진다.

침강지(400)로 집수된 우수는 여과시설(500)을 통과하며 비점오염원이 저감된다. 이렇게 비점오염원이 저감된 우수는 저류조(600)로 유입되어 저장된다. 또한 강우량이 없거나 미약한 건기에, 저류지(200)의 수위가 저류지최저수위(WL2)에 도달하면 저류조(600)에 저장된 우수를 저류지(200)로 펌핑하여 공급함으로써 저류지(200) 또는 인공습지(300)에 식재되는 수생식물 등의 식생 및 안정적인 물의 순환을 도모한다. 그리고, 저류조(600)가 만수위에 도달하면 여과시설(500)을 통하여 비점오염원이 저감된 우수는 하천 등으로 방류된다.

도 3은 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템의 단면 구성도를 도시한다.

본 발명은 강우를 집수하여 저류지최고수위(WL1)이하의 우수를 저류지(200)로 유출시키고, 상기 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 우수는 월류수로(60)로 유출시키는 제1집수정(100); 과 상기 제1집수정(100)으로부터 유입된 우수를 저류하고, 저류지유출부(210)를 통하여 저류된 우수를 제2집수정(110)으로 유출시키는 수위센서(220)를 구비한 상기 저류지(200); 와 상기 저류지(200)로부터 유입된 우수를 집수하여 인공습지(300)로 유출시키는 제2집수정(110); 과 상기 제2집수정(110)으로부터 유입된 우수를 저류하여 정화하는 수생식물이 구비된 인공습지(300); 와 상기 인공습지(300)로부터 유입된 우수를 집수하며 배수수로(430)와 방류수로(420)를 구비한 침강지(400); 와 상기 침강지(400)에 구비된 상기 방류수로(420)의 말단에 연결되어 인공습지최고수위(WL6)를 조절할 수 있는 수문을 구비한 제1수위조절부(40); 와

상기 제1수위조절부(40)로부터 유입된 우수를 여과하여 저류조(600)로 유출시키는 여과시설(500); 과 상기 여과시설(500)로부터 유입된 우수를 저장하며 상기 저류지(200)로 우수를 공급할 수 있도록 펌프(10)가 연결된 급수수로(620)를 구비한 것을 특징으로 하는 상기 저류조(600); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 제공한다.

상기 제1집수정(100)은 초기에 집수된 우수의 일부를 저류지(200)로 보내고, 그 이후의 강우는 저류조(600)로 분배하여 유출할 수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 제1집수정(100)은 비점오염원을 다량으로 함유하고 있는 초기강우(약 5mm ~ 20 mm)를 포함하는 우수는 저류지(200)로 유출시켜, 인공습지(300), 침강지(400) 및 여과시설(500)을 통하여 비점오염원을 저감시킨다. 그리고 강우가 집중되어 저류지(200)가 저류할 수 있는 만수위를 저류지최고수위(WL1)로 설정하고, 집수정(100)에 집수된 우수의 수위가 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 경우에는 이를 월류수로(60)로 월류시켜 저류조(600)로 유입시켜 저장하도록 한다.

지역마다 강우량이 다를 뿐만 아니라, 비점오염원은 지역 및 입지에 따라서 그 발생량에 차이가 있다. 따라서, 지역별로 비점오염원을 다량을 함유하고 있는 강우의 유량을 예측하는 것이 중요하다. 이러한 예측방법으로 도시유역해석을 위한 다양한 프로그램(도시유출모형)이 개발되어 적용되고 있다. 이러한 모형(프로그램)은 기존의 우수관거시설계 홍수량을 산정하여 계산할 수 없었던 월류, 배수, 압력류 등으로 인한 수리학적 영향을 고려할 수 있으며, 여러 가지 저류시설과 수리 구조물의 영향을 평가할 수 있는 정교한 모형이다. 또한, 이러한 도시유역해석을 위한 프로그램은 우수의 유출량을 단시간 또는 장시간 시뮬레이션이 가능한 프로그램으로 소규모의 저류지, 저류면적 및 오염정도 등의 조합에 의해서 작동된다. 특히, 본 발명은 도시유역해석을 위한 프로그램 중 하나인 SWMM(Storm Water Management Model) 프로그램을 활용하여 지역 또는 입지에 따른 우수의 양 및 오염정도를 예측하여 비점오염원을 다량으로 포함하고 있어 처리해야 할 유량을 산정하고 이에 따라 저류지(200)의 용적을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고 저류지(200)의 용적은 저류지최고수위(WL1)에 의해 설정될 수 있다. 즉, 본 발명에서 상기 저류지(200)는 도시유역해석을 위한 프로그램을 이용하여 우수의 양과 우수의 오염정도를 예측하여 상기 저류지(200)의 용적(容積)이 결정되는 것을 특징으로 할 수 있고, 바람직하게는 SWMM 프로그램을 활용한다.

상기 저류지(200)는 평지를 굴입하여 우수를 저류할 수 있도록 한다. 본 발명에 있어 저류지(200)는 평소에 강우가 없는 경우에는 저류지최저수위(WL2)를 유지하도록 한다. 여기서, 저류지최저수위(WL2)는 저류지유출수로(230)의 수위로 저류지(200)에 수생식물이 식생할 수 있는 정도(5

~ 30㎝)로 설정할 수 있다. 본 발명에 있어 서, 저류지(200)는 기존의 비점오염원처리를 위한 저류지와 달리 그 수위를 평상 시(건기)에는 수생식물이 식생할 수 있는 정도로 최저로 유지하는데 그 특징이 있다. 즉, 평상 시에 저류지(200)에 저류할 수 있는 유량을 최대한으로 확보한 상태를 유지하도록 함으로써, 강수 시에 저류지(200)로 유입된 우수의 유속이 급속하게 증가하는 것을 방지하는 역할을 한다.

한편, 상기 저류지(200)에는 저류지유출부(210) 및 수위센서(220)가 구비된다.

저류지(200)에 유입된 우수는 저류지유출수로(230)를 통하여 배출되는데, 저류지(200)에 부유하는 부유물이나 식재된 수생식물에 의해 저류지유출수로(230)가 차단되는 것을 방지하기 위한 구조물로 도면 3에 도시된 바와 같이 바닥구조물과 세로방향의 블록으로 설치될 수 있다. 또한 수위센서(220)는 저류지(200)의 수위를 측정하여 측정값을 제어부(30)로 전달하는 기능을 한다.

또한 저류지(200)에는 수생식물을 식생하여, 유속의 급속한 변화를 완화시킬 수 있고, 친환경적인 환경을 조성할 수 있다.

상기 제2집수정(110)은 저류지(200)로부터 유입된 우수를 집수하여 인공습지(300)로 유출시키는 역할을 한다. 또한 제2집수정(110)은 집수된 우수를 인공습지(300)로 골고루 월류시키기 위해 지면과 평행하며 우수의 흐름방향과 수직인 형상의 집수로(111)를 구비한 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 제2집수정(110)은 경사사면을 구비하고 있고, 제2집수정(110)의 바닥이 저류지유출수로(230)보다 낮도록 하여 제2집수정(110)으로 유입되는 우수가 낙차를 가지고 떨어질 수 있도록 하여 산소와의 노출을 증가시킨다.

대다수의 수질개선용 인공습지는 지표유출형(SF, surface flow system)으로 구분할 수 있는데, 여기에서는 유입수가 배지물질을 통과하는데 대부분이 지상으로 흐르며 배지는 일반적으로 자연상태의 토양이다. 다른 형태의 습지로는 물이 완전히 배지 내에서 흐르고 자유수면은 보이지 않는 지하유출형(SFS, subsurface flow system)이 있다. 지하유출형(SFS)의 배지는 일반적으로 자갈이나 모래 등이 사용된다.

습지에서 물은 수심이 얕고 느리게 흐르기 때문에 습지 환경과 이를 통과하는 물 사이에 접촉하는 시간이 길다. 따라서 물에 함유되었던 부유물질이 퇴적물로 침전되고 이런 과정을 통하여 많은 유기물질, 무기물질과 가스가 교환할 수 있게 된다. 즉, 인공적으로 조성하는 습지에 의하여 비점오염원을 저감하는 시스템에 있어서, 우수의 흐름을 느리게 하여 우수의 체류시간을 확보하는 것이 필요하다.

즉, 습지는 넓은 면적과 얕은 수위로 인하여 강우나 증발과 같은 대기와의 반응이매우 활발이 일어난다.

이에 상기 인공습지(300)는 지표유출형(SF, surface flow system)인 것이 바람직하다. 또한 인공습지(300)에는 수생식물이 식재되고, 수심이 30㎝이내로 얕은 수준을 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 우수가 인공습지(300)에 약 12시간 이상 체류하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 식재되는 수생식물은 물억새, 달뿌리풀, 갈대 또는 큰고랭이, 부들, 노랑꽃창포 등인 것이 바람직하다.

상기 침강지(400)는 인공습지(300)로부터 유입된 우수를 저수하는 역할을 하고, 수심은 1m~2m인 것이 바람직하며, 침강지(400)에는 배수수로(430)와 방류수로(420)가 구비된다. 또한, 우수가 침강지(400)에 일정시간 이상 체류할 수 있도록 하며 바람직하게는 약 5시간이 가장 적당한 체류시간이다. 배수수로(430)는 침강지(400)의 바닥에 위치하며, 방류수로(420)는 배수수로(430)보다 높게 위치시킨다. 배수수로(430)는 침강지(400)에 저수된 우수를 배수하여 침강지(400)에 쌓이는 슬러지를 청소할 수 있도록 하며, 배수수로(430)를 개폐할 수 있는 습지배수밸브(50)를 구비한다. 즉, 상기 침강지(400)에 집수된 우수를 배수하여 상기 침강지(400)를 비울 수 있도록 하는 상기 침강지(400)에 구비된 상기 배수수로(430)를 개폐할 수 있는 습지배수밸브(50)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 제공할 수 있다.

또한, 방류수로(420)는 침강지(400)에 저수된 우수를 여과시설(500)로 유출시켜 여과시켜, 방류 또는 저류조(600)로 유입시키도록 한다.

상기 여과시설(500)은 우수를 하천 등으로 방류하거나, 저류조(600)로 유입시켜 저장하기 전에 우수를 여과한다. 여과시설(500)은 모래 또는 자갈로 충진된 필터층을 구비한 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 여과시설(500)을 통과한 우수를 방류하는 방류수위(WL9)가 상기 저류조(600)의 저류조만수위(WL7)보다 높은 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 제공한다. 방류수위(WL9)가 저류조만수위(WL7)보다 높기 때문에 저류조(600)가 가득 찬 후에, 우수는 방류수로(420)를 통하여 방류되게 된다.

상기 저류조(600)는 여과시설(500) 및 월류수로(60)를 통하여 유입되는 우수를 저장한다. 또한, 저류조(600)는 급수수로(620)를 구비하고 있으며, 급수수로(620)를 통하여 저류조(600)에 저장된 우수를 저류지(200)로 공급할 수 있다. 한편, 펌프(10)는 제어부(30)로부터 신호를 입력받아 급수수로(620)를 통하여 저류조(600)에 저장된 우수를 저류지(200)로 공급한다. 이를 통하여 평상 시(건기)에도 인공습지(300)에 우수가 지속적으로 순환할 수 있도록 한다. 그리고, 저류조(600)는 지하에 매설하는 것이 바람직하며, 콘크리트구조물인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 제1수위조절부(40)에 의하여 조절되는 인공습지최고수위(WL6)와 상기 제2수위조절부(41)에 의하여 조절되는 제2수문수위(WL4)를 조절하기 위하여 상기 제1수위조절부(40)와 상기 제2수위조절부(41)에 구비된 수문을 제어할 수 있는 제어부(30); 를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부(30)는 상기 저류지(200)에 구비된 상기 수위센서(220)가 측정한 저류지수위(WL3)가 상기 제어부(30)에 설정된 저류지최저수위(WL2)보다 높게 유지할 수 있도록 상기 급수수로(620)에 연결된 상기 펌프(10)를 구동하여 우수를 순환시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

도 4는 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템의 다른 실시 예의 단면 구성도를 도시한다.

즉, 상기 저류지유출부(210)를 통하여 저류지유출수로(230)로부터 유입된 우수를 집수하고, 상기 저류지유출수로(230)에 흐르는 우수의 유속을 조절하여 상기 인공습지(300)에 우수가 체류하는 시간을 조절할 수 있도록 하며, 상기 제2집수정(110)으로 우수를 유출시키기 위한 수위조절 수문을 구비한 제2수위조절부(41); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 제공한다.

또한 제2수위조절부(41)는 저류지(200)와 제2집수정(110)사이에 위치하여, 본 발명인 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 순환하는 우수의 유속을 조절할 수 있도록 한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 저류지수위(WL3)과 제2수문수위(WL4)사이의 수위차에 의하여, 저류지유출수로(230)를 통과하는 우수의 유속이 결정될 수 있다. 이를 통하여, 본 발명인 인공습지형 비점오염원 저감시스템에 순환하는 우수의 유속이 결정될 수 있도록 한다. 이에 본 발명은 상기 제2수위조절부(41)는; 상기 제2수문수위(WL4)가 상기 저류지수위(WL3)보다 일정한 높이만큼 낮게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 제공한다.

또한, 제2수위조절부(41)는 제2수문수위(WL4)를 조절할 수 있는 수문을 구비하고 있으며, 제2수위조절부(41)의 수문은 제어부(30)에 의하여 제어할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 도 4에 있어서, 섹터 A, B, C는 본 발명인 인공습지형 비점오염원 저감시스템에서의 수위를 도시하기 위하여 구획한다.

도 5는 도 4에 있어 A의 확대 단면도를 도시한다.

저류지최고수위(WL1)은 집수정(100)에 집수된 우수의 수위가 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 경우, 우수를 월류수로(60)로 월류시킨다. 따라서 저류지최고수위(WL1)는 저류지(200)의 만수위가 될 수 있다. 또한 저류지최저수위(WL2)는 저류지(200)가 최소한으로 유지해야 할 수위로, 저류지유출수로(230)의 수위인 것을 특징으로 할 수 있다.

도 6은 도 4에 있어 B의 확대 단면도를 도시한다.

저류지수위(WL3)는 수위센서(220)에 의하여 측정되는 저류지(200)에 저류된 우수의 수위이다. 제2수문수위(WL4)는 제2수위조절부(41)에 구비된 수문의 수위를 의미한다. 또한, 인공습지수위(WL5)는 인공습지(300)에 저류된 우수의 수위를 의미한다.

도 7은 도 4에 있어 C의 확대 단면도를 도시한다.

인공습지최고수위(WL6)는 제1수위조절부(40)에 구비된 수문의 수위로서, 인공습지(300) 및 침강지(400)의 최고수위를 설정한다. 저류조만수위(WL7)은 저류조(600)에 저장될 수 있는 우수의 최고수위를 의미한다. 또한, 배수수위(WL8)는 배수수로(430)를 통하여 배수되는 우수의 수위이며, 방류수위(WL9)는 여과시설(500)을 통과하여 하천 등으로 방류되는 우수의 수위를 말한다.

도 8은 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감방법의 절차도를 도시한다.

본 발명은 강우의 비점오염원을 처리하는 방법에 있어서;

제1집수정(100)에 우수를 집수하는 단계(S1); 상기 제1집수정(100)에 집수된 우수의 수위가 저류지최고수위(WL1)보다 낮은 경우에 우수를 저류지(200)로 유입시키는 단계(S2); 상기 저류지(200)로 유입된 우수를 저류지유출부(210)를 통하여 제2수위조절부(41)로 유입시키는 단계(S3); 상기 제2수위조절부(41)로 유입되는 우수의 유속을 일정하게 유지하기 위하여, 수위센서(220)에 의해 측정된 저류지수위(WL3)와 제2수문수위(WL4)를 비교하여 상기 제2수위조절부(41)의 수문을 제어하는 단계(S4); 상기 제2수위조절부(41)로부터 우수를 일정한 유속으로 제2집수정(110)으로 유입시키는 단계(S5); 상기 제2집수정(110)으로 유입된 우수를 인공습지(300)로 월류시키고, 상기 인공습지(300)의 수위를 일정하게 유지하도록 제1수위조절부(40)의 수문을 제어하는 단계(S6); 상기 제1수위조절부(40)를 통과하여 여과시설(500)로 유입된 우수를 여과하는 단계(S7); 상기 여과시설(500)에 의해 여과된 우수를 저류조(600)로 유입시켜 저장하는 단계(S8); 상기 수위센서(220)에 의해 측정된 상기 저류지수위(WL3)가 저류지최저수위(WL2)보다 낮을 경우 상기 저류조(600)에 저장된 우수를 급수수로(620)를 통하여 상기 저류지(200)로 공급하는 단계(S9);를 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용하여 비점오염원을 저감하는 방법을 제공한다.

제1집수정(100)에 집수된 우수의 수위가 저류지최고수위(WL1)보다 높은 경우에는 월류수로(60)로 우수를 월류시키고, 낮은 경우에는 우수를 저류지(200)로 유입시킨다. 저류지(200)에 유입된 우수는 저류지유출수로(230)를 통하여 제2수위조절부(41)로 유입된다. 여기서 저류지(200)로부터 제2수위조절부(41)를 통과하여 제2집수정(110)으로 유입되는 우수의 유속은 제2수위조절부(41)에 의해 조절되는 제2수문수위(WL4)로 결정된다. 즉, 수위차=저류지수위(WL3)-제2수문수위(WL4) 이며, 수위차에 의하여 유속이 결정된다. 따라서, 제2수위조절부(41)에 구비된 수문의 수위를 제어함으로써, 본 발명인 인공습지형 비점오염원 저감시스템을 순환하는 우수의 유속을 조절할 수 있고, 이를 통하여 우수의 체류시간 또한 제어할 수 있다.

제2집수정(110)에 집수된 우수는 인공습지(300)로 월류되어 공급된다. 인공습지(300)로 유입된 우수는 자연정화작용을 거쳐 여과시설(500)로 흐른다. 여기서, 제1수위조절부(40)에 구비된 수문의 수위에 의하여 인공습지최고수위(WL6)가 결정되고, 인공습지최고수위(WL6)보다 침강지 및 인공습지수위(WL5)가 높아지면, 우수는 여과시설(500)쪽으로 월류되는 것이다.

또한, 상기 제1집수정(100)에 우수를 집수하는 단계(S1)에 이어, 상기 제1집수정(100)에 집수된 우수의 수위가 상기 저류지최고수위(WL1)보다 높은 경우에 우수를 월류수로(60)로 월류시켜 상기 저류조(600)로 유입시켜서 저장하는 단계(S10); 를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 여과시설(500)에 의해 여과된 우수를 저류조(600)로 유입시켜 저장하게 된다. 저류조(600)에 저장된 우수는 평상 시(건기)에 본 발명인 인공습지형 비점오염원 저감시스템에 물을 공급하여 순환시키는 역할을 한다. 저류조(600)에는 급수수로(620)가 연결되고, 제어부(30)에 의해 컨트롤되는 펌프(10)는 저류조(600)에 저장되어 있는 우수를 급수수로(620)를 통하여 저류지(200)로 펌핑할 수 있다.

그리고, 상기 제어부(30)는 제1수위조절부(40), 제2수위조절부(41), 펌프(10)를 제어할 수 있고, 수위센서(220)가 측정한 저류지(200)의 수위를 입력 받는다. 또한 제어부(30)는 태양광 모듈(20)로부터 전원을 공급받을 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

도 9는 본 발명인 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템의 일 실시예를 나타낸 평면도를 도시한다. 실시 예를 보면, 본 발명인 인공습지형 비점오염원 저감시스템은 제1집수정(100)으로부터 유입된 우수를 저류지(200), 인공습지(300), 침강지(400) 및 여과시설(500)를 차례로 통과하게 하여 강우에 포함된 비점오염원을 저감시킬 뿐 아니라, 주위 환경과 조화를 이룰 수 있도록 공원화하는 것이 가능하게 한다. 또한 도 9에서 도시된 인공습지(300)와 같이, 얕은 둑 등을 쌓아 우수의 흐름방향으로 인공습지(300)가 구획되도록 할 수 있는데, 이를 통하여 제2집수정(110)으로부터 유입되는 우수가 인공습지에 골고루 공급될 수 있도록 한다.

그리고 인공습지(300)로부터 침강지(400)로 우수가 유입되기 전에 돌망태(410) 등을 통과하도록 하여 조대물질이 걸러질 수 있도록 할 수 있다.

이에 본 발명은 제2집수정(110)은 집수된 우수를 상기 인공습지(300)로 골고루 월류시키기 위해 지면과 평행하며 우수의 흐름방향과 수직인 형상의 집수로(111)를 구비하며, 상기 인공습지(300)는 우수의 흐름방향으로 구획되어 우수가 골고루 공급될 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명은 평상 시(건기)에는 저류지(200)의 수위를 낮게 유지하도록 하며, 저류조(600)를 구비하고 있으므로, 호우 시 저류지 및 저류조의 규격에 따라 홍수조절기능을 가질 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 펌프 20: 태양광 모듈
30: 제어부 40: 제1수위조절부
41: 제2수위조절부 50: 습지배수밸브
60: 월류수로
100: 제1집수정 110: 제2집수정
111: 집수로 200: 저류지
210: 저류지유출부 220: 수위센서
230: 저류지유출수로 300: 인공습지
400: 침강지 410: 돌망태
420: 방류수로 430: 배수수로
500: 여과시설 600: 저류조
610: 저류조맨홀 620: 급수수로
WL1: 저류지최고수위 WL2: 저류지최저수위
WL3: 저류지수위 WL4: 제2수문수위
WL5: 인공습지수위 WL6: 인공습지최고수위
WL7: 저류조만수위 WL8: 배수수위
WL9: 방류수위

Claims

강우를 집수하여 저류지최고수위(WL1)이하의 우수를 저류지로 유출시키고, 상기 저류지최고수위(WL1)를 초과하는 우수는 월류수로로 유출시키는 제1집수정; 과
상기 제1집수정으로부터 유입된 우수를 저류하고, 저류지유출부를 통하여 저류된 우수를 제2집수정으로 유출시키는 수위센서를 구비한 상기 저류지; 와
상기 저류지로부터 유입된 우수를 집수하여 인공습지로 유출시키는 제2집수정; 과
상기 제2집수정으로부터 유입된 우수를 저류하고 정화하는 수생식물이 구비된 인공습지; 와
상기 인공습지로부터 유입된 우수를 집수하며 배수수로와 방류수로를 구비한 침강지; 와
상기 침강지에 구비된 상기 방류수로의 말단에 연결되어 인공습지최고수위(WL6)를 조절할 수 있는 수문을 구비한 제1수위조절부; 와
상기 제1수위조절부로부터 유입된 우수를 여과하여 저류조로 유출시키는 여과시설; 과
상기 여과시설로부터 유입된 우수를 저장하며 상기 저류지로 우수를 공급할 수 있도록 펌프가 연결된 급수수로를 구비한 것을 특징으로 하는 상기 저류조; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 1항에 있어서,
상기 저류지유출부를 통하여 저류지유출수로로부터 유입된 우수를 집수하고, 상기 저류지유출수로에 흐르는 우수의 유속을 조절하여 상기 인공습지에 우수가 체류하는 시간을 조절할 수 있도록 하며, 상기 제2집수정으로 우수를 유출시키기 위한 수위조절 수문을 구비한 제2수위조절부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 2항에 있어서,
상기 침강지에 집수된 우수를 배수하여 상기 침강지를 비울 수 있도록 하는 상기 침강지에 구비된 상기 배수수로를 개폐할 수 있는 습지배수밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 3항에 있어서,
상기 여과시설을 거친 우수를 방류하는 방류수위(WL9)가 상기 저류조의 저류조만수위(WL7)보다 높은 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 4항에 있어서,
상기 제1수위조절부에 의하여 조절되는 인공습지최고수위(WL6)와 상기 제2수위조절부에 의하여 조절되는 제2수문수위(WL4)를 조절하기 위하여 상기 제1수위조절부와 상기 제2수위조절부에 구비된 수문을 제어할 수 있는 제어부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 저류지에 구비된 상기 수위센서가 측정한 저류지수위(WL3)가 상기 제어부에 설정된 저류지최저수위(WL2)보다 높게 유지될 수 있도록 상기 급수수로에 연결된 상기 펌프를 구동하여 우수를 순환시키는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 6항에 있어서,
상기 제2수위조절부는 상기 제2수문수위(WL4)가 상기 저류지수위(WL3)보다 일정한 높이만큼 낮게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 6항에 있어서,
상기 제2집수정은 집수된 우수를 상기 인공습지로 골고루 월류시키기 위해 지면과 평행하며 우수의 흐름방향과 수직인 형상의 집수로를 구비하며,
상기 인공습지는 우수의 흐름방향으로 구획되어 우수가 골고루 공급될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
제 6항에 있어서,
상기 저류지는 도시유역해석을 위한 프로그램을 통하여 우수의 양과 우수의 오염정도를 예측하여 상기 저류지의 용적이 결정되는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용한 인공습지형 비점오염원 저감시스템.
강우의 비점오염원을 처리하는 방법에 있어서;
제1집수정에 우수를 집수하는 단계(S1);
상기 제1집수정에 집수된 우수의 수위가 저류지최고수위(WL1)보다 낮은 경우에 우수를 저류지로 유입시키는 단계(S2);
상기 저류지로 유입된 우수를 저류지유출부를 통하여 제2수위조절부로 유입시키는 단계(S3);
상기 제2수위조절부로 유입되는 우수의 유속을 일정하게 유지하기 위하여, 수위센서에 의해 측정된 저류지수위(WL3)와 제2수문수위(WL4)를 비교하여 상기 제2수위조절부의 수문을 제어하는 단계(S4);
상기 제2수위조절부로부터 우수를 일정한 유속으로 제2집수정으로 유입시키는 단계(S5);
상기 제2집수정으로 유입된 우수를 인공습지로 월류시키고, 상기 인공습지의 수위를 일정하게 유지하도록 제1수위조절부의 수문을 제어하는 단계(S6);
상기 제1수위조절부를 통과하여 여과시설로 유입된 우수를 여과하는 단계(S7);
상기 여과시설에 의해 여과된 우수를 저류조로 유입시켜 저장하는 단계(S8);
상기 수위센서에 의해 측정된 상기 저류지수위(WL3)가 저류지최저수위(WL2)보다 낮을 경우 상기 저류조에 저장된 우수를 급수수로를 통하여 상기 저류지로 공급하는 단계(S9); 를
포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용하여 비점오염원을 저감하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 제1집수정에 우수를 집수하는 단계(S1)에 이어, 상기 제1집수정에 집수된 우수의 수위가 상기 저류지최고수위(WL1)보다 높은 경우에 우수를 월류수로로 월류시켜 상기 저류조로 유입시켜서 저장하는 단계(S10); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저류조를 이용하여 비점오염원을 저감하는 방법.