KR101106779B1 - 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천 등으로 유입되는 광범위한 오염원 분포 특성을 가지는 비점오염수와 하천수를 동시에 또는 선택적으로 자연 정화하여 인근 유역의 수질향상을 도모할 수 있는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치는 저류지, 여과조, 수직여과형 인공습지, 수평여과형 인공습지, 최종처리수조 그리고 제어장치를 포함하여 이루어진다. 여기서, 저류지는 지하에 매설되는 구조물 및 지표면에 설치되는 연못 중 어느 하나로 이루어지고, 외면부는 누수가 방지되도록 차수막이 구비되며, 유입구에 구비되고 제1계측값에 따라 작동되는 유입수문을 통하여 유입되는 정화대상수를 저류한다. 여과조는 식물 여과재가 구비되어 저류지를 통과한 처리수가 여과되도록 한다. 수직여과형 인공습지는 여과조로부터 유입되는 처리수의 수직방향 흐름을 유도하면서 오염물질이 제거되도록 한다. 수평여과형 인공습지는 수직여과형 인공습지로부터 유입되는 처리수의 수평방향 흐름을 유도하면서 오염물질이 추가로 제거되도록 한다. 최종처리수조는 제2계측값에 따라 수평여과형 인공습지에서 배출되어 집수된 처리수의 방류 및 저류지로 재공급 중 어느 하나가 선택적으로 이루어지도록 한다. 그리고, 제어장치는 제1계측값을 실시간으로 구하여 유입수문의 개폐를 제어하고, 제2계측값을 실시간으로 구하여 최종처리수조의 작동을 제어하여 정화대상수의 유입량과 처리수의 방류량을 실시간으로 제어하도록, 유입구로 유입되는 정화대상수의 제1계측값을 분석하는 제1분석장치와, 유입수문의 작동을 제어하는 제1작동제어부와, 수평여과형 인공습지에서 방류되는 처리수의 제2계측값을 분석하는 제2분석장치와, 최종처리수조의 처리수가 최종 방류되거나 저류지로 순환되도록 최종처리수조의 작동을 제어하는 제2작동제어부 그리고, 제1분석장치 및 제2분석장치로부터 판독된 수치가 전송되면 미리 입력된 기준값과 비교하여 제1작동제어부 및 제2작동제어부의 작동을 제어하는 중앙제어부를 포함하여 구성된다.

Description

하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법{natural nonpoint pollution source purification equipment purifying brook simultaneously and natural nonpoint pollution source purification method}

본 발명은 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광범위한 오염원 분포 특성을 가지는 비점오염수와 하천수를 동시에 또는 선택적으로 자연 정화하여 인근 유역의 수질향상을 도모할 수 있는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수질오염원은 방지와 관리의 목적으로 크게 점오염원(point pollution source)과 비점오염원(nonpoint pollution source)으로 구분한다.

여기서, 상기 점오염원은 생활하수나 공장폐수, 축산폐수 등과 같이 특정 위치에서 오염수를 배출하는 오염원을 칭한다.

그리고, 상기 비점오염원은 대지, 도로, 농지, 산지, 공사장 등의 불특정 장소에서 수질 오염물질을 배출하는 배출원으로 경작지, 목장, 도시지역, 산림지역, 주차장, 도로, 각종 공사 지역, 공장 및 산업지역을 지나온 빗물의 지표 유출수 또는 땅속으로 스며드는 물에 포함된 오염물질이 비점오염원의 주요 발생사례들이다.

이 중 비점오염원은 오염물질 발생원인이 인위적이고 자연적이며, 배출지점이 불특정하고 희석 및 확산 되면서 넓은 지역으로 배출되어 예측이 곤란할 뿐만 아니라 수집이 어렵고 처리효율이 일정하지 않아 정화시설의 설계 및 적용, 유지관리가 어려운 특성들을 가지고 있다.

이러한 비점오염원의 물질들의 발생ㆍ배출량은 강우 등의 기상조건에 크게 좌우되며, 강우 유출수의 가장 많은 부분을 차지하는 침전 토사, 질소 및 인과 같은 부영양화를 야기하는 영양물질, 적은 양으로도 수생 생물에 치명적인 기름 및 중금속 물질, 유기물질, 농약과 같은 수생 생물에 치명적인 독성물질, 각종 박테리아 및 바이러스, 산업현장 및 쓰레기 등에서 유실되는 협잡물 등으로 구분될 수 있다.

한편, 종래의 비점오염원의 제어방법은 각종 처리시설 및 구조물을 설치하여 제어하는 물리적인 방법과 토지 이용규제와 같은 비물리적인 기법을 적용하는 방법으로 구분되었다.

그리고, 전자의 경우 유지관리가 많이 필요한 침투형과 장치형, 오염물질의 제거를 침전 및 저류의 기능에 의존한 자유흐름형 인공습지와 저류연못과 같은 저류형, 식생여과대ㆍ식생수로 등의 식생형, 초고속 응집ㆍ침전시설과 같은 하수처리형, 하천변이나 하천 내에 설치하여 오염물질을 처리하는 복합 접촉산화시설 등이 있다.

그러나, 이러한 선행 기술들은 비점오염원 정화능력에 비하여 상대적으로 초기 투자비용이 높거나 유지관리의 어려움이 문제점으로 지적되고 있다.

또한, 후자의 경우 정화효율이 낮고 민원발생의 소지가 있어 현실적으로 적용이 어려운 단점이 있다.

그리고, 대한민국 등록특허 제0779513호(2007.12.27.공고)의 초기우수 정화처리장치 및 대한민국 등록특허 제0561092호(2006.03.20.공고)의 초기우수유출수의 비점오염물 정화장치와 같은 대부분의 기술은 처리공정이 침전, 여과와 같이 물리적 처리방법에 국한하고 있어 질소 및 인과 같은 영양염류를 포함한 비점오염물질 제거 성능이 저조할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제0966646호(2010.06.29.공고)의 친환경적인 비점오염원 정화장치의 경우 오염수에 포함된 현탁성 고형물질, 유기물 및 영양염류의 제거를 여과와 식물의 흡수 능력에 의존하고 있어 지역별, 계절별로 지속적인 성능 유지에 한계가 있을 수 있다.

그리고, 대한민국 등록특허 제0491867호(2005.05.27.공고)의 초기우수유출수 비점오염물질 정화처리장치는 자갈, 쇄석 등으로 구성된 수중 여재층을 활용한 단순 여과 시스템으로 여재층 관리가 미약하거나 영양염류의 제거 성능이 미미한 단점이 있을 수 있다.

또한, 과거 오염물질 관리와 저감에 있어서도 주로 점오염원 처리에 대한 수질 정화 정책이 이루어졌으나, 최근 생활수준의 향상과 도시화에 따라 지역의 불투수율의 증가로 인해 강우 유출특성이 변화되고 각종 오염물질이 수계로 다량 유출되어 수질저하의 원인이 되고 있어 정책적인 대안 마련과 비점오염원에 의한 하천 의 수질개선을 위해 강우 유출수를 포함한 비점오염원에 대한 적극적인 대처가 필요하다.

특히, 비점오염물질이 지표수나 지하수로 유입되면 오염물질의 직접 정화가 어렵고, 비점오염원 처리는 오염원에서 멀리 떨어질수록 처리비용이 증가하기 때문에 비점오염물질 발생지점에 정화시설 설치가 가능하고 정화능력이 우수한 정화시스템의 개발이 시급한 실정이다.

또한, 유량 및 수질에 따른 조건별 운영 및 감시가 실질적으로 이루어지지 못하여 정화시설 관리의 문제점 대두되고 있어 유지관리가 용이하고 저비용으로 효과적인 운영목표를 달성할 수 있는 운영시스템의 기술 도입이 필요하다.

나아가, 하절기의 강우시에는 강우로 인한 비점오염수를 정화하면서 청천(靑天)시나 갈수기(渴水期)와 같은 시기에 하천의 하천수를 정화하는 등 그 시기에 따라 유용하게 사용할 수 있는 기능까지 같이 갖춘 정화시스템의 개발이 요구된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비점오염물질을 저류지 및 여과조와 자연정화형 인공습지를 이용하여 정화할 수 있으며, 비점오염물질이 인근 수계로 직접적으로 유입되지 것을 방지할 수 있는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 침전효율 증대 및 충격부하를 감쇄할 수 있는 별도의 저류지 및 여과조가 구비되며, 유입ㆍ방류수의 유량 및 수질을 실시간으로 측정ㆍ전송하여 유량 및 수질에 따른 강우 유출수를 포함한 비점오염물질의 유입을 조절하거나 처리수의 방류ㆍ반송을 제어할 수 있는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 비점오염수에 포함된 유분 및 현탁성 고형물질과 유기물, 영양염류 등이 효과적으로 제거되며, 운영요소를 최소화하여 유지관리가 용이하고 자동으로 정화시설의 운영이 가능한 고효율의 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 하절기의 강우시에는 강우로 인한 비점오염수를 정화하고, 청천시나 갈수기와 같은 시기에는 하천을 동시에 정화할 수 있는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 지하에 매설되는 구조물 및 지표면에 설치되는 연못 중 어느 하나로 이루어지고, 외면부는 누수가 방지되도록 차수막이 구비되며, 유입구에 구비되고 제1계측값에 따라 작동되는 유입수문을 통하여 유입되는 정화대상수를 저류하는 저류지; 식물 여과재가 구비되어 상기 저류지를 통과한 처리수가 여과되도록 하는 여과조; 상기 여과조로부터 유입되는 처리수의 수직방향 흐름을 유도하면서 오염물질이 제거되도록 하는 수직여과형 인공습지; 상기 수직여과형 인공습지로부터 유입되는 처리수의 수평방향 흐름을 유도하면서 오염물질이 추가로 제거되도록 하는 수평여과형 인공습지; 제2계측값에 따라 상기 수평여과형 인공습지에서 배출되어 집수된 처리수의 방류 및 상기 저류지로 재공급 중 어느 하나가 선택적으로 이루어지는 최종처리수조; 그리고 상기 제1계측값을 실시간으로 구하여 상기 유입수문의 개폐를 제어하고, 상기 제2계측값을 실시간으로 구하여 상기 최종처리수조의 작동을 제어하여 정화대상수의 유입량과 처리수의 방류량을 실시간으로 제어하는 제어장치를 포함하여 이루어지고, 상기 제어장치는 상기 유입구로 유입되는 정화대상수의 상기 제1계측값을 분석하는 제1분석장치와, 상기 유입수문의 작동을 제어하는 제1작동제어부와, 상기 수평여과형 인공습지에서 방류되는 처리수의 상기 제2계측값을 분석하는 제2분석장치와, 상기 최종처리수조의 처리수가 최종 방류되거나 상기 저류지로 순환되도록 상기 최종처리수조의 작동을 제어하는 제2작동제어부 그리고, 상기 제1분석장치 및 상기 제2분석장치로부터 판독된 수치가 전송되면 미리 입력된 기준값과 비교하여 상기 제1작동제어부 및 상기 제2작동제어부의 작동을 제어하는 중앙제어부를 포함하여 구성되는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 제공한다.

여기서, 상기 저류지는 예상되는 초기강우 비점 발생량의 0.5~1.0Q(초기강우에 의해 발생되는 비점오염량=비점오염원 발생유역 면적×강우강도)를 저류하도록 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 수직여과형 인공습지 및 상기 수평여과형 인공습지를 포함하여 이루어지는 일 처리용량은 상기 초기강우 비점 발생량을 해당 지역의 과거 하절기의 강우빈도로 나눈 값으로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 차수막은 1~2mm 두께의 고밀도 폴리에틸렌 재질을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 여과조는 외형을 형성하고 수밀 처리되는 하우징; 내측에 상기 식물 여과재가 충진되는 수용부와, 상기 수용부의 상부를 개폐하는 덮개부를 포함하여 구성되고, 상기 하우징의 내측에 탈착되는 포장함; 그리고 상기 포장함의 상측에 구비되고, 외면에는 다수개의 타공이 형성되어 상기 저류지에서 공급되는 처리수가 상기 타공을 통해 상기 포장함으로 분배되도록 하는 제1이송관을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 식물 여과재는 3~10cm의 크기로 절단된 갈대칩으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 여과조는 상기 저류지에서 공급된 처리수가 2~10분 동안 체류 되도록 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 수직여과형 인공습지는 누수가 방지되도록 차수된 바닥면으로부터 적층되는 골재와, 상기 골재의 상부에 구비되는 제1여재를 포함하여 구성되는 제1골재층; 상기 제1골재층의 상부에 구비되는 갈대칩층; 상기 여과조에서 공급되는 처리수를 상기 갈대칩층의 상부로 균등하게 분배하기 위한 분사노즐이 구비된 분배장치; 그리고 상기 제1골재층에 식재되는 제1식물체를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 수평여과형 인공습지는 누수가 방지되도록 차수된 바닥면으로부터 적층되되, 처리수의 흐름 방향을 따라 전방에서 후방으로 제1골재부, 제2골재부, 제3골재부, 상기 제2골재부 및 상기 제1골재부가 순차적으로 구비되고, 골재의 크기는 상기 제1골재부, 상기 제2골재부 및 상기 제3골재부의 순서로 크게 구성되는 제2골재층; 상기 제2골재층의 상부에 전체적으로 포설되는 제2여재; 그리고 상기 제2여재에 식재되는 제2식물체를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

삭제

그리고, 상기 제어장치는 상기 중앙제어부에 의해 제어되는 제3작동제어부를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제3작동제어부는 상기 유입구로 하천의 정화대상수가 공급되도록 더 구비되는 공급펌프의 작동을 제어함이 바람직하다.

또한, 상기 제어장치는 상기 저류지에 구비되어 저류수의 수위를 계측하는 수위계측기와, 강우의 우적을 감지하는 강우우적감지기를 더 포함하여 이루어지고, 상기 중앙제어부는 상기 수위계측기에서 계측한 저류수의 수위가 기준값 이하인 경우에는 상기 공급펌프가 작동되어 상기 하천의 정화대상수가 공급되도록 제어하며, 상기 강우우적감지기에서 계측한 강우의 우적량이 기준값 이상인 경우에는 강우로 인한 정화대상수가 유입되도록 상기 공급펌프의 작동이 정지되도록 제어함이 바람직하다.

그리고, 상기 제어장치는 유에스엔(USN:Ubiquitous Sensor Network)을 기반으로 센서에 의한 정보를 무선으로 수집하는 것 및 유선으로 수집하는 것 중 하나 이상의 경우로 수집함이 바람직하다.

또한, 상기 제1계측값은 유입되는 정화대상수의 유량, pH, 수온, 탁도, 오일, 총유기탄소 및 생물독성을 포함하고, 상기 제2계측값은 방류되는 처리수의 유량, pH, 수온, 탁도, 총유기탄소, 총질소 및 총인을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 여과조를 거친 처리수를 상기 수직여과형 인공습지로 토출하는 제1펌프, 상기 최종처리수조에 구비되어 처리수를 토출하는 제2펌프, 상기 유입구로 정화대상수를 공급하는 공급펌프 및 상기 제어장치 중 적어도 어느 하나에 공급되는 전기를 발생하기 위한 발전장치가 더 구비되고, 상기 발전장치는 태양열 및 풍력 중 적어도 어느 하나를 이용함이 바람직하다.

또한, 본 발명은 제어장치의 제1분석장치에 의해 정화대상수의 제1계측값이 분석되어 상기 제어장치의 중앙제어부에 전송되고, 상기 중앙제어부에 의해 상기 제어장치의 제1작동제어부가 작동 제어되어 유입수문의 개폐가 조절되도록 함으로써 상기 정화대상수가 저류지에 선택적으로 유입되어 저류되도록 하는 단계; 상기 저류지에 저류된 정화대상수에 포함된 침전물 및 부유성 물질이 분리되는 전처리 단계; 전처리된 처리수가 식물 여과재가 구비된 여과조에 유입되어 유분 및 고형물이 제거되도록 하는 단계; 상기 여과조에서 배출되는 처리수가 수직여과형 인공습지의 갈대칩층과 제1골재층을 수직하게 순차적으로 통과하면서 오염물질이 제거되도록 하는 단계; 상기 수직여과형 인공습지에서 배출되는 처리수가 수평여과형 인공습지의 제2골재층과 제2여재에서 수평하게 통과하면서 오염물질이 추가로 제거되도록 하는 단계; 그리고 상기 수평여과형 인공습지에서 배출되어 최종처리수조로 공급되는 처리수의 제2계측값이 상기 제어장치의 제2분석장치에 의해 분석되어 상기 중앙제어부로 전송되고, 상기 중앙제어부에 의해 상기 제어장치의 제2작동제어부가 작동 제어되어 상기 최종처리수조의 처리수가 방류 및 상기 저류지로 재공급 중 어느 하나가 선택적으로 이루어지는 단계를 포함하여 이루어지는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화방법을 제공한다.

여기서, 하절기 및 강우시 중 적어도 어느 한 시기에는 상기 정화대상수가 강우에 의한 비점오염수가 되고, 상기 비점오염수의 유입량과 방류량은 상기 제어장치에 의해 상기 제1계측값이 구해져 상기 유입수문의 개폐가 제어되고 상기 제2계측값이 구해져 상기 최종처리수조의 작동이 제어됨으로써 실시간으로 제어됨이 바람직하다.

그리고, 청천시 및 갈수기 중 적어도 어느 한 시기에는 상기 정화대상수는 하천에 연결되는 보로부터 공급되는 하천수가 되고, 측정된 강우의 우적량이 기준값 이상인 경우에는 상기 강우에 인한 비점오염수가 상기 저류지로 유입되도록 상기 하천수의 공급은 차단됨이 바람직하다.

또한, 청천시 및 갈수기 중 적어도 어느 한 시기에 상기 저류지의 저류수의 수위가 기준값 이하인 경우에는 상기 하천수가 유입되도록 함이 바람직하다.

본 발명에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치 및 자연형 비점정화방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 예상되는 초기강우 비점 발생량의 0.5~1.0Q를 저류할 수 있는 저류지가 구비되어 오염도가 높은 비점오염수의 대부분을 저류할 수 있을 뿐만 아니라, 유입된 비점오염수의 비점오염물질 중 침전성ㆍ부유성 물질, 협잡물, 유분 및 현탁성 고형물 등이 안정적으로 제거되고 충격부하가 감쇄되도록 할 수 있다.

둘째, 여과조의 내측에 포장함이 탈착 가능하게 구비되고, 상기 포장함의 내측에는 갈대칩이 여과재로 충진됨으로써 교체가 용이할 뿐만 아니라, 처리수 중에 포함된 유분 및 토사 등의 추가적인 제거가 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

셋째, 제어장치가 저류지로 유입되는 정화대상수와 최종 처리수의 수질 및 유량을 실시간으로 계측ㆍ분석하고, 이에 따라 정화대상수의 유입과 최종 처리수의 방류를 제어함으로써 불필요한 유입수의 유입을 미연에 차단하고 선택적으로 처리수를 순환할 수 있기 때문에, 더욱 효율적인 운영이 가능하다.

넷째, 정화대상수가 저류지, 여과조, 수직여과형 인공습지 및 수평여과형 인공습지로 이루어지는 복합 수질 정화단계를 순차적으로 거치도록 함으로써 오염물질의 정화가 안정적으로 이루어지고, 정화효율이 향상될 수 있다.

다섯째, 수직ㆍ수평여과형 인공습지에 의한 처리공정이 주처리 공정으로 적용됨으로써 유지관리의 편이성이 증가하고 유지관리 비용도 절감될 수 있다. 또한, 다양한 위치에 시공이 가능하여 불특정 장소에서 수질 오염물질이 인근 수계로 직접적으로 유입되는 것을 방지하고 이를 안정적으로 정화함으로써 상수원이나 하천이 오염되는 것을 방지할 수 있다.

여섯째, 갈수기 때에는 상기 최종처리수조의 처리수가 저류지로 순환되도록 함으로써 조경용수로 활용하거나 식생의 보호와 생태습지공원으로서의 기능을 수행할 수 있다.

일곱째, 하절기의 강우시에는 강우로 인한 비점오염수를 정화하면서 청천시나 갈수기와 같은 시기에는 하천의 하천수를 선택적으로 또는 동시에 정화할 수 있어 활용성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 나타낸 단면예시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 나타낸 평면예시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 제어장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 여과조를 나타낸 정면예시도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 여과조의 포장함을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 수직여과형 인공습지를 나타낸 단면예시도.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 수평여과형 인공습지를 나타낸 단면예시도.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 정화 흐름을 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 나타낸 단면예시도.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 제어장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 정화 흐름을 나타낸 흐름도.

상기의 기술적 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 나타낸 단면예시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 나타낸 평면예시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 제어장치의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(10)는 저류지(20), 여과조(30), 수직여과형 인공습지(50), 수평여과형 인공습지(60), 최종처리수조(70) 그리고 제어장치(90)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 그리고, 정화대상수는 상기 저류지(20), 상기 여과조(30), 상기 수직여과형 인공습지(50), 상기 수평여과형 인공습지(60) 및 상기 최종처리수조(70)를 순차적으로 거치면서 오염물질이 효과적으로 제거될 수 있게 된다. 여기서, 상기 제어장치(90)는 유입되는 정화대상수와 방류되는 처리수의 수질 및 유량 등을 실시간으로 분석하여 상기 저류지(20)와 상기 최종처리수조(70)의 개폐량을 자동으로 조절함이 바람직하다. 이와 같이, 상기 저류지(20)로 정화대상수가 유입되는 양과 상기 최종처리수조(70)로부터 방출되는 처리수의 양이 적절하게 조절됨으로써 상기 인공습지(50,60)의 수위 및 체류시간 조절이 가능하며, 이를 통해, 비점오염물질이 효과적이고 효율적으로 제거되는 것이 가능하게 된다.

한편, 본 실시예에서는 상기 정화대상수가 강우에 의한 비점오염수인 경우로 설명한다.

상세히, 상기 저류지(20)는 지하에 매설되는 구조물 및 지표면에 설치되는 연못 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 저류지(20)가 지하에 매설되는 구조물의 형태를 이루는 경우, 상기 구조물은 콘크리트 구조물임이 바람직하나, 필요에 따라, 유리섬유강화플라스틱(FRP), 폴리에틸렌(PE) 및 스테인리스강(stainless steel) 등과 같이 구조안정성을 확보할 수 있는 재질이 더 사용될 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 저류지(20)가 지표면에 설치되는 연못의 형태를 이루는 경우에도 상술한 재질이 사용될 수 있다.

나아가, 상기 저류지(20)의 바닥부 및 측면부와 같은 외면부에는 누수가 방지되도록 하기 위한 차수막이 더 구비될 수 있으며, 이때, 상기 차수막은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 차수막은 누수를 방지하면서 충분한 강도가 보장될 수 있는 두께로 이루어짐이 바람직한데, 이를 위해, 상기 차수막은 1~2mm 두께로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 저류지(20)는 예상되는 초기강우 비점 발생량의 0.5~1.0Q를 저류할 수 있도록 설치됨이 바람직하다.

여기서, 상기 Q(초기강우에 의해 발생되는 비점오염량)는 비점오염원 발생유역 면적×강우강도로 정의된다.

그리고, 상기 비점오염원 발생유역 면적은 강우면적으로, 즉, 일정 면적에 비가 내렸을 때, 일정한 방향 및 특정 공간으로 강우가 모여드는 곳(예를 들면, 정화시설의 설치위치 등)을 기준으로 그 비가 내리는 해당 면적을 의미한다.

또한, 상기 강우강도는 통상적으로 누적강우량을 의미하며, 5~10mm를 기준으로 산정될 수 있으며, 보다 구체적으로는 5mm 정도가 적용될 수 있다.

따라서, 상기 초기강우 비점 발생량은 비가 처음 오고 나서 누적강우량으로 5mm 정도의 수준까지 오염도가 매우 높은 비점오염원의 발생량(비점오염수)을 의미할 수 있으며, 상기 저류지(20)는 상기 초기강우 비점 발생량의 0.5~1.0Q를 저류함으로써 오염도가 매우 높은 비점오염수의 대부분을 저류할 수 있게 된다.

상기 저류지(20)는 유입수문(21)과 유입구(23)를 포함하여 이루어질 수 있므며, 상기 유입구(23)는 상기 저류지(20)와 연결되어 비점오염수가 상기 저류지(20)로 유입되도록 안내하게 된다.

그리고, 상기 유입수문(21)은 상기 유입구(23)를 개폐하도록 구비된다.

또한, 상기 유입구(23)에는 제1분석장치(91)가 구비될 수 있으며, 상기 제1분석장치(91)는 상기 저류지(20)로 유입되는 비점오염수로부터 제1계측값을 실시간으로 측정ㆍ분석함이 바람직하다.

이때, 상기 제1계측값은 유입되는 상기 비점오염수의 유량, pH(수소이온농도), 수온, 탁도(turbidity), 오일(oil), 총유기탄소(total organic carbon) 및 생물독성을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 제1계측값의 측정을 위해, 상기 제1분석장치(91)는 수질분석기(92)와 유량계(93)를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1계측값에 따라 상기 유입수문(21)의 개폐가 제어됨이 바람직하며, 이를 위해, 상기 유입수문(21)에는 상기 유입수문(21)의 작동을 제어하는 제1작동제어부(94)가 연결됨이 바람직하다.

상기 제1분석장치(91) 및 상기 제1작동제어부(94)는 상기 제어장치(90)에 포함됨이 바람직하며, 상기 제어장치(90)는 중앙제어부(95)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 중앙제어부(95)는 상기 제1분석장치(91)로부터 판독된 수치가 전송되면 미리 입력된 기준값과 비교하여 상기 제1작동제어부(94)의 작동을 제어하여 상기 유입수문(21)이 개폐되도록 작동 제어함이 바람직하다.

이를 통해, 상기 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(10)의 효율적인 운전을 위해 초기강우에 따른 비점오염수가 상기 저류지(20)로 유입되는 양이 조절될 수 있게 된다.

상기 저류지(20)는 유입된 비점오염수의 비점오염물질 중 침전성ㆍ부유성 물질, 협잡물, 유분 및 현탁성 고형물 등이 안정적으로 제거되도록 하는 전처리 기능과, 충격부하가 감쇄하거나 충격부하 변동에 효과적으로 대응될 수 있도록 하는 기능을 할 수 있다.

한편, 상기 저류지(20)는 제1이송관(25)에 의해 상기 여과조(30)와 연결됨이 바람직하며, 이에 따라, 상기 저류지(20)에서 처리된 처리수는 상기 제1이송관(25)을 통해 상기 여과조(30)로 이송하게 된다.

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 여과조를 나타낸 정면예시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 여과조의 포장함을 나타낸 예시도이다.

도 4 및 도 5를 포함하여 보는 바와 같이, 상기 여과조(30)는 하우징(31), 포장함(33) 그리고 상기 제1이송관(25)을 포함하여 이루어질 수 있다.

먼저, 상기 하우징(31)은 상기 여과조(30)의 외형을 형성하는데, 구조적 안정성이 확보될 수 있도록 콘크리트 재질로 이루어질 수 있으며, 수밀 처리됨이 바람직하다.

그리고, 상기 하우징(31)의 내측 상부에는 상기 제1이송관(25)이 구비됨이 바람직하며, 이때, 상기 제1이송관(25)의 외면에는 다수개의 타공(26)이 형성됨이 바람직하다.

이를 통해, 상기 저류지(20)로부터 상기 제1이송관(25)을 통해 이송된 처리수는 상기 타공(26)을 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.

그리고, 상기 하우징(31)의 내측으로 상기 제1이송관(25)의 하부에는 상기 포장함(33)이 구비됨이 바람직하며, 이에 따라, 상기 제1이송관(25)으로부터 배출되는 처리수는 하측의 상기 포장함(33)으로 낙하하게 된다.

한편, 상기 포장함(33)은 수용부(35)와 덮개부(36)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 수용부(35)는 내측에 공간이 형성되도록 형성되며, 상기 제1이송관(25)의 타공(26)으로부터 배출된 처리수가 상기 수용부(35)를 관통해 흐를 수 있도록 망(37)으로 이루어지거나 다수개의 구멍이 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 수용부(35)의 내측에는 여과재(38)가 수용된다.

이때, 상기 여과재(38)는 저비용으로 교체가 용이하고 유입된 처리수 중에 포함된 고형물 및 유분 등이 효과적으로 제거될 수 있도록 하기 위한 재질로 이루어지는데, 바람직하게는 식물 여과재로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 식물 여과재는 3~10cm의 크기로 절단된 갈대칩으로 이루어질 수 있다.

상기 갈대칩은 상기 수용부(35)의 내측에 촘촘히 충진될 수 있어 효율적인 수용이 가능하므로, 상기 저류지(20)를 통과한 처리수 중에 포함된 유분 및 토사 등의 추가적인 제거가 효과적으로 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 덮개부(36)는 상기 수용부(35)의 상부를 개폐하도록 구비됨이 바람직하며, 상기 덮개부(36)가 상기 수용부(35)의 상부를 덮은 상태로 고정될 수 있도록 잠금장치(39)가 더 구비될 수 있다.

따라서, 상기 여과재(38)는 상기 수용부(35)에서 배출되지 않도록 수용되게 되고, 필요시에는 상기 덮개부(36)를 열어 상기 여과재(38)를 교환하는 것이 용이하게 된다.

그리고, 상기 포장함(33)은 상기 여과재(38)의 교환이 용이하도록 상기 하우징(31)의 내측에 탈착됨이 바람직하며, 처리수의 여과량 및 여과효율 등을 고려하여 상기 하우징(31)의 내측에 복수개가 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1이송관(25)은 배출되는 처리수가 상기 포장함(33)으로 골고루 분배될 수 있도록 상기 포장함(33)의 상측에 넓고 균일하게 구비됨이 바람직함은 물론이다.

상기 여과조(30)는 유입된 처리수의 효과적인 여과가 이루어질 수 있도록 상기 처리수가 일정시간 동안 내측에 체류되도록 형성되며, 바람직하게는 유입된 처리수가 2~10분 동안 체류될 수 있도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 여과조(30)의 일측에는 상기 여과조(30)에서 여과된 처리수가 집수되도록 여과처리수조(40)가 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 여과처리수조(40)는 상기 여과조(30)의 일측에 붙어 일체로 형성되거나 일정거리 떨어져서 구비될 수도 있다.

상기 여과처리수조(40)는 제2이송관(42)에 의해 상기 여과조(30)와 연결되게 되며, 따라서, 상기 여과조(30)에서 배출되는 처리수는 상기 제2이송관(42)을 통해 상기 여과처리수조(40)로 이동하여 집수된다.

한편, 상기 여과처리수조(40)의 일측에는 수직여과형 인공습지(50)가 구비됨이 바람직하며, 상기 여과처리수조(40)와 상기 수직여과형 인공습지(50)는 제3이송관(43)에 의해 연결될 수 있다.

그리고, 상기 여과처리수조(40)에는 제1펌프(45)가 구비됨이 바람직하며, 상기 제1펌프(45)에 의해 상기 여과처리수조(40)의 처리수는 상기 제3이송관(43)을 통해 상기 수직여과형 인공습지(50)로 정량적으로 배출될 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 수직여과형 인공습지를 나타낸 단면예시도이며, 이하에서는 도 6을 포함하여 설명한다.

도 6에서 보는 바와 같이, 상기 수직여과형 인공습지(50)는 제1골재층(51), 갈대칩층(54) 분배장치(55) 그리고 제1식물체(56)를 포함하여 이루어질 수 있다.

먼저, 상기 수직여과형 인공습지(50)의 바닥부와 측면부와 같은 제일 외측부분은 콘크리트 구조물, 유리섬유강화플라스틱(FRP), 폴리에틸렌(PE) 및 스테인리스강 등과 같이 구조안정성을 확보할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 바닥부 및 측면부에는 불투성 소재의 차수막이 더 구비됨이 바람직한데, 이때, 상기 차수막은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 바닥부의 상부에는 상기 제1골재층(51)이 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 제1골재층(51)은 골재(52)와 제1여재(53)를 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 바닥부의 상부로 상기 골재(52)와 상기 제1여재(53)가 순차적으로 적층될 수 있다.

상세히, 상기 골재(52)는 10~40mm 크기의 자갈 또는 경량골재를 포함하여 이루어질 수 있으며, 0.3~1.0m 높이로 적층됨이 바람직하다.

그리고, 상기 골재(52)의 상부에는 상기 제1여재(53)가 구비되는데, 상기 제1여재(53)는 2~10mm 크기의 다공성 여재 또는 여과사를 포함하여 이루어질 수 있으며, 0.3~1.2m 높이로 적층됨이 바람직하다.

여기서, 상기 골재(52) 및 상기 제1여재(53)는 토분이 제거되고 균등계수가 3.0 이하이며 미생물의 부착능력이 향상되도록 하기 위하여 공극이 발달하고 표면 거칠기가 우수하며 화학적 이온교환능력이 큰 것이 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1골재층(51)의 상부에는 상기 갈대칩층(54)이 구비됨이 바람직한데, 상기 갈대칩층(54)은 2~10cm 크기의 갈대칩이 5cm 두께 이상으로 적층되어 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 갈대칩층(54)의 상부에는 상기 분배장치(55)가 구비됨이 바람직하며, 상기 분배장치(55)는 분사노즐(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 분배장치(55)는 상기 여과처리수조(40)에서 유입되는 처리수를 상기 갈대칩층(54)의 상부로 균등하게 분배하여 살수하게 되며, 상기 갈대칩층(54)의 면적에 따라 상기 분배장치(55)는 복수개가 구비될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 갈대칩층(54)에는 제1식물체(56)가 식재될 수 있으며, 여기서, 상기 제1식물체(56)로는 특정한 식물이 한정되는 것은 아니다.

이에 따라, 상기 분배장치(55)로부터 배출되는 처리수는 상기 갈대칩층(54)으로 낙하된 후 수직방향으로 아래로 흐르면서 상기 제1여재(53) 및 상기 골재(52)를 거치게 되고, 이러한 과정에서 여과 및 흡착 등의 물리적 제거, 미생물에 의한 생물학적 제거, 화학적 결합 및 이온교환 등에 의한 화학적 오염물질 제거 기작에 의하여 유기물 및 영양염류와 같은 추가적인 비점오염물질 제거가 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 제1골재층(51)의 깊이가 0.8m 이상인 경우 별도의 자연통풍형 공기 공급시스템(미도시)이 더 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 자연통풍형 공기 공급시스템은 무동력으로 상기 수직여과형 인공습지(50) 내부로 공기를 공급할 수 있다면 만족하며 어떠한 특정한 장치로 한정되는 것은 아니다.

그리고, 상기 수직여과형 인공습지(50)의 바닥부 근처에는 제4이송관(57)의 일단부가 구비됨이 바람직하며, 이때, 상기 제4이송관(57)의 일단부에는 처리수가 유입될 수 있도록 하기 위하여 다수개의 타공(58)이 형성됨이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 수평여과형 인공습지를 나타낸 단면예시도이며, 이하에서는 도 7을 포함하여 설명한다.

도 7에서 보는 바와 같이, 상기 제4이송관(57)의 타단부는 수평여과형 인공습지(60)에 구비되는 분배 타공관(61)에 연결됨이 바람직하다.

여기서, 상기 분배 타공관(61)은 상기 수평여과형 인공습지(60)에 높이방향으로 구비됨이 바람직하며, 외측면에는 다수개의 타공(미도시)이 형성됨이 바람직하다.

이를 통해, 상기 제4이송관(57)을 통해 이송된 처리수는 상기 분배 타공관(61)에 의해 상기 수평여과형 인공습지(60)의 일측으로 골고루 넓게 배출될 수 있게 된다.

여기서, 상기 수직여과형 인공습지(50)와 상기 수평여과형 인공습지(60)의 사이에는 상기 수직여과형 인공습지(50)에서 배출된 처리수가 수용될 수 있도록 하는 중간처리수조(59)가 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 수평여과형 인공습지(60)는 제2골재층(62), 제2여재(66) 그리고 제2식물체(67)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 수평여과형 인공습지(60)의 바닥부와 측면부와 같은 제일 외측부분은 콘크리트 구조물, 유리섬유강화플라스틱(FRP), 폴리에틸렌(PE) 및 스테인리스강 등과 같이 구조안정성을 확보할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 바닥부 및 측면부에는 불투성 소재의 차수막이 더 구비됨이 바람직하며, 이때, 상기 차수막은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 바닥부의 상부에는 상기 제2골재층(62)이 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 제2골재층(62)은 상기 분배 타공관(61)에서 배출된 처리수의 수평 흐름 방향을 따라 전방에서 후방으로 제1골재부(63), 제2골재부(64), 제3골재부(65), 상기 제1골재부(63) 및 상기 제2골재부(64)가 순차적으로 구비되도록 구성됨이 바람직하다.

그리고 이때, 상기 제1골재부(63), 상기 제2골재부(64) 그리고 상기 제3골재부(65)의 순서로 그 골재의 크기가 큼이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제2골재층(62)은 처리수의 수평 흐름 방향을 따라 전방에서 후방으로 순차적으로 골재가 대→중→소→중→대의 크기별로 포설되게 되고, 처리수는 상기 제2골재층(62)을 통과하면서 퍼져 나아가면서 이송할 수 있게 된다.

상기 제2골재층(62)은 0.8~2.0m의 두께로 구비됨이 바람직하며, 상기 제2골재층(62)의 상부에는 전체적으로 상기 제2여재(66)가 10cm 이상이 포설됨이 바람직하다.

여기서, 상기 제2골재층(62)의 골재 및 상기 제2여재(66)는 토분이 제거되고 균등계수가 3.0 이하이며 미생물의 부착능력이 향상되도록 하기 위하여 공극이 발달하고 표면 거칠기가 우수하며 화학적 이온교환능력이 큰 것이 사용되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제2여재(66)에는 제2식물체(67)가 식재됨이 바람직하며, 여기서, 상기 제2식물체(67)는 특정한 식물이 한정되는 것은 아니다.

이를 통해, 상기 수직여과형 인공습지(50)와 상기 수평여과형 인공습지(60)는 순차적으로 연결된 혼합형의 자연정화형ㆍ지하흐름형 인공습지를 형성할 수 있게 된다.

그리고, 이러한 혼합형의 자연정화형ㆍ지하흐름형 인공습지를 통해 수처리 공정이 이루어짐에 따라 전기를 이용하지 않기 때문에, 전기를 이용한 수처리 공정보다 소비되는 에너지가 낮아질 수 있게 된다.

한편, 상기 수직여과형 인공습지(50) 및 상기 수평여과형 인공습지(60)를 포함하여 이루어지는 혼합형 인공습지의 일 처리용량은 상기 초기강우 비점 발생량을 해당 지역의 과거 하절기의 강우빈도로 나눈 값임이 바람직하다.

여기서, 상기 일 처리용량은 시설용량을 의미한다.

그리고, 상기 하절기는 과거 기후를 고려하여 강우가 집중되어 비점시설이 대부분 가동되는 시기인 6월~9월의 기간으로 정의할 수 있다.

또한, 상기 강우빈도는 한 번 비가 오고 다음 비가 오기까지의 기간으로, 2~3일로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 강우빈도는 건기시에는 큰 의미가 없고 이를 설계에 반영하게 되면 강우빈도가 매우 커지게 되므로 하절기에 비가 얼마나 자주 오는지로 고려함이 바람직하며, 통상적으로 많이 활용하는 과거 10년 통계를 적용할 수 있다.

이에 따라 예를 들면, 비점오염원 발생유역 면적이 10ha이고, 강우강도가 5mm인 경우 초기강우 비점 발생량은 500㎥이므로, 상기 저류지(20)는 250~500㎥의 저류가 가능하도록 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 혼합형 인공습지의 일 처리용량은 그 지역의 하절기 강우빈도가 2일이라고 했을 때, 하루 250㎥를 처리할 수 있는 처리용량으로 설계됨이 바람직하다.

따라서, 상기 저류지(20)에 500㎥의 비점오염수를 저류시켜 두고, 이틀에 나누어 전량이 일정한 조건에서 처리되게 되므로, 시설면적이 줄어들 수 있을 뿐만 아니라, 처리효율이 규칙적일 수 있고 운영과정에서 미처리되어 방류되는 것이 방지될 수 있기 때문에 고효율 처리가 가능하게 된다.

여기서, 전술한 하절기와 강우빈도의 수치적 한정은 설계상의 예를 들기 위해 사용된 것으로, 조건에 따라 적절하게 조절될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 수평여과형 인공습지(60)의 바닥부 근처에는 제5이송관(68)의 일단부가 구비됨이 바람직하며, 이때, 상기 제5이송관(68)의 일단부에는 처리수가 유입될 수 있도록 하기 위하여 다수개의 타공(69)이 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제5이송관(68)의 타단부는 상기 수평여과형 인공습지(60)의 일측에 구비되는 최종처리수조(70)에 연결됨이 바람직하다.

이를 통해, 상기 수평여과형 인공습지(60)에서 상기 제5이송관(68)을 통해 이송된 처리수는 상기 최종처리수조(70)에 수용되게 된다.

여기서, 상기 제5이송관(68)에는 제2분석장치(96)가 구비될 수 있으며, 상기 제2분석장치(96)는 상기 수평여과형 인공습지(60)에서 방류되어 상기 최종처리수조(70)로 유입되는 처리수로부터 제2계측값을 측정함이 바람직하다.

이때, 상기 제2계측값은 상기 방류되는 처리수의 유량, pH, 수온, 탁도, 총유기탄소, 총질소(total nitrogen) 및 총인(total phosphorus)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 제2계측값의 측정을 위해, 상기 제2분석장치(96)는 수질분석기(97)와 유량계(98)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이를 통해, 상기 수평여과형 인공습지(60)에서 방류되는 처리수의 상태를 확인할 수 있게 된다.

그리고, 상기 최종처리수조(70)에는 방류관(71)이 구비되며, 상기 방류관(71)은 상기 최종처리수조(70)에 수용된 처리수를 최종 방류하게 된다.

상기 방류관(71)은 하천 등으로 연결될 수 있으며, 상기 제2계측값을 분석하여 처리수가 방류에 적합한 기준값을 만족하는 경우에는 하천 등으로 방류되도록 함이 바람직하며, 이를 통해, 정화된 처리수가 인근 생활권의 재이용수로 활용되는 것도 가능해지게 된다.

한편, 상기 최종처리수조(70)에는 재공급관(73)이 더 연결될 수 있으며, 상기 재공급관(73)은 상기 저류지(20)에 연결됨이 바람직하다.

또한, 상기 최종처리수조(70)에는 제2펌프(75)가 더 구비될 수 있으며, 상기 제2펌프(75)는 상기 최종처리수조(70)에 수용된 처리수가 상기 재공급관(73)을 통해 상기 저류지(20)로 재공급되도록 토출함이 바람직하다.

이를 통해, 갈수기 때에는 상기 최종처리수조(70)의 처리수가 상기 저류지(20)로 순환되도록 함으로써 조경용수로 활용하거나 식생의 보호와 생태습지공원으로서의 기능을 수행할 수 있도록 하게 된다.

이때, 상기 최종처리수조(70)에는 상기 제2펌프(75)의 작동을 제어하기 위한 제2작동제어부(도 3의 99)가 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 제2작동제어부(99)는 상기 제2펌프(75) 뿐만 아니라 상기 제5이송관(68)이 선택적으로 개폐되도록 더 제어할 수 있으며, 이를 위해, 상기 제5이송관(68)에는 개폐밸브(미도시)가 더 구비될 수 있다. 물론, 상기 개폐밸브는 상기 방류관(71)에 구비될 수도 있다.

이에 따라, 상기 제2작동제어부(99)는 상기 개폐밸브의 개폐를 적절하게 제어하여 상기 수직여과형 인공습지(50) 및 상기 수평여과형 인공습지(60)의 수위와 처리수의 체류시간을 조절할 수 있어 비점오염물의 충분한 제거가 가능해 정화효율이 더욱 향상될 수 있게 된다.

그리고, 상기 중앙제어부(95)는 상기 제2분석장치(96)에서 측정된 유량과 수질에 따라 실시간으로 상기 저류지(20)로 유입되는 비점오염수의 양을 결정할 뿐만 아니라, 상기 최종처리수조(70)의 처리수가 방류되거나 상기 저류지(20)로 반송되는 지의 여부 그리고 방류 및 반송되는 수량을 결정함이 바람직하다.

이와 같이, 상기 제어장치(90)는 유입되는 비점오염수 및 최종 처리수의 유량, 수질을 실시간으로 계측ㆍ분석하여 감시하고, 유입수가 불필요하게 유입되도록 하는 것을 미연에 차단하고, 선택적으로 처리수가 순환되도록 제어할 수 있다.

따라서, 효율적인 자동 운영ㆍ제어시스템이 확보, 구성될 수 있게 되어 상기 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(10)의 운영이 용이하고 정화효율이 향상될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 인공습지(50,60)에서의 처리공정이 주처리 공정으로 적용되어 유지관리의 편이성이 높아지고, 유지관리 비용이 절감될 수 있게 된다.

한편, 상기 제어장치(90)는 유에스엔(USN: Ubiquitous sensor network)을 기반으로 각종 센서에 의한 정보를 무선으로 수집하는 방법과, 각종 정보를 유선으로 수집하는 방법이 모두 적용가능하며, 무선 및 유선 중 어느 하나 이상의 경우로 수집할 수 있으나, 가장 바람직하게는 유선ㆍ무선 복합의 정보수집 시스템을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 제1펌프(45), 상기 제2펌프(75), 후술할 공급펌프(도 10의 280) 및 상기 제어장치(90)와 같이 전기를 필요로 하는 장치로 공급되는 전기를 발생하기 위한 발전장치(미도시)가 더 구비될 수 있는데, 이때, 상기 발전장치는 태양열 및 풍력 중 적어도 어느 하나를 이용하여 발전할 수 있음이 바람직하다.

이처럼, 태양열이나 풍력과 같은 자연에너지를 이용하여 전기를 생산하고, 이렇게 생산된 전기를 공급하여 장치가 작동되도록 하는 자가발전이 구현됨으로써 유지비용이 적어져 경제성이 높아질 수 있다.

도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 정화 흐름을 나타낸 흐름도이다.

도 8에서 보는 바와 같이, 제1계측값에 따라 유입수문의 개폐가 조절되도록 하여 비점오염수가 저류지에 유입되어 저류되도록 하는 단계(S110)가 이루어질 수 있다.

이때, 상기 제1계측값은 수질분석기 및 유량계에 의해 측정, 분석될 수 있으며, 실시간으로 제어장치의 중앙제어부로 전송될 수 있다.

그리고, 상기 중앙제어부는 상기 제1계측값에 기초해 상기 유입수문의 개폐를 제어하여 상기 저류지에 유입되는 비점오염수의 양을 조절할 수 있게 된다.

이후, 상기 저류지에서는 저류된 비점오염수에 포함된 침전물 및 부유성 물질이 분리되는 전처리 단계(S120)가 이루어질 수 있다.

그리고, 전처리된 처리수가 식물 여과재가 구비된 여과조에 유입되어 유분 및 고형물이 제거되도록 하는 단계(S130)가 이루어질 수 있다.

또한, 상기 여과조에서 배출되는 처리수가 수직여과형 인공습지의 갈대칩층과 제1골재층을 수직하게 순차적으로 통과하면서 오염물질이 제거되도록 하는 단계(S140)가 진행될 수 있다.

이때, 처리수는 제1펌프에 의해 정량적으로 상기 수직여과형 인공습지로 공급될 수 있으며, 분배장치에 의해 상기 수직여과형 인공습지의 상부에 균일하게 공급될 수 있게 된다.

그리고, 상기 수직여과형 인공습지에서 배출되는 처리수가 수평여과형 인공습지의 제2골재층 및 제2여재를 수평하게 순차적으로 통과하면서 오염물질이 제거되도록 하는 단계(S150)가 진행될 수 있다.

또한, 상기 수평여과형 인공습지에서 배출되는 처리수가 최종처리수조로 공급되고, 제2계측값에 따라 방류 및 상기 저류지로 재공급 중 어느 하나가 선택적으로 이루어지는 단계(S160)가 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 제2계측값은 수질분석기 및 유량계에 의해 실시간으로 측정, 분석되어 상기 중앙제어부로 전송될 수 있다.

그리고, 상기 중앙제어부는 상기 제2계측값에 기초해 상기 최종처리수조에서 처리수를 방류하거나, 상기 저류지로 재순환되도록 제어할 뿐만 아니라, 상기 수직여과형 인공습지와 수평여과형 인공습지의 수위 및 체류시간을 적절하게 조절하여 처리효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 제어장치는 유에스엔(USN:Ubiquitous Sensor Network)을 기반으로 센서에 의한 정보를 무선으로 수집하는 것 및 유선으로 수집하는 것 중 하나 이상의 경우로 수집할 수 있도록 이루어짐이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치를 나타낸 단면예시도이다. 본 실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치에서는 수평여과형 인공습지가 수직여과형 인공습지의 하측에 구비될 수 있으며, 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

도 9에서 보는 바와 같이, 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(110)의 수평여과형 인공습지(160)는 수직여과형 인공습지(150)의 바로 하측에 구비될 수 있다.

이에 따라, 상기 수직여과형 인공습지(150)와 상기 수평여과형 인공습지(160)를 설치하기 위한 면적이 줄어들 수 있기 때문에, 상기 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 설치 면적이 줄어들 수 있게 되며, 넓은 공간을 확보하기 어려운 장소에도 설치가 가능하게 된다.

그리고, 상기 수직여과형 인공습지(150)의 바닥부 근처에는 제4이송관(157)의 일단부가 구비됨이 바람직하며, 이때, 상기 제4이송관(157)의 일단부에는 처리수가 유입될 수 있도록 하기 위하여 다수개의 타공(158)이 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 제4이송관(157)의 타단부는 수평여과형 인공습지(160)에 구비되는 분배 타공관(161)에 연결됨이 바람직하다.

여기서, 상기 분배 타공관(161)은 상기 수평여과형 인공습지(160)에 높이방향으로 구비됨이 바람직하며, 외측면에는 다수개의 타공(미도시)이 형성됨이 바람직하다.

이를 통해, 상기 제4이송관(157)을 통해 이송된 처리수는 상기 분배 타공관(161)에 의해 상기 수평여과형 인공습지(160)의 일측으로 골고루 넓게 배출될 수 있게 된다.

여기서, 상기 수직여과형 인공습지(150)와 상기 수평여과형 인공습지(160)의 사이에는 상기 수직여과형 인공습지(150)에서 배출된 처리수가 수용될 수 있도록 하는 중간처리수조(미도시)가 더 구비될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 설치상태를 개략적으로 나타낸 예시도이고, 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 제어장치의 구성을 나타낸 구성도이다. 본 실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치에서는 정화대상수가 하천수인 경우를 더 포함하고, 그에 따른 추가적인 구성이 구비될 수 있으며, 기본적인 다른 구성은 전술한 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(210)는 하천(215)의 인근에 구비될 수 있다.

그리고, 상기 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(210)의 유입구(223)는 상기 하천(215)과 연결되는 제1수로(224)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 제1수로(224)에는 상기 하천(215)의 하천수가 유입되어 저장되도록 하기 위한 보(216)가 더 구비됨이 바람직하다.

그리고, 상기 보(216)에 저장된 하천수가 상기 제1수로(224)로 공급될 수 있도록, 상기 보(216)에는 공급펌프(280)가 더 구비될 수 있다.

여기서, 상기 보(216)는 상기 보(216)에 저장된 하천수가 상기 제1수로(224)로 자연적으로 흘러들어갈 수 있도록 형성될 수도 있다.

이 경우, 상기 보(216)에 저장된 하천수가 상기 제1수로(224)로 유입 또는 유입되지 않도록 하거나, 상기 제1수로(224)의 하천수가 상기 유입구(223)로 유입 또는 유입되지 않도록 하기 위한 개폐장치(미도시)가 더 구비될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 공급펌프(280)의 작동은 제3작동제어부(285)에 의해 제어됨이 바람직하며, 상기 제3작동제어부(285)는 제어장치(90)의 중앙제어부(95)에 의해 제어됨이 바람직하다.

특히, 상기 제어장치(90)는 창천시나 갈수기와 같은 시기에 상기 하천수가 상기 유입구(223)를 통해 저류지(20)에 저류되도록 함이 바람직하다. 이를 통해, 정화대상수는 상기 하천수가 되게 된다.

이때, 상기 제어장치(90)는 상기 보(216)에 저장된 하천수가 상기 유입구(223)로 선택적으로 유입되어 공급되도록 할 수 있다.

그리고, 유입된 하천수가 이후 전술한 정화과정을 거치면서 정화되도록 하고, 다시 상기 하천(215)으로 방류되도록 함으로써 상기 하천(215)을 정화할 수 있게 된다.

이때, 상기 저류지(20)에는 수위계측기(283)가 더 구비될 수 있으며, 상기 수위계측기(283)에서 계측된 상기 저류지(20)의 수위는 상기 중앙제어부(95)로 전송될 수 있다.

그리고, 상기 중앙제어부(95)는 상기 저류지(20)의 수위가 기준값 이하인 경우에는 상기 공급펌프(280)를 작동시킴이 바람직하며, 이에 따라, 상기 하천수가 상기 저류지(20)로 유입되도록 함이 바람직하다.

이를 통해, 혼합형의 자연정화형ㆍ지하흐름형 인공습지를 형성하는 수직여과형 인공습지(50) 및 상기 수평여과형 인공습지(60)에 충분한 수위가 유지될 수 있어 정화공정이 효과적으로 진행되는 것이 가능해질 수 있게 된다.

이후, 상기 저류지(20)의 수위가 충분해지게 되면, 상기 제어장치(90)는 상기 공급펌프(280)를 제어하여 하천수의 유입을 차단함이 바람직하다.

그리고, 상기 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치(210)에는 강우(降雨)의 우적(雨滴)량(빗방울 양)을 감지하는 강우우적감지기(284)가 더 구비됨이 바람직하다.

또한, 강우우적감지기(284)에서 감지된 우적량은 상기 중앙제어부(95)로 전송될 수 있다.

그리고, 상기 중앙제어부(95)는 상기 우적량이 기준값 이상인 경우에는 상기 공급펌프(280)의 작동이 정지되도록 제어하여, 강우로 인한 비점오염수가 유입되도록 함이 바람직하다.

이와 같이, 강우량이 많은 하절기에는 강우에 의한 비점오염수가 유입되도록 하여 정화시키고, 청천시나 갈수기에는 하천(215)의 하천수가 유입되도록 하여 정화시킴으로써, 계절 및 시기 등에 따라 적절하고도 효율적인 정화작업이 가능해질 수 있다.

뿐만 아니라, 하천수의 정화 중에 강우 발생시, 강우의 우적량을 감지하여 상기 우적량이 기준값 이상인 경우에는 하천수의 유입을 차단하고 강우로 인한 비점오염수가 유입되도록 함으로써 사용 효율성이 더욱 향상되도록 할 수 있게 된다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 정화 흐름을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에 따른 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치의 정화 흐름에서는 하천수의 유입이 선택적으로 더 이루어질 수 있으며, 유입된 정화대상수의 처리 흐름은 제1실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.

도 12에서 보는 바와 같이, 제1계측값에 따라 유입수문의 개폐가 조절되도록 하여 정화대상수가 저류지에 유입되어 저류되도록 하는 단계(S110)의 진행 전에, 하절기 및 강우시 중 적어도 어느 한 시기에는 강우에 의한 비점오염수가 상기 정화대상수가 되어 유입구로 유입되도록 하는 단계(S210) 및 청천시 및 갈수기 중 적어도 어느 한 시기에는 하천의 하천수가 상기 정화대상수가 되어 상기 유입구로 유입되도록 하는 단계(S220)가 진행됨이 바람직하다.

즉, 하절기의 강우시에는 강우에 의한 비점오염수가 상기 저류지에 저류되고, 청천시나 갈수기와 같은 시기에는 하천수가 상기 저류지에 저류되도록 함이 바람직하다.

이를 통하여, 하절기와 같이 비가 많이 오는 시기에는 발생 빈도가 높은 강우에 의한 비점오염수의 정화가 이루어지고, 청천시나 갈수기와 같이 비가 잘 내리지 않는 시기에는 하천의 하천수의 정화가 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 청천시나 갈수기에 하천수의 정화가 이루어지는 때에, 상기 저류지에 저류된 저류수의 수위가 기준값 이하인 경우에는 상기 하천수가 추가로 유입되도록 하는 단계(S230)가 진행됨이 바람직하다.

이때, 상기 저류수의 수위는 상기 저류지에 구비되는 수위계측기에 의해 계측될 수 있으며, 계측된 수위는 중앙제어부에 전달되어 공급펌프가 작동되도록 함으로써 하천수의 공급이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 청천시나 갈수기에 하천수의 정화가 이루어지는 때에, 비가 내리게 되고 측정된 강우의 우적량이 기준값 이상인 경우에는 상기 하천수가 상기 유입구로 유입되지 않도록 차단되는 단계(S240)가 진행됨이 바람직하다.

여기서, 상기 강우의 우적량은 강우우적감지기에 의해 측정될 수 있으며, 측정된 우적량은 상기 중앙제어부에 전달되어 상기 공급펌프의 작동이 정지되도록 함으로써 하천수가 공급되지 않도록 할 수 있게 된다.

이후, 상기 저류지로 유입된 정화대상수는 전술한 단계(S110~S160)을 거치게 된다.

이때, 상기 정화대상수가 하천수인 경우에는 처리된 하천수는 하천으로 방류됨이 바람직하며, 상기 정화대상수가 강우에 의한 비점오염수인 경우에는 하천 등으로 적절하게 방류될 수 있다.

그리고, 상기 유입수문(21), 상기 제1,제2펌프(45,75) 및 상기 공급펌프(280) 등은 전술한 바와 같은 상황에서 선택적으로 작동됨이 바람직하다. 즉, 상기 유입수문(21) 및 상기 각 펌프(45,75,280)는 해당되는 상황이 아니면 작동이 정지된 상태, 즉, 전력이 공급되지 않는 상태가 되도록 제어됨이 바람직하며, 이를 통해, 에너지가 절약될 수 있다. 그리고, 이러한 제어를 위해 상기 중앙제어부(95)는 TMS(tele-management system)을 통해 제어관리할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

10,110,210: 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치
20: 저류지 21: 유입수문
23, 223: 유입구 30: 여과조
31: 하우징 33: 포장함
35: 수용부 36: 덮개부
38: 여과재 40: 여과처리수조
45: 제1펌프 50,150: 수직여과형 인공습지
51: 제1골재층 52: 골재
53: 제1여재 54: 갈대칩층
55: 분배장치 56: 제1식물체
57,157: 제4이송관 60,160: 수평여과형 인공습지
61,161: 분배 타공관 62: 제2골재층
63: 제1골재부 64: 제2골재부
65: 제3골재부 66: 제2여재
67: 제2식물체 70: 최종처리수조
71: 방류관 73: 재공급관
75: 제2펌프 80: 공급펌프
90: 제어장치 92,97: 수질분석기
93,98: 유량계 95: 중앙제어부
215: 하천 216: 보

Claims (19)

1. 지하에 매설되는 구조물 및 지표면에 설치되는 연못 중 어느 하나로 이루어지고, 외면부는 누수가 방지되도록 차수막이 구비되며, 유입구에 구비되고 제1계측값에 따라 작동되는 유입수문을 통하여 유입되는 정화대상수를 저류하는 저류지;
   식물 여과재가 구비되어 상기 저류지를 통과한 처리수가 여과되도록 하는 여과조;
   상기 여과조로부터 유입되는 처리수의 수직방향 흐름을 유도하면서 오염물질이 제거되도록 하는 수직여과형 인공습지;
   상기 수직여과형 인공습지로부터 유입되는 처리수의 수평방향 흐름을 유도하면서 오염물질이 추가로 제거되도록 하는 수평여과형 인공습지;
   제2계측값에 따라 상기 수평여과형 인공습지에서 배출되어 집수된 처리수의 방류 및 상기 저류지로 재공급 중 어느 하나가 선택적으로 이루어지는 최종처리수조; 그리고
   상기 제1계측값을 실시간으로 구하여 상기 유입수문의 개폐를 제어하고, 상기 제2계측값을 실시간으로 구하여 상기 최종처리수조의 작동을 제어하여 정화대상수의 유입량과 처리수의 방류량을 실시간으로 제어하는 제어장치를 포함하여 이루어지고,
   상기 제어장치는 상기 유입구로 유입되는 정화대상수의 상기 제1계측값을 분석하는 제1분석장치와, 상기 유입수문의 작동을 제어하는 제1작동제어부와, 상기 수평여과형 인공습지에서 방류되는 처리수의 상기 제2계측값을 분석하는 제2분석장치와, 상기 최종처리수조의 처리수가 최종 방류되거나 상기 저류지로 순환되도록 상기 최종처리수조의 작동을 제어하는 제2작동제어부 그리고, 상기 제1분석장치 및 상기 제2분석장치로부터 판독된 수치가 전송되면 미리 입력된 기준값과 비교하여 상기 제1작동제어부 및 상기 제2작동제어부의 작동을 제어하는 중앙제어부를 포함하여 구성되는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 저류지는 예상되는 초기강우 비점 발생량의 0.5~1.0Q(초기강우에 의해 발생되는 비점오염량=비점오염원 발생유역 면적×강우강도)를 저류하도록 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 수직여과형 인공습지 및 상기 수평여과형 인공습지를 포함하여 이루어지는 일 처리용량은 상기 초기강우 비점 발생량을 해당 지역의 과거 하절기의 강우빈도로 나눈 값으로 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 차수막은 1~2mm 두께의 고밀도 폴리에틸렌 재질을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 여과조는
   외형을 형성하고 수밀 처리되는 하우징;
   내측에 상기 식물 여과재가 충진되는 수용부와, 상기 수용부의 상부를 개폐하는 덮개부를 포함하여 구성되고, 상기 하우징의 내측에 탈착되는 포장함; 그리고
   상기 포장함의 상측에 구비되고, 외면에는 다수개의 타공이 형성되어 상기 저류지에서 공급되는 처리수가 상기 타공을 통해 상기 포장함으로 분배되도록 하는 제1이송관을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 식물 여과재는 3~10cm의 크기로 절단된 갈대칩으로 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 여과조는 상기 저류지에서 공급된 처리수가 2~10분 동안 체류 되도록 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 수직여과형 인공습지는
   누수가 방지되도록 차수된 바닥면으로부터 적층되는 골재와, 상기 골재의 상부에 구비되는 제1여재를 포함하여 구성되는 제1골재층;
   상기 제1골재층의 상부에 구비되는 갈대칩층;
   상기 여과조에서 공급되는 처리수를 상기 갈대칩층의 상부로 균등하게 분배하기 위한 분사노즐이 구비된 분배장치; 그리고
   상기 제1골재층에 식재되는 제1식물체를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 수평여과형 인공습지는
   누수가 방지되도록 차수된 바닥면으로부터 적층되되, 처리수의 흐름 방향을 따라 전방에서 후방으로 제1골재부, 제2골재부, 제3골재부, 상기 제2골재부 및 상기 제1골재부가 순차적으로 구비되고, 골재의 크기는 상기 제1골재부, 상기 제2골재부 및 상기 제3골재부의 순서로 크게 구성되는 제2골재층;
   상기 제2골재층의 상부에 전체적으로 포설되는 제2여재; 그리고
   상기 제2여재에 식재되는 제2식물체를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 중앙제어부에 의해 제어되는 제3작동제어부를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제3작동제어부는 상기 유입구로 하천의 정화대상수가 공급되도록 더 구비되는 공급펌프의 작동을 제어함을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어장치는
    상기 저류지에 구비되어 저류수의 수위를 계측하는 수위계측기와, 강우의 우적을 감지하는 강우우적감지기를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 중앙제어부는 상기 수위계측기에서 계측한 저류수의 수위가 기준값 이하인 경우에는 상기 공급펌프가 작동되어 상기 하천의 정화대상수가 공급되도록 제어하며, 상기 강우우적감지기에서 계측한 강우의 우적량이 기준값 이상인 경우에는 강우로 인한 정화대상수가 유입되도록 상기 공급펌프의 작동이 정지되도록 제어함을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
13. 제1항, 제11항 및 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어장치는 유에스엔(USN:Ubiquitous Sensor Network)을 기반으로 센서에 의한 정보를 무선으로 수집하는 것 및 유선으로 수집하는 것 중 하나 이상의 경우로 수집함을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1계측값은 유입되는 정화대상수의 유량, pH, 수온, 탁도, 오일, 총유기탄소 및 생물독성을 포함하고, 상기 제2계측값은 방류되는 처리수의 유량, pH, 수온, 탁도, 총유기탄소, 총질소 및 총인을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 여과조를 거친 처리수를 상기 수직여과형 인공습지로 토출하는 제1펌프, 상기 최종처리수조에 구비되어 처리수를 토출하는 제2펌프, 상기 유입구로 정화대상수를 공급하는 공급펌프 및 상기 제어장치 중 적어도 어느 하나에 공급되는 전기를 발생하기 위한 발전장치가 더 구비되고, 상기 발전장치는 태양열 및 풍력 중 적어도 어느 하나를 이용함을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화장치.
16. 제어장치의 제1분석장치에 의해 정화대상수의 제1계측값이 분석되어 상기 제어장치의 중앙제어부에 전송되고, 상기 중앙제어부에 의해 상기 제어장치의 제1작동제어부가 작동 제어되어 유입수문의 개폐가 조절되도록 함으로써 상기 정화대상수가 저류지에 선택적으로 유입되어 저류되도록 하는 단계;
    상기 저류지에 저류된 정화대상수에 포함된 침전물 및 부유성 물질이 분리되는 전처리 단계;
    전처리된 처리수가 식물 여과재가 구비된 여과조에 유입되어 유분 및 고형물이 제거되도록 하는 단계;
    상기 여과조에서 배출되는 처리수가 수직여과형 인공습지의 갈대칩층과 제1골재층을 수직하게 순차적으로 통과하면서 오염물질이 제거되도록 하는 단계;
    상기 수직여과형 인공습지에서 배출되는 처리수가 수평여과형 인공습지의 제2골재층과 제2여재에서 수평하게 통과하면서 오염물질이 추가로 제거되도록 하는 단계; 그리고
    상기 수평여과형 인공습지에서 배출되어 최종처리수조로 공급되는 처리수의 제2계측값이 상기 제어장치의 제2분석장치에 의해 분석되어 상기 중앙제어부로 전송되고, 상기 중앙제어부에 의해 상기 제어장치의 제2작동제어부가 작동 제어되어 상기 최종처리수조의 처리수가 방류 및 상기 저류지로 재공급 중 어느 하나가 선택적으로 이루어지는 단계를 포함하여 이루어지는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화방법.
17. 제16항에 있어서,
    하절기 및 강우시 중 적어도 어느 한 시기에는 상기 정화대상수가 강우에 의한 비점오염수가 되고, 상기 비점오염수의 유입량과 방류량은 상기 제어장치에 의해 상기 제1계측값이 구해져 상기 유입수문의 개폐가 제어되고 상기 제2계측값이 구해져 상기 최종처리수조의 작동이 제어됨으로써 실시간으로 제어됨을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화방법.
18. 제17항에 있어서,
    청천시 및 갈수기 중 적어도 어느 한 시기에는 상기 정화대상수는 하천에 연결되는 보로부터 공급되는 하천수가 되고, 측정된 강우의 우적량이 기준값 이상인 경우에는 상기 강우에 인한 비점오염수가 상기 저류지로 유입되도록 상기 하천수의 공급은 차단됨을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화방법.
19. 제18항에 있어서,
    청천시 및 갈수기 중 적어도 어느 한 시기에 상기 저류지의 저류수의 수위가 기준값 이하인 경우에는 상기 하천수가 유입되도록 함을 특징으로 하는 하천 정화가 가능한 자연형 비점정화방법.

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