KR101036279B1 - 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치 - Google Patents

집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 관한 것으로, 초기우수(예를 들어 5mm강우강도)를 신속하게 처리하며 우수유출 부하를 경감하여 빗물 펌프장과 하수처리장 부하를 저감함으로써 침수와 홍수범람을 방지하고, 집배수 시설에 유입되는 우수를 지중에 침투시킴을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치는, 측구나 맨홀이나 교량용 집배수 시설의 바닥부에 우수의 흐름 방향을 따라 일정 간격을 두고 형성된 침투공에 설치되며 상기 집배수 시설을 따라 흐르는 우수를 여과한 후 지중에 침투시키는 필터유닛(110)과; 상기 집배수 시설의 저부에 상기 집배수 시설을 따라 형성되며 상기 필터유닛을 통과하여 오염물이 여과된 우수를 유도하는 맹암거(130)와; 상기 맹암거의 내부에 상기 집배수 시설을 따라 삽입되며 상기 맹암거에 침투한 우수의 배수를 유도하는 유공관(120)을 포함하며, 상기 필터유닛은, 우수의 유출입을 위하여 상하부가 개방된 케이스(111), 내부에 여과사(114a)가 충진되며 상기 케이스의 내부의 바닥에 안착되는 제3여과기(114), 그물망 구조로 이루어지며 상기 제3여과기의 상부에 공간을 사이에 두고 올려지는 제2여과기(113), 내부에 여과용 골재(112a)가 충진되며 상기 케이스의 상단으로부터 일정 거리 아래쪽으로 이격되어 제1공간(S1)을 확보하면서 상기 제2여과기에 적층되는 제1여과기(112), 상기 케이스의 상류측과 하류측에 각각 상부를 향해 돌출 형성되며 상기 집배수 시설을 따라 흐르는 우수를 상기 제1여과기로 유도하는 유속저감벽(115)과 우수저장 벽(116)을 포함한다.
측구, 배수로, 비점오염, 침투, 여과, 유공관

Description

집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치{APPARATUS FOR PURIFYING THE OSMOTIC NON-POINT POLLUTION MATERIAL IN WATER COLLECTING AND DISTRIBUTING STRUCTURE}
본 발명은 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초기우수(5mm강우강도)를 신속하게 처리하며 우수유출 부하를 경감하여 빗물 펌프장과 하수처리장 부하를 저감함으로써 침수와 홍수범람을 방지하고, 집배수 시설에 유입되는 우수를 지중에 침투시킬 수 있는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 관한 것이다.
일반적으로 농경지, 목초지, 산림지, 건축현장, 광산, 벌채지, 폐기물처리장, 쓰레기매립장, 도심지, 도로 및 산업현장 등과 같이 배출지역이 광범위한 비점오염원(非點汚染源)으로부터 배출되는 비점오염물질은 통상 강우시에 빗물에 쓸려 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 흘러 들어가게 되어 수질오염을 야기시킴은 물론, 이로 인한 생태계의 파괴와 함께 최종적으로는 인간에 게까지 매우 큰 폐해를 주게 된다.
비점오염물질의 경우에는 배출지역이 광범위할 뿐만 아니라 대부분 지표면에 잔존해 있다가 강우시 빗물과 함께 하천, 내만, 호소 등의 공공수역이나 지하수로 유입되어 수질오염을 야기시키는 주원인이 되고 있다.
전술한 바와 같은 오염물질 중의 비점오염물질은 우리나라의 경우 수량적인 측면에서는 홍수로 또한 수질적인 측면에는 강우시 비점오염물질 유출로 인한 공공수역의 수질악화가 초래되고 있다. 특히, 도시지역은 불투수성 포장비율이 높아짐에 따라 강우시 피크 유출량도 커지고, 이에 따라 비점오염물질의 이동력도 증가하여 수질과 수량적인 측면에서 관리가 필요한 실정이다.
그리고, 전술한 비점오염원이란 점오염원의 상대적 개념으로 공장, 생활하수 등 고정된 오염원이 아닌데서 발생되는 오염원을 말하는 것으로, 통상 강우시에 빗물과 같이 유출되는 오염원을 일컫는다. 이러한 비점오염원은 4대강 오염부하의 22∼37%에 달할 뿐만 아니라 팔당상수원의 경우 오염부하의 약 절반인 44.5%가 비점오염원으로 조사되는 등 수질에 미치는 영향이 매우 크다는 것을 알 수 있다.
한편, 전술한 우수유출수 중의 오염물질 유출특성은 초기우수유출수에서 비교적 높은 오염농도를 나타내므로 약 20mm의 강우에 대한 우수유출수 처리시설 용량만으로도 전체 강우 사상의 80% 이상을 처리할 수 있는 것으로 연구 보고되고 있다.
따라서, 초기우수유출수를 처리하기 위한 방안으로써 기존 도시지역의 경우에는 토지수용의 어려움으로 넓은 토지면적을 필요로 하는 우수유출수 처리시설은 설치하기 어려우므로 비교적 토지이용에 제한이 적은 침투형시설이나 Stormceptor 등의 장치형시설 그리고 빗물펌프장의 유수지를 이용하는 방안, 신규 도시의 조성시에는 지역의 불투수율 증가에 따른 수문 유출특성의 급격한 변화를 방지하기 위해 도시의 불투수율 면적비를 일정수준으로 제한하거나 개발전후의 우수유출량의 변화를 비교하여 개발전보다 유출량이 많을 경우에는 이를 조절하기 위한 침투 및 저류시설 등을 설치케 하는 방안 및 도시지역의 토지이용계획시 수변지역은 하천수질에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 지역이므로 가급적 이용 및 훼손을 억제하고 수변지역을 비점오염물질 저감을 위한 완충녹지대로 이용하는 방안 등이 보고되고 있다.
또한, 전술한 바와 같은 우수유출수 처리시설의 조속한 도입뿐만 아니라 주기적인 도시청소의 실시, 장마전 맨홀 및 우수관거설비의 점검 및 청소, 유수지 바닥의 퇴적물 준설, 건설지역의 우수유출수 방지턱 설치 등을 통해 도시지역에 산재해 있는 각종 비점오염원을 사전에 제거하는 방안도 검토되고 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 초기우수유출수를 처리하기 위한 여러 방안에도 불구하고 실제로 적용되어 실효성을 거두기란 토지수용에 따른 어려움 등의 제한적인 요소가 너무 많아 사실상 어려운 상태이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초기우수를 신속하 게 처리하며 우수유출 부하를 경감하여 빗물 펌프장과 하수처리장 부하를 저감함으로써 침수와 홍수범람을 방지하고, 집배수 시설에 유입되는 우수를 지중에 침투시킬 수 있는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치는, 측구나 맨홀이나 교량용 집배수 시설의 바닥부에 우수의 흐름 방향을 따라 일정 간격을 두고 형성된 침투공에 설치되며 상기 집배수 시설을 따라 흐르는 우수를 여과한 후 지중에 침투시키는 필터유닛과; 상기 집배수 시설의 저부에 상기 집배수 시설을 따라 형성되며 상기 필터유닛을 통과하여 오염물이 여과된 우수를 지중으로 침투시키는 맹암거와; 상기 맹암거의 내부에 상기 집배수 시설을 따라 삽입되며 상기 맹암거에 침투한 우수의 배수를 유도하는 유공관을 포함하며, 상기 필터유닛은, 우수의 유출입을 위하여 상하부가 개방된 케이스, 상기 케이스의 내부에 다단으로 적층되는 여과기로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 의하면, 우수가 필터유닛을 통과할 때 필터유닛에 부속된 여과용 골재(자갈 등)과 우수저장벽을 통과할 때 조도계수가 낮아지므로 우수저류효과로 부하가 경감됨에 따라 빗물 펌프장과 하수처리장 부하가 저감되어 침수와 홍수범람을 방지할 수 있다.
그리고, 1차적으로 배수로에 일정간격 설치된 여과장치를 통해 반복적으로 비점오염을 제거하는 효과와 2차적으로 맹암거를 통한 비점오염 제거효과가 있다.
또한, 필터유닛 전체 및 각각의 여과기를 자유롭게 분리 및 조립할 수 있으므로 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
아울러, 종방향 맹암거를 통하여 지중에 지하수를 침투시켜 생태계 보존 및 물의 이용, 농사용 용수공급의 용이 등 우수의 효용성을 높일 수 있다.
본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치(100)는, 도로 변의 배수시설인 측구, 맨홀, 교량 등의 집배수시설에 설치되어 우수의 지중 침투를 유도함과 아울러 우수에 포함된 비점오염물을 여과하는 것으로, 측구를 예로 들어 설명한다.
도 1에서 보이는 것처럼, 측구(1)는 도로 변에 설치되어 상기 도로의 노면을 따라 흐르는 우수를 예를 들어 하수처리시설로 유도하는 것으로, 바닥부(2) 및 바닥부(2)의 양측에 각각 형성되는 벽부(3)로 이루어진다.
도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치(100)는 측구(1)의 길이방향(우수의 흐름방향)을 따라 일정 간격을 두고 설치된다.
본 발명의 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치(100)는 크게, 우수에 포함된 비점오염물을 여과하는 필터유닛(110), 측구(1)의 저부에 설치되는 유공 관(120) 및 우수를 지중에 침투시키는 맹암거(130)로 구성된다.
필터유닛(110)은 케이스(111), 케이스(111)의 내부에 하부에서부터 상부로 가면서 차례로 설치되는 제1 내지 제3여과기(112,113,114)로 구성된다.
케이스(111)는 측구(1)를 따라 흐르는 우수를 지중으로 침투할 수 있도록 상하부가 개방된 구조이며, 측구(1)의 바닥부(2)에 형성된 침투공(4)에 삽입된다. 이때, 침투공(4)과 케이스(111) 사이를 통해 우수가 배수되지 않도록 패킹 등을 통해 수밀 처리가 되는 것이 바람직하다. 즉, 케이스(111)의 외부면에는 고무 등을 재질로 하는 패킹이 설치될 수 있다.
케이스(111)는 측구(1)에 하나 이상의 앵커를 통해 고정될 수도 있고, 측구(1)의 걸림턱을 형성하여 이 걸림턱에 의해 고정될 수도 있는 등 다양한 방법으로 설치된다.
케이스(111)는 제3여과기(114)를 볼트 등으로 고정하지 않도록 바닥부에 받침부(111a)가 형성될 수 있다.
케이스(111)는 양측(우수의 흐름 방향의 양측)에 각각 유속저감벽(115)과 우수저장벽(116)이 형성된다.
유속저감벽(115)은 상류측에 배치되고 우수저장벽(116)은 하류측에 배치되는 것이다.
유속저감벽(115)은 우수의 유속을 떨어뜨려 우수가 필터유닛(110)을 여과없이 하류로 흐르지 않도록 하는 것으로, 측구(1)의 바닥면보다 높게 돌출되어 벽을 형성한다. 즉, 우수는 유속저감벽(115)에 의해 흐름이 막하기 때문에 유속저감 벽(115) 부근에서 유속이 낮아지게 된다. 물론, 우수는 유속저감벽(115)의 상류측에 정체하지 않고 필터유닛(110)으로 유도되어야 할 것이므로 유속저감벽(115)은 우수를 필터유닛(110)의 유입부(제1여과기(112)의 상부)로 유도할 수 있도록 곡선형 단면으로 형성된다.
우수저장벽(116)은 필터유닛(110)의 하류측에 측구(1)의 바닥면 및 제1여과기(112)의 상면보다 높게 돌출되어 유속저감벽(115)을 넘은 우수가 필터유닛(110)을 통해 지중에 침투할 수 있도록 벽을 형성하는 것이다. 이와 같이 우수의 침투율을 높일 수 있도록 우수저장벽(116)은 유속저감벽(115)보다 높게 형성될 수 있다.
필터유닛(110)에 의해 처리될 수 있는 우수의 양은 한정될 것이므로 유속저감벽(115)을 넘은 우수 중 일부 우수는 필터유닛(110)으로 침투하고 나머지는 하류에 배치되는 다음 필터유닛(110)에 의해 여과될 수 있도록 우수저장벽(116)은 우수의 흐름을 좋게 하기 위하여 곡선형 단면으로 형성된다.
제1여과기(112) 내지 제3여과기(114)는 측구(1)를 따라 흐르는 우수를 통과시키는 중에 우수에 포함된 비점오염물을 여과하는 것이며, 상부에서부터 하부로 가면서 점진적으로 작은 입도의 비점오염물을 제거할 수 있도록 다음과 같이 구성될 수 있다.
제1여과기(112)는 예를 들어 제1여과틀(112b)의 내부에 여과용 골재(112a)(조약돌, 잡석 등의 골재 또한 골재 이외의 여과부재를 말함)가 충진되어 이 루어진다. 제1여과틀(112b)은 예컨대 사각형의 프레임 및 프레임의 상하부에 각각 결합되며 우수의 유출입이 가능하게 하면서 여과용 골재(112a)가 빠지지 않도록 하는 제1여과망으로 구성된다.
제1여과기(112)는 볼트 등을 통해 케이스(111)에 고정된다. 즉, 제여과기(114)는 케이스(111)의 내부에 받침부(111a)의 지지를 받아 삽입되며, 제1여과기(112)가 케이스(111)에 고정됨으로써 제1 내지 제3여과기(112,113,114)가 고정될 수 있다.
제1여과기(112)는 우수가 초기에 유입되는 부분으로 우수저장벽(116)에 의해 우수를 저장할 수 있지만, 우수의 저장량을 좀 더 확보할 수 있도록 케이스(111)의 상단부로부터 일정 거리 아래쪽으로 이격되어 제1공간(S1)을 확보하도록 설치된다.
제2여과기(113)는 제1여과기(112)의 여과용 골재(112a)에 의해 여과되지 못한 비점오염물을 여과하기 위한 것으로, 망형 필터, 부직포 필터 등이 틀의 내부에 삽입되는 구성일 수 있다.
제2여과기(113)는 우수의 정체를 줄이고 우수의 원활한 배출을 유도할 수 있도록 제3여과기(114)와의 사이에 제2공간(S2)을 확보한다. 제2공간(S2)은 제2여과기(113)의 저부에 형성된 다수의 다리(113a)에 의해 형성될 수 있다.
제3여과기(114)는 제2여과기(113)에 의해 여과되지 못한 비점오염물을 여과하기 위한 것으로, 여과사(114a)가 제3여과틀(114b)의 내부에 충진된 구성일 수 있다.
여과사(114a)는 제2여과기(113)의 필터와 상관관계가 있는 것이므로 구체적 인 입도를 한정하지는 않는다.
제3여과기(114)는 여과사(114a)가 충진되는 제3여과틀(114b)을 갖는다.
도 4와 도 5에서 보이는 것처럼, 제3여과틀(114b)은 예컨대 사각형의 프레임 및 프레임의 상하부에 각각 결합되며 우수의 유출입이 가능하게 하면서 여과사(114a)가 빠지지 않도록 하는 고정망으로 구성될 수 있다.
또한, 제3여과틀(114b)의 내부에는 각각 파형으로 벤딩된 다수(도면에는 2개로 도시됨)의 여과망(11c,114d)이 삽입될 수 있다. 여과망(114c,114d)은 파형이 직교하는 방향으로 배열되도록 설치된다.
여과사(114a)는 여과망(114c,114d)의 사이에 충진될 수 있다.
유공관(120)은 필터유닛(110)을 통해 비점오염물이 여과된 우수를 집수정 등으로 배수한다.
맹암거(130)는 필터유닛(110)에서 배수된 우수 중 유공관(110)에 유입되지 못한 우수를 지중에 침투하며, 잡석(131) 및 잡석(131)을 수용하는 부직포(132)로 구성된다.
도 6은 케이스(111)의 다른 예를 도시한 것으로, 케이스(111)를 측구(1)의 바닥부(2)에 걸쳐지도록 한다. 이를 위하여 유속저감벽(115)과 우수저장벽(116)은 측구(1)에 형성된 침투공(4)의 측멱에서부터 바닥면에 걸쳐 안착되도록 절곡된 고정부(117,118)가 포함된다. 고정부(117,118)는 측구(1)의 바닥부(2) 상면에 올려져 지지되므로 측구(1)에서 이탈되지 않는다.
본 발명에 적용되는 모든 구성은 우수에 의한 부식을 방지할 수 있는 스테인리스, 알루미늄 등을 재질로 한다.
본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치의 작용은 다음과 같다.
측구(1)에 유입된 우수는 측구(1) 내부에 형성된 배수로를 따라 집수정 등으로 배수된다.
이 과정에서 유속저감벽(115)이 바닥부(2) 보다 높게 배치되어 우수가 유속저감벽(115)에 의해 흐름을 구속받게 되므로 우수의 유속이 느려지게 된다.
유속저감벽(115)에 의해 유속이 느려진 우수는 유속저감벽(115)을 넘어 제1여과기(112) 위를 흐르게 되며, 이때, 우수저장벽(116)이 바닥부(2) 및 제1여과기(112) 보다 높고 또한 유속저감벽(115) 보다 높기 때문에 유속저감벽(115)을 넘은 우수는 필터유닛(110)위에 저장된다. 물론, 우수의 유량이 많으면 일부 우수는 우수저장벽(116)을 넘어 하류로 흐르게 된다.
필터유닛(110) 위에 저장된 우수는 제1여과기(112)의 여과용 골재(112a)들의 사이를 통과하며, 이때, 우수에 포함된 비점오염물이 여과된다. 여과용 골재(112a)는 입도가 큰 비점오염물을 여과한다.
제1여과기(112)를 통과한 우수는 제2여과기(113)를 통과하며, 이때, 여과용 골재(112a)를 통해 여과되지 못한 비점오염물이 여과된다.
제2여과기(113)를 통과한 우수가 제3여과기(114)의 여과사(114a), 여과망(114d,114d)을 통과하는 중에 비점오염물이 제거된다.
제3여과기(114)는 필터유닛(110)의 마지막 단계로서 작은 입도의 비점오염물을 효과적으로 제거하기 위하여 우수의 흐름속도를 늦추게 되며, 제2공간(S2)을 통해 우수가 일시 저장됨으로써 우수의 유속을 늦출 수 있다.
제3여과기(114)를 빠져나온 우수(비점오염물이 제거된 우수)는 맹암거(130)에 침투하며, 이 우수 중 일부는 유공관(120)을 통해 배수되고 나머지는 맹암거(130)를 통해 지중으로 침투된다.
본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치의 필터유닛(110)은 측구(1)를 따라 일정 간격을 두고 다수개가 설치됨으로써 측구(1)에 유입된 모든 우수를 전술한 것처럼 여과할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치의 설치 상태 정단면도.
도 2는 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치의 설치 상태 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 적용된 필터유닛의 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치의 설치 상태 확대측면도.
도 5는 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 적용된 제3여과기의 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 적용된 케이스의 다른 예시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
110 : 필터유닛, 111 : 케이스
112,113,114 : 여과기, 120 : 유공관
130 : 맹암거,

Claims (5)

  1. 바닥부(2) 및 상기 바닥부의 양측에 각각 형성되는 벽부(3)로 이루어져 도로 변에 상부를 향해 개방되도록 시공된 측구(1)에 설치되는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치에 있어서,
    상기 측구의 바닥부에 우수의 흐름 방향을 따라 일정 간격을 두고 형성된 침투공에 설치되며 상기 측구를 따라 흐르는 우수를 여과한 후 지중에 침투시키는 필터유닛(110)과;
    상기 측구의 저부에 상기 측구를 따라 형성되며 상기 필터유닛을 통과하여 오염물이 여과된 우수를 지중에 침투시키는 맹암거(130)와;
    상기 맹암거의 내부에 상기 측구를 따라 삽입되며 상기 맹암거에 침투한 우수의 배수를 유도하는 유공관(120)을 포함하며,
    상기 필터유닛은, 우수의 유출입을 위하여 상하부가 개방된 케이스(111), 내부에 여과사(114a)가 충진되며 상기 케이스의 내부의 바닥에 안착되는 제3여과기(114), 그물망 구조로 이루어지며 상기 제3여과기의 상부에 공간을 사이에 두고 올려지는 제2여과기(113), 내부에 여과용 골재(112a)가 충진되며 상기 케이스의 상단으로부터 일정 거리 아래쪽으로 이격되어 제1공간(S1)을 확보하면서 상기 제2여과기에 적층되는 제1여과기(112), 상기 케이스의 상류측과 하류측에 각각 상부를 향해 돌출 형성되며 상기 측구를 따라 흐르는 우수를 상기 제1여과기로 유도하는 유속저감벽(115)과 우수저장벽(116)을 포함하는 것을 특징으로 하는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 유속저감벽과 우수저장벽은, 상기 측구에 형성된 침투공의 측멱에서부터 바닥면에 걸쳐 안착되도록 절곡된 고정부(117,118)가 포함된 것을 특징으로 하는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 우수저장벽의 높이는 상기 유속저감벽의 높이보다 높게 형성되어 우수가 상기 필터유닛을 통해 침투하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제3여과기는, 상하부가 연통되도록 형성된 틀, 상기 틀의 상부와 하부에 각각 결합되는 제1,2고정망, 상기 제1,2고정망의 사이에 상하로 배치되는 다수의 여과망(114c,114d), 상기 다수의 여과망의 사이에 충진되는 여과사(114a)를 포함하고, 상기 다수의 여과망(114c,114d)은 각각 파형으로 벤딩된 것이 서로 직교하는 방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2여과기의 저부에 다수의 다리(113a)가 형성되어 상기 제2여과기와 제3여과기의 사이에 우수의 배출을 원활하게 하기 위한 제2공간(S2)이 형성되는 것을 특징으로 하는 집배수시설용 침투식 비점오염 정화장치.
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