KR101032422B1

KR101032422B1 - 빗물 처리 공법

Info

Publication number: KR101032422B1
Application number: KR20100120576A
Authority: KR
Inventors: 전양근; 김호섭; 정석호
Original assignee: 주식회사 환경시설관리공사
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-05-03

Abstract

본 발명은 빗물 처리 공법에 관한 것으로서, 하천 주위의 지하에 저류조를 설치하는 단계와; 상기 저류조의 상부에 인공 습지를 조성하는 단계; 및 상기 하천에서 상기 인공 습지로 하천수를 유입하는 습지 유입관을 설치하는 단계를 포함하며, 상기 하천의 수위 상승시 하천수가 상기 인공 습지로 유입되어 1차 정화된 후 상기 저류조로 유입되도록 하는 빗물 처리 공법을 제공한다.

Description

빗물 처리 공법{RAINWATER TREATING METHOD}

본 발명은 자연형 빗물 처리 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저류조의 상단부에 인공 습지를 조성하여 강우량에 따라 인공 습지와 저류조로의 하천수 또는 호소수 유입을 조절함으로써, 하천수 또는 호소수를 정화하거나, 이 정화된 빗물을 재이용하는 빗물 처리 공법에 관한 것이다.

우리나라는 세계적으로 볼 때 물 부족 국가에 속해 있고, 이를 해결하기 위한 효율적인 수자원의 확보 및 활용 방안이 시급히 요구되고 있는 실정이며, 그 대안(代案)으로는 빗물을 효율적으로 이용하는 방법들이 다각적으로 검토 및 개발되고 있다.

우리나라의 경우 연간 강수량이 세계 연평균 강수량보다 높아 빗물이 풍부한 나라이다. 그러나, 강수가 대부분 여름에 집중되고 겨울이나 봄에는 비가 거의 오지 않으므로, 이 빗물을 효율적으로 이용하는 것이 어려운 실정이다.

빗물을 저장 및 활용하는 방법으로서, 학교, 공공시설 및 가정 등에서는 빗물 저류조와 같은 저장탱크를 만들어 빗물을 저장하고, 저장된 물을 생활용수나 조경용수, 소방용수 등으로 활용하고 있다.

일반적으로, 빗물 저류조란 빗물을 일시적으로 저장하여 멈추게 하고 필요시 방출할 수 있는 저장장치를 말한다. 최근 하천 유역의 도시화가 급격히 진행되고 건물이 증가하며 지표의 포장률이 증대됨에 따라 자연침투 능력을 가진 토양면적이 현저하게 감소하게 되었고, 이에 따라 도시지역의 유하능력(流下能力)도 부족하게 되었다.

이로 인해 매년 홍수시에 많은 인명과 재산 피해를 가져오게 되었고, 이런 문제를 해결하기 위한 대책으로 홍수시 빗물을 일시 저장하고, 가뭄 등에 의해 하천의 유입 수량이 적거나 지하수 고갈시 저장된 빗물을 방류할 수 있는 저류조가 설치되고 있다.

그런데, 빗물은 대기 중의 여러 오염물질을 함께 씻어내리며 지표면에서도 각종 오염물질을 함께 가지고 이동하므로, 이러한 빗물을 이용하기 위해서는 빗물 속에 포함된 오염 물질의 처리가 선결되어야만 한다. 그러나, 종래에는 빗물을 단순히 저장하는 저류조만이 설치되어 있을 뿐이며, 저류조에 유입되는 초기 우수를 여과하는 장치 등이 설치되어 있지 않아 저류조 내의 물의 수질이 악화되어 빗물을 재이용하는 데에는 한계가 있다.

또한, 종래에는 강우량에 따라 수위가 증감하는 주변 하천의 빗물을 이용할 수 있는 시설이 설치되어 있지 않아 하천의 수량을 적절히 이용하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하천 주변에 인공 습지와 저류조를 함께 배치하여 강우시 빗물의 유입을 조절하면서 하천의 유입수를 양질의 재이용수로 활용하거나 하천을 정화시킬 수 있는 자연형 빗물 처리 공법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하천 주위의 지하에 저류조를 설치하는 단계와; 상기 저류조의 상부에 인공 습지를 조성하는 단계; 및 상기 하천에서 상기 인공 습지로 하천수를 유입하는 습지 유입관을 설치하는 단계를 포함하며, 상기 하천의 수위 상승시 하천수가 상기 인공 습지로 유입되어 1차 정화된 후 상기 저류조로 유입되도록 하는 빗물의 처리 공법을 제공한다. 여기서, 본 발명에 따른 빗물 처리 공법은 강우시 하천의 수위가 상승하는 경우, 하천수를 1차로 인공 습지로 공급하여 저류조로 보냄으로써, 인공 습지에 의한 여과 과정을 거칠 수 있다.

또한, 상기 인공 습지의 전단부에는 유입되는 하천수의 초기 우수내 조대입자를 막고, 유입수가 습지의 후단부까지 골고루 퍼지도록 하는 보를 더 설치할 수 있다.

또한, 상기 인공 습지로부터 상기 저류조로 물이 유입될 수 있는 인공 습지와 저류조 사이에 저류조 유입관을 더 설치할 수 있다.

또한, 상기 저류조 유입관의 입구에는 개폐 부재를 설치할 수 있다.

또한, 상기 개폐 부재에는 상기 인공 습지의 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부의를 설치할 수 있다. 이 부의는 상기 인공 습지가 일정 수위 이상이 되면 상승하여 상기 개폐 부재를 열고, 상기 인공 습지가 일정 수위 이하가 되면 하강하여 상기 개폐 부재를 닫는다.

또한, 상기 저류조 유입관의 내부에는 상기 인공 습지의 물을 수직 방향으로 1차 여과하는 철망 스크린 및 상기 철망 스크린을 통과한 물을 측면 방향으로 2차 여과하는 여과재를 더 설치할 수 있다.

또한, 상기 저류조의 저장된 물을 상기 인공 습지로 유입하도록 상기 저류조와 인공 습지 사이에 연결 배관을 더 설치할 수 있다. 여기서, 상기 연결 배관에는 상기 저류조의 저장된 물을 펌핑하는 펌프 및 상기 펌핑된 물을 상기 인공 습지로 공급하는 분수대를 더 설치할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 공법은 인공 습지와 저류조를 이용하여 강우시 인공 습지 및 저류조에서 하천의 유지용수를 확보할 수 있고, 우수내 오염 물질이 많은 빗물을 여과 및 처리하여 재이용할 수 있으며, 하천을 정화할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 공법은 하천 수량이 풍부한 곳이나, 하천 수량이 부족하여 하천 유지 용수 확보가 필요한 장소에 모두 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템의 처리 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 빗물 처리 시스템의 습지 유입관을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템의 저류조 유입관을 나타낸 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템을 설치하기 위한 공정 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템 및 빗물 처리 공법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템의 처리 과정을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템의 개략적인 단면도이며, 도 3은 도 2의 빗물 처리 시스템의 습지 유입관을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템(100)은 하천(10) 주위에 조성된 인공 습지(20) 및 이 인공 습지(20) 주변에 설치된 저류조(30)를 구비함으로써, 하천의 수위가 높아지는 강우시에 인공 습지(20)로 먼저 하천수를 유입시켜 하천수를 재이용하고 있다. 인공 습지(20)를 거친 후 저류조(30)에 저장된 물은 여과 장치(40)를 거친 후 하천으로 재방류되어 하천을 정화하거나, 각종 생활 용수 등으로 재이용될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템(100)은 상시에는 하천수를 인공 습지(20)로 유입하지 않다가, 하천유량이 늘어나는 강우시에는 증가된 하천수를 인공 습지(20)에 유입시켜 1차 정화한 후 저류조(30)에 저장하여 건기시 물이 부족한 경우 추가 공급할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 하천(10) 주위의 지하에 매설되는 저류조(30)와 이 저류조(30)의 상부에 조성되는 인공 습지(20)를 구비한다. 이 인공 습지(20)와 저류조(30)는 평면도(도 1 참조)에서 보면, 상하 방향으로 서로 중첩되는 부분과 중첩되지 않는 부분이 있고, 중첩되는 부분에 저류조 유입관(50)이 설치되어, 인공 습지(20)에 저장된 하천수를 저류조(30)에 공급한다. 한편, 중첩되지 않는 부분의 저류조(30)에는 작업자가 출입하면서 저류조(30)를 관리할 수 있는 유지 관리부(33)가 설치될 수 있다.

인공 습지(20)는 갈대, 줄, 부들 등의 습지 식물과, 이 습지 식물을 지지하고 미생물의 부착 매체인 자갈, 토양 및 오염 물질 분해 등 수질 정화에 중요한 기능을 수행하는 미생물 등으로 구성된다. 이러한 인공 습지(20)는 침전, 흡착, 미생물 분해 등과 같이, 습식 식물과 미생물이 상호 공생을 통한 물리, 생물, 화학적 반응에 의하여 수질 정화 기능을 수행한다. 이러한, 인공 습지(20)의 수질 정화 능력은 기후, 습지의 형태, 습지의 생물상, 유입 수질, 수심, 체류시간, 습지의 운영기간 및 유지 관리 상태 등에 따라 달라질 수 있다.

그리고, 하천수가 유입되는 인공 습지(20)의 전단부에는 보(21)가 설치되어 인공 습지로 유입되는 하천수에 포함된 초기 우수내 조대 입자를 막고, 유입 하천수가 인공 습지(20)의 후단부로 골고루 퍼지도록 하여 식생대의 접촉 면적과 여과 시간을 증가시킨다.

저류조(30)는 복수 개의 프리캐스트 콘크리트 블록이 조립되는 프리캐스트 콘크리트 저류조("PC 저류조")로 이루어져 집수면적을 넓게 형성할 수 있다. 저류조(30)의 바닥면에는 침전된 입자가 자연적으로 유하되도록 경사부(31)가 형성되고, 경사부(31)의 일단측에는 침전 입자가 모이는 수집부(32)가 형성된다.

인공 습지(20)는 습지 유입관(22)을 통하여 하천에 연결된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 습지 유입관(22)은 상시(건기)시에는 하천수가 인공 습지(20)로 유입되지 않도록 상시의 하천수 수위(H1)보다 입구 높이가 높게 형성되고, 우기시에는 하천수가 인공 습지(20)로 유입되도록 우기시의 하천수 수위(H2)보다 입구 높이가 낮게 형성된다. 습지 유입관(22)의 입구 높이는 강우량 등에 따라 적절히 설계될 수 있다.

또한, 인공 습지(20)에는 저류조(30) 내의 물을 펌핑하여 인공 습지(20)로 분산 공급하는 분수대(23)가 설치되어 인공 습지(20)의 물이 부족한 경우 보충할 수 있다. 이를 위해, 인공 습지(20)와 저류조(30) 사이에는 연결 배관(24)이 설치되고, 이 연결 배관(24)의 상단부에 분수대(23)가 연결된다. 또한, 연결 배관(24)에는 저류조(30) 내 저장된 물을 펌핑하는 이송 펌프(25)가 설치된다.

그리고, 인공 습지(20)의 일단부에는 인공 습지(20)의 수위가 일정 이상이 되면 저류조(30) 내로 물이 공급되도록 하는 저류조 유입관(50)이 설치된다. 이 저류조 유입관(50)은 인공 습지(20)의 수위에 따라 자동 개폐된다. 이 저류조 유입관(50)의 개폐 구성에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.

인공 습지(20)와 저류조(30)의 후단부에는 여과 장치(40)가 설치된다. 이 여과 장치(40)는 여러 겹으로 중첩된 미세한 SUS 재질의 금속망으로 이루어진 다중 금속 여과망 필터(42)와, 미세 여과 장치(44) 및 살균 장치(46)가 순차적으로 배치된 구성으로 이루어질 수 있다. 여기서, 미세 여과 장치(44)는 울트라 여과(Ultra filtration; UF) 필터 및 역삼투압(Reverse Osmosis; RO) 필터를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템의 저류조 유입관을 나타낸 절개 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 저류조 유입관(50)은 원통형 하우징(51)과, 이 하우징(51)의 입구를 개폐하는 개폐 부재(52) 및 상기 하우징(51)의 내부에 설치되어 인공 습지(20)의 유입수를 여과하는 여과 부재(53)를 포함한다.

개폐 부재(52)는 하우징(51)의 일측에 힌지 결합되어 회동하면서 하우징(51)의 입구를 개방 및 폐쇄한다. 개폐 부재(52)에는 연결 고리(54)를 매개로 부의(55)가 연결된다. 부의(55)는 인공 습지(20)의 수위에 따라 부력에 의해 상승 및 하강하고, 이 부의(55)의 이동에 따라 개폐 부재(52)는 회동하면서 하우징(51)의 입구를 개폐하게 된다.

여과 부재(53)는 하우징(51) 내부에 간격을 두고 배치되는 원통형 여과재(56) 및 이 여과재(56)의 상부에 배치되는 철망 스크린(57)을 포함한다. 이에 따라, 철망 스크린(57)은 인공 습지(20) 내의 부유 물질을 수직방향으로 1차 여과하고, 여과재(56)는 철망 스크린(57)을 통과한 유입수를 측면방향으로 2차 여과한다. 여과재(56)를 통과한 유입수는 하우징(51)과 여과재(56) 사이의 간격으로 배출된 후 저류조(30)가 배치된 하부로 이동한다(유입수의 이동 방향은 도 5 및 도 6의 화살표 참조). 한편, 여과재(56)는 일예로서, 물에 부패되거나 소모되지 않아 반영구적으로 사용가능한 PE재질로 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템을 설치하기 위한 공정 순서도이다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 빗물 처리 시스템(100)은 저류조(30)를 설치 또는 매립하는 단계(S1)와, 저류조(30)의 상부에 인공 습지(20)를 조성하는 단계(S2)와, 하천(10)과 인공 습지(20) 사이에 습지 유입관(22)을 연결하고, 인공 습지(20)와 저류조(30) 사이에 저류조 유입관(50)을 연결하는 배관 작업 단계(S3) 및 여과 장치(40)를 설치하는 단계(S4)를 거쳐 이루어진다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 하천 20: 인공 습지
21: 보 22: 습지 유입관
30: 저류조 31: 경사부
32: 수집부 33: 유지 관리부
40: 여과 장치 42: 다중 금속 여과망 필터
44: 미세 여과 장치 46: 살균 장치
50: 저류조 유입관 51: 하우징
52: 개폐 부재 53: 여과 부재
55: 부의 56: 여과재
57: 철망 스크린 100: 빗물 처리 시스템

Claims

하천 주위의 지하에 저류조를 설치하는 단계와;
상기 저류조의 상부에 인공 습지를 조성하는 단계; 및
상기 하천에서 상기 인공 습지로 하천수를 유입하는 습지 유입관을 설치하는 단계를 포함하며,
상기 하천의 수위 상승시 하천수가 상기 인공 습지로 유입되어 1차 정화된 후 상기 저류조로 유입되도록 하고,
상기 인공 습지로부터 상기 저류조로 물이 유입될 수 있는 저류조 유입관이 더 설치되고,
상기 저류조 유입관의 입구에 개폐 부재를 설치하고,
상기 개폐 부재에는 상기 인공 습지의 수위에 따라 상승 또는 하강하는 부의를 설치하여, 상기 인공 습지가 일정 수위 이상이 되면 상기 부의가 상승하여 상기 개폐 부재를 열고, 상기 인공 습지가 일정 수위 이하가 되면 부의가 하강하여 상기 개폐 부재를 닫는 것을 특징으로 하는 빗물 처리 공법.
제1항에 있어서,
상기 인공 습지의 전단부에는 유입되는 하천수의 초기 우수내 조대입자를 막고, 유입수가 습지의 후단부까지 골고루 퍼지도록 하는 보를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 빗물 처리 공법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 저류조 유입관의 내부에는 상기 인공 습지의 물을 수직 방향으로 1차 여과하는 철망 스크린 및 상기 철망 스크린을 통과한 물을 측면 방향으로 2차 여과하는 여과재를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 빗물 처리 공법.
제1항에 있어서,
상기 저류조의 저장된 물을 상기 인공 습지로 유입하도록 상기 저류조와 인공 습지를 연결하는 연결 배관과, 상기 연결 배관에 설치되어 상기 저류조의 저장된 물을 펌핑하는 펌프 및 상기 펌핑된 물을 상기 인공 습지로 공급하는 분수대를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 빗물 처리 공법.