KR101067699B1 - 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설로서 도시, 도로, 농지, 공사장 등 불특정장소에서 불특정하게 배출되는 오염원을 효율적으로 제거하는 것은 물론 하천, 호소 등의 공공 수역이나 지하수 등의 수질오염을 예방하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설로 와류조와 여과조를 한 세트로 구성하여 와류조의 와류기능과 여과조의 여과기능을 조합하여 처리효율을 향상시킨 구조를 특징으로 한다.

와류, 헬릭스(helix), 와류조, 여과조

Description

와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설{Non-point pollution decrease facilities by using a turbulent flow and filtration function}

본 발명은 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명하면 우천시 초기 우수에 포함된 비점오염원의 하천 유입을 방지하기 위해 와류조와 여과조를 한 세트로 마련하여 우천시 유입되는 비점오염물질들을 1단계에서 토사나 조대물등을 침적시키고, 2단계에서 여과재를 충진하여 유기물질뿐만 아니라 영양염류 등의 오염물질들을 제거하여 하천 또는 호소로 방류시킴으로써 수질오염을 억제하는 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설에 관한 것이다.

일반적으로 오염원은 크게 점오염원과 비점오염원으로 구별되며, 이 중 공장, 하수처리장, 건축물·축사 등과 같이 일정한 지점으로 오염물을 배출하는 점오염물질 이외에 비점오염원은 강우시 불특정하게 오염물질을 배출하는 도시, 도로, 농지, 산지 등의 지역에서 발생하는 부유물질과 토사 등의 오염물질 등이 우수관로를 통해 하천 또는 호소 등으로 방류되는 부유 또는 용존된 오염물질들이 지표면에 노출되어 우수에 쓸려 하수관으로 유입되는 오염원으로 강우 초기에 발생량 이 집중되는 특성이 있다.

특히, 이와 같은 초기 우수에 포함된 비점오염원이 공공 수역으로 유입될 경우 하천 및 호소의 오염을 유발시키며, 또한 지하로 침투되어 지하수자원의 오염을 유발시키는 하나의 요인이 된다.

따라서 초기 우수와 함께 유입되는 오염물질은 처리 제거과정을 거쳐 배출수역으로 배출되어야 하며, 이에 초기 우수와 함께 유입되는 오염물질을 처리하는 종래의 초기 비점오염을 제거하기 위해서 사용되는 장치는 자연형 시설(저류지, 인공습지, 침투시설), 장치형 시설(여과시설, 와류형 시설, 스크린형 시설, 응집·침전 처리형 시설, 생물학적 처리형 시설), 기타 시설 등이 있다.

그러나 자연형 시설중 저류지시설과 인공습지시설은 설비면적이 크게 요구되는 것은 물론 오염물질의 처리효율이 낮고, 오염수가 부패하여 냄새를 유발하며, 여름철에는 모기, 파리 등의 해충이 발생하고, 도심지역에 적용하기에는 문제점이 있다.

따라서 도심지역에 적용되고 있는 초기우수 처리장치는 주로 원심력을 이용하는 방식과 여과에 의해 처리하는 방식이 대부분이며, 이들 초기우수 처리장치의 처리효율은 각 처리장치마다 일정한 효율을 가지나, 유량 및 농도변화가 큰 강우에 의한 비점오염원에 대해 탄력적인 처리효율을 기대하기 어려운 실정이며, 상기와 같은 원심력을 이용하는 방식과 여과에 의해 처리하는 방식을 개별적으로 구비해야 한다는 경제적인 부담도 안고 있는 것이 사실이다.

또한, 장치형 시설중 침투시설은 토사, 부유물질 등이 폐쇄현상을 일으켜 공극의 막힘 현상으로 처리효율이 급속히 저하되고 지하로 침투되어 지하수 오염을 야기하는 큰 단점이 있다.

또한, 장치형 시설중 여과형 또는 와류형 시설만 단독으로 사용하는 초기에는 부유물질 및 토사를 일정부분 제거할 수 있으나 장기간 사용할수록 용존성 오염물질의 처리효율이 낮고 퇴적된 침전물인 슬러지처리의 구조적 문제점이 있다.

왜냐하면, 종래의 와류 방식은 침전물질은 제거가 가능하나 부유물질의 제거가 어려움이 있으며, 특히 강우로 인해 반응조로 초기 우수가 유입될 경우 그동안의 강우로 인해 축적된 침전물이 와류를 통해 재부상하여 반응조를 빠져나감에 따라 이로 인한 수처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.

그리고 여과방식은 원심력방식에 비하여 입자상 물질을 제거하는 데 효과적이지만 급속침전이 어렵기 때문에 장치의 소요용량이 크고, 초기우수가 유입될 때 기존의 침전물이 재부상하는 문제점이 여전하므로 이로 인해 수처리 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.

종래의 자연형 시설, 여과형 시설, 와류형 시설의 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설로서 유기물뿐만 아니라 영양 염류도 효과적으로 제거할 수 있는 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설을 제공한다.

따라서, 본 발명은 강우시 유입되는 비점오염물질들을 처리하기 위하여 와류조와 여과조를 한 세트로 마련하여 와류조인 1단계에서 토사나 조대물등을 침적시키고, 여과조인 2단계에서 여과재를 충진하여 유기물질뿐만 아니라 영양염류 등의 오염물질들을 제거하여 하천 또는 호수로 방류시킴으로써 수질오염을 억제하도록 하는데 목적이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 와류방식과 여과방식을 혼합하여 와류방식의 장점을 살리면서 미세 이물질과 부유물질까지도 효과적으로 제거할 수 있는 비점오염원 처리장치를 제공하는 데 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설은 강우시 유입되는 비점오염물질들을 일차적으로 와류기능구조의 반응조에 유입시켜 초기우수를 헬릭스(helix)형상의 경사면을 이용하여 휘감아지면서 빠른 유속으로 진행하는 과정에서 유속을 증대하여 내통의 하부에 위치한 댐퍼에 충돌하게 함으로써 토사 및 유기물질, 조대물을 빠르게 침강시키고, 상등수를 여과기능 구조의 반응조로 유입하여 빗살여과재로 투과시켜 유기물 및 영양염류를 등의 오염물질들을 제거, 하천 또는 호소로 방류시킴으로써 수질오염을 제거하는 제거율을 향상시키는 탁월한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 비점오염저감시설을 도시해 보인 사시도이고, 도 2는 본 발 명 비점오염저감시설을 일부 절개해 보인 사시도이며, 도 3은 본 발명 비점오염저감시설을 도시해보인 단면도이다.

본 발명은 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설(1)로 와류조(2)와 여과조(3)를 한 세트로 구성되며, 와류조(2)는 와류기능구조와 여과조(3)는 여과기능구조를 조합하여 처리효율을 향상시킨 구조로 구성된다.

따라서 비점오염저감시설(1)을 지하에 매설하여 우천시 초기 강우에 집중적으로 포함된 비점오염원은 지표면을 흐르다가 하수구로 유입되며, 상기 하수구로 흐르는 강우는 하수구와 연결된 비점오염저감시설(1)로 유입된다.

본 발명 비점오염저감시설(1)의 와류조(2)와 여과조(3)는 동일하게 외통(12, 12')과 내통(13, 13')으로 이루어진 이중구조로 와류조(2)는 외통의 상면에 2개의 와류조 상부 맨홀(10, 33)이 형성되고, 외통(12)의 상부 양측면중 일측에는 와류 유입구(11)와 타측에는 대향지게 와류 유출구(16)가 형성된다.

상기 내통(13)의 상면에는 와류 유입구(11)를 통해 유입되는 우수에 포함된 협잡물을 필터링 작업으로 걸러질 수 있게 망형상의 스크린시설(32)이 설치된다.

또한, 외통(12)과 내통(13) 사이에는 우수의 유속증대를 위해 나선형인 헬릭스(helix)형상을 갖는 경사면(14)을 형성하고, 상기 경사면(14)의 끝단은 내통(13) 하부에 위치한 호퍼(31)의 측면에 형성된 호퍼 유입구(29)와 연통된다.
또한, 내통(13)의 내부에서 하부 중앙에는 헬릭스(helix) 경사면(14)을 타고 휘감아 유입되는 우수와 충돌하도록 댐퍼(30)를 설치하고, 상기 댐퍼는 상부와 하부가 개방된 상태에서 우수와 침전물을 분리하여 우수는 내통(13)의 상부로 상승하고, 침전물은 내통(13)의 하부에 침전된 침전물의 부상을 억제하도록 호퍼(31) 형상을 갖는 와류조 하부 상승구(15)를 형성한다.
따라서 내통(13)의 하부와 외통(12) 바닥 사이에 형성된 침전공간(25)으로 침전물은 침강하고, 내통(13)의 상부에는 침전물과 분리되어 상승하는 우수를 여과조(3)에 공급하도록 상부에는 외통(12)을 관통하여 와류 유출구(16)가 형성된다.

한편, 침전공간(25)에 침강된 침전물이 부상하지못하도록 호퍼(31)의 하단에 형성된 와류조 하부 상승구(15)를 좁게 형성하는 게 바람직하다.

또한, 내통(13)의 하부와 외통(12)의 바닥면 사이에는 우수와 분리되는 침전물이 침강하도록 침전공간(25)이 형성된다.

또한, 와류조(2)와 일렬로 위치하는 여과조(3)는 와류 유출구(16)와 플랜지(17)가 결합하도록 외통(12')의 상부 일측 측면에는 여과 유입구(18)와 타측에는 여과 유출구(20)가 형성된다.

상기 여과조(3)의 상면에는 여과조 상부 맨홀(24)이 형성되고, 내통(13')과 외통(12') 사이에는 와류조(2)와 마찬가지로 헬릭스 경사면(14')이 형성되며 끝단은 내통(13')의 하부에 개방된 여과조 하부 상승구(22)를 통해 내통(13')으로 우수가 유입되어 상승하도록 위치한다.

한편, 내통(13')과 외통(12') 사이에 위치한 헬릭스 경사면(14') 사이에는 유입된 우수를 여과하도록 헬릭스 경사면(14')의 둘레를 따라 상부와 하부 사이에는 망형상의 메쉬(27, 28)가 설치되고, 메쉬(27, 28) 내부에는 도 4에서 도시한 바와 같이 다수개의 빗살여과재(23)를 충진한다.

상기 빗살여과재(23)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)재질을 사용하여 성형하되 원통형상의 둘레를 따라 다수개의 리브(34)를 상ㆍ하로 형성하며, 유입되는 물질의 성질에 따라 표면에 광촉매(TiO 2)을 코팅하여 처리효율을 향상시킬 수 있으며, 여과기능구조의 유효 용적의 30∼40%가 충진되어진다.

상기 빗살여과재(23)는 단위체 크기가 규격은Ø80×100㎜이며 둘레에는 다수개의 리브(34)를 형성하고 있어 수류의 저항을 받지 않으면서 여과효율이 뛰어나다.

또한, 여과조(3)의 내부에 위치한 내통(13')의 하부에는 빗살여과재(23)를 통과하면서 여과된 우수가 상승하여 외부로 유출되도록 내통(13')의 상부에는 외통(12')을 관통하여 돌출된 여과 유출구(20)가 형성되고, 여과 유출구(20)는 하수구와 연결되어 여과된 우수를 유출한다.

따라서 본 발명 비점오염저감시설(1)은 와류조(2)와 여과조(3) 내부에 형성된 헬릭스 경사면(14, 14')을 타고 빠른 속도로 휘감기는 우수의 와류에 의해 순차적으로 침강 및 여과된다.

도 5는 본 발명 비점오염저감시설을 도시해 보인 상부 평면도이고, 도 6은 본 발명 비점오염저감시설을 도시해 보인 상부 단면도이다.

본 발명 비점오염저감시설(1)에 있어 와류조(2)는 외통(12)의 상면에 내부시설의 점검 및 퇴적물의 인발 작업 및 스크린시설(32)에 걸려진 협잡물을 제거하기 위해 개폐되는 2개의 와류조 상부맨홀(10, 33)이 형성된다.

또한, 상기 여과조(3)의 외통(12') 상면에는 내부시설의 점검 및 퇴적물의 인발작업을 할 수 있는 여과조 상부맨홀(24)이 형성된다.

한편, 본 발명 비점오염저감시설(1)의 실시 예를 설명하면 와류와 여과기능을 한 세트로 구성하여, 와류조(2)는 와류기능구조와 여과조(3)는 여과기능구조를 조합하여 처리효율을 향상시킨 구조로 구성된다.

따라서 와류조(2)는 지하 매설시 상부 맨홀(10)을 통해 시설의 점검 및 퇴적물을 인발하며, 스크린시설(32)에 걸러진 협잡물은 상부맨홀(33)을 통해 제거되고, 몸통은 외통(12)과 내통(13')으로 구성되며, 외통(12)의 와류 유입구(11)로 초기 우수가 유입되면 헬릭스 경사면(14)을 타고 유속이 휘감아져 증속되어 내통(13)의 하부 측면에 형성된 호퍼 유입구(29)로 유입되면 내통 내부에서 하부 중앙에 위치하며 상부와 하부가 개방된 댐퍼(30)와 충돌하여 토사나 오염물질들이 빠르게 내통(13)과 외통(12)의 하부 사이의 침전공간(25)으로 침강하고, 침전물과 분리된 우수는 지속적으로 유입되는 우수에 의해 상승하여 와류 유출구(20)를 통해 여과조(3)의 여과 유입구(18)로 유입된다.

삭제

이때 와류조(2)와 여과조(3)의 와류 유출구(16)와 여과 유입구(11)는 플랜지(17)로 연결된다.

또한, 여과조(3)는 지하 매설시 시설의 점검 및 퇴적물을 인발할 수 있는 여과조 상부 맨홀(24)이 외통(12') 상면에 구비되며, 여과조(3)는 외통(12')과 내통(13')으로 구성된다.

상기 여과 유입구(18)로 와류조(2)에서 침전물이 침강되고 상승한 우수가 유입되어 헬릭스 경사면(14')을 타고 휘감으면 유속이 증가되어 빗살여과재(23)를 통과하면 오염물질들이 제거된다.

상기 여과된 우수는 내통(13')의 하부에 형성된 여과조 하부 상승구(22)를 통해 상승하면서 미세입자가 침강되며 최종적으로 여과 유출구(20)를 통해 방류되므로 비점오염원을 효과적으로 처리할 수 있는 장치이다.

삭제

도 1은 본 발명 비점오염저감시설을 도시해 보인 사시도.

도 2는 본 발명 비점오염저감시설을 일부 절개해 보인 사시도.

도 3은 본 발명 비점오염저감시설을 도시해보인 단면도.

도 4는 본 발명 비점오염저감시설에 사용되는 빗살 여과재를 도시해 보인 사시도.

도 5는 본 발명 비점오염저감시설을 도시해 보인 상부 평면도.

도 6은 본 발명 비점오염저감시설을 도시해 보인 상부 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 비점오염저감시설 2: 와류조

3: 여과조

10, 33: 와류조 상부 맨홀 11: 와류 유입구

12, 12': 외통 13, 13': 내통

14, 14': 헬릭스 경사면 15: 와류조 하부 상승구

16: 와류 유출구 17: 플랜지

18: 여과 유입구

20: 여과 유출구 22: 여과조 하부 상승구

23: 빗살여과재 24: 여과조 상부 맨홀

25: 침전공간

27, 28: 메쉬 29: 호퍼 유입구

30: 댐퍼 31: 호퍼

32: 스크린 시설 34: 리브

Claims (3)

1. 외통(12)과 내통(13)구조로 이루어져 외통(12)의 상부 측면에는 우수가 유입되는 와류 유입구(11)가 형성되고, 내통(13)의 상면에는 와류 유입구(11)를 통해 유입되는 협잡물을 걸러주는 스크린시설(32)과, 상기 스크린시설(32)을 통과하여 유입되는 우수는 외통(12)과 내통(13) 사이에 와류기능을 갖도록 하부방향으로 헬릭스(helix) 경사면(14)이 형성되어 내통(13)의 하부 측면에 호퍼(31) 형상으로 형성된 호퍼 유입구(29)와 연통되고, 상기 내통(13)의 하부 중앙에는 헬릭스(helix) 경사면(14)을 타고 휘감아 유입되는 우수와 충돌하여 침전물은 가라앉고, 우수는 상승하도록 상하부가 개방된 댐퍼(30)를 설치하여 우수와 침전물을 분리하면 우수는 내통(13)의 상부로 상승하고, 침전물은 내통(13)의 하부에 침전된 침전물의 부상을 억제하도록 호퍼(31) 형상을 갖는 와류조 하부 상승구(15)를 형성하여 내통(13)의 하부와 외통(12) 바닥 사이에 형성된 침전공간(25)으로 침강하고, 내통(12)의 상부에는 침전물과 분리되어 상승하는 우수를 여과조(3)에 공급하도록 외통(12)을 관통하여 와류 유출구(16)가 형성된 와류조(2)와;

   상기 와류조(2)는 와류 유출구(16)가 플랜지(17) 결합되어 우수를 여과하도록 외통(12')과 내통(13') 구조로 이루어져 외통(12')의 상부 측면에는 우수가 유입되는 여과 유입구(18)가 형성되고, 상기 여과 유입구(18)를 통해 유입되는 우수는 외통(12')과 내통(13') 사이에 와류기능을 갖도록 하부방향으로 헬릭스(helix) 경사면(14')이 형성되어 내통(13')의 하부로 유입되고, 상기 내통(13')과 외통(12') 사이에 형성된 헬릭스(helix) 경사면(14') 사이에는 상하부로 메쉬(27, 28)가 망형태로 설치되어 우수를 여과하도록 빗살여과재(23)가 충진되며, 상기 내통(13')의 하부에는 여과된 우수가 내통(13')의 상부로 유입되도록 여과조 하부 상승구(22)를 형성하고, 상기 내통(13')의 상부에는 외통(12')을 관통하여 여과 유출구(20)가 형성되어 여과된 우수를 유출하는 여과조(3)로 구성된 것을 특징으로 하는 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설.
2. 제 1항에 있어서, 상기 빗살여과재(23)는 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)재질을 사용하여 원통형상의 둘레를 따라 다수의 리브(34)를 형성하며, 유입되는 물질의 성질에 따라 표면에 광촉매(TiO 2)을 코팅한 것을 특징으로 하는 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설.
3. 제 1항에 있어서, 상기 와류조(2)는 외통(12)의 상면에 내부시설의 점검 및 퇴적물의 인발작업 및 스크린시설에 걸려진 협잡물을 제거하도록 각각 형성된 와류조 상부맨홀(10, 33)과:

   상기 여과조(3)의 외통(12') 상면에는 내부시설의 점검 및 퇴적물의 인발작업을 할 수 있는 여과조 상부맨홀(24)로 이루어진 것을 특징으로 하는 와류와 여과기능을 이용한 비점오염저감시설.

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